JP5464471B2 - 衝撃式締付工具 - Google Patents

Description

この発明は、ボルトやナットを締付けるための衝撃式締付工具に関する。

衝撃式締付工具は、下記本出願人による特許文献１に示すように、モータに油圧パルス発生部を連結し、モータを駆動源として打撃衝撃を発生させ、この衝撃力を間欠的に与えてネジ締め等を行うものである。

この衝撃式締付工具は、衝撃によるエネルギーが発熱、騒音、振動等となり、製品寿命や部品寿命を低下させ、作業者の作業負担を高め、作業環境を悪化させる等の点で改善の余地がある。

この点、特許文献１の第１図に示されるように、衝撃式締付工具の軸芯は、モータにおいては両端においてベアリング等で保持される一方、油圧パルス発生部においてはメインシャフトを片持ちで支持する構造になっており、また、モータと一体的に回転する油圧パルス発生部の回転部材であるライナ自体は全く支持されていない。

本出願人は、上記構造によってエネルギーが損失し、発熱、騒音、振動等を生じ、製品寿命や部品寿命を低下させ、作業者の作業負担を高め、作業環境を悪化させる原因であると考え、その改善策を鋭意検討した結果、本願発明の創作に至った。

特開２００５−２１２０２２

本発明の課題は、モータの軸芯と衝撃発生部の軸芯とを別々の基準で保持し、軸芯を固定することにより、発熱、騒音、振動を低減させることである。

本発明は、モータと、モータの駆動軸に連結されて回転する回転部材と、回転部材をメインシャフト回りに回転させてメインシャフトに衝撃力を与える衝撃式締付工具において、少なくとも前記回転部材を回転可能に支持する軸受け部を備え、前記回転部材は、前記メインシャフトが挿通される挿通孔を形成した前端部と、モータの駆動軸に雄雌嵌合して連結される後端部とを有し、前記回転部材を回転可能に支持する軸受け部は、回転部材の後端部を支持する軸受け部と、回転部材の前端部を支持する軸受け部であることを特徴とする衝撃式締付工具である（請求項１）。

また、前記モータの駆動軸の後端部を支持する軸受け部と、前記モータの駆動軸の前端部を支持する軸受け部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の衝撃式締付工具である（請求項２）。

また、前記回転部材を回転可能に支持する軸受け部は、内輪部と、転動体と、転動体を介して内輪部を回転可能に支持する外輪部とからなる軸受け部であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の衝撃式締付工具である（請求項３）。

また、前記回転部材をライナとし、前記メインシャフトが挿通される挿通孔を形成した前端部を、ライナの前端部であるライナ下板の先端部分とし、前記モータの駆動軸に雄雌嵌合して連結される後端部を、ライナの後端部であるライナ上板の先端部分としたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃式締付工具である（請求項４）

本発明によれば、モータの軸芯と衝撃発生部の軸芯とを別々の基準で保持して軸芯を固定することにより、発熱、騒音、振動を低減させることができる。

本実施形態の断面図 図１に示す本実施形態の分解図 図１に示す本実施形態の一部分解図 本実施形態の衝撃発生部の断面図 図４のＡ―Ａ線断面図を用いたライナの動作説明図 図５（１）の拡大図 図５（２）の拡大図

以下、本発明の衝撃式締付工具の実施形態について説明する。

本実施形態は、回転駆動するモータＭの回転力を衝撃発生装置によって間欠的な衝撃力に変換し、衝撃力によって付与されるメインシャフト７の回転力によりボルト・ナット等を締め付ける衝撃式締付工具であり、スロットルレバーＳＬの操作により圧縮空気をモータＭに導き、モータＭの回転力を衝撃発生部Ｐに伝達するようにし、メインシャフト７を介して打撃を生じさせて締付を行うものである。

（モータＭ）
駆動源であるモータＭは、切り換えスイッチの操作に応じて正転又は逆転可能な公知のモータであり、エア供給通路から供給される駆動流体圧によって回転駆動するエアモータである。操作部であるスロットルレバーＳＬのＯＮ／ＯＦＦ操作によって回転／停止し、また、スロットルレバーＳＬの引き込み量に応じてモータＭの回転速度は変化する。エア供給源からエアを供給する外部エアホースが工具本体にコネクタを介して連結されている。エアホースから供給されるエアは、工具本体中に形成されたエア供給通路を通ってモータに供給されるものであり、スロットルレバーＳＬの操作によって開閉操作されるメインバルブから、切り換えスイッチによって操作される切り換えバルブを介して、モータＭに供給される。

モータＭの回転する駆動軸Ｍ１は、図１，２に示すように、ケーシングを構成する前側ケーシングＣ１及び後側ケーシングＣ２のうち、後側ケーシングＣ２内において、軸受け部Ｂ１、Ｂ２によって前後両端部が支持される。なお、モータＭを支持する軸受け部の数は特に問わない。

軸受け部Ｂ１、Ｂ２は、公知のラジアルボールベアリングである。具体的には、図２に示すように、軸受け部Ｂ１は、内輪部Ｂ１１と、転動体Ｂ１３と、転動体Ｂ１３を介して内輪部Ｂ１１を回転可能に支持する外輪部Ｂ１２とからなる。軸受け部Ｂ２も同様、内輪部Ｂ２１と、転動体Ｂ２３と、転動体Ｂ２３を介して内輪部Ｂ２１を回転可能に支持する外輪部Ｂ２２とからなる。

モータＭの駆動軸Ｍ１の前端部Ｍ１１を支持する軸受け部Ｂ２は、図２に示すように、前端部Ｍ１１の外周面と、前記外周面と径方向に所定間隔を介して対向する対向壁面部（モータ下板Ｍ２の一部）との間に配置され、駆動軸Ｍ１の前端部Ｍ１１を支持する。対向壁面部は、モータ下板Ｍ２の前方端面から前方に一体的に立設された壁部分であり、軸受け部Ｂ２は、対向壁面部の内周面と外輪部Ｂ２２の外周面とが対接すると共に、内輪部Ｂ２１の内周面と前端部Ｍ１１の外周面とが対接する態様で、駆動軸Ｍ１の前端部Ｍ１１を支持する。

また、モータＭの駆動軸Ｍ１の後端部Ｍ１２を支持する軸受け部Ｂ１は、図２に示すように、後端部Ｍ１２の外周面と、前記外周面と径方向に所定間隔を介して対向する対向壁面部（モータ上板Ｍ３の一部）との間に配置され、駆動軸Ｍ１の後端部Ｍ１２を支持する。対向壁面部は、モータ上板Ｍ３の後方端面から後方に一体的に立設された壁部分であり、軸受け部Ｂ１は、対向壁面部の内周面と外輪部Ｂ１２の外周面とが対接すると共に、内輪部Ｂ１１の内周面と後端部Ｍ１２の外周面とが対接する態様で、駆動軸Ｍ１の後端部Ｍ１２を支持する。

また、図２に示すとおり、モータＭの駆動軸Ｍ１の前端部Ｍ１１には連結部Ｍ４が形成されている。連結部Ｍ４は、回転部材であるライナ２Ａの構成要素であるライナ上板４に形成されて後方に突出する連結部４１に嵌合するものである。連結部Ｍ４は、内面多角形状の凹状の雌部であり、ライナ上板４に形成された凸状且つ外面多角形状の連結部４１に雄雌嵌合するものである。なお、連結部Ｍ４は、上記とは逆に、ライナ上板４に形成された凹状の連結部に対応した多角形状の凸状の雄部とし、これらを雄雌嵌合して連結するものであっても良い。

なお、モータＭは上記に限らず、電源によって回転駆動する電動モータでも良い。

（衝撃発生部Ｐ）
衝撃発生部Ｐは、モータＭの出力を打撃衝撃に変換するものであって、公知の構造を用いることができ、例えば、ライナ２Ａ（ライナ本体、ライナケース、ライナ上板、ライナ下板からなるライナ２Ａ）の内部に収容した作動油の圧力を利用してメインシャフト７に衝撃力を発生させる公知の油圧パルス発生装置を用いるのが好適である。なお、衝撃発生装置は油圧に限らず、モータＭの出力を打撃衝撃に変換するものであれば特に限定されず、例えば、機械的な衝撃力を発生させる公知の衝撃発生装置でも良い。

具体的には、図４に示すとおり、ライナケース１内にライナ本体２を一体的に固着し、ライナ本体２内にメインシャフト７を嵌挿してライナケース１及びライナ本体２をメインシャフト７に対して回転自在とし、このライナ本体２内にトルクを発生させる為の作動油を充填してライナ本体２の両端に取り付けたライナ下板３とライナ上板４によって密封している。

図５等に示すとおり、ライナ本体２内部は断面楕円形のライナ室２０を形成しており、メインシャフト７に形成した溝にバネ６を介してブレード５を挿入し、ブレード５がライナ２の断面楕円形の内面に出没可能に当接するものとしている。締め付け作業時にナットが着座するまでの低負荷時は、ライナケース１及びライナ本体２とメインシャフト７が一体的に回転する一方、着座した後の高負荷時は、ライナケース１及びライナ本体２の一回転中に一度だけオイルにピーク圧を発生させ、締め付けトルクを発生するものである。以下、衝撃発生部Ｐの具体的構成を詳細に説明する。

（衝撃発生部Ｐの作用）
衝撃発生部Ｐは、図４，５に示すように、筒状のライナケース１と、ライナケース１に一体的に固着された筒状のライナ本体２と、ライナケース１及びライナ本体２の両端に取り付けてライナ本体２内を密封するライナ上板４及びライナ下板３とからなる回転部材であるライナ２Ａを備え、前記ライナ本体２内にメインシャフト７を嵌挿してライナケース１及びライナ本体２をメインシャフト７回りに回転自在とし、このライナ本体２内にトルクを発生するための油を充填してなるものである。

ライナ下板３には、メインシャフト７を挿通するための挿通孔３０が形成されており、この挿通孔３０の構成壁面とメインシャフト７の外周面との間にできた室内にこれら相互間の気密性（流体密性）を確保するためのＯリングを収容させてある。

ライナ上板４には、モータＭの連結部Ｍ２に嵌合する連結部４１が後方へ突出形成されており、連結部４１は外面多角形状の凸状の雄部である。

ライナ本体２内部は、図５等に示すように、断面楕円形のライナ室２０を形成しており、メインシャフト７の対向する２つの溝７０，７０にバネ６を介してブレード５を挿入し、ブレード５がライナ２の断面楕円形の内面に出没可能に当接するものとしている。

二枚のブレード５，５間のメインシャフト７の外面には、二本の突条を形成して成る第２シール面７１，７２を設けてあり、前記第２シール面７１は階段状に、第２シール面７２は直線状に、それぞれ形成してある。

ライナ本体２の内面には、断面楕円形の短軸の両端及び長軸の両端に突状の第１シール面２１，２２，２３，２４を設けてある。そして、メインシャフト７に対してライナ２Ａが１回転しているときに一度だけ、図５の（１）（２）に示すように、第１シール面２１と第２シール面７１が、第１シール面２２と第２シール面７２が、第１シール面２３と一方のブレード５の外周面が、第１シール面２４と他方のブレード５の外周面が、それぞれ合致し、これによりライナ室２０が２つの高圧室Ｈと２つの低圧室Ｌの４室に密閉区画されるようになっている。これを実現するため、第１シール面２１は第２シール面７１と同じく階段状に、第１シール面２２は第２シール面７２と同じく直線状に、それぞれ形成してある。

衝撃発生部Ｐは、図５の（１）→（２）→（３）→（４）→（５）に示したように作動し、図５の（１）及び（２）は、メインシャフト７に衝撃パルスによる打撃力が発生するときの状態を示している。

図５の（１）及びこれを拡大した図６の状態では、第１シール面２１と第２シール面７１が、第１シール面２２と第２シール面７２が、第１シール面２３と一方のブレード５の外周面が、第１シール面２４と他方のブレード５の外周面が、それぞれ合致し、これによりライナ室２０が２つの高圧室Ｈと２つの低圧室Ｌの４室に密閉区画されている。

そして、図５の（２）及びこれを拡大した図７の状態では、さらにモータＭの回転によってライナ２Ａが回転すると、高圧室Ｈの容積は減少するため油は圧縮されて瞬間的に高圧が発生し、この高圧はブレード５を低圧室Ｌ側に押しやる。メインシャフト７には上下のブレード５，５を介して瞬間的に偶力が作用して強力なトルクが発生する。

図５の（３）は、メインシャフト７にトルクが発生した後、ライナ２Ａが９０°回転した状態を示している。ライナ室２０は上下のブレード５，５を挟んで形成された高圧室Ｈと低圧室Ｌが連通して一室となりトルクは発生せず、ライナ本体２はモータＭの回転によりさらに回転する。

図５の（４）は、図５の（３）の状態から更に９０°回転した状態で打撃時より１８０°回転した状態を示している。第１シール面２１と第２シール面７２は合致せず、第１シール面２２と第２シール面７１とは極一部で合致しているのみである。そのため、これらのシール面間ではシールが行われず、圧力変化は生じないためトルクは発生しない。ライナ２Ａはそのまま回転する。

図５の（５）は、（４）の状態から更に９０°回転し、打撃時より２７０°回転した状態を示している。この状態では図５の（３）の状態と実質的に同じであり、トルクは発生しない。

さらにライナ２Ａが回転すると図５の（１）の状態に戻り、第１シール面２１と第２シール面７１が、第１シール面２２と第２シール面７２が、第１シール面２３と一方のブレード５の外端面が、第１シール面２４と他方のブレード５の外端面が、それぞれ合致し、再び打撃力が発生する。

このように、モータＭの回転に伴ってライナ２Ａが回転し、ネジ締め等によってメインシャフト７にかかる負荷によって、ライナ２Ａがメインシャフト７に対して相対的に回転する。そして、ライナ２Ａの４個のシール面とメインシャフトの外周面に形成された２個のシール面及び２個のブレードとが当接し互いに摺動すると、２つの高圧室Ｈと２つの低圧室Ｌとからなる４つの室が形成され、高圧室Ｈではオイルが圧縮されており、メインシャフト７が瞬間的に回転して衝撃パルスが発生する。

衝撃発生部Ｐは、図１、２等に示すとおり、前側ケーシングＣ１内に軸受け部Ｂ３、Ｂ４を介して回転可能に支持されている。なお、衝撃発生部Ｐの回転部材であるライナ２Ａを支持する軸受け部の数は特に問わない。

本実施例の軸受け部Ｂ３は、図３に示すとおり、上記と同様の公知のラジアルボールベアリングであり、内輪部Ｂ３１と外輪部Ｂ３２の間に複数の転動体Ｂ３３を配置したものである。軸受け部Ｂ４も同様、内輪部Ｂ４１と外輪部Ｂ４２の間に複数の転動体Ｂ４３を配置したものである。いずれもの軸受け部も、内輪部と、転動体と、転動体を介して内輪部を回転可能に支持する外輪部とからなる。

回転部材であるライナ２Ａは、図３に示すとおり、ライナ２Ａの前端部であるライナ下板３の先端部分が軸受け部Ｂ４に挿入された状態で支持されると共に、ライナ２Ａの後端部であるライナ上板４の先端部分が軸受け部Ｂ３に挿入された状態で支持された状態で回転可能に支持される。

軸受け部Ｂ４は、図２、３に示すとおり、前側ケーシングＣ１の先端部分の内面に形成された段部Ｃ１１と、ライナ下板３の先端部分の外面に形成された段部３１の間に配置されている。具体的には、軸受け部Ｂ４は、ライナ下板３の縮径した先端部の外周面と、前記外周面と径方向に所定間隔を介して対向する前側ケーシングＣ１の内周面との間（径方向間）に配置され、且つ、前記ライナ下板３の先端部の外周面の後方一端部から径方向に連設された壁面であるライナ下板３の前端面と、前記前側ケーシングＣ１の内周面の前方一端部に連設されてライナ下板３と前後方向に所定間隔を介して対向する前側ケーシングＣ１の内端面との間（前後方向間）に配置され、ライナ下板３を支持している。

前側ケーシングＣ１の段部Ｃ１１における内周面と、外輪部Ｂ４２の外周面とが対接すると共に、内輪部Ｂ４１の内周面と、ライナ下板３の先端部の外周面とが対接する態様で、ライナ下板３は軸受け部Ｂ４に支持される。

軸受け部Ｂ４において、環状に形成された内輪部Ｂ４１における挿通穴の内径は、ライナ下板３の先端部の外径と略同径に形成され、ライナ２Ａが回転すると内輪部Ｂ４１も同様に回転する。

なお、前側ケーシングＣ１は、ライナケース１の外周面と所定間隔を介して径方向に対向する内周面を有する大径部と、ライナ下板３の縮径した先端部の外周面と所定間隔を介して径方向に対向する内周面及び前記内周面の前方一端部から径方向に連設されて後方に対面する内端面とを有する第１小径部と、メインシャフトブッシュの基端部の外周面と径方向に対向する内周面を有する第２小径部と、メインシャフトブッシュの先端部の外周面と径方向に対向する内周面を有する第３小径部とから構成されている。

軸受け部Ｂ３は、ライナ上板４の先端部に形成された段部４２と、前側ケーシングＣ１（スペーサ部材Ｃ１３）の段部Ｃ１２の間に配置されている。段部Ｃ１２は、環状のスペーサ部材Ｃ１３の内面に形成された段部である。環状のスペーサ部材Ｃ１３は、図１、２に示すように、その外周面と前側ケーシングＣ１の内周面とが対接する態様で配置される。なお、環状のスペーサ部材Ｃ１３の前後方向端面の中心には、ライナ上板４が挿入される前後方向に貫通した孔が形成されると共に、その周囲には前後方向に貫通する通気用の孔が形成されている。

また、ライナ上板４を支持する軸受け部Ｂ３は、ライナ上板４の縮径した先端部の外周面と、前記外周面と径方向に所定間隔を介して対向するスペーサ部材Ｃ１３の内周面との間（径方向間）に配置され、且つ、前記ライナ上板４の先端部の外周面の前方一端部から径方向に連設された壁面であるライナ上板４の前端面と、前記のスペーサ部材Ｃ１３の内周面の後方一端部に連設されてライナ上板４と前後方向に所定間隔を介して対向するスペーサ部材Ｃ１３の内端面との間（前後方向間）に配置され、ライナ上板４を支持している。

スペーサ部材Ｃ１３の内周面と、外輪部Ｂ３２の外周面とが対接すると共に、内輪部Ｂ３１の内周面と、ライナ上板４の先端部の外周面とが対接する態様で、ライナ上板４は軸受け部Ｂ３に支持される。ライナ上板４は、前記先端部の先方（後方）に連結部４１を形成しており、モータＭに連結する。

軸受け部Ｂ３において、環状に形成された内輪部Ｂ３１の内径は、ライナ上板４の段部４２における外径と略同径に形成されており、ライナ２Ａが回転すると内輪部Ｂ３１も回転する。

このように、モータＭの駆動軸Ｍ１と、衝撃発生部Ｐとを別々の基準で支持して軸芯を固定することにより、具体的には、衝撃発生部Ｐの回転部材であるライナ２Ａの前後両端を軸受け部で支持することにより、発熱、騒音、振動を低減させることができる。

なお、本発明に用いる回転部材を回転可能に支持する軸受け部は、玉軸受やころ軸受等の転がり軸受けのみならず、すべり軸受け、磁気軸受、流体軸受を用いることが可能である。例えば、実施態様に示すもののほか、ライナケース１の外周面を軸受け部で支持することも可能であり、その場合は、ころ軸受けであるニードルベアリングを用いるのが好適である。

また、回転部材を回転可能に支持する軸受け部の数は特に限定されるものではなく、任意に設定可能である。

Ｍ モータ
Ｐ 衝撃発生部
７ メインシャフト
２Ａ 回転部材（ライナ）

Claims (4)

1. モータと、モータの駆動軸に連結されて回転する回転部材と、回転部材をメインシャフト回りに回転させてメインシャフトに衝撃力を与える衝撃式締付工具において、少なくとも前記回転部材を回転可能に支持する軸受け部を備え、前記回転部材は、前記メインシャフトが挿通される挿通孔を形成した前端部と、モータの駆動軸に雄雌嵌合して連結される後端部とを有し、前記回転部材を回転可能に支持する軸受け部は、回転部材の後端部を支持する軸受け部と、回転部材の前端部を支持する軸受け部であることを特徴とする衝撃式締付工具。
2. 前記モータの駆動軸の後端部を支持する軸受け部と、前記モータの駆動軸の前端部を支持する軸受け部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の衝撃式締付工具。
3. 前記回転部材を回転可能に支持する軸受け部は、内輪部と、転動体と、転動体を介して内輪部を回転可能に支持する外輪部とからなる軸受け部であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の衝撃式締付工具。
4. 前記回転部材をライナとし、前記メインシャフトが挿通される挿通孔を形成した前端部を、ライナの前端部であるライナ下板の先端部分とし、前記モータの駆動軸に雄雌嵌合して連結される後端部を、ライナの後端部であるライナ上板の先端部分としたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃式締付工具。

Images