JP4477289B2 - エアインパクトドライバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エアインパクトドライバに関するものであり、特に、ビット直進式のエアインパクトドライバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多数のネジを並列に連結したシート連結ネジを用いて連続的にネジ締め作業を行えるエアインパクトドライバが知られている。従来のこの種のエアインパクトドライバは、エアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動されるドライバビットを装備した本体の先端部にスライドノーズが装着されていて、スライドノーズにネジ送りガイド及びネジ送り機構が連結されている。
【０００３】
スライドノーズは圧縮バネによって本体から前方へ突出しており、スライドノーズの先端を板材等の表面に押付けてトリガを引くと、ドライバビットがスライドノーズ内のネジを回転し、エアインパクトドライバを板材に向かって押付けることによりネジが締め込まれる。ネジ締めの進行とともにエアインパクトドライバ本体が板材の表面に接近していき、スライドノーズはエアインパクトドライバ本体側へ圧縮されていく。ネジ締め完了後にエアインパクトドライバを引き上げるとスライドノーズは初期位置へ戻り、ネジ送り機構によりスライドノーズ内へ次のネジが送り込まれる。
【０００４】
上記のノーズスライド形エアインパクトドライバは、ネジ締め作業の際にドライバビットをネジのリセスへ嵌合させる押付け荷重に加えてスライドノーズの圧縮バネを圧縮する押付け荷重を要するので労力が大きいという欠点があり、本願出願人は作業労力を軽減するためにビット直進式のエアインパクトドライバを提案している。このエアインパクトドライバは、エアモータにより駆動されるインパクトクラッチとドライバビットとをスプライン嵌合し、ドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合することにより、ドライバビットの前後進を可能に構成し、ドライバビットをエアモータによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動する。これにより、ノーズをスライド式とする必要がなくなり、固定式のノーズを板材等の表面に押付けていればドライバビットが回転しつつノーズ内を前進してネジ締めが行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ビット直進式のエアインパクトドライバにおいて、作業者がピストン推力以上の押付け荷重でエアインパクトドライバをネジ締め対象物に押付けていれば、エアシリンダのピストン推力が全てドライバビットのネジに対する押付け荷重として作用し、このとき作業者の押付け荷重とビット押付け荷重は無関係であり、ビット押付け荷重はピストン推力に依存している。一方、従来のノーズスライド形のエアインパクトドライバにおいては、作業者の押付け荷重がビット押付け荷重であるので、作業者が必要に応じてビット押付け荷重を適宜増加してカムアウトを防止することができ、ネジ締めに要する時間を短縮するために高いトルク設定がされているが、ビット直進式のエアインパクトドライバにおいては作業者の力でビット押付け荷重を増加することができないため、従来のトルク設定ではカムアウトの発生率が高くなる虞がある。また、ピストン推力を強化すればカムアウトの発生率は低下するが、ピストンの反力が増加することによりエアインパクトドライバの押付け荷重も増加するので、労力が大きくなるという問題を生じる。
【０００６】
そこで、カムアウトの虞がなく、且つ労力を軽減できるビット直進式のエアインパクトドライバを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、エアモータのロータに結合され該ロータと一体回転するドライバを備え、ドライバによって回転されるアウターロータに二個のハンマーが揺動自在に取り付けられ、該アウターロータの回転時にハンマーが揺動して蝶形断面のアンビルの爪部側面へ係合と離脱とを高速反復して連続的に打撃してアンビルの中央と相対回転不能且つ縦摺動可能に、ロータの中心と相対回転可能且つ縦摺動可能に夫々嵌合するスプライン軸とピストンとドライバビットを一体に回転するインパクトクラッチのドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合し、ドライバビットをエアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動するビット直進式のエアインパクトドライバであって、
インパクトクラッチのピークトルクの設定を、前記ピストンの推力によるビット押付け荷重におけるカムアウト限界値未満、且つネジ締めに必要な最低トルク以上としたエアインパクトドライバにおいて、
上記ビット押付け荷重におけるカムアウト限界値、及びネジ締めに必要な最低トルクにつき、
ビットの押付け荷重（Ｗｏ）に対するカムアウト限界トルク（Ｔｏ）の相関を示すカムアウト特性線を具体化する、ＪＩＳ規格のネジを用いたカムアウト発生実験の特性線グラフから、
労力を軽減するピストン推力＝押付け荷重に設定してインパクトトルクの上限としてカムアウト限界値とし、また、ネジ締め可能な下限値を下限とし、
更に、上記上限は上記カムアウト限界値以下に抑制してカムアウト限界値とし、且つ、インパクト周波数たる打撃回数を上げて成り、上記下限はネジ締めに必要な最低トルクとなるように構成して成るエアインパクトドライバを提供するものである。
【０００８】
また、請求項記載の発明ではないが、この発明と密接に関連する技術として以下のものを提言する。即ち、エアモータのロータに結合され該ロータと一体回転するドライバを備え、ドライバによって回転されるアウターロータに二個のハンマーが揺動自在に取り付けられ、該アウターロータの回転時にハンマーが揺動して蝶形断面のアンビルの爪部側面へ係合と離脱とを高速反復し連続的に打撃してアンビルとロータの中心に嵌合するスプライン軸とピストンとドライバビットを一体に回転するインパクトクラッチのドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合し、ドライバビットをエアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動するビット直進式のエアインパクトドライバにおいて、
インパクトクラッチのハンマーのスイング角度を制限するために、上記ドライバの外周面の１８０度対称位置に二つの溝部を形成し、該溝部側壁にハンマーの軸部を係合するに当り、溝部の深さとハンマーの軸部の寸法の相対関係によりハンマーのスイング角度を狭く設定して、ハンマーがアンビルの軸部の外周面に接しないように形成したエアインパクトドライバを提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図１はエアインパクトドライバ1を示し、ハウジング2内にエアモータ3、インパクトクラッチ4、エアシリンダ5を直列に配置している。エアシリンダ5内のピストン6の前面（図において下）にドライバビット7が取付けられており、背面（図において上）に六角断面のスプライン軸8が取付けられていて、スプライン軸8はインパクトクラッチ4の中心のアンビル9に嵌合している。
【００１０】
エアモータ3のロータ10とインパクトクラッチ4のドライバ11は結合されており、両者は一体に回転する。ドライバ11によって回転されるアウターロータ12には二個のハンマー13が揺動自在に取付けられており、アウターロータ12の回転時にハンマー13が揺動して蝶形断面のアンビル9の爪部側面への係合と離脱とを高速反復して連続的に打撃し、アンビル9とスプライン軸8とピストン6とドライバビット7とが一体に回転する。また、エアシリンダ5の上部空気室へ圧力空気が供給されると、ピストン6ととともにスプライン軸8とドライバビット7が一体に前進（図においては下降）する。
【００１１】
トリガレバー14を操作することによりエアモータ3とエアシリンダ5が起動し、インパクトクラッチ4の回転力はパルス的に断続するため、回転力がオフしてアンビル9とスプライン軸8との摺動抵抗が低下したときにエアシリンダ5のピストン6の推進力によりドライバビット7が前進し、ドライバビット7が回転と前進とを交互に繰り返しながらネジを締結する。
【００１２】
ノーズ15の背面（図において右）にはバネオフセットエアシリンダ16とそのピストンロッド17に連結された送り爪18からなる連結ネジ送り装置が設けられており、エアインパクトドライバ1の１サイクルの動作に連動して送り爪18が後退及び前進することにより、連結ネジマガジン（図示せず）内の連結ネジがノーズ15内へ送り込まれる。
【００１３】
ネジ締め時におけるドライバビットのカムアウトについては、インパクトトルクとピストン推力とが関係し、前述したようにインパクトトルクが大きければカムアウトが発生し、インパクトトルクが小さければカムアウトを防止できるがネジ締め所要時間が長くなるという関係にある。また、ピストン推力が高ければカムアウト発生率は低下するが、ピストンの反力の増大により作業者の押付け荷重も高くなって労力が増大し、ピストン推力が低ければ押付け荷重が低くなって労力が軽減されるがカムアウトが発生することになる。
【００１４】
ここで、インパクトトルクに着目すると、図2のカムアウト特性線に示す押付け荷重W0におけるカムアウト限界トルクT0未満、且つネジ締めに必要な最低トルクt0以上の範囲内にピークトルクを設定することによって、カムアウトの虞がなく且つ労力の少ないビット直進式エアインパクトドライバを実現できる。
【００１５】
図3はJIS規格の90mmネジを用いたカムアウト発生実験のグラフであり、従来のエアインパクトドライバの例としてはインパクトトルクが35N・mから36N・m程度のものがあるが、この場合は110〜120Nの押付け荷重が必要であり相当な労力となる。そこで、労力を軽減するために仮にピストン推力＝押付け荷重Wを80Nに設定した場合において、カムアウト限界トルクT0は、実験結果から導かれた計算式W=9.1T―203から31.1N・mと算出される。したがって、インパクトトルクの上限T0を31.1N・mとし、下限t0はネジ締め可能なトルク下限値（例えば、20N・m程度）とすれば、押付け荷重80Nにおいてカムアウト発生率ゼロが達成でき、また従来型に比較して労力が軽減される。
【００１６】
しかし、インパクトクラッチの出力波形はパルスの連続であり、従来のインパクトクラッチの出力波形を観察すると出力パルス波形のピークにかなりの変動があり、時折設定トルクを超える非常に高いピークが現れる。したがって、トルクをカムアウト限界トルクT0に近く設定した場合に、図4(a)に示すようにT0を超える散発的ピークトルクによりカムアウトが発生することがある。このような散発的ピークトルクによるカムアウトを防止するためにトルクをカムアウト限界トルクT0よりも充分に低く設定すると、平均トルクが低下して締込み時間がかかり、仕事の能率低下という問題を生じることになる。こうした問題の解決策としては、図4(b)に示すようにピークトルクを安定化してカムアウト限界トルクT0以下に抑制し、且つインパクト周波数（打撃回数）を上げて出力波形グラフ上の出力波形面積Sを増大させれば相対的に出力が向上して能率低下を解消することができる。
【００１７】
従来のインパクトクラッチにおけるピークトルクの変動の要因は、インパクトクラッチのハンマーがアンビルを打撃するポイントが一定せず、アンビルの軸心と打撃ポイントとの間の半径距離が変動することにあると考えられる。したがって、ここではハンマーがアンビルを打撃するポイントの変動を防止することによりピークトルクの安定化を図る。また、打撃回数の増加に関しては、インパクトクラッチの回転系の質量を軽量化してアウターロータの加速性能とハンマーのスイング速度を向上させることにより達成が可能である。
【００１８】
図5及び図6にしたがって上記の改良対策を説明する。11はエアモータによって回転駆動されるドライバであり、アウターロータ12には二個の円弧形ハンマー13が180度対称位置に取付けられている。ドライバ11の外周面には180度対称位置に二つの溝部19が形成されていて、ハンマー13の軸部20が溝部19に係合しており、ドライバ11が回るとハンマー13の軸部20が溝部19の側壁に押されてハンマー13がスイングする。本発明の要旨は、溝部19の深さと軸部20の寸法との相対関係によってハンマー13のスイング角度を制限し、ハンマー13のスイング角度を従来よりも狭く設定してハンマー13の先端がアンビル9の外周面に接触しないように形成していることにある。また、ハンマー13、アウターロータ12などの回転系を軽量化して打撃回数を向上し、ピークトルクの安定化と打撃回数の向上とによりネジ締め性能の向上を図る。
【００１９】
ドライバ11が、図5(a)の静止状態から(b)のように時計方向へ回転を開始すると、ドライバ11の溝部19によりハンマー13の軸部20が押されてハンマー13の後部（回転方向後ろ側）が回転中心方向へスイングし、(c)に示すようにハンマー13の内周面がアンビル9の爪部21に接触する。アウターロータ12がさらに回転することにより、(d)に示すようにハンマー13の後部がアンビル9の爪部21に乗り上げて起動時とは逆に外側へ押出される。これにより、図6(e)に示すようにハンマー13の前部が回転中心方向へ回り、(ｆ)に示すようにハンマー13がアンビル9の爪部21の側面を打撃して回転させる。そして、アンビル9が回転することにより、(g)に示すようにハンマー13の前部が爪部21から外れ、続いて図5(c)の状態となり、以下図5(ｃ)から図6(ｇ)のサイクルを高速で循環してアンビル9を連続して打撃し、アンビル9を回転させる。
【００２０】
従来のインパクトクラッチにおいてはハンマーのスイング角度を広く設定しているので、図5(b)(c)の状態のときにハンマーの後部がアンビルの軸部外周面に接触するとともに、図6(f)の打撃の直前にもハンマーの前部がアンビルの軸部外周面に接触してバウンドすることにより、図6(ｆ)における爪部打撃時に打撃ポイントが一定しないという傾向があるが、図示のインパクトクラッチにおいてはハンマー13のスイング角度を狭く設定してハンマー13がアンビル9の軸部外周面に接触しないようにしている。これにより、ハンマー13がバウンドすることがなく、ハンマー13がアンビル9の爪部21を打撃するポイントが一定となり、ピークトルクの変動が抑制され、図4(b)の安定且つ高効率のトルク特性を実現することができた。
【００２１】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエアモータのロータに結合され該ロータと一体回転するドライバを備え、ドライバによって回転されるアウターロータに二個のハンマーが揺動自在に取り付けられ、該アウターロータの回転時にハンマーが揺動して蝶形断面のアンビルの爪部側面へ係合と離脱とを高速反復して連続的に打撃してアンビルとロータの中心に嵌合するスプライン軸とピストンとドライバビットを一体に回転するインパクトクラッチのドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合し、ドライバビットをエアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動するビット直進式のエアインパクトドライバは、
インパクトクラッチのピークトルクの設定を、前記ピストンの推力によるビット押付け荷重におけるカムアウト限界値未満、且つネジ締めに必要な最低トルク以上に設定し、上記ビット押付け荷重におけるカムアウト限界値、及びネジ締めに必要な最低トルクにつき、
ビットの押付け荷重（Ｗｏ）に対するカムアウト限界トルク（Ｔｏ）の相関を示すカムアウト特性線を具体化する、ＪＩＳ規格のネジを用いたカムアウト発生実験の特性線グラフから、
労力を軽減するピストン推力＝押付け荷重に設定してインパクトトルクの上限とし、また、ネジ締め可能な下限値を下限とし、カムアウト限界値とし、
更に、上記上限から充分低く設定してカムアウト限界値とし、上記下限をネジ締めに必要な最低トルクとなるように構成したので、作業者の手でビット押付け荷重を調節することができないビット直進式のエアインパクトドライバにおいてカムアウトの発生を防止でき、ネジ締め性能が安定化する。
【００２３】
また、この発明と密接に関連する技術として提供したものは、インパクトクラッチのハンマーのスイング角度を制限するために、上記ドライバの外周面の１８０度対称位置に二つの溝部を形成し、該溝部側壁にハンマーの軸部を係合するに当り、溝部の深さとハンマーの軸部の寸法の相対関係によりハンマーのスイング角度を狭く設定して、ハンマーがアンビルの軸部の外周面に接しないように形成したので、従来の如くハンマーがアンビルを打撃するポイントが一定となってピークトルクが安定化する。したがって、インパクトクラッチの回転数が高速化に際しても安定したトルク特性が得られ、エアインパクトドライバの性能向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エアインパクトドライバの側面断面図。
【図２】押付け荷重対トルクのカムアウト特性グラフ。
【図３】押付け荷重とトルクの設定例を示すカムアウト特性グラフ。
【図４】インパクトクラッチの出力波形を示し、(a)は従来例の出力波形図、(b)は本発明のエアインパクトドライバの出力波形図である。
【図５】 (a)乃至(d)はインパクトクラッチの動作工程解説図。
【図６】 (e)乃至(g)は図5(d)に続く動作工程解説図。
【符号の説明】
1 エアインパクトドライバ
3 エアモータ
4 インパクトクラッチ
5 エアシリンダ
6 ピストン
7 ドライバビット
8 スプライン軸
9 アンビル
11 ドライバ
12 アウターロータ
13 ハンマー
19 溝部（ドライバ）
20 軸部（ハンマー）
21 爪部（アンビル）
【発明の属する技術分野】
この発明は、エアインパクトドライバに関するものであり、特に、ビット直進式のエアインパクトドライバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多数のネジを並列に連結したシート連結ネジを用いて連続的にネジ締め作業を行えるエアインパクトドライバが知られている。従来のこの種のエアインパクトドライバは、エアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動されるドライバビットを装備した本体の先端部にスライドノーズが装着されていて、スライドノーズにネジ送りガイド及びネジ送り機構が連結されている。
【０００３】
スライドノーズは圧縮バネによって本体から前方へ突出しており、スライドノーズの先端を板材等の表面に押付けてトリガを引くと、ドライバビットがスライドノーズ内のネジを回転し、エアインパクトドライバを板材に向かって押付けることによりネジが締め込まれる。ネジ締めの進行とともにエアインパクトドライバ本体が板材の表面に接近していき、スライドノーズはエアインパクトドライバ本体側へ圧縮されていく。ネジ締め完了後にエアインパクトドライバを引き上げるとスライドノーズは初期位置へ戻り、ネジ送り機構によりスライドノーズ内へ次のネジが送り込まれる。
【０００４】
上記のノーズスライド形エアインパクトドライバは、ネジ締め作業の際にドライバビットをネジのリセスへ嵌合させる押付け荷重に加えてスライドノーズの圧縮バネを圧縮する押付け荷重を要するので労力が大きいという欠点があり、本願出願人は作業労力を軽減するためにビット直進式のエアインパクトドライバを提案している。このエアインパクトドライバは、エアモータにより駆動されるインパクトクラッチとドライバビットとをスプライン嵌合し、ドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合することにより、ドライバビットの前後進を可能に構成し、ドライバビットをエアモータによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動する。これにより、ノーズをスライド式とする必要がなくなり、固定式のノーズを板材等の表面に押付けていればドライバビットが回転しつつノーズ内を前進してネジ締めが行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ビット直進式のエアインパクトドライバにおいて、作業者がピストン推力以上の押付け荷重でエアインパクトドライバをネジ締め対象物に押付けていれば、エアシリンダのピストン推力が全てドライバビットのネジに対する押付け荷重として作用し、このとき作業者の押付け荷重とビット押付け荷重は無関係であり、ビット押付け荷重はピストン推力に依存している。一方、従来のノーズスライド形のエアインパクトドライバにおいては、作業者の押付け荷重がビット押付け荷重であるので、作業者が必要に応じてビット押付け荷重を適宜増加してカムアウトを防止することができ、ネジ締めに要する時間を短縮するために高いトルク設定がされているが、ビット直進式のエアインパクトドライバにおいては作業者の力でビット押付け荷重を増加することができないため、従来のトルク設定ではカムアウトの発生率が高くなる虞がある。また、ピストン推力を強化すればカムアウトの発生率は低下するが、ピストンの反力が増加することによりエアインパクトドライバの押付け荷重も増加するので、労力が大きくなるという問題を生じる。
【０００６】
そこで、カムアウトの虞がなく、且つ労力を軽減できるビット直進式のエアインパクトドライバを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、エアモータのロータに結合され該ロータと一体回転するドライバを備え、ドライバによって回転されるアウターロータに二個のハンマーが揺動自在に取り付けられ、該アウターロータの回転時にハンマーが揺動して蝶形断面のアンビルの爪部側面へ係合と離脱とを高速反復して連続的に打撃してアンビルの中央と相対回転不能且つ縦摺動可能に、ロータの中心と相対回転可能且つ縦摺動可能に夫々嵌合するスプライン軸とピストンとドライバビットを一体に回転するインパクトクラッチのドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合し、ドライバビットをエアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動するビット直進式のエアインパクトドライバであって、
インパクトクラッチのピークトルクの設定を、前記ピストンの推力によるビット押付け荷重におけるカムアウト限界値未満、且つネジ締めに必要な最低トルク以上としたエアインパクトドライバにおいて、
上記ビット押付け荷重におけるカムアウト限界値、及びネジ締めに必要な最低トルクにつき、
ビットの押付け荷重（Ｗｏ）に対するカムアウト限界トルク（Ｔｏ）の相関を示すカムアウト特性線を具体化する、ＪＩＳ規格のネジを用いたカムアウト発生実験の特性線グラフから、
労力を軽減するピストン推力＝押付け荷重に設定してインパクトトルクの上限としてカムアウト限界値とし、また、ネジ締め可能な下限値を下限とし、
更に、上記上限は上記カムアウト限界値以下に抑制してカムアウト限界値とし、且つ、インパクト周波数たる打撃回数を上げて成り、上記下限はネジ締めに必要な最低トルクとなるように構成して成るエアインパクトドライバを提供するものである。
【０００８】
また、請求項記載の発明ではないが、この発明と密接に関連する技術として以下のものを提言する。即ち、エアモータのロータに結合され該ロータと一体回転するドライバを備え、ドライバによって回転されるアウターロータに二個のハンマーが揺動自在に取り付けられ、該アウターロータの回転時にハンマーが揺動して蝶形断面のアンビルの爪部側面へ係合と離脱とを高速反復し連続的に打撃してアンビルとロータの中心に嵌合するスプライン軸とピストンとドライバビットを一体に回転するインパクトクラッチのドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合し、ドライバビットをエアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動するビット直進式のエアインパクトドライバにおいて、
インパクトクラッチのハンマーのスイング角度を制限するために、上記ドライバの外周面の１８０度対称位置に二つの溝部を形成し、該溝部側壁にハンマーの軸部を係合するに当り、溝部の深さとハンマーの軸部の寸法の相対関係によりハンマーのスイング角度を狭く設定して、ハンマーがアンビルの軸部の外周面に接しないように形成したエアインパクトドライバを提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図１はエアインパクトドライバ1を示し、ハウジング2内にエアモータ3、インパクトクラッチ4、エアシリンダ5を直列に配置している。エアシリンダ5内のピストン6の前面（図において下）にドライバビット7が取付けられており、背面（図において上）に六角断面のスプライン軸8が取付けられていて、スプライン軸8はインパクトクラッチ4の中心のアンビル9に嵌合している。
【００１０】
エアモータ3のロータ10とインパクトクラッチ4のドライバ11は結合されており、両者は一体に回転する。ドライバ11によって回転されるアウターロータ12には二個のハンマー13が揺動自在に取付けられており、アウターロータ12の回転時にハンマー13が揺動して蝶形断面のアンビル9の爪部側面への係合と離脱とを高速反復して連続的に打撃し、アンビル9とスプライン軸8とピストン6とドライバビット7とが一体に回転する。また、エアシリンダ5の上部空気室へ圧力空気が供給されると、ピストン6ととともにスプライン軸8とドライバビット7が一体に前進（図においては下降）する。
【００１１】
トリガレバー14を操作することによりエアモータ3とエアシリンダ5が起動し、インパクトクラッチ4の回転力はパルス的に断続するため、回転力がオフしてアンビル9とスプライン軸8との摺動抵抗が低下したときにエアシリンダ5のピストン6の推進力によりドライバビット7が前進し、ドライバビット7が回転と前進とを交互に繰り返しながらネジを締結する。
【００１２】
ノーズ15の背面（図において右）にはバネオフセットエアシリンダ16とそのピストンロッド17に連結された送り爪18からなる連結ネジ送り装置が設けられており、エアインパクトドライバ1の１サイクルの動作に連動して送り爪18が後退及び前進することにより、連結ネジマガジン（図示せず）内の連結ネジがノーズ15内へ送り込まれる。
【００１３】
ネジ締め時におけるドライバビットのカムアウトについては、インパクトトルクとピストン推力とが関係し、前述したようにインパクトトルクが大きければカムアウトが発生し、インパクトトルクが小さければカムアウトを防止できるがネジ締め所要時間が長くなるという関係にある。また、ピストン推力が高ければカムアウト発生率は低下するが、ピストンの反力の増大により作業者の押付け荷重も高くなって労力が増大し、ピストン推力が低ければ押付け荷重が低くなって労力が軽減されるがカムアウトが発生することになる。
【００１４】
ここで、インパクトトルクに着目すると、図2のカムアウト特性線に示す押付け荷重W0におけるカムアウト限界トルクT0未満、且つネジ締めに必要な最低トルクt0以上の範囲内にピークトルクを設定することによって、カムアウトの虞がなく且つ労力の少ないビット直進式エアインパクトドライバを実現できる。
【００１５】
図3はJIS規格の90mmネジを用いたカムアウト発生実験のグラフであり、従来のエアインパクトドライバの例としてはインパクトトルクが35N・mから36N・m程度のものがあるが、この場合は110〜120Nの押付け荷重が必要であり相当な労力となる。そこで、労力を軽減するために仮にピストン推力＝押付け荷重Wを80Nに設定した場合において、カムアウト限界トルクT0は、実験結果から導かれた計算式W=9.1T―203から31.1N・mと算出される。したがって、インパクトトルクの上限T0を31.1N・mとし、下限t0はネジ締め可能なトルク下限値（例えば、20N・m程度）とすれば、押付け荷重80Nにおいてカムアウト発生率ゼロが達成でき、また従来型に比較して労力が軽減される。
【００１６】
しかし、インパクトクラッチの出力波形はパルスの連続であり、従来のインパクトクラッチの出力波形を観察すると出力パルス波形のピークにかなりの変動があり、時折設定トルクを超える非常に高いピークが現れる。したがって、トルクをカムアウト限界トルクT0に近く設定した場合に、図4(a)に示すようにT0を超える散発的ピークトルクによりカムアウトが発生することがある。このような散発的ピークトルクによるカムアウトを防止するためにトルクをカムアウト限界トルクT0よりも充分に低く設定すると、平均トルクが低下して締込み時間がかかり、仕事の能率低下という問題を生じることになる。こうした問題の解決策としては、図4(b)に示すようにピークトルクを安定化してカムアウト限界トルクT0以下に抑制し、且つインパクト周波数（打撃回数）を上げて出力波形グラフ上の出力波形面積Sを増大させれば相対的に出力が向上して能率低下を解消することができる。
【００１７】
従来のインパクトクラッチにおけるピークトルクの変動の要因は、インパクトクラッチのハンマーがアンビルを打撃するポイントが一定せず、アンビルの軸心と打撃ポイントとの間の半径距離が変動することにあると考えられる。したがって、ここではハンマーがアンビルを打撃するポイントの変動を防止することによりピークトルクの安定化を図る。また、打撃回数の増加に関しては、インパクトクラッチの回転系の質量を軽量化してアウターロータの加速性能とハンマーのスイング速度を向上させることにより達成が可能である。
【００１８】
図5及び図6にしたがって上記の改良対策を説明する。11はエアモータによって回転駆動されるドライバであり、アウターロータ12には二個の円弧形ハンマー13が180度対称位置に取付けられている。ドライバ11の外周面には180度対称位置に二つの溝部19が形成されていて、ハンマー13の軸部20が溝部19に係合しており、ドライバ11が回るとハンマー13の軸部20が溝部19の側壁に押されてハンマー13がスイングする。本発明の要旨は、溝部19の深さと軸部20の寸法との相対関係によってハンマー13のスイング角度を制限し、ハンマー13のスイング角度を従来よりも狭く設定してハンマー13の先端がアンビル9の外周面に接触しないように形成していることにある。また、ハンマー13、アウターロータ12などの回転系を軽量化して打撃回数を向上し、ピークトルクの安定化と打撃回数の向上とによりネジ締め性能の向上を図る。
【００１９】
ドライバ11が、図5(a)の静止状態から(b)のように時計方向へ回転を開始すると、ドライバ11の溝部19によりハンマー13の軸部20が押されてハンマー13の後部（回転方向後ろ側）が回転中心方向へスイングし、(c)に示すようにハンマー13の内周面がアンビル9の爪部21に接触する。アウターロータ12がさらに回転することにより、(d)に示すようにハンマー13の後部がアンビル9の爪部21に乗り上げて起動時とは逆に外側へ押出される。これにより、図6(e)に示すようにハンマー13の前部が回転中心方向へ回り、(ｆ)に示すようにハンマー13がアンビル9の爪部21の側面を打撃して回転させる。そして、アンビル9が回転することにより、(g)に示すようにハンマー13の前部が爪部21から外れ、続いて図5(c)の状態となり、以下図5(ｃ)から図6(ｇ)のサイクルを高速で循環してアンビル9を連続して打撃し、アンビル9を回転させる。
【００２０】
従来のインパクトクラッチにおいてはハンマーのスイング角度を広く設定しているので、図5(b)(c)の状態のときにハンマーの後部がアンビルの軸部外周面に接触するとともに、図6(f)の打撃の直前にもハンマーの前部がアンビルの軸部外周面に接触してバウンドすることにより、図6(ｆ)における爪部打撃時に打撃ポイントが一定しないという傾向があるが、図示のインパクトクラッチにおいてはハンマー13のスイング角度を狭く設定してハンマー13がアンビル9の軸部外周面に接触しないようにしている。これにより、ハンマー13がバウンドすることがなく、ハンマー13がアンビル9の爪部21を打撃するポイントが一定となり、ピークトルクの変動が抑制され、図4(b)の安定且つ高効率のトルク特性を実現することができた。
【００２１】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエアモータのロータに結合され該ロータと一体回転するドライバを備え、ドライバによって回転されるアウターロータに二個のハンマーが揺動自在に取り付けられ、該アウターロータの回転時にハンマーが揺動して蝶形断面のアンビルの爪部側面へ係合と離脱とを高速反復して連続的に打撃してアンビルとロータの中心に嵌合するスプライン軸とピストンとドライバビットを一体に回転するインパクトクラッチのドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合し、ドライバビットをエアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動するビット直進式のエアインパクトドライバは、
インパクトクラッチのピークトルクの設定を、前記ピストンの推力によるビット押付け荷重におけるカムアウト限界値未満、且つネジ締めに必要な最低トルク以上に設定し、上記ビット押付け荷重におけるカムアウト限界値、及びネジ締めに必要な最低トルクにつき、
ビットの押付け荷重（Ｗｏ）に対するカムアウト限界トルク（Ｔｏ）の相関を示すカムアウト特性線を具体化する、ＪＩＳ規格のネジを用いたカムアウト発生実験の特性線グラフから、
労力を軽減するピストン推力＝押付け荷重に設定してインパクトトルクの上限とし、また、ネジ締め可能な下限値を下限とし、カムアウト限界値とし、
更に、上記上限から充分低く設定してカムアウト限界値とし、上記下限をネジ締めに必要な最低トルクとなるように構成したので、作業者の手でビット押付け荷重を調節することができないビット直進式のエアインパクトドライバにおいてカムアウトの発生を防止でき、ネジ締め性能が安定化する。
【００２３】
また、この発明と密接に関連する技術として提供したものは、インパクトクラッチのハンマーのスイング角度を制限するために、上記ドライバの外周面の１８０度対称位置に二つの溝部を形成し、該溝部側壁にハンマーの軸部を係合するに当り、溝部の深さとハンマーの軸部の寸法の相対関係によりハンマーのスイング角度を狭く設定して、ハンマーがアンビルの軸部の外周面に接しないように形成したので、従来の如くハンマーがアンビルを打撃するポイントが一定となってピークトルクが安定化する。したがって、インパクトクラッチの回転数が高速化に際しても安定したトルク特性が得られ、エアインパクトドライバの性能向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エアインパクトドライバの側面断面図。
【図２】押付け荷重対トルクのカムアウト特性グラフ。
【図３】押付け荷重とトルクの設定例を示すカムアウト特性グラフ。
【図４】インパクトクラッチの出力波形を示し、(a)は従来例の出力波形図、(b)は本発明のエアインパクトドライバの出力波形図である。
【図５】 (a)乃至(d)はインパクトクラッチの動作工程解説図。
【図６】 (e)乃至(g)は図5(d)に続く動作工程解説図。
【符号の説明】
1 エアインパクトドライバ
3 エアモータ
4 インパクトクラッチ
5 エアシリンダ
6 ピストン
7 ドライバビット
8 スプライン軸
9 アンビル
11 ドライバ
12 アウターロータ
13 ハンマー
19 溝部（ドライバ）
20 軸部（ハンマー）
21 爪部（アンビル）
Claims (1)
- エアモータのロータに結合され該ロータと一体回転するドライバを備え、ドライバによって回転されるアウターロータに二個のハンマーが揺動自在に取り付けられ、該アウターロータの回転時にハンマーが揺動して蝶形断面のアンビルの爪部側面へ係合と離脱とを高速反復して連続的に打撃してアンビルの中央と相対回転不能且つ縦摺動可能に、ロータの中心と相対回転可能且つ縦摺動可能に夫々嵌合するスプライン軸とピストンとドライバビットを一体に回転するインパクトクラッチのドライバビットの基端部をエアシリンダのピストンに結合し、ドライバビットをエアモータおよびインパクトクラッチによって回転駆動するとともにエアシリンダによって直進駆動するビット直進式のエアインパクトドライバであって、
インパクトクラッチのピークトルクの設定を、前記ピストンの推力によるビット押付け荷重におけるカムアウト限界値未満、且つネジ締めに必要な最低トルク以上としたエアインパクトドライバにおいて、
上記ビット押付け荷重におけるカムアウト限界値、及びネジ締めに必要な最低トルクにつき、
ビットの押付け荷重（Ｗｏ）に対するカムアウト限界トルク（Ｔｏ）の相関を示すカムアウト特性線を具体化する、ＪＩＳ規格のネジを用いたカムアウト発生実験の特性線グラフから、
労力を軽減するピストン推力＝押付け荷重に設定してインパクトトルクの上限としてカムアウト限界値とし、また、ネジ締め可能な下限値を下限とし、
更に、上記上限は上記カムアウト限界値以下に抑制してカムアウト限界値とし、且つ、インパクト周波数たる打撃回数を上げて成り、上記下限はネジ締めに必要な最低トルクとなるように構成して成ることを特徴とするエアインパクトドライバ。
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