JP3767475B2 - インパクト工具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気式或いは空気式のモータにより回転駆動され且つ衝撃力を発生するインパクト発生機構部を備えたインパクト工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図1及び図5を用いてインパクト工具の全体構成を説明する。インパクト工具は、インパクト機構部であるハンマ15及びアンビル17と、減速機構部としてスピンドル14と遊星歯車8及びハウジング1に固定されているリング状の固定歯車6とピニオン4と、駆動部であるモータ2とを有している。具体的構成として、ハウジング1内に固着されたモータ2、このハウジング1内に回転止めを有し支持した固定歯車支持治具7、固定歯車6、遊星歯車8、スピンドル14が配置され、ハンマケース10内にハンマ15とアンビル17が配置され、ばね12はスピンドル14の遊星歯車8側とハンマ15間に配置され、またアンビル17は十字ねじ回しビット20などの締付先端工具が連結可能となっている。
【0003】
減速機構はモータ2に付属したピニオン4、固定歯車6、遊星歯車8、遊星歯車8の回転軸でスピンドル14に支持されたニードルピン9から構成され、遊星歯車8及びニードルピン9はスピンドル14の一部を構成している。また、スピンドル14は後端を軸受11で軸支し、前端を軸受18で軸支されたアンビル17の中心穴17aで回転自在に軸支されている。
【0004】
ねじに与えるパルス的なインパクトトルクの発生動作は、電源を供給されるモータ2がスイッチ3を入れると駆動し、モータ2の動力はモータ2の先端に連結されているピニオン4を介して遊星歯車8に伝達される。遊星歯車8は固定歯車6と噛み合うので、ピニオン4の動力はニードルピン9を介してスピンドル14を回転駆動させ、スピンドル14のカム溝14aとハンマ15のカム溝15a間に配置されたボール16を介して、スピンドル14の回転がハンマ15に伝達する。また、ハンマ15は、ハンマ15とスピンドル14の遊星歯車8部間に配置されているバネ12によって前方に付勢されており、カム溝14a,15aに沿って前方に押される。その後、バネ力や回転速度及び慣性モーメントによるエネルギーを持つハンマ15のハンマ爪15bが、アンビル17のアンビル爪17bを打撃することで、アンビル17は回転駆動しアンビル17に連結されたビット20及びビット先端に連結した十字ねじ(図示せず)にトルクを与え,ねじを木材等に締め付ける。
【0005】
その後、ハンマ15の打撃エネルギーが減少してアンビル17のトルクが減少すると、ハンマ15はアンビル17から反発し、ハンマ15はカム溝15a,14aに沿って遊星歯車8方向に移動する。その後、ハンマ15はバネ12の圧縮力で再度アンビル17方向にカム溝15a,14aに沿って押し戻され、更にスピンドルのカム溝14aとハンマのカム溝15a間に配置されたボール16を介して、スピンドル14の回転によりハンマ15が加速される。ハンマ15がストッパ22までの間をカム溝14a,15aに沿って往復する間にスピンドル14は回転を続けているため、ハンマ15の爪15bはアンビル17の爪17bを乗り越え、再度ハンマ爪15bがアンビル爪17bを打撃する場合は、ハンマ15が約180゜回転した状態でアンビル17を打撃する。このようにハンマ15の軸方向移動と回転によりアンビル17に打撃を繰り返すことで、パルス的な衝撃トルクが連続的に発生してねじを締め付けていく。
【0006】
また、カム溝は、ボール16の移動中心軌跡がA1−O−A2の様にV字形状をなしており、A1点はO点から水平にα1、垂直にL1移動した点で、O点の水平軸から角度θ1をなしている。なお、ハンマ15の内径にも同様のカム溝を有しているため、ハンマ15の軸方向の移動量はボール16の垂直移動量L1の2倍となる。また、カム溝は14aと14a’の裏表対象に2つ設けられているため、カム端までの水平距離α2は、スピンドル14の外径(例えばφS)から一般的にα2≦(S×π)/4となっており、ボール16の直径(例えばφB)が決まっていれば、ボール16の移動可能水平距離α1は、α1=α2−B/2と制限される。(実際にはボール16が動きやすいようにボール16の直径はφBより小さい直径のものを用いるがここでは省略する)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したインパクト工具は、ねじが木材等を締め付けた後、ハンマ15はアンビル17から反発し、ハンマ15はカム溝15a,14aに沿って遊星歯車8方向に移動するが、硬い木材を締めつけた場合、或いはねじ締め対象が鉄板でボルトを締めつけるような場合は、アンビル17からの反発が大きく、ハンマ15はカム溝15a,14aに沿って遊星歯車8方向に移動した後、カム最終端14zより相対位置で前方に位置するストッパ22にハンマ15が突き当たるか、ストッパ22を備えていない場合はカム最終端14zにボール16が衝突することとなる。しかし、スピンドル14は常に回転しているため、ハンマ15はスピンドル14のカム溝14a,15aのボール16を介して急激に加速され、減速機構部に回転衝撃力が発生することとなり、減速機構部が破損したり、減速機構部を支持している治具及びハウジングが破損してしまうという問題があった。
【0008】
本発明の目的は、上記問題を解消し、インパクト機構部に必要な動力を与えるために加速させる時、減速機構部に発生する負荷が、特にハンマがストッパに当たる場合により大きく発生することに着目し、ハンマがストッパに当たる速度を緩和させることで、耐久性に優れたインパクト工具を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、カム溝は少なくとも2つ以上の角度変化部を有し形成されることにより達成される。即ち、インパクト機構部のカム形状を少なくとも2段階以上に折れ曲がりをもたせることにより達成される。この構成は図2に示すように、通常インパクト機構部のスピンドル14の外径及びハンマ15内径に、各々2つのV字形状のカム溝(スピンドル14には14a、14a‘、ハンマ15には15a、15a’)を有しており、スピンドル14とハンマ15のカム溝間にボール16を配置している。このV字形状のカム溝は時は2段以上のカムにすることで、ボール16の垂直移動距離、或いはボール16の移動軌跡距離を長くすることが可能となり、ボルト締め時のようにハンマの反発が大きい場合、ストッパ22或いはカム最終端14zへの負荷を軽減させることが可能となる。また、カムの角度が変化する部分にはRを設けることで、ボール16を滑らかに移動するようにできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本実施例におけるインパクト工具を図1〜図4を用いて説明する。図1は本実施例におけるインパクト工具を示す一部省略縦断側面図、図2は本実施例におけるインパクト機構部の主要部品を示す分解斜視図、図3は本実施例における2段階のカム形状を示す平面展開図、図4は本実施例におけるカム角度変化部にRを施した2段階のカム形状を示す平面展開図である。
【0011】
図1及び図2に示すように、インパクト工具は、インパクト機構部であるハンマ15及びアンビル17と、減速機構部としてスピンドル14と遊星歯車8及びハウジング1に固定されているリング状の固定歯車6とピニオン4と、駆動部であるモータ2とを有している。具体的構成として、ハウジング1内に固着されたモータ2、このハウジング1内に回転止めを有し支持した固定歯車支持治具7、固定歯車6、遊星歯車8、スピンドル14が配置され、ハンマケース10内にハンマ15とアンビル17が配置され、ばね12はスピンドル14の遊星歯車8側とハンマ15間に配置され、またアンビル17は十字ねじ回しビット20などの締付先端工具が連結可能となっている。
【0012】
減速機構はモータ2に付属したピニオン4、固定歯車6、遊星歯車8、遊星歯車8の回転軸でスピンドル14に支持されたニードルピン9から構成され、遊星歯車8及びニードルピン9はスピンドル14の一部を構成している。また、スピンドル14は後端を軸受11で軸支し、前端を軸受18で軸支されたアンビル17の中心穴17aで回転自在に軸支されている。
【0013】
ねじに与えるパルス的なインパクトトルクの発生動作は、電源を供給されるモータ2がスイッチ3を入れると駆動し、モータ2の動力はモータ2の先端に連結されているピニオン4を介して遊星歯車8に伝達される。遊星歯車8は固定歯車6と噛み合うので、ピニオン4の動力はニードルピン9を介してスピンドル14を回転駆動させ、スピンドル14のカム溝14aとハンマ15のカム溝15a間に配置されたボール16を介して、スピンドル14の回転がハンマ15に伝達する。また、ハンマ15は、ハンマ15とスピンドル14の遊星歯車8部間に配置されているバネ12によって前方に付勢されており、カム溝14a,15aに沿って前方に押される。その後、バネ力や回転速度及び慣性モーメントによるエネルギーを持つハンマ15のハンマ爪15bが、アンビル17のアンビル爪17bを打撃することで、アンビル17は回転駆動しアンビル17に連結されたビット20及びビット先端に連結した十字ねじ(図示せず)にトルクを与え,ねじを木材等に締め付ける。
【0014】
その後、ハンマ15の打撃エネルギーが減少してアンビル17のトルクが減少すると、ハンマ15はアンビル17から反発し、ハンマ15はカム溝15a,14aに沿って遊星歯車8方向に移動する。その後、ハンマ15はバネ12の圧縮力で再度アンビル17方向にカム溝15a,14aに沿って押し戻され、更にスピンドルのカム溝14aとハンマのカム溝15a間に配置されたボール16を介して、スピンドル14の回転によりハンマ15が加速される。ハンマ15がストッパ22までの間をカム溝14a,15aに沿って往復する間にスピンドル14は回転を続けているため、ハンマ15の爪15bはアンビル17の爪17bを乗り越え、再度ハンマ爪15bがアンビル爪17bを打撃する場合は、ハンマ15が約180゜回転した状態でアンビル17を打撃する。このようにハンマ15の軸方向移動と回転によりアンビル17に打撃を繰り返すことで、パルス的な衝撃トルクが連続的に発生してねじを締め付けていく。
【0015】
このようなインパクト工具のカム溝は、図3に示すように、ボール16の移動中心軌跡をB2−B1−0−B3−B4の様に全体的にV字をなしてながら、カムの片側半分はB2−B1−0のようにB2で2段階に折れ曲がった形状となっている。このような2段階に折れ曲がった形状にすることで、しかもハンマが最大に前進している位置(スチールボールがOにある位置)から後退する場合に、最初のカムリード角θ2よりも連続した次のカムリード角θ3の方が大きいカム形状とすることで、カム片側の水平距離α3を図5に示した従来カム形状の水平距離α1と同じ寸法に確保しながら,ボール16の垂直移動量L3を従来のL1以上の移動量とすることが可能となる。
【0017】
先の問題点で指摘したように、木材にビスを締めつけるような場合は、ハンマの反発が少ないため、例えば図3の垂直距離L2近辺までのボール16の移動となり、カムリード角θ2は従来のカム形状と同様のカムリード角θ1とすることで、従来とビス締付時のタイミングなどを損ねることはない。また、ボルトを締めつける場合は、ハンマの反発が大きいため、従来のカムではボール16がカム最上点A1まで到達することとなる。ここで、図2に示したようにハンマ15はカム溝15a,14aに沿って遊星歯車8方向に移動した後、カム最終端14zより相対位置で前方に位置するストッパ22にハンマ15が突き当たることで、ストッパ22の劣化を生じまたストッパ22を備えていない場合は、カム最終端14zへの衝撃負荷によりカムの破損が生じる。そこで本実施例では、このようなボルト締付によるハンマの大きな反発の時もカムの最上点B2の垂直距離L3を従来のL1より大きくすることが可能となり、ボール16がカム最上点B1へ届くことがなくなるか、或いはボール16が最上点B1に届くようになったとしても図2に示すバネ12の荷重を(L3−L1)分確保することができ、ストッパ22への負荷、或いはカム最終端14zへの負荷を軽減することが可能となる。また、水平距離α2間よりもカム角度が大きい(α3−α2)間の方がバネ12からの下向きの力が強くなるため、結果的にカム最終端14zまでに減速される。
【0018】
また図4に示すように、カム角度の変更点にRを設けることで、ボール16を滑らかに移動させることも可能である。例えば最下点0の部分にRκを設け、カムリード角θ4とθ5の間にRλを設け、カムリード角θ4を従来のカムリード角θ1とし、水平距離α5を従来のα1としながらカムリード角θ5を従来のL1と同等以上の距離になるよう適当な角度に調整することで、ビス締め時はほぼ従来のタイミングとボール16の移動量をL4近辺としながらボルト締めでは図5に示すバネ12の荷重を(L5−L1)分確保することができ、また水平距離α4間よりもカム角度が大きい(α5−α4)間の方がバネ12からの下向きの力が強くなるため、結果的にカム最終端14zまでに減速され、ストッパ22への負荷,あるいはカム最終端14zへの負荷をより軽減することが可能となる。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、ボルト締めのようにハンマの反発が大きい場合は、インパクト機構部のストッパへの負荷、或いはストッパがない場合は、カムの最終端への負荷を軽減することが可能となることで、ストッパ或いはカム最終端への負荷から生じる減速機構部への回転負荷を緩和することが可能となり、減速機構部のギヤ或いはそれらを支持している治具及びハウジングの耐久性が向上し、工具本体の寿命向上を図ることができる。また、それら各部の負荷が軽減されるため、各部の素材を安価な低級材に変更したり、或いはより小型化を図ることができる。更に減速機構部への負荷の軽減により、モータ或いは本体工具への振動が低減され、当インパクト工具を持つ作業者は、長時間使用しても疲労が軽く作業性及び操作性の向上が図れ、振動から発生する騒音をも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になるインパクト工具を示す一部省略縦断側面図である。
【図2】 本発明になるインパクト機構部の主要部品を示す分解斜視図である。
【図3】 本発明になる2段階のカム形状を示す平面展開図である。
【図4】 本発明になるカム角度変化部にRを施した2段階のカム形状を示す平面展開図である。
【図5】 従来におけるカム形状を示す平面展開図である。
【符号の説明】
1はハウジング、2はモータ、9は遊星歯車、10はハンマーケース、14はスピンドル、14aはスピンドル側カム溝、15はハンマ、15aはハンマ側カム溝、16はボール、17はアンビル、20は十字ねじ回しビット、22はストッパである。
Claims (3)
- 駆動源であるモータと、該モータの回転動力を伝達するスピンドルと、該スピンドルの軸上を移動可能なハンマと、該ハンマに設けたハンマ爪と、該ハンマ爪と係合可能なアンビル爪を有するアンビルと、前記スピンドル及び前記ハンマのそれぞれに形成したカム溝と、該カム溝に収容されるボールと、前記ハンマを前記アンビル側に常に付勢するバネとを備えたインパクト工具において、前記カム溝は少なくとも2つ以上の角度変化部を有し形成されており、更に前記ハンマが最大に前進している位置から後退する場合の最初のカムリード角より、前記カムリード角に連続した次のカムリード角の方が大きいカム形状であることを特徴とするインパクト工具。
- 前記カム溝は少なくとも2段階以上に折れ曲がる形状であることを特徴とする請求項1記載のインパクト工具。
- 前記角度変化部は曲線Rで接続されることを特徴とする請求項1記載のインパクト工具。
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