JP3716798B2

JP3716798B2 - ねじ締め機

Info

Publication number: JP3716798B2
Application number: JP2002032409A
Authority: JP
Inventors: 一菊池; 憲昭菊池
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003231065A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天井や壁に使用する石膏ボード等にねじ締め作業を行う際に用いられるねじ締め装置（主に電動スクリュードライバ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動スクリュードライバ等のねじ締め装置は、主に石膏ボード等の被締付材料を対象に使用される。このねじ締め装置は、ねじ締め作業の場合、ねじ締めの深さ位置を一定の深さにする必要があるため、本体の一部に軸方向移動調節可能なストッパを設け、ねじ締め作業中にストッパが被締結部材に当接する位置まで本体が移動すると、クラッチの遮断動作を行うねじ締め深さの調節機構が設けられている。一方、逆回転時のねじ緩め作業の場合、ワンウェイクラッチにより動力が伝達される機構が設けられている。
【０００３】
従来のねじ締め装置の一例である特開平８−２６７３６７号公報に開示されているねじ締め装置を図１を用いて以下説明する。
【０００４】
図１において、ねじ締め装置のハウジング２の先端にはストッパスリーブ３がねじ嵌合し取付けられている。ハウジング２に対してストッパスリーブ３を回転させることにより、ストッパスリーブ３とハウジング２との相対距離を調節することができ、これによりねじ送り距離（ねじ締込み深さ）が調節可能となる。
【０００５】
ハウジング２内では図示省略のモータの出力軸に取付けられたピニオン１９が駆動軸部材４の外周に設けられたギヤ５と噛み合っており、駆動軸部材４とギヤ５とは回転方向に一体であるため、ギヤ５を介してモータの回転が駆動軸部材４に伝達される。
【０００６】
圧縮ばねであるクラッチスプリング６は図２に示すように左巻きで、上方端部と下方端部が軸方向に延びた形状をしている。
【０００７】
係合ボール１８を有し、係合ボール１８によってビット１０を一体回転可能に収納する出力軸部材７は、メタル部８によって回動及び軸方向移動可能に支持されると共にビット１０側への移動位置が規制されている。また、出力軸部材７は駆動軸部材４の駆動軸側スリーブ４ａ内に保持されたワンウェイクラッチ１６内に位置する部分を持ち、出力軸部材７はワンウェイクラッチ１６内を軸方向移動可能であると共に、ワンウェイクラッチ１６の作用によってワンウェイクラッチ１６に対して一方向（ねじ締め方向）にのみ回動可能となっている。
【０００８】
ストッパスリーブ３の駆動軸部材４側端部には、回転不能かつ軸方向移動可能に設けられ、圧縮ばね１１によりストッパスリーブ３側に常時付勢されたロック部材１２が当接しており、通常時にはストッパスリーブ３とロック部材１２の当接部に両者に対して互いに噛み合うよう設けられた凹凸状の爪部が係合している。従って、ストッパスリーブ３の爪部とロック部材１２の爪部とが噛み合っている状態では、ストッパスリーブ３はハウジング２に対して回転不能であり、軸方向位置が固定されている。なお、ねじ締込み深さの調整は、操作者がロック部材１２を圧縮ばね１１に抗して駆動軸部材４側に摺動させ、ストッパスリーブ３とロック部材１２の爪部との係合を解除した状態でハウジング２に対してストッパスリーブ３を回転させることにより行うことができる。
【０００９】
出力軸部材７の反ビット１０側端部には駆動軸部材４内に軸方向移動可能に設けられた傘状部材１３が当接されており、この傘状部材１３の外周のテーパー部１３ａには駆動軸側スリーブ４ａに設けられた貫通孔４ｂ内に半径方向に移動可能に設けられたボール９が当接しており、また傘状部材１３はスプリング１５によって常時出力軸部材７側に押圧されている。
【００１０】
図１に示す状態では、ビット１０及び出力軸部材７は傘状部材１３を介してスプリング１５の押圧力により、図示下方に移動し、ビット１０先端部はストッパスリーブ３先端よりも突出した状態にある。
【００１１】
この状態からねじ締め作業を開始することにより、ビット１０及び出力軸部材７は傘状部材１３を介してスプリング１５の押圧力に抗しながら図示上方に軸方向移動する。
【００１２】
このようにビット１０及び出力軸部材７が軸方向に移動すると、出力軸部材７から離れるに従って徐々に外径寸法が小さくなるよう傾斜した傘状部材１３のテーパー部１３ａによって、テーパー部１３ａに当接しているボール９は駆動軸側スリーブ４ａ外周に突出する。
【００１３】
なお、出力軸部材７には駆動軸側スリーブ４ａとほぼ同寸法の外径を有する出力軸側スリーブ７ａが設けられており、この出力軸側スリーブ７ａには、出力軸側スリーブ７ａ及び駆動軸側スリーブ４ａ外周上に位置するクラッチスプリング６の一端部を固定する固定部１４ａ及びクラッチスプリング６端面と当接しクラッチスプリング６の軸方向の位置を規制する出力軸側スリーブ７ａ外周上にに突出した突出部１４ｂが設けられている。また、クラッチスプリング６の固定部１４ａに固定される端部は図２及び図３に示すように折り曲げられており、これによって軸方向移動不能に取付けられている。
【００１４】
クラッチスプリング６の駆動軸部材４側の端部６ａは自由端となっており、ビット１０及び出力軸部材７が軸方向に移動する際には連動して軸方向に移動する。
【００１５】
ねじ締め付け作業時には、ビット１０及び出力軸部材７がスプリング１５に抗して軸方向移動すると、クラッチスプリング６の駆動軸部材４側の端部６ａは出力軸部材７に連動して軸方向移動し、ボール９の外周上に位置する。このビット１０及び出力軸部材７の移動と共に傘状部材１３が軸方向移動し、傘状部材１３のテーパー部１３ａの作用によってボール９は駆動軸側スリーブ４ａの外周上に突出する。このため、クラッチスプリング６の駆動軸部材４側の端部６ａとボール９とは駆動軸部材４の回転方向において当接し、モータの回転力がギヤ５、駆動軸部材４、ボール９を介してクラッチスプリング６に伝達される。
【００１６】
クラッチスプリング６はモータが正回転である時には、外径寸法を小さくするよう変形し、駆動軸側スリーブ７ａ外周及び出力軸側スリーブ４ａ外周上に巻き付き、両者部材を一体に回転させるよう働き、これによって駆動軸部材４の回転力がクラッチスプリング６を介して出力軸部材７に伝達され、ビット１０が回転してねじ締め作業が行われる。
【００１７】
なお、ねじ締め付け作業が進むと、ストッパスリーブ１３の端面が被締付部材に当接するが、そのねじが締めつけられるに伴って、ビット１０及び出力軸部材７はスプリング１５の押圧力によってビット１０先端側に軸方向移動する。ビット１０及び出力軸部材７がビット１０先端側に所定量移動した際に傘状部材１３のテーパー部１３ａに当接し駆動軸側スリーブ４ａ外周上に突出していたボール９が突出しなくなる。これによってクラッチスプリング６の駆動軸側スリーブ４ａ外周上及び出力軸側スリーブ７ａ外周上への巻き付きが解除され、出力軸部材７及びビット１０の回転伝達が遮断され、ねじ締め作業が終了する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような従来のねじ締め装置は、ねじ締め付け作業の終了を出力軸部材７及び傘状部材１３の軸方向移動によりボール９を沈下させることにより行う構造であるが、クラッチスプリング６の一端部６ａは出力軸部材７の固定部１４ａに係止されているため、出力軸部材７の移動に伴ってクラッチスプリング６が出力軸側スリーブ７ａ上で軸方向に移動する。ボール９が沈下し回転動作が遮断されるとクラッチスプリング６は初期状態（コイル間が密着した状態）に復帰するが、出力軸部材７の外周面の状態などにより部分的にコイル間隔に隙間が生じるようにコイススプリング６が変形してしまう、あるいはコイルスプリング６端部が突出部１４ｂに当接しない状態（初期状態に戻らない状態）となってしまう場合があり、図４に示すようにビット１０及び駆動軸部材４がスプリング１５に抗して軸方向移動していないにもかかわらずクラッチスプリング６の駆動軸部材４側端部がボール９外周上に突出してしまう、あるいは図５に示すように正常な状態に比べクラッチスプリングの６の端部６ａが軸に対して傾く場合がある。
【００１９】
クラッチスプリング６の端部６ａが図４に示すような状態でねじ締めを行うと、通常よりクラッチスプリング６の端部６ａが駆動側スリーブ４ａの奥まで入り込むため、ねじ締め付け終了時、すなわち出力軸部材７への回転伝達の遮断時にクラッチスプリング６の端部６ａとボール９との当接が解除するタイミングが遅くなり、ねじの締付け深さが設定より深くなってしまうという問題があった。
【００２０】
また、クラッチスプリング６が傾いた状態でねじ締めを行うと、駆動軸側スリーブ４ａの溝内にクラッチスプリング６の端部６ａが噛み込んでしまい、出力軸部材７への回転伝達が遮断できずに出力軸部材７及びビット１０が回転し続ける現象（共回り）が発生するという問題があった。
【００２１】
本発明は、上記した欠点を解消し、クラッチスプリングが固定側の軸部材上で軸方向に移動することを防止することで、ねじの締込み過ぎや、共回り現象が生じないねじ締め装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、駆動装置からの動力を伝達する駆動軸部材と、ビットを保持し、軸方向に移動可能に支持された出力軸部材と、出力軸部材と駆動軸部材間とを互いに離隔させるよう作用する押圧手段と、駆動軸部材と出力軸部材の同軸上に、各々の円筒面にまたがってコイル状に配設され、出力軸部材及び駆動軸部材のどちらか一方に一部が固定され、かつ他方の部材に出力軸部材の移動に応じて係止可能なクラッチスプリングと、駆動軸部材と出力軸部材間に取付けられたワンウェイクラッチとを有するねじ締め装置であって、クラッチスプリングの一部を固定する固定側の軸部材外周に、クラッチスプリングの軸方向の移動を規制する凸部を設けることにより達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明ねじ締め装置の一実施形態を図１、図６及び図７を用いて以下説明する。なお、本実施形態においては出力軸部材７以外の部分については従来のねじ締め装置と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００２４】
図６は本発明ねじ締め装置を構成する出力軸部材の一実施形態を示す斜視図、図７は図６のＡ−Ａ線断面図、図８は本発明ねじ締め装置を構成する出力軸部材の他の実施形態を示す斜視図である。
【００２５】
図６及び図７に示すようにクラッチスプリング６の一端部を固定する出力軸部材７の出力軸側スリーブ７ａ外周上には、クラッチスプリング６の一端部と係合する固定壁１４ａ及びクラッチスプリング６の端部が当接する突出部１４ｂが設けられていると共に、出力軸側スリーブ７ａ上に突出すると共に軸方向に直交する方向に延びる形状をした複数の凸部１７が設けられている。
【００２６】
この凸部１７の間隔は、図７に示すようにクラッチスプリング６のコイル間に凸部１７が突出するように形成されており、これによって出力軸部材１７の出力軸側スリーブ１７ａ上にクラッチスプリング６を配置させた際には、凸部１７がクラッチスプリング６の軸方向の位置を規制するよう働く。
【００２７】
このような構成とすることにより、ねじ締め付け終了間際にビット１０及び出力軸部材７がスプリング１５の押圧力により駆動軸部材４から離れる方向に移動する際に、クラッチスプリング６が出力軸側スリーブ１７ａ上で軸方向に移動してしまうことを抑制することができ、出力軸側スリーブ１７ａ上においてクラッチスプリング６がコイル間隔が広がるように変形すること及びクラッチスプリング６の端面が突出部１４ｂに当接せずに軸に対して傾いてしまうことを防止することができる。これによって、ねじの締込み過ぎや共回り現象の発生を抑制することができると共に、次回のねじ締込み時もクラッチスプリング６の端部６ａとボール９との当接状況を安定させることができ、被締付材料へのねじ締め作業を繰返し行った場合でも回転伝達遮断位置が一定となり、ねじ締込み深さの精度を向上させることができるようになる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、出力軸側スリーブ７ａ上に突出する凸部１７を複数個設けた構成とし、凸部１７に当接するクラッチスプリング６の一部の部分に応力が集中することを抑制するようにしたが、凸部１７を１個設けた構成としても、クラッチスプリング６が出力軸側スリーブ１７ａ上で軸方向に移動してしまうことを抑制することができるものである。
【００２９】
また、上記した凸部１７を図８に示すようにクラッチスプリング６と同形状の螺旋状に突出する形状として、クラッチスプリング６と凸部１７との接触面積を大きくする構成とすることも可能であり、この場合には凸部１７に当接するクラッチスプリング６の一部に応力が集中することを更に抑制することができるものである。
【００３０】
なお、本実施形態では、正回転時に駆動軸側部材４と出力軸部材７とを一体的に回転させるよう働くクラッチスプリング６の端部を固定する固定側の軸部材を出力軸部材７とし、出力軸部材７の軸方向移動に連動してクラッチスプリング６の端部６ａと当接可能となるボール９を保持する軸部材を駆動軸側部材４としたが、これらは逆の関係、すなわちクラッチスプリング６の端部を固定する固定側の軸部材を駆動軸部材４とし、ボール９を保持する部材を出力軸部材７としても良く、この場合には駆動軸側スリーブ４ａ上に凸部１７を設けて、クラッチスプリング６が駆動軸部材４の駆動軸側スリーブ４ａ上で軸方向に移動してしまうことを抑制する構成となる。
【００３１】
次に本発明ねじ締め装置の他の実施形態を図９を用いて説明する。
【００３２】
本実施形態は上記実施形態で出力軸部材７が軸方向に移動した際にクラッチスプリング６の端部６ａを駆動軸部材４に係止する手段として用いたボール９及び傘状部材１３の変わりに、駆動軸部材４にクラッチスプリング６の端部６ａを収納可能かつクラッチスプリング６が駆動軸部材４側に移動した際には端部６ａを挟み込むことが可能なテーパー部４ｃを設けた構成をしたものであるが、本発明はこのような構成をしたねじ締め装置であっても採用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、駆動軸部材と出力軸部材とを一体的に回転させるよう働くクラッチスプリングの端部を固定する固定側の軸部材にクラッチスプリングの軸方向移動を規制する凸部を設けたことにより、ねじ締め作業でのねじ込み深さの精度の良いねじ締め装置を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のねじ締め装置の一例を示す要部拡大断面図。
【図２】ねじ締め装置に使用されるクラッチスプリングの一例を示す斜視図。
【図３】従来の出力軸部材にクラッチスプリングを固定した状態を示す斜視図。
【図４】従来のねじ締め装置の一動作状態を示す要部拡大断面図。
【図５】従来のねじ締め装置の一動作状態を示す要部拡大断面図。
【図６】本発明ねじ締め装置を構成する出力軸部材の一実施形態を示す斜視図。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図。
【図８】本発明ねじ締め装置を構成する出力軸部材の他の実施形態を示す斜視図。
【図９】本発明ねじ締め装置の他の実施形態を示す要部拡大断面図。
【符号の説明】
１はねじ締め装置、２はハウジング、３はストッパスリーブ、４は駆動軸部材、４ａは駆動軸側スリーブ、４ｂは貫通孔、５はギヤ、６はクラッチスプリング、６ａはクラッチスプリングの端部、７は出力軸部材、７ａは出力軸側スリーブ、８はメタル部材、９はボール、１０はビット、１１は圧縮ばね、１２はロック部材、１３は傘状部材、１４ａは固定部、１４ｂは突出部、１５はスプリング、１６はワンウェイクラッチ、１７は凸部、１８は係合ボール、１９はピニオンである。

Claims

駆動装置からの動力を伝達する駆動軸部材と、ビットを保持し、軸方向に移動可能に支持された出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材間とを互いに離隔させるよう作用する押圧手段と、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の同軸上に、各々の円筒面にまたがってコイル状に配設され、前記出力軸部材及び前記駆動軸部材のどちらか一方に一部が固定され、かつ他方の部材に前記出力軸部材の移動に応じて係止可能なクラッチスプリングと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材間に取付けられたワンウェイクラッチとを有するねじ締め装置であって、前記クラッチスプリングの一部を固定する固定側の軸部材外周に、前記クラッチスプリングの軸方向の移動を規制する凸部を設けたことを特徴とするねじ締め装置。
前記固定側の軸部材は出力軸部材であり、前記駆動軸部材には出力軸部材の軸方向移動に応じて半径方向に移動し、前記クラッチスプリングの端部と当接可能なボールが保持されていることを特徴とする請求項１記載のねじ締め装置。
前記凸部は複数設けられ、前記凸部の間隔は前記クラッチスプリングのコイル間隔と同間隔に形成されていることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のねじ締め装置。
前記凸部は前記クラッチスプリングと同様の螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のねじ締め装置。