JP2016117136A - 打撃作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転するハンマでアンビルを打撃する際の騒音を抑制することの可能な打撃作業機を提供する。【解決手段】軸線Ａ１を中心として回転すると共に軸線Ａ１方向に移動可能なハンマ３３により回転力が加えられ、かつ、回転方向に打撃されるアンビル１９を備えた打撃作業機であって、ハンマ３３は凹部６２を備え、アンビル１９は、凹部６２内に配置されるフランジ６０を備え、アンビル１９を回転させるために必要な回転力が増加してハンマ３３が軸線Ａ１方向に移動する際に、凹部６２の内周面６３と、フランジ６０の外周面６１とが、互いに接触した状態を維持する。【選択図】図６

Description

本発明は、回転するハンマで工具保持部材を打撃することの可能な打撃作業機に関する。

従来、回転するハンマで工具保持部材を打撃することの可能な打撃作業機が知られており、その打撃作業機が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された打撃作業機は、ケースと、ケース内に収容したモータと、モータの回転力が入力される減速機と、減速機から出力された回転力が伝達されるスピンドルと、スピンドルに対して軸線に沿った方向に移動可能であり、かつ、スピンドルの回転方向に所定角度の範囲内で移動可能なハンマと、ハンマの端部に回転方向に間隔をおいて設けた第１係合爪と、スピンドルの同心状に配置され、かつ、先端工具を保持する工具保持部材と、工具保持部材に回転方向に間隔をおいて設けられた第２係合爪と、ハンマを工具保持部材に近づく向きで付勢する弾性体と、スピンドルの外周面に設けた第１保持溝と、ハンマの内周面に設けた第２保持溝と、第１保持溝及び第２保持溝により保持された転動体と、を備えている。

モータの回転力が減速機を経由してスピンドルに伝達され、スピンドルの回転力は、第１係合爪と第２係合爪との係合力で工具保持部材に伝達される。先端工具は工具保持部材に伝達される回転力で回転し、ねじが締め付けられる。ねじを締め付けるために必要な回転力が増加すると、ハンマが弾性体の付勢力に抗して工具保持部材から離れる向きで移動し、第１係合爪が第２係合爪を乗り越える。

さらに、弾性体の力でハンマが工具保持部材に近づく向きで移動し、かつ、第１係合爪が第２係合爪に衝突し、回転するハンマが工具保持部材を打撃する。その結果、ねじを締め付ける回転力が増加し、ねじを締め付ける作業性の低下を抑制できる。

特許第３５６８１２８号公報

しかし、特許文献１に記載された打撃作業機においては、回転するハンマにより工具保持部材を打撃する際に、騒音が発生する問題があった。

本発明の目的は、回転するハンマで工具保持部材を打撃する際に生じる騒音を抑制することの可能な打撃作業機を提供することにある。

一実施形態の打撃作業機は、軸線を中心として回転すると共に前記軸線方向に移動可能なハンマにより回転力が加えられ、かつ、回転方向に打撃される工具保持部材を備えた打撃作業機であって、前記工具保持部材を回転させるために必要な回転力が増加して前記ハンマが前記軸線方向に移動する際に、前記ハンマと前記工具保持部材とが接触した状態を維持する。

他の実施形態の打撃作業機は、軸線を中心として回転するハンマにより打撃される工具保持部材を打撃する打撃作業機であって、前記工具保持部材に設けた第１接触部と、前記ハンマに設けられ、かつ、前記第１接触部に衝突して前記工具保持部材に打撃力を加える第２接触部と、を備え、前記軸線と交差する平面視で前記第２接触部に加えられる前記打撃力の方向は、前記第１接触部と前記第２接触部とが衝突する箇所を通り、かつ、前記第１接触部及び前記第２接触部に共通する接線に沿った方向である。

本発明の打撃作業機によれば、回転するハンマで工具保持部材を打撃する際の騒音を抑制できる。

本発明の打撃作業機の実施形態を示す正面図である。 図１の打撃作業機のハウジング内を示す正面断面図である。 図１の打撃作業機に用いるハンマ及びアンビルの斜視図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図３のハンマ及びアンビルの正面断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図３のハンマ及びフランジの第１形状例を示す側面断面図である。 図３のハンマ及びフランジの第１形状例を示す側面断面図である。 図１の打撃作業機の制御回路を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図３のハンマ及びフランジの摩耗過程を示す側面断面図である。 図３のハンマ及びフランジの第２形状例を示す側面断面図である。 図３のハンマ及びフランジの第３形状例を示す側面断面図である。

以下、本発明の打撃作業機の一実施形態を図１〜図６を用いて詳細に説明する。

打撃作業機１０はインパクトドライバと呼ばれている。打撃作業機１０は、内部中空のハウジング７０と、ハウジング７０内に収容され、かつ、電圧が印加されて駆動する電動モータ１２と、を有する。ハウジング７０は、モータケース１３と、モータケース１３の開口部を塞ぐハンマケース１４と、を有する。電動モータ１２はモータケース１３内に配置されている。また、充電及び放電が可能な電池セルを収容した電池パック１１が設けられている。電池パック１１はハウジング７０に着脱される。電動モータ１２は、電気エネルギを運動エネルギに変換するモータであり、例えば、ブラシレスモータや誘導モータを用いることができる。電動モータ１２は、電池パック１１から電圧が印加されて駆動する。

電動モータ１２は、回転子１５と固定子１６と、を有する。回転子１５は出力軸１７に固定されており、かつ、出力軸１７と共に一体回転可能である。出力軸１７は２個の軸受１８により回転可能に支持されている。回転子１５は、回転方向に配置された複数の永久磁石１５Ａを有する。複数の永久磁石１５Ａは、異なる極性が交互に配置されている。

また、固定子１６は、回転子１５を囲むように配置されており、固定子１６のコイルを電流が通ると回転磁界が形成されて回転子１５が回転する。電動モータ１２は、固定子１６のコイルを通る電流の向きを切り替えることにより、回転子１５の回転方向を正逆に切り替えることができる。

ハンマケース１４は筒形状であり、ハンマケース１４の内部にアンビル１９が設けられている。アンビル１９は金属製であり、アンビル１９には軸線Ａ１と同心に工具取付孔１９ａが設けられている。工具取付孔１９ａは、アンビル１９のうち、モータケース１３の外部に露出した部分に開口されており、工具取付孔１９ａは先端工具２０を着脱するために設けられている。先端工具２０は、ねじ部材を締め付けたり緩めたりするためのドライバビットである。

ハンマケース１４は、大径筒部２１と、大径筒部２１よりも内径が小さい小径筒部２２とを有し、大径筒部２１はモータケース１３に固定されている。小径筒部２２内にメタル軸受２３が固定されている。そして、アンビル１９はメタル軸受２３の軸孔２３ａ内に配置され、かつ、メタル軸受２３により回転可能に支持されている。アンビル１９は軸線Ａ１を中心として回転可能である。

アンビル１９であって、大径筒部２１内に位置する端部には、半径方向で外側に向けて突出されたフランジ６０が設けられている。フランジ６０の第１形状例を、図５を参照して説明する。軸線Ａ１と交差する平面視で、図５のようにフランジ６０の外周面６１はトラック形状である。外周面６１は、互いに平行に配置された２つの直線部６１ａと、２つの直線部６１ａの両端同士をそれぞれ接続した２つの円弧部６１ｂと、を備えている。２つの円弧部６１ｂの曲率中心は、軸線Ａ１から偏心した位置にある。フランジ６０の内径の最小値は、メタル軸受２３の内径よりも大きい。

さらに、軸線Ａ１を含む平面視で、フランジ６０の外周面６１にテーパが施されている。大径筒部２１内に圧縮ばね３６が設けられている。外周面６１のテーパは、軸線Ａ１に沿った方向で圧縮ばね３６から離れることに伴い、外径が大きくなる向きで傾斜している。つまり、外周面６１は、ハンマ３３に近づくことに伴い、外径が小さくなる向きで傾斜している。圧縮ばね３６の役割は後述する。さらに、アンビル１９であって大径筒部２１内の端部には、軸線Ａ１と同心の支持孔１９ｂが設けられている。

一方、ハンマケース１４の大径筒部２１内に減速機２４が設けられている。軸線Ａ１に沿った方向で、減速機２４は、電動モータ１２とアンビル１９との間に配置されている。減速機２４は、電動モータ１２の回転力をアンビル１９に伝達する動力伝達装置であり、減速機２４はシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。減速機２４は、出力軸１７と同心状に配置されたサンギヤ２５と、サンギヤ２５の外側を取り囲むように設けたリングギヤ２６と、サンギヤ２５及びリングギヤ２６に噛み合わされた複数のピニオンギヤ２７を自転、かつ、公転可能に支持したキャリヤ２８と、を有する。リングギヤ２６はハンマケース１４に固定されており、回転不可能である。

また、キャリヤ２８と共に軸線Ａ１を中心として一体回転するスピンドル２９が設けられている。つまり、電動モータ１２の出力軸１７、減速機２４、スピンドル２９、アンビル１９は、軸線Ａ１を中心として設けられている。スピンドル２９は、軸線Ａ１に沿った方向でアンビル１９と減速機２４との間に配置されており、スピンドル２９の両端部のうち、アンビル１９に近い方の端部には、軸線Ａ１を中心とする突出軸３０が形成されており、突出軸３０は支持孔１９ｂに回転可能に挿入されている。このため、アンビル１９とスピンドル２９とは、軸線Ａ１を中心として相対回転可能である。

モータケース１３内から大径筒部２１内に亘り、筒形状のホルダ３１が設けられている。ホルダ３１は回転しないように固定されており、ホルダ３１に軸受３２が取り付けられている。スピンドル２９の長手方向の端部は、軸受３２を介してホルダ３１により回転可能に支持されている。さらに、スピンドル２９の外周面に２本の第１カム溝２９ａが設けられている。

また、スピンドル２９の外周には、環状のハンマ３３が取り付けられている。ハンマ３３は大径筒部２１内に収容されており、ハンマ３３は、軸線Ａ１に沿った方向で、減速機２４とアンビル１９との間に配置されている。ハンマ３３は、軸孔３３ｂを有し、軸孔３３ｂ内にスピンドル２９が配置されている。ハンマ３３はスピンドル２９に対して所定の角度の範囲内で回転可能であり、かつ、ハンマ３３は、軸線Ａ１に沿った方向でスピンドル２９に対して所定の範囲内で移動可能である。ハンマ３３の内周面には、軸線Ａ１に沿った方向に延ばされた２つの第２カム溝３３ａが形成されている。

そして、第１カム溝２９ａ及び第２カム溝３３ａを１組として、１個のボール３４が保持されている。ボール３４は、金属製の転動体である。このため、ハンマ３３は、スピンドル２９に対して、ボール３４が転動可能な範囲で軸線Ａ１に沿った方向に移動可能である。また、ハンマ３３は、スピンドル２９に対して、ボール３４が転動可能な範囲で軸線Ａ１を中心とする円周方向に回転可能である。

さらに、スピンドル２９の外周であって、軸線Ａ１に沿った方向で第１カム溝２９ａとキャリヤ２８との間には、環状のプレート３５が取り付けられている。また、軸線Ａ１に沿った方向で、ハンマ３３とプレート３５との間には、圧縮ばね３６が圧縮された状態で設けられている。キャリヤ２８は、軸受３２、ホルダ３１に接触することで、軸線Ａ１に沿った方向の移動が規制されており、圧縮ばね３６の押圧力はハンマ３３に加えられている。ハンマ３３は、圧縮ばね３６の押圧力により、軸線Ａ１に沿った方向でアンビル１９に向けて押されている。

また、ハンマ３３の両端部のうち、アンビル１９に近い方の端部には、凹部６２が設けられている。凹部６２の第１形状例を、図５を参照して説明する。図５において、凹部６２の内周面６３は、軸線Ａ１に対して垂直な平面内でトラック形状である。内周面６３は、互いに平行に配置された２つの直線部６３ａと、２つの直線部６３ａの両端同士をそれぞれ接続した２つの円弧部６３ｂと、を備えている。２つの直線部６３ａの長さは、２つの直線部６１ａの長さと同じである。２つの直線部６３ａの間隔は、２つの直線部６１ａの幅よりも大きい。２つの円弧部６３ｂの曲率中心は、軸線Ａ１から偏心し、かつ、２つの円弧部６１ｂの曲率中心と同じ位置にある。２つの円弧部６３ｂの曲率半径は、２つの円弧部６１ｂの曲率半径よりも小さい。

軸線Ａ１と垂直な平面視で、凹部６２の内周面６３の長軸方向における第１外径は、フランジ６０の外周面６１の長軸方向における第２外径よりも大きい。また、軸線Ａ１と垂直な平面視で、凹部６２の内周面６３の短軸方向における第３外径は、フランジ６０の外周面６１の短軸方向における第４外径よりも大きい。また、軸線Ａ１と垂直な平面視で、第２外径は第３外径よりも大きい。

さらに、凹部６２の内周面６３にテーパが施されている。内周面６３のテーパは、軸線Ａ１に沿った方向で、圧縮ばね３６から離れることに伴い、外径が大きくなる向きで傾斜している。つまり、内周面６３は、軸線Ａ１を含む平面内で、軸線Ａ１を中心とする内径が、アンビル１９に近づくことに伴い大きくなるテーパを備えている。そして、フランジ６０は、軸線Ａ１に沿った方向で凹部６２に出入り可能である。

モータケース１３に連続してグリップ３９が設けられている。グリップ３９は、軸線Ａ１に対して交差する向きで、モータケース１３の外面から延ばされている。グリップ３９は、作業者が手で握る箇所であり、グリップ３９とモータケース１３との接続箇所に、スイッチトリガ４０が設けられている。

さらに、グリップ３９におけるモータケース１３とは反対の端部に装着部４１が設けられており、装着部４１に本体側端子４２が設けられている。この装着部４１に電池パック１１が着脱される。電池パック１１内に複数の電池セルが収容されている。電池セルは、充電及び放電が可能な二次電池であり、電池セルは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池等を用いることができる。電池パック１１は、電池セルの電極に接続された電池側端子４３を有し、電池パック１１が装着部４１に取り付けられて、本体側端子４２と電池側端子４３とが接続される。

次に、打撃作業機１０の制御系統を、図７のブロック図を参照して説明する。電池パック１１の電圧はインバータ回路７１を介して電動モータ１２に印加される。電動モータ１２の固定子１６は、３相のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を有する。また、３個の磁気センサＳ１〜Ｓ３が設けられており、３個の磁気センサＳ１〜Ｓ３は回転子１５の回転位置を示す検出信号を出力する。３個の磁気センサＳ１〜Ｓ３は、３相のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対応して設けられている。それぞれの磁気センサＳ１〜Ｓ３は、永久磁石１５Ａが発生する磁力を検出し、かつ、磁力を電気信号に変換して出力する非接触のセンサである。磁気センサＳ１〜Ｓ３は、ホール素子を用いることができる。

インバータ回路７１は、３相フルブリッジインバータ回路であり、互いに接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２と、互いに接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４と、互いに接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６とを有する。スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２は互いに並列に接続され、かつ、リード線７２に接続されている。リード線７２は、コイルＵ１に接続されている。

スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４は互いに並列に接続され、かつ、リード線７３に接続されている。リード線７３は、コイルＶ１に接続されている。スイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６は互いに並列に接続され、かつ、リード線７４に接続されている。リード線７４は、コイルＷ１に接続されている。

スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、電池パック１１の正極の出力端子に接続されている。スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、電流検出用抵抗７５を介して電池パック１１の負極端子に接続されている。

このように、３つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、ハイサイド側となっており、３つのスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、ローサイド側となっている。コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、相互に接続されており、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１はスター結線となっている。

なお、コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の結線方式は、デルタ結線でもよい。例えば、ハイサイド側のスイッチング素子Ｔｒ１と、ローサイド側のスイッチング素子Ｔｒ４のゲートに制御信号が通電されると、Ｕ相とＶ相のコイルＵ１，Ｖ１に電流が供給される。それぞれのスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６をオンオフするタイミング、及びオンする期間を制御することにより、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対する転流動作が制御される。

また、電池パック１１と並列にキャパシタ７６が配置されている。キャパシタ７６は、インバータ回路７１のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の動作中に、電池パック１１の大電流がインバータ回路７１へ流れることを抑制する。

ハウジング７０内に制御基板７７が設けられており、制御基板７７にモータ制御部７８が設けられている。モータ制御部７８は、インバータ回路７１を制御する制御信号を演算して出力する。モータ制御部７８は、演算部７９、制御信号回路８０、回転位置検出回路８１、回転数検出回路８２、電流検出回路８３、スイッチ操作検出回路８４、印加電圧設定回路８５、回転方向設定回路８６、電圧検出回路８７を備えている。

磁気センサＳ１〜Ｓ３の検出信号は回転位置検出回路８１に送られる。回転位置検出回路８１は、回転子１５の回転位置を検出する。回転位置検出回路８１は、回転子１５の回転位置を表す信号を処理する。回転位置検出回路８１から出力された信号は、演算部７９及び回転数検出回路８２に送られる。回転数検出回路８２は電動モータ１２の回転数を検出し、回転数検出回路８２から出力された信号は演算部７９に入力される。

電流検出回路８３は、電流検出用抵抗７５の両端に接続されており、電流検出回路８３は、電動モータ１２に流れる電流を検出する。電流検出回路８３から出力された信号は、演算部７９に入力される。また、作業者が操作する正逆切替レバー８８がハウジング７０に設けられており、作業者は、正逆切替レバー８８を操作して、出力軸１７の回転方向を選択する。正逆切替レバー８８の操作信号は、回転方向設定回路８６に入力され、回転方向設定回路８６から出力された信号は、演算部７９に入力される。さらに、作業者がスイッチトリガ４０を操作すると、スイッチ操作検出回路８４から出力された信号が演算部７９に入力される。また、スイッチトリガ４０が操作されると、印加電圧設定回路８５は、スイッチトリガ４０の操作量に基づいて電動モータ１２に印加する電圧を設定し、設定した電圧を示す信号を演算部７９へ入力する。

演算部７９は、制御信号を処理するマイクロプロセッサと、メモリと、を備え、メモリには、制御プログラム、演算式およびデータなどが格納されている。演算部７９は、回転数検出回路８２から入力される信号を処理して、出力軸１７の実際の回転数を演算する。演算部７９は、印加電圧設定回路８５から入力される設定電圧の信号から目標回転数を設定し、かつ、出力軸１７の実際の回転数を制御する信号を制御信号回路８０へ出力する。制御信号回路８０から出力された信号がインバータ回路７１へ入力されると、電動モータ１２への印加電圧、出力軸１７の回転数及び回転方向が制御される。

次に、先端工具２０をアンビル１９で支持した打撃作業機１０の使用例を説明する。スイッチトリガ４０が操作されていなければ、電動モータ１２に電圧は印加されず、出力軸１７は停止している。

これに対して、スイッチトリガ４０が操作されて、電動モータ１２に電圧が印加されると、出力軸１７が回転する。出力軸１７の回転力は減速機２４のサンギヤ２５に伝達される。サンギヤ２５に回転力が伝達されると、リングギヤ２６が反力要素となり、キャリヤ２８が出力要素となる。すなわち、サンギヤ２５の回転力がキャリヤ２８に伝達されるとき、サンギヤ２５の回転速度に対してキャリヤ２８の回転速度が低速となることで、回転力が増幅される。

スピンドル２９はキャリヤ２８と共に一体回転し、スピンドル２９の回転力は、ボール３４を介してハンマ３３に伝達される。ハンマ３３とアンビル１９との間における回転力の伝達原理を、図５を参照して説明する。

図５（Ａ）は、ハンマ３３が停止している状態を示しており、凹部６２の内周面６３と、フランジ６０の外周面６１とが離れている。停止しているハンマ３３が図５（Ａ）で反時計回りに回転すると、図５（Ｂ）のように、内周面６３の直線部６３ａと、外周面６１の円弧部６１ｂとの隙間量が減少する。そして、図６のように、内周面６３の直線部６３ａが外周面６１の円弧部６１ｂに押し付けられると、ハンマ３３の回転力がアンビル１９に伝達される。

つまり、内周面６３と外周面６１とが、軸線Ａ１方向と略直交する径方向の内側と外側に位置し、かつ、互いに接触する。また、内周面６３と外周面６１とが、軸線Ａ１を中心とする回転方向で互いに接触する。

具体的には、内周面６３の直線部６３ａと、外周面６１の円弧部６１ｂとが接触する箇所Ｄ１における摩擦力により、箇所Ｄ１を通る接線Ｂ１方向の力Ｆ１が発生し、力Ｆ１に対応する回転力がアンビル１９に伝達される。箇所Ｄ１は、軸線Ａ１を中心とする仮想円Ｅ１上に２つ存在し、２本の接線Ｂ１は互いに平行である。接線Ｂ１は、箇所Ｄ１を通り、かつ、直線部６３ａ及び円弧部６１ｂに共通する。２本の接線Ｂ１は、仮想円Ｅ１に対して箇所Ｄ１の１点でそれぞれ接し、２本の接線Ｂ１は仮想円Ｅ１及び外周面６１と交差しない。接線Ｂ１と、軸線Ａ１及び箇所Ｄ１を通る直線とは、互いに非直角である。また、２つの打撃力Ｆ１は、２つの箇所Ｄ１で互いに逆向きに発生する。

そして、アンビル１９の回転力は先端工具２０を介してねじ部材に伝達され、ねじ部材が締め付けられる。凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１にテーパが施されているため、ねじ部材を締め付けるために必要な負荷、つまり、回転力が増加すると、凹部６２の内周面６３とフランジ６０の外周面６１との接触箇所で生じる反力により、ハンマ３３は、図４（Ｂ）のように圧縮ばね３６の押圧力に抗してアンビル１９から離れる向きで移動し、かつ、ボール３４が第１カム溝２９ａ及び第２カム溝３３ａ内を転動する。

すると、凹部６２の内周面６３と、フランジ６０の外周面６１とが離れ、ハンマ３３の回転力はアンビル１９に伝達されなくなる。さらに、ハンマ３３の回転が継続されて、内周面６３の直線部６３ａが、接触していた外周面６１の円弧部６１ｂを乗り越えると、ハンマ３３をアンビル１９から離れさせる向きの力よりも、圧縮ばね３６がハンマ３３に加える押圧力の方が高くなる。すると、ボール３４が第１カム溝２９ａ及び第２カム溝３３ａ内を転動することで、ハンマ３３とスピンドル２９とが所定の角度範囲内で相対回転し、かつ、ハンマ３３はアンビル１９に近づく向きで移動する。

その後、回転しているハンマ３３の内周面６３の直線部６３ａが、アンビル１９の外周面６１の円弧部６１ｂに衝突し、アンビル１９に打撃力Ｆ１が加えられる。打撃力Ｆ１は力Ｆ１よりも大きいが、打撃力Ｆ１と力Ｆ１とは共に向きが同じであるため、便宜上、同じ符号Ｆ１を用いて説明する。ハンマ３３がアンビル１９を打撃する原理は、図６を用いて説明したように、ハンマ３３がアンビル１９を回転させる原理と同じである。

アンビル１９に加わる単位時間あたりの回転力は、ハンマ３３の内周面６３がフランジ６０の外周面６１から一旦離れ、その後に、ハンマ３３の内周面６３がフランジ６０の外周面６１に衝突する場合の方が、ハンマ３３の内周面６３がフランジ６０の外周面６１に常時接触している場合よりも大きい。なお、作業者が正逆切替レバー８８を操作して、電動モータ１２の出力軸１７の回転方向を逆にすると、ハンマ３３及びアンビル１９に上記とは逆の回転力が伝達され、ねじ部材を緩めることができる。

本実施形態の打撃作業機１０は、ハンマ３３がアンビル１９を打撃する際に、凹部６２の内周面６３の直線部６３ａと、フランジ６０の外周面６１の円弧部６１ｂとが衝突して打撃力Ｆ１が発生し、打撃力Ｆ１に応じた回転力がアンビル１９に加わる。軸線Ａ１と交差する平面視、具体的には、軸線Ａ１と垂直な平面視である図６において、打撃力Ｆ１の方向は接線Ｂ１方向と同じである。

つまり、打撃力Ｆ１の方向は、外周面６１と内周面６３とが接触する箇所Ｄ１において、外周面６１と交差しない。このため、ハンマ３３がアンビル１９に打撃力を加えた場合の反力は小さく、凹部６２の内周面６３の直線部６３ａが、外周面６１の円弧部６１ｂに接触した状態に維持される。したがって、アンビル１９の振動が減衰され、ハンマ３３がアンビル１９を打撃した際の騒音を低減できる。

また、ハンマ３３の凹部６２を形成する開口端は、軸線Ａ１を中心とする全周に亘って環状に形成されており、軸線Ａ１に沿った方向に凹凸となる形状ではない。このため、ハンマ３３の回転時における慣性力が高められ、ハンマ３３からアンビル１９に伝達される回転力、または、打撃力を増加することができる。したがって、ねじ部材を締め付ける作業性が向上する。さらに、ハンマ３３の回転方向における強度の低下を抑制でき、ハンマ３３がアンビル１９を打撃する際にハンマ３３が破損することを防止できる。

また、凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１にテーパが施されているため、ハンマ３３の回転方向においては、凹部６２の内周面６３とフランジ６０の外周面６１とが接触した後、ハンマ３３がアンビル１９から受ける反力で、アンビル１９から離れることがない。すなわち、ハンマ３３がアンビル１９を打撃した直後も、ハンマ３３とアンビル１９とが接触した状態に維持されるため、打撃音を抑えることができる。また、外周面６１のテーパにより、ハンマ３３がアンビル１９から離れる向きに移動し易くすることができる。

なお、従来のように、ハンマに設けた第１の爪が、アンビルに設けた第２の爪を打撃する構成であっても、互い爪に形成される打撃面の角度を緩やかにすれば、ハンマがアンビルを打撃した直後にハンマとアンビルが離れ難くすることができる。つまり、ハンマとアンビルとが接触した状態が維持されるため、本実施の形態と同様に、ハンマがアンビルを打撃する際の打撃音を抑制することができる。

また、外周面６１に形成するテーパの傾斜角をなるべく小さくすれば、ハンマ３３からアンビル１９に加わる径方向の力を大きくすることができる。ここで、テーパの傾斜角は、軸線Ａ１とテーパ面とがなす鋭角側の角度である。アンビル１９に加わる径方向の力は、軸線Ａ１と直交する方向の力である。

一方、外周面６１に形成するテーパの傾斜角をなるべく大きくすれば、ハンマ３３からアンビル１９へ軸方向に加わる力を大きくすることができる。すなわち、外周面６１のテーパの傾斜角を変更することで、ハンマ３３からアンビル１９に加わる力を変更することができる。ハンマ３３からアンビル１９に加わる力は、径方向の力と軸方向の力との割合である。

本実施の形態の打撃作業機では、外周面に形成するテーパの傾斜角をなるべく小さくすることで、ハンマ３３からアンビル１９に加わる軸方向の力を小さすることができる。このため、例えば、ドライバビットがねじ部材から外れるカムアウト現象を抑制することができる。

また、ハンマ３３が前進する際に、ハンマ３３の内周面６３と、フランジ６０の外周面６１とが接触した状態となるが、ハンマ３３とアンビル１９とが相対回転した際に、外周面６１のテーパ形状によってアンビル１９に逆転方向に回転力が加えられる。ハンマ３３が前進とは、ハンマ３３がアンビル１９に近づく向きで移動することである。アンビル１９に逆回転方向の力が加わると、ドライバビットが逆転方向に回転することで、ねじ部材とドライバビットとの係合が外れ難くなり、カムアウト現象を抑制することができる。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１の磨耗の進行過程を示す。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）よりも摩耗量が多い状態であり、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）よりも摩耗量が多い状態である。凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１のテーパ形状により、内周面６３または外周面６１の少なくとも一方が摩耗しても、内周面６３と外周面６１とが、確実に接触することができる。

図９は、凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１の第２形状例を示す。図９に示された内周面６３は楕円形状であり、直線部６３ａおよび円弧部６３ｂは設けられていない。また、外周面６１は楕円形状であり、直線部６１ａおよび円弧部６１ｂは設けられていない。図９に示す凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１の第２形状例における他の条件は、凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１の第１形状例における他の条件と同じである。

図９に示すハンマ３３からフランジ６０に回転力を伝達する原理、ハンマ３３がフランジ６０に打撃力を加える原理は、図５（Ａ），（Ｂ）及び図６を参照して説明した原理と同じである。図９に示すように、楕円形状の内周面６３を備えたハンマ３３と、楕円形状の外周面６１を有するフランジ６０と、を備えた打撃作業機１０においても、前記と同様に、回転するハンマ３３でアンビル１９を打撃する際の騒音を低減できる。

図１０は、凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１の第３形状例を示す。図１０に示された内周面６３は、２つの直線部６３ａと、２つの直線部６３ａに別々に接続された２つの円弧部６３ｂと、２つの円弧部６３ｂを接続する１つの直線部６３ｄと、を備えたトラック形状である。また、外周面６１は、２つの直線部６１ａと、２つの直線部６１ａに別々に接続された２つの円弧部６１ｂと、２つの円弧部６１ｂを接続する１つの直線部６１ｄと、を備えたトラック形状である。図１０に示す凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１の他の条件は、図５及び図６に示す凹部６２の内周面６３及びフランジ６０の外周面６１の他の条件と同じである。

図１０に示すハンマ３３からフランジ６０に回転力を伝達する原理、ハンマ３３がフランジ６０に打撃力を加える原理は、図５（Ａ），（Ｂ）及び図６を参照して説明した原理と同じである。図１０に示すハンマ３３及びフランジ６０を備えた打撃作業機１０においても、前記と同様に、回転するハンマ３３がアンビル１９を打撃する場合に騒音を低減できる。

本発明は、ハンマがアンビルを打撃した後に、アンビル１９の振動を抑制することができる。また、ハンマがアンビルを打撃した直後に、ハンマが軸線方向に移動する際は、ハンマがアンビルに接触した状態を維持でき、アンビルの振動を抑制できる。つまり、本発明は、ハンマがアンビルを打撃した直後に、軸線方向に移動するか否かに関わりなく、アンビルの振動を抑制できる。

本実施形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、先端工具２０が、本発明の先端工具に相当し、アンビル１９が、本発明の工具保持部材に相当し、ハンマ３３が、本発明のハンマに相当し、打撃作業機１０が、本発明の打撃作業機に相当し、電動モータ１２が、本発明のモータに相当し、スピンドル２９が、本発明の回転軸に相当し、フランジ６０の外周面６１が、本発明の第２打撃面及び第１接触部に相当し、凹部６２が、本発明の凹部に相当し、内周面６３が、本発明の第１打撃面及び第２接触部に相当し、圧縮ばね３６が、本発明の弾性体に相当する。箇所Ｄ１は、本発明の箇所に相当し、打撃力Ｆ１は、本発明の打撃力に相当し、接線Ｂ１は、本発明の接線に相当し、軸線Ａ１は、本発明の軸線に相当する。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本発明の打撃作業機は、ねじの締め付け及び緩めを行うインパクトドライバの他、対象物に穴開け作業を行うインパクトドリルを含む。インパクトドリルで用いる先端工具は、ドリルビットである。インパクトレンチは、工具保持部材に筒形状のボックスを着脱できる。ボックスは、ボルトの頭部を掴む凹部を有する。インパクトレンチは、ボルトを締め付けたり緩めたりする場合に、回転するハンマが工具保持部材を打撃することができる。

本発明の打撃作業機において、工具保持部材に回転力を与えるモータは、電動モータ、油圧モータ、空気圧モータ、内燃機関を含む。本発明のモータが電動モータである場合、打撃作業機の電源は、直流電源または交流電源の何れであってもよい。

１０…打撃作業機、１２…電動モータ、１９…アンビル、２０…先端工具、２９…スピンドル、３３…ハンマ、３６…圧縮ばね、６０…フランジ、６１…外周面、６２…凹部、６３…内周面、Ａ１…軸線、Ｂ１…接線、Ｄ１…箇所、Ｆ１…打撃力。

Claims (11)

1. 軸線を中心として回転すると共に前記軸線方向に移動可能なハンマにより回転力が加えられ、かつ、回転方向に打撃される工具保持部材を備えた打撃作業機であって、
   前記工具保持部材を回転させるために必要な回転力が増加して前記ハンマが前記軸線方向に移動する際に、前記ハンマと前記工具保持部材とが接触した状態を維持する、打撃作業機。
2. 前記ハンマが前記軸線方向に移動し、かつ、前記ハンマが前記工具保持部材を回転方向に打撃した直後において、前記ハンマと前記工具保持部材とが接触した状態を維持する、請求項１に記載の打撃作業機。
3. 前記ハンマは、前記工具保持部材を打撃する第１打撃面を備え、
   前記工具保持部材は、前記第１打撃面により打撃される第２打撃面を備え、
   前記第１打撃面は、前記工具保持部材に近づくに伴い前記軸線を中心とする内径が大きくなる向きに傾斜しており、
   前記第２打撃面は、前記ハンマに近づくに伴い前記軸線を中心とする外径が小さくなる向きに傾斜している、請求項１または２に記載の打撃作業機。
4. 前記第１打撃面と前記第２打撃面とが、互いに前記軸線方向と略直交する径方向で接触するように構成した、請求項３に記載の打撃作業機。
5. 前記第１打撃面と前記第２打撃面とが、互いに回転方向で接触するように構成した、請求項３に記載の打撃作業機。
6. 軸線を中心として回転するハンマにより打撃される工具保持部材を打撃する打撃作業機であって、
   前記工具保持部材に設けた第１接触部と、
   前記ハンマに設けられ、かつ、前記第１接触部に衝突して前記工具保持部材に打撃力を加える第２接触部と、
   を備え、
   前記軸線と交差する平面視で前記第２接触部に加えられる前記打撃力の方向は、前記第１接触部と前記第２接触部とが衝突する箇所を通り、かつ、前記第１接触部及び前記第２接触部に共通する接線に沿った方向である、打撃作業機。
7. 前記第１接触部は、前記工具保持部材の外周面であり、
   前記第２接触部は、前記ハンマに設けられ、かつ、前記工具保持部材が配置される凹部の内周面である、請求項６に記載の打撃作業機。
8. 前記軸線と交差する平面視で、前記工具保持部材の外周面及び前記凹部の内周面は、共にトラック形状である、請求項７に記載の打撃作業機。
9. 前記軸線と交差する平面視で、前記工具保持部材の外周面及び前記凹部の内周面は、共に楕円形状である、請求項７に記載の打撃作業機。
10. 前記軸線を中心として回転可能であり、かつ、前記ハンマに回転力を伝達する回転軸が設けられ、
    前記ハンマは、前記回転軸に対して前記軸線方向に移動可能に取り付けられ、
    前記ハンマを前記軸線に沿った方向で前記工具保持部材に向けて押す弾性体が設けられ、
    前記軸線を含む平面視で、前記工具保持部材の外周面は、前記弾性体から前記軸線方向に離れることに伴い内径が大きくなる向きに傾斜したテーパが施され、
    前記軸線を含む平面視で、前記凹部の内周面は、前記弾性体から前記軸線方向に離れることに伴い内径が大きくなる向きに傾斜したテーパが施されている、請求項７〜９のいずれか１項に記載の打撃作業機。
11. 前記回転軸に回転力を伝達し、かつ、前記回転軸の回転方向を切り替えるモータが設け
    られている、請求項１０に記載の打撃作業機。

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