JP2008068376A - 手持ち工具 - Google Patents

Abstract

【課題】作業の種類、負荷の大小等に応じて効率的に作動させることにより作業を効率よく行うことができる手持ち工具。
【解決手段】ファスナーを回転し又は打込む作動機構と、電動モータ３とエアモータ２とを備えたことを特徴とし、さらには、上記作動機構と、電動モータ３及びエアモータ２と、これら２つのモータ２、３の動力切り替え機構４とを備え、上記動力切り替え機構４によって電動モータ又はエアモータによる動力を選択的に切り替えて上記作動機構を駆動することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に建築関連分野においてネジや釘などのファスナーを回転させてねじ込みあるいは打込む手持ち工具に関し、特に電動モータとエアモータの２つのモータを併有する手持ち工具に関するものである。

近年、建築工法の変化に対応してファスナーにもいろいろな種類のものが要求されている。例えば、最近は外断熱工法が注目されてきており、この工法には外側に断熱材が固定されるが、そのためには長さが１５０ｍｍから２００ｍｍの長大な木ネジが用いられる。木ねじを締め付ける手持ち工具としては、エアインパクトドライバ（特許文献１参照）や電動ドリルが知られている。

エアインパクトドライバは高トルクが得られるエアモータを搭載し、また電動ドリルは高速の電動モータを搭載している。長大な木ネジの締め付け作業においては、速い速度で回転させてねじ込むことが必要なので、通常は高トルクが得られるエアモータ駆動によるエアインパクトドライバが用いられる。
特開２００３−３２６４７３公報

しかしながら、長さが１００ｍｍ以上の長大な木ねじをエアインパクトドライバで締め付ける場合、高トルクで締め付けることができるが、高トルクを発生させるエアモータの所要動力を得るためには、１本の木ねじを回転させてねじ込むだけで約４０リットルの大量の圧縮エアを消費する。圧縮エアの消費量が多いと、圧縮エアを供給するエアコンプレッサの圧力の低下が著しくなるため、ねじ締め作業を連続して行うことができないという問題がある。

また、長大な木ねじを回転させて締め込むには高いねじ込みトルクが必要となるが、電動モータによって締め込むと、電動モータにかかる負荷が大きく、使い勝手上許容される電動ドリルのモータが損傷する可能性が高い。

このように、従来はなかったようなファスナーを対象部材に回転によりねじ込んだり打込んだりする場合、手持ち工具にも対応が求められる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、作業の種類、負荷の大小等に応じて効率的に作動させることにより作業を効率よく行うことができる手持ち工具を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ファスナーを回転し又は打込む作動機構と、電動モータとエアモータとを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ファスナーを回転し又は打込む作動機構と、電動モータ及びエアモータと、これら２つのモータの動力切り替え機構とを備え、上記動力切り替え機構によって電動モータ又はエアモータによる動力を選択的に切り替えて上記作動機構を駆動することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、ファスナーを回転し又は打込む作動機構と、電動モータ及びエアモータとを備え、これら２つのモータの動力を並列的に作動させて上記作動機構を駆動することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、回転特性やトルク特性が異なる電動モータとエアモータとを備えているので、ファスナーの回転、打込み等の作業の種類、負荷の大小等に応じて、電動モータとエアモータのいずれか又は両方を、その持っている特性を最も活かせるように作動機構を作動させることができるので、広範な作業を効率的にこなすことができる。

請求項２に係る発明によれば、電動モータは円滑な回転立ち上がり特性があり、エアモータは高速・高トルクに適した特性を備えている。したがって、２つのモータもその特性を重視し、回転によるねじ締め等の作業に初めに電動モータで作業し、後にエアモータに切り替えるとか、初めにエアモータで作業し、後に電動モータに切り替えるとか、ファスナーの回転、打込み等の作業の種類、負荷の大小等に応じて適宜切り替えを選択して作業を効率よく行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、電動モータ及びエアモータとを備え、これら２つのモータの動力を並列的に作動させて作業を行うことができるので、例えば立ち上がりは電動モータの円滑な回転に支配される動作とし、エアモータ作動時は電動モータでエアモータのトルクをアシストするというように、電動モータの特性とエアモータの特性を同時に発揮させて作業を効率よく行うことができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の手持ち工具の実施の一形態をインパクトドライバによって示した場合の全体の概観説明図であり、図２はその動作のフロー図である。

上図において符号１は上記インパクトドライバの工具本体を示す。工具本体１のハウジングの内部にはエアモータ２と電動モータ３とが減速機構３ａと動力切り替え機構４を介して直列に配置され、エアモータ２の前部には出力軸の回転に打撃を加える打撃発生機構５が設けられ、さらにハウジングの前方には出力先端軸６が突出し、出力先端軸６にはビット保持スリーブ７を介してドライバビット８が取り付けられている。

工具本体１の前部の下部にはエアモータ２に圧縮空気を供給するエア供給管路９と、エアモータ２からの排気エアを排気孔１０に排出させるためのエア排気管路１１とが配管されている。上記エア供給管路９にはエアモータ２の正転用と逆転用の２経路が設けられている。また、エア供給管路９にはエアカプラ１２が取り付けられ、さらにエアカプラ１２を介してエアホース１３に接続している。エアホース１３の端部はエアコンプレッサ等のエア供給源に接続している。さらに、エア供給管路９の基部には電磁バルブ１４が設けられている。この電磁バルブ１４は正転用と逆転用の２経路のエア供給管路９をそれぞれ開閉するものである。

なお、エア排気管路１１の中途部からエア冷却管路１５が分岐され、電動モータ３の側壁に沿って配置されている。

また、工具本体１の後部の下部にはグリップ１６が連続形成されている。グリップ１６の前方にはモータ操作用トリガ１７が配置されている。グリップ１６の上部には、トリガ１７の操作に連動する操作スイッチ１８とエアモータ２を正逆回転させる正逆転切り替えスイッチ１９が外部から操作可能に設けられている。

グリップ１６の内部にはモータの制御回路２０が配設されている。この回路２０にはスイッチ２１とスイッチ２２が設けられている。スイッチ２１は、後述のように、電動モータ３の回転数や負荷電流を検出して上記回路を閉じたり開いたりするもので、検出値が所定の値よりも高くなったときに上記回路を開いて電力の供給を停止するスイッチであり、スイッチ２２はスイッチ２１と連動し、スイッチ２１がオンしたときは電磁バルブ１４を閉じ、スイッチ２１がオフしたときには電磁バルブ１４を開くようにその開閉を制御するスイッチである。２３は電源となる充電池である。

ところで、上記インパクトドライバは動力としてエアモータ２と電動モータ３とを備えているが、動力の切り替えは次のように構成されている。

すなわち、電動モータ３は円滑な回転立ち上がり特性があり、エアモータ２は高速・高トルクに適した特性を備えている。したがって、木ねじを回転させて木材にねじ込む場合、ねじ込みの初期は比較的緩やかに回転し、その後高速で回転させて締め込むのが好ましい。そのため、上記２つのモータ２、３もその特性を重視し、初めに電動モータ３でねじ込み、後にエアモータ２に切り替えるように設定されている。エアモータ２と電動モータ３とは動力切り替え機構４を介して結合され、２つのモータの動力は動力切り替え機構４によって切り替えられる。動力切り替え機構４はワンウェイクラッチによる一方向のみの動力伝達か、あるいは遊星歯車ユニットによる空転モードの利用等によればよい。

動力を切り替える場合、エアモータ２を作動させているとき、電動モータ３も作動させると、電動モータ３が発電機となり、エアモータ２の負荷となる。そこで、この場合は、動力切り替え機構４によって２つのモータの動力伝達を遮断し、これを軽減するためである。電動モータ３のみで駆動する場合は、遊星歯車ユニット、ワンウェイクラッチ等で直結される。このとき、エアモータ２のロータも共回りするが、エアモータ２は空転するだけであるから、電動モータ３の回転負荷にはならない。

また、木ねじ２４は木材２５に回転してねじ込まれていくにつれて負荷も大きくなるから、どの程度ねじ込まれたら電動モータ３からエアモータ２へ動力を切り替えるかは、電動モータ３の回転数や負荷電流の情報から先端軸のトルク、回転数を推定した結果に基づいて行う。一般には、電動モータ３の回転数と木ねじのねじ込み量との関係から、電動モータ３が何回転したときに木ねじが所定の負荷（ねじ込み量）となるかを割り出し、電動モータ３の回転数検出センサが所定の回転数を検出したときに動力を切り替えるようにするか、あるいは電動モータ３の負荷電流の検出センサを設け、木ねじが所定の負荷（ねじ込み量）に達したときの電流値を測定しておき、上記検出センサがその電流値を検出したときに動力を切り替えるように設定しておけばよい。

例えば、負荷電流によって動力を切り替える場合は、ねじ込み開始時はスイッチ２１がオンして電動モータ３に電力を供給する回路を閉じると同時に、スイッチ２２が電磁バルブ１４を閉じるようにしておき、電流検出センサが所定の電流値を検出したときに上記スイッチ２１がオフして電動モータ３に電力を供給する回路を切り、同時にスイッチ２２が電磁バルブ１４を開いてエア供給管路９に圧縮エアを供給して動力を切り替えるように設定しておけばよい。なお、この方式によれば、例えばサッシに形成された孔に木ねじを通して窓枠に止着するときなどのような高トルクを必要としない軽負荷作業は、電動モータ３のみで行い、エアモータ２は動作しない設定となる。

次に、図２とともに上記構成のインパクトドライバの動作態様について述べる。まず、ドライバビット８の先端を木ねじの頭部溝に係合させて操作スイッチ１８をオンすると、電動モータ３が作動する。これにより、出力軸とともにドライバビット８が回転し、打撃発生機構５が動作してねじ締めが開始される。ねじ込みの当初は大きなトルクは不要なので、木ねじは確実に木材中に入り込んでいく。そして、ねじ込みが進むにつれてだんだんとトルクも大きくなっていくので、木ねじの長さの数十％がねじ込まれて所定のねじ込み量又は所定の電流値が検出されると、自動的にスイッチ２１がオフし、これに連動してスイッチ２２がオンして電磁バルブ１４が開き、電動モータ３の回転が停止すると同時にエア供給源からの圧縮エアがエア供給管路９を経てエアモータ２に供給されてエアモータ２が駆動される。電動モータ３が停止すると、動力切り替え機構４により電動モータ３の動力伝達は遮断され、エアモータ２の作動のみに切り替えられる。エアモータ２が駆動されると打撃発生機構５も作動するから、ドライバビット８は打撃を伴う回転力により高トルクで木ねじの残り部分をねじ込む。所定のねじ込み量になったところで作業者がスイッチ１７をオフすると、自動的にスイッチ２２がオフし、電磁バルブ１４が閉まり、圧縮エアの供給が停止するからエアモータ２の回転が停止する。これによりねじ締めが完了する。

なお、ねじ込み開始後にねじ込み位置を間違えたことに気づいたときは、ねじ込み始めた木ねじを逆回転させて緩めなければならない。この場合は、正逆転切り替えスイッチ１９をオンする。これにより、逆転用の電磁バルブ１４が開いてエアモータ２が逆転する。逆転のときは電動モータ３も同時に逆回転するが、電動モータ３の回転が動力切り替え機構４によりエアモータ２には伝達されるわけではない。したがって、エアモータ２駆動のみによる動作となる。

ところで、電動モータ３は負荷がかかるほど電流が多く流れて発熱する。ところが、エアモータ２の排気は減圧時の断熱膨張により冷却される。排気エアの一部はエア排気管路１１から分岐したエア冷却管路１５を通って排出されるが、エア冷却管路１５は電動モータ３の側壁に沿って配管されているので、電動モータ３は減圧されて低温となった排気エアによって効率的に冷却される。

上述のインパクトドライバによれば、ねじ込み初期の低トルク過程では、充電池駆動の電動モータ３の動力によってねじ込みを行い、高トルクが必要になると、自動的にエアモータ２の動力に切り替えられるので、圧縮エアの消費量を抑制することができる。したがって、長大な木ねじであっても連続的に打ち込むことができる。

なお、上述の動作フローでは、電動モータ３による駆動とエアモータ２による駆動を協働して行い、その特性に応じて２つのモータを選択的に切り替え作動させる構成が採用されているが、動力をどこで切り替えるかにより、エアモータ２を主たる動力源、電動モータ３を従たる動力源とし、その逆にエアモータ２を従たる動力源、電動モータ３を主たる動力源として設定することもできる。また、いずれか一方のみを作動させることもできる。

このように設定を自由に選択することができるので、ねじの長さに応じて、軽負荷の短いねじの場合は、電動モータ３だけでねじ締めが完了するような機能の選択、またエアモータ２だけのねじ締め機能の選択ができるようにしておくことで作業条件に適した使い方を提供することができる。これは、電動モータ３とエアモータ２のそれぞれのモータの始動、停止を行うスイッチ２１、２２の開閉タイミングを設定する回路を搭載することで可能となる。

さらには、切り替え機構を設けず、電動モータ３とエアモータ２の軸を直結し、立ち上がりは電動モータ３の円滑な回転に支配される動作とし、エアモータ２作動時は電動モータ３でエアモータ２のトルクをアシストする並列構成としてもよい。

電動モータとエアモータとを切り替え構成とするか並列構成とするかは、作業の種類、負荷の大小等に応じて適宜選択すればよい。

なお、上述の実施形態は木ねじを回転させる作動機構を備えたインパクトドライバに関するものであるが、そのほかにも、釘打機、ねじ打ち機、ドリル工具等の各種の手持ち工具に適用することができる。

本発明の実施の一形態に係るインパクトドライバの全体概観図 上記インパクトドライバの動作フロー図

符号の説明

２ エアモータ
３ 電動モータ
４ 動力切り替え機構

Claims (3)

1. ファスナーを回転し又は打込む作動機構と、電動モータとエアモータとを備えたことを特徴とする手持ち工具。
2. ファスナーを回転し又は打込む作動機構と、電動モータ及びエアモータと、これら２つのモータの動力切り替え機構とを備え、上記動力切り替え機構によって電動モータ又はエアモータによる動力を選択的に切り替えて上記作動機構を駆動することを特徴とする手持ち工具。
3. ファスナーを回転し又は打込む作動機構と、電動モータ及びエアモータとを備え、これら２つのモータの動力を並列的に作動させて上記作動機構を駆動することを特徴とする手持ち工具。

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