JPH07269B2 - ナットランナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速（低トルク）・低速（高トルク）を自動的
に切り替え、かつ正逆転可能なナットランナーに関す
る。

〔従来の技術〕

従来汎用されている２スピードナットランナーとして
は、例えば第５図に示すものや実開昭54−57599号公報
に示されるものがある。第５図に示すナットランナー10
0はエアーモータ101の回転モータ軸歯車102と噛合する
遊星歯車103を介して、この歯車103を軸支する出力軸10
4に伝達するとともに、この出力軸先端に形成した駆動
歯車105に噛合する遊星歯車106を回転する。この遊星歯
車106は筒状の変速枠107に軸支されており、したがって
出力軸104の回転により変速枠107は緩速度にて回転され
る。また出力軸104に対向して同軸心上に中間軸109を回
転自在に設け、出力軸104の先端に取り付けられる固定
フランジ108と中間軸109に嵌挿される摺動軸110との間
にクラッチ111を形成し、ばね112により摺動軸110を固
定フランジ108側に押圧する。このクラッチ111は山形爪
の噛み合いによる乗り上げ構造とし、摺動軸110は中間
軸109に対し、軸心方向の移行は許容するも、共に回転
する如くなす。

上記変速枠107と、中間軸109との間には一方向噛み合い
クラッチ113を設け、変速枠107から中間軸109に回転を
伝達するとともに、中間軸109の高速回転を許容する。

上記中間軸109は遊星歯車114を介し、該歯車114を軸支
する主軸115に連結され、主軸先端にはナット、または
ボルトを嵌合する適宜のボックス（図示省略）を着脱自
在に嵌着する。

この２スピードナットランナー100によりボルト締付作
業を行うとき、主軸115にあまり負荷が加わらないとき
は、主力軸104はクラッチ111を介して摺動軸110、中間
軸109を同一速度の高速に回転させる。このとき一方向
噛み合いクラッチ113は変速枠107より中間軸109側が高
速であり、中間軸109の自由回転を許容する。

ボルトが締め付けられ、主軸115に一定の負荷が加わる
とき、クラッチ111は乗り上げて摺動軸110はばね112に
抗して中間軸109に押し込まれ、クラッチ111は解除さ
れ、常時低速回転している変速枠107から一方向噛み合
いクラッチ113を介して主軸115に動力が伝達される。こ
れにより高トルクにてボルト締め付け作業を行うもの
で、高低速トルクから低速大トルクへの切り換えが自動
的に行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のナットランナーにおいて、変速枠107から中間軸1
09への動力伝達手段として一方向噛み合いクラッチ113
を用いているため、その構成上、主軸115を逆回転させ
ることは不可能である。このため、ボルト・ナットに対
し、締め付け専用、または緩め専用工具となり、締め付
けと緩め作業を同一工具で行うことができない。またク
ラッチ111は中間軸109の低速回転時には乗り上げ、その
状態にて回転するため、騒音が発生するとともに、クラ
ッチ歯を摩耗させる等の問題がある。また、先に記載し
た実開昭54−57599号公報に示されたものも同様の問題
点を有している。

一方、正逆転可能な２スピードナットランナーも提案さ
れてはいるが（例えば、実開昭59−191264号公報、実開
昭52−24187号公報参照）、全体構造が複雑であるとと
もに装置の作動状態を安定させるために複雑で加工が困
難な形状のクラッチ爪や噛合歯車が必要となる等の問題
点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、高速（低トルク）低速（高トルク）を自動的
に切り替えることができ、正逆転も可能で、安定した作
動状態を維持でき、かつ全体構造及び各構成部品の構造
が簡単なナットランナーを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためになしたもので、駆動
源に接続される出力軸と、ボルト・ナット等に連結する
主軸とを同一軸心上に対向して設けたナットランナーに
おいて、出力軸及び主軸の外周には前記出力軸により減
速回転される筒状の変速枠を嵌合し、前記変速枠内の出
力軸と主軸間には軸方向に摺動かつ回転自在にクラッチ
ユニットを嵌挿し、前記クラッチユニットと出力軸間に
は山形歯を有する高速回転低トルク用の第１クラッチを
設けるとともにクラッチユニットと変速枠間には矩形歯
を有する低速回転高トルク用の第２クラッチを設け、前
記クラッチユニットと主軸の各部間にはクラッチユニッ
トから主軸に動力を伝達するための高速回転低トルク用
の係合用ボールをクラッチユニットに穿設したボール嵌
合穴に嵌入して設けるとともに主軸の角部と係合する低
速回転高トルク用のロックピンをクラッチユニットの内
周面に突出して設け、前記係合用ボールが当接する変速
枠内面に形成した主軸方向に拡開するテーパー面とクラ
ッチユニットを出力軸方向に付勢するばねからなるクラ
ッチユニットの移動規制手段を設けてなることを要旨と
する。

〔作用〕

上記のように構成されたナットランナーにおいて、主軸
に加わる回転抵抗（トルク）が小さいときは、移動規制
手段のばねにて押指されたクラッチユニットが出力軸側
に移動して第１クラッチが噛合し、出力軸の回転は第１
クラッチを介してクラッチユニットに伝達され、係合用
ボールを介して主軸の角部の平面部を回転する。そし
て、主軸に加わる回転抵抗（トルク）が所定値以上に達
すると、主軸とクラッチユニット間に回転差が生じ、係
合用ボールが主軸の角部の平面部により移動規制手段の
変速枠内面に形成した主軸方向に拡開するテーパー面に
沿って外周方向（放射方向）に押し出される。この作用
と第１クラッチの歯形が山形となっているので、クラッ
チユニットは強制的にバネに抗して主軸側に移動する。
これにより第１クラッチが離間し、第２クラッチが噛合
し、出力軸の回転は減速された変速枠から第２クラッチ
を介してクラッチユニットに伝達され、ロックピンを介
して主軸の角部を回転する。

そして、回転抵抗（トルク）が所定値をはさんで変動し
ない限りクラッチユニットの移動規制手段は、第１クラ
ッチ又は第２クラッチのいずれかが噛合した状態を安定
して維持するとともに、回転抵抗（トルク）が大きい場
合には、ロックピンが主軸の角部と線接触することによ
り係合して主軸を回転するため、大きな回転力を安定し
て伝達する。

また、第２クラッチは通常の矩形歯を有する噛み合いク
ラッチであるので、正逆いずれの回転も可能である。

さらに、上記の高速回転低トルクから低速回転高トルク
への自動切り替えだけでなく、低速回転高トルクから高
速回転低トルクへの自動切り替えを行うことも可能であ
る。

〔実施例〕

以下本発明を第１図ないし第４図に示す実施例に基づい
て説明する。

ナットランナーＡは、ケーシング１内にエアーモータ２
と、このモータにて駆動される低速機３とを配設すると
ともに、ケーシング１には外筒５を螺着する。減速機３
の出力軸４は外筒５内に突出され、かつ先端部に駆動歯
車６を設ける。この歯車６は出力軸４に刻設して一体に
設けることができる。

この駆動歯車６と外筒５の内歯51との間には遊星歯車８
を配し、遊星歯車８は筒状の変速枠10の一部を切り欠い
て挿入し、支軸９により軸支し、変速枠10の基端、及び
中間部はそれぞれベアリング7,14を介し、外筒５により
回転自在に支持せしめる。外筒５の先端には蓋11を螺合
し、この蓋11に軸受12を介して主軸13を回転自在に支持
するとともに、この主軸13と出力軸４とは同一軸心上に
て対向するようになす。

前記出力軸４の先端には固定クラッチ板15を固着し、主
軸13と変速枠10との間にはクラッチユニット16を回転及
び摺動自在に嵌挿し、固定クラッチ板15と、クラッチユ
ニット16との間に第１クラッチＢを形成する。この第１
クラッチＢは、第２図IVに示す如く、クラッチ板15及び
クラッチユニット16にそれぞれ突設した山形歯151,161
よりなる。クラッチユニット16は、ばね17によりクラッ
チユニット板15側、すなわち出力軸４方向に常時付勢さ
れ、両歯は噛合し、正逆いずれの回転でも動力を伝達す
る。しかし、所定値以上の回転抵抗（トルク）が生じた
ときは、第４図IVに示す如く、両歯151,161は歯の山形
斜面に滑りを生じ、クラッチユニット16はばね17に抗し
て移行し、歯161は歯151上に乗り上げる、いわゆる乗り
上げ構造のクラッチである。

クラッチユニット16は主軸13に対し、摺動は可能である
が、共に回転するようにしたもので、連結手段Ｆを備え
る。この連結手段Ｆは係合用ボール18及びロックピン19
からなり、係合用ボール18はクラッチユニット16に穿設
した複数のボール嵌合穴162に嵌入して設けられ、ロッ
クピン19はクラッチユニット16の内周面に若干突出して
回転自在に設けられる。クラッチユニット16内に嵌入さ
れている主軸13の先端部は角状とし、この主軸13の角部
131の平面部に、常に係合用ボール18を位置せしめ、係
合用ボール18から主軸13の各部131の平面部に動力が伝
達されるようになす。ロックピン19は好ましくは係合用
ボール18と同数とし、第４図IIに示す如く、主軸の角部
131の隅角部131aとのみ係止し、ロックピン19から主軸1
3の角部131の隅角部131aに動力が伝達されるようにな
す。

クラッチユニット16の他端と、変速枠10との間には、第
２のクラッチＣを設ける。このクラッチＣはクラッチユ
ニット16に対向して変速枠10の内面に設けた環状の摺動
クラッチ板20を備え、それぞれに係合用の矩形歯163,20
1を設けてなる。騒動クラッチ板20は変速枠10に植設さ
れたピン21により軸心方向には摺動可能であるが、周面
方向には一体となるよう嵌挿されるとともに、変速枠10
に係止した止め具22とクラッチ板20との間にばね23を介
在せしめ、このばね圧にてクラッチ板20をクラッチユニ
ット側へ押圧し、さらにクラッチ板20は変速枠10に形成
される段部101に当接し、両歯163,201は離間した状態で
維持される。

変速枠10とクラッチユニット16との間に設けられるクラ
ッチユニット16の移動規制手段Ｄは、主軸13に加わる回
転抵抗（トルク）が所定値以上に達すると、クラッチユ
ニット16がばね17に抗して移動し、第２クラッチＣに噛
合したとき、その状態を維持するようにしたもので、係
合用ボール18が当接する変速枠10の内面に形成した主軸
13方向に拡開するテーパ面16tとばね17からなる。

テーパ面16tはクラッチユニット16の第１クラッチＢに
おける噛み合い位置においては、係合用ボール18を主軸
13の角部131の平面部に当接支持し、主軸13に加わる回
転抵抗（トルク）が所定値以上に達した場合に、係合用
ボール18が主軸13の角部131の平面部によってデーパー
面16tに沿って外周方向（放射方向）に押し出されるの
に伴い、クラッチユニット16がばね17に抗して主軸13側
に移動するようにしたものである。

次に第１図、第２図に基づいて高速回転低トルク時の動
作について説明する。出力軸４は駆動歯車６と噛合する
遊星歯車８を介して変速枠10を遅速回転するが、第２ク
ラッチＣは離間しているため、変速枠10は空転状態にあ
る。一方、出力軸４の先端に設けられる第１クラッチＢ
は噛合状態にある。この状態においては、係合用ボール
18は、変速枠10のテーパ面16tの基部（小径部）により
外方への移行は阻止され、主軸13の角部131の平面部に
係止される。したがって、出力軸４の回転は、第１クラ
ッチＢ、クラッチユニット16、係合用ボール18を介して
主軸13の角部131の平面部に伝達され、主軸13は出力軸
４と同一の高速度で回転される。

次にボルト・ナット等の締め付けによって主軸13に設定
値以上の回転抵抗（トルク）が生じた場合における低速
回転高トルクによる締め付け要領を第３図及び第４図に
より説明する。

主軸13に設定以上の回転抵抗（トルク）が発生すると、
主軸13とクラッチユニット16間に回転差が生じ、係合用
ボール18が、第２図IIIに示すように、主軸13の角部131
の平面部により移動規制手段Ｄの変速枠10内面に形成し
た主軸方向に拡開するテーパー面16tに沿って外周方向
（放射方向）に押し出される。そして、係合用ボール18
の外方には変速枠10があり、しかも係合用ボール18はこ
の変速枠10の主軸方向に拡開するテーパ面16tと当接し
ているので、係合用ボール18の外周（放射方向）への押
し出しは、この係合用ボール18をテーパ面16tに沿って
移動されることとなる。そして係合用ボール18はクラッ
チユニット16に嵌入されているので、この係合用ボール
18の移動と第１クラッチの歯形が山形となっていること
により、クラッチユニット16は強制的にバネ17に抗して
主軸13側に移動する。これにより、第１クラッチＢが離
間し、第２クラッチＣが噛合する。したがって、出力軸
４の回転は、減速された変速枠10から第２クラッチＣ、
クラッチユニット16、ロックピン19を介して主軸13の角
部131の隅角部131aに伝達され、主軸13は低速度で回転
される。

なお、ボルト・ナットの締め付け完了後、エターモータ
２を停止されることにより、ばね17の作用にてクラッチ
ユニット16は摺動し、第２クラッチＣが離間し、第１ク
ラッチＢが噛合する。したがって再起動に際しては高速
回転低チルクにて主軸13は駆動される。

そして作動中は、回転抵抗（トルク）が所定値をはさん
で変動しない限りクラッチユニット16の移動規制手段Ｄ
は、第１クラッチＢ又は第２クラッチＣのいずれかが噛
合した状態を安定して維持する。

第２クラッチＣは通常の矩形歯163,201を有する噛み合
いクラッチであるので、正逆いずれの回転も可能であ
る。

さらに、上記の高速回転低トルクから低速回転高トルク
への自動切り替えだけでなく、低速回転高トルクから高
速回転低トルクへの自動切り替えを行うことも可能であ
り、ボルト・ナットの緩めを効率よく行える。

〔発明の効果〕 以上の如く本発明によるときは、主軸の高速・低速回転
を主軸に加わる回転抵抗（トルク）により自動的に切り
換えることができるとともに、第２クラッチは通常の矩
形歯を有する噛み合いクラッチであるので、従来の如き
回転の方向性を有せず、したがってエアーモータ等の駆
動源の正逆回転により１台の工具でボルト・ナット等の
締め付け用と緩め用の両方に使用することができる。

また、高速・低速に切り換えるために使用されるクラッ
チは移動規制手段を有しているので、クラッチユニット
の移動を補助する第１クラッチの山形歯とともに、主軸
の回転抵抗（トルク）に応じてクラッチユニットを移動
させて高速側の第１クラッチを離間し、低速側の第２ク
ラッチを噛合させるので、回転抵抗（トルク）が所定値
をはさんで変動しない限り第１クラッチ又は第２クラッ
チのいずれかが噛合した状態を安定して維持できるとと
もに、回転抵抗（トルク）が大きい場合には、ロックピ
ンが主軸の角部と線接触することにより係合して主軸を
回転するため、大きな回転力を安定して伝達することが
できる。したがって、従来の装置にあった動力を伝達し
ない場合等においてクラッチ爪相互が接触し、騒音を発
し、耐久性に劣るという問題点を解決し、駆動時の音が
小さく、耐久性のある装置を提供することができる。

また、高速回転低トルクから低速回転高トルクへの自動
切り替えだけでなく、低速回転高トルクから高速回転低
トルクへの自動切り替えを行うことが可能である。

さらに、装置の全体構造及び各構成部品の構造が簡単で
あり、装置を精度よくかつ低廉に製造することができる
等の従来の技術にはない作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明のナットランナーに関し、
第１図は高速回転時の縦断面図、第２図I,II,III,IVは
それぞれ第１図におけるＩ−I,II−II,III−III,IV−IV
線に沿う説明図、第３図は低速回転時の縦断面図、第４
図I,II,III,IVは第３図におけるＩ−I,II−II,III−II
I,IV−IV線に沿う説明図、第５図は公知のナットランナ
ーの断面図である。 Ａはナットランナー、Ｂは第１クラッチ、Ｃは第２クラ
ッチ、Ｄは移動規制手段、４は出力軸、10変速枠、13は
主軸、16はクラッチユニットである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動源（２）に接続される出力軸（４）
   と、ボルト・ナット等に連結する主軸（13）とを同一軸
   心上に対向して設けたナットランナーにおいて、前記出
   力軸（４）及び主軸（13）の外周には出力軸（４）によ
   り減速回転される筒状の変速枠（10）を嵌合し、前記変
   速枠（10）内の出力軸（４）と主軸（13）間には軸方向
   に摺動かつ回転自在にクラッチユニット（16）を嵌挿
   し、前記クラッチユニット（16）と出力軸（４）間には
   山形歯（151,161）を有する高速回転低トルク用の第１
   クラッチ（Ｂ）を設けるとともにクラッチユニット（1
   6）と変速枠（10）間には矩形歯（163,201）を有する低
   速回転高トルク用の第２クラッチ（Ｃ）を設け、前記ク
   ラッチユニット（16）と主軸（13）の角部（131）間に
   はクラッチユニット（16）から主軸（13）に動力を伝達
   するための高速回転低トルク用の係合用ボール（18）を
   クラッチユニット（16）に穿設したボール嵌合穴（16
   2）に嵌入して設けるとともに主軸（13）の角部（131）
   と係合する低速回転高トルク用のロックピン（19）をク
   ラッチユニット（16）の内周面に突出して設け、前記係
   合用ボール（18）が当接する変速枠（10）内面に形成し
   た主軸方向に拡開するテーパー面（16t）とクラッチユ
   ニット（16）を出力軸方向に付勢するばね（17）からな
   るクラッチユニット（16）の移動規制手段（Ｄ）を設け
   てなることを特徴とするナットランナー。