JP2005014140A

JP2005014140A - 磁気インパクト工具

Info

Publication number: JP2005014140A
Application number: JP2003181139A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Sekino; 文昭関野; Takeshi Shinagawa; 壮品川; Satoshi Nakayama; 敏中山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】騒音発生を防止することができるとともに、トルクの小さなモータを用いた場合であってもモータがロック状態に陥ることが防止される磁気インパクト工具を提供する。
【解決手段】モータ３により回転駆動される磁気ハンマーブロック２１と、磁気ハンマーブロック２１の内周側または外周側に回転自在に設けられる磁気アンビルブロック１１とを具備し、磁気ハンマーブロック２１と磁気アンビルブロック１１との互いの対向部分の一方にはＮＳ極を有する磁極部Ａを設けて他方には磁性体部Ｂを設け、磁性体部Ｂの回転方向の幅Ｗｂを磁極部Ａの回転方向の幅Ｗａよりも広く設けて成る磁気インパクト工具とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気を用いて衝撃力を発生させる磁気インパクト工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図１０に示すようなインパクト工具が知られている。このインパクト工具は、例えばドライバビットを装着して用いるインパクトドライバのようなものであり、モータ１０１の回転力を減速機構１０２及び駆動軸１０３を介してハンマーブロック１０４に伝達して該ハンマーブロック１０４を回転させると、スプリング１０６の付勢力によりハンマーブロック１０４と噛合い状態にあるアンビルブロック１０５とこれに突設した出力軸１０７とが一体に回転し、出力軸１０７に装着したビットが回転駆動されるようになっている。そして、例えばビス締め作業等を行っている最中に回転負荷が或る程度以上になると、ハンマーブロック１０４がスプリング１０６の付勢力に抗して後退した後に、スプリング１０６の付勢力によって機械的な打撃を伴って再度ハンマーブロック１０４と噛合い、これを繰り返すことで出力軸１０７に装着したビットを衝撃的に回動させて強力なトルクを発生させるものである。
【０００３】
ところが、上記したインパクト工具にあっては、ハンマーブロック１０４とアンビルブロック１０５とが直接衝突する際の金属音により大きな騒音が発生してしまうという問題があった。そこで、この問題を解決するものとして、ハンマーブロックからアンビルブロックへのトルク伝達を磁力を用いて非接触で行い、騒音の発生を防止しようとしたものも提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、このような磁力を用いてトルクを伝達する構造のインパクト工具においては、アンビルブロックの位置によってはハンマーブロックとの間に強い磁気的吸引力が働くので、トルクの小さなモータを用いた場合には起動時等にモータがロック状態に陥り易く、また、これを避ける為にトルクの大きなモータを用いた場合にはインパクト工具全体の高重量化や巨大化を招いてしまうといった問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６３−２０１０６７号公報
【０００６】
【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なされたものであり、騒音発生を防止することができるとともに、トルクの小さなモータを用いた場合であってもモータがロック状態に陥ることが防止されていて、快適に且つ能率的に作業を行うことのできる磁気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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明を、駆動源であるモータ３と、モータ３により回転駆動される駆動軸５と、駆動軸５と連動して回転運動を行う磁気ハンマーブロック２１と、磁気ハンマーブロック２１の内周側または外周側に回転自在に設けられる磁気アンビルブロック１１と、磁気アンビルブロック１１の回転運動と連動して回転運動を行う出力軸１６とを具備し、所定の隙間９を介して対向する磁気ハンマーブロック２１と磁気アンビルブロック１１との互いの対向部分の、一方にはＮＳ極を有する磁極部Ａを設け、他方には磁性体部Ｂを設けて、磁極部Ａと磁性体部Ｂとの間に生じる磁気的吸引力によって磁気アンビルブロック１１に磁気ハンマーブロック２１と連動した回転運動や回転方向の衝撃運動を行わせる磁気インパクト工具であって、磁性体部Ｂの回転方向の幅Ｗｂを、磁極部Ａの回転方向の幅Ｗａよりも広く設けたことを特徴としたものとする。
【０００８】
上記構成の磁気インパクト工具においては、磁気ハンマーブロック２１と磁気アンビルブロック１１とを直接接触させることなく、磁気アンビルブロック１１に回転運動や衝撃運動を行わせることができるので、騒音の発生が確実に防止されるものである。加えて、磁性体部Ｂの回転方向の幅Ｗｂを磁極部Ａの回転方向の幅Ｗａよりも広く設けていることで、モータ３のトルクが小さい場合であっても、起動時等に、磁気ハンマーブロック２１を磁極部Ａと磁性体部Ｂとの間に回転の抵抗となる磁気的吸引トルクが殆ど生じない領域内で或る程度加速させることができ、この運動エネルギによって磁気ハンマーブロック２１が磁気的吸引トルクを超えて相対的に回転しながら磁気アンビルブロック１１に衝撃運動を行わせることが可能になっている。したがって、上記構成の磁気インパクト工具においては、騒音の発生が防止されるとともに、トルクの小さなモータ３を用いた場合であっても該モータ３がロック状態に陥ることが防止されるものである。
【０００９】
また、モータ３のロック状態を検知するモータ状態検知手段と、モータ３の回転を制御する制御部４２とを設け、前記制御部４２を、モータ状態検知手段がモータ３のロック状態を検知した場合には、磁極部Ａと磁性体部Ｂとの間に磁気的吸引力が継続して発生する範囲内でモータ３を一旦逆回転させた後に、正回転させるものとすることも好ましい。このようにすることで、例えば起動時における磁極部Ａと磁性体部Ｂとの相対位置が大きな磁気的吸引トルクの発生する位置であっても、逆回転により磁気ハンマーブロック２１を加速させる距離を確保することができるので、モータ３がロック状態に陥ることが更に確実に防止されるものである。
【００１０】
また、モータ３のロック間近状態を検知するモータ状態検知手段と、モータ３の回転を制御する制御部４２とを設け、前記制御部４２を、モータ状態検知手段がモータ３のロック間近状態を検知した場合には、磁極部Ａと磁性体部Ｂとの間に磁気的吸引力が継続して発生する範囲内でモータ３を一旦逆回転させた後に、正回転させるものとすることも好ましい。このようにすることで、使用中にモータ３がロック状態に陥ることを未然に防ぐことができ、ロック状態に陥ってからこれを解除する場合と比してねじ締め時間を短縮することができるものである。
【００１１】
また、モータ状態検知手段を、モータ３の回転数を検出するとともに該回転数が所定閾値を下回るか否かでモータ３の状態を検知するものとしてもよく、このようにすることで、モータ３の状態を正確に検知することができ、モータ３の制御を高精度で行うことが可能になるものである。
【００１２】
また、モータ状態検知手段を、モータ電流を検出するとともに該電流値が所定閾値を上回るか否かでモータ３の状態を検知するものとしてもよく、このようにすることで、モータ３の状態を低コストで且つ正確に検知することができるものである。
【００１３】
また、モータ状態検知手段を、磁気ハンマーブロック２１の回転数を検出するとともに該回転数が所定閾値を下回るか否かでモータ３の状態を検知するものとしてもよく、このようにすることで、磁気ハンマーブロック２１の回転数を基にモータ３の状態を正確に検知することができ、モータ３の制御を高精度で行うことが可能になるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。図１、図２には、本発明の実施の形態における一例の磁気インパクト工具を示している。磁気インパクト工具のハウジング６内には、モータ３とこれに連結された減速機４とを備えており、減速機４から突設された駆動軸５がモータ３を駆動源として回転駆動されるようになっている。駆動軸５には、磁気ハンマーブロック２１が固定され、駆動軸５と磁気ハンマーブロック２１とが一体に回転駆動されるようになっている。
【００１５】
磁気ハンマーブロック２１は、駆動軸５が貫通固定される筒状のハンマーコア２５と、ハンマーコア２５の側周面上の周方向に等間隔を隔てた４箇所から突設される極取付部２６と、４箇所の極取付部２６のそれぞれに接着固定される磁気ハンマー２２とで形成されている。磁気ハンマー２２は、磁石２３と、該磁石２３をＮ極側とＳ極側の両磁極側から挟み込む一対のヨーク２４とで形成されており、本例においてはこの４箇所に設けた磁気ハンマー２２が、磁気ハンマーブロック２１の回転方向にＮＳ極を着磁させた磁極部Ａとなっている。
【００１６】
駆動軸５の先端部は、軸受１８を介して、磁気アンビルブロック１１に回動自在に挿入される。この磁気アンビルブロック１１は、軸受１９を介してハウジング６内にて回動自在に支持されるものであり、非磁性体から成るアンビルベース１３と、アンビルベース１３から突設されるアンビル軸１５と、アンビルベース１３の周縁部の周方向に略等間隔を隔てた４箇所から、アンビル軸１５の突設方向と逆方向に突設される磁気アンビル１２とで形成されている。本例においてはこの４箇所に設けた磁気アンビル１２が、磁性体から成る磁性体部Ｂとなっている。アンビル軸１５の先端部からは出力軸１６を延設させており、磁気アンビルブロック１１の回転運動と連動して出力軸１６が回転運動を行うようになっている。出力軸１６の先端部には、工具ビット（図示せず）を取り付ける為のビット孔１７を凹設している。
【００１７】
そして、ハウジング６内に、モータ３や減速機４から成る駆動部や磁気ハンマーブロック２１や磁気アンビルブロック１１を組み込み、ハウジング６の先端部から出力軸１６を外部に突出させた状態において、磁気アンビルブロック１１の４箇所に設けてある磁気アンビル１２の外周側には、磁気ハンマーブロック２１の４箇所に設けてある磁気ハンマー２２がそれぞれ１対１対応で、所定の隙間９を介して位置するようになっている。ここで、上記隙間９は、磁気ハンマー２２と磁気アンビル１２との間に必要十分な磁気的吸引力が生じる程度の隙間とする。
【００１８】
しかして、ハウジング６と一体に形成したグリップ部７にあるトリガー８を使用者が引き込むと、ハウジング６内に設けてある制御部４２がトリガー８の引き込み量に応じた回転数でモータ３を回転駆動させ、モータ３を駆動源として磁気ハンマーブロック２１が回転駆動される。このように磁気ハンマーブロック２１即ち磁気ハンマー２２が回転すると、磁気ハンマー２２と磁気アンビル１２との間に生じる磁気的吸引力により、磁気アンビル１２即ち磁気アンビルブロック１１を回転駆動させる磁気的吸引トルクが発生し、この磁気アンビルブロック１１の回転運動と連動して出力軸１６が回転運動を行うようになっている。
【００１９】
出力軸１６のビット孔１７に例えばねじ締めビット（図示せず）を装着してねじ締め作業を行う場合、ねじ締め初期状態においては必要なトルクが小さい為に、磁気ハンマー２２と磁気アンビル１２とが正面方向に１対１で対向する相対位置を保持しながら、磁気ハンマーブロック２１と磁気アンビルブロック１１とが一体に回転駆動され、出力軸１６の連続回転運動によりねじ締め作業が行われる。このときの相対位置は図３（ａ）に示す通りである。ねじ締め初期状態を過ぎて必要なトルクが増大してくると、磁気ハンマーブロック２１と磁気アンビルブロック１１とは、初期状態の相対位置と比して磁気ハンマーブロック２１が僅かに回転方向に移動した相対位置を保持しながら一体に回転駆動されて、ねじ締め作業が行われる。このときの相対位置は図３（ｂ）に示す通りである。そして、ねじ締め中期に至り必要なトルクが更に増大すると、図３（ｃ）に示すように磁気ハンマー２２と磁気アンビル１２との間に生じる磁気的吸引トルクを超えて磁気ハンマーブロック２１が磁気アンビルブロック１１に対して回転を始め、相対的に略９０°だけ回転移動した時点で、図３（ｄ）に示すように磁気ハンマー２２と磁気アンビル１２とが１対１に対向する別の相対位置へと移行する。このように磁気ハンマーブロック２１が回転して別の相対位置に移行した際に、磁気アンビル１２には回転方向に磁気的なインパクトトルクが発生するものであり、上記一連の相対的な回転動作を繰返すことにより、連続的にインパクトトルクを発生させる衝撃運動を磁気アンビルブロック１１に行わせることが可能となり、ねじが更に強く締付けられるようになっている。
【００２０】
本例においては、図２（ｂ）に示すように、各磁極部ＡにおけるＮＳ極の向きを、隣接する磁極部Ａの対向する側の磁極が一致するように設定し、隣接する磁極部Ａ同士が反発するようにしているので、磁気アンビル１２を通過する磁束数が高水準で確保されて大きなインパクトトルクが発生するようになっている。なお、各磁極部ＡのＮＳ極の向きはこれに限定されるものでなく、例えば隣接する磁極部Ａの対向する側の磁極が相違するように設定しても構わないが、この場合は、隣接する磁極部Ａ同士が引合うことで磁気アンビル１２を通過する磁束数は減少し、発生するインパクトトルクも２０％程度減少するものである。
【００２１】
ここで、本例の磁気インパクト工具においては、ボルト増し締め作業時等の負荷が非常に大きな状態からの起動時にも、磁気ハンマーブロック２１が、磁気アンビル１２と磁気ハンマー２２との間に生じる磁気的吸引トルクを超えて回転を始め易くなるように、磁性体部Ｂである磁気アンビル１２の回転方向の幅Ｗｂを、磁極部Ａである磁気ハンマー２２の回転方向の幅Ｗａよりも広く設けている。というのも、磁気ハンマー２２の幅Ｗｂ＞磁気アンビル１２の幅Ｗａとすることで、図４に示すように磁気アンビル１２と磁気ハンマー２２との間に殆ど磁気的吸引トルクが働かない区間Ｓ（図４中のｅ〜ａ区間とａ〜ｂ区間）が形成され、この区間Ｓ中を磁気ハンマー２２が相対的に回転する間に磁気ハンマーブロック２１が加速され、その運動エネルギによって、磁気ハンマーブロック２１が磁気的吸引トルクを超えて回転を始めることが可能となるからである。なお、図４中のａ〜ｅに示す各状態は、それぞれ図３（ａ）〜（ｅ）に示す各相対位置の場合に対応する。
【００２２】
図５には、仮に磁気ハンマー２２の幅Ｗｂ＝磁気アンビル１２の幅Ｗａとした場合を示しているが、この場合、図４に示した区間Ｓに相当する区間が存在しなくなり、したがって、ボルト増し締め作業時等の負荷が非常に大きな状態から起動させる時には、磁気的吸引トルクを超えて回転する程度にまで磁気ハンマーブロック２１を加速させることができない場合がある。このとき、磁気ハンマーブロック２１や磁気アンビルブロック１１は殆ど回転することがないので、結果としてモータ３がロックするものである。つまり、本例の磁気インパクト工具のように磁気ハンマー２２の幅Ｗｂ＞磁気アンビル１２の幅Ｗａとすることで、起動時のモータ３のロックが防止されることが分かる。
【００２３】
なお、本例においては磁気ハンマーブロック２１の外周側に磁気アンビルブロック１１が位置するようにしているが、これに限らず、磁気ハンマーブロック２１の内周側に所定の隙間９を隔てて磁気アンビルブロック１１が位置するような構成としても構わない。更に、本例においては磁気ハンマーブロック２１と磁気アンビルブロック１１との互いの対向部分、即ち、隙間９を隔てて１対１に対向する磁気ハンマー２２と磁気アンビル１２のうち、磁気ハンマー２２側が磁極部Ａとなり磁気アンビル１２側が磁性体部Ｂとなるように構成しているが、これに限らず、磁気ハンマー２２側が磁性体部Ｂとなり、磁気アンビル１２側が磁極部Ａとなるような構成としても構わない。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態における他例の磁気インパクト工具について説明する。他例の磁気インパクト工具は、一例の磁気インパクト工具の構成を具備することに加えて、モータ３のロック状態を検知するモータ状態検知手段を設け、図７（ａ）のフローチャートに示すように、モータ状態検知手段がモータ３のロック状態を検知した場合には、磁気ハンマー２２と磁気アンビル１２との間に磁気的吸引力が継続して発生する範囲内でモータ３を一旦逆回転させ、その後に再度正回転させるようにしている。具体的には、図６に示すように、モータ３の回転数を検知する回転数センサ４１をモータ３及び制御部４２と接続させて設け、制御部４２において、回転数センサ４１から出力される回転数が所定閾値（以下、閾値αという）を下回った場合にモータ３がロック状態にあると判定して、モータ３に対して逆回転後に正回転を行う上記の一連動作を行わせ、モータ３のロック状態を解除させるものである。
【００２５】
また、モータ３のロック状態に限らず、モータ３がロックしそうな状態であるロック間近状態を検知した場合に、逆回転後に正回転を行う上記の一連動作を行わせるようにしてもよい。この場合、制御部４２において、回転数センサ４１から出力される回転数が減少傾向にあり且つ所定閾値（以下、閾値βという）を下回った場合にモータ３がロック間近状態にあると判定し、モータ３に上記の一連動作を行わせることで、ロック状態に陥ることを未然に回避するものである。なお、上記の閾値βは閾値αより高く設定することが好ましい。図７（ｂ）には、この場合のフローチャートを示している。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態における更に他例の磁気インパクト工具について説明する。更に他例の磁気インパクト工具は、他例の磁気インパクト工具の回転数センサ４１の設置に代えて、制御部４２内に電流検出手段４３を設け（図８参照）、電流検出手段４３から出力される電流値が所定閾値（以下、閾値γという）を上回った場合にモータ３がロック状態にあると判定して、モータ３に上記の一連動作を行わせてロック状態を解除させるものである。また、更に他例においても、モータ３のロック状態に限らずロック間近状態を検知した場合に上記の一連動作を行わせるようにしてもよい。この場合、制御部４２において、電流検出手段４３から出力される電流値が増加傾向にあり且つ所定閾値（以下、閾値δという）を上回った場合にモータ３がロック間近状態にあると判定し、モータ３に上記の一連動作を行わせることで、ロック状態に陥ることを未然に回避するものである。なお、上記の閾値δは閾値γより低く設定することが好ましい。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態におけるまた更に他例の磁気インパクト工具について説明する。また更に他例の磁気インパクト工具は、他例の磁気インパクト工具の回転数センサ４１の設置に代えて、磁性を有する磁気ハンマー２２の通過を検知するホール素子４５を配し、制御部４２において、ホール素子４５から出力される磁気ハンマー２２の通過をカウントすることで磁気ハンマーブロック２１の回転数を検知し、これによりモータ３の状態を判定するものである。本例においても、磁気ハンマーブロック２１の回転数が所定閾値（以下、閾値εという）を下回った場合にモータ３がロック状態にあると判定して、モータ３に上記の一連動作を行わせ、モータ３のロック状態を解除させるようにしてもよいし、また、磁気ハンマーブロック２１の回転数が減少傾向にあり且つ所定閾値（以下、閾値ζという）を下回った場合にモータ３がロック間近状態にあると判定して、モータ３に上記の一連動作を行わせ、モータ３がロック状態に陥ることを未然に回避させるようにしてもよい。なお、上記の閾値ζは閾値εよりも高く設定することが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
上記のように本発明にあっては、騒音の発生が防止されるとともに、トルクの小さなモータを用いた場合であってもモータがロック状態に陥ることが防止されるので、使用者にとって快適に且つ能率的に作業を行うことのできる磁気インパクト工具を提供することができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における一例の磁気インパクト工具の主要部分解図である。
【図２】同上の磁気インパクト工具を示しており、（ａ）は一部破断側面図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線断面図である。
【図３】同上の磁気インパクト工具における磁気ハンマーブロックの相対位置を示す説明図であり、（ａ）は正回転によるねじ締めの初期状態、（ｂ）は第二状態、（ｃ）は第三状態、（ｄ）は第四状態、（ｅ）は逆回転した状態を示している。
【図４】同上の磁気インパクト工具における、磁気ハンマーと磁気アンビルとの間に働くトルクと相対角度との関係を示す説明図である。
【図５】同上の磁気インパクト工具において、磁気ハンマーと磁気アンビルとを同一幅とした場合を示しており、（ａ）は磁気インパクト工具の断面図、（ｂ）は磁気ハンマーと磁気アンビルとの間に働くトルクと相対角度との関係を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態における他例の磁気インパクト工具の一部破断側面図である。
【図７】同上の磁気インパクト工具におけるモータ制御のフローチャートであり、（ａ）はロック解除動作、（ｂ）はロック回避動作を示している。
【図８】本発明の実施の形態における更に他例の磁気インパクト工具の一部破断側面図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるまた更に他例の磁気インパクト工具の一部破断側面図である。
【図１０】機械的な打撃を加える従来のインパクト工具を示す断面図である。
【符号の説明】
３モータ
５駆動軸
９隙間
１１磁気アンビルブロック
１２磁気アンビル
１６出力軸
２１磁気ハンマーブロック
２２磁気ハンマー
４１回転数センサ
４２制御部
４３電流検出手段
４５ホール素子
Ａ磁極部
Ｂ磁性体部
Ｗａ磁極部の回転方向の幅
Ｗｂ磁性体部の回転方向の幅

Claims

駆動源であるモータと、モータにより回転駆動される駆動軸と、駆動軸と連動して回転運動を行う磁気ハンマーブロックと、磁気ハンマーブロックの内周側または外周側に回転自在に設けられる磁気アンビルブロックと、磁気アンビルブロックの回転運動と連動して回転運動を行う出力軸とを具備し、所定の隙間を介して対向する磁気ハンマーブロックと磁気アンビルブロックとの互いの対向部分の、一方にはＮＳ極を有する磁極部を設け、他方には磁性体部を設けて、磁極部と磁性体部との間に生じる磁気的吸引力によって磁気アンビルブロックに磁気ハンマーブロックと連動した回転運動や回転方向の衝撃運動を行わせる磁気インパクト工具であって、磁性体部の回転方向の幅を、磁極部の回転方向の幅よりも広く設けたことを特徴とする磁気インパクト工具。
モータのロック状態を検知するモータ状態検知手段と、モータの回転を制御する制御部とを設け、前記制御部を、モータ状態検知手段がモータのロック状態を検知した場合には、磁極部と磁性体部との間に磁気的吸引力が継続して発生する範囲内でモータを一旦逆回転させた後に、正回転させるものとしたことを特徴とする請求項１記載の磁気インパクト工具。
モータのロック間近状態を検知するモータ状態検知手段と、モータの回転を制御する制御部とを設け、前記制御部を、モータ状態検知手段がモータのロック間近状態を検知した場合には、磁極部と磁性体部との間に磁気的吸引力が継続して発生する範囲内でモータを一旦逆回転させた後に、正回転させるものとしたことを特徴とする請求項１記載の磁気インパクト工具。
モータ状態検知手段を、モータの回転数を検出するとともに該回転数が所定閾値を下回るか否かでモータの状態を検知するものとしたことを特徴とする請求項２又は３記載の磁気インパクト工具。
モータ状態検知手段を、モータ電流を検出するとともに該電流値が所定閾値を上回るか否かでモータの状態を検知するものとしたことを特徴とする請求項２又は３記載の磁気インパクト工具。
モータ状態検知手段を、磁気ハンマーブロックの回転数を検出するとともに該回転数が所定閾値を下回るか否かでモータの状態を検知するものとしたことを特徴とする請求項２又は３記載の磁気インパクト工具。