JP6032041B2 - インパクト工具 - Google Patents

Description

本発明は、モータ等の駆動源の回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達するインパクト工具に関する。

インパクトドライバ等のインパクト工具においては、モータ等の駆動源によって回転するスピンドルと、スピンドルの前方でメタルを介して同軸で軸支され、ビットやソケット等の先端工具の装着穴が前端に形成されたアンビルと、スピンドルの回転を回転打撃力としてアンビルに伝達する打撃機構とを備え、スピンドルの回転に伴う打撃機構の動作で、アンビルに回転打撃力を付与可能としている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１７４６５６号公報

以前から、建築現場等ではインパクト工具を狭所で使う機会があり、より小型であることが望まれていたが、従来技術では、アンビルの全長を短くすることが困難であり、このことが小型化の妨げになっていた。
すなわち、従来技術では、スピンドルによるアンビルの軸支をスピンドルの前端とアンビルの後端側に形成された嵌合穴と嵌合によって行っている。従って、アンビルにおいては、先端工具の装着穴の深さと、スピンドルとの嵌合穴の深さとを確保する必要があるため、全長を短くすることが困難である。
また、スピンドルの回転は、ハンマの爪部からアンビルの羽根部に回転打撃力として伝達されるため、アンビルの羽根部の強度を確保する必要があった。

本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決し、アンビルの全長を短くすることができ、小型化することができるインパクト工具を提供することを目的とする。

本発明のインパクト工具は、駆動源によって回転するスピンドルと、前記スピンドルに対して前後方向に移動可能に支持されたハンマと、前記スピンドルに対して略同軸に回転可能にされ、前端に先端工具が装着される装着部が形成されたアンビルと、前記スピンドルの回転を前記ハンマの爪部から前記アンビルの羽根部に回転打撃力として伝達する打撃機構とを備えたインパクト工具であって、前記スピンドルの前端に形成された嵌合穴と、前記アンビルの後端に突出して形成された嵌合軸との嵌合により、前記アンビルが前記スピンドルによって略同軸に回転可能に支持され、前記スピンドルの前端は、前記アンビルの前記羽根部の後端よりも前方に位置していることを特徴とする。
さらに、本発明のインパクト工具おいて、前記アンビルの後端に形成された溝部に、前記スピンドルの前端を嵌合させても良い。
さらに、本発明のインパクト工具おいて、前記溝部の外周を前記羽根部の根元よりも内側に位置させても良い。
さらに、本発明のインパクト工具おいて、前記溝部の外周と前記羽根部の根元との間に、壁部を形成しても良い。
さらに、本発明のインパクト工具おいて、前記ハンマが最も前方に位置した状態での前記ハンマの爪部から前記アンビルの羽根部への回転打撃力の伝達時には、前記アンビルの前記羽根部の後端を避けた領域で、前記ハンマの爪部と前記アンビルの羽根部とほ係合させるようにしても良い。

本発明によれば、スピンドルとアンビルとの嵌合長さと、ハンマの爪部とアンビルの羽根部との係合長さとをオーバーラップさせることできるため、アンビルの全長を短くすることができ、小型化することができるという効果を奏する。
また、請求項６の発明によると、アンビルの羽根部の強度を確保することができる。

本発明に係るインパクト工具の第１の実施の形態の内部構造を示す側断面図である。 図１に示すアンビルの構成を示す図である。 図１に示すスピンドルとアンビルとの嵌合状態を説明するための説明図である。 図１に示すスピンドルとアンビルとの軸方向の位置関係を説明するための説明図である。 図３に示すアンビルに形成された溝部の他の形状例を示す図である。 図１に示すハンマの他の構成を示す図である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態のインパクト工具は、ビットやソケット等の先端工具により、ボルトやナット、ねじを締結するインパクトドライバ１である。インパクトドライバ１は、図１を参照すると、外形を形成する外枠であるハウジングを備えている。ハウジングは、前後方向に延びる略円筒形の胴体部２ａと、胴体部２ａに側面視略Ｔ字状を成すように連接されたハンドル部２ｂと、ハンマケース５３とで構成されている。ハウジングの胴体部２ａの内部には、駆動源であるモータ３と、モータ３の回転を減速させる減速機構部として機能する遊星歯車機構４が収容され、ハンマケース５３には、遊星歯車機構４によって減速させたモータ３の回転を回転打撃力に変換して不図示の先端工具に伝達する打撃機構５が収容されている。モータ３と、遊星歯車機構４と、打撃機構５とは、同軸上に並んで配置されており、本実施の形態では、モータ３、遊星歯車機構４及び打撃機構５が並んでいる軸方向においてモータ３側を後側として前後方向と定義する。

ハウジングのハンドル部２ｂには、上部にトリガ６を有するスイッチ７が、下部にバッテリ受け部８がそれぞれ設けられている。ハンドル部２ｂの下端には、充電可能な電源であるバッテリＢＴがバッテリ受け部８に着脱可能に装着される。

インパクトドライバ１において、作業者がトリガ６をＯＮ操作すると、スイッチ７がＯＮされ、モータ３が起動する。モータ３が起動すると、モータ３の出力軸３ａの回転は、遊星歯車機構４によって減速される。

遊星歯車機構４は、スピンドル４１と、リングギヤ４２と、複数の遊星ギヤ４３とから構成されている。スピンドル４１は、複数個の遊星ギヤ４３をそれぞれ回転可能に支持する遊星キャリアであり、ベアリングを介して回転可能に支持されている。またスピンドル４１には、ハンマ５１が前後方向へと移動可能に支持されていると共に、スピンドル４１とハンマ５１とは、カム機構により連結されている。スピンドル４１とハンマ５１とを連結するカム機構は、スピンドル４１の外周面に軸方向に対して斜めに形成された一対のスピンドルカム溝４１ａと、一対のスピンドルカム溝４１ａ内にそれぞれ挿入されたボール４１ｂとで構成されている。

図２には、アンビル５２の構成が示されている。図２（ａ）は、アンビル５２を後方側から見た正面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＸ−Ｘ断面図であり、（ｃ）は、アンビル５２を（ａ）に矢印Ｙで示す上方側から見た側面図である。図２に示すように、アンビル５２の前端には、先端工具が着脱可能に装着される装着部として装着穴５２ａが形成されていると共に、アンビル５２の後端には、嵌合軸５２ｂが突出して形成されている。また、アンビル５２の後端の嵌合軸５２ｂの周囲には、円環状の溝部５２ｄが形成されている。

スピンドル４１の前端には、前方に向けて開口する嵌合穴４１ｃが形成されており、図３（ａ）に示すように、スピンドル４１の嵌合穴４１ｃにアンビル５の嵌合軸５２ｂが嵌合され、アンビル５２がスピンドル４１に対して略同軸に回転可能に支持されている。また、スピンドル４１の前端部は、嵌合穴４１ｃが形成されているため、筒状を成し、アンビル５２の後端に形成された円環状の溝部５２ｄに嵌合されている。

打撃機構５は、前述のハンマ５１及びアンビル５２と、メタル５４と、スプリング５５とを備え、ハウジングの一部であるハンマケース５３に収納されている。ハンマケース５３は、前端が窄まった円筒状を成しており、後端部分でハウジングの胴体部２ａにモータ３と同軸的に接続されている。

メタル５４は、後端にフランジ５４ａが形成された円筒状を成しており、窄まったハンマケース５３の前端部分の内周面５３ａに嵌合されている。そして、アンビル５２は、メタル５４の内周に嵌合され、回転可能に支持されている。

ハンマ５１は、スプリング５５によって常に先端方向（前方）に付勢されており、最も前方に位置する静止時には、ボール４１ｂとスピンドルカム溝４１ａとの係合によって、アンビル５２の後端面と所定の隙間を隔てた位置にある。そして、図３（ｂ）に示すように、ハンマ５１とアンビル５２との相対向する回転平面上の２箇所には、爪部５１ａと羽根部５２ｃとそれぞれ対称位置に形成されている。

スピンドル４１が所定の速度で回転駆動されると、スピンドル４１の回転は、カム機構を介してハンマ５１に伝達され、ハンマ５１が半回転しないうちに、ハンマ５１の爪部５１ａがアンビル５２の羽根部５２ｃに係合して、アンビル５２が回転されるが、そのときの係合反力によってハンマ５１とスプリング５５との間に相対回転が生じると、ハンマ５１は、カム機構のスピンドルカム溝４１ａに沿ってスプリング５５を圧縮しながらモータ３側へと後退動を始める。

ハンマ５１の後退動によって、ハンマ５１の爪部５１ａがアンビル５２の羽根部５２ｃを乗り越えて両者の係合が解除される。すると、ハンマ５１は、スピンドル４１の回転力に加えて、スリング５５に蓄積された弾性エネルギーとカム機構の作用とによって回転方向及び前方に急速に加速されつつ、スプリング５５の付勢力によって前方、すなわちアンビル５２側へと移動され、ハンマ５１の爪部５１ａがアンビル５２の羽根部５２ｃに再び係合して一体的に回転し始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル５２に加えられ
るため、アンビル５２に装着された先端工具を介して不図示のねじ等に回転打撃力が伝達される。以後、同様の動作が繰り返されて先端工具からねじ等に回転打撃力が間欠的に繰返し伝達され、ねじ等が木材等の不図示の被締付材にねじ込まれる。

インパクトドライバ１では、上述のように、スピンドル４１の嵌合穴４１ｃと、アンビル５２の嵌合軸５２ｂとの嵌合により、アンビル５２がスピンドル４１に対して略同軸に回転可能に支持されている。従って、アンビル５２側にスピンドル４１と嵌合する嵌合穴を形成する必要がないため、アンビル５２の全長を短くすることができる。

さらに、スピンドル４１の前端部が、円環状の溝部５２ｄに嵌合されているため、アンビル５２の全長をより短くすることができる。すなわち、図４に示すように、スピンドル４１において、嵌合穴４１ｃの最深部からスピンドルカム溝４１ａまでの長さＬ_１は、強度を確保するために一定長を確保する必要があり、スピンドル４１の嵌合穴４１ｃとアンビル５２の嵌合軸５２ｂとの嵌合時における、アンビル５２の嵌合軸５２ｂの後端位置Ａが決まってしまう。また、スピンドル４１の嵌合穴４１ｃとアンビル５２の嵌合軸５２ｂとの嵌合長さＬ_２も、安定した軸支のために一定長を確保する必要がある。さらに、ハンマ５１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとの係合長さＬ_３も、回転打撃力の伝達のために一定長を確保（ある程度の面積を確保）する必要がある。従って、本来ならば、アンビル５２に嵌合長さＬ_２＋係合長さＬ_３の長さ成分を確保する必要があるが、アンビル５２の後端に溝部５２ｄを形成することで、溝部５２ｄの深さＬ_４分だけ嵌合長さＬ_２と係合長さＬ_３とをオーバーラップさせることができる。これにより、スピンドル４１の嵌合穴４１ｃとアンビル５２の嵌合軸５２ｂとの嵌合時において、アンビル５２の羽根部５２ｃの後端位置Ｂよりも、スピンドル４１の前端位置Ｃが前方に位置し、スピンドル４１の嵌合穴４１ｃとアンビル５２の嵌合軸５２ｂとの嵌合長さＬ_２を一定長確保した上で、アンビル５２の全長をより短くすることが可能になる。

なお、溝部５２ｄの幅は、筒状のスピンドル４１の先端部の肉厚よりも若干広い程度に形成されており、図２を参照すると、溝部５２ｄの外周と羽根部５２ｃの根元Ｓとの間には、壁部５２ｅが形成されている。また、図３（ｂ）を参照すると、溝部５２ｄの外周は、羽根部５２ｃの根元Ｓよりも内側に、そして、根元Ｓは、ハンマ５１の爪部５１ａの内周よりも内側にそれぞれ位置している。従って、壁部５２ｅによって羽根部５２ｃにおける根元Ｓの軸方向の長さが確保されている。これにより、羽根部５２ｃの強度が確保され、羽根部５２ｃの根元Ｓに集中する応力による羽根部５２ｃの破損を防止することができる。

また、羽根部５２ｃの強度に問題がない場合には、図５に示すように、幅広の壁部５２ｅが形成されない溝部５２ｆが形成されたアンビル５２１を用いても良い。なお、図５（ａ）は、アンビル５２１を後方側から見た正面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＸ−Ｘ断面図であり、（ｃ）は、アンビル５２１を（ａ）に矢印Ｙで示す上方側から見た側面図である。この場合には、筒状のスピンドル４１の先端部の肉厚を考慮する必要がないため、設計の自由度が向上する。なお、アンビル５２１において、溝部５２ｆの外周を、ハンマ５１の爪部５１ａの内周よりも内側に位置させることで、ハンマ５１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとの係合長さ（係合面積）を確保することができる。

さらに、アンビル５２の後端に溝部５２ｄを形成することで、羽根部５２ｃの強度に問題が乗じる場合には、図６に示すハンマ５１１を用いると良い。なお、図６（ａ）は、アンビル５２とハンマ５１１との位置関係を軸方向から見た図であり、（ｂ）は、ハンマ５１１を（ａ）に矢印Ｙで示す下方側から見た側面図であり、（ｃ）は、ハンマ５１１の（ａ）に示すＸ−Ｘ断面図であり、（ｄ）は、ハンマ５１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとの係合領域を説明するための説明図である。

ハンマ５１１において、爪部５１ａの根元の回転方向両側には、凹部５１ｂがそれぞれ形成されている。凹部５１ｂの幅は、図６（ｄ）に示すように、ハンマ５１が最も前方に位置している状態におけるアンビル５２の羽根部５２ｃ後端と爪部５１ａの根元との距離よりも広く構成されている。従って、ハンマ５１が最も前方に位置した状態で、ハンマ５１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとの係合領域は、図６（ｄ）に網掛けで示すように、アンビル５２の羽根部５２ｃの後端を避けた領域となる。これにより、羽根部５２ｃの根元Ｓに集中する応力による羽根部５２ｃの破損を防止することができる。なお、羽根部５２ｃに伝達される回転打撃力によって生じる応力は、羽根部５２ｃの根元Ｓの特に後端側に集中する。従って、ハンマ５１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとの係合領域を、羽根部５２ｃの後端を避けた領域にすることで、羽根部５２ｃの根元Ｓの後端側への応力の集中を防止することが可能になる。

以上説明したように、本実施の形態は、モータ３によって回転するスピンドル４１と、スピンドル４１に対して前後方向に移動可能に支持されたハンマ５１と、スピンドル４１に対して略同軸に回転可能に支持され、前端に先端工具が装着される装着部として装着穴５２ａが形成されたアンビル５２と、スピンドル４１の回転をハンマ５１の爪部５１ａからアンビル５２の羽根部５２ｃに回転打撃力として伝達する打撃機構５とを備えたインパクトドライバ１であって、スピンドル４１の前端に形成された嵌合穴４１ｃと、アンビル５２の後端に突出して形成された嵌合軸５２ｂとの嵌合により、アンビル５２がスピンドル４１によって略同軸に回転可能に支持され、スピンドル４１の前端は、アンビル５２の羽根部５２ｃの後端よりも前方に位置している。
この構成により、スピンドル４１の嵌合穴４１ｃとアンビル５２の嵌合軸５２ｂとの嵌合長さＬ_２と、ハンマ５１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとの係合長さＬ_３とをオーバーラップさせることができるため、アンビル５２の全長を短くすることができ、インパクトドライバ１を小型化することができる。

さらに、本実施の形態によれば、アンビル５２の後端に形成された溝部５２ｄに、スピンドル４１の前端が嵌合されている。
この構成により、スピンドル４１の嵌合穴４１ｃとアンビル５２の嵌合軸５２ｂとの嵌合長さＬ_２と、ハンマ５１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとの係合長さＬ_３とを溝部５２ｄの深さＬ_４分だけオーバーラップさせることができる。

さらに、本実施の形態によれば、溝部５２ｄの外周は、羽根部５２ｃの根元Ｓよりも内側に位置している。
この構成により、スピンドル４１の前端をアンビル５２の羽根部５２ｃの後端よりも前方に位置させても、ハンマ５１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとの係合長さ（係合面積）を確保することができる。

さらに、本実施の形態によれば、溝部５２ｄの外周と羽根部５２ｃの根元Ｓとの間には、壁部５２ｅが形成されている。
この構成により、羽根部５２ｃの強度が確保され、羽根部５２ｃの根元Ｓに集中する応力による羽根部５２ｃの破損を防止することができる。

さらに、本実施の形態によれば、ハンマ５１１が最も前方に位置した状態でのハンマ５１１の爪部５１ａからアンビル５２の羽根部５２ｃへの回転打撃力の伝達時には、アンビル５２の羽根部５２ｃの後端を避けた領域で、ハンマ５１１の爪部５１ａとアンビル５２の羽根部５２ｃとが係合される。
この構成により、羽根部５２ｃに伝達される回転打撃力によって、羽根部５２ｃの根元Ｓの後端側に集中する応力を緩和させることが可能になる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ インパクト工具（第１の実施の形態）
２ａ 胴体部
２ｂ ハンドル部
３ モータ
３ａ 出力軸
４ 遊星歯車機構
５ 打撃機構
６ トリガ
７ スイッチ
８ バッテリ受け部
４１ スピンドル
４１ａ スピンドルカム溝
４１ｂ ボール
４１ｃ 嵌合穴
４２ リングギヤ
４３ 遊星ギヤ
５１ ハンマ
５１ａ 爪部
５１ｂ 凹部
５２ アンビル
５２ａ 装着穴
５２ｂ 嵌合軸
５２ｃ 羽根部
５２ｄ 溝部
５２ｅ 壁部
５２ｆ 溝部
５３ ハンマケース
５４ メタル
５５ スプリング
ＢＴ バッテリ

Claims (5)

1. 駆動源によって回転するスピンドルと、
   前記スピンドルに対して前後方向に移動可能に支持されたハンマと、
   前記スピンドルに対して略同軸に回転可能に支持され、前端に先端工具が装着される装着部が形成されたアンビルと、
   前記スピンドルの回転を前記ハンマの爪部から前記アンビルの羽根部に回転打撃力として伝達する打撃機構とを備えたインパクト工具であって、
   前記スピンドルの前端に形成された嵌合穴と、前記アンビルの後端に突出して形成された嵌合軸との嵌合により、前記アンビルが前記スピンドルによって略同軸に回転可能に支持され、
   前記スピンドルの前端は、前記アンビルの前記羽根部の後端よりも前方に位置していることを特徴とするインパクト工具。
2. 前記アンビルの後端に形成された溝部に、前記スピンドルの前端が嵌合されていることを特徴とする請求項１記載のインパクト工具。
3. 前記溝部の外周は、前記羽根部の根元よりも内側に位置していることを特徴とする請求項２記載のインパクト工具。
4. 前記溝部の外周と前記羽根部の根元との間には、壁部が形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載のインパクト工具。
5. 前記ハンマが最も前方に位置した状態での前記ハンマの爪部から前記アンビルの羽根部への回転打撃力の伝達時には、前記アンビルの前記羽根部の後端を避けた領域で、前記ハンマの爪部と前記アンビルの羽根部とが係合されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインパクト工具。

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