JP3653205B2 - オイルパルス回転工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルパルスドライバやオイルパルスレンチ等、オイルパルス発生器によって大きなトルクを断続的に発生させるオイルパルス回転工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記オイルパルス回転工具（以下「回転工具」という）は、ハウジング内に、モータと、モータから減速機構を介してトルク伝達されるオイルパルス発生器とを有しており、オイルパルス発生器が出力軸に大きなトルクを瞬間的に発生させる。このような回転工具では、減速機構とオイルパルス発生器とが直結されていることから、オイルパルス発生時の衝撃がダイレクトに減速機構側へ伝わり、ギヤ等の摩耗や作業者への不快感を生じさせる。よって、実開平７−３１２８１号公報には、遊星歯車減速機構のインターナルギヤを回動自在に設けて、インターナルギヤへ当接させた押圧部材を付勢手段としてのコイルバネにより固定することで、コイルバネによる押圧力を超える負荷が加わった場合には、インターナルギヤを空転させて衝撃を吸収する緩衝機構が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記緩衝機構は、押圧部材又はインターナルギヤの一方に、両端がテーパ面の嵌合溝が、他方に嵌合溝に嵌合するボールが夫々設けられて、コイルバネの付勢に抗してボールがテーパ面に乗り上がることでインターナルギヤの空転を許容する構造であるから、嵌合溝の深さやテーパ面の角度に制限を受けやすく、緩衝作用の設定に自由度が小さかった。又、緩衝のみを目的としており、コイルバネの押圧力はインターナルギヤの固定にしか働かないものとなっていた。
【０００４】
そこで、請求項１に記載の発明は、好適な緩衝作用が得られるのに加えて、緩衝作用の設定の自由度が大きく、更には付勢手段を出力トルクの増大にも利用してしてエネルギー効率の向上にも寄与できるオイルパルス回転工具を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、前記スピンドルとオイルパルス発生器との間に、前記オイルパルス発生器と同軸で一体回転可能且つ軸方向へ移動可能な連結体を設け、前記連結体に前記スピンドルを遊挿させる一方、前記連結体を前記オイルパルス発生器側へ付勢する付勢手段を設け、前記スピンドルの外面と前記連結体の内面との間に、両者に跨ってボールを嵌合させると共に、前記外面と内面との何れか一方の前記ボールの嵌合部分を、前記スピンドルの軸方向から傾斜するカム溝として、前記スピンドルと連結体との間に回転速度の差が生じた際には、前記ボールの前記カム溝内での相対移動により、前記連結体の後退と前記スピンドルの空転とを可能としたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、連結体の動作性を良好とするために、ハウジングの内側で連結体を軸支したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
《形態１》
図１は、オイルパルス回転工具の一例であるオイルパルスドライバの一部縦断面図を示すもので、オイルパルスドライバ１において、ハウジング２の後部（図１の左側を後方として説明する。以下同じ）にはモータ３が内蔵され、モータ３の前方には遊星歯車減速機構５が配置される。遊星歯車減速機構５は、ギヤハウジング６にボールベアリング７を介して軸支されるキャリア８を、モータ３の出力軸４に固着されるピニオンギヤ９に外装させ、キャリア８が軸支する複数の遊星歯車１０，１０・・をピニオンギヤ９に噛合させてなり、キャリア８の前方には出力軸４と同軸でスピンドル１１が突設されている。１２は、ギヤハウジング６内で固定される遊星歯車１０，１０・・のインターナルギヤである。
【０００７】
又、スピンドル１１の前方には、連結体としてのハンマー１３及びアンビル１９が同軸で配置され，スピンドル１１はハンマー１３を貫通し、先端をアンビルの有底孔２０に遊挿させている。ハンマー１３の内面には、前方側から軸方向に一対の凹溝１４，１４が形成され、対するスピンドル１１の外面には、尖端を前方へ向けたＶ字状のカム溝１５，１５が一対凹設されて、各凹溝１４とカム溝１５との間には、ボール１６が夫々両溝に跨って嵌入されている。１７は、ハンマー１３とキャリア８との間に配されてハンマー１３を前方へ付勢するコイルバネである。
更に、ハンマー１３の前端には、一対の係合凹部１８，１８が、アンビル１９の後端には、係合凹部１８，１８に夫々嵌合する一対の係合爪２１，２１が夫々形成されて、コイルバネ１７の付勢により、ハンマー１３とアンビル１９とは、係合凹部１８と係合爪２１との嵌合によって回転方向で一体化している。２２は、アンビル１９の有底孔２０に収容されるボールで、スピンドル１１の先端が当接してスピンドル１１の摩擦を抑える作用を奏する。
【０００８】
そして、アンビル１９の前方には、オイルパルス発生器としてのオイルユニット２３が同軸で配置され、アンビル１９と一体に連結されている。このオイルユニット２３は、アンビル１９と固定される本体２４と、本体２４の前方に突出する出力軸２５とを備え、所定のトルクまでは本体２４と出力軸２５とが一体に回転し、所定のトルクを超える負荷が出力軸２５に加わって本体２４との回転にずれが生じると、本体２４内部で蓄圧された作動油の油圧により出力軸２５へ大きなトルクが伝達される周知の構成を有する。このオイルユニット２３の出力軸２５は、ボールベアリング２６に軸支されてハウジング２の前方へ突出し、先端にビットを着脱可能なチャック２７を備えている。
【０００９】
以上の如く構成されたオイルパルスドライバ１においては、図１のように前方へ付勢されるハンマー１３とアンビル１９とが連結される位置では、ボール１６，１６は凹溝１４，１４の最後部、カム溝１５，１５の尖端に位置する。よって、スピンドル１１は、ボール１６，１６を介してハンマー１３と回転方向で一体となり、アンビル１９を介してオイルユニット２３とも一体となる。ここでモータ３を駆動させると、遊星歯車減速機構５を介して減速されたトルクがスピンドル１１を回転させ、スピンドル１１と一体的にハンマー１３、アンビル１９、オイルユニット２３が回転（ここでは前方へ向かって右回転）し、出力軸２５に装着したビットを回転させてネジ締め等が可能となる。
そして、締付作業につれて出力軸２５への負荷が高まり、オイルユニット２３の本体２４の回転より出力軸２５の回転が遅れるようになると、オイルユニット２３が油圧による衝撃力を発生させ（オイルパルス）、この衝撃力を出力軸２５へ断続的に与えるため、増し締めが可能となる。
【００１０】
このオイルパルスの発生時に、出力軸２５の回転の低下に連れて回転が低下しようとする本体２４やハンマー１３、アンビル１９と、等速で回転しようとするスピンドル１１との間にギャップが生じる。しかし、図２の如く、スピンドル１１とハンマー１３との間のボール１６，１６が、カム溝１５，１５の傾斜部分に沿って相対的に後退し、ハンマー１３をコイルバネ１７の付勢に抗して後退させることで、スピンドル１１の空転を許容するため、この動作によりギャップを吸収できる。オイルパルスが発生してギャップが解消されると、コイルバネ１７の付勢によりハンマー１３は前進すると共に、ボール１６，１６がカム溝１５，１５の傾斜部分に沿って尖端まで前進し、元の図１の位置に復帰する。このハンマー１３の前進時には、ボール１６，１６のカム溝１５，１５に沿った前進によってハンマー１３及びアンビル１９にスピンドル１１の回転方向へトルクが生じるため、このトルクがオイルユニット２３に加わることになる。
【００１１】
よって、ハンマー１３はオイルパルスの発生の度に後退と前進とを行うことになるが、このストロークでも係合凹部１８と係合爪２１との嵌合は維持されるように両者の軸方向の長さが設定されているため、スピンドル１１とオイルユニット２３との連結が解除されることはない。同様に、カム溝１５，１５のリード及び傾斜部分の長さは、ハンマー１３の最後退位置でもボール１６がカム溝１５の後端へ到達しないように設定されている。尚、モータ３が逆回転の時はスピンドル１１も上記と逆回転し、カム溝１５の反対側の傾斜部分でボール１６が移動することになる。
【００１２】
このように上記形態によれば、ハンマー１３の後退とスピンドル１１の空転とによってオイルパルス発生時の衝撃を緩衝し、遊星歯車減速機構５やモータ３側への反動を防止することができる。よって、ギヤの摩耗やモータの焼損がなくなり、オイルパルスドライバ１の耐久性が向上すると共に、作業者の使用感も良好となる。又、衝撃をエネルギーとしてコイルバネ１７に蓄えて、タイミング良く放出可能となるので、オイルパルス発生時の出力トルクが増大し、エネルギー効率も良くなって消費電力の節約にも繋がる。更に、インターナルギヤ１２を利用せずに、オイルユニット２３の前段でスピンドル１１とハンマー１３との間でカム溝１５やボール１６等の緩衝機構を設けたことで、カム溝１５のリードやハンマー１３のストロークを簡単に調整でき、緩衝作用の設定の自由度を大きくすることができる。
【００１３】
《形態２》
次に、本発明の他の形態を説明する。尚、形態１と同じ符号は同じ構成部であるため、重複する説明は省略する。
図３は、オイルパルス回転工具としてのアングルオイルパルスレンチ３０の一部縦断面図で、モータ３からスピンドル１１までの構成は上記形態１と同じで、ハンマー３１とスピンドル１１との連結も、ハンマー３１の凹溝３２，３２とスピンドル１１のカム溝３３，３３との間に嵌合されるボール３４，３４によってなされるが、ハンマー３１は、オイルユニット２３の本体２４に嵌着される筒状のアンビル３６の後方（本形態２では左側を前方として説明する）から遊挿され、図４に示すように、ハンマー３１の外周へ軸方向に凹設された凹部３５，３５・・と、アンビル３６の内周へ後端から軸方向に凹設された凹溝３７，３７・・との間に跨って嵌入されたボール３８，３８・・によって、アンビル３６と互いに一体回転且つ軸方向へスライド可能に連結されている。又、アンビル３６は、ハウジング２に嵌挿されるスリーブ３９内でニードルベアリング４０によって軸支されている。尚、ここでは、オイルユニット２３の出力軸２５はベベルギヤ４１に連結され、その前方で直交状に軸支されるスピンドル４２と一体のベベルギヤ４３と噛合して、トルクを直交状に出力可能としている。
【００１４】
以上の如く構成されたアングルオイルパルスレンチ３０においては、コイルバネ１７によってハンマー３１が前方へ付勢される図３の位置では、スピンドル１１はボール３４，３４を介してハンマー３１と回転方向で一体となり、アンビル３６を介してオイルユニット２３とも一体となる。ここでモータ３を駆動させると、遊星歯車減速機構５を介してスピンドル１１及びハンマー３１、アンビル３６、オイルユニット２３が一体に回転（前方へ向かって右回転）し、出力軸２５からベベルギヤ４１，４３を介してスピンドル４２を回転させる。
そして、スピンドル４２への負荷が高まり、オイルユニット２３がオイルパルスを発生させると、図５の如く、スピンドル１１とハンマー３１との間のボール３４，３４がカム溝３３，３３の傾斜部分に沿って相対的に後退することで、ハンマー３１をコイルバネ１７の付勢に抗して後退させ、スピンドル１１を空転させるため、形態１と同様に衝撃を吸収できる。尚、ハンマー３１の前進時にトルクを生じさせてオイルユニット２３の出力トルクを増大させるのも形態１と同様である。
【００１５】
よって、形態２においても、ハンマー３１の後退とスピンドル１１の空転とによってオイルパルス発生時の衝撃を緩衝し、遊星歯車減速機構５やモータ３側への反動を防止したことで、ギヤの摩耗やモータ３の焼損もなくなり、耐久性が向上すると共に、作業者の使用感も良好となる。又、出力トルクの増大と消費電力の節約に加えて、緩衝機構の位置による自由度も大きくなる。
特にこの形態では、ハンマー３１とアンビル３６との連結をボール３８によって行っているから、オイルパルス発生時のハンマー３１の軸方向のスライドがスムーズに行える。又、ハウジング２の内側でアンビル３６をニードルベアリング４０で軸支しているため、ハンマー３１やアンビル３６に軸のブレが生じることがなく、動作性が良好となる。
【００１６】
尚、上記形態１，２では、連結体としてハンマーとアンビルとを採用しているが、アンビルをなくして、ハンマーをオイルユニットの本体に直接連結させることもできる。但しその場合は、キー結合やスプライン結合等で本体に対してハンマーを軸方向へスライド可能とする必要がある。又、カム溝はスピンドルの外面に形成しているが、カム溝のＶ字の尖端を後方へ向ければ、上記形態１，２と逆にカム溝をハンマーの内面に設けても同じ作用が得られる。
更に、上記形態２では、アンビルにハンマーが遊挿する構造となっているが、これと逆に、アンビルにハンマーが外装する構造とすることもできる。更に、アンビルをニードルベアリングで軸支しているが、アンビルがない場合やアンビルとの連結構造によっては、ハンマーをニードルベアリング等で軸支すれば良い。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、オイルパルス発生時の衝撃を緩衝し、減速機構やモータ側への反動を防止することができる。よって、ギヤの摩耗やモータの焼損がなくなり、オイルパルス回転工具の耐久性が向上すると共に、作業者の使用感も良好となる。又、衝撃をエネルギーとして付勢手段に蓄えて、タイミング良く放出可能となるので、オイルパルス発生時の出力トルクが増大し、エネルギー効率も良くなって消費電力の節約にも繋がる。更に、インターナルギヤを利用せずに、オイルユニットの前段でスピンドルと連結体との間にカム溝やボール等の緩衝機構を設けたことで、カム溝のリードや連結体のストロークを簡単に調整でき、緩衝作用の設定の自由度を大きくすることができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、ハウジングの内側で連結体を軸支したことで、連結体に軸のブレが生じることがなく、動作性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】形態１のオイルパルスドライバの一部縦断面図である。
【図２】形態１のオイルパルスドライバの一部縦断面図である（オイルパルス発生時）。
【図３】形態２のアングルオイルパルスレンチの一部縦断面図である。
【図４】ハンマーとアンビル部分の断面説明図である。
【図５】形態２のアングルオイルパルスレンチの一部縦断面図である（オイルパルス発生時）。
【符号の説明】
１・・オイルパルスドライバ、２・・ハウジング、３・・モータ、５・・遊星歯車減速機構、１１・・スピンドル、１３，３１・・ハンマー、１４，３２・・凹溝、１５，３３・・カム溝、１６，３４・・ボール、１７・・コイルバネ、１８・・係合凹部、１９，３６・・アンビル、２１・・係合爪、２３・・オイルユニット、３０・・アングルオイルパルスレンチ、４０・・ニードルベアリング。

Claims (2)

1. ハウジング内に、モータと、モータからトルク伝達される減速機構と、その減速機構のスピンドルの前方へ同軸に配置され、前記スピンドルからトルク伝達されるオイルパルス発生器とを内蔵したオイルパルス回転工具であって、
   前記スピンドルとオイルパルス発生器との間に、前記オイルパルス発生器と同軸で一体回転可能且つ軸方向へ移動可能な連結体を設け、前記連結体に前記スピンドルを遊挿させる一方、前記連結体を前記オイルパルス発生器側へ付勢する付勢手段を設け、前記スピンドルの外面と前記連結体の内面との間に、両者に跨ってボールを嵌合させると共に、前記外面と内面との何れか一方の前記ボールの嵌合部分を、前記スピンドルの軸方向から傾斜するカム溝として、前記スピンドルと連結体との間に回転速度の差が生じた際には、前記ボールの前記カム溝内での相対移動により、前記連結体の後退と前記スピンドルの空転とを可能としたことを特徴とするオイルパルス回転工具。
2. ハウジングの内側で連結体を軸支した請求項１に記載のオイルパルス回転工具。

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