JP2000246659A - インパクト回転工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インパクトの回転を維持するための無駄な電
力をカットし、尚且つ高いインパクト打撃力を有するイ
ンパクト回転工具を提供する。 【解決手段】 モーター２を動力とする駆動軸１４と回
転出力部５であるアンビル１９打撃用のハンマー１８と
の間にカム機構２１を設けて、駆動軸１４とハンマー１
８とアンビル１９で打撃機構部４を構成し、ハンマー１
８とアンビル１９との係合を衝撃的に繰り返すインパク
ト回転工具において、ハンマー１８のアンビル１９への
インパクト打撃に同期してモーター２への電力供給のオ
ンオフを行う制御回路２３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボルト、ナット、
あるいはネジの締め付け作業に使用するインパクト回転
工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインパクト回転工具において、よ
り高いインパクト打撃力を得るためには、より重いハン
マーと、バネ定数の高いバネと、大出力のモーターが必
要となる。したがって、インパクト打撃力を確保するた
めには大きな電力を常時印加しなければならず、衝撃ト
ルクが不要な場合でも、回転を維持する電力のロスが発
生する。また、インパクト打撃力を増大させると、前記
の電力のロスも増加してしまうという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みて為されたものであり、インパクトの回転を維持する
ための無駄な電力をカットし、尚且つ高いインパクト打
撃力を有するインパクト回転工具を提供することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
インパクト回転工具は、モーター２を動力とする駆動軸
１４と回転出力部５であるアンビル１９打撃用のハンマ
ー１８との間にカム機構２１を設けて、駆動軸１４とハ
ンマー１８とアンビル１９で打撃機構部４を構成し、ハ
ンマー１８とアンビル１９との係合を衝撃的に繰り返す
インパクト回転工具において、ハンマー１８のアンビル
１９へのインパクト打撃に同期してモーター２への電力
供給のオンオフを行う制御回路２３を有していること特
徴とするものである。

【０００５】また本発明の請求項２に係るインパクト回
転工具は、請求項１の構成に加えて、駆動軸１４とハン
マー１８とがカム機構２１を介して互いに相対回転可能
且つ前進後退可能に連結されており、カム機構２１はハ
ンマー１８の駆動軸１４に対する相対回転の遅れに伴っ
てハンマー１８を駆動軸１４に対して後退させるもので
あって、ハンマー１８の後退によって圧縮されてハンマ
ー１８を前進させるバネ力を蓄積するハンマーバネ１７
を備え、ハンマーバネ１７に蓄積されたバネ力によって
ハンマー１８を前進させるとともにカム機構２１によっ
てハンマー１８を回転させてハンマー１８をアンビル１
９に衝撃的に係合させることを特徴とするものである。

【０００６】また本発明の請求項３に係るインパクト回
転工具は、請求項１又は２の構成に加えて、前記制御回
路２３にモーター供給電圧を電池電圧よりも高くする昇
圧回路２４を付加し、ハンマー１８が打撃力を蓄えるタ
イミングに合わせて電力を供給することを特徴とするも
のである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１乃至図
８に基づいて説明する。

【０００８】本発明の実施の形態の一例を図１乃至図４
に示す。このインパクト回転工具は本体１と本体１に着
脱自在の電池パック２５とから構成される。本体１は主
要部１ａと把持部１ｂとからなる。主要部１ａはモータ
ー２、減速機部３、打撃機構部４、回転出力部５で構成
される。また把持部１ｂには制御回路２３等が内蔵さ
れ、電源用スイッチ３８が設けられている。

【０００９】以下、本体１の主要部１ａの構成を後側か
ら順に説明する。主要部１ａの最後部にはモーター２が
配置されるが、この例では、主要部１ａの後部壁とモー
ター２との間に隙間を設け、この後部壁内側に後述する
スイッチング素子２６を配設する。

【００１０】モーター２の前側には減速機部３が配置さ
れ、減速機ケース２２はモーター２の前面にネジ２７に
て固定される。減速機ケース２２の前側内周壁２２ａに
はリングギヤ９が設けてあり、減速機ケース２２内に遊
星歯車機構６が構成される。すなわち、モーター２の回
転軸２ａの先端部が太陽ギヤ７となっており、太陽ギヤ
７の周囲には複数の遊星ギヤ８が配置され、太陽ギヤ７
と遊星ギヤ８、及び遊星ギヤ８とリングギヤ９が夫々噛
み合った状態になっている。そして、複数の遊星ギヤ８
はキャリヤ１１に挿通させた固定軸１０によって夫々の
中心が固定される。キャリヤ１１の前側には軸１３が連
続して形成してあり、軸１３とキャリヤ１１からなる一
体部品（以下駆動軸１４と呼ぶ）となり、遊星歯車機構
６の出力軸として駆動する。尚、駆動軸１４は、後側端
部が減速機ケース２２内に保持されたベアリング２８に
て保持され、前側端部がアンビル１９の後部穴１９ｂに
て保持されることで、その中心軸が本体１の主要部１ａ
の中心軸と同軸上に位置するように保持される。

【００１１】打撃機構部４の説明をする。駆動軸１４に
対して、図１で右側からスペーサー２９、バネ受け用プ
レート１５、ハンマーバネ１７、バネ受け用プレート１
６を順次嵌めた後、駆動軸１４を中空凸形のハンマー１
８の穴１８ｂに挿通させて、ハンマーバネ１７をバネ受
け用プレート１５，１６を介して固定軸１０の前側端
面、及びハンマー１８の後側端面にて挟み込み、ハンマ
ー１８をバネ付勢する。

【００１２】図１に示すようにハンマー１８の前側内周
には鋼球２０の半球分が入り込める大きさのリード１８
ｃが上下に２条設けられ、ハンマーカム１８ｄを形成し
ている。そして、これに対応して駆動軸１４の前側外周
にはＶ字（前方をＶの字の閉じた側とする）に鋼球２０
の半球分が入り込めるリード１４ｃが上下に２条設けら
れ、駆動軸カム１４ｄを形成し、ハンマーカム１８ｄと
駆動軸カム１４ｄが重なって形成される空間で鋼球２０
を介してハンマー１８と駆動軸１４が連結され、カム機
構２１が構成される。そして、インパクト回転工具を使
用しない時は、ハンマー１８がバネ付勢されているの
で、ハンマー１８が駆動軸１４に対して最大限前進でき
る位置まで移動し、これに伴って、鋼球２０は駆動軸１
４に設けたＶ字の駆動軸カム１４ｄの先端部に移動す
る。

【００１３】ハンマー１８の前側端部には放射状にハン
マー爪１８ａが複数形成され、これと対向するように回
転出力部５であるアンビル１９の後部は鍔状になってい
て、アンビル１９の後側端部には放射状にハンマー係合
部１９ａが複数形成されている。

【００１４】アンビル１９の後部にはハンマー１８の前
側端面から突出する駆動軸１４の先端軸部１４ａが挿通
するための後部穴１９ｂが設けてあるとともに、ビット
（図示せず）を装着するためのビット装着穴１９ｃが前
側端面よりアンビル１９の中程まで設けてある。そし
て、アンビル１９は軸受メタル３０を介して本体１に保
持され、軸部１９ｄが本体１の前側端面より突出してい
る。

【００１５】軸部１９ｄの突出部外周にはチャック３１
がスライド結合できるようになっている。そして、軸部
１９ｄの突出部外周にはビットを押圧固定するための鋼
球３２が嵌る穴１９ｅが設けてあり、ビット装着の際に
は、まずビットをビット装着穴１９ｃに嵌入してから、
チャック３１を軸部１９ｄの突出部外周にスライド結合
させると、チャック３１の内周面に設けた凸部が鋼球３
２を軸部１９ｄ内へ押し込んで、鋼球３２がビットの側
面を押圧するため、ビットをアンビル１９の軸部１９ｄ
に固定することができる。

【００１６】次にこのインパクト回転工具の動作説明を
する。

【００１７】モーター２の回転は、減速機部３にて減速
され、駆動軸１４に出力される。駆動軸１４の回転は鋼
球２０を介してハンマー１８に伝達される。そして、ハ
ンマー１８の前側端部に形成されたハンマー爪１８ａが
アンビル１９の後側端部に形成されたハンマー係合部１
９ａと係合すると、ハンマー１８の回転はアンビル１９
に伝達される。

【００１８】ここで、アンビル１９に大きな負荷がかか
った場合を考える。この時、アンビル１９の回転はハン
マー１８に対して相対的に遅くなる。これに伴い、ハン
マー１８の回転速度も鈍化する。すると、ハンマー１８
は駆動軸１４の回転に同期できないため、前述の鋼球２
０が初期位置である駆動軸カム１４ｄのＶ字の先端部か
らリード１４ｃに沿ってＲ方向に後退していき、これに
伴って、ハンマー１８が駆動軸１４に対してＲ方向に後
退し、ハンマーバネ１７を圧縮する。そして、ハンマー
１８の駆動軸１４に対する後退がある位置まで進むと、
ハンマー１８のハンマー爪１８ａがアンビル１９のハン
マー係合部１９ａから外れ、ハンマー爪１８ａがハンマ
ー係合部１９ａを乗り越える。この時、ハンマーバネ１
７の復元力によってハンマー１８は、鋼球２０が駆動軸
カム１４ｄのＶ字のリード１４ｃに沿ってＦ方向に前進
するのに伴い、駆動軸１４に対してＦ方向に前進し、ハ
ンマー１８のハンマー爪１８ａとアンビル１９のハンマ
ー係合部１９ａが再び衝撃的に係合しアンビル１９に回
転力を与えるようになる。

【００１９】ところで、本体１内にはハンマー１８のブ
ッシュ部１８ｅの上方内壁にハンマー１８の軸方向の移
動を検出するためのセンサー３３として近接センサー３
４を配設している。そして、ハンマー１８が最も後退し
た位置で近接センサー３４の出力信号が最大となるよう
にしている(図２)。

【００２０】モーター２はＭＯＳ-ＦＥＴなどのスイッ
チング素子２６と電源３６（電池パック２５）と直列に
配線する。そして、スイッチング素子２６は制御回路２
３によってモーター２への電力供給のオンオフを行う。

【００２１】一連のインパクト運動において、モーター
２は初めはスイッチング素子２６がオン状態となってい
るため、通電された状態となっている。そして、アンビ
ル１９に負荷が加わると、これに応じてハンマー１８が
Ｒ方向に後退し、ハンマーバネ１７を圧縮していく。ハ
ンマー１８のＲ方向への後退が進み、ハンマー爪１８ａ
とハンマー係合部１９ａの係合が外れる位置まで後退し
た時、これを前記近接センサー３３が検出し、制御回路
２３によってスイッチング素子２６をオフ状態にし、モ
ーター２を通電遮断状態にする。尚、ハンマー爪１８ａ
とハンマー係合部１９ａの係合が外れて、ハンマー爪１
８ａがハンマー係合部１９ａを乗り越える瞬間から、ハ
ンマー爪１８ａがハンマー係合部１９ａと衝撃的に係合
（打撃）するまでの間にモーター２に必要な駆動力は、
ハンマーバネ１７を圧縮した状態で駆動する場合に比べ
て十分小さくてもよいので、上記の間はモーター２への
通電を遮断しても構わない。

【００２２】また、ハンマー１８の前進を検知するため
にさらに別途近接センサーを設けてもよいが、ハンマー
爪１８ａとハンマー係合部１９ａの係合が外れて、ハン
マー爪１８ａがハンマー係合部１９ａを乗り越える瞬間
から、ハンマー爪１８ａがハンマー係合部１９ａと衝撃
的に係合するまでの時間は、ハンマーバネ１７のバネ定
数、及びハンマー１８の重量による固有振動数でほぼ決
まるため、センサーによる検知はせずに、通電遮断時間
を一定時間とする。尚、通電遮断時間は制御回路２３に
て予め設定しておく。この場合、ハンマー爪１８ａがハ
ンマー係合部１９ａと衝撃的に係合する時、もしくは係
合する直前に設定された通電遮断時間が過ぎ、再び通電
開始となり、インパクト回転工具が駆動される。尚、図
３はこのインパクト回転工具の回路図を示すものであ
る。

【００２３】図４と図５は、本例のインパクト回転工具
と従来例のインパクト回転工具の動作時のモーター電流
値、モーター回転数、及びアンビル１９に発生するトル
ク値を時系列で表したグラフである。両者を比較してわ
かるように、本例の方は、ハンマー爪１８ａがハンマー
係合部１９ａを乗り越える瞬間から、ハンマー爪１８ａ
がハンマー係合部１９ａと衝撃的に係合するまでの間、
モーターへの通電を遮断するように制御しているため、
この間の電力を節電することができる。そして、これに
よりモーター２の発熱も抑えることができる。

【００２４】本発明の実施の形態の他の例を図６乃至図
８に示す。本例では電気回路を除く機械的構成について
は上記例と同じであるので説明を省略する。本例のイン
パクト回転工具の回路図を図６に示す。この回路は前記
制御回路２３にコンデンサー３５とつながった昇圧回路
２４を付加したもので、昇圧回路２４用のスイッチング
素子３７が前記スイッチング素子２６とは別に設けられ
ている。この例の動作説明をすると、ハンマー爪１８ａ
がハンマー係合部１９ａを乗り越えてから、ハンマー爪
１８ａがハンマー係合部１９ａと衝撃的に係合するまで
の間は、昇圧回路２４を起動させ、コンデンサー３５に
電源電圧以上の電荷を充電し、ハンマー１８に負荷がか
かり、ハンマーバネ１７を圧縮し、ハンマー爪１８ａと
ハンマー係合部１９ａの係合が外れるまでの間は、コン
デンサー３５に蓄えられた電源電圧以上の電荷をモータ
ー２に印加する。これにより、ハンマー１８を後退させ
る駆動力を大きくすることができるため、ハンマーバネ
１７の圧縮力を大きくすることができる。

【００２５】図７はハンマー１８及びハンマーバネ１７
が同じ仕様の、図６の回路構成のインパクト回転工具
（Ａ）と図３の回路構成のインパクト回転工具（Ｂ）に
ついて、動作時のモーター電流値、モーター電圧、モー
ター回転数、及びアンビル１９に発生するトルク値を時
系列で比較したグラフである。図７からわかるように図
６の回路構成のインパクト回転工具（Ａ）ではハンマー
バネ１７の圧縮時に電池電圧よりも高い電圧を印加する
ことで高い駆動力を得ることができるため、ハンマーバ
ネ１７の圧縮にかかる時間が短時間で済み、インパクト
動作のスピードアップを図ることができる。

【００２６】図８は同じ図６の回路構成を有するインパ
クト回転工具において、重量の重いハンマー１８とバネ
定数の高いハンマーバネ１７を使用した場合（Ｃ）と、
標準の重量のハンマー１８と標準のバネ定数を有するハ
ンマーバネ１７を使用した場合（Ｄ）について、動作時
のモーター電流値、モーター電圧、モーター回転数、及
びアンビル１９に発生するトルク値を時系列で比較した
グラフである。この場合も前記同様、ハンマーバネ１７
の圧縮時に電池電圧よりも高い電圧を印加することで高
い駆動力を得ることができるため、重量の重いハンマー
１８とバネ定数の高いハンマーバネ１７でもハンマーバ
ネ１７を容易に圧縮することができ、ハンマーバネ１７
の解放によって、アンビル１９に高いインパクト打撃力
を発生させることができる。

【００２７】また本構成を用いれば、従来と同じ出力の
ものを軽量のハンマー１８及びバネ定数の低いハンマー
バネ１７で実現できるため、小型軽量化を図ることもで
きる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の発明にあって
は、通電時間を短くすることができるので、電力が節約
され、モーターの発熱も抑えることができる。

【００２９】また本発明の請求項２記載の発明にあって
は、請求項１記載の発明の効果に加えて、請求項１の構
成を簡単な構造で実現できる。

【００３０】また本発明の請求項３記載の発明にあって
は、請求項１又は２に記載の効果に加えて、ハンマーを
後退させる駆動力を大きくすることができるため、作業
時間を短縮化できる。また従来のものより、重量のハン
マー及びバネ定数の高いバネを使用すれば、高出力を実
現できる。また従来と同じ出力のものを軽量のハンマー
及びバネ定数の低いハンマーバネで実現できるため、小
型軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
インパクト回転工具の縦断面図である。

【図２】同上のインパクト回転工具の一部の縦断面図で
ある。

【図３】同上のインパクト回転工具の回路図である。

【図４】同上のインパクト回転工具の動作時のモーター
電流値、モーター回転数、及びアンビルに発生するトル
ク値を時系列で表したグラフである。

【図５】従来例のインパクト回転工具の動作時のモータ
ー電流値、モーター回転数、及びアンビルに発生するト
ルク値を時系列で表したグラフである。

【図６】本発明の実施の形態の他の例を示すものであ
り、インパクト回転工具の回路図である。

【図７】図３の回路構成のインパクト回転工具と図６の
回路構成のインパクト回転工具について、動作時のモー
ター電流値、モーター電圧、モーター回転数、及びアン
ビルに発生するトルク値を時系列で比較したグラフであ
る。

【図８】図６の回路構成を有するインパクト回転工具に
おいて、ハンマーの重量とハンマーバネのバネ定数が異
なる場合での動作時のモーター電流値、モーター電圧、
モーター回転数、及びアンビルに発生するトルク値を時
系列で比較したグラフである。

【符号の説明】

２ モーター ４ 打撃機構部 ５ 回転出力部 １４ 駆動軸 １７ ハンマーバネ １８ ハンマー １９ アンビル ２１ カム機構 ２３ 制御回路 ２４ 昇圧回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モーターを動力とする駆動軸と回転出力
   部であるアンビル打撃用のハンマーとの間にカム機構を
   設けて、駆動軸とハンマーとアンビルで打撃機構部を構
   成し、ハンマーとアンビルとの係合を衝撃的に繰り返す
   インパクト回転工具において、ハンマーのアンビルへの
   インパクト打撃に同期してモーターへの電力供給のオン
   オフを行う制御回路を有していることを特徴とするイン
   パクト回転工具。
2. 【請求項２】 駆動軸とハンマーとがカム機構を介して
   互いに相対回転可能且つ前進後退可能に連結されてお
   り、カム機構はハンマーの駆動軸に対する相対回転の遅
   れに伴ってハンマーを駆動軸に対して後退させるもので
   あって、ハンマーの後退によって圧縮されてハンマーを
   前進させるバネ力を蓄積するハンマーバネを備え、ハン
   マーバネに蓄積されたバネ力によってハンマーを前進さ
   せるとともにカム機構によってハンマーを回転させてハ
   ンマーをアンビルに衝撃的に係合させることを特徴とす
   る請求項１記載のインパクト回転工具。
3. 【請求項３】 前記制御回路にモーター供給電圧を電池
   電圧よりも高くする昇圧回路を付加し、ハンマーが打撃
   力を蓄えるタイミングに合わせて電力を供給することを
   特徴とする請求項１又は２に記載のインパクト回転工
   具。