JP2009184040A - Spinning impact tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はボルトやナット、あるいはねじの締め付け作業に使用するインパクトレンチやインパクトドライバーのような回転衝撃工具に関するものである。 The present invention relates to a rotary impact tool such as an impact wrench or impact driver used for tightening bolts, nuts, or screws.
インパクトレンチやインパクトドライバーといったインパクト回転工具は、回転駆動される駆動軸にカムを介して結合したハンマーを出力軸に設けたアンビル側に向けてばねで付勢し、上記カムとばねとによってハンマーにアンビルを衝撃的に結合させることで回転力を生み出すものである。インパクト回転工具は、ボルトやナット、ねじ類を締め付けする時に作業者の手に加わる反力が少なくて済むことから高い作業性を備えたものとなっている。 An impact rotary tool such as an impact wrench or impact driver uses a spring that urges a hammer that is coupled to a rotationally driven drive shaft via a cam toward the anvil provided on the output shaft. It creates rotational force by impacting the anvil. The impact rotary tool has high workability because it requires less reaction force applied to the operator's hand when tightening bolts, nuts, and screws.
しかし、間欠的な衝撃回転力であるために、金属に穴あけする場合(ドリルとして使用する場合)にはドリルビットが欠けたり、回転数が落ちて穴あけすることができない。 However, because of the intermittent impact rotational force, when drilling a metal (when used as a drill), the drill bit is missing or the rotational speed drops and cannot be drilled.
このために、ハンマーの軸方向の移動を制限してインパクト動作を得ることができない
状態に、つまりはハンマーがアンビルから離れないようにしてしまうことが必要である。
For this reason, it is necessary to limit the movement of the hammer in the axial direction so that an impact operation cannot be obtained, that is, to prevent the hammer from leaving the anvil.
ここにおいて、特許第3911905号公報に開示されたものがあった。この打撃停止機構は、駆動軸に対して相対回転可能に支持されいるアンビルを相対回転不能な状態とする切換手段を備えたインパクト回転工具であって、駆動軸とこの駆動軸に対して相対回転可能に支持されているアンビルの双方にそれぞれ異形断面柱の連結部材と係合する係合部を駆動軸とアンビルにそれぞれ設けて、外部からの操作入力用の操作部の操作に連動する連結部材を切換手段として、操作部を操作すれば、連結部材が駆動軸とアンビルとの相対回転に関する状態を変更してインパクト動作とドリル動作とを切り換えるものであった。 Here, there was one disclosed in Japanese Patent No. 3911905. This striking stop mechanism is an impact rotary tool provided with switching means for making an anvil supported so as to be relatively rotatable with respect to the drive shaft in a state in which the anvil is not relatively rotatable, and rotates relative to the drive shaft and the drive shaft. A connecting member that interlocks with the operation of the operating portion for external operation input by providing an engaging portion that engages with the connecting member of the odd-shaped cross section column on each of the anvils that are supported in the drive shaft and the anvil, respectively. If the operating unit is operated using the switching means, the connecting member changes the state relating to the relative rotation between the drive shaft and the anvil to switch between the impact operation and the drill operation.
従来例を図5と図6を用いて説明する。 A conventional example will be described with reference to FIGS.
図5はインパクト動作の場合である。駆動軸4とアンビル6の間を連結する六角柱の連結部材36を駆動軸側に移動させることにより、ハンマー5が打撃運動をする状態を示す。この場合、回転力は初段の遊星減速機構3、駆動キャリア24、連結結合部71、伝達キャリア70、駆動軸4、鋼球57、ハンマー5を経てアンビル6へ伝達する。この場合、減速比は設定された一つのみである。従って、回転打撃力も一種類のみである。
FIG. 5 shows the impact operation. A state in which the
図6はクラッチ動作の場合である。駆動軸4とアンビル6の間を連結するに六角柱の連結部材36を移動させ、駆動軸4とアンビル6が一体となって回転する状態を示す。この場合、回転力は初段の遊星減速機構3、駆動キャリア24、2段目の遊星減速機構3a、伝達キャリア70、連結結合部71、駆動軸4、連結部材36を経てアンビル6へ伝達する。負荷が大きい場合はトルククラッチ7が動作し2段目の遊星減速機構のリングギヤ28が空転し回転力を遮断する。機能としては一般的なクラッチ付きの電動ドライバーである。
FIG. 6 shows the case of clutch operation. The
最近、インパクトドライバーにおいて、100N−m以上の大きな衝撃回転力だけでなく、小さな衝撃回転力をも同じ工具で出すことが求められてきた。これはモータの回転数を変える変速機能を持つスイッチで実施可能であるが、回転数の再現性が劣るので機械的に減速機を用いて実施することが求められている。 Recently, in an impact driver, it has been required to produce not only a large impact torque of 100 Nm or more but also a small impact torque with the same tool. This can be implemented by a switch having a speed change function for changing the rotational speed of the motor, but since the reproducibility of the rotational speed is poor, it is required to be implemented mechanically using a speed reducer.
しかしながら、特許第3911905号公報に示された構造ではインパクト動作時とドリル動作時の回転数がそれぞれ決められていて、衝撃回転力を調整する場合には可変速機能をもつスイッチを利用して手加減しながら作業する必要があった。この作業は上記したように回転数の再現性に劣る。 However, in the structure shown in Japanese Patent No. 3911905, the number of revolutions during impact operation and drill operation is determined respectively, and when adjusting the impact rotational force, use a switch with a variable speed function. There was a need to work while. This operation is inferior in reproducibility of the rotational speed as described above.
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その主たる目的とするところは、インパクト動作において機械的に高速回転と低速回転の二段変速機構を提供して2種類の回転打撃力を提供することである。さらに電動ドライバーなどで一般的になったクラッチ機構をインパクト動作時に機能する構造にして、衝撃回転力を規制できる回転工具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the main object of the present invention is to provide a two-stage transmission mechanism that mechanically performs high-speed rotation and low-speed rotation in an impact operation to provide two types of rotational impact forces. Is to provide. Another object of the present invention is to provide a rotary tool capable of regulating the impact rotational force by making a clutch mechanism that has become common in an electric screwdriver or the like to function during an impact operation.
本発明は、駆動軸とアンビルを連結する連結部材と2段目の減速機構をそれぞれ別個に移動できるして、従来どおりの高速のインパクト動作と低速のインパクト動作を可能にした。これにより、弱い回転打撃力をアンビルから得ることができる。また低速のインパクト動作時にクラッチ機構を機能させることができるので、弱い回転打撃力をさらに何種類かの小さな回転打撃力に調整できる。これにより通常のインパクトドライバーでは軸を回転切断するような細いねじでも締めることができるようになった。また変速スイッチをでモータの回転数を低下させてもこの作業はなすことが可能であるが、前記の方法が使い易さやで優れている。 According to the present invention, the connecting member for connecting the drive shaft and the anvil and the second-stage reduction mechanism can be moved separately to enable the high-speed impact operation and the low-speed impact operation as before. Thereby, a weak rotational striking force can be obtained from the anvil. Further, since the clutch mechanism can function during a low-speed impact operation, the weak rotational impact force can be further adjusted to several types of small rotational impact forces. As a result, ordinary impact drivers can be tightened even with thin screws that rotate and cut the shaft. Although this operation can be performed even if the speed of the motor is decreased by using a speed change switch, the above method is excellent in ease of use.
本発明によれば、インパクト動作において高速回転と低速回転の2種類の回転数のいずれかを選んで、回転打撃力をアンビルに伝達できるので、締付けるねじ類の種類が増え工具の使い勝手が向上した。 According to the present invention, in the impact operation, either one of the two rotation speeds of the high speed rotation and the low speed rotation can be selected, and the rotation impact force can be transmitted to the anvil. Therefore, the types of screws to be tightened are increased and the usability of the tool is improved. .
さらにインパクト動作中にクラッチ機構を動作させることができので、回転打撃力を細かく設定でき、従来の連続締付けモードと打撃締付けモードの中間の回転力でねじ類の締付けが可能になった。 Further, since the clutch mechanism can be operated during the impact operation, the rotational impact force can be set finely, and the screws can be tightened with a rotational force intermediate between the conventional continuous tightening mode and the impact tightening mode.
また、インパクト動作と非インパクト動作との切換えと、高速回転と低速回転の切換えの操作部材を分離、独立させたことにより、駆動軸の回転数の選択ができ、能率の良い作業ができる。 Further, by separating and independently operating members for switching between impact operation and non-impact operation and switching between high-speed rotation and low-speed rotation, the rotational speed of the drive shaft can be selected, and efficient work can be performed.
以下、本発明の一実施形態による回転工具について図1〜図4を参照して説明する。 Hereinafter, a rotary tool according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1において、本体はモータ2の出力を遊星減速機構3によって減速して駆動軸4に伝え、駆動軸4に装着したハンマー5によって出力軸60と一体のアンビル6を打撃することでインパクト出力を取り出すことができるようにした電池駆動の携帯型のもので、電源としての電池45はハウジング1から延設したグリップ部10の下端に装着されるものとなっており、グリップ部10の根本部にはスイッチ11が配設されている。図中12はトリガスイッチハンドルである。
In FIG. 1, the main body decelerates the output of the motor 2 by the planetary
駆動軸4とハンマー5とアンビル6、ハンマー5をアンビル6側に付勢するばね55、そしてばね受け56で構成されたインパクト機構は従来のものと同じで、駆動軸4外周に設けた溝状のカム41とハンマー5内周面に設けた溝状のカム51とに鋼球57を係合させている。駆動軸4が回転する時、駆動軸4と共に回転しかつばね55による付勢で突部52をアンビル6に係合させているハンマー5がアンビル6および出力軸60を回転させるが、負荷側のトルクが大きくなれば、ハンマー5が駆動軸4に対して相対回転し、カムのリードに従ってばね55に抗して後退する。そして突部52がアンビル6を乗り越えると、ばね55による付勢でハンマー5はカムのリードに従って前進し、突部52でアンビル6に回転方向の打撃衝撃を加える。
モータ2と上記駆動軸4との間には上述のように遊星減速機構3からなる減速機を配しているが、この遊星減速機構3は、モータ2の出力軸に固着したサンギヤ20とモータ取り付け台19に固定したリングギヤ21とに噛み合う遊星ギヤ22が軸方向前後の2つのキャリア23,24によって支持されたものとなっており、特に軸方向前方向側(出力軸60側)の駆動キャリヤ24は、軸方向にスライド自在に配設されているとともに、上記駆動軸4後端部にスプラインやセレーションのようなキー結合で軸方向摺動自在な係合部25を備えたものとなっている。モータ2の回転は遊星減速機構3によって減速され、駆動キャリア24を介して駆動軸4に伝達される。
The impact mechanism composed of the
Between the motor 2 and the
一方、上記駆動軸4と駆動キャリア24の中心部には切換えピン35がスライド可能に配設されており、駆動軸4の先端部には凹所として係合部42が設けられて該係合部42内に駆動軸4と出力軸60との直結用の連結部材36が配設されている。後端は円板47に圧入等で固定されている切換えピン35は、その先端の小径となった部分に上記連結部材36と係合部42とは正六角形断面を有して回転について一体となるように、また軸方向スライドが自在となるようにされている。
On the other hand, a switching
そして、出力軸6の後端面には、駆動軸4の先端部が遊転自在に嵌り込む保持部63と、連結部材36と係合自在となっている係合部64とを備えている。この係合部64も正六角形断面を有して連結部材36に対して軸方向スライドが自在かつ回転は一体となる。
The rear end surface of the output shaft 6 includes a
ハウジング1の外面には操作部材15を前後方向にスライド自在に配設してある。この操作部材15は、その内面側にピアノ線で作った弾性体17が固定され、上記駆動キャリア24外周面に設けた環状の溝26に係合させている。同様に操作部材15aは操作部材15から位相がほぼ90°回転した位置に前後方向にスライド自在に配設され、その内面側にピアノ線で作られた弾性体17aが固定され、前記円板47の外周面に設けた環状の溝26aに係合されている。(図4参照)
今、図1に示すように、操作部15、15aを後退させている時は、駆動キャリア24と円板47が後退した状態にあり、円板47に切換えピン35でつながっている連結部材36は駆動軸4の係合部42内に位置している。この状態でモータ2を駆動すれば、モータ2の回転は遊星減速機構3によって減速されて駆動軸4からハンマー5とアンビル6とを経由して出力軸60に出力される。出力軸60に一定以上の負荷がかかるとインパクト機構によるハンマー5とアンビル6との間欠的な衝撃的結合によりインパクト動作がなされる。この時、可動バー16、16aに対して駆動キャリア24と円板47は回転自在であるために、回転負荷がかかることはない。
On the outer surface of the
As shown in FIG. 1, when the operating
一方、図3、図4に示すように操作部材15、15aを前方にスライドさせれば、弾性体17、17aを介して駆動キャリア24と円板47が前進し、このとき連結部材36は駆動軸4の係合部42と出力軸60の係合部64の双方に係合する状態となって、駆動軸4の回転は連結部材36を介して出力軸60に伝達される。駆動軸4とアンビル6(出力軸60)とが相対回転不能の直結された状態となるわけである。このように、駆動軸4およびアンビル6(出力軸60)の内部に位置させる連結部材36を外部から操作部材15、15aで操作することで、駆動軸4とアンビル6との連結状態を切り換えるために、外部操作によって容易にインパクトとドリルの切換えを行なうことができる。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, when the
駆動軸4と出力軸6とを直結使用する際に締付けトルクの調整機能を働くようにするために以下のようにした。トルククラッチ7を付加し、該トルククラッチ7は、遊星減速機構3aと駆動軸4との間に配設してある。すなわち、ギヤケース18の先端部内に伝達キャリア70で保持した遊星ギヤ29と、遊転自在なリングギヤ28とを配置して、駆動キャリア24に設けたサンギヤ27とリングギヤ28とに遊星ギヤ29を噛合わせている。
In order to make the tightening torque adjustment function work when the
また、ギヤケース18の先端部外周面には雄ねじを形成してアジャストねじ77を螺合させてあり、インパクト機構の外部を覆っているとともにハウジング1に対して軸周りの回転が自在とされた駆動部カバー13の内面に設けた溝130にアジャストねじ77の一部をスライド自在に係合させている。
Further, a male screw is formed on the outer peripheral surface of the front end portion of the
さらにギヤケース18には軸方向に貫通する穴を設けて、この穴に鋼球74を配置し、鋼球74と上記アジャストねじ77との間にスラスト板75とクラッチばね76を介在させている。そして、上記リングギヤ28の先端面には、鋼球74と係合することに突部73を設けてある。図中72はリングギヤ28の軸方向移動を阻止するピンである。
Further, the
上記伝達キャリア70は駆動軸4の後端部との連結結合部71を備えており、また、駆動キャリア24におけるサンギヤ27と遊星ギヤ29とは軸方向スライド自在となっている。
The
このものにおいて、インパクト動作を得たい場合には、図1に示すように操作部材15aの操作で円板47および連結部材36を後退させて駆動軸4と出力軸60とを非直結状態とするとともに、駆動キャリア24を後退させて駆動キャリア24と伝達キャリア70とを直結用ギヤ80および係合部81の係合で直結状態として、駆動軸4を回転させる。すると、モータ2の回転は、遊星減速機構を通じて駆動軸4に伝達され、ハンマー5とアンビル6の衝撃的な係合によるインパクト出力が出力軸60に加えられる。
In this case, when it is desired to obtain an impact operation, the
この時、駆動キャリアのサンギヤ27は伝達キャリア70で支持されている遊星ギヤ29に噛合っていないのでトルククラッチ7は作動しない。
At this time, since the
締付けトルクの管理を伴なったドライバーとして使用したい場合には、図2に示すように操作部材15、15aを操作して円板47と駆動キャリア24を前進させ、駆動キャリア24に設けた直結用ギヤ80を伝達キャリア70との係合部81から外すとともに駆動キャリア24に設けたサンギヤ27を遊星ギヤ29に噛合わせ、さらに連結部材36で駆動軸4と出力軸60とを直結させる。このために、モータ2の回転は遊星減速機構3による減速の後、駆動キャリア24に設けたサンギヤ27とリングギヤ28と遊星ギヤ29および伝達キャリア70でさらに減速されて駆動軸4に伝えられ、駆動軸4に連結部材36で直結されている出力軸60に伝えられる。そして負荷トルクが増大すればリングギヤ28が空転を始めるために回転伝達が遮断され、締付けトルクが制限される。
For use as a driver with tightening torque management, as shown in FIG. 2, the
この時のトルクはアジャストねじ77によるクラッチばね76の圧縮量に応じたものとなるために、駆動部カバー13を回転させることによるアジャストねじ77の位置調整によって、締め付けトルクを管理することができる。なお、駆動カバー13の左端付近に設けたフランジにはハウジング1の端面の間に取り付けたクリックばね79が係合してクリックを発生する凹凸部を設けることで、締付けトルクの管理を容易にしてある。図中95は駆動カバー13を回転自在にハウジング1に取付ける押さえリング95である。
Since the torque at this time corresponds to the amount of compression of the
電動ドリルとして使用したい場合には、トルククラッチ7を図2において駆動部カバー13を回転させて、アジャストねじ77を後退させた状態で操作部材15、15aを前進させればよい。駆動キャリア24と切換ピン35を介して連結部材36が前進し、連結部材36が駆動軸4と出力軸60を直結してインパクト機構がキャンセルされた状態となる。
When it is desired to use as an electric drill, the
図3は回転数を2段減速してトルククラッチを働かせてインパクト動作をさせる場合を示す。前述した図2のドライバーで使用する状態から、操作部材15a(図4参照)を後退させて、円板47とそれに付随した切換えピン35、連結部材36が移動すると出力軸60はインパクト動作が可能になる。出力軸60の負荷トルクが増大するとハンマー5とアンビル6の衝撃的な係合によるインパクト出力が出力軸60に加えられる。この場合、ハンマー5の回転が低くて、さらにトルククラッチが働くのでインパク出力を規制することが可能となる。
FIG. 3 shows a case where an impact operation is performed by decelerating the rotational speed by two steps and using a torque clutch. When the operation member 15a (see FIG. 4) is moved backward from the state of use with the driver shown in FIG. 2 and the
なお、モータ2、スイッチ11と電池45を結線するリード線は図示しなかった。
In addition, the lead wire which connects the motor 2, the switch 11, and the
1・・ハウジング 2・・モータ 3、3a・・遊星減速機構 4・・駆動軸 5・・ハンマー 6・・アンビル 7・・トルククラッチ 10・・グリップ部 11・・スイッチ 12・・トリガハンドル 13・・駆動部カバー 15、15a・・ 操作部材 17、17a・・弾性体 18・・ギヤケース 19・・モータ取付け部 20・・サンギヤ 21・・リングギヤ 22・・遊星ギヤ 23・・キャリア 24・・駆動キャリア 25・・係合部 26、26a・・溝 27・・サンギヤ 28・・リングギヤ 29・・遊星ギヤ 35・・切換えピン 36・・連結部材 41・・カム 42・・係合部 45・・電池 47・・円板 51・・カム 52・・突部 55・・ばね 56・・ばね受け 57・・鋼球 60・・出力軸 63・・保持部 64・・係合部 70・・伝達キャリア 71・・連結結合部 72・・ピン 73・・突部 74・・鋼球 75・・スライド板 76・・クラッチばね 77・・アジャストねじ 79・・クリックばね 80・・直結用ギヤ 81・・係合部 95・・押さえリング 130・・溝
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