JP5507324B2 - ねじ締め工具のビット取り付け装置 - Google Patents
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Description
下記の特許文献には、従来のビット取り付け装置に関する技術が開示されている。この従来のビット取り付け装置が、同文献中の図1を援用した図13に示されている。図示するようにこの従来のビット取り付け装置20は、回転軸線Jに沿って断面六角形のビット装着孔21aを設けたスピンドル21の外周側に操作スリーブ22を相対回転可能に支持し、両者間に捩りばね23を介装して操作スリーブ22をロック側に付勢した構成としたもので、使用者が捩りばね23に抗して操作スリーブ22をアンロック側に回転操作すると、ビット装着孔21a内に進退可能に保持した二つの係合球24,24がビット装着孔21aから退出可能な状態となって当該ビット装着孔21aにビットBを挿入可能となり、逆に抜き出し可能な状態となる。ビット装着孔21a内にビットBを挿入した後、操作スリーブ22のアンロック側への回転操作を止めると、当該操作スリーブ22が捩りばね23の付勢力によってロック側へ戻されるため、二つの係合球24,24がビット装着孔21a内にはみ出した状態にロックされる。ロックされた二つの係合球24,24が、ビットBの係合溝部Ba内に嵌り込むことによって当該ビットBがスピンドル21に同軸かつビット装着孔21aから抜け出し不能に取り付けられた状態となる。
この従来のビット取り付け装置20では、ワンタッチで取り付け、取り外しできる操作性を損なうことなく、取り付けたビットBの軸線Jに対する傾き(振れ)をなくすための工夫がなされている。例えば、この特許文献には、操作スリーブ22の口元に六角孔形状の振れ止め具25を装着し、この振れ止め具25とビット装着孔21aとの間で六角孔を回転方向にずらしてビットBを軸線J回りに保持することにより取り付けたビットBの振れ止めを行う技術が開示されている。
本発明は、振れ止め効果を従来よりも高めて、長いビットであっても芯ぶれが大幅に低減されるようにすることを目的とする。
第1の発明は、ねじ締め工具のスピンドルにビットを取り付けるための装置であって、スピンドルの先端に設けたビット装着孔の外周側に回転操作可能に設けられ、ロック側に回転操作するとビットがビット装着孔内にロックされ、アンロック側に回転操作するとビットを前記ビット装着孔から取り外し可能とする操作スリーブを備えており、操作スリーブは、その回転操作に伴って軸方向に変位可能に支持されて、ビット装着孔に挿入したビットを操作スリーブの口元に設けたビット挿通孔で保持してスピンドルの軸線に対する芯ぶれを規制する構成としたビット取り付け装置である。
第1の発明によれば、操作スリーブは回転操作すると軸方向にも変位してビット装着孔と操作スリーブの口元との間のビットに対する支持スパンが大きくなることから振れ止め効果が従来よりも高められ、これにより当該ビットの芯ぶれが大幅に低減される。
第2の発明は、第1の発明において、スピンドルと操作スリーブとの間に、スピンドルの軸線に対して傾斜するカム溝とカム溝に係合する球体を介在させて、操作スリーブをその回転操作に伴って軸方向に変位させる構成としたビット取り付け装置である。
第2の発明によれば、簡易な構成により操作スリーブをその回転操作に伴って確実に軸方向へ変位させることができる。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、ビット装着孔は六角孔に形成され、これに合わせて操作スリーブのビット挿通孔も六角孔に形成されており、両六角孔を六角柱体をなすビットの軸回りに相互にずらして当該ビットを保持する構成としたビット取り付け装置である。
第3の発明によれば、ビットの軸回りのガタツキについても確実に規制される。
このねじ締め工具1は、駆動源としての電動モータ8を内装した工具本体部2と、その前部に組み付けたインパクト機構部3と、工具本体部2の側部から下側へ突き出す状態に設けたハンドル部4を備えている。インパクト機構部3の前端部からスピンドル5が突き出されており、このスピンドル5に本実施形態のビット取り付け装置10が設けられている。ハンドル部4の基部に使用者が指先では引き操作するスイッチレバー6が設けられている。ハンドル部4の先端には、当該ねじ締め機1の電源となる充電式のバッテリパック7が装填されている。スイッチレバー6がオン操作されるとこのバッテリパック7を電源として電動モータ8が起動する。
電動モータ8の回転出力は、インパクト機構部3を経てスピンドル5に出力される。インパクト機構部3は、スピンドル5の負荷トルクが一定以上に達すると、スピンドル5に対してねじ締め方向の打撃を間欠的に与えるための機構を備えている。このインパクト機構部については従来公知の技術であるので図2に基づいて簡単に説明する。
図2中符号8aは、電動モータ8の出力軸を示している。出力軸8aには駆動ギヤ9aが取り付けられている。電動モータ8の回転出力は、この駆動ギヤ9aを太陽ギヤとする遊星歯車列9によって減速される。図中符号9bは遊星ギヤを示し、符号9cはインターナルギヤを示している。工具本体部2のハウジング2aに固定されたインターナルギヤ9cに沿って遊星ギヤ9bが,9bが公転することによりキャリアとしての駆動軸9dが回転する。駆動軸9dの回転出力がインパクト機構部3を経てスピンドル5に出力される。電動モータ8の出力軸8aに対して遊星歯車列9、インパクト機構部3及びスピンドル5が軸線J上に同軸に配置されている。
ハンマー3aは圧縮ばね3cによって前側へ付勢されている。ハンマー3aと駆動軸9dとの間には、二つの鋼球3d,3dが挟み込まれている。二つの鋼球3dは、それぞれハンマー3a側の保持溝3eと駆動軸9d側のカム溝9eとの間に挟み込まれている。ハンマー3a側の保持溝3e,3eと駆動軸9d側のカム溝9e,9eは、それぞれ軸線Jに対して傾斜するV字形に形成されており、その向きはハンマー3a側と駆動軸9d側とで反対になっている。このため、ハンマー3aは、駆動軸9dに対して相対回転すると軸方向へも相対変位する。このハンマー3aの前面に設けた打撃縁3f,3fがアンビル3bに対して回転方向に噛み合わされている。
このインパクト機構部3によれば、ねじ締め初期の段階においてスピンドル5の負荷トルクが一定以下の状態では、駆動軸9dに対するハンマー3aの相対回転が発生しないので、駆動軸9dとハンマー3aとアンビル3bが一体で回転し、これがそのままスピンドル5から出力される。ねじ締めが進行してスピンドル5の負荷トルクが一定以上に達すると、ハンマー3aと駆動軸9dとの間に相対回転が発生し、従ってハンマー3aが圧縮ばね3cに抗して後退し始める。ハンマー3aは圧縮ばね3cに抗して後退すると、アンビル3bに対する打撃縁3f,3fの噛み合いが外れ、その結果ハンマー3aに対する負荷トルクが遮断されて当該ハンマー3aが圧縮ばね3cによってねじ締め方向へ回転しつつ軸方向前側へ戻される。ハンマー3aがねじ締め方向へ回転しつつ軸方向前側へ戻される過程において、その打撃縁3f,3fがアンビル3bに対して打撃され、これにより当該アンビル3bひいてはスピンドル5に回転方向の打撃力が負荷されて強固なねじ締めがなされる。その後、再度スピンドル5の負荷トルクが大きくなるとハンマー3aが後退してアンビル3bとの噛み合いが外れると当該負荷トルクが遮断されて再びアンビル3bに回転方向の打撃力が与えられる。インパクト機構部3において以上の過程が繰り返されることにより、スピンドル5に対して回転方向の打撃力が繰り返し付加されて大きなねじ締めトルクが出力される。
スピンドル5は、軸受け3hを介してインパクトケース3gに回転可能に支持されている。インパクトケース3gの前部から突き出すスピンドル5の先端部にビット取り付け装置10が設けられている。
スピンドル5の先端には、ビットBを挿入するためのビット装着孔5aが設けられている。このビット装着孔5aは、スピンドル5の回転軸線(軸線J)と同軸かつ適切な深さで設けられている。このビット装着孔5aは、六角孔形状(断面六角形の孔)を有している。ビット装着孔5aには、二つの係合球5b,5bが進退可能に保持されている。ビット装着孔5aの周囲二等分位置には、保持孔5c,5cが設けられている。両保持孔5c,5cは、スピンドル5の外周面とビット装着孔5a内との間に貫通して設けられている。この両保持孔5c,5c内にそれぞれ一つずつ係合球5bがビット装着孔5aに対して進退可能な状態で保持されている。両保持孔5c,5cのビット装着孔5a側の端部は僅かに小径に形成されて、両係合球5b,5bのビット装着孔5a内への脱落が防止されている。
ビット装着孔5aの周囲であってスピンドル5の先端部に、操作スリーブ11が取り付けられている。この操作スリーブ11によって二つの係合球5b,5bの保持孔5cからの脱落が防止されている。操作スリーブ11は、スピンドル5に対して軸線J回りに回転可能かつ軸線J方向に変位可能に支持されている。操作スリーブ11の内周面には、二つの係合球5b,5bに対応して逃がし凹部11b,11bが軸線J回りに相互に対向して設けられている。
操作スリーブ11をアンロック側に回転操作して係合球5b,5bの側方(外周側)にそれぞれ逃がし凹部11bが位置する状態とすると、当該係合球5b,5bがそれぞれ径方向外方へ変位可能な状態となってビット装着孔5a内から退出可能となり、これにより当該ビット装着孔5a内にビットBを挿入可能となり、逆にビット装着孔5aからビットBを抜き出し可能な状態となる。操作スリーブ11をロック側に回転させると、係合球5b,5bの側方からそれぞれ逃がし凹部11bが外れるため、当該係合球5b,5bが径方向外方へ変位不能となってビット装着孔5a内に突き出した状態にロックされ、従ってビット装着孔5a内に挿入したビットBの係合溝部Baに二つの係合球5b,5bが嵌り込んだ状態にロックされて、当該ビットBが装着状態にロックされる。
このように操作スリーブ11とスピンドル5との間に係合球12〜12がカム溝5d〜5dを介して介在されることによって、当該操作スリーブ11は回転操作するとスピンドル5に対して軸線J方向に移動する。
操作スリーブ11とスピンドル5の前端面との間には圧縮ばね13が介装されている。この圧縮ばね13によって操作スリーブ11は前側へ移動する方向に付勢されている。図2及び図4は、操作スリーブ11が圧縮ばね13によって最も前側へ変位した状態を示している。この状態では、各係合球12がカム溝5dの左端部に位置して操作スリーブ11がスピンドル5に対して最も左側に回転した状態となる。また、この状態は、ビット装着孔5a内にビットBが差し込まれていない状態となっている。操作スリーブ11は、圧縮ばね13の間接作用によりスピンドル5に対して軸線J方向の最も前側で、軸線J回りの最も左側に回転した位置(初期位置P1)に保持される。
この操作スリーブ11の初期位置Pでは、係合球5b,5bがビット装着孔5a内に突き出した状態にロックされる。これに対して図7に示すように操作スリーブ11を初期位置P1から時計回り方向に約30°だけ回転操作すると、二つの係合球5a,5aの外周側にそれぞれ逃がし凹部11bが位置して当該係合球5a,5aがビット装着孔5a内から退出可能なアンロック状態(アンロック位置P2)となる。
また、上記したように操作スリーブ11は回転しつつ軸線J方向に変位するため、当該操作スリーブ11を図2、図4,5に示す初期位置P1から図8に示すアンロック位置P2に回転操作すると、当該操作スリーブ11が圧縮ばね13に抗して軸線J方向後ろ側に変位する。アンロック位置P2側への回転操作を止めると操作スリーブ11は、圧縮ばね13の付勢力によって軸線J方向前側へ戻され、これに伴って初期位置P1側(前側から見て反時計回り方向)に戻される。
また、操作スリーブ11の回転により、そのビット挿通孔11cがスピンドル5側のビット装着孔5aに対して回転する。図9に示すように操作スリーブ11をアンロック位置P2に回転操作した状態では、ビット装着孔5aの各角部がビット挿通孔11cの隣接する係合凸部11e,11e間に位置することとなって、ビットBをビット装着孔5aに対して抜き差しすることができる。
このため、操作スリーブ11をアンロック位置P2に回転操作してビット装着孔5aにビットBを挿入した後、操作スリーブ11のアンロック位置P2側への回転操作を止めると、当該操作スリーブ11は圧縮ばね13の付勢力によって軸線J方向前側へ戻されながら初期位置P1側に回転する。しかしながら、図12に示すように操作スリーブ11は初期位置P1まで戻される途中で、ビット挿通孔11cの各係合凸部11eがビットBの角部に干渉するため回転が規制されるとともに、当該ビットBには圧縮ばね13の付勢力が軸線J回りの付勢力となって間接的に作用する。その結果、ビットBは、六角孔であるビット装着孔5aと準六角孔形状を有するビット挿通孔11cとの間で軸線J回りに挟み込まれた状態で保持される。図11に示すように本実施形態では、操作スリーブ11がアンロック位置P2から約15°だけ初期位置P1側に戻されたときに当該操作スリーブ11の回転が規制されてビットBがロックされるようになっている。
このように、操作スリーブ11がそのロック位置P3まで戻されると、ビットBがスピンドル5のビット装着孔5aと操作スリーブ11のビット挿通孔11cとの間で軸線J回りに挟み込まれた状態となることから、当該ビットBは軸線J回りにガタツキなく装着されるとともに、軸線Jに対するその芯ぶれが抑制される。
図2及び図4に示す操作スリーブ11の初期位置P1では、ビット挿通孔11cはビット装着孔5aから軸線J方向に最も離間した状態となる。図4において、操作スリーブ11の初期位置P1における、ビット挿通孔11cの前端と、ビット装着孔5aの前端(スピンドル5の前端面)との間の距離がL1で示されている。これに対して、図7に示すように操作スリーブ11のアンロック位置P2では、ビット挿通孔11cはビット装着孔5aに最も接近した状態となる。図7において、操作スリーブ11のアンロック位置P2における、ビット挿通孔11cの前端と、ビット装着孔5aの前端との間の距離がL2で示されている。図からも明らかなように距離L1と距離L2は、L1>L2の関係に設定されている。
また、図10に示すようにビット装着孔5a内にビットBを差し入れた状態で操作スリーブ11を初期位置P1側に約15°回転させると、ビットBがロックされて当該操作スリーブ11がロック位置P3に至る。操作スリーブ11がロック位置P3まで戻された状態では、軸線J方向の位置について当該操作スリーブ11は図4に示す前端位置と図7に示す後端位置との間のほぼ中間に位置することとなる。図10において、操作スリーブ11のロック位置P3における、ビット挿通孔11cの前端と、ビット装着孔5aの前端との間の距離がL3で示されている。この距離L3はビットBの支持スパンに相当するもので、L1>L3>L2の関係に設定されて従来の支持スパンよりも大きくなるようになっている。
このように、操作スリーブ11をアンロック位置P2からロック位置P3に戻してビットBをロックすると、当該操作スリーブ11がアンロック位置P2よりも軸線J方向前側へ変位するため、ビットBに対するビット装着孔5aとビット挿通孔11cの間隔L3がアンロック位置P2における距離L2よりも大きくなっていわゆる支持スパンが大きくなることから、当該ビットBはより効率よく振れ止めされた状態でロックされる。
しかも、操作スリーブ11をアンロック位置P2からロック位置P3に戻すと、当該操作スリーブ11が軸線J方向前側に変位して、スピンドル5のビット装着孔5aと操作スリーブ11のビット挿通孔11cとの間の間隔が大きくなる(L2→L3)ため、当該ビットBの支持スパン(L3)が大きくなり、これによりビットBの芯ぶれを一層確実に低減若しくは防止することができる。
本実施形態に係るビット取り付け装置10の芯ぶれ低減機能は、特に長いビットを装着した場合に大きな効果を発揮する。
また、本実施形態では、軸線J方向に付勢力を発生する圧縮ばね13を用いて操作スリーブ11を初期位置P1側に付勢する構成とし、付勢力を発生する部材は従来の回転方向の付勢力を発生する捩りばね23から変更されている。圧縮ばね13は、スピンドル5の前端面と操作スリーブ11の前端面との間に面当たり状態で介装されており、従来の捩りばね23のようにその両端部を点当たり状態で引き掛ける構成とはなっていないことから、スピンドル5及び操作スリーブ11に対する集中荷重を低減することができ、これによりこれら部材の耐久性を高めることができる。
以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、例示したビット取り付け装置10は、インパクト機構部3を備えない通常のスクリュードライバ、あるいは孔明け機能を有するドライバドリル等のねじ締め機にも適用することができる。
操作スリーブ11に設けたビット挿通孔11cは、六角孔に類似する準六角孔形状とする構成を例示したが、ビット装着孔5aと同じ形状及び大きさの六角孔としてもよい。
1…ねじ締め工具(インパクトドライバ)
2…工具本体部
3…インパクト機構部
3a…ハンマー、3b…アンビル、3c…圧縮ばね、3d…鋼球、3e…保持溝
3f…打撃縁
4…ハンドル部
5…スピンドル、5a…ビット装着孔、5b…係合球、5c…保持孔、5d…カム溝
6…スイッチレバー
7…バッテリパック
8…電動モータ、8a…出力軸
9…遊星歯車列
9a…駆動ギヤ(太陽ギヤ)、9b…遊星ギヤ、9c…インターナルギヤ
9d…駆動軸(キャリア)
J…スピンドルの軸線
10…ビット取り付け装置
11…操作スリーブ
11a…保持孔、11b…逃がし凹部、11c…ビット挿通孔
11d…リングスプリング、11e…係合凸部
12…係合球
13…圧縮ばね
P1…操作スリーブの初期位置
P2…操作スリーブのアンロック位置
P3…操作スリーブのロック位置
20…ビット取り付け装置(従来)
21…スピンドル、21a…ビット装着孔
22…操作スリーブ
23…捩りばね
24…係合球
25…振れ止め具
Claims (3)
- ねじ締め工具のスピンドルにビットを取り付けるための装置であって、
前記スピンドルの先端に設けたビット装着孔の外周側に回転操作可能に設けられ、ロック側に回転操作すると前記ビットが前記ビット装着孔内にロックされ、アンロック側に回転操作すると前記ビットを前記ビット装着孔から取り外し可能とする操作スリーブを備えており、
該操作スリーブは、その回転操作に伴って軸方向に変位可能に支持されており、かつ当該操作スリーブの口元に設けたビット挿通孔を前記ビット装着孔に対して軸方向に離間させる方向に付勢されており、前記ビット装着孔に挿入したビットを前記ビット挿通孔で保持して前記スピンドルの軸線に対する芯ぶれを規制する構成としたビット取り付け装置。 - 請求項1記載のビット取り付け装置であって、前記スピンドルと前記操作スリーブとの間に、前記スピンドルの軸線に対して傾斜するカム溝と該カム溝に係合する球体を介在させて、前記操作スリーブをその回転操作に伴って軸方向に変位させる構成としたビット取り付け装置。
- 請求項1又は2記載のビット取り付け装置であって、前記ビット装着孔は六角孔に形成され、これに合わせて前記操作スリーブのビット挿通孔も六角孔に形成されており、該両六角孔を六角柱体をなすビットの軸回りに相互にずらして当該ビットを保持する構成としたビット取り付け装置。
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