JP2011125994A - インパクト回転工具 - Google Patents

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

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。

特開２００２−４６０８０号公報

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。

本実施形態のハンマの嵌合凹所を通る断面図である。 同上の断面図である。 同上のハンマの当接凸部を通る断面図である。 同上の他の形態の断面図である。 従来例の断面図である。

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）

Claims (3)

1. 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。
2. 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。
3. 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。

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