JP2011125994A - インパクト回転工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハンマの振動を減衰させて振動音を低減し且つハンマの跳ね返り距離を小さくして小型化を図る。
【解決手段】インパクト回転工具は、駆動モータ2により回転する駆動軸30と、駆動軸30により回転するハンマ50と、ハンマ50の前方に配置されたアンビル70と、ハンマ50の後方に配置されハンマ50を前方のアンビル70側に付勢するスプリングばね63とを備える。インパクト回転工具は、スプリングばね63の弾性力と駆動軸30の回転とによりハンマ50を回転させながらアンビル70に衝突させる。ハンマ50は、密閉空間を形成する密閉室54を備える。密閉室54には、多数の粒体から成る振動減衰部材57が充填される。
【選択図】図1
【解決手段】インパクト回転工具は、駆動モータ2により回転する駆動軸30と、駆動軸30により回転するハンマ50と、ハンマ50の前方に配置されたアンビル70と、ハンマ50の後方に配置されハンマ50を前方のアンビル70側に付勢するスプリングばね63とを備える。インパクト回転工具は、スプリングばね63の弾性力と駆動軸30の回転とによりハンマ50を回転させながらアンビル70に衝突させる。ハンマ50は、密閉空間を形成する密閉室54を備える。密閉室54には、多数の粒体から成る振動減衰部材57が充填される。
【選択図】図1
Description
本発明は、ビットを保持する回動自在なアンビルにハンマを回転させながら衝突させるインパクトレンチやインパクトドライバなどのインパクト回転工具に関するものである。
従来より、図5に示すようにビット81を保持する回動自在なアンビル70にハンマ50’を回転させながら衝突させるインパクト回転工具が提供されている(例えば、特許文献1参照)。
この種のインパクト回転工具は、ハンマ50’をアンビル70に回転させながら衝突させることでビット81に回転トルクと衝撃力とを与えることができ、呼び径が大きいねじの締め付けや緩め締めが行われる建築現場や組立工場などで幅広く使用されている。
図5に示すインパクト回転工具は、外形円柱状の本体ケース部11を備えたケース1を具備し、本体ケース部11の軸方向の一端部である前端部に上述のアンビル70を当該軸周りに回動自在に取り付け、アンビル70を回転させる駆動源である駆動モータ2を本体ケース部11の後部に収納し、駆動モータ2とアンビル70との間にハンマ50’を配置した構成を有している。
アンビル70は、円柱状の基部71を備え、この基部71の一方の底面である前面にビット81が挿入されるソケット孔73の開口が開設され、基部71の周面の後端部にハンマ50’に当接する複数個のアンビル爪72が突設された構成を有している。
ハンマ50’は、外形円柱状に形成された基部58を備え、この基部58の一方の底面である前面に、当該前面がアンビル70の基部71の後面に当接するときにアンビル70に設けたアンビル爪72に基部71の周方向において当接する複数個のハンマ爪(図示せず)が突設された構成を有する。
ハンマ50’は、上述の駆動モータ2により回転駆動される駆動軸30が挿通される挿通孔51を中心軸部に備え、駆動軸30の軸周りに回動自在に、且つ、前後方向にスライド自在である。このハンマ50’の後方には、ハンマ50’をアンビル70側に付勢するスプリングばね63が配置されている。
また、ハンマ50’に設けた挿通孔51の周壁には、鋼球61の半分が嵌まる嵌合溝52aが凹設され、駆動軸30には、鋼球61の残りの半分が嵌まる摺動溝31が凹設されている。
ビット81からアンビル70に加わる負荷が小さいときは、鋼球61によりハンマ50’は駆動軸30と一体で回転する。ビット81からアンビル70に加わる負荷が大きくなってハンマ50’が駆動軸30と一体で回転できなくなると、ハンマ50’が後退し、鋼球61が摺動溝31内を後方に移動し、スプリングばね63が圧縮され、ハンマ爪がアンビル爪72から外れる。ハンマ爪がアンビル爪72から外れると、スプリングばね63の弾性力によりハンマ50’が前進するとともに、鋼球61が摺動溝31内を移動することにより駆動軸30よりも速い回転速度でハンマ50’が回転し、回転しながらアンビル70に衝突する。
ところで、図5に示したインパクト回転工具では、ハンマ50’がアンビル70に衝突した際にアンビル70やハンマ50’に生じた振動がケース1に伝わってケース1において振動音が生じないように、ケース1の壁の内側面側とハンマ50’との間に振動絶縁部材82を配置している。
振動絶縁部材82を用いることにより振動音を低減できるが、振動絶縁部材82を配置するスペースの分だけ本体ケース部11の直径が大きくなる。すなわち、図5に示した技術では、振動音を低減できるがインパクト回転工具が大型化してしまうという問題が生じる。
また、図5に示したインパクト回転工具では、アンビル70に衝突したハンマ50’がスプリングばね63側に跳ね返るので、ハンマ50’が跳ね返ったときにハンマ爪がアンビル爪72から外れないようにハンマ爪とアンビル爪72との少なくとも一方はハンマ50’の跳ね返り距離よりも前後方向の長さを長くする必要がある。
したがって、跳ね返り距離が大きいとインパクト回転工具が大型化するので、図5に示すようなインパクト回転工具では、小型化のためハンマ50’の跳ね返り距離を小さくすることが望まれる。なお、振動絶縁部材82ではハンマ50’の跳ね返り距離を小さくすることはできない。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ハンマの振動による振動音を低減でき、また、小型化できるインパクト回転工具を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、ビットを保持する回動自在なアンビル70と、アンビル70の回転軸周りに回動自在であって且つアンビル70に当接する位置とアンビル70から離間する離間位置との間で当該回転軸に沿う方向にスライド自在なハンマ50と、ハンマ50を挟んだアンビル70の反対側に配置され弾性力によりハンマ50を離間位置から当接位置に移動させてアンビル70に衝突させる弾性部材と、ハンマ50を回転させる駆動源である駆動モータ2とを備え、ハンマ50とアンビル70とは、ハンマ50が当接位置にあるときにハンマ50の回転軸の周方向において互いに当接してハンマ50と一体でアンビル70を回転させる一対の当接部の一方をそれぞれ備え、ハンマ50は密閉空間を形成する密閉室54を備え、密閉室54には多数の粒体を備えた振動減衰部材57が収納されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、振動減衰部材57が備える粒体は密閉室54内を流動可能な分量に設定されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の発明において、振動減衰部材57は多数の粒体と液体との混合体であることを特徴とする。
請求項1の構成によれば、ハンマがアンビルに衝突した際にハンマに生じる振動をハンマに設けた密閉室内に収納した多数の粒体の振動により減衰することができ、また、粒体が振動することでハンマの反発エネルギを振動減衰部材で吸収してハンマの跳ね返り距離を小さくでき、その結果、ハンマの振動により生じる振動音を低減でき且つ小型化を図ることができるという利点がある。
請求項2の構成では、振動減衰部材が備える粒体は密閉室内を流動可能な分量に設定されているから、粒体の流動によってもハンマの振動を減衰し且つハンマの跳ね返り距離を小さくできるという利点がある。
請求項3の構成によれば、振動減衰部材は多数の粒体と液体との混合体であり、液体は粒体間に入り込み且つ流動するから、密閉室の大きさ(すなわち、ハンマの大きさ)を大きくすることなくハンマの振動を低減できる効果とハンマの跳ね返り距離を小さくできる効果とを請求項1や請求項2よりも高めることができ、また、粒体の飛散を防止できるので製造工程において振動減衰部材を扱いやすくなるという利点がある。
本実施形態のインパクト回転工具は、図2に示すように外形円柱状の本体ケース部11と、本体ケース部11の周面から突出するグリップケース部12とを備えたケース1を具備し、本体ケース部11の軸方向の一端部である前端部に、ビット(図示せず)を保持するアンビル70を回動自在に取り付け、ビットを回転させる駆動源であって正逆いずれの向きにも回転可能な駆動モータ2と、駆動モータ2の駆動力をアンビル70に伝達する駆動機構3とを本体ケース部11に収納した構成を有する。
ケース1のグリップケース部12には、駆動モータ2に電力を供給する電池(図示せず)と、駆動モータ2の回転の向きなどを制御する制御回路を実現する種々の電子部品が実装された基板(図示せず)とが収納され、また、駆動モータ2を始動させるトリガスイッチ13が設けられる。
アンビル70は、円柱状に形成され一方の底面である前面にビットが挿入されるソケット孔73の開口が開設され後面に断面円形の軸受け孔71aが開設された基部71を備え、この基部71の周面の後端部(図における左端部)に基部71の周方向を厚み方向とする複数個の当接片72が突設された構成を有する。当接片72は、例えば、基部71を挟むように2個設けられる。当接片72および軸受け孔71aの機能については後述する。
上述の駆動モータ2は、アンビル70の基部71の中心軸の延長上であってアンビル70の後方となる位置に配設された回転シャフト21を備え、取付ねじなどの固着具(図示せず)を用いて本体ケース部11の後部に固定される。
上述の駆動機構3は、アンビル70と駆動モータ2の回転シャフト21との間に回転シャフト21の軸周りに回動自在に配置された丸棒状の駆動軸30と、駆動モータ2の回転を駆動軸30に伝達する遊星歯車機構40と、アンビル70の後方に配置されたハンマ50と、後述するように駆動軸30の駆動力をハンマ50に伝達する2個の鋼球61とを備える。
遊星歯車機構40の構成は周知であるから詳しくは説明しないが、遊星歯車機構40は、回転シャフト21に貫設されたサンギア41と、サンギア41の周面を囲み本体ケース部11に固定されたアウターギア43と、サンギア41とアウターギア43との間に両者に噛合するように配設され自転するとともにサンギア41の軸周りに公転する複数個のプラネットギア42とを備える。プラネットギア42の回転軸42aは駆動軸30に結合され、プラネットギア42の公転周期で駆動軸30が回転する。すなわち、遊星歯車機構40は回転速度と引き換えに回転トルクを大きくして回転シャフト21の回転を駆動軸30に伝達する。
駆動軸30は、前端部がアンビル70に設けられた上述の軸受け孔71aに嵌入され、アンビル70と軸合わせされる。駆動軸30の周面には、上述の鋼球61の約半分が嵌まる断面半円状の一対の摺動溝31の開口が開設される。一対の摺動溝31は、駆動軸30の軸周りに互いに180°回転対象になるようにそれぞれ設けられる。
摺動溝31は、駆動軸30の周面の展開図において前方側で交叉するV字状になるように設けられる。摺動溝31と鋼球61との機能については後述する。
アンビル70の後方に配置される上述のハンマ50は、駆動軸30の軸周りに回動自在で且つ駆動軸30の軸方向にスライド自在に駆動軸30に支持される。詳しく説明すると、ハンマ50は、駆動軸30が挿通される挿通孔51を備えた内筒52と、内筒52の外周面を囲む側壁53aおよびこの側壁53aの前端部(図における右端部)から内筒52側に延設され内筒52の前端部と繋がる前壁53bとを備えた外筒53とを具備し、挿通孔51の周壁(すなわち、内筒52)が駆動軸30に摺接することにより回動自在で且つスライド自在に駆動軸30に支持される。
ハンマ50の外筒53の前面(すなわち、前壁53bの外側面)には、ハンマ50の前面がアンビル70の基部71の後面に当接する当接位置にあるときにアンビル70に設けた当接片72に基部71の周方向において当接する図3に示す当接凸部56が突設される。すなわち、ハンマ50とアンビル70とには、ハンマ50が当接位置にあるときに基部71の周方向において互いに当接する一対の当接部(当接片72、当接凸部56)の一方がそれぞれ設けられる。ハンマ50が備える当接部である当接凸部56は、例えば、外筒52の径方向に互いに対向するように2個設けられる。
ここに、駆動軸30の軸方向の長さ寸法は、当接凸部56と当接片72とが当接しない離間位置と上述の当接位置との間でハンマ50が前後方向にスライドできるような長さ寸法に設定される。
ところで、ハンマ50の内筒52には、上述の鋼球61の約半分が嵌まる一対の嵌合溝52aが内周面側に開放するように凹設される。嵌合溝52aは、鋼球61を嵌めることができるように、ハンマ50が当接位置にあるときに駆動軸30の径方向において後端部が摺動溝31の前端部に対向してするように設けられる。
ハンマ50の後方には、弾性部材であるスプリングばね63が配設される。スプリングばね63は、一端部(前端部)がハンマ50の内筒52と外筒53との間の隙間に挿入されて外筒53の前壁53bに当接し、他端(後端)が駆動軸30の後端部に固定され駆動軸30と一体で回転する板状の支持部材62に当接し、ハンマ50を軸方向の前方側である当接位置側に付勢する。
次にねじ締めを行う際の動作について説明する。駆動モータ2の始動前は、スプリングばね63によりハンマ50が前方(アンビル70側)に付勢されることでハンマ50は当接位置にあり、当接凸部56(図3参照)とアンビル70の当接片72とが当接している。駆動モータ2を駆動して駆動軸30を回転させると、鋼球61によりハンマ50が駆動軸30と一体で回転し、さらに、アンビル70(すなわち、ビット)がハンマ50と一体で回転する。すなわち、遊星歯車機構40で大きくした回転トルクでビットが回転する。
ねじ締めが進行してビットに加わる負荷が大きくなって遊星歯車機構40で大きくした回転トルクではビットの回転を維持できなくなると、ハンマ50が後退し、鋼球61が摺動溝31の後端部に移動し、スプリングばね63が圧縮され、さらに、ハンマ50の当接凸部56がアンビル70の当接片72から外れる。ハンマ50の当接凸部56がアンビル70の当接片72から外れると、スプリングばね63の弾性力によりハンマ50が前進するとともに鋼球61によりハンマ50が回転し、回転しながらアンビル70に衝突する。
ハンマ50がアンビル70に衝突すると、衝撃力がアンビル70(すなわちビット)に加えられるとともに、ハンマ50の当接凸部56とアンビル70の当接片72とが当接して回転トルクがアンビル70(すなわちビット)に加えられる。ハンマ50とアンビル70との衝突が繰り返されることでねじが締め込まれる。
締め付けたねじを緩める際には、駆動モータ2を逆回転させることにより行う。遊星歯車機構40で大きくした回転トルクでねじを回転させることができるまで、ハンマ50とアンビル70との衝突が繰り返される。
ところで、ハンマ50は、金属材料から成り、図1に示すように外筒53の側壁53aおよび前壁53bが中空に形成された構成を有する。側壁53aの内部空間と前壁53bの内部空間とは連通する。外筒53の側壁53aは後方に開放され、側壁53aの開口面には円環板状の蓋55が固着され、側壁53aおよび前壁53bの内部空間が密閉される。すなわち、ハンマ50は、外筒53により形成された密閉室54を備える。なお、結合ねじなどの固着具とパッキンなどのシール部材とを用いて側壁53aと蓋55とを結合して密閉室54を形成することもできる。
密閉室54内には、多数の粒体(粉体を含む)から成る振動減衰部材57が充填される。例えば、鉄粉や、チタン合金など制振性を有する合金の粉や、鉄粉と制振性のある合金の粉とを混ぜたものなど、金属材料から成る金属粉を振動減衰部材57として密閉室54に収納する。
各粒体は、ハンマ50がアンビル70に衝突して振動するとそれぞれ振動し、ハンマ50の振動を減衰させる。また、粒体が振動することによりハンマ50の反発エネルギが振動減衰部材57で吸収されハンマ50が後方に跳ね返る跳ね返り距離が小さくなり、跳ね返り距離が小さくなる分だけ前後方向における当接凸部56および当接片72の長さを短くでき、その結果、インパクト回転工具を小型化することができる。
なお、振動減衰部材57に金属粉を用いることにより、ハンマ50の外筒53を中空に成形したことによる質量の損失分が振動減衰部材57により補填され、ハンマ50の慣性質量の低下が抑えられる。
上述の構成では振動減衰部材57を密閉室54に充填した例を説明したが、振動減衰部材57の分量を減らし振動減衰部材57が密閉室54内を流動できるようにすることもできる。振動減衰部材57が密閉室54内を流動することによってもハンマ50の振動を減衰でき、また、ハンマ50の跳ね返り距離を小さくできる。
また、上述の構成では振動減衰部材57が多数の粒体から成る例を説明したが、多数の粒体と液体との混合体を振動減衰部材57として用いることもできる。振動減衰部材57に用いる液体には、不凍液など凍り難い液体であって、且つ、オイルなどのように高粘性を有する液体を使用する。液体は、密閉室54の密閉空間を満たす分量、または、密閉室54内を流動し易いように密閉空間を満たす分量よりも少し減らした分量に設定する。
振動減衰部材57に多数の粒体と液体との混合体を用いた場合、液体の流動によってもハンマ50の振動を減衰でき、また、液体は粒体間の隙間に入り込むから、密閉空間の体積を増やすことなく(すなわち、インパクト回転工具を大型化させることなく)ハンマ50の振動を減衰できる効果と、ハンマ50の跳ね返り距離を小さくできる効果とを高めることができる。また、粒体を液体に混ぜることで粒体が飛散することがなくなり、インパクト回転工具の製造工程において振動減衰部材57の扱いが容易になり、その結果、インパクト回転工具の製造が容易になる。
さらに、振動減衰部材57にコロイド溶液を用いることもできる。すなわち、本発明において使用する「粒体」の語には、金属粉などの他、コロイド粒子も含まれる。
さらにまた、図4に示すように、ハンマ50に設けた上述の当接凸部56も外筒53と同様に中空に形成し、密閉室54の容積、すなわち、振動減衰部材57の分量を増やすことができる。
1 ケース
2 駆動モータ
13 ソケット
50 ハンマ
54 密閉室
56 当接凸部(当接部)
63 スプリングばね(弾性部材)
70 アンビル
72 当接片(当接部)
2 駆動モータ
13 ソケット
50 ハンマ
54 密閉室
56 当接凸部(当接部)
63 スプリングばね(弾性部材)
70 アンビル
72 当接片(当接部)
Claims (3)
- ビットを保持する回動自在なアンビルと、アンビルの回転軸周りに回動自在であって且つアンビルに当接する位置とアンビルから離間する離間位置との間で当該回転軸に沿う方向にスライド自在なハンマと、ハンマを挟んだアンビルの反対側に配置され弾性力によりハンマを離間位置から当接位置に移動させてアンビルに衝突させる弾性部材と、ハンマを回転させる駆動源である駆動モータとを備え、ハンマとアンビルとは、ハンマが当接位置にあるときにハンマの回転軸の周方向において互いに当接してハンマと一体でアンビルを回転させる一対の当接部の一方をそれぞれ備え、ハンマは密閉空間を形成する密閉室を備え、密閉室には多数の粒体を備えた振動減衰部材が収納されていることを特徴とするインパクト回転工具。
- 前記振動減衰部材が備える前記粒体は前記密閉室内を流動可能な分量に設定されていることを特徴とする請求項1記載のインパクト回転工具。
- 前記振動減衰部材は前記多数の粒体と液体との混合体であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のインパクト回転工具。
Priority Applications (1)
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JP2009289699A JP2011125994A (ja) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | インパクト回転工具 |
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Cited By (3)
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WO2022067235A1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Impulse driver |
WO2022168710A1 (ja) * | 2021-02-08 | 2022-08-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | インパクト回転工具 |
US11890726B2 (en) | 2018-07-18 | 2024-02-06 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Impulse driver |
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2009
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WO2022168710A1 (ja) * | 2021-02-08 | 2022-08-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | インパクト回転工具 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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