JP3390821B2 - 噛み合いクラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、同軸で配置された
駆動軸側と従動軸側との間に設けられ、駆動軸側から従
動軸側へのトルク伝達を行う噛み合いクラッチに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】通常利用される噛み合いクラッチは、同
軸で配置された駆動軸側と従動軸側との対向面に、夫々
噛み合い爪を突設し、前記駆動軸側と従動軸側とのどち
らか一方を他方側へ接近させて前記噛み合い爪同士を噛
合させることで、駆動軸側から従動軸側へのトルク伝達
を可能とする構成となっている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし前記駆動軸側と
従動軸側との接近の際、両者が共に回転停止状態でも両
者の噛み合い爪が丁度噛合する位置にあるとは限らない
ため、噛み合い爪同士がぶつかりあって適正に噛合しな
いことがある。よってこの状態で駆動軸側が回転する
と、爪同士が噛み合うまで音を発生させたり、衝突によ
って噛み合い爪の摩耗を速めたりしてしまう。 【０００４】 【課題を解決するための手段】そこで本発明は、噛み合
い爪同士の噛合をスムーズ且つ確実に行って上記音の発
生や急激な摩耗を防止できる噛み合いクラッチを提供す
るもので、その構成は、前記駆動軸側又は前記従動軸側
のどちらか一方側で前記噛み合い爪の内周側に、突部
を、他方側で前記噛み合い爪の内周側に、前記突部が嵌
合可能で、且つ前記駆動軸と従動軸との接近に従って前
記突部の嵌合をガイドする案内部を備えた凹部を夫々形
成して、前記駆動軸側と従動軸側との接近による噛み合
い爪同士の噛合時に、前記案内部による前記突部のガイ
ドによって、前記駆動軸側又は従動軸側のどちらか一方
を回転させて、噛み合い爪同士の適正な噛合位置へ修正
可能としたことを特徴とするものである。尚本発明で言
う駆動軸側とは、駆動軸そのもの以外にも、駆動軸と一
体回転するスリーブやリング体、中間軸等の他の部品も
含む意味を示すもので、これは従動軸側でも同様であ
る。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下本発明を大入れ加工機に適用
した実施の形態について、図面に基づいて説明する。図
１は大入れ加工機１の説明図で、２は図示しない支持台
に対して前後左右へ水平移動自在にセットされる加工機
本体で、カバー３が被着されるハウジング４の中央後方
には、図２の如くモータ２ａが垂直に配置され、モータ
軸に直結される駆動プーリ２ｂと、ハウジング４の前面
へ並設されるビットの回転機構５，５の上方に夫々設け
られる従動プーリ６，６との間には、ベルト７が巻回さ
れており、よってモータ２ａの回転は、ベルト７を介し
て従動プーリ６，６へ伝わり、従動プーリ６，６を同時
に回転させることになる。次にビットの回転機構５を、
左右対称であるため主に左側について説明する。前記従
動プーリ６は、ボールベアリング８，８によって軸支さ
れる筒状体で、上方外周にはベルト７の巻回部が形成さ
れる一方、その下端には、後に詳述する回転伝達用のク
ラッチカム９が圧入されている。又この従動プーリ６に
は、同軸で、スピンドルとしてのドリブンシャフト１０
とカムスリーブ１２とが夫々遊挿されており、ドリブン
シャフト１０の上方へ軸方向に固着されるキー１１と、
カムスリーブ１２の内周へ軸方向に形成されたキー溝１
３との嵌合により、ドリブンシャフト１０はカムスリー
ブ１２に対して一体回転且つ上下に摺動自在となってい
る。更にカムスリーブ１２は、カバー３の上部に設けら
れるブレーキ機構３０の圧縮スプリング１４によって下
方へ付勢され、上方の開孔には、Ｃリング１５を固着し
てドリブンシャフト１０上端の抜け止めをさせる一方、
下端には、３つのクラッチ爪１６，１６・・が下方へ向
けて突設され、前記従動プーリ６のクラッチカム９との
係脱により、従動プーリ６の回転をカムスリーブ１２か
らドリブンシャフト１０に伝達する噛み合いクラッチを
構成している。 【０００６】又前記ドリブンシャフト１０の下方は、ハ
ウジング４内に遊挿される円筒状のスリーブ２１内にあ
って、上下のボールベアリング２２，２２と係止リング
２３とによって上下動及び回転可能に軸支されており、
その下端のホルダ部２４に、ビットが着脱可能に装着さ
れている。尚ここでは図１の左側が平溝用のストレート
ビット２５、右側がアリ溝用のアリビット２６となって
いる。更に前記スリーブ２１には、ハウジング４の通し
孔４ａを挿通して連結ボルト２７が固着され、この連結
ボルト２７は、支持ピン２８によってハウジング４の側
方に枢支されるレバー２９の中央部を貫通しており、よ
ってレバー２９の先端を上下に操作することで、連結ボ
ルト２７を介してスリーブ２１とドリブンシャフト１０
とを一体に上下動させ、ハウジング４から各ビットを出
没操作可能となっている。 【０００７】次に従動プーリ６のクラッチカム９と、カ
ムスリーブ１２とによる噛み合いクラッチの詳細につい
て以下に説明する。図３は噛み合いクラッチの、図４は
クラッチカム９の夫々説明図で、クラッチカム９はリン
グ状を呈し、その上端に、均等に（１２０°ごとに）配
置された３つの係合爪１７，１７・・と、内面に同じく
均等に（１２０°ごとに）配置された３つのガイド部１
８，１８・・とを有し、前記ガイド部１８は、ドリブン
シャフト１０の挿通孔１９と、キー１１が通過可能な３
つの通過溝２０，２０・・の形成によって突設され、上
部はクラッチカム９の上端に向けて先細り形状に形成さ
れている。又各係合爪１７は、図４（Ａ）のように、夫
々通過溝２０の片側付近から軸方向と平行に立上がる当
接面１７ａと、当接面１７ａに連なる周方向の対向面１
７ｂと、対向面１７ｂに連なって傾斜する傾斜面１７ｃ
とで構成される台形状となっている。又カムスリーブ１
２側のクラッチ爪１６は、前記キー溝１３の外方に１つ
のクラッチ爪１６を位置させて、これも１２０°ごとに
均等に配置され、軸方向と平行に立上がる当接面１６ａ
と、当接面１６ａに連なる周方向の対向面１６ｂと、そ
して対向面１６ｂに連なる傾斜面１６ｃとからなる台形
状はクラッチ爪と同様である。更にドリブンシャフト１
０に固着されるキー１１の下端部１１ａは、下方へ向け
た先細り形状となっており、この下端部１１ａと同じく
先細りのガイド部１８との当接により、クラッチカム９
へ向かうキー１１はスムーズに通過溝２０の何れかへ案
内されることになる。よってここでは、キー１１がクラ
ッチカム９の通過溝２０の何れかに嵌っている場合は、
常に係合爪１７の当接面１７ａとクラッチ爪１６の当接
面１６ａとは、図３のように、各クラッチ爪１６と係合
爪１７とが丁度噛み合う位置となるように設定されてい
る。 【０００８】一方カムスリーブ１２を下方へ付勢する圧
縮スプリング１４の上端は、図５のように、カバー３内
に構成されるブレーキ機構３０において、ボルト３１で
固着され、ピン３３で回転止めされる皿状のブレーキホ
ルダ３２に保持されており、このブレーキホルダ３２の
下面には、リング状のブレーキシュー３４が取着されて
いる。又ブレーキホルダ３２自体も圧縮スプリング３５
で下方へ付勢され、ボルト３１の頭部に当接するまで下
降可能となっている。尚３６は圧縮スプリング１４の下
端が当接するワッシャー、３７はカムスリーブ１２の上
端に圧入されるホルダである。よって前記レバー２９の
操作でスリーブ２１と共にドリブンシャフト１０を上昇
させると、抜け止めされるＣリング１５によってカムス
リーブ１２も圧縮スプリング１４の付勢に抗して上昇
し、図６のようにホルダ３７を介してブレーキシュー３
４へ当接する構成となっている。 【０００９】このように構成された大入れ加工機１の回
転機構５の作動状態を、主に図７〜９において説明す
る。尚説明は主にアリビット２６側で行い、各図におい
てその側方には、噛み合いクラッチ部分の作動を拡大し
て示している。ここでは、スリーブ２１の外周上端に当
接片３８が固着されており、これがスリーブ２１の下降
に従って下降して、ハウジング４内部に設けられたリミ
ットスイッチ３９をＯＮさせて、この検知信号でモータ
回路の電磁式のメインスイッチをＯＮさせる構成が採用
されている。このリミットスイッチ３９をＯＮさせるタ
イミングは、カムスリーブ１２のクラッチ爪１６がクラ
ッチカム９の係合爪１７と完全に係合するスリーブ２１
の下降位置に設定されているため、図７の位置でモータ
の駆動スイッチをＯＮ操作しても従動プーリ６は回転し
ない。そこで図８のように、スリーブ２１をレバー２９
によって下降させると、ドリブンシャフト１０の下降に
よって圧縮スプリング１４に付勢されるカムスリーブ１
２も同時に下降する。ここで各クラッチ爪１６の当接面
１６ａが夫々丁度クラッチカム９側の係合爪１７の当接
面１７ａに当接する適正な噛合位置にある場合は問題な
いが、その他の場合、例えばクラッチ爪１６と係合爪１
７との対向面１６ｂ，１７ｂ同士が当接する位置にあっ
ても、ドリブンシャフト１０の下降に伴って下降したキ
ー１１の下端部１１ａが、前記ガイド部１８によって通
過溝２０へ案内されることで、ドリブンシャフト１０と
カムスリーブ１２とをその案内方向へ僅かに回転させ、
カムスリーブ１２のクラッチ爪１６とクラッチカム９の
係合爪１７とが噛合する適性位置へ修正するため、図９
のように、キー１１が通過溝２０を通過すると同時に、
クラッチ爪１６の当接面１６ａと、係合爪１７の当接面
１７ａとが丁度接触して噛合し、従動プーリ６とカムス
リーブ１２とが一体回転可能に連結されることになる。
又この位置で当接片３８はリミットスイッチ３９をＯＮ
させているので、ここでメインスイッチもＯＮし、モー
タの駆動スイッチのＯＮ操作でモータの回転は可能とな
る。このままスリーブ２１を下限位置まで下降させて
も、カムスリーブ１２のキー溝１３にドリブンシャフト
１０のキー１１が案内されてドリブンシャフト１０とア
リビット２６のみが下降し、カムスリーブ１２とクラッ
チカム９との連結は変わらない。 【００１０】そしてモータの回転により左右の従動プー
リ６が回転するが、上記アリビット側２６のカムスリー
ブ１２のみが従動プーリ６と連結されているため、スト
レートビット２５は回転せず、アリビット２６側の従動
プーリ６の回転がクラッチカム９からカムスリーブ１
２、そしてドリブンシャフト１０へ伝達され、アリビッ
ト２６のみが回転することになる。更に上記のように一
方のビットを回転させて切削後、モータの駆動スイッチ
をＯＦＦ操作すれば、電気ブレーキによりベルト７を介
して従動プーリ６にブレーキがかかり、連結状態のドリ
ブンシャフト１０も直ちに停止するが、駆動スイッチの
ＯＮ状態で、レバー操作でスリーブ２１を上昇させ、リ
ミットスイッチ３９をＯＦＦさせた場合には、同時に上
昇するドリブンシャフト１０がＣリング１５によってカ
ムスリーブ１２を押し上げるため、カムスリーブ１２は
従動プーリ６と離反して電気ブレーキの作用は伝わら
ず、ドリブンシャフト１０はそのまま慣性により回転し
続けることになる。そこでレバー２９を更に上方へ操作
して、先に示した図６のように、圧縮スプリング１４の
付勢に抗してカムスリーブ１２をブレーキ機構３０のブ
レーキシュー３４へ押し付ければ、ブレーキシュー３４
との摩擦によってカムスリーブ１２にブレーキがかかっ
て直ちに回転は停止し、これと一体のドリブンシャフト
１０とアリビット２６も同時に停止する。又スリーブ２
１を上昇させる際、前記カムスリーブ１２とクラッチカ
ム９との離反と同時に、当接片３８がリミットスイッチ
３９をＯＦＦさせているため、電磁式のメインスイッチ
もＯＦＦされ、再度レバー操作でスリーブ２１を下降さ
せてリミットスイッチ３９をＯＮさせてもモータは回転
しない。 【００１１】このように本実施の形態によれば、従動プ
ーリ６とカムスリーブ１２とを連結する噛み合いクラッ
チが、位置決め手段を構成する突部としてのキー１１
と、凹部としての通過溝２０とによって、常に適性な連
結位置に修正されてスムーズに連結する構造であるた
め、連結時に爪同士がぶつかりあうことがなく、音の発
生や爪の急激な摩耗を防止できるのである。尚噛み合い
クラッチの構造は、上記実施の形態に限定せず、例えば
カムスリーブをなくしてドリブンシャフトに直接クラッ
チ爪を形成したり、キーがないタイプでは位置決め用の
突部を別個に形成したりする等、種々の設計変更を行っ
ても差し支えない。又本発明は上記大入れ加工機に限ら
ず、電動ドライバーやドリル等の他の電動工具を初め、
その他の機械器具等、およそ噛み合いクラッチが採用さ
れる幅広い分野において適用可能である。よって例えば
図１０（Ａ）のように、駆動軸４０と従動軸４２とが同
一線上に配置され、従動軸４２の接近によって互いの連
結部４１，４３に夫々突設した噛み合い爪４４，４５を
噛合させる一般的な噛み合いクラッチの構造でも、上記
と同様の設定で、一方の連結部４３側に、突部４６，４
６を設けた位置決め棒４７を、他方の連結部４１側に、
連結時に位置決め棒４７が挿入し、突部４６をガイドす
る傾斜面４８を有して突部４６が嵌合可能な凹部４９を
形成した有底孔５０を夫々設ければ、同図（Ｂ）のよう
に、傾斜面４８にガイドされて突部４６が凹部４９へ嵌
合することで、自動的に両者の噛み合い爪４４，４５が
適性位置で噛合する構成となる。 【００１２】 【発明の効果】以上本発明によれば、突部と、案内部を
備えた凹部との嵌合によって、噛み合い爪同士を適正な
噛合位置へ修正可能としたことで、常に駆動軸側と従動
軸側との連結はスムーズ且つ確実に行われ、爪同士の衝
突による音の発生や急激な摩耗を防止できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】大入れ加工機の説明図である。 【図２】モータからの回転伝達機構のみを上方から見た
説明図である。 【図３】噛み合いクラッチの説明図である。 【図４】（Ａ）クラッチカムを上方から見た説明図であ
る。 （Ｂ）Ａ−Ａ線断面図である。 （Ｃ）クラッチカムの底面図である。 【図５】ブレーキ機構の説明図である。 【図６】ブレーキ機構の説明図である。 【図７】回転機構の作動説明図である。 【図８】回転機構の作動説明図である。 【図９】回転機構の作動説明図である。 【図１０】（Ａ）噛み合いクラッチの変更例を示す説明
図である。 （Ｂ）噛み合いクラッチの変更例を示す説明図である。 【符号の説明】 １・・大入れ加工機、２・・加工機本体、５・・回転機
構、６・・従動プーリ、７・・ベルト、９・・クラッチ
カム、１０・・ドリブンシャフト、１１・・キー、１２
・・カムスリーブ、１３・・キー溝、１６・・クラッチ
爪、１７・・係合爪、１８・・ガイド部、２１・・スリ
ーブ、２５・・ストレートビット、２６・・アリビッ
ト、２９・・レバー、３０・・ブレーキ機構、３２・・
ブレーキホルダ、３４・・ブレーキシュー、３９・・リ
ミットスイッチ。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 同軸で配置される駆動軸側と従動軸側と
   の互いの対向面に、夫々噛み合い爪を形成し、前記駆動
   軸側と従動軸側とのどちらか一方を他方側へ接近させて
   前記両噛み合い爪同士を噛合させ、駆動軸側から従動軸
   側へのトルク伝達を可能とした噛み合いクラッチであっ
   て、 前記駆動軸側又は前記従動軸側のどちらか一方側で前記
   噛み合い爪の内周側に、突部を、他方側で前記噛み合い
   爪の内周側に、前記突部が嵌合可能で、且つ前記駆動軸
   と従動軸との接近に従って前記突部の嵌合をガイドする
   案内部を備えた凹部を夫々形成して、前記駆動軸側と従
   動軸側との接近による噛み合い爪同士の噛合時に、前記
   案内部による前記突部のガイドによって、前記駆動軸側
   又は従動軸側のどちらか一方を回転させて、噛み合い爪
   同士の適正な噛合位置へ修正可能としたことを特徴とす
   る噛み合いクラッチ。