JP2013022691A - インパクト回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃トルクを発生させるハンマーの慣性モーメントを大きくしても，工具の振動が少なくて作業者の疲労を低減することができるものとする。
【解決手段】モータ１００によって回転駆動される駆動軸１１１と、該駆動軸の外周にカム機構１３０を介して配されるハンマー１０１と、ハンマーに設けた突起と係合する爪を備えたアンビル１０２と、上記ハンマーをアンビル側に向けて付勢するばね１０３とを備る。上記ハンマーは、上記突起を備えるとともにばねによる付勢を受けて上記駆動軸に対して軸方向移動及び軸周りの回転が可能な打撃ハンマー１０１ａと、駆動軸に対して軸方向移動が不能で且つ上記打撃ハンマーと一体的に回転する回転ハンマー１０１ｂとからなる。ハンマーを打撃ハンマーと軸方向移動不能な回転ハンマーとに分けることで、回転慣性は大きくしつつ軸方向移動を行う部材の質量を小さくした。
【選択図】図１

Description

本発明はインパクトドライバやインパクトレンチのようなインパクト回転工具に関するものである。

インパクト回転工具は、小形、軽量でありながら瞬間的に大きなトルクを発生させることで強いトルクでのねじ締めを行うことができるために各種作業に多用されているが、そのインパクト発生機構は、図３及び図４に示すように、モータ１００出力によって回転する駆動軸１１１と、この駆動軸１１１外周にあって駆動軸１１１に対してカム機構１３０で結合されたハンマー１０１と、ハンマー１０１と係合するアンビル１０２と、ハンマー１０１をアンビル１０２側に向けて付勢するばね１０３とからなるものとして構成されている。

円筒状のハンマー１０１は、駆動軸１１１に対してその軸方向スライドと軸周りの回転が自在となっており、そのアンビル１０２側である前端面には突起１０１１を備えている。

上記カム機構１３０は、駆動軸１１１の外周に設けられた傾斜カム溝１３１と、ハンマー１０１の内周に軸方向に走るカム溝１３２と、両カム溝１３１、１３２に係合する鋼球１３３とからなるもので、駆動軸１１１に対してハンマー１０１が軸方向に動く時、上記傾斜カム溝１３１のために、駆動軸１１１に対してハンマー１０１は軸周りに回転する。

前端側にビットホルダー１０５を備えたアンビル１０２は、ハンマー１０１と対向する後端面にハンマー１０１の突起１０１１と係合する爪１０２１を備えており、ばね１０３にて前方側に付勢されることで前進した位置にあるハンマー１０１は、その突起１０１１を上記爪１０２１に係合させることで、ハンマー１０１の回転をアンビル１０２側に伝達可能な状態となっている。

モータ１００の回転が減速機１０９を介して駆動軸１１１に伝達されて駆動軸１１１が軸周りの回転を行う時、カム機構１３０を介してハンマー１０１にも回転が伝えられるために、ハンマー１０１も回転する。そしてばね１０３による付勢で前進位置にあるハンマー１０１は、その突起１０１１をアンビル１０２の爪１０２１に係合させているためにアンビル１０２にも回転が伝達される。

ビットホルダー１０５にドライバビットを装着して例えばねじ締め作業を行う時、ねじ締めの負荷（トルク）が大きくなってくると、突起１０１１とアンビル爪１０２１との係合面で発生する力のうち、ハンマー１０１を後退させる方向の分力も大きくなってばね１０３の付勢力を上回ったならば、ハンマー１０１がばね１０３を圧縮しながら駆動軸１１１に対して後退し、ハンマー１０１とアンビル１０２とのかみ合いが外れると、ハンマー１０１はばね１０３の付勢で前進する。この時、カム機構１３０における傾斜カム溝１３１のために、ハンマー１０１は駆動軸１０１に対して回転しながら前進して、その突起１０１１をアンビル１０２の爪１０２１に衝突させる。

ハンマー１０１によるアンビル１０２の打撃によって発生する衝撃トルクがアンビル１０２に装着されたビットに加えられることで、ねじを強力に締め付けることができる。

ここにおいて、ハンマー１０１がアンビル１０２を打撃することで発生させるトルクを大きくするには、ハンマー１０１が大きい慣性モーメントを有するものとしなくてはならず、このためにハンマー１０１としては質量が大のものを用いている。

しかし、質量の大きいハンマー１０１が前進しながらアンビル１０２に衝突し、また衝突後，後退するという動作を繰り返すために、工具全体の振動が大きくなり，発生する振動は工具を支える作業者の手に加わるために、手の疲労が大きくなるという問題があった。

特開平１１−３３３７４２号公報

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、衝撃トルクを発生させるハンマーの慣性モーメントを大きくしても，工具の振動が少なくて作業者の疲労を低減することができるインパクト回転工具を提供することを課題とする。

本発明は、 モータによって回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周にカム機構を介して配されるハンマーと、ハンマーに設けた突起と係合する爪を備えたアンビルと、上記ハンマーをアンビル側に向けて付勢するばねとを備えているインパクト回転工具において、上記ハンマーは、上記突起を備えるとともにばねによる付勢を受けて上記駆動軸に対して軸方向移動及び軸周りの回転が可能な打撃ハンマーと、駆動軸に対して軸方向移動が不能で且つ上記打撃ハンマーと一体的に回転する回転ハンマーとからなることに特徴を有している。ハンマーを打撃ハンマーと軸方向移動不能な回転ハンマーとに分けることで、回転慣性は大きくしつつ軸方向移動を行う部材の質量を小さくしたものである。

上記回転ハンマーの質量は上記打撃ハンマーの質量よりも大であることが好ましく、また、上記回転ハンマーの最大外径が上記打撃ハンマーの最大外径よりも大であることが好ましい。

上記回転ハンマーはその内周面にガイド溝を備え、上記打撃ハンマーはその外周面に上記ガイド溝内を移動自在な突条を備えて、これらガイド溝と突条とによって回転ハンマーと打撃ハンマーとの回転方向についての結合がなされているものとするとよい。

上記ガイド溝と上記突条との接触面積が、上記突起と上記爪との接触面積よりも大であると、さらに好ましいものとなる。

上記ガイド溝は駆動軸の軸方向と平行なものであることが望ましいが、打撃ハンマーが駆動軸に対して後退する際に回転ハンマーが駆動軸の回転方向に進むことになる角度を有するものとして形成されていてもよい。

また、上記回転ハンマーは、インパクト発生のための部材によって駆動軸に対して軸方向移動不能とされていることが好ましく、この場合、回転ハンマーは、上記駆動軸に設けた段差と、上記ばねとの間に配しておくとよい。

さらには上記回転ハンマーが上記打撃ハンマーよりも後方側に位置していることが好ましい。

本発明においては、軸方向移動及び回転を行う打撃ハンマーと、軸方向移動が不能で打撃ハンマーと一体的に回転する回転ハンマーとでハンマーを形成しているために、インパクトトルク発生に必要な慣性モーメントは大きく保ちつつ、不要な振動の原因となる軸方向移動部材の質量を抑えることができるものであい、このために工具外殻及び作業者に伝達される前後振動を低減することができる。

本発明の実施の形態の一例の断面図である。 同上のハンマーとアンビルの分解斜視図である。 従来例の断面図である。 同上のハンマーとアンビルの分解斜視図である。

本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１及び図２に示すように、基本的構成は上記従来例と同じであり、モータ１００の出力軸に減速機１０９を介して駆動軸１１１が連結され、駆動軸１１１外周にハンマー１０１がカム機構１３０を介して取り付けられている。そしてばね１０３によって前方へと付勢されたハンマー１０１の前端に設けられている突起１０１１がアンビル１０２の爪１０２１と係合する。アンビル１０２の先端にはビットホルダー１０５が設けられている。

上記ハンマー１０１であるが、ここでは２つの部材１０１ａ，１０１ｂで構成している。この両者のうち、打撃ハンマー１０１ａは前端に上記突起１０１１を備え、内周面にカム機構１０３におけるカム溝１３２を備えて駆動軸１１１に対して軸方向に可動であるとともに軸周りの回転も可能となっているのに対して、回転ハンマー１０１ｂは駆動軸１１１に対して軸周りの回転は自在であるものの、後述するハンマー保持部１４０の存在により駆動軸１１１に対する軸方向移動はできないものとなっている。

そしてばね１０３によって軸方向前方側に付勢されている打撃ハンマー１０１ａと、軸方向移動が不能となっている回転ハンマー１０１ｂとは、打撃ハンマー１０１ａの外周面に設けた突条１０１４を回転ハンマー１０１ｂの内周面に形成した軸方向のガイド溝１０１３にスライド自在に係合させることで、両打撃ハンマー１０１ａ，１０１ｂは軸周りの回転を一体に行うと同時に、回転ハンマー１０１ｂに対して打撃ハンマー１０１ａが軸方向に可動としている。回転ハンマー１０１ｂに対する打撃ハンマー１０１ａの前後方向移動を滑らかにするために、ガイド溝１０１３と突条１０１４との間に鋼球やローラーなどを配してもよい。

駆動軸１１１に対する回転ハンマー１０１ｂの軸方向移動を不能とする上記ハンマー保持部１４０の構成については、図示例では駆動軸１１１に設けた段差で回転ハンマー１０１ｂへの後方への移動を阻止すると同時に、上記ばね１０３の後端を回転ハンマー１０１ｂで受けることによって行っているが、駆動軸１０１に装着するスナップリングのような固定部材を用いて駆動軸１１１に対して回転ハンマー１０１ｂを回転自在に且つ軸方向移動不能としてもよい。

上述のように、ハンマー１０１を軸方向移動及び軸周り回転が可能な打撃ハンマー１０１ａと、この打撃ハンマー１０１ａと一体的に回転するものの軸方向移動は不能となっている回転ハンマー１０１ｂとで構成していることから、このハンマー１０１を備えたインパクト回転工具では、打撃ハンマー１０１ａと回転ハンマー１０１ｂとは常に一体的に回転するものの、軸方向移動は打撃ハンマー１０１ａのみが行うものであり、このために前述のように負荷が大きくなってハンマー１０１がばね１０３に抗して後退する動作及び突起１０１１がアンビル１０２の爪１０２１を乗り越えた後の前進動作は打撃ハンマー１０１ａのみが行う。

しかし、アンビル１０２に回転方向の打撃衝撃を与えるためのハンマー１０１の回転は、打撃ハンマー１０１ａと回転ハンマー１０１ｂとが一体的に回転するものとなっているために、両ハンマー１０１ａ，１０１ｂを合わせた慣性モーメントが持つ回転運動エネルギーが衝撃トルクに変換されてアンビル１０２に加えられる。

一方、ねじ締めのためのトルクには寄与しないハンマー１０１の軸方向移動は、打撃ハンマー１０１ａのみが行うものであり、ハンマー１０１全体が軸方向移動する場合に比して、軸方向移動部材の質量は小さくなる。このためにハンマー１０１の前後動によって生じる振動は小さくなる。

殊に図示例においては、打撃ハンマー１０１ａの質量を回転ハンマー１０１ｂの質量よりも小さくしている上に、打撃ハンマー１０１ａの外周に回転のみを行う質量大で且つ最大外径が打撃ハンマー１０１ａの最大外径よりも大である回転ハンマー１０１ｂを配置しているために、ハンマー１０１が持つ回転慣性で発生させることができるインパクトトルクに対して、前後移動部材の質量をかなり小さくすることができるものであり、従って、工具外殻及び作業者に伝達される前後振動をより低減することができる。

また、ここでは回転ハンマー１０１ｂの内周面にガイド溝１０１３を設け、打撃ハンマー１０１ａの外周面に突条１０１４を設けることで、両ハンマー１０１ａ，１０１ｂの回転についての結合を行っているが、この構造であれば、別途結合部材を必要とすることなく、両者の回転についてのみの結合を行うことができるために、製造コストを抑えることができる。また、図示例においては、突条１０１４の先端が突起１０１１に連続するようにしているようにしているために、突条１０１４及び突起１０１１を打撃ハンマー１０１ａに形成することが容易となっている。

なお、ガイド溝１０１３と突条１０１４との接触面積は、ハンマー１０１の突起１０１１とアンビル１０２の爪１０２１との接触面積よりも大きくしておく。ハンマー１０１がアンビル１０２を打撃する際に打撃ハンマー１０１ａと回転ハンマー１０１ｂとの間に加わる単位面積当たりの圧力が、突起１０１１と爪１０２１との間に加わる圧力よりも小さくなるために、ハンマー１０１の寿命が短くなってしまうということがない。

回転ハンマー１０１ｂにおけるガイド溝１０１３は、駆動軸１１１の軸方向と平行でなくてもよいが、平行としておくと、打撃ハンマー１０１ａが前進後退する際に回転ハンマー１０１ｂとの相対角度が変化しないために、ハンマー１０１がアンビル１０２を打撃した時の回転ハンマー１０１ｂの速度低下がもっとも大きくなり、回転ハンマー１０１ｂが持つ運動エネルギーを効率よくアンビル１０２に伝達することができ、従ってインパクト回転工具が発生するトルクを大きくすることができる。

上記ガイド溝１０１３を、駆動軸１１１の軸方向と平行でないものとする場合は、打撃ハンマー１０１ａが後退する際に回転ハンマー１０１ｂが打撃ハンマー１０１ａに対して回転方向に進むことになる角度をガイド溝１０１３に設けることが好ましい。ハンマー１０１がアンビル１０２を打撃の際の回転ハンマー１０１ｂへの衝撃が緩和され、工具の回転方向振動が減少することになる。また、ハンマー打撃部１０１ａがガイド溝１０１３に沿って後退する際、ガイド溝１０１３による抵抗が小さくなると同時にばね１０３の弾性エネルギーに変換されるために、工具の効率が向上する。

ところで、軸方向移動しない回転ハンマー１０１ｂを打撃ハンマー１０１ａと減速機１０９の間に位置させた図示例の構成であると、打撃ハンマー１０１ａが軸方向移動を行っても減速機１０９と干渉してしまう虞がないために、回転ハンマー１０１ｂと減速機１０９との間の間隔を詰めることができるために、軸方向全長を短く抑えることができる。

１００ モータ
１０１ ハンマー
１０１ａ 打撃ハンマー
１０１ｂ 回転ハンマー
１０２ アンビル
１０３ ばね
１１１ 駆動軸
１３０ カム機構

Claims (10)

1. モータによって回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周にカム機構を介して配されるハンマーと、ハンマーに設けた突起と係合する爪を備えたアンビルと、上記ハンマーをアンビル側に向けて付勢するばねとを備えているインパクト回転工具において、
   上記ハンマーは、上記突起を備えるとともにばねによる付勢を受けて上記駆動軸に対して軸方向移動及び軸周りの回転が可能な打撃ハンマーと、駆動軸に対して軸方向移動が不能で且つ上記打撃ハンマーと一体的に回転する回転ハンマーとからなることを特徴とするインパクト回転工具。
2. 上記回転ハンマーの質量が上記打撃ハンマーの質量よりも大であ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. 上記回転ハンマーの最大外径が上記打撃ハンマーの最大外径よりも大であることを特徴とする請求項１または２記載のインパクト回転工具。
4. 上記回転ハンマーはその内周面にガイド溝を備え、上記打撃ハンマーはその外周面に上記ガイド溝内を移動自在な突条を備えて、これらガイド溝と突条とによって回転ハンマーと打撃ハンマーとの回転方向についての結合がなされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインパクト回転工具。
5. 上記ガイド溝と上記突条との接触面積が、上記突起と上記爪との接触面積よりも大であることを特徴とする請求項４記載のインパクト回転工具。
6. 上記ガイド溝は駆動軸の軸方向と平行なものであることを特徴とする請求項４または５記載のインパクト回転工具。
7. 上記ガイド溝は、打撃ハンマーが駆動軸に対して後退する際に回転ハンマーが駆動軸の回転方向に進むことになる角度を有するものとして形成されていることを特徴とする請求項４または５記載のインパクト回転工具。
8. 上記回転ハンマーは、インパクト発生のための部材によって駆動軸に対して軸方向移動不能とされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインパクト回転工具。
9. 上記回転ハンマーは、上記駆動軸に設けた段差と、上記ばねとの間に配されていることを特徴とする請求項８記載のインパクト回転工具。
10. 上記回転ハンマーが上記打撃ハンマーよりも後方側に位置していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインパクト回転工具。

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