JP3882379B2 - ねじ締めインパクト工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，電動モータにより回転駆動されて衝撃力を発生するインパクト機構を備えたねじ締め工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からのインパクト機構としては，オイルの圧縮を利用したオイルパルス発生機構があり，金属同士の衝突がないため低騒音型として用いられている。また，電動モータ駆動のオイルパルス発生機構を用いたねじ締めインパクト工具としては，特開昭５９−１２９６７５公報がある。
【０００３】
またオイルパルス発生機構を用いたインパクト工具に，緩衝機構を備えた例として特公平２−２２４９８１号公報があり，モータとインパクト機構部間に捻りばね手段を配置して，衝撃トルク発生の際に発生する望ましくない振動が減速機構部を介してハウジングに移送されないようにしている。
【０００４】
また，インパクト工具のトルク検出手段として，たとえば実公平４−２７７９号公報に記載されるように，遊星歯車減速機構のリングギヤの外側に形成された歯車ケースに貼着された歪みゲージにより検出している例がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
インパクト機構として前記のオイルパルス発生機構を用いた工具では，衝撃力が回転方向のみのため，十字ねじ回しビットを用いて十字穴付ねじを締めると，衝撃トルク発生時にビットが十字穴から離脱しやすいという問題があり，作業者は工具本体をビット方向に強く押しつけて作業を行うので，作業性が悪いという欠点があった。
【０００６】
前記した従来のトルク検出手段では歪みゲージを貼着しているため，使用状況によっては数年で剥がれる不具合が発生したり，また歪みゲージを貼着する専用の場所を確保しており製品自体が大形化する問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、衝撃トルク発生の際に減速機構を介してハウジングに移送される振動及び反動を緩衝させるとともに，ビットがねじの十字穴から離脱しにくく，さらに長寿命で安定したトルク制御手段を備えたねじ締めインパクト工具を得ることである。
【問題点を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のねじ締めインパクト工具においては、モータの出力軸に連結された減速機構部とインパクト機構部間に緩衝機構部を設け，前記緩衝機構部は，減速機構部に回転従動可能なカムボディと，カムボディをインパクト機構部側に付勢するスプリングと，カムボディとインパクト機構部の相対する面に設けられたカム溝とボールから構成されている。
【０００８】
インパクト機構部がモータにより回転駆動されて衝撃トルクを発生する時の動作について説明する。緩衝機構部のない工具においては，衝撃トルクによりインパクト機構部が急激に減速し，減速機構部に連結したモータも急激に減速するので，モータの慣性力により減速機構部の歯車反力がハウジングに移送し，衝撃トルクの反動が生じる。しかし，本発明を適用した工具においては，カム溝とボールを介してカムボディがスプリングを押しながら減速機構側に押し出されることで，インパクト機構部と減速機構部間が相対的に角度のずれを生じるので，インパクト機構部が急激に減速してもモータの減速量が少なくなり，衝撃トルクの反動が緩衝される。同時に，カムボディが減速機構側に押し出されて移動する時に発生する慣性力の反力として，インパクト機構部が工具先端のビット方向に押し出される力が発生し，ビットと十字穴のかん合が深くなり，ビットがねじの十字穴からはずれにくくなり，ねじ締めの作業性が良くなる。
【０００９】
インパクト機構部のトルクが減少すると，減速機構部側に押し出されていたカムボディは，スプリングの力によりインパクト機構部側に移動し，カムの作用によりインパクト機構部と減速機構部の相対的な角度のずれを戻そうとするので，インパクト機構部の回転速度を加速し，再びインパクト機構部に衝撃トルクが発生する。
【００１０】
すなわち，本発明の特徴は，衝撃トルク発生時にカムボディの動作により，ハウジングの振動や反動の緩衝とビットの十字穴への押し付けを同時に行うものである。
【００１１】
さらに，前記のカムボディが減速機構部側に移動する量は，ねじ締めトルクと比例関係にある点に着目し，カムボディの移動量を検知して締め付けトルクを制御する手段を設けた。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下実施例図面を参照して本発明を説明する。図１はこの発明に係わるねじ締めインパクト工具の要部断面図で，図２は緩衝機構部の斜視図である。
【００１３】
概略構造は，ハウジング１内に後方より電動モータ２，減速機構部７，緩衝機構部１５，インパクト機構部２２および出力軸２７が配置されており，出力軸２７は十字ねじ回しビット２８が連結可能となっている。
【００１４】
減速機構部７は，リングギヤ８にかみあう遊星歯車９と，遊星歯車９を支持するキャリア１１を有する。キャリア１１に付属する開口円筒部１２の外周にはＶ型あるいはＵ型の溝１３を数カ所設け，その溝にボール１４を少なくとも１個は配置されている。
【００１５】
緩衝機構部１５には，カムボディ１６と，前記カムボディ１６とインパクト機構部２２の相対する面に設けられたカム溝１７，１８とその間にボール１９があり，カムボディ１６の内径において，キャリア１１の開口円筒部１２の溝１３に対面する部位に同様のＶ型あるいはＵ型の溝２０を設けることで，カムボディ１６はキャリア１１の開口円筒部１２の外周で回転従動可能となる。また，インパクト機構部２２の後方から伸びたシャフト２３には，カムボディ１６をインパクト機構部２２側に付勢するスプリング２５と，スプリングを固定する固定リング２６が環合されている。ここで，スプリング２５とカムボディ１６間が回転可能となるように，ボール２１が配置されている。
【００１６】
インパクト機構部２２には，出力軸２７を有し，さらにインパクト機構部２２の機構は，オイルの圧縮を利用したオイルパルス機構等の公知の形式のものでよい。
【００１７】
衝撃トルク発生時の動作は，充電可能の電池（図示せず）から電源を供給されるモータ２が，ハンドル３に配置されているスイッチ４により駆動し，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５を介して減速機構部７に伝達される。さらに，減速機構部７の遊星歯車軸１０を支持しているキャリア１１の開口円筒部１２にある溝１３からボール１４を介してカムボディ１６の溝２０に伝達される。
【００１８】
さらに，カムボディ１６に伝達された動力は，スプリング２５によりカムボディ１６がインパクト機構部２２側に付勢されているので，インパクト機構部２２にトルクが発生していない時には，カム溝１７からボール１９を介してインパクト機構部２２側に設けられたカム溝１８に伝達され，インパクト機構部２２を駆動する。
【００１９】
また，インパクト機構部２２がモータ２により回転駆動されて衝撃トルクを発生する時の動作について説明する。衝撃トルクによりインパクト機構部２２が急激に減速すると，カム溝１７，１８とボール１９を介してカムボディ１６がスプリング２５を押しながら減速機構部７側に押し出されることで，インパクト機構部２２と減速機構部７間が相対的に角度のずれを生じるので，インパクト機構部２２が急激に減速してもモータ１の減速量が少なくなり，衝撃トルクの反動が緩衝される。
【００２０】
図３に衝撃トルク発生時の緩衝機構部１５の詳細を示す。Ａはインパクト機構部の速度ベクトルの概念線，Ｂはカムボディの速度ベクトルの概念線である。上記反動を生じた際に，カムボディ１６のカム溝底１７ａとインパクト機構部２２のカム溝底１８ａの間に配置されたボール１９が，カム溝テーパ部１７ｂ，１８ｂに乗り上げる（図３（ｂ）（ｃ））とともに，カムボディ１６が減速機構部７側（図３上方）に押されて移動するが，そのときにカムボディ１６に発生する慣性力の反力として，インパクト機構部２２には工具先端のビット２８方向（図３下方）に押し出す力が発生し，ビット２８と十字穴のかん合が深くなり，ビット２８がねじの十字穴からはずれにくくなり，ねじ締めの作業性が良くなる。
【００２１】
尚，インパクト機構部２２はハウジング１に対して微小移動が可能で，インパクト機構部２２に工具先端のビット２８方向（図３下方）に押し出す力が発生した時，同時に発生する微小振動は，カムボディ１６とインパクト機構部２２のみに伝播され，ハウジング１には伝播されない。
【００２２】
また，カム溝底１７ａ，１８ａとカムテーパ部１７ｂ，１８ｂは滑らかにつながれており，ボール１９はカム溝底からテーパ部を滑り移動ではなく，円滑な転がり移動をすることとなり，ボール１９の摩耗及び振動も最低限に抑えられ，長寿命化及び低騒音化が可能となる。
【００２３】
インパクト機構部２２の衝撃トルクが減少すると，減速機構部７側（図３上方）に押し出されていたカムボディ１６は，スプリング２５に蓄えられた圧縮力によりインパクト機構部２２側（図３下方）に押し出され，カムの作用によりインパクト機構部２２と減速機構部７の相対的な角度のずれを戻そうとするので，モータ２の回転速度は一定でもインパクト機構部２２の回転速度を加速し，再びインパクト機構部２２に衝撃トルクが発生する。
【００２４】
また，図３（ｂ）はインパクト機構部２２の発生トルクが小さな場合，図３（ｃ）は発生トルクが大きな場合であるが，インパクト機構部２２が発生する衝撃トルク，すなわちねじ締めトルクの大きさと前記カムボディ１６が，減速機構部７側（図３上方）に移動する量とは比例関係にあることから，カムボディ１６の移動量を検知してねじ締めトルクの制御を行う手段を設けた。
【００２５】
具体的には図１及び図２に示すように，カムボディ１６にフランジ２９等を設け，この移動量を感知する接触式あるいは非接触式の近接センサー３０をハウジング１に移動可能に配置したスイッチ３１に付属させることで，トルクの大きさを検出することが出来る。
【００２６】
目標トルクが低い場合は，センサー３０をインパクト機構部２２側に移動し，目標トルクが高い場合は，センサー３０を減速機構部７側に移動する。目標とするトルクが検出された後は，モータ２の電源を遮断するか，減速させるか，あるいは任意の回数衝撃トルクを発生させた後減速させるか，いずれにしてもモータ２を制御する回路に検出結果をフィードバックすることで，トルク制御を行う。
【００２７】
また，図４は本発明の他の実施例で，キャリア１１の開口円筒部１２の内周に，緩衝機構部１５のカムボディ１６を配置することも可能で，この場合もカム溝１７，１８の形状及び動作は前記図３と同様となり，衝撃トルクによる反動を緩衝することができる。ただし，カムボディ１６のカム側面１７ｃとインパクト機構部２２のカム側面１８ｃにボール１９が接しているので，カムボディ１６の芯ずれがなく，より安定したカム動作が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、緩衝機構を備えたことにより，当ねじ締めインパクト工具を持つ作業者に対して衝撃トルクの反動が軽減される。
【００２９】
また，カムボディの慣性力によりビットを押す力が発生するので，ビットとねじの十字穴がはずれにくくなり，作業者が工具本体をビット方向に押しつける際の力が少なくて済む。さらに，カムボディの慣性力によるビットの押す力から振動が発生するが，この振動はカムボディとインパクト機構部にのみ伝播するので，作業者はその振動をほとんど感じることはなく，快適なねじ締めが可能となる。
【００３０】
またトルク検出機構を設けたので，一定トルクで締め付けることができて，作業の信頼性が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のねじ締めインパクト工具の要部断面図である。
【図２】緩衝機構部の斜視図である。
【図３】緩衝機構部のカム溝及びボールの断面拡大図である。
【図４】本発明の他の実施例を示すねじ締めインパクト工具の要部断面図である。
【符号の説明】
１はハウジング，２はモータ，５はピニオン，６はインナカバ，７は減速機構部，８はリングギヤ，９は遊星歯車，１０は遊星歯車軸，１１はキャリア，１２はキャリア付属の開口円筒部，１３は溝，１４はボール，１５は緩衝機構部，１６はカムボディ，１７はカム溝，１８はカム溝，１９はボール，２０は溝，２１はボール，２２はインパクト機構部，２３はシャフト，２４は固定リング溝，２５はスプリング，２６は固定リング，２７は出力軸，２８は十字ねじ回しビット，２９はフランジ，３０はセンサー，３１はスイッチである。

Claims (1)

1. モータの出力軸に連結された減速機構部とインパクト機構部間に緩衝機構部を設け，前記緩衝機構部は前記減速機構部に対して軸方向に移動可能なカムボディと，前記カムボディを前記インパクト機構部側に付勢するスプリングと，前記カムボディと前記インパクト機構部の相対する面に設けられたカム溝とボールから構成されていることを特徴とするねじ締めインパクト工具。

Images