JP2007111836A - インパクト工具、インパクト工具に用いられる回転工具用ビット - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で工具から被構造物へ伝播される振動を低減できるインパクト工具を提供する。
【解決手段】駆動部１１と、駆動部１１によって回転されるスピンドル１４と、スピンドル１４の軸線方向端部に取り付けられているとともに、回転工具用ビット５００を装着するためのビット装着孔２０が形成されているアンビル１８と、スピンドル１４の回転によりアンビル１８に間歇的に衝撃を与えてアンビル１８を回転駆動するハンマ１７と、を備えたインパクト工具１において、スピンドル１４とアンビル１８との間に弾性部材６５を配置している。
【選択図】図２

Description

本発明は、インパクト工具の騒音低減機構に関する。

従来、例えば、ねじ又はボルトナットを構造物に取り付ける際に、当該ねじ又はボルトナットを締め付けるためにインパクト工具が利用されている。

図示しないが、従来のインパクト工具は、主要な構成部材として、モータ、スピンドル、ハンマ、アンビルを備えて構成されており、モータの回転によって、スピンドルを所定の回転数で回転させ、当該スピンドルの回転力をハンマに伝達し、当該ハンマの回転によって、ハンマに設けられたハンマ爪がアンビルに設けられた係合爪を打撃することによってアンビルを回転駆動させ、当該アンビルの回転によって、当該アンビルに取り付けられた回転工具用ビットが回転することによって、ビット先端の工具刃先に所定のトルクを与え、ねじ又はボルトナットを締め付けることができるものである。

また、従来のインパクト工具の使用における打撃音などの騒音の軽減を検討したインパクト工具が知られている。

例えば、下記特許文献１に記載のインパクト工具は、アンビル及びハンマの衝突部とハウジングとの間に振動絶縁材を設け、アンビルとハンマの衝突打撃時の振動をハウジングに伝達しないようにして、騒音の発生を抑制するようにしている。

また、従来技術に係る他のインパクト工具として、下記特許文献２に記載のものが知られている。下記特許文献２に記載のインパクト工具は、アンビルとハウジングとの間、及びインパクト作動部に合成ゴムなどを介挿し、打撃音などの騒音を軽減するようにしている。

また、ソケットのボルトまたはナットへの装着性を向上させるとともに、インパクトレンチによる回転中に発生する過度の首振り振動を抑制する目的で、主柱に設けられているソケットの後方に弾力性を有するブッシュを設けた締付け工具が知られている（特許文献３参照）。

特開２００２−４６０８０号公報 特開昭５３−１１１４９８号公報 特開昭６０−７４９６３号公報

上記に示す従来のインパクト工具等における騒音の低減対策は、ハンマの打撃により発生する振動がハウジングに伝わり騒音となるのを防ぐ目的が主であった。

発明者は、本発明にあたり、従来のインパクト工具を用いて、騒音の発生に関して、大別して被削材など被構造物の大きさの違いと被構造物の遮音の有無による騒音を測定し分析した。図６及び図７における騒音の測定は、被構造物を米松とし、ねじ長９０ｍｍの木ねじを締め付けた時のインパクト工具の上方１ｍにおける騒音を計測したものである。

図６における騒音計測は、１／３オクターブ分析と呼ばれる騒音測定方法により測定したものである。図６では、周波数毎の騒音値を表示しており、この周波数毎の騒音値を以下の計算式（式１）に従って算出することにより騒音のトータル値を得ることができる。

トータル値[ｄＢ]＝１０ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ０+Ｐ２／Ｐ０+・・・+Ｐｎ／Ｐ０） （式１）
ここで、Ｐは音圧の実行値[Ｐａ]、Ｐ０は音圧の基準値で１０^-5 [Ｐａ]、Ｐｎは周波数ごとの騒音値[ｄＢ]を表し、Ｐｎ＝（１０＾（Ｐ’ｎ／１０））×１０^-5[Ｐａ]である。

式１よりトータル値を算出すると８８．７[ｄＢ]であった。この時の米松の全長は１００ｍｍであった。また、図示しないが、米松の全長が５００ｍｍの時にはトータル値は９０．３[ｄＢ]であった。このように、被構造物の大きさを変えることによって騒音値に変化が見られた。具体的には、被構造物の大きさを小さくすることによって騒音値は小さくなることがわかった。

また、図７に示すように、被構造物を遮音したときのトータル値を算出すると８４．５[ｄＢ]となり、遮音材で被構造物を覆った場合、被構造物を遮音材で覆わなかった場合と比較して４．２[ｄＢ]の騒音低減となった。

また、式１より音圧値が１０[Ｐａ]の時、ｄＢに換算すると６０[ｄＢ]となり、音圧値が５[Ｐａ]の時、ｄＢに換算すると５７[ｄＢ]となる。したがって、音圧値が半分になった場合には、騒音値が３[ｄＢ]下がることを意味する。

これらに関し、被構造物が小さい場合でも、騒音が４．２[ｄＢ]下がったことから、インパクト工具自体から発生する騒音値よりも、被構造物が振動し、被構造物から騒音を発生させている方が大きいことが分かる。

なお、図６及び図７の周波数帯域が８００、２０００[Ｈｚ]の騒音のピーク値は木の固有振動数であることを意味している。

上記騒音の分析を行った結果、騒音は、ハンマが打撃されることにより本体のハウジングが振動し発生するとともに、締付用のビットを介して被構造物に振動が伝わり、被構造物の固有振動数で励振されて発生していることがわかった。また、この騒音値は、被構造物の大きさや材質によっても異なるが、一般的には後者（材質）によるものの方が大きい。よって、被構造物への振動伝播を防ぐことが騒音低減への効果が大きいことがわかった。

また、ハンマによる打撃の振動をハウジングに伝えないために従来の発明では、ハウジングとの接触部に多くの弾性体を設けている。しかしこの弾性体の硬度が低いときには振動伝播防止の効果を発揮する代わりに、本来のネジ締め性能が著しく低下してしまう。また、ネジ締め性能を満足させる為に、弾性体の硬度を高く設定すると、ハウジングへの振動伝播を防ぐ機能が損なわれ、製品の低騒音化対策が不可能になってしまう。また、硬度の低い弾性体ではハンマによる打撃や、高温に耐えられず、所望の耐久性能を満足させることができない欠点も存在する。

そこで、本発明は、簡易な構成で工具から被構造物へ伝播される振動を低減できるインパクト工具等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係るインパクト工具（１）は、駆動部（１１）と、前記駆動部によって回転されるスピンドル（１４）と、前記スピンドルの軸線方向端部に取り付けられているとともに、回転工具用ビット（５００）を装着するためのビット装着孔（２０）が形成されているアンビル（１８）と、前記スピンドルの回転により前記アンビルに間歇的に衝撃を与えて前記アンビルを回転駆動するハンマ（１７）と、を備えたインパクト工具において、前記スピンドルと前記アンビルとの間に弾性部材（６５）を配置したことを特徴とする。

また、請求項２に係るインパクト工具に用いられる回転工具用ビット（５０）は、請求項１に記載のインパクト工具に用いられる回転工具用ビットであって、一端に被構造物に取り付けられる締付具と係合する係合部（５１）が形成されている第１のビット本体（５６）と、他端に前記ビット装着孔の係止部材（２１）に嵌まり込む溝部（５３）が形成されている第２のビット本体（５７）と、前記第１のビット本体の他端と第２のビット本体の一端を繋ぐ連結部材（５８）と、前記第１のビット本体と第２のビット本体との間に配置される弾性部材（６０）と、を備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、従来の発明で問題となる耐久性や、ねじ締め性能に影響を与えることなく低騒音化が可能となった。また、簡易な構造でインパクト工具使用時の低騒音化が可能となった。

請求項２に係る発明によれば、簡易な構造でインパクト工具使用時の低騒音化が可能となった。また、インパクト工具用ビットに低騒音化対策を盛り込んだため、汎用性が高い。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

まず、本実施形態におけるインパクト工具の構造について図１及び図２を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態のインパクト工具は、バッテリ式のインパクト工具１であって、インパクト工具1の駆動機構部５を収容するハウジング１０と、ハウジング１０の下端部に着脱自在に設置されることによって当該駆動機構部５に対する駆動電力の供給を行うバッテリパック３０と、を備えている。

インパクト工具１の駆動機構部５は、駆動源としてのモータ１１と、モータ１１のモータ出力軸１２に連結した減速用の遊星歯車列１３と、遊星歯車列１３を経由して伝達されるモータ１１の駆動力によって回転駆動されるスピンドル１４と、スピンドル１４に連結されたインパクト機構部１５と、を備えて構成されている。

インパクト機構部１５は、図２に示すように、ばね１６によって前方に付勢されつつスピンドル１４の外周面に配置された円筒状のハンマ１７と、前記スピンドル１４の軸線方向であって、当該ハンマ１７の前方端部に配置されたアンビル１８と、を備えている。

ハンマ１７とスピンドル１４には、それぞれカム溝１７ａ、１４ａが形成されており、そのカム溝１７ａ、１４ａには球体１９が配置され、当該球体１９は当該カム溝１７ａ、１４ａを移動することができるようになっている。また、球体１９がカム溝１７ａ、１４ａを移動することによって、ハンマ１７はスピンドル１４の外周面上を前後方向に移動するようになっている。

また、ハンマ１７の前方端部には、図中上下にハンマ爪１７ｂが形成され、アンビル１８の後方端部には、当該ハンマ爪１７ｂと係合する係合爪１８ａが形成されている。

また、アンビル１８の前方端部には、図１に示すように一方に被構造物に取り付けられる締付具と係合する工具刃先５１が形成され、他方に周縁に溝部５３が形成された従来の回転工具用ビット５００を着脱可能に装着するためのビット装着孔２０が形成されている。この当該ビット装着孔２０は、スピンドル１４の軸線に沿って形成されている。当該ビット装着孔２０の内周面には、回転工具用ビット５００の溝部５３と係合する球状の係止部材２１が内部に突出して配置されている。

また、アンビル１８のハンマ１７側の端面１８ｂには、その中央部に嵌合溝部１８ｃが形成されており、当該嵌合溝部１８ｃには、スピンドル１４の一端１４ｂに段部１４ｃを有して形成された凸部１４ｄが嵌合して配置されている。当該アンビル１８は、スピンドル１４の凸部１４ｄの周面を摺動して回転するようになっている。また、スピンドル１４の一端１４ｂ（段部１４ｃ）とアンビル１８の端面１８ｂとの間には、スピンドル１４の凸部１４ｄの周面に係合した振動吸収部材６５がワッシャ６６を介して配置されている。また、当該ワッシャ６６は振動吸収部材６５の両側に配置されており、当該ワッシャ６６を配置することにより振動吸収部材６５の耐久性の向上が図れる。

なお、当該振動吸収部材６５は、例えば、合成ゴムなどからなる輪状のＯリングからなり、スピンドル１４側からその軸線方向に伝わる振動を吸収する弾性部材として機能するものである。

次いで、インパクト工具の動作について図１及び図２を用いて説明する。

上記に示すように構成されたインパクト工具１は、モータ１１の回転によって、当該モータ１１の回転力が遊星歯車列１３を介してスピンドル１４に伝達され、当該スピンドル１４が所定の回転数で回転する。当該スピンドル１４の回転力は、スピンドル１４のカム溝１４ａとハンマ１７のカム溝１７ａの間に配置された球体１９を介してハンマ１７に伝達される。次いで、ハンマ１７が回転すると、ハンマ１７のハンマ爪１７ｂとアンビル１８の係合爪１８ａとの係合によりアンビル１８が回転駆動し、当該ハンマ１７の回転力がアンビル１８に伝達される。このアンビル１８の回転によって、当該アンビル１８に取り付けられる回転工具用ビット５００が回転し、ビット先端の工具刃先５１に所定のトルクを与えることができるようになっている。

次いで、アンビル１８に回転工具用ビット５００を介してある一定のトルクがかかると、当該ハンマ１７は、バネ１６のバネ力に打ち勝ってスピンドル１４の外周に沿って後方に移動し、ハンマ爪１７ｂのアンビル１８の係合爪１８ａとの係合を解除する。

次いで、ハンマ１７が、バネ１６の反発力によって、再度、カム溝１７ａに沿って、前方に押し戻されて移動し、再度、ハンマ爪１７ｂがアンビル１８の係合爪１８ｂに係合する瞬間に打撃力を発生するようになっている。

このようにハンマ１７の軸方向移動と回転により、アンビル１８に間歇的に打撃を繰り返すことで、パルス的な衝撃トルクが発生して、回転工具用ビット５００を回転させ、例えば、被構造物の締付具（例えば、ねじ）を締め付けていく。

以上に説明したように、本実施形態のインパクト工具１は、図２に示すように、アンビル１８とスピンドル１４との間に振動吸収部材６５を配置しているので、スピンドル１４の回転駆動によって発生する特にスピンドル１４の軸線方向に伝わる振動が、当該振動吸収部材６５により抑制（吸収）され、当該スピンドル１４と接触するアンビル１８に当該振動が伝達されるのを抑制できる。よって、被構造物に伝播される振動が低減し、当該振動による被構造物からの騒音の発生及び騒音値を低減することが可能となる。

次に、図４に、従来のインパクト工具と本発明のインパクト工具を用いた時の騒音オクターブの分析の結果を示す。図示のように、本発明のインパクト工具１は、ほぼ周波数帯の全域において、従来のインパクト工具に対して騒音が低減されていることがわかる。特に、従来のインパクト工具では、周波数帯８００［Ｈｚ］での騒音値が７８．９［ｄＢ］、周波数帯２０００［Ｈｚ］での騒音値が８２．５［ｄＢ］であったのが、本願発明のインパクト工具１では、周波数帯８００［Ｈｚ］での騒音値が６６．９［ｄＢ］に、周波数帯２０００［Ｈｚ］での騒音値が７８．５［ｄＢ］に低減されていることがわかる。

次に、本発明のインパクト工具に用いられる回転工具用ビットの他の実施形態について図３を用いて説明する。

回転工具用ビット５０は、ビット本体部５０ａを有し、その両端側にそれぞれ工具刃先５１、５２が形成されている。当該工具刃先５１、５２は、例えば、十字形の刃（プラスドライバー）となっている。なお、当該工具刃先５１は、図示しない被構造物に取り付ける締付具（例えば、ネジ）の頭部形状に適合する形状（＋や−など）となっていればどのような形状であっても構わない。また、本実施形態に係る工具刃先５１、５２は、本発明の被構造物に取り付けられるねじなどの締付具の頭部ネジ溝と係合する係合部として機能するものである。

また、ビット本体部５０ａの工具刃先５１、５２の近傍には、インパクト工具１のビット装着孔２０の内周面に配置された球状の係止部材２１が嵌まり込む断面凹形で円弧状の溝部５３がビット本体部５０ａの周方向に形成されている。

ビット本体部５０ａは、断面が六角形状に形成された２本の支柱５６、５７と、その支柱５６、５７を繋ぐ中間部材５８と、を備えて構成されている。中間部材５８は、一方の支柱５７の他端に取り付けられており、当該中間部材５８は、他方の支柱５６が嵌まり込む凹部５８ａを有している。当該凹部５８ａは、他方の支柱５６の断面形状と同形状に形成されており、当該他方の支柱５６の外周面を挟持して保持するようになっている。よって、他方の支柱５６は当該中間部材５８の凹部５８ａに対して着脱可能に取り付けることが可能になっている。

当該中間部材５８を介して連続して直列に配置される２本の支柱５６、５７の間には、弾性を有する振動吸収部材６０が配置される。当該振動吸収部材６０は、中間部材５８の凹部５８ａの内部底面に配置される。このようにして回転工具用ビット５０は、振動吸収部材６０がビット本体部５０ａの軸線方向に介在するように配置される。

なお、本実施形態の支柱５６は、本発明の第1のビット本体として機能し、本実施形態の支柱５７は、本発明の第2のビット本体として機能する。また、本実施形態の中間部材５８は、本発明の連結部材として機能し、本実施形態の振動吸収部材６０は、本発明の弾性部材として機能する。

次いで、図３に示す本発明の回転工具用ビット５０のインパクト工具１への装着について図１乃至図３を用いて説明する。

回転工具用ビット５０をインパクト工具１に装着する際には、使用したい工具刃先（例えば、５１）が外方を向くようにしてアンビル１８に形成されたビット装着孔２０に挿入する。そのとき、使用しない側の工具刃先５２が、球状の係止部材２１を径外方向に押し出すような状態で差し込まれるため、回転工具用ビット５０は適度な抵抗感を持ってビット装着孔２０に挿入されるようになっている。

ビット本体部５０ａの週方向に形成された溝部５３が球状の係止部材２１と一致する位置に達すると、球状の係止部材２１が凹状の溝部５３に嵌り込むことになり、回転工具用ビット５０がビット装着孔２０に対して固定され抜け落ちないようになる。このとき、中間部材５８の外周面はビット装着孔２０の内周面に嵌り込んだ状態となり、アンビル１８の回転がビット本体部５０ａに確実に伝達され、工具刃先５１はネジやボルト等の締結部材（図示せず）を確実に回すことができるようになる。

このとき、振動吸収部材６０が、ビット本体部５０ａの軸線方向に介在するように配置されているため、当該インパクト工具１を使用する際に発生する特にスピンドル１４の軸線方向に伝わる振動が当該振動吸収部材６０により吸収される。よって、図示しない被構造物に伝わる振動が抑制され、インパクト工具１の使用時において発生する騒音を低減することができる。

次に、従来のインパクト工具に、従来の回転工具用ビット５００と本発明の回転工具用ビット５０を用いた時の騒音分析の比較結果を図５に示す。図１と図３に示すように、従来と本発明の回転工具用ビットの違いは、従来の回転工具用ビット５００が１本の支柱からなるビット本体で形成されるのに対して、本発明の回転工具用ビット５０はビット本体部５０ａの軸線方向に振動吸収部材６０を介在させた点にある。

図５に示すように、本発明の回転工具用ビット５０は、ほぼ周波数帯域全体において、従来の回転工具用ビットに対して騒音が低減されていることがわかる。

このように、インパクト工具又は回転工具用ビットに軸方向の振動伝播を抑制するように振動吸収部材を配置することにより、当該振動の振幅を抑制でき、被構造物に伝播される振動が低減し、被構造物の振動により発生する騒音を低減でき、また、当該振動吸収部材を配置するのみで、工具のみならず、製品としての低騒音化を容易に図ることが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができ、本実施形態では、工具刃先がプラスドライバーであるが、マイナスドライバーなどであっても構わない。また、工具刃先を連結部材として、当該連結部材にナットなどを回転するソケットを取り付けるようにしても構わない。

本発明のインパクト工具の全体構成を示す断面側面図である。 本発明のインパクト機構部の拡大断面図である。 本発明の回転工具用ビットの全体構成を示す一部断面正面図である。 従来のインパクト工具と本発明のインパクト工具を用いた時の騒音オクターブ分析結果を比較した図である。 従来のインパクト工具に従来の回転工具用ビットと本発明の回転工具用ビットを用いた時の騒音オクターブ分析結果を比較した図である。 従来の回転工具用ビットを使用した際のインパクト工具の騒音オクターブ分析結果を示す図である。 被構造物を遮音した時と遮音しない時の両方で従来のインパクト工具を使用した時の騒音オクターブ分析結果を比較した図である。

符号の説明

１ インパクト工具
１１ 駆動部
１４ スピンドル
１７ ハンマ
１８ アンビル
２０ ビット装着孔
２１ 係止部材
５０、５００ 回転工具用ビット
６０、６５ 振動吸収部材

Claims (2)

1. 駆動部と、前記駆動部によって回転されるスピンドルと、前記スピンドルの軸線方向端部に取り付けられているとともに、回転工具用ビットを装着するためのビット装着孔が形成されているアンビルと、前記スピンドルの回転により前記アンビルに間歇的に衝撃を与えて前記アンビルを回転駆動するハンマと、を備えたインパクト工具において、
   前記スピンドルと前記アンビルとの間に弾性部材を配置したことを特徴とするインパクト工具。
2. 請求項１に記載のインパクト工具に用いられる回転工具用ビットであって、
   一端に被構造物に取り付けられる締付具と係合する係合部が形成されている第１のビット本体と、
   他端に前記ビット装着孔の係止部材に嵌まり込む溝部が形成されている第２のビット本体と、
   前記第１のビット本体の他端と第２のビット本体の一端を繋ぐ連結部材と、
   前記第１のビット本体と第２のビット本体との間に配置される弾性部材と、
   を備えていることを特徴とするインパクト工具に用いられる回転工具用ビット。

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