JP3918793B2

JP3918793B2 - コードレス締結工具

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Publication number: JP3918793B2
Application number: JP2003331041A
Authority: JP
Inventors: 智海吉水; 博明折笠; 寧安蔵
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: JP2004001233A

Description

本発明はビル建築、橋梁建築等に使用される鉄骨の締結に用いるナットランナーやシャーレンチ等のコードレス締結工具に関するものである。

以下、ボルト先端のチップを一定の剪断力で剪断してボルトを一定トルクで締結するシャーレンチをコードレス締結工具として説明する。

実開平６−５３０６６号実開平６−１１９７２号特開平４−２１７４７３号特開平１−２１０２７８号特開平６−３１６４６号

図３は鉄骨の締結に用いられているシャーボルトを示す。Ｍ１６〜Ｍ２４のボルト４１の先端には、締付時にインナソケット１６で把持されるチップ４２が設けられ、ナット４３とボルト４１の頭４０の間に複数の鉄骨４４を挾み込み、図４に示すシャーレンチのアウタソケット１５でナット４３を、インナソケット１６でチップ４２を保持し、３００〜１０００Ｎｍの強大なトルクで締め付ける。チップ４２にはくびれ部４５があり、該くびれ部４５の均一な剪断トルクでねじ切れる性質を利用し、一定の締付トルクを得るようにしていた。

従来、この作業に用いる電動式シャーレンチは、図４に示すように商用の１００Ｖ〜２００Ｖの交流電源から、３０ｍ〜６０ｍの長大なコード１０１を介して電源を得ていた。モータ１０２の回転を、アイドルギヤ３、ファーストギヤ４、小傘歯車５、大傘歯車６、３段の遊星歯車等で約１／１５００に差動減速し、インナソケット１６とアウタソケット１５の間に３００〜１０００Ｎｍの強大な締結トルクを得ていた。ハンドル１０３は、前記ソケット１５、１６、遊星歯車、傘歯車５、６からなる出力部とモータ１０２等の動力部を連結する形で出力部後端のテールカバー１０６から後方に突出して取り付けられていた。ハンドル１０３内にはモータ１０２と電源の接続を開閉する電源スイッチ２７と、小傘歯車５の後端からプランジャ１７とソレノイドコイル１８の吸引力を利用して歯車内部の貫通穴を介してロッド１９でチップ４２を押し出すソレノイド式のチップ排出機構を駆動するサブスイッチ２８が収納されていた。

上記シャーレンチには以下に示す問題があった。
（１）この種の作業はビルや橋梁等の高所で足場や電源事情も悪い状態で行われるが、商用電源を利用するため、コード１０１を３０ｍ〜６０ｍと長く引き回す必要があり非能率的であると共に強大なトルクを出すためにモータ１０２そのものも入力電力が１２００Ｗ以上の大型のものとなり、例えば１００Ｖでは１３Ａを超す大電流となり、長いコード１０１の抵抗による電圧降下が１２〜２４Ｖに達してしまう。このため、モータ回転数の低下による締結速度の低下やソレノイドコイル１８の吸引力の低下によるチップ４２の排出不良等の性能の低下及びコード１０１が太く重いものとなり操作性が悪い。
（２）これら問題を解決するために、電池を電源としたコードレス締結工具にすることも考えられるが、現状技術では電圧２４Ｖ、容量２Ａｈ、質量１．２ｋｇ程度の電池が必要である。しかし、モータの焼損やスイッチ接点の溶着に対する電流許容量の限界から、２４Ｖでは約３０Ａが電流の限界であり、この制限から得られるモータの許容入力電力は、２４Ｖ×３０Ａ＝７２０Ｗ程度が限界である。ＡＣ１００Ｖに比べて約４０％も非力なモータで従来同様のトルクを得るためには、減速比を従来の１／１５００から１．６倍の１／２４００に上げる必要があり、モータピニオンから傘歯車５、６の間のファーストギヤ４等の平歯車を大型化し減速比を大きくせざるを得ない。このため図４に示す如く大傘歯車６を小傘歯車５の前方に設けると、小傘歯車５に係合したファーストギヤ４の大型化によって出力部の全長（図４のＬ寸法）が長くなり、寸法上の制限のあるＨ形鋼の中での締め付けにおいて本体が長くＨ形鋼の中に入らない恐れがある。
（３）締結途中で電池の残量が無くなりカセット式電池を交換する際、例えば、Ｈ形鋼のコーナ部等では、本体の上方向、ソケットの長手方向が建築物に近接し、もしもこの方向に電池の挿入方向があると、電池を取外せない恐れがある。
（４）電池の大きさは１００×１００×７０ｍｍの大きなサイズとなるため、Ｈ形鋼のコーナ部等の狭所でナット４３とソケット１５の嵌合を阻害する恐れがある。

（５）図１４の従来のドライバドリルのように電池３１をハンドル２４ｃの下部に配置すると、シャーレンチの場合先端の出力機構部が約２．５ｋｇと重いため先端側に傾き倒れてしまう。このため本体を立てられず寝せておくと全重量約５ｋｇの本体を取り上げる際、本体を起こすこととなり操作性が悪い。
（６）入力電力７２０Ｗ程度の従来のコードレス工具にはない大出力のモータでは、内蔵の磁石も従来になく強力かつ大形となり、モータの外部に漏れる磁束も大きくなる。このため図１５に示す如く本体を鉄骨や足場板の上に寝かせて置いた時に、鉄骨や足場板上の鉄粉や鉄製の切粉がモータハウジング外周に吸い付けられる恐れが大きい。また、この大きな入力電力に耐えるためモータには冷却用ファンが装着されるが、吸着した鉄粉や切粉が冷却ファンによってモータ内に吸引されて回転子と磁石の間に付着し、メカニカルロスが増える恐れがある。
（７）本体重量が約４〜５ｋｇ有るのに加えて、電池が１．２ｋｇ加わるため、バランスを考慮しないと重く操作性の悪いものになってしまう。
（８）重い電池は本体落下時にハウジング等の外枠部品に相当のダメージを与え破損の原因となる。
（９）図４のシャーレンチのように出力部に対してハンドルが後方に突出した構造では、Ｈ形鋼の中等の狭い場所ではハンドルが邪魔になって作業ができなかったり、カチアゲ作業とよばれる足元のボルトを下から上へ締め上げる際（図１３参照）に、ハンドルが出力部よりも突出している分ハンドル位置が操作者から遠くなり、スイッチの操作がしにくい。
（１０）重心バランスを良くするためにハンドルやモータを前方のソケット部に近付けて配置し、重心位置とハンドルの握り部を近付けると、ソケットの周囲に手の入るスペースが無くなり、ソケットをナットに挿入する際に両手で（一方の手でハンドルを他方の手でソケットを）保持することが難しく操作性が悪い。
（１１）遊星歯車列やインナソケット、アウタソケット等の出力機構部は摩耗やかじりによって寿命が短く、定期的に交換する必要がある。しかし、出力機構部が歯車箱となるインナカバー１０４内の大傘歯車６に隠れた取付ボルト１０７で直接固定されているため、交換修理の際に取付ボルトを外して出力機構部を分離するには、インナカバー１０４をハウジング１０８から外し、ギヤカバー１０５とインナカバー１０４を分離し、テールカバー１０６を分離し、更にコイル１８、プランジャ１７、大傘歯車６、小傘歯車５を取り外す作業が必要となり、修理が面倒で費用がかさむ。
（１２）１００Ｖ、６０Ａで動作していたチップ排出用コイル１８を電池の２４Ｖ、３０Ａ程度の電源能力で駆動しなければならない。しかし低電圧のためコイルの吸引力が不足であり、同じチップ排出力を得ることができない。これを解決するためにコイル外周を鉄板で被い磁束の漏れを防ぐことは可能であるが、スペース及び部品点数が増し好ましくない。
（１３）締結途中で電池の残量が無くなり、まだチップが剪断されていない場合、電源スイッチを切ってもモータピニオンからナットまでの軸系にはこの間の部材のねじれ変形による残留トルクが残っている。ある程度は自然に逆回転し戻るが、モータのカーボンブラシの摩擦抵抗や途中の歯車のメカニカルロス及び磁石モータ特有の磁石による磁力で復元しきらず、残留したねじりトルクでナットとアウタソケット及びチップとインナソケットの間に摩擦抵抗力が働き、本体をナットから外すことができなくなる。この場合、満充電の別の電池を持って来て交換するまで現場に本体を放置しなければならない。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、操作性、信頼性を向上すると共に分解修理が容易で、コンパクトなコードレス締結工具を提供することである。

なお、本発明の便宜上、図１に示す締結工具の場合、紙面の上方を工具の上方、紙面の下方を工具の下方と呼ぶことにする。また紙面の左側を工具の前方、紙面の右側を工具の後方と称して以下説明する。

上記した目的は、前記課題の順に次のようにすることにより達成される。
（１）電源を着脱自在なカセット式電池とするか、または該カセット式電池の端子部とほぼ同じ形状の端子部を有するアダプタを設け、該アダプタを短いコードを介してカセット式電池とは別の外部電池に接続し、該外部電池を電源とする。
（２）ファーストギヤに係合する小傘歯車を大傘歯車の前方に設ける。
（３）電池の着脱方向をソケットの長手方向と直角でハンドルの長手方向とする。
（４）ハンドルの上方にハンドルの長手方向と直角方向前方に延びる出力部を配置し、電池をハンドルに対して出力部と対称の位置に当たるハンドルの下方に配置する。
（５）ハンドルとモータに対して前記出力部と対称の位置に当たるハンドル及びモータの下方にこれらにまたがる位置に電池を配置し、本体の重心の長手方向の位置が電池の底面に収まる範囲に配置する。

（６）前記ハンドルとモータの下方にこれらにまたがる位置に電池を配置すると共に電池の幅（図２のＢ）をモータハウジングの幅（図２のＡ）よりも広くする。
（７）ハンドルの上方に出力部を配置すると共に前方にモータ部を配置し、ハンドルとモータに対して出力部と対称の位置に当たるハンドル及びモータの下方でこれらにまたがる位置に電池を配置する。
（８）モータハウジングと電池挿入口とハンドルと出力部の夫々の外枠をほぼ四角形状に連結する。
（９）出力部のアウタソケットとは反対側に位置する出力部の後端部とほぼ同じか僅かにへこむ位置にハンドルと電池を配置する。
（１０）アウタソケットとモータハウジングの間に空間部を形成する。
（１１）複数段の遊星歯車列とソケット部からなる出力部に歯車箱とは別体の板状のインナカバーを設けると共に傘歯車を覆う外枠の歯車箱となるギヤカバーに外部から取付ボルトで固定する。
（１２）大傘歯車の軸となるファーストサンピニオンを磁性の有る鋼材製の中空構造とし、内部にソレノイドコイルを配置する。
（１３）モータの通電極性を切替て回転方向を切替る自動復帰の押しボタン式等のスイッチをモータと電池の間に配置する。或いは、モータからセカンドリングギヤに至る間の回転軸の何れかに、スパナ、レンチ等の補助具を取付け可能な部分を設けるか、モータピニオンからセカンドリングギヤに至る間の回転軸の何れかに回転の伝達を離脱するクラッチを設ける。

上記のように構成したシャーレンチは、次のような作用効果を奏する。
（１）電池には従来のＡＣ１００Ｖ品のように数１０ｍにも及ぶ長いコードが無く本体内部の数１０ｃｍのリード線のみ或いは別電池からの短いコードのみのため、電流が流れても電圧降下は１／２０程度に小さく、コードの長さや太さに無関係に一定となる。
（２）ファーストギヤが係合する小傘歯車を大傘歯車の前方に配置したことによって、従来に比べて１．６倍程度外径の大きなファーストギヤを出力部後方のギヤカバーから突出することなく配置できる。
（３）Ｈ形鋼のコーナ部等周囲に障害物のある作業場所において、電池の着脱方向が、本体のハンドルを支えている操作者の腕の方向であるハンドルの長手方向に一致するので、障害物があっても電池を着脱できる。
（４）形状の大きな電池がソケットから最も離れた位置にあるため、ボルトを中心とした本体の振り角が図１１のように大きくとれる。
（５）本体の重心位置が電池の底面の中にあるので、本体を電池を下にして立てても倒れない。従って作業の合間に置いたり取ったりする際に本体を起こす必要がない。

（６）本体を鉄粉や切粉の付いた鉄骨や足場板の上に横に寝せても、広幅の電池によってモータ及びモータハウジングが鉄骨や足場板に直接接することなく数１０ｍｍ浮くため、モータの磁石の磁力が鉄粉や切り粉に達せず、モータやモータハウジングに吸引、付着することがない。またモータに内蔵された冷却ファンの風窓からの吸い込み力も達しない。
（７）電池の重さがハンドルに対して出力部の重さと釣り合う形となり、ハンドルの握り部が本体重心に近付くためバランスが良い。
（８）ハンドルとモータをつなぐ形で４角形状に外枠が形成されるので、ハンドルやモータの外枠が片持ち構造にならず、落下や打撃に対して強度が強い。
（９）ハンドルや電池が、全長の最も長い出力部よりも出張らないため、狭い所の作業でも邪魔にならない。
（１０）アウタソケットを一方の手で持って本体を保持する際に、アウタソケットとモータハウジングの間に設けた空間部に手が入るので、もう一方の手でハンドルを握り、本体を両手で楽に保持できる。
（１１）出力部は、他の部分を分解することなく外枠の外部からインナカバーの取付ボルトを外すのみで本体から分離できる。
（１２）ソレノイドコイルから発生する磁束の漏れを中空のファーストサンピニオンが防ぐので、別部品のヨークを付けることなく吸引力を大きくできる。
（１３）締結途中で電池が消耗し、チップが剪断されない状態でソケットが喰い付いたままモータが停止しても、押しボタンスイッチを押しながらメインスイッチを入れると、残っている電池の僅かの残量の電気でもモータは逆転可能なため、本体内の前記残留トルクは逆転で解放され、ナットとソケットの摩擦抵抗が無くなり、本体をナットから外すことが可能となる。またはスパナやレンチ等の補助具でモータ回転軸を逆転させても同様の作用が得られる。或いは、モータピニオンからセカンドリングギヤの間のクラッチを切り、残留トルクを解放しても同様の作用が得られる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は本発明をコードレスシャーレンチに適用した一実施例を示すものである。

モータ１の上方に突出した回転軸の先端にはピニオン２が圧入により装着され、モータ１はモータハウジング２４ａ、２５ａ内に取付けられている。以下この部位を動力部８３と称する。モータハウジング２４ａ、２５ａとほぼ平行に設けられたハンドル２４ｃ、２５ｃ内にはモータ１と電池３１間を開閉する電源スイッチ２７が収納されている。以下この部位をハンドル部８２と称する。ハンドル２４ｃ、２５ｃとモータハウジング２４ａ、２５ａの下方にはこれらをまたぐ状態で電池３１が設けられ、電池３１の電極３１ａに接触する端子３０は電源スイッチ２７に接続される。電池３１は後述するインナソケット１６や遊星歯車列からなる後述する出力機構部５０とはハンドル２４ｃ、２５ｃを基準に対称の位置にあるハンドル２４ｃ、２５ｃ下方の電池挿入部２４ｄ、２５ｄに図中下方から挿入され、ハンドル２４ｃ、２５ｃとモータハウジング２４ａ、２５ａのまたぐ位置に両端をラッチ３２とラッチ３３で着脱自在に保持されている。また、図２に示す如く側面から見ると電池３１の幅Ｂはモータハウジング２４ａ、２５ａの幅Ａよりも４５ｍｍほど大きくされ、この幅を有する電池３１がハンドル２４ｃ、２５ｃの後端からモータハウジング２４ａ、２５ａの底部の１／３位にかかる位置まで延びている。以下この部位を電源部８４と称する。

モータハウジング２４ａ、２５ａにはモータ１に内蔵された図示しない冷却ファンの風の入口となる入口側風窓７１が電池３１寄りに、また風の出口となる出口側風窓７２がピニオン２寄りに設けられている。電池３１の着脱方向はソケットの長手方向と直角でハンドル２４ｃ、２５ｃの長手方向と同一である。前記出力機構部５０の重量は約２．５ｋｇ、電池３１の重量は約１．２ｋｇであるが、前記ハンドル２４ｃ、２５ｃの握り部の位置となる電源スイッチ２７の位置はハンドル２４ｃ、２５ｃの上方１／３の位置にあり、これは、本体の重心の高さ方向の位置にほぼ等しい。

電源スイッチ２７をオンするとモータ１、ピニオン２が回転し減速機構部５１に伝わる。減速機構部５１ではギヤカバー２４ｂ、２５ｂ内のアイドルギヤ３とファーストギヤ４で減速し、更にファーストギヤ４に圧入された小傘歯車５から９０度方向転換して図中右方後端に設けられた大傘歯車６とこれに圧入されたファーストサンピニオン７に伝わり、ピニオン２の回転は約１／２４に減速される。以下この部位を減速機構部５１と称する。

前記ファーストサンピニオン７の回転は、減速のための３段の遊星歯車列とナットを保持するアウターソケット１５、チップ４２を保持するインナソケット１６、これらソケット１５、１６をギヤカバー２４ｂ、２５ｂに固定するためのインナカバー２２等から成る出力機構部５０に伝わる。

出力機構部５０では、ファーストサンピニオン７の回転はファーストアイドルギヤ８、ファーストリングギヤ１３からなる１段目の遊星歯車列、セカンドサンピニオン１１、セカンドアイドルギヤ９、ファーストリングギヤ１３からなる２段目の遊星歯車列、サードサンピニオン１２、サードアイドルギヤ１０、セカンドリングギヤ１４からなる３段目の遊星歯車列で減速される。ここで、セカンドリングギヤ１４にはアウタソケット１５が、また、ファーストリングギヤ１３にはインナソケット１６が連結されており、ファーストリングギヤ１３とセカンドリングギヤ１４の差動減速で大傘歯車６の回転数は約１／１００に減速される。これら減速機構部５１と出力機構部５０を合わせて出力部８１と称するが、以上の伝達経路でモータ１の回転は約１／２４００に減速され、トルクは５００Ｎｍに増加し、ナット４３を締めながらチップ４２を剪断でねじ切り、結果として、５００Ｎｍのトルクで鉄骨４４を締結する。前記出力機構部５０は板状のインナカバー２２に６個の小ねじ４８で固定され、インナカバー２２は外周に設けられたねじ穴４９とギヤカバー２４ｂ、２５ｂの外周に設けられたねじ穴４７を４個の取付けボルト２３でギヤカバー２４ｂ、２５ｂの外部から固定されている。

ねじ切られたチップ４２はインナソケット１６の中に残されるが、これは、ハンドル２４ｃ、２５ｃ内のサブスイッチ２８をオンすることで、鋼製のファーストサンピニオン７の中を中空にしてその中に設けられたソレノイドコイル１８に、制御回路２９から２４Ｖ、３０Ａの大電流が数１０ｍｓｅｃの間通電され、コイル１８内のプランジャ１７が、コイル１８のセンタ方向即ち図１の左方向に吸引され、プランジャ１７から出力機構部５０を貫通して伸びるロッド１９を介してハンマ２０を図中左方のインナソケット１６方向に飛ばし、インナソケット１６内に残っているチップ４２に衝突させてチップ４２を排出する。

本実施例の外枠部品は、モータハウジング２４ａ、ハンドル２４ｃ、ギヤカバー２４ｂ、電池挿入口２４ｄが一体の樹脂成形品で形成された外枠２４と、同様にモータハウジング２５ａ、ハンドル２５ｃ、ギヤカバー２５ｂ、電池挿入口２５ｄが一体の樹脂成形品で形成された外枠２５の二つ割構造となっている。そして、ハンドル２４ｃ、２５ｃと電池３１の後端面は、ギヤカバー２４ｂ、２５ｂの後端面よりもややへこんだ位置に配置してある。またピニオン２のモータ１からの突出量は短い方が強度上好ましいが、これを故意に長くし、その分、モータハウジング２４ａ、２５ａをへこませ、セカンドリングギヤ１４とモータハウジング２４ａ、２５ａの間に手の入る空間７４を形成している。

モータ１の下部には、図１のように電池３１及び電源スイッチ２７からの正極、負極２本のリード線３５ａ、３５ｂと共モータ１の正極、負極２本のリード線３６ａ、３６ｂの接続を切り替える２回路３接点からなる押しボタンスイッチ３４が設けられている。図１２に示すように、押しボタンスイッチ３４を放した状態では電池３１の正極とモータ１の正極及び電池３１の負極とモータ１の負極が直接接続され、押しボタンスイッチ３４を押した状態では図１２の破線のように押しボタンスイッチ３４は接続され電池３１の正極とモータ１の負極及び電池３１の負極とモータ１の正極が数Ωの抵抗３７を介して接続されている。押しボタンスイッチ３４を押しながら電源スイッチ２７を押すとモータ１に加わる電圧は抵抗３７で降下し、モータ１はゆっくり低速で逆転する。また、通常、押しボタンスイッチ３４を放した状態では押しボタンスイッチ３４は弾性部材３９の復元力で自動復帰し、図１２の実線のように押しボタンスイッチ３４は接続され、電源スイッチ２７を入れると、モータ１は正回転して締め付け可能なようになっている。

図５は寸法上制限のあるＨ形鋼６１の中での締結作業を示す図である。ハンドル２４ｃ、２５ｃや電池３１の後端がギヤカバー２４ｂ、２５ｂの後端より出張らないと共にファーストギヤ４が大きくなっても小傘歯車５が前方に設けられているので、アウタソケット１５先端からギヤカバー２４ｂ、２５ｂ後端までが短くコンパクトとなり、図５のような狭い場所での締結作業が可能となる。また電池３１の着脱方向がハンドル２４ｃ、２５ｃの長手方向と同じで操作者の腕６２の方向と同じなので、締結途中で電池３１の残量がなくなったとしても、工具本体をナット４３から外すことなく電池３１を着脱でき、作業能率を向上できる。

図６は締結前を示す図で、モータハウジング２４ａ、２５ａとアウタソケット１５及びセカンドギヤリング１４間の空間７４に操作者の手を入れることができるので、アウタソケット１５を十分握ることが可能となり作業能率を向上できると共に操作者の疲れを減少させることが可能となる。

図７は出力機構部５０の分解状況を示す図で、４個の取付けボルト２３を取外すだけで出力機構部５０を取外すことができ、モータ１、ハンドル２４ｃ、２５ｃ、平歯車３、４、傘歯車５、６、コイル１８等を取外す必要がないので、分解修理、組立が短時間で行えるようになり経済的である。

図８は工具本体の縦方向の重心Ｇがハンドル２４ｃ、２５ｃの上方であって電源スイッチ２７近傍の握り部７３の範囲内にあることを示す図である。即ち、ハンドル２４ｃ、２５ｃの上下に重さ２．５ｋｇの出力機構部５０及び１．２ｋｇの電池３１を取付け、重心Ｇが図示の如く握り部７３近傍に位置するようにしたので、バランスが良くなり、振り回しが楽で操作者の疲れを減少できるようになる。

図９は工具本体を鉄骨４４等の上に横に寝かせておいた状態を示す図で、上記した如く、電池３１の幅Ｂをモータハウジング２４ａ、２５ａの幅Ａより大きくしたので、モータハウジング２４ａ、２５ａが鉄骨４４等に直接接触することがなくなり、約δ＝３０ｍｍ程度浮く。このためモータ１内の永久磁石によって鉄粉や切粉７０を吸着することがなくなると共にモータ１内に吸引されることも殆どなくなる。この結果モータ１のメカロスが増すことがなくなり、工具の信頼性が増す。

図１０はモータハウジング２４ａ、２５ａ、ギヤカバー２４ｂ、２５ｂ及びハンドル２４ｃ、２５ｃが一体の外枠２４、２５で形成されていることを示す図である。外枠２４、２５は出力部８１、ハンドル部８２、動力部８３、電源部８４の４方向で連結し強度的に優れていると共に重い電池３１がモータハウジング２４ａ、２５ａとハンドル２４ｃ、２５ｃにまたがって配置されているため、落下、衝突、振動等によって電池３１の慣性力に起因する外力に対して外枠２４、２５の耐力が強くなる。この結果外枠２４、２５を軽くて安価な合成樹脂で形成することが可能となり、経済的でかつ軽量で操作性の良いコードレス工具を提供できるようになる。

図１１は幅広の電池３１をアウタソケット１５から最も離れた位置に設けたために振れる角度θを約１７０度と大きくすることができることを示す図で、締結対象のボルト４１近傍の障害物６３に干渉することが少なくなり、締結場所を選ぶ必要がなくなる。

図１３はボルトを下から上に締め上げるカチアゲ作業状況を示す図で、操作者の上半身よりも下方で本体を支えながらの作業となるが、ハンドル２４ｃ、２５ｃがギヤカバー２４ｂ、２５ｂ等より出張らない分電源スイッチ２７に近付くので、腕を伸ばす量が少なくなり、操作性が良くなると共に安全性が増す。

図１６、図１７は本発明の他の実施例を示すもので、前記カセット式電池３１の代わりにアダプタ５５を電池挿入口２４ｄ、２５ｄに挿入し、該アダプタ５５及び約１．５ｍ程度の短いコード５４を介して外部電池５３から電力を供給するようにし、工具本体を軽くして操作性の向上を図るようにしたものである。なお外部電池５３は保持用ベルト５６を介して操作者の腰に吊り下げられる。

図１８はモータ１下方の他の実施例を示すもので、モータ１の回転軸をモータケースの下方に突出させると共に先端にマイナス溝５８を設け、ドライバ５７をマイナス溝５８に係合させてモータ１を手動で回転させることができるようにしたものである。従って締結途中で電池３１の残量が少なくなってアウタソケット１５等がナット４３から外すことができなくなった場合、ドライバ５７によってモータ１を逆転させると、アウタソケット１５及びインナソケット１６を夫々ナット４３及びチップ４２から外すことができ、工具本体を放置してしまうということはなくなる。なお前記モータ１の回転軸を下方に突出させるとしたが、上方に突出させると共に該回転軸の上端にマイナス溝を設け、ドライバ等によって回転させるようにしてもよい。またモータ１の回転軸を回転させるとしたが、任意の回転軸例えばアイドルギヤ３の軸を回転させるようにしてもよい。

図１９は締結途中で電池３１の残量が少なくなってアウタソケット１５等がナット４３から外すことができなくなった場合の回復法を示す更に他の実施例を示すものである。小傘歯車５の軸部にスプライン溝７６で空転防止され回転を伝達するクラッチ板６９があり、スプリング６８で付勢されクラッチ板６９の爪６５はファーストギヤ４の爪６４と噛み合い、ソケット１５、１６から伝わるねじりトルクはファーストギヤ４へ伝達し、モータ１の抵抗でブレーキがかかり、残留トルクが生じる。ここで、図２０のように支軸７５を支点として回動自在なレバー６７の一端のレバーツマミ６７ａを図中下向きに下げると、レバー先端６７ｂは上昇し、クラッチ板６９の溝６９ａに係合したレバー先端６７ｂはクラッチ板６９を押し上げ、クラッチ板６９の爪６５とファーストギヤ４の爪６４との噛み合いが外れ、小傘歯車５とクラッチ板６９は一体のまま空転し、モータ１でブレーキのかかったファーストギヤ４から解放される。従って、アウタソケット１５を逆転させることによりアウタソケット１５及びインナソケット１６を夫々ナット４３及びチップ４２から外すことができる。

上記した実施例によれば、前記課題の順に次の効果を得ることができる。
（１）電池駆動のコードレスのため、長いコードを引き回す必要が無く能率的であると共にコードが鉄骨にひっかかるなどの恐れもない。また長大なコードによる電圧降下が全くないので、締め付けスピードの低下がなく能率的である。更にコードを引き回す重さが無いので操作者の疲労も少ない。また本構成のコードレスシャーレンチは図１６、図１７の外部電池５３とアダプタ５５が取付け可能であり、これを用いれば、ハンドル下部から短いコードが出るだけなので、コードの出る方向や重量等が従来のコード付シャーレンチと同様の感覚で使え、かつ重い電池は保持ベルトで吊り下げられるので操作性は更に向上すると共に上記したコードレスシャーレンチのメリットも併せ持つ。
（２）ファーストギヤ４は大きくなっても、その分小傘歯車５が前方に移動しているので、アウタソケット１５からギヤカバー２４ｂ、２５ｂの後端３８までの長さは短くコンパクトである。このため図５のように寸法上制限のあるＨ形鋼６１の中での締付作業において有利となる。
（３）Ｈ形鋼６１のコーナ部等周囲に障害物のある作業場所であって締結途中で電池３１の残量が無くなったとしても、電池３１の着脱方向が工具本体を支える操作者の腕６２の方向と同じ方向のため、図５のように工具本体をボルト４０から動かすことなく電池３１を着脱でき便利である。
（４）電池３１がアウタソケット１５から最も離れたハンドル２４ｃ、２５ｃの下方にあるため、図１１のようにボルト４１に対して振れる角度θが１７０度と大きい。このため、電池３１が締付対象のボルト４１の近傍の障害物６３に干渉することが少ない。
（５）図１０のように工具本体の長手方向の重心位置Ｇが電池３１底面の長さＣの中にあるので、電池３１を下にして立てても倒れない。従って作業の合間に工具本体を置いたり取ったりする際に重い工具本体を起こす必要がなく操作性が良い。

（６）図９のように工具本体を鉄粉や切粉７０の付いた鉄骨４４や足場板の上に横に寝かせても、モータ１及びモータハウジング２４ａ、２５ａが広幅の電池３１によって鉄骨４４に直接接触することなくδ＝３０ｍｍ程度浮くため、モータ１の永久磁石の磁力で鉄粉や切粉７０を吸着し、モータ１の冷却ファンで入口側風窓７１からモータ１内部に吸引されて永久磁石とコアの間に挟まりメカロスが増す等の恐れがなく信頼性が増す。
（７）図８のようにハンドル２４ｃ、２５ｃの上下に重さ２．５ｋｇの出力機構部５０と重さ１．２ｋｇの電池３１があるので、ハンドル上方のメインスイッチ２７付近の握り部７３の範囲内に工具本体の縦方向重心Ｇがあり、バランスが良く振り回しが楽で疲れない。
（８）図１０のように外枠２４、２５が、出力部８１、ハンドル部８２、動力部８３、電源部８４の４方向で連結し強度的に優れていると共に重い電池３１がモータハウジング２４ａ、２５ａとハンドル２４ｃ、２５ｃにまたがって固定されるので、落下、衝突、振動等によって電池３１の慣性力に起因する外力に対して外枠２４、２５の耐力が強くなる。これにより、外枠２４、２５を軽くて安価な合成樹脂成形品で作ることができ経済的かつ軽量で操作性が良い。
（９）図５のように工具本体のギヤカバー２４ｂ、２５ｂの後端３８よりもハンドル２４ｃ、２５ｃや電池３１が出張らないので、狭い場所での作業時にハンドル２４ｃ、２５ｃや電池３１が邪魔にならず、今まで不可能であったような深くて狭い場所での作業が可能となる。また、図１３のようなボルトを下から上へ締め上げるカチアゲ作業においては、操作者の上半身よりも下方で工具本体を支えながらの作業となるが、ハンドル２４ｃ、２５ｃが出張らない分電源スイッチ２７が近付くので腕を伸ばす量が少なくなり、操作性が良くかつ安全性が増す。
（１０）図６のように本体を両手で持ってアウタソケット１５をナット４３に挿入する際も、モータハウジング２４ａ、２５ａとアウタソケット１５及びセカンドリングギヤ１４の間の空間７４に手が入るので、アウタソケット１５を十分握れて持ちやすく疲れない。
（１１）図７のように、モータ１やハンドル２４ｃ、２５ｃ、平歯車３、４、傘歯車５、６、ソレノイドコイル１８等の内蔵部品を分解することなく、外側から取付けボルト２３を４個外すだけで出力機構部５０を取外せるので、修理の時間が短く経済的である。
（１２）図１のようにコイル１８の外側を鋼製のファーストサンピニオン７で覆うことにより磁束の漏れが低下し、チップ４２の排出力が覆う前の５倍に向上し、２４Ｖの電池３１でも従来のＡＣ１００Ｖ品と同等に排出可能となった。またヨークをファーストサンピニオン７の軸部で兼用しているので、新たな部品の追加もなく経済的である。
（１３）締結途中で電池３１の残量が無くなっても、モータ１を逆転させることでピニオン２からナット４３までの軸系に溜った部材のねじれ変形による残留トルクを解除できるので、アウタソケット１５とナット４３の間の摩擦抵抗がなくなり、ナット４１から工具本体を抵抗なく外せるので、電池３１の交換時に工具本体をナット４３に喰い付いたまま宙吊り状態で放置することがなくなり、紛失や落下の恐れがなく安全である。また、抵抗３７がなくても上記効果は同様であるが、逆転時に図１２の抵抗３７を介して電流がモータ１に流れると、モータ１に加わる電圧は降下し、回転数もトルクも低くゆっくりと回転するので安心である。また図１８に示す如くモータ１の回転軸をドライバ５７等の補助工具で逆転させても、或いは図１９、図２０のように回転軸中に設けたクラッチ板６９によってモータ１とソケット１５、１６の伝達を切り離しても同様の効果が得られる。なおこのクラッチ板６９は爪式の他に摩擦板式やスプリングクラッチ式等伝達を入りきりするものであれば任意のもので良い。

上述の実施例はシャーレンチを例にとって説明したが、本発明はコードレス締結工具一般に適用することができる。

本発明の一実施例を示すコードレスシャーレンチの断面図。図１の右側面図。シャーボルトの取付け状態を示す断面図。従来のコード付シャーレンチを示す断面図。本発明シャーレンチによるＨ形鋼コーナ部での作業状態を示す斜視図。本発明シャーレンチの作業前の状態を示す正面図。本発明シャーレンチの出力機構部の分解状態を示す正面図。図１に示すシャーレンチの重心バランスを示す右側面図。本発明シャーレンチを鉄骨の上に放置した状態を示す右側面図。本発明シャーレンチの重心バランスを示す正面図。本発明シャーレンチの振り角を示す右側面図。本発明シャーレンチの電気配線を示す回路図。本発明シャーレンチでカチアゲ作業をしている状態を示す正面図。従来のコードレスドリル等と同様の電池配置をした場合の重心配置を示す正面図。従来のコードレスドリル等と同様の電池配置をした場合の鉄骨上に放置した場合の側面図。本発明コードレスシャーレンチの他の実施例を示す正面断面図。図１６の側面図。本発明の他の実施例を示すモータ下方の断面図。本発明の更に他の実施例を示す要部断面図。図１９の要部拡大断面図。

符号の説明

図において、１はモータ、２はピニオン、３はアイドルギヤ、４はファーストギヤ、５は小傘歯車、６は大傘歯車、７はファーストサンピニオン、１５はアウタソケット、１６はインナソケット、１８はソレノイドコイル、１９はロッド、２０はハンマ、２１はハンマスプリング、２２はインナカバー、２３は取付けボルト、２４、２５は外枠、２４ａ、２５ａはモータハウジング、２４ｂ、２５ｂはギヤカバー、２４ｃ、２５ｃはハンドル、２７は電源スイッチ、２８はサブスイッチ、２９は制御回路、３１は電池、３１ａは電池電極、３５ａ、３５ｂは電源リード線、３６ａ、３６ｂはモータのリード線、３７は抵抗、３８はギヤカバー後端面、４１はボルト、４２はチップ、４３はナット、４４は鉄骨、５０は出力機構部、５１は減速機構部、５２は足場板、７０は鉄粉や切粉、７１は入口側風窓、７２は出口側風窓、８１は出力部、８２はハンドル部、８３は動力部、８４は電源部である。

Claims

モータと該モータを収納するモータハウジングとを有する動力部と、電源スイッチを内蔵し、上記モータの回転軸と平行な方向に沿って延びるハンドル部と、上記動力部及び上記ハンドル部の長手方向の一方の端部側に設けられ、上記モータの回転軸の回転を減速する平歯車及び該平歯車の回転方向を変えて減速するための小傘歯車及び大傘歯車と、該平歯車、小傘歯車及び大傘歯車を収納するギアカバーとを有する減速機構部と、上記モータの回転軸と直角方向に延びるように設けられ、上記減速機構部により減速された駆動力により、締結するボルトまたはナットを回転させる先端部材を有する出力機構部とよりなるコードレス締結工具において、上記大傘歯車に連結された磁性体からなる歯車を有し、破断されたボルト部材を排出するためのロッドを前記出力機構部にスライド可能に取付け、該ロッドを駆動するためのソレノイドコイル手段を前記磁性体からなる歯車の内部に設けると共に、上記動力部及び上記ハンドル部の長手方向であって、前記一方の端部とは反対側の他方の端部側に電池を収納する電源部を着脱自在に設け、該電源部は上記動力部と上記ハンドル部をまたぐ方向であって且つ上記回転軸と直角方向に所定の長さＣを持つように配設すると共に、工具全体の重心を上記モータの回転軸と平行に延長した線が上記長さＣを有する電源部と交わるような位置に配置し、且つ上記電源部の着脱方向を上記モータの回転軸と平行な方向とし、更に、上記長さＣを有する方向とは直角で且つ上記モータの回転軸とは直角な方向における上記電源部の幅Ｂが、上記ハンドル部の幅及び上記動力部の幅より大きくしたことを特徴とするコードレス締結工具。
請求項１において上記モータハウジングにモータ冷却用の風窓を設けたことを特徴とする締結工具。
前記モータの回転軸の回転を複数個の平歯車で減速すると共に、最終段平歯車の回転を小傘歯車及び該小傘歯車に噛み合う大傘歯車を介して回転方向を変えて減速し、更に該大傘歯車を前記ギアカバー内であって前記出力機構部と反対側の前記減速機構部の端部と、前記小傘歯車との間に位置するように配設したことを特徴とする請求項１記載のコードレス締結工具。
請求項１において、前記モータの回転軸とは平行で且つ前記電源部の長さＣ方向とは直角な所定方向に延びる前記ハンドル部の端面を、上記所定方向に延びるギアカバーの端面と同一面かまたは上記回転軸により近い面に沿って延びるように構成したことを特徴とするコードレス締結工具。
前記出力機構部の先端部を、ナットに嵌合してナットを回転させるアウタソケットと、ボルトに嵌合しボルトを回転させ、ボルトのくびれ部を破断させるインナーソケットより構成し、締結工具をシャーレンチとしたことを特徴とする請求項１記載のコードレス締結工具。