JP2002059370A - 手持式回転力付与装置及び電動式ドライバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸が傾斜することを抑制した手持式回転
力付与装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 手持式の電動式ドライバ１０は、モータ
１４と、モータ１４により回転力が伝達されて回転する
ドライバ軸部１６と、所定の慣性モーメントを有し所定
の角速度で回転する回転体２０と、を備えている。ドラ
イバ軸部１６の回転中にドライバ軸部１６が傾斜する
と、回転体２０にジャイロモーメントが作用してドライ
バ軸部１６の傾斜が抑制される。これにより、ドライバ
軸部１６が傾斜しても電動式ドライバ１０の姿勢がコン
トロールされる。また、筋力や握力の弱い作業者が作業
しても、ドライバ軸部１６の傾斜を充分に抑制すること
が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸が傾斜する
ことを抑制した手持式回転力付与装置及び電動式ドライ
バに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、手持式の電動式ドライバを用いて
ネジの着脱を行うと、電動式ドライバの使用中に電動式
ドライバが傾斜し（図８参照）、ネジ切れや、ネジの頭
部に形成されているネジ穴が損傷してネジを回転できな
くなる等の好ましくない事態が生じることが頻繁に起き
ている。

【０００３】この対策として、図９に示すように、電動
式ドライバ８０をレールガイド８２に固定し、レールガ
イド８２に沿って電動式ドライバ８０を上下方向に移動
させている。

【０００４】しかし、電動式ドライバ８０で着脱するネ
ジの位置に合わせてレールガイド８２をキャビネット等
の上で移動、設定しなければならず、このため、レール
ガイド８２を設定するスペースが必要であり、しかも作
業が煩雑であるという難点があった。

【０００５】なお、このような問題は、電動式ドライバ
の限らず、電動式ドリル等、回転軸を有する一般的な手
持式の工具でも生じていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮して、回転軸が傾斜することを抑制した手持式回転
力付与装置及び電動式ドライバを提供することを課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、モータと、前記モータにより回転力が伝達されて回
転する回転軸部と、所定の慣性モーメントを有し、所定
の角速度で回転する回転体と、を備えた手持式回転力付
与装置であって、前記回転軸部の回転中に前記回転軸部
が傾斜すると、前記回転体にジャイロモーメントが作用
して前記回転軸部の傾斜が抑制されることを特徴とす
る。

【０００８】これにより、手持式回転力付与装置の使用
中に、回転力被付与物に対して手持式回転力付与装置が
傾斜すなわち回転軸部が傾斜しても、手持式回転力付与
装置の姿勢がコントロールされる。また、筋力や握力の
弱い作業者が作業しても、回転軸部の傾斜を充分に抑制
することが可能であり、しかも、手持式回転力付与装置
を用いて製品を製造した場合、作業者の熟練度によら
ず、一定の品質で製造することが可能になる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、前記回転体の
回転の中心軸が前記回転軸部と同一であり、前記モータ
により前記回転体に回転力が付与されることを特徴とす
る。

【００１０】これにより、１個のモータで回転軸部及び
回転体の両者を回転させることができるので、部品点数
を削減して装置を小型化することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、前記モータの
正回転、逆回転の切り換えが可能であることを特徴とす
る。

【００１２】これにより、回転軸部の正回転、逆回転が
可能になる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、前記回転体が
複数個設けられていることを特徴とする。

【００１４】これにより、１個あたりの回転体の寸法を
小さくすることができ、装置を小型化できる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、前記回転軸部
に対する前記回転体の同方向回転、逆方向回転の切り換
えが可能であることを特徴とする。

【００１６】これにより、発生するジャイロモーメント
の向きを切り換えることが可能になる。

【００１７】請求項６に記載の発明では、前記モータと
前記回転体との間に介された変速ギアと、前記回転軸部
の先端回りの転倒モーメントを算出する算出手段と、算
出された転倒モーメントに応じて前記変速ギアのギア比
を制御してジャイロモーメントを増減する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

【００１８】これにより、転倒モーメントの大きさがば
らついても常に適正な大きさのジャイロモーメントを発
生させることができる。

【００１９】請求項７に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のうち何れか一項に記載の前記手持式回転力付与
装置が用いられた電動式ドライバであることを特徴とす
る。

【００２０】これにより、電動式ドライバを使用する
際、従来では必要であったガイドレールが不要になり、
従って、作業性を向上させることができ、作業に必要な
スペースも低減される。また、電動式ドライバを用いて
製品を大量に組み立てる場合、ビス締め時に生じるいわ
ゆるネジ馬鹿やキャビ破損を抑えることができ、従っ
て、不良品の発生率を大幅に低減することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、実施形態を挙げ、本発明の
実施の形態について説明する。

【００２２】［第１形態］第１形態では、手持式の電動
式ドライバについて説明する。図１に示すように、電動
式ドライバ１０は、片手で保持できる保持部（図示せ
ず）を有するケーシング１２と、ケーシング１２の中に
設けられたモータ１４と、モータ１４によって回転され
るドライバ軸部１６と、モータ１４の後方側に取り付け
られた回転体２０（図２も参照）と、を備えている。

【００２３】ドライバ軸部１６は、ケーシング１２を貫
通し、嵌め込み部材２２により向きが固定されている。

【００２４】回転体２０はモータ１４によって回転され
る。モータ１４、ドライバ軸部１６、及び、回転体２０
の回転中心軸は何れも同一軸上に位置している。

【００２５】また、回転体２０はいわゆるコマと呼ばれ
るものであって、回転体２０の回転方向及び回転軸回り
の慣性モーメントについては、ドライバ軸部１６が回転
中に傾斜すると、回転体２０に作用するジャイロモーメ
ントにより電動式ドライバ１０の姿勢が矯正されるよう
に決定する。

【００２６】すなわち、回転体２０は、円柱状で所定の
慣性モーメントを有して、モータ１４によって回転力が
与えられて所定の角速度で回転するように寸法が決めら
れている。

【００２７】回転体２０の材質は、比重が大きく均一な
材質で加工性や成形性のよい材質であることが好まし
く、例えば真ちゅうである。

【００２８】モータ１４の回転方向は、正方向Ｕ、逆方
向Ｖに切り換え可能である。

【００２９】電動式ドライバ１０を、ドライバ軸部１６
の回転方向と逆方向にのみ回転体２０を回転する装置に
する場合、例えば図３に示すような反転ギア機構２８を
モータ１４と回転体２０との間に介してもよい。これに
より、モータ１４として一方向にのみ回転するモータを
用いることができる。

【００３０】この反転ギア機構２８は、モータ１４の回
転中心軸１４Ｒに取付けられた第１ギア３０と、回転中
心軸１４Ｒと直交する軸回りに第１ギア３０によって回
転される中間ギア３２と、回転中心軸１４Ｒと同軸回り
に中間ギア３２によって回転される第２ギア３４と、か
ら構成される。

【００３１】第２ギア３４は、回転中心軸の軸方向Ｗに
設定位置を変更できるようになっており、中間ギア３２
から第２ギア３４へ回転力が伝達されないようにするこ
とが可能である。

【００３２】図４に示すように、モータ１４を駆動させ
る回路としては、正転用の回路４０Ａ、及び、反転用の
回路４０Ｂが形成されており、それぞれ、回転速度セン
サ４２Ａ、４２Ｂによりフィードバック制御される。

【００３３】また、回路４０Ａ、４０Ｂは、それぞれ、
ＤＣ電源４４に接続されスイッチ４６Ａ、４６ＢでＯ
Ｎ、ＯＦＦの切り換えが可能になっている。従って、姿
勢制御をする必要がないときは、図１に示したように、
ケーシング１２の保持部に近い位置に設けられたスイッ
チ４６ＢをＯＦＦにすることにより、電動式ドライバ１
０の使用中に直ちに回路４０ＢをＯＦＦの状態にするこ
とができる。

【００３４】以上説明したように、第１形態では、電動
式ドライバ１０の使用中に、ネジ（図示せず）に対して
電動式ドライバ１０が傾斜すなわちドライバ軸部１６が
傾斜しても、回転体２０に生じるジャイロモーメントに
より電動式ドライバ１０の姿勢が正される。また、ドラ
イバ軸部１６を回転させるモータ１４を利用して回転体
２０を回転させることができるので、電動式ドライバ１
０の小型化を維持でき、省エネ対策にもなる。

【００３５】なお、回転体２０は、複数個設けられてい
てもよい。例えば、図５に示すように、モータ１４の前
方側及び後方側にそれぞれ回転体２０Ｐ、２０Ｑが設け
られていてもよい。これにより、１個あたりの回転体の
寸法を小さくすることが可能になる。

【００３６】また、電動式ドライバ１０の重量が大きい
場合、バランサ（図示せず）を用いると、長時間にわた
り作業する際に作業性が向上する。

【００３７】また、以上説明したような機構が手持式の
エアードライバやリュータ（研磨機）に用いられていて
も、同様の効果を奏することができる。

【００３８】［第２形態］次に、第２形態について説明
する。第２形態では、第１形態と同様の構成要素につい
ては同じ符号を付してその説明を省略する。

【００３９】図６に示すように、第２形態では、第１形
態に比べ、手持式の電動式ドライバ５０は、第１形態と
同様の回転体５２とモータ１４とを接続する変速ギア５
４と、ドライバ軸部１６の傾斜の角速度を計測するセン
サ５６と、センサ５６の出力値に基づきドライバ軸部１
６の先端回りに生じる転倒モーメントを算出する演算部
５８と、算出された転倒モーメントに応じて変速ギア５
４のギア比を制御する制御部６０と、を更に有する。変
速ギア５４は無段変速のギアである。

【００４０】ジャイロモーメントについて以下に概略を
説明する。

【００４１】図７に示すように、回転対称物体７０が対
称軸（Ｙ軸）を水平軸にして比較的大きい角速度ωで回
転しているとする。Ｙ軸に関する慣性モーメントをＩ、
重心を通りＹ軸に直交するＸ軸、Ｚ軸に関する慣性モー
メントを何れもＩ’とする。Ｘ軸、Ｚ軸はジャイロケー
スに固定されているとし、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸は回転対称
物体７０の慣性主軸とする。

【００４２】この状態で、Ｚ軸の回りに角速度Ωの回転
を加えたとすると、角運動量ベクトルＬの成分は、Ｌ_X
＝０、Ｌ_Y ＝Ｉω、Ｌ_Z ＝Ｉ’Ωであるので、このＬの
変化ＬＬは、以下の式で表される。

【００４３】ＬＬ＝Ω×Ｌ＝（−ＩωΩ、０、０） 従って、Ｎ＝ＬＬを満たすモーメントＮが軸受から回転
対称物体７０に作用しているはずであり、その反作用と
して軸受は−Ｎ＝（ＩωΩ、０、０）のモーメントを受
ける。このモーメントをジャイロモーメントという。

【００４４】第２形態に係る電動式ドライバ５０（図６
参照）は、生じた転倒モーメントに応じ、電動式ドライ
バ５０の姿勢が正されるようなジャイロモーメントが生
じるように、制御部６０が変速ギア５４のギア比を変更
する。これにより、転倒モーメントの大きさがばらつい
ても、電動式ドライバ５０には常に適正なジャイロモー
メントが作用し、姿勢が正される。

【００４５】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、以下の効
果を奏することができる。

【００４６】請求項１に記載の発明によれば、手持式回
転力付与装置の使用中に、回転力被付与物に対して手持
式回転力付与装置が傾斜すなわち回転軸部が傾斜して
も、手持式回転力付与装置の姿勢がコントロールされ
る。

【００４７】請求項２に記載の発明によれば、１個のモ
ータで回転軸部及び回転体の両者を回転させることがで
きるので、部品点数を削減して装置を小型化することが
できる。

【００４８】請求項３に記載の発明によれば、回転軸部
の正回転、逆回転が可能になる。

【００４９】請求項４に記載の発明によれば、１個あた
りの回転体の寸法を小さくすることができ、装置を小型
化できる。

【００５０】請求項５に記載の発明によれば、発生する
ジャイロモーメントの向きを切り換えることが可能にな
る。

【００５１】請求項６に記載の発明によれば、転倒モー
メントの大きさがばらついても常に適正な大きさのジャ
イロモーメントを発生させることができる。

【００５２】請求項７に記載の発明によれば、作業性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１形態に係る電動式ドライバを示す側面図で
ある。

【図２】第１形態に係る電動式ドライバの回転体を示す
斜視図である。

【図３】モータと回転体との間に介させる反転ギア機構
の構成を示す模式的側面図である。

【図４】第１形態に係る電動式ドライバのモータを駆動
する回路図である。

【図５】第１形態に係る電動式ドライバの変形例を示す
側面図である。

【図６】第２形態に係る電動式ドライバの側面図であ
る。

【図７】ジャイロモーメントを説明する斜視図である。

【図８】従来の電動式ドライバを用いた際に電動式ドラ
イバが傾斜することを示す側面図である。

【図９】従来の電動式ドライバをレールガイドに取付け
た状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１０ 電動式ドライバ １４ モータ １６ ドライバ軸部（回転軸部） ２０ 回転体 ２０Ｐ 回転体 ２０Ｑ 回転体 ５０ 電動式ドライバ ５２ 回転体 ５４ 変速ギア ５８ 演算部（算出手段） ６０ 制御部（制御手段） ８０ 電動式ドライバ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、 前記モータにより回転力が伝達されて回転する回転軸部
   と、 所定の慣性モーメントを有し、所定の角速度で回転する
   回転体と、 を備えた手持式回転力付与装置であって、 前記回転軸部の回転中に前記回転軸部が傾斜すると、前
   記回転体にジャイロモーメントが作用して前記回転軸部
   の傾斜が抑制されることを特徴とする手持式回転力付与
   装置。
2. 【請求項２】 前記回転体の回転の中心軸が前記回転軸
   部と同一であり、前記モータにより前記回転体に回転力
   が付与されることを特徴とする請求項１に記載の手持式
   回転力付与装置。
3. 【請求項３】 前記モータの正回転、逆回転の切り換え
   が可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   手持式回転力付与装置。
4. 【請求項４】 前記回転体が複数個設けられていること
   を特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記
   載の手持式回転力付与装置。
5. 【請求項５】 前記回転軸部に対する前記回転体の同方
   向回転、逆方向回転の切り換えが可能であることを特徴
   とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の手
   持式回転力付与装置。
6. 【請求項６】 前記モータと前記回転体との間に介され
   た変速ギアと、 前記回転軸部の先端回りの転倒モーメントを算出する算
   出手段と、 算出された転倒モーメントに応じて前記変速ギアのギア
   比を制御してジャイロモーメントを増減する制御手段
   と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のうち何
   れか一項に記載の手持式回転力付与装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項６のうち何れか一項に
   記載の前記手持式回転力付与装置が用いられたことを特
   徴とする電動式ドライバ。