JP2004106175A - Impact tool - Google Patents

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JP2004106175A JP2003301879A JP2003301879A JP2004106175A JP 2004106175 A JP2004106175 A JP 2004106175A JP 2003301879 A JP2003301879 A JP 2003301879A JP 2003301879 A JP2003301879 A JP 2003301879A JP 2004106175 A JP2004106175 A JP 2004106175A
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natural frequency
anvil
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Withdrawn
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JP2003301879A
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Satoshi Nakayama
中山 敏
Takeshi Shinagawa
品川 壮
Fumiaki Sekino
関野 文昭
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an impact tool which exerts strong fastening force, is reduced in size and weight, and restrains noise. <P>SOLUTION: This impact tool comprises: a drive part 1; a drive shaft 13 rotated and driven by the drive part 1, a hammer 21 fitted slidably to the drive shaft 13 via a cam mechanism 10 to perform rotating motion together with the drive shaft 13; an anvil 31 for performing rotating motion through engagement with the hammer 21; an urging means 9 for urging the hammer 21 to the anvil 31 side; and a bit 35 coupled to the anvil 31. The impact tool repeatedly performs engagement between the hammer 21 and the anvil 31 as an impact by the cam mechanism 10. An impact frequency to the anvil 31 by the hammer 21 is made to correspond to a natural frequency of a torsional vibration system 3b comprising of the anvil 31, the bit 35, and a screw 4 coupled to the bit 35, or an integral multiple more than 2 of the natural frequency, or reciprocal multiple of number of an integer 2 or more of the natural frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明はインパクト工具に関し、詳しくは、ハンマの打撃によりアンビルが受ける回転トルクをねじれ振動系の固有振動数を利用して増幅する技術に関する。 The present invention relates to an impact tool, and more particularly, to a technique for amplifying a rotational torque applied to an anvil by hitting of a hammer by using a natural frequency of a torsional vibration system.

 図12には、従来のインパクト工具の内部構造を示している。駆動部1はモータ11と減速機12とから成り、減速機12からは駆動軸13が突出していて、減速機12を介して伝達されるモータ11の出力により駆動軸13が回転駆動されるようになっている。駆動軸13の先端部には略円筒状のハンマ21がカム機構10を介して軸方向にスライド自在に嵌合しており、上記ハンマ21が駆動軸13と共に回転運動を行うようになっている。前記カム機構10は、駆動軸13の先端部外周面に形成される軸カム溝14と、ハンマ21の内周面に形成されるハンマカム溝24と、対向する両カム溝14,24間に嵌め込まれて駆動軸13とハンマ21を連結するスチールボール23とから形成されるものである。また、駆動部1とハンマ21との間には、ハンマ21を後述のアンビル31側に付勢する付勢手段9としてスプリング27を介在させている。駆動軸13の中心軸の延長線上であってハンマ21を挟んで駆動部1と反対側には、アンビル31が回転自在に取り付けられている。アンビル31の後端側(ハンマ21との対向側)には、半径方向に被打腕32が一対延設されるとともに、ハンマ21の先端側(アンビル31との対向側)には、軸方向に打撃突起25が一対延設されており、被打腕32と打撃突起25とが係合してアンビル31がハンマ21と一体に回転運動を行うようになっている。アンビル31の先端には、ビット35が抜き差し自在で且つ一体に回転運動を行うように連結されている。 FIG. 12 shows the internal structure of a conventional impact tool. The drive unit 1 includes a motor 11 and a speed reducer 12. A drive shaft 13 protrudes from the speed reducer 12, and the drive shaft 13 is rotated by an output of the motor 11 transmitted through the speed reducer 12. It has become. A substantially cylindrical hammer 21 is axially slidably fitted to the distal end of the drive shaft 13 via the cam mechanism 10, and the hammer 21 rotates together with the drive shaft 13. . The cam mechanism 10 is fitted between a cam groove 14 formed on the outer peripheral surface of the distal end portion of the drive shaft 13, a hammer cam groove 24 formed on the inner peripheral surface of the hammer 21, and the opposed cam grooves 14, 24. And a steel ball 23 connecting the drive shaft 13 and the hammer 21. A spring 27 is interposed between the drive unit 1 and the hammer 21 as urging means 9 for urging the hammer 21 toward an anvil 31 described later. An anvil 31 is rotatably mounted on an extension of the center axis of the drive shaft 13 and opposite to the drive unit 1 with the hammer 21 therebetween. At the rear end side of the anvil 31 (opposite side to the hammer 21), a pair of struck arms 32 is extended in the radial direction, and at the front end side of the hammer 21 (opposite side to the anvil 31), an axial direction is provided. A pair of striking projections 25 are provided, and the struck arm 32 and the striking projection 25 are engaged with each other so that the anvil 31 rotates integrally with the hammer 21. A bit 35 is connected to the tip of the anvil 31 so that the bit 35 can be freely inserted and removed and performs a rotational movement integrally.

 上記構造のインパクト工具においては、駆動部1の出力を駆動軸13、ハンマ21、アンビル31、ビット35へと伝達してねじの締め付け等の締緩作業を行うのであるが、作業中にアンビル31に或る一定以上の荷重が生じて回転が鈍った場合には、カム機構10を介してハンマ21をスプリング27の付勢力に抗して押し下げる分力が生じてハンマ21とアンビル31との係合が解除され、その後にスプリング27の復元力によりハンマ21がアンビル31に対して回転しながら衝撃的に係合する。このように、ねじ締め等の作業中に或る一定以上の荷重が生じた場合には、上記の回転方向の衝撃的な係合(即ち打撃)を繰り返し行い、強力な回転トルクを発生させるものである。 In the impact tool having the above structure, the output of the drive unit 1 is transmitted to the drive shaft 13, the hammer 21, the anvil 31, and the bit 35 to perform a tightening operation such as a screw tightening operation. When a certain load or more is applied to the motor and the rotation is slowed down, a component force is generated via the cam mechanism 10 to push down the hammer 21 against the urging force of the spring 27, and the engagement between the hammer 21 and the anvil 31 is generated. Then, the hammer 21 is shockably engaged with the anvil 31 while rotating with respect to the anvil 31 by the restoring force of the spring 27. As described above, when a certain load or more is generated during work such as screw tightening, the above-described impactful engagement (that is, hitting) in the rotational direction is repeated to generate a strong rotational torque. It is.

 上記した従来のインパクト工具において、大きな回転トルクを得る為には、ハンマ21の慣性モーメントを大きくするか駆動軸13の回転速度を大きくする必要があり、その結果、インパクト工具全体の巨大化及び高重量化を招いていた。このため、特に中高年の作業者にとっては腕への負担が増えることから作業性が低下するという問題があり、また、駆動軸13を高速回転させる為に元々騒音の大きなインパクト工具が更に大きな騒音を発生させることとなって作業者や近隣に悪影響を及ぼすという問題があった。 In the conventional impact tool described above, in order to obtain a large rotational torque, it is necessary to increase the moment of inertia of the hammer 21 or to increase the rotational speed of the drive shaft 13. As a result, the overall size and impact of the impact tool are increased. It was causing weight increase. For this reason, especially for middle-aged and elderly workers, there is a problem that the work load is reduced because the burden on the arm is increased. In addition, since the drive shaft 13 is rotated at a high speed, the impact tool, which originally has a large noise, generates more noise. There is a problem in that it may cause an adverse effect on workers and neighborhoods.

 これに対して、例えばハンマ21とアンビル31との間にクラッチスプリングを介在させ、該クラッチスプリングを介して回転運動が伝達されるようにすることで、打撃による騒音発生の問題を解決しようとするものも提案されているが(特許文献1参照)、このものにおいても大きな回転トルクを得ようとすればやはりインパクト工具全体を巨大化及び高重量化する必要があり、小型軽量で且つ強力な締緩力を発揮することはできないものであった。
特開平10−166278号公報
On the other hand, for example, a clutch spring is interposed between the hammer 21 and the anvil 31, and the rotational motion is transmitted via the clutch spring, thereby solving the problem of noise generation due to impact. Although a tool has been proposed (see Patent Document 1), in order to obtain a large rotating torque, it is necessary to increase the size and weight of the entire impact tool. It was not able to exert a gentle force.
JP-A-10-166278

 本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、強力な締緩力を発揮するものであり且つ小型軽量で騒音の抑制されたインパクト工具を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide an impact tool which exerts a strong tightening / closing force, is small and lightweight, and has reduced noise.

 上記課題を解決するために本発明を、駆動部1と、駆動部1により回転駆動される駆動軸13と、駆動軸13にカム機構10を介してスライド自在に嵌合して共に回転運動を行うハンマ21と、ハンマ21との係合により回転運動を行うアンビル31と、ハンマ21をアンビル31側に付勢する付勢手段9と、アンビル31に連結されるビット35とを備えて、前記カム機構10によりハンマ21とアンビル31との係合を打撃として繰り返し行うインパクト工具において、ハンマ21によるアンビル31への打撃周波数を、アンビル31とビット35とを含むねじれ振動系3の固有振動数、または該固有振動数の2以上の整数倍、または該固有振動数の2以上の整数の逆数倍と、一致させることを特徴としたものとする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention relates to a driving unit 1, a driving shaft 13 rotatably driven by the driving unit 1, and slidably fitted to the driving shaft 13 via a cam mechanism 10 to rotate together. A hammer 21 to perform, an anvil 31 that performs a rotational motion by engagement with the hammer 21, an urging means 9 for urging the hammer 21 toward the anvil 31, and a bit 35 connected to the anvil 31; In the impact tool which repeatedly engages the hammer 21 and the anvil 31 as a hit by the cam mechanism 10, the impact frequency of the hammer 21 to the anvil 31 is determined by the natural frequency of the torsional vibration system 3 including the anvil 31 and the bit 35, Alternatively, the characteristic frequency is made to match an integral multiple of 2 or more of the natural frequency or a reciprocal multiple of an integer of 2 or more of the natural frequency.

 このようにすることで、ねじれ振動系3での共振現象を利用してハンマ21の打撃による回転トルクを効果的に増幅させることができ、これにより強力な締緩力を発揮するインパクト工具を小型軽量及び低騒音のもので提供できることから、作業者の疲労を低減させることができ、また、周囲への影響を少なくすることができる。特に、打撃周波数を固有振動数と一致させた場合には最も効果的に回転トルクを増幅させることができ、固有振動数の2以上の整数倍と一致させた場合には作業時間を大幅に短縮することができ、固有振動数の2以上の整数の逆数倍と一致させた場合には高い静粛性が得られるものである。 This makes it possible to effectively amplify the rotational torque caused by the impact of the hammer 21 by utilizing the resonance phenomenon in the torsional vibration system 3, thereby reducing the size of the impact tool that exerts a strong tightening force. Since it can be provided with light weight and low noise, it is possible to reduce the fatigue of the operator and to reduce the influence on the surroundings. In particular, when the impact frequency matches the natural frequency, the rotational torque can be amplified most effectively, and when it matches an integer multiple of 2 or more of the natural frequency, the working time is greatly reduced. When the frequency is made to be equal to the reciprocal multiple of an integer of 2 or more of the natural frequency, high quietness can be obtained.

 また、上記課題を解決するために本発明を、駆動部1と、駆動部1により回転駆動される駆動軸13と、駆動軸13に連結された状態で共に回転運動を行うハンマ21と、ハンマ21の内周側または外周側に回転自在に設けられるアンビル31と、アンビル31に連結された状態で共に回転運動を行うビット35とを具備し、所定空隙40を介して対向するハンマ21とアンビル31との互いの対向部分の、一方には磁極部41を配し、他方には磁性体42を配して、磁極部41と磁性体42との間に生じる磁気的吸引力によって、ハンマ21の回転運動に伴ってアンビル31に対して非接触での打撃を加えるインパクト工具において、ハンマ21によるアンビル31への打撃周波数を、アンビル31とビット35とを含むねじれ振動系3の固有振動数、または該固有振動数の2以上の整数倍、または該固有振動数の2以上の整数の逆数倍と、一致させることを特徴としたものとしても良い。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention relates to a driving unit 1, a driving shaft 13 that is driven to rotate by the driving unit 1, a hammer 21 that rotates together with the driving shaft 13 while being connected to the driving shaft 13, An anvil 31 rotatably provided on the inner or outer peripheral side of the anvil 21, and a bit 35 which rotates together with the anvil 31 while being connected to the anvil 31. A magnetic pole portion 41 is disposed on one of the opposing portions of the hammer 21, and a magnetic body 42 is disposed on the other of the opposing portions of the hammer 21 by magnetic attraction generated between the magnetic pole portion 41 and the magnetic body 42. In the impact tool for applying a non-contact impact to the anvil 31 in accordance with the rotational motion of the torsion vibration system 3 including the anvil 31 and the bit 35, the impact frequency of the hammer 21 to the anvil 31 is changed. Natural frequency or more integral multiple of said intrinsic vibration frequency or the reciprocal of an integer of 2 or more of said intrinsic vibration frequency, may be obtained by, characterized in that match.

 このようにすることで、打撃力を発生させる際に直接打撃のような騒音が発生しないことに加えて、ねじれ振動系3での共振現象を利用してハンマ21の打撃による回転トルクが効果的に増幅されて強力な締緩力を発揮するものとなる。これにより、強力な締緩力を発揮するインパクト工具を小型軽量及び低騒音のもので提供することができ、作業者の疲労を低減させること、及び、周囲への影響を少なくすることが可能となる。特に、打撃周波数を固有振動数と一致させた場合には最も効果的に回転トルクを増幅させることができ、固有振動数の2以上の整数倍と一致させた場合には作業時間を大幅に短縮することができ、固有振動数の2以上の整数の逆数倍と一致させた場合には高い静粛性が得られるものである。 By doing so, in addition to generating no noise such as a direct hit when generating a hitting force, the rotational torque due to the hitting of the hammer 21 by utilizing the resonance phenomenon in the torsional vibration system 3 is effective. It will be amplified to exhibit a powerful tightening force. As a result, it is possible to provide an impact tool exhibiting a strong tightening force with a small size, light weight and low noise, to reduce the fatigue of the worker, and to reduce the influence on the surroundings. Become. In particular, when the impact frequency matches the natural frequency, the rotational torque can be amplified most effectively, and when it matches an integer multiple of 2 or more of the natural frequency, the working time is greatly reduced. When the frequency is made to be equal to the reciprocal multiple of an integer of 2 or more of the natural frequency, high quietness can be obtained.

 上記した各インパクト工具において、前記ねじれ振動系3をビット35に連結されるねじ4を含むものとすることも好ましく、このようにすることで、着座状態でのねじの締緩作業やナットの締緩作業に限らず、非着座状態でのねじの締緩作業においても、ねじれ振動系3での共振現象を利用してハンマ21の打撃による回転トルクを効果的に増幅させることができる。 In each of the impact tools described above, it is preferable that the torsional vibration system 3 includes the screw 4 connected to the bit 35. In this way, the screw tightening operation and the nut tightening operation in the seated state are performed. In addition to the above, even in the screw tightening and loosening operation in the non-seated state, the rotational torque caused by the impact of the hammer 21 can be effectively amplified by utilizing the resonance phenomenon in the torsional vibration system 3.

 また、ねじれ振動系3の固有振動数を検出する固有振動数検出手段Aと、ハンマ21によるアンビル31への打撃周波数を変更する打撃周波数変更手段Bと、固有振動数検出手段Aで得られる固有振動数または該固有振動数の2以上の整数倍または該固有振動数の2以上の整数の逆数倍と打撃周波数が一致するように前記打撃周波数変更手段Bを自動制御するトルク自動増幅手段Cとを備えることも好ましく、このようにすることで、作業者が自分で調節せずとも、常に強大な回転トルクで締緩作業を行えるようになる。 Further, a natural frequency detecting means A for detecting a natural frequency of the torsional vibration system 3, a striking frequency changing means B for changing a striking frequency of the hammer 21 to the anvil 31, and a natural frequency obtained by the natural frequency detecting means A Torque automatic amplifying means C for automatically controlling the striking frequency changing means B so that the striking frequency coincides with the vibration frequency or an integral multiple of two or more of the natural frequency or a reciprocal multiple of an integer of two or more of the natural frequency. It is also preferable that the tightening operation is always performed with a large rotating torque without the operator having to make adjustments by himself.

 また、ねじれ振動系3の固有振動数検出手段Aとして、アンビル31又はビット35の回転角を検知する回転角センサ5aと、回転角センサ5aから得られる回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部7とを備えることも好ましく、このようにすることで、固有振動数を検出する為の手段を比較的安価に構成することができる。 In addition, as the natural frequency detecting means A of the torsional vibration system 3, a natural angle is obtained from a rotational angle sensor 5a for detecting the rotational angle of the anvil 31 or the bit 35 and a vibration component between impacts of the rotational angle obtained from the rotational angle sensor 5a. It is also preferable to include a calculation unit 7 for calculating the number. In this way, a means for detecting the natural frequency can be configured at relatively low cost.

 また、ねじれ振動系3の固有振動数検出手段Aとして、アンビル31又はビット35の回転速度を検知する回転速度センサ5bと、回転速度センサ5bから得た回転速度を積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部7とを備えることも好ましく、このようにすることで、固有振動数を検出する為の手段を比較的安価に構成することができる。 In addition, as the natural frequency detecting means A of the torsional vibration system 3, a rotation speed sensor 5b for detecting the rotation speed of the anvil 31 or the bit 35, and a rotation angle obtained by integrating the rotation speed obtained from the rotation speed sensor 5b are obtained. It is also preferable to provide a calculation unit 7 for calculating the natural frequency from the vibration component between the impacts of the rotation angle. In this way, the means for detecting the natural frequency can be configured relatively inexpensively. Can be.

 また、ねじれ振動系3の固有振動数検出手段Aとして、アンビル31又はビット35の回転加速度を検知する回転加速度センサ5cと、回転加速度センサ5cから得られる回転加速度を二重積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部7とを備えることも好ましく、このようにすることで、打撃力が数値的に把握できることから回転トルクの管理や精度向上に寄与する。 Further, as the natural frequency detecting means A of the torsional vibration system 3, a rotational acceleration sensor 5c for detecting a rotational acceleration of the anvil 31 or the bit 35, and a rotational acceleration obtained from the rotational acceleration sensor 5c are double-integrated to obtain a rotational angle. It is also preferable to provide a calculation unit 7 for calculating the natural frequency from the vibration component between the impacts of the rotation angle and the impact. Contribute to improvement.

 また、ねじれ振動系3の固有振動数検出手段Aとして、アンビル31又はビット35の回転トルクを検知する回転トルクセンサ5dと、回転トルクセンサ5dから得られる回転トルクの打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部7とを備えることも好ましく、このようにすることで、打撃力が数値的に把握できることから回転トルクの管理や精度向上に寄与する。 Further, as the natural frequency detecting means A of the torsional vibration system 3, a natural torque is obtained from a rotational torque sensor 5d for detecting a rotational torque of the anvil 31 or the bit 35, and a vibration component between impacts of the rotational torque obtained from the rotational torque sensor 5d. It is also preferable to provide a calculation unit 7 for calculating the number. In this way, the impact force can be grasped numerically, thereby contributing to the management of the rotational torque and the improvement of accuracy.

 また、打撃の発生しない僅少時間だけアンビル31を回転させて前記固有振動数検出手段Aによりねじれ振動系3の固有振動数の初期値を検出する初期固有振動数検出モードを有することも好ましく、このようにすることで、最初の打撃において初期固有振動数に応じた回転トルクを与え、初期から大きな回転トルクで締緩作業を行って作業効率を向上させることができる。 It is also preferable to have an initial natural frequency detection mode in which the anvil 31 is rotated for a short time during which no impact occurs and the natural frequency detecting means A detects an initial value of the natural frequency of the torsional vibration system 3. By doing so, a rotational torque corresponding to the initial natural frequency is given at the first impact, and the tightening operation is performed with a large rotational torque from the beginning, thereby improving the work efficiency.

 また、トルク自動増幅手段Cに、固有振動数検出手段Aにより得られる固有振動数を経時的に記録するメモリ部8と、メモリ部8に記録した固有振動数を基に固有振動数の予測値pを算出する予測値算出部23とを備えることも好ましく、このようにすることで、固有振動数の経時変化を基に次の打撃時の固有振動数を予測することができて、よりピーク値の近くにまで回転トルクを増幅させることができ、作業効率を向上させることができる。 Further, a memory section 8 which records the natural frequency obtained by the natural frequency detecting means A with time in the torque automatic amplifying means C, and a predicted value of the natural frequency based on the natural frequency recorded in the memory section 8 It is also preferable to include a predicted value calculating unit 23 for calculating p. In this way, the natural frequency at the next impact can be predicted based on the temporal change of the natural frequency, and the peak can be further improved. The rotational torque can be amplified to a value close to the value, and the working efficiency can be improved.

 また、予測値算出部23において、メモリ部8に記録してある過去のねじ締緩時の固有振動数を、前記ねじ締緩時以降の別のねじ締緩時における固有振動数の予測値p算出に用いることも好ましく、このようにすることで、同種のねじ4を用いたねじ締緩作業を連続して行う場合には、初期段階から精度良く打撃周波数を固有振動数と一致させることができるとともに、作業を重ねる毎に作業効率を向上させることができる。 Further, the predicted value calculating section 23 compares the past natural frequency at the time of screw tightening and loosening recorded in the memory section 8 with the predicted value p of the natural frequency at another screw tightening and loosening after the screw tightening and loosening. It is also preferable to use it for the calculation. In this way, when the screw tightening and loosening operation using the same kind of screw 4 is continuously performed, the striking frequency can be accurately matched with the natural frequency from the initial stage. It is possible to improve the work efficiency each time the work is repeated.

 また、予測値算出部23において、メモリ部8に記録してある過去のねじ締緩時の固有振動数を、現在のねじ締緩時に検出される固有振動数により補正して現在のねじ締緩作業における固有振動数の予測値pとすることも好ましく、このようにすることで、ねじ締緩作業毎に生じる微妙なばらつきの影響を抑制することができる。 In addition, the predicted value calculating unit 23 corrects the past natural frequency at the time of screw tightening and loosening recorded in the memory unit 8 by the natural frequency detected at the current screw tightening and loosening, and corrects the current screw tightening and loosening. It is also preferable to use the predicted value p of the natural frequency in the work, and by doing so, it is possible to suppress the influence of subtle variations that occur each time the screw tightening work is loosened.

 また、使用したねじ4を特徴付ける各パラメータを固有振動数と共にメモリ部8に記録させておき次回以降のねじ締緩時には各パラメータの入力により対応する固有振動数の記録を利用して固有振動数の予測値p算出を行う為の、パラメータ入力手段Dを備えることも好ましく、このようにすることで、同種のねじ4に連続して締緩作業を行う場合以外であっても、過去の固有振動数のデータを利用して固有振動数を予測することができる。 The parameters characterizing the screw 4 used are recorded in the memory unit 8 together with the natural frequency, and the next time the screw is tightened and loosened, the natural frequency corresponding to the input of each parameter is used to record the natural frequency. It is also preferable to include parameter input means D for calculating the predicted value p. In this way, even if the tightening work is not continuously performed on the screws 4 of the same type, the past natural vibration The natural frequency can be predicted using the number data.

 また、駆動部1をモータ11と減速機12とで形成し、打撃周波数変更手段Bとして、モータ11の回転数を変更する駆動回路17を設けることも好ましく、このようにすることで、打撃周波数の調整範囲が大きくなり、多様な長さや材質のねじ4に対応することができる。 It is also preferable to form the drive unit 1 with a motor 11 and a speed reducer 12, and to provide a drive circuit 17 for changing the number of revolutions of the motor 11 as the impact frequency changing means B. Can be adjusted to accommodate screws 4 of various lengths and materials.

 また、駆動部1をモータ11と無段変速の減速機12とで形成し、打撃周波数変更手段Bとして、減速機12の減速比を変更する駆動回路17を設けることも好ましく、このようにすることで、モータ11の回転数を最もエネルギ変換効率の高い回転数に維持しながら打撃周波数の調節を行うことができるので、消費電力を少なくできて、電池駆動の場合には1回の充電で締緩可能なねじ4の本数を向上させることができる。 It is also preferable to form the drive unit 1 by a motor 11 and a continuously variable speed reducer 12, and to provide a drive circuit 17 for changing the reduction ratio of the speed reducer 12 as the striking frequency changing means B. This makes it possible to adjust the impact frequency while maintaining the rotational speed of the motor 11 at the rotational speed with the highest energy conversion efficiency, so that the power consumption can be reduced. The number of screws 4 that can be tightened can be increased.

 本発明にあっては、ねじれ振動系での共振現象を利用してハンマの打撃による回転トルクを増幅させることができ、これにより強力な締緩力を発揮するインパクト工具を小型軽量及び低騒音のもので提供できることから、作業者の疲労を低減させることができ、また、周囲への影響を少なくすることができるという効果がある。 According to the present invention, it is possible to amplify the rotational torque due to the impact of the hammer by utilizing the resonance phenomenon in the torsional vibration system, thereby making it possible to reduce the impact tool exerting a strong tightening force with a small size, light weight and low noise. Since it can be provided by a product, there is an effect that the fatigue of the worker can be reduced and the influence on the surroundings can be reduced.

 以下、本発明を添付図面に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、従来の技術に示した構成と同様の構成については同一符号を付して説明を省略し、本発明の特徴的な構成については新たな記号を付して詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings. Note that the same components as those shown in the related art are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted, and the characteristic features of the present invention will be described in detail by adding new symbols.

 図1には、本発明の実施の形態における一例のインパクト工具を示している。このインパクト工具は、ハンマ21により回転方向に打撃されて後述するねじれ振動系3がねじ4やナット(図示せず)等を繰り返し締め付けまたは緩めていくものである。ねじれ振動系3は、着座状態でのねじ締緩時やナット締緩時においてはアンビル31とビット35とから成るものとみなすことができ(以下、この場合にはねじれ振動系3aという)、非着座状態でのねじ締緩時においては、ねじれ振動系3はアンビル31とビット35と該ビット35に連結されるねじ4とで形成されるものとみなすことができる(以下、この場合にはねじれ振動系3bという)。なお、アンビル31の軸部31aには、ねじれ振動系3全体の固有振動数を小さくする為にくびれを形成している。 FIG. 1 shows an example of an impact tool according to the embodiment of the present invention. In the impact tool, a torsion vibration system 3, which will be described later, repeatedly tightens or loosens a screw 4, a nut (not shown), and the like by being hit in the rotational direction by a hammer 21. The torsional vibration system 3 can be considered as comprising the anvil 31 and the bit 35 when the screw is tightened or loosened in the seated state (hereinafter, referred to as the torsional vibration system 3a in this case). When the screw is tightened and loosened in the seated state, the torsional vibration system 3 can be considered to be formed by the anvil 31, the bit 35, and the screw 4 connected to the bit 35 (hereinafter, in this case, the torsion). The vibration system 3b). The shaft portion 31a of the anvil 31 is formed with a constriction in order to reduce the natural frequency of the entire torsional vibration system 3.

 そして、いずれのねじれ振動系3a,3bにおいても、系全体の固有振動数とハンマ21によるアンビル31への打撃周波数とを一致させることで、ハンマ21により与えられる回転トルクが増幅されて、小型軽量のインパクト工具においても強力な締緩力を発揮することができる。また、駆動軸13を高速回転させる必要がないので騒音も抑制されたものとなる。 In each of the torsional vibration systems 3a and 3b, by making the natural frequency of the entire system coincide with the striking frequency of the hammer 21 on the anvil 31, the rotational torque given by the hammer 21 is amplified, thereby reducing the size and weight. A strong tightening force can be exerted even with impact tools. In addition, since it is not necessary to rotate the drive shaft 13 at high speed, noise is suppressed.

 非着座状態でのねじ締緩作業に要する回転トルクは、着座状態でのねじ締緩作業に要する回転トルクよりはるかに小さいので、一般的には、ねじれ振動系3をアンビル31とビット35から成るねじれ振動系3aとみなして上記のように打撃周波数と固有振動数とが一致するように設計すれば良い。しかし、非着座状態でのねじ締緩過程においても強大な回転トルクが必要となる場合には、ねじれ振動系3を、アンビル31とビット35とねじ4とから成るねじれ振動系3bとみなして打撃周波数と固有振動数とを一致させることが好ましい。この場合には、例えばねじ締め開始から着座までの間はねじ4の被削材6からの突出量が徐々に短くなり(図4(a)参照)、これに応じて固有振動数は徐々に大きくなるものであることから、固有振動数の変化に対応して打撃周波数を変化させる必要がある。 Since the rotational torque required for the screw tightening and loosening operation in the non-seated state is much smaller than the rotational torque required for the screw tightening and loosening operation in the seated state, the torsional vibration system 3 generally includes the anvil 31 and the bit 35. The torsional vibration system 3a may be designed so that the impact frequency and the natural frequency match as described above. However, when a large rotational torque is required even in the screw tightening and loosening process in the non-seated state, the torsional vibration system 3 is regarded as a torsional vibration system 3 b including the anvil 31, the bit 35 and the screw 4, and the impact is applied. It is preferable to make the frequency and the natural frequency coincide. In this case, for example, from the start of screw tightening to the seating, the amount of protrusion of the screw 4 from the workpiece 6 gradually decreases (see FIG. 4A), and the natural frequency gradually increases accordingly. Since it becomes larger, it is necessary to change the striking frequency in accordance with the change in the natural frequency.

 そこで、本例においては、ねじれ振動系3bの固有振動数を検出する固有振動数検出手段Aと、ハンマ21によるアンビル31への打撃周波数を変更する打撃周波数変更手段Bと、固有振動数検出手段Aで得られる固有振動数と打撃周波数が一致するように前記打撃周波数変更手段Bを自動制御するトルク自動増幅手段Cを備えている。 Therefore, in the present embodiment, a natural frequency detecting means A for detecting the natural frequency of the torsional vibration system 3b, a hitting frequency changing means B for changing the hitting frequency of the hammer 21 to the anvil 31, and a natural frequency detecting means A torque automatic amplifying means C for automatically controlling the striking frequency changing means B so that the natural frequency obtained in A and the striking frequency coincide with each other is provided.

 具体的には、上記固有振動数検出手段Aとして、アンビル31の周辺に該アンビル31の回転角を測定する回転角センサ5aを設け、この回転角センサ5aを信号線14により演算処理装置15に接続させている。演算処理装置15には、回転角センサ5aから得た回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部7を備えると共に、信号線22を介してRAM部19とROM部20により成るメモリ部8を接続させており、作業中に回転角センサ5aで検知したアンビル31の回転角の時間変動をRAM部19に取り込み、これを基に演算部7で固有振動数を検出するようになっている。一般的に回転角は図2に示すように打撃の度に階段状に増加していくが、打撃直後にはねじれ振動系3bのねじり振動成分により微振動が発生するものであり、この振動成分を分析することで固有振動数を検出することができる。また、上記回転角センサ5aをビット35の回転角を測定するように設けて同様の構成によりねじれ振動系3bの固有振動数を検出することもできる。 Specifically, a rotation angle sensor 5a for measuring the rotation angle of the anvil 31 is provided around the anvil 31 as the natural frequency detecting means A, and the rotation angle sensor 5a is connected to the arithmetic processing unit 15 by a signal line 14. Connected. The arithmetic processing unit 15 includes an arithmetic unit 7 that calculates a natural frequency from a vibration component between hits of the rotation angle obtained from the rotation angle sensor 5a, and the RAM unit 19 and the ROM unit 20 through a signal line 22. The time variation of the rotation angle of the anvil 31 detected by the rotation angle sensor 5a during the work is taken into the RAM unit 19, and the natural frequency is detected by the arithmetic unit 7 based on the time variation. It has become. Generally, as shown in FIG. 2, the rotation angle increases stepwise with each impact, but immediately after the impact, micro-vibration is generated by the torsional vibration component of the torsional vibration system 3b. Is analyzed, the natural frequency can be detected. Further, the rotation angle sensor 5a is provided to measure the rotation angle of the bit 35, and the natural frequency of the torsional vibration system 3b can be detected by the same configuration.

 なお、上記回転角センサ5aの代りにアンビル31又はビット35の回転速度を検知する回転速度センサ5bを設け、演算部7にて回転速度センサ5bから得た回転速度を積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を検出するようにしても良いし、上記回転角センサ5aの代りにアンビル31又はビット35の回転加速度を検知する回転加速度センサ5cを設け、演算部7にて回転加速度センサ5cから得られる回転加速度を二重積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出するようにしても良いし、また、上記回転角センサ5aの代りにアンビル31又はビット35の回転トルクを検知する回転トルクセンサ5dを設け、演算部7にて回転トルクセンサ5dから得られる回転トルクの図3に示すような打撃間の振動成分から固有振動数を算出するようにしても良い。 A rotation speed sensor 5b for detecting the rotation speed of the anvil 31 or the bit 35 is provided instead of the rotation angle sensor 5a, and the calculation unit 7 integrates the rotation speed obtained from the rotation speed sensor 5b to obtain the rotation angle. In addition, a natural frequency may be detected from a vibration component between impacts of the rotation angle, or a rotation acceleration sensor 5c for detecting the rotation acceleration of the anvil 31 or the bit 35 is provided instead of the rotation angle sensor 5a. The arithmetic unit 7 may double-integrate the rotational acceleration obtained from the rotational acceleration sensor 5c to obtain the rotational angle, and calculate the natural frequency from the vibration component between the impacts of the rotational angle. Instead of the rotation angle sensor 5a, a rotation torque sensor 5d for detecting the rotation torque of the anvil 31 or the bit 35 is provided. That from the vibration component between striking as shown in Figure 3 of the torque may be calculated natural frequency.

 上記打撃周波数変更手段Bとしては、駆動部1に駆動線16を介して接続される駆動回路17を設けている。この駆動回路17は、モータ11の回転数が所望の回転数となるように制御するものであり、上記制御により駆動部1から駆動軸13への出力を変更自在としている。なお、駆動部1を構成する減速機12が無段階変速機である場合には、駆動回路17によって減速機12をアクチュエータ(図示せず)により所望の減速比に変更自在として、これにより駆動部1から駆動軸13への出力を変更自在としても良い。この場合、モータ11を高効率な回転数に保持しておくことができるという利点がある。 駆 動 As the impact frequency changing means B, a drive circuit 17 connected to the drive unit 1 via a drive line 16 is provided. The drive circuit 17 controls the rotation speed of the motor 11 to be a desired rotation speed, and the output from the drive unit 1 to the drive shaft 13 can be freely changed by the above control. When the speed reducer 12 constituting the drive unit 1 is a continuously variable transmission, the drive circuit 17 allows the speed reducer 12 to be freely changed to a desired speed reduction ratio by an actuator (not shown). The output from 1 to the drive shaft 13 may be changed freely. In this case, there is an advantage that the motor 11 can be maintained at a highly efficient rotation speed.

 上記トルク自動増幅手段Cは、演算処理装置15により構成されている。演算処理装置15は、回転角センサ5a等の検知結果から得られる固有振動数を基に、打撃周波数を固有振動数と一致させるような制御を行わせるように、信号線18を介して駆動回路17に指令を送るものである。この演算処理装置15と駆動回路17とメモリ部8とで、次回打撃の打撃周波数が固有振動数と一致するように駆動部1を自動制御する制御部2を形成している。 The torque automatic amplifying means C is constituted by the arithmetic processing unit 15. The arithmetic processing unit 15 drives the control circuit via the signal line 18 so as to perform control such that the striking frequency matches the natural frequency based on the natural frequency obtained from the detection result of the rotation angle sensor 5a and the like. 17 is sent. The arithmetic processing unit 15, the drive circuit 17, and the memory unit 8 form a control unit 2 that automatically controls the drive unit 1 so that the hitting frequency of the next hitting matches the natural frequency.

 ここで、更に効果的に固有振動数と打撃周波数を一致させる為には、メモリ部8のRAM部19に経時的に記録してある打撃開始後の固有振動数の変化を、演算処理装置15内の予測値算出部23内で図4(b)に点線で示すような簡単な曲線に近似し、この近似曲線から次の打撃時における固有振動数の予測値pを算出して、該予測値pに基づいて次回打撃の打撃周波数が固有振動数と一致するように駆動部1を制御すると良い。 Here, in order to more effectively match the natural frequency with the striking frequency, the change in the natural frequency after the start of striking recorded in the RAM unit 19 of the memory unit 8 with time is calculated. 4B approximates a simple curve as shown by a dotted line in FIG. 4B, and calculates a predicted value p of the natural frequency at the time of the next impact from the approximated curve. The driving unit 1 is preferably controlled based on the value p such that the impact frequency of the next impact matches the natural frequency.

 また、ねじ込み始めから強大な回転トルクが必要な場合の為に、初期固有振動検出モードが設けてあると良い。このモードにおいては、最初に打撃の発生しない僅少時間だけアンビル31を回転させた後に停止させることで、回転角センサ5a等の出力値に生じる微振動から回転振動数を算出することができ、1回目の打撃からハンマ21により強大な回転トルクを与えることが可能となる。 初期 In addition, it is preferable that an initial natural vibration detection mode is provided for cases where a large rotation torque is required from the start of screwing. In this mode, the anvil 31 is first rotated for a short period of time during which no impact occurs, and then stopped, so that the rotation frequency can be calculated from the minute vibration generated in the output value of the rotation angle sensor 5a and the like. It is possible to apply a large rotating torque to the hammer 21 from the second hit.

 また、前述のように減速機12の減速比変更により駆動軸13への出力を変更するようにした場合には、図5に示すように回転角センサ5a等から得られる固有振動数の観測値(図中実線)と打撃周波数の指令値(図中点線)との間にギャップGが大きく生じてしまい、この場合には図6に示すように上記ギャップGの分、得られる回転トルクがかなり減少してしまうのだが、これに対して図7のフローチャートに示すように、例えば同種のねじ4を連続してねじ込む場合にはメモリ部8のRAM部19に経時的に記録してある前回のねじ締め時の固有振動数に基づいて駆動部1の制御を行うようにすれば、上記ギャップGを小さくすることができる。このように、メモリ部8に記録した過去のねじ締緩時の固有振動数を、現在のねじ締緩時における固有振動数の予測値p算出に用いることで、ギャップGを小さくして大きな回転トルクが得られるものである。 When the output to the drive shaft 13 is changed by changing the reduction ratio of the speed reducer 12 as described above, the observed natural frequency obtained from the rotation angle sensor 5a or the like as shown in FIG. A large gap G is produced between the solid line (solid line in the figure) and the command value of the impact frequency (dotted line in the figure). In this case, as shown in FIG. On the other hand, as shown in the flow chart of FIG. 7, for example, when the same kind of screw 4 is continuously screwed in, the previous time recorded in the RAM unit 19 of the memory unit 8 with time is used. If the drive unit 1 is controlled based on the natural frequency at the time of screw tightening, the gap G can be reduced. As described above, by using the past natural frequency at the time of screw tightening and loosening recorded in the memory unit 8 to calculate the predicted value p of the natural frequency at the time of current screw tightening and loosening, the gap G is reduced and the large rotational speed is increased. A torque can be obtained.

 そして、図8のフローチャートに示すように、メモリ部8のRAM部19に経時的に記録してある前回のねじ締緩時の固有振動数を、更に、現在のねじ締緩時に検出される固有振動数から予測される次回打撃時の固有振動数によりPID制御を用いて補正し、現在のねじ締緩作業における固有振動数の予測値pとすることで、固有振動数の微妙なずれも補正できて回転トルクを常に強大に保持することができる。 Then, as shown in the flowchart of FIG. 8, the natural frequency at the time of the previous screw tightening and loosening recorded in the RAM unit 19 of the memory unit 8 with time is further converted to the natural frequency detected at the current screw tightening and loosening. Correction using PID control based on the natural frequency at the next impact predicted from the frequency, and using the predicted value p of the natural frequency in the current screw tightening work, also corrects subtle deviations in the natural frequency. As a result, the rotational torque can always be kept strong.

 加えて、図9に示すように演算処理装置15にパラメータ入力手段Dであるタッチパネル26を接続し、該タッチパネル26により、メモリ部8のROM部20内のデータベースに太さ、長さ、種類、材質といったねじ4を特徴付ける各パラメータを当該ねじ4が使用された場合の固有振動数と共に記録させ、作業者がパラメータを入力すれば対応する固有振動数の記録を利用して固有振動数の予測値pを算出できるようにすることも可能である。 In addition, as shown in FIG. 9, a touch panel 26 serving as parameter input means D is connected to the arithmetic processing unit 15, and the thickness, length, type, and the like are stored in a database in the ROM unit 20 of the memory unit 8 by the touch panel 26. The parameters that characterize the screw 4 such as the material are recorded together with the natural frequency when the screw 4 is used, and when the operator inputs the parameters, the predicted value of the natural frequency is used by using the record of the corresponding natural frequency. It is also possible to calculate p.

 なお、上記のようにねじれ振動系3をねじ4を含むねじれ振動系3bとした場合に限らず、ねじ4を含まないねじれ振動系3aとした場合にあっても、ねじれ振動系3aの固有振動数を検出する同様の固有振動数検出手段Aや、同様の打撃周波数変更手段Bやトルク自動増幅手段Cを備えることで、多様な形態のビット35のうち作業に適したものを用いるのに際して作業者が自分で調節せずとも常に強大な回転トルクで締緩作業を行えるようになる。 It should be noted that the natural vibration of the torsional vibration system 3a is not limited to the case where the torsional vibration system 3 is the torsional vibration system 3b including the screw 4 as described above. Providing the same natural frequency detecting means A for detecting the number, the same impact frequency changing means B, and the same automatic torque amplifying means C, it is possible to use the bit 35 of various forms suitable for the work. The user can always perform the tightening and tightening work with a large rotating torque without having to make adjustments by himself.

 以上、ハンマ21によるアンビル31への打撃周波数をねじれ振動系3a,3bの固有振動数と一致させる場合について説明してきたが、これに限定されるものではなく、上記打撃周波数をねじれ振動系3a,3bの固有振動数の2以上の整数(2、3、4、…)倍、または、ねじれ振動系3a,3bの固有振動数の2以上の整数の逆数(1/2、1/3、1/4、…)倍と一致させるものであっても、ねじれ振動系3a,3bでの共振現象を利用してハンマ21の打撃による回転トルクを効果的に増幅させることができる。 The case where the hammer 21 strikes the anvil 31 at the natural frequency of the torsional vibration systems 3a and 3b has been described above. However, the present invention is not limited to this. The natural frequency of the torsional vibration system 3a, 3b is a multiple (2, 3, 4,...) Times the natural frequency of the natural frequency of the torsional vibration system 3a, 3b. / 4,...), It is possible to effectively amplify the rotational torque caused by the impact of the hammer 21 by utilizing the resonance phenomenon in the torsional vibration systems 3a and 3b.

 例えば図10(a)には、アンビル31とビット35から成るねじれ振動系3aの固有振動数が196Hzであるものにおいて、ハンマ21によるアンビル31への打撃周波数を変更しながら、ビット35に取付固定した回転トルクセンサ5dにより回転トルクを計測した場合のグラフ図を示しており、図10(b)には、ねじれ振動系3aの固有振動数が67Hzであるものにおいて、同様に打撃周波数を変更しながら回転トルクを計測した場合のグラフ図を示している。図10(a)と図10(b)とでは固有振動数が異なるものの、両グラフ図からは、打撃周波数がねじり振動系3aの固有振動数と一致する条件で回転トルクが最も高い値を示すとともに、打撃周波数がねじり振動系3aの固有振動数の2倍となる条件や、打撃周波数がねじり振動系3aの固有振動数の1/2倍、1/3倍、1/4倍、1/5倍となる各条件においても回転トルクのピーク値が現れることが観察される。同様のピーク値は、ねじ4を含めたねじり振動系3bにおいても観察されるものであることから、例えばねじ締め作業を行うに際して作業効率を優先する場合には、ねじ4が着座する前までは固有振動数の2以上の整数(2、3、4、…)倍と一致する打撃周波数で駆動し、着座後には固有振動数と一致する打撃周波数で駆動すれば良い。また、特に静粛性が必要な場合には、ねじ4が着座する前までは固有振動数の2以上の整数の逆数(1/2、1/3、1/4、…)倍と一致する打撃周波数で駆動し、着座後に十分な回転トルクが必要な場合にのみ固有振動数と一致する打撃周波数で駆動すれば良い。 For example, in FIG. 10A, when the natural frequency of the torsional vibration system 3a including the anvil 31 and the bit 35 is 196 Hz, the torsion vibration system 3a is fixed to the bit 35 while changing the impact frequency of the hammer 21 to the anvil 31. FIG. 10 (b) shows a graph in the case where the natural frequency of the torsional vibration system 3a is 67 Hz. FIG. 5 shows a graph when the rotational torque is measured while measuring. Although the natural frequencies are different between FIG. 10A and FIG. 10B, the two graphs show that the rotational torque has the highest value under the condition that the impact frequency matches the natural frequency of the torsional vibration system 3a. At the same time, the condition that the impact frequency is twice the natural frequency of the torsional vibration system 3a, or the impact frequency is 1/2, 1/3, 1/4, 1 / It can be observed that the peak value of the rotational torque appears even under the condition of 5 times. Since the same peak value is also observed in the torsional vibration system 3b including the screw 4, for example, when the operation efficiency is prioritized in performing the screw tightening operation, the peak value is maintained until the screw 4 is seated. Driving is performed at a striking frequency that matches an integer (2, 3, 4,...) Times 2 or more of the natural frequency, and after sitting, driving is performed at a striking frequency that matches the natural frequency. In particular, when quietness is required, a hit that matches the reciprocal (1/2, 1/3, 1/4,...) Times an integer of 2 or more of the natural frequency before the screw 4 is seated. It is sufficient to drive at a frequency and drive at a striking frequency that matches the natural frequency only when sufficient rotational torque is required after seating.

 上記した一例のインパクト工具は、ねじやナットの締緩作業を行うものとして(主としてねじ締め作業を行うものとして)説明してきたが、穴空け作業等の他の作業を行うインパクト工具においても、同様の構造により小型軽量且つ低騒音で強力な回転トルクを発揮するものを提供することができることは勿論である。 Although the impact tool of the above-described example has been described as performing the work of tightening and loosening screws and nuts (mainly as performing the work of tightening screws), the same applies to the impact tool performing other work such as drilling work. Of course, it is possible to provide a compact, lightweight, low-noise, and powerful rotary torque generator.

 次に、本発明の実施の形態における他例のインパクト工具について説明する。他例のインパクト工具は、一例のインパクト工具と比較すると、一例のインパクト工具のような直接打撃によって強大な回転トルクを衝撃的に発生させる直接打撃構造のものではなく、ハンマ21の回転運動に伴ってアンビル31に非接触での磁気的な打撃を加え、この打撃によって強大な回転トルクを衝撃的に発生させる非接触打撃構造のものである点のみが相違しているので、以下に他例の非接触打撃構造についてのみ述べる。 Next, another example of the impact tool according to the embodiment of the present invention will be described. The impact tool of the other example is not of a direct impact structure in which a large impact torque is generated by a direct impact as in the impact tool of the example. The only difference is that the anvil 31 is of a non-contact striking structure in which a non-contact magnetic striking is applied to the anvil 31 and a strong rotational torque is generated by this striking impact. Only the non-contact hitting structure will be described.

 上記非接触打撃構造としては、図11(a)〜(c)に示すように、モータ11と減速機12とから成る駆動部1と、駆動部1から突設されて該駆動部1により回転駆動される駆動軸13と、駆動軸13に連結された状態で共に回転運動を行うハンマ21と、ハンマ21の外周側に回転自在に設けられるアンビル31と、アンビル31の軸部31aに連結された状態で共に回転運動を行うビット(図示せず)とを具備したものとし、半径方向に所定空隙40を介して対向するハンマ21とアンビル31との互いの対向部分のうち、ハンマ21側の対向部分に磁極部41を配し、アンビル31側の対向部分に磁性体42を配すればよい。これにより、アンビル31に対してハンマ21が回転運動を行った場合には、磁極部41と磁性体42との間に生じる磁気的吸引トルクによってアンビル31に非接触での打撃が加えられ、この打撃により強大な回転トルクが発生するものである。 As shown in FIGS. 11A to 11C, the non-contact striking structure includes a driving unit 1 including a motor 11 and a speed reducer 12, and a projection protruding from the driving unit 1 and rotated by the driving unit 1. A drive shaft 13 to be driven, a hammer 21 that rotates together with the drive shaft 13 while being connected thereto, an anvil 31 rotatably provided on the outer peripheral side of the hammer 21, and a shaft 31 a of the anvil 31 connected to the shaft 31 a. And a bit (not shown) that performs a rotational movement together with the hammer 21 and the anvil 31 facing each other via a predetermined gap 40 in the radial direction. It is sufficient to dispose the magnetic pole portion 41 in the opposing portion and dispose the magnetic body 42 in the opposing portion on the anvil 31 side. As a result, when the hammer 21 rotates with respect to the anvil 31, a non-contact impact is applied to the anvil 31 by magnetic attraction torque generated between the magnetic pole portion 41 and the magnetic body 42. Strong rotational torque is generated by the impact.

 ハンマ21及びアンビル31の更に具体的な構造としては、以下の通りである。即ち、ハンマ21は、駆動軸13の先端部に圧入固定される略円筒形のハンマコア44と、該ハンマコア44の外周面の周方向に等間隔を隔てた箇所からそれぞれ突設した取付部45と、各取付部45の先端に取付けられる磁石46と、各箇所の取付部45と磁石46とを周方向の互いに反対側から挟持し接着する磁極板47,47とで形成されており、磁石46とこれを挟持する磁極板47,47とで磁極部41を構成している。また、アンビル31は、ビットを抜き差し自在に取付けるビット孔46を有する軸部31aと、軸部31aの外周面の周方向に等間隔を隔てた箇所からそれぞれ突設したL型の磁性体42であるアンビルアーム48とで形成されており、駆動軸13にハンマ21を圧入固定し、アンビル31の軸部31aの後端面に配した軸受49に駆動軸13の先端部を挿入し、ケース50の先端部内面に配した軸受51にアンビル31の軸部31aを挿入して、駆動軸13とハンマ21とアンビル31とをケース50内に組み込み連結させた状態において、ハンマ21側の磁極部41とアンビル31側のアンビルアーム48(即ち磁性体42)とが微小な所定空隙40を介して半径方向に1対1で対向し、磁気的吸引力を発生させるようになっている。 (4) More specific structures of the hammer 21 and the anvil 31 are as follows. That is, the hammer 21 has a substantially cylindrical hammer core 44 that is press-fitted and fixed to the distal end of the drive shaft 13, and mounting portions 45 protruding from equally-spaced locations on the outer peripheral surface of the hammer core 44. A magnet 46 attached to the tip of each mounting portion 45, and magnetic pole plates 47, 47 for sandwiching and attaching the mounting portion 45 and the magnet 46 at each location from opposite sides in the circumferential direction. The magnetic pole portion 41 is constituted by the magnetic pole plates 47 and 47 sandwiching the magnetic pole portion. The anvil 31 is composed of a shaft portion 31a having a bit hole 46 into which a bit can be freely inserted and removed, and an L-shaped magnetic body 42 protruding from a portion of the outer peripheral surface of the shaft portion 31a at equal intervals in the circumferential direction. A hammer 21 is press-fitted and fixed to the drive shaft 13, and the distal end of the drive shaft 13 is inserted into a bearing 49 disposed on the rear end surface of the shaft portion 31 a of the anvil 31. When the shaft 31a of the anvil 31 is inserted into the bearing 51 disposed on the inner surface of the distal end portion, and the drive shaft 13, the hammer 21 and the anvil 31 are assembled and connected in the case 50, the magnetic pole 41 on the hammer 21 side An anvil arm 48 (that is, the magnetic body 42) on the side of the anvil 31 is opposed to the anvil arm one by one in a radial direction via a minute predetermined gap 40 to generate magnetic attraction.

 なお、ハンマ21とアンビル31の構造に関してはこれに限らず、アンビル31がハンマ21の内周側に回転自在に位置する構造のものであっても構わない。また、上記の磁極部41と磁性体42の配置に関してもこれに限定されず、ハンマ21とアンビル31との互いの対向部分の一方に磁極部41を配し、他方に磁性体42を配したものであれば良い。 The structure of the hammer 21 and the anvil 31 is not limited to this, but may be a structure in which the anvil 31 is rotatably positioned on the inner peripheral side of the hammer 21. Further, the arrangement of the magnetic pole portion 41 and the magnetic body 42 is not limited to this, and the magnetic pole portion 41 is provided on one of the opposing portions of the hammer 21 and the anvil 31 and the magnetic body 42 is provided on the other. Anything is fine.

 しかして、図11(a)〜(c)に示す非接触打撃構造のインパクト工具を用い、アンビル31の軸部31aのビット孔36に例えばねじ締め用のビットを挿入し、該ビットにねじ(図示せず)を係合させ押し当てながらモータ11を駆動させると、減速機12及び駆動軸13を介してハンマ21が回転駆動され、以下のようにねじ締めが行われる。即ち、ねじ締め初期においては、ハンマ21の磁極部41とアンビル31の磁性体42との間の磁気的吸引力により生じる磁気的吸引トルクがねじ締めに必要な回転トルクよりも大きいため、ハンマ21とアンビル31とが一体に回転駆動されてねじ締め作業が連続的に行われる。そして、必要な回転トルクが磁極部41と磁性体42との間で生じる磁気的吸引トルクを超えた場合には、ハンマ21はアンビル31に対して回転運動を行い、このハンマ21の回転運動に伴いアンビル31に対して非接触での打撃が加えられ、強大な回転トルクが発生する。この所謂磁気インパクト状態によってねじ締めが確実に行われることとなり、直接打撃構造のインパクト工具に比べて格段に高い静粛性を有しながらも確実なねじ締めが行われるものである。 Then, using a non-contact impact structure impact tool shown in FIGS. 11A to 11C, for example, a bit for screwing is inserted into the bit hole 36 of the shaft portion 31a of the anvil 31, and a screw ( When the motor 11 is driven while being engaged and pressed (not shown), the hammer 21 is rotationally driven via the speed reducer 12 and the drive shaft 13, and the screw is tightened as follows. That is, in the initial stage of the screw tightening, the magnetic attraction torque generated by the magnetic attraction force between the magnetic pole portion 41 of the hammer 21 and the magnetic body 42 of the anvil 31 is larger than the rotation torque required for screw tightening. And the anvil 31 are integrally rotated and driven, and the screw tightening operation is continuously performed. When the required rotation torque exceeds the magnetic attraction torque generated between the magnetic pole portion 41 and the magnetic body 42, the hammer 21 performs a rotating motion with respect to the anvil 31, and the rotating motion of the hammer 21 Accordingly, a non-contact impact is applied to the anvil 31 and a large rotating torque is generated. This so-called magnetic impact state allows the screw to be securely tightened, so that the screw can be securely tightened while having much higher quietness than an impact tool having a direct impact structure.

本発明の実施の形態における一例のインパクト工具の内部構造を示す説明図である。It is an explanatory view showing an internal structure of an example of an impact tool in an embodiment of the invention. 同上のねじ締め時に生じるアンビルの回転角変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rotation angle change of an anvil which arises at the time of the same screw tightening. 同上のねじ締め時に生じるアンビルの回転トルク変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rotation torque change of an anvil which arises at the time of the same screw tightening. (a)は同上のねじ締め時に生じるねじれ振動系の固有振動数変化を示す説明図であり、(b)は同上のねじ締め時における固有振動数の予測方法を示す説明図である。(A) is an explanatory view showing a natural frequency change of the torsional vibration system generated at the time of screw tightening of the above, and (b) is an explanatory view showing a prediction method of the natural frequency at the time of screw tightening of the same. 同上のねじ締め時の観測される固有振動数と指令される打撃周波数との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the natural frequency observed at the time of the same screw tightening, and the hitting frequency commanded. 同上の固有振動数のギャップがもたらす回転トルクのギャップを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the gap of the rotational torque which the same natural frequency gap produces. 同上の前回ねじ締め時のデータを利用した演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing using the data at the time of the same previous screw tightening. 同上の前回ねじ締め時のデータを利用して更に測定値により補正を行なう演算処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a calculation process for performing further correction by a measured value using data at the time of previous screw tightening of the above. 種々のねじの固有振動数を記録したデータベースを利用する場合の制御部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control part at the time of using the database which recorded the natural frequency of various screws. 同上の打撃周波数と回転トルクとの関係を示すグラフ図であり、(a)は固有振動数が196Hzの場合、(b)は固有振動数が67Hzの場合を示している。It is a graph which shows the relationship between an impact frequency and rotational torque same as the above, (a) shows the case where the natural frequency is 196 Hz, and (b) shows the case where the natural frequency is 67 Hz. 本発明の実施の形態における他例のインパクト工具を示しており、(a)は駆動部とハンマとアンビルの斜視図、(b)は内部構造の説明図、(c)は(b)のX―X線断面図である。5A and 5B show another example of an impact tool according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a perspective view of a driving unit, a hammer, and an anvil, FIG. 5B is an explanatory diagram of an internal structure, and FIG. -It is an X-ray sectional view. 従来のインパクト工具の内部構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal structure of the conventional impact tool.

符号の説明Explanation of reference numerals

 1 駆動部
 3,3a,3b ねじれ振動系
 4 ねじ
 5a 回転角センサ
 5b 回転速度センサ
 5c 回転加速度センサ
 5d 回転トルクセンサ
 7 演算部
 8 メモリ部
 9 付勢手段
 10 カム機構
 11 モータ
 12 減速機
 13 駆動軸
 17 駆動回路
 21 ハンマ
 23 予測値算出部
 31 アンビル
 35 ビット
 40 所定空隙
 41 磁極部
 42 磁性体
 A 固有振動数検出手段
 B 打撃周波数変更手段
 C トルク自動増幅手段
 D パラメータ入力手段
REFERENCE SIGNS LIST 1 drive unit 3, 3a, 3b torsional vibration system 4 screw 5a rotation angle sensor 5b rotation speed sensor 5c rotation acceleration sensor 5d rotation torque sensor 7 calculation unit 8 memory unit 9 urging means 10 cam mechanism 11 motor 12 reduction gear 13 drive shaft Reference Signs List 17 drive circuit 21 hammer 23 predicted value calculation unit 31 anvil 35 bit 40 predetermined gap 41 magnetic pole part 42 magnetic body A natural frequency detection means B impact frequency change means C automatic torque amplification means D parameter input means

Claims (15)

 駆動部と、駆動部により回転駆動される駆動軸と、駆動軸にカム機構を介してスライド自在に嵌合して共に回転運動を行うハンマと、ハンマとの係合により回転運動を行うアンビルと、ハンマをアンビル側に付勢する付勢手段と、アンビルに連結されるビットとを備えて、前記カム機構によりハンマとアンビルとの係合を打撃として繰り返し行うインパクト工具において、ハンマによるアンビルへの打撃周波数を、アンビルとビットとを含むねじれ振動系の固有振動数、または該固有振動数の2以上の整数倍、または該固有振動数の2以上の整数の逆数倍と、一致させることを特徴とするインパクト工具。 A drive unit, a drive shaft that is rotationally driven by the drive unit, a hammer that is slidably fitted to the drive shaft via a cam mechanism and that performs a rotational motion together, and an anvil that performs a rotational motion by engagement with the hammer. An impact tool for urging the hammer toward the anvil side and a bit connected to the anvil, wherein the cam mechanism repeatedly engages the hammer and the anvil as a strike, Matching the impact frequency with the natural frequency of the torsional vibration system including the anvil and the bit, or an integer multiple of 2 or more of the natural frequency, or a reciprocal multiple of an integer of 2 or more of the natural frequency. Features impact tool.  駆動部と、駆動部により回転駆動される駆動軸と、駆動軸に連結された状態で共に回転運動を行うハンマと、ハンマの内周側または外周側に回転自在に設けられるアンビルと、アンビルに連結された状態で共に回転運動を行うビットとを具備し、所定空隙を介して対向するハンマとアンビルとの互いの対向部分の、一方には磁極部を配し、他方には磁性体を配して、磁極部と磁性体との間に生じる磁気的吸引力によって、ハンマの回転運動に伴ってアンビルに対して非接触での打撃を加えるインパクト工具において、ハンマによるアンビルへの打撃周波数を、アンビルとビットとを含むねじれ振動系の固有振動数、または該固有振動数の2以上の整数倍、または該固有振動数の2以上の整数の逆数倍と、一致させることを特徴とするインパクト工具。 A drive unit, a drive shaft that is rotationally driven by the drive unit, a hammer that rotates together with the drive shaft while being connected to the drive shaft, an anvil that is rotatably provided on the inner or outer circumference side of the hammer, and an anvil. A bit that rotates together in a connected state, and a magnetic pole portion is disposed on one of opposing portions of the hammer and anvil facing each other via a predetermined gap, and a magnetic body is disposed on the other. Then, in an impact tool that hits the anvil in a non-contact manner with the rotation of the hammer due to the magnetic attraction generated between the magnetic pole portion and the magnetic body, the impact frequency of the hammer to the anvil is determined by: The natural frequency of a torsional vibration system including an anvil and a bit, or an integer multiple of two or more of the natural frequency, or an inverse multiple of an integer of two or more of the natural frequency, is matched. Theft tool.  前記ねじれ振動系が、ビットに連結されるねじを含むものであることを特徴とする請求項1又は2記載のインパクト工具。 3. The impact tool according to claim 1, wherein the torsional vibration system includes a screw connected to a bit.  ねじれ振動系の固有振動数を検出する固有振動数検出手段と、ハンマによるアンビルへの打撃周波数を変更する打撃周波数変更手段と、固有振動数検出手段で得られる固有振動数または該固有振動数の2以上の整数倍または該固有振動数の2以上の整数の逆数倍と打撃周波数が一致するように前記打撃周波数変更手段を自動制御するトルク自動増幅手段とを備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のインパクト工具。 Natural frequency detecting means for detecting the natural frequency of the torsional vibration system, impact frequency changing means for changing the impact frequency of the hammer on the anvil, and the natural frequency or natural frequency obtained by the natural frequency detecting means. A torque automatic amplifying means for automatically controlling the striking frequency changing means so that the striking frequency coincides with an integral multiple of two or more or a reciprocal multiple of an integer of two or more of the natural frequency. Item 4. The impact tool according to any one of Items 1 to 3.  ねじれ振動系の固有振動数検出手段として、アンビル又はビットの回転角を検知する回転角センサと、回転角センサから得られる回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部とを備えたことを特徴とする請求項4記載のインパクト工具。 As a natural frequency detecting means of the torsional vibration system, a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the anvil or the bit, and an arithmetic unit for calculating a natural frequency from a vibration component between impacts of the rotation angle obtained from the rotation angle sensor. The impact tool according to claim 4, wherein the impact tool is provided.  ねじれ振動系の固有振動数検出手段として、アンビル又はビットの回転速度を検知する回転速度センサと、回転速度センサから得た回転速度を積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部とを備えたことを特徴とする請求項4記載のインパクト工具。 As a natural frequency detecting means of the torsional vibration system, a rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the anvil or the bit, a rotation angle obtained by integrating the rotation speed obtained from the rotation speed sensor, and a vibration between impacts of the rotation angle The impact tool according to claim 4, further comprising: a calculation unit that calculates a natural frequency from the component.  ねじれ振動系の固有振動数検出手段として、アンビル又はビットの回転加速度を検知する回転加速度センサと、回転加速度センサから得られる回転加速度を二重積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部とを備えたことを特徴とする請求項4記載のインパクト工具。 As a natural frequency detecting means of the torsional vibration system, a rotational acceleration sensor for detecting the rotational acceleration of the anvil or the bit, and a rotational angle obtained by double integrating the rotational acceleration obtained from the rotational acceleration sensor, and a rotational angle between the impact of the rotational angle. The impact tool according to claim 4, further comprising: a calculation unit that calculates a natural frequency from the vibration component.  ねじれ振動系の固有振動数検出手段として、アンビル又はビットの回転トルクを検知する回転トルクセンサと、回転トルクセンサから得られる回転トルクの打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部とを備えたことを特徴とする請求項4記載のインパクト工具。 As a natural frequency detecting means of the torsional vibration system, a rotating torque sensor that detects the rotating torque of the anvil or the bit, and an arithmetic unit that calculates a natural frequency from a vibration component between the impacts of the rotating torque obtained from the rotating torque sensor. The impact tool according to claim 4, wherein the impact tool is provided.  打撃の発生しない僅少時間だけアンビルを回転させて前記固有振動数検出手段によりねじれ振動系の固有振動数の初期値を検出する初期固有振動数検出モードを有することを特徴とする請求項5〜8のいずれか記載のインパクト工具。 9. An initial natural frequency detection mode in which the anvil is rotated only for a short time during which no impact occurs and an initial value of the natural frequency of the torsional vibration system is detected by the natural frequency detecting means. Impact tool according to any of the above.  トルク自動増幅手段に、固有振動数検出手段により得られる固有振動数を経時的に記録するメモリ部と、メモリ部に記録した固有振動数を基に固有振動数の予測値を算出する予測値算出部とを備えたことを特徴とする請求項4〜9のいずれか記載のインパクト工具。 A memory unit that records the natural frequency obtained by the natural frequency detection unit over time in the automatic torque amplification unit, and a predicted value calculation that calculates a predicted value of the natural frequency based on the natural frequency recorded in the memory unit The impact tool according to any one of claims 4 to 9, further comprising a part.  予測値算出部において、メモリ部に記録してある過去のねじ締緩時の固有振動数を、前記ねじ締緩時以降の別のねじ締緩時における固有振動数の予測値算出に用いることを特徴とする請求項10記載のインパクト工具。 In the predicted value calculation unit, the past natural frequency at the time of screw tightening and loosening recorded in the memory unit is used to calculate the predicted value of the natural frequency at another screw tightening and loosening after the screw tightening and loosening. The impact tool according to claim 10, characterized in that:  予測値算出部において、メモリ部に記録してある過去のねじ締緩時の固有振動数を、現在のねじ締緩時に検出される固有振動数により補正して現在のねじ締緩作業における固有振動数の予測値とすることを特徴とする請求項11記載のインパクト工具。 In the predicted value calculation unit, the natural frequency in the past screw tightening and loosening recorded in the memory unit is corrected by the natural frequency detected during the current screw tightening and loosening, and the natural vibration in the current screw tightening and loosening work is corrected. The impact tool according to claim 11, wherein the number is a predicted value.  使用したねじを特徴付ける各パラメータを固有振動数と共にメモリ部に記録させておき次回以降のねじ締緩時には各パラメータの入力により対応する固有振動数の記録を利用して固有振動数の予測値算出を行う為の、パラメータ入力手段を備えたことを特徴とする請求項10〜12のいずれか記載のインパクト工具。 Each parameter characterizing the used screw is recorded in the memory together with the natural frequency, and the next time the screw is tightened, the predicted value of the natural frequency is calculated using the recording of the corresponding natural frequency by inputting each parameter. The impact tool according to any one of claims 10 to 12, further comprising a parameter input unit for performing the operation.  駆動部をモータと減速機とで形成し、打撃周波数変更手段として、モータの回転数を変更する駆動回路を設けたことを特徴とする請求項1〜13のいずれか記載のインパクト工具。 The impact tool according to any one of claims 1 to 13, wherein the driving unit is formed by a motor and a speed reducer, and a driving circuit that changes the number of revolutions of the motor is provided as a striking frequency changing unit.  駆動部をモータと無段変速の減速機とで形成し、打撃周波数変更手段として、減速機の減速比を変更する駆動回路を設けたことを特徴とする請求項1〜13のいずれか記載のインパクト工具。 The drive unit is formed by a motor and a continuously variable speed reducer, and a drive circuit that changes a reduction ratio of the speed reducer is provided as a striking frequency changing unit. Impact tool.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016097470A (en) * 2014-11-20 2016-05-30 株式会社マキタ Impact tool

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