JP6568346B2 - スパイラル形状の衝撃緩衝領域を備えた工具の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動工具またはエアー工具等の回転工具（動力源）に着脱自在に取り付けられ、回転トルクを伝達させてネジ部材を回転させて締め付けるための工具の製造方法に関し、特に、スパイラル形状（捻れ形状）の衝撃緩衝領域（トーション部）を備え、過負荷によって捻れて工具（ここではビット）の刃先部への過負荷を吸収することにより工具の寿命を伸長することができるとともに、ネジ部材の着座時（締め込み端）にカムアウトすることを防止することができる工具（ビット、ビットホルダー等）の製造方法に関する。

動力源である回転工具に取り付けてネジ部材を回転させて締め付けるための工具であるビット、ビットホルダー等は、電動工具またはエアー工具の駆動軸に連結されている差込口に、ワンタッチで装着可能な工具のことである。このような工具は、その一端側に作業領域（刃先部または嵌合部）を有するとともに、その中途部には、回転工具の差込口に嵌り込んで回転工具からの回転力を受ける胴部（トルク伝達部）を有しており、この胴部には、差込口における球状の係止部材が嵌り込む係止溝部が設けられる構成を有している。このような工具がドライバービットと呼ばれるものであれば、作業領域は刃先部であってプラスまたはマイナスのドライバー形状を有しており、ビットホルダーと呼ばれるものであれば、作業領域はビットの胴部に嵌合する六角穴が形成されており、ソケットビットと呼ばれるものであれば、作業領域はボルト頭に嵌合する六角穴が形成されている。

このようなビットの使用中に、衝撃荷重等の過負荷が生じた場合、先端の刃先部に欠損を生じ、消耗品であるとしても非常に寿命が短いという問題があった。実用新案登録第３１１８９７８号公報（特許文献１）は、振動または衝撃荷重等による過負荷をトーション部によって吸収することにより工具の刃先部の欠損を防止してビットの耐久性を向上するスリム形状のリブ付きトーションビットを開示する。

この特許文献１に開示されたビットは、横断面が偶数角状に形成される角状部を中央側に形成すると共に前記角状部の両端側に角状部より小径の軸部を連設し、この軸部の先端にビット部を形成してなるスリム形状のトーションビットであって、このトーションビットは、前記角状部の中央側に一本のリブ部（平板部）を形成するものからなり、前記リブ部は前記角状部の相対向するフラット面間に架設して形成されるものからなり、前記リブ部と残りの前記角状部とは弧状面で連設されることを特徴とする。このスリム形状のリブ付きトーションビットによると、ビット部がスリム形状からなるトーションビットの角状部に一本のビット部が形成され、このビット部が角状部のフラット面間に形成され、かつ残りの角状部と円滑な弧状面で連設されるため、ネジ締め作業において回動力を大きく吸収し、ビット部への回動力の負担を低減することができる。

実用新案登録第３１１８９７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたスリム形状のトーションビットでは、過負荷によって捻れて工具の刃先部への過負荷が吸収することにより工具（ここではビット）の寿命を伸長することができるとしても、ネジ部材の着座時（締め込み端）にカムアウトすることを防止することはできない。すなわち、特許文献１に開示されたビットでは、ネジの締め込み時に最大負荷がかかるネジの着座時において、ビット先端の浮き上がりによりネジ穴からビット先端が浮き上がるカムアウトを防止することができない。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、動力源である回転工具に取り付けてネジ部材を回転させて締め付けるための工具であって、スパイラル状の衝撃緩衝領域（トーション部）を備え、その衝撃緩衝領域により衝撃荷重等の過負荷を十分に吸収しビットの寿命を伸長することができるとともに、ネジ部材の着座時（締め込み端）にカムアウトすることを防止することができる工具の製造方法を提供することである。

上述した目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明の局面に係る工具の製造方法は、動力源である回転工具に取り付けてネジ部材を回転させて締め付けるための工具の製造方法であって、前記工具は、作業領域と、前記動力源からトルクが伝達されるトルク伝達領域と、前記作業領域と前記トルク伝達領域との間に設けられた衝撃緩衝領域とを備え、前記衝撃緩衝領域は、切削加工により平板部を形成して、前記平板部をトルク伝達方向の逆方向に捻ることにより製造したことを特徴とする。

好ましくは、前記工具は、ビットまたはビットホルダーであるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記衝撃緩衝領域の捻れ角度は、６０°の整数倍の角度であるように構成することができる。

本発明によれば、スパイラル状の衝撃緩衝領域（トーション部）により、衝撃荷重等の過負荷を十分に吸収しビットの寿命を伸長することができるとともに、ネジ部材の着座時（締め込み端）にカムアウトすることを防止することができる工具の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るビットの左側面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、右側面図（Ｃ）である。 図１に示すビットの斜視図である。 本発明の別の実施の形態に係るビットホルダーの左側面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、右側面図（Ｃ）である。 図３に示すビットホルダーの斜視図である。 図１のビットのネジ締め過程における状態を示す仮想図である。 図１のビットの着座時における状態を示す仮想図である。 図１のビットのカムアウト防止性能を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態に係るビット１０および本発明の別の実施の形態に係るビットホルダー２０を、図面に基づき詳しく説明する。なお、以下の説明では、同一の部品（部分）には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
図１（Ａ）は本発明の実施の形態に係るビット１０の左側面図であって、図１（Ｂ）はこのビット１０の平面図であって、図１（Ｃ）はこのビット１０の右側面図であって、図２は、このビット１０の斜視図である。また、図３（Ａ）は本発明の別の実施の形態に係るビットホルダー２０の左側面図であって、図３（Ｂ）はこのビットホルダー２０の平面図であって、図３（Ｃ）はこのビットホルダー２０の右側面図であって、図４は、このビットホルダー２０の斜視図である。

まず、ビット１０について説明する。図１および図２に示すように、このビット１０は、本体の両端側に一対の刃先部１２（作業領域）が形成されている両頭タイプのビットであって（片頭タイプであっても構わない）、この刃先部１２は平面視でたとえば十字形状の刃を備える。
また、本体の中間部分には、回転工具の差込口に嵌り込んで回転工具からの回転力を受ける胴部１８（トルク伝達領域）を有し、この胴部１８の両端側には回転工具の差込口における球状の係止部材が嵌り込む一対の係止溝部１６を備えている。

詳しくは、胴部１８は、断面六角形状（限定されるものでないが対辺６．３５ｍｍの六角柱）であって、断面視で６つのＲ面取り形状の角部と、各角部間に形成された６つの辺面とを有している。この胴部１８は、回転工具の差込口における六角形状の装着孔に挿入可能となっている。
胴部１８の両端部には、断面凹形で円弧状の係止溝部１６が本体の周方向に形成されている。この係止溝部１６には、差込口における球状の係止部材が径内方向に突出して嵌り
込むようになっている。

なお、図１（Ｂ）において、右側の係止溝部１６に差込口における球状の係止部材が嵌り込む場合には、右側の胴部１８が（右側の刃先部１２の六角柱部分とともに）回転工具の差込口に嵌り込んで回転工具からの回転力を受け、左側の刃先部１２でねじ込み等の作業が行われ、左側の係止溝部１６に差込口における球状の係止部材が嵌り込む場合には、左側の胴部１８が（左側の刃先部１２の六角柱部分とともに）回転工具の差込口に嵌り込んで回転工具からの回転力を受け、右側の刃先部１２でねじ込み等の作業が行われる。

次に、ビットホルダー２０について説明する。図３および図４に示すように、このビットホルダー２０は、本体の一方端側にビット差込口２２（作業領域）が形成されているビットホルダーであって、このビット差込口２２には、たとえば図１および図２に示したビット１０が嵌入される。
また、本体の中間部分には、ビット１０と同じように、回転工具の差込口に嵌り込んで回転工具からの回転力を受ける胴部２８（トルク伝達領域）を有し、この胴部２８の中央部には回転工具の差込口における球状の係止部材が嵌り込む一対の係止溝部２６を備えている。

詳しくは、ビット１０の胴部１８に対応する胴部２８は、断面六角形状（限定されるものでないが対辺６．３５ｍｍの六角柱）であって、断面視で６つのＲ面取り形状の角部と、各角部間に形成された６つの辺面とを有している。この胴部２８は、回転工具の差込口における六角形状の装着孔に挿入可能となっている。
胴部２８の中央部には、ビット１０の係止溝部１６に対応する、断面凹形で円弧状の係止溝部２６が本体の周方向に形成されている。この係止溝部２６には、差込口における球状の係止部材が径内方向に突出して嵌り込むようになっている。

そして、特徴的であるのは、これらのビット１０およびビットホルダー２０は、作業領域（刃先部１２、ビット差込口２２）とトルク伝達領域（胴部１８、胴部２８）との間には、スパイラル形状（捻り形状）の捻れトーション部１４および捻れトーション部２４（衝撃緩衝領域）を備える点である。これらの捻れトーション部１４および捻れトーション部２４は、基本的に同じ構造を備える。

捻れトーション部１４および捻れトーション部２４は、フライス盤等を用いた切削加工により平板部を形成して、その平板部を捻ることにより製造したものである。この平板部自体は、たとえば、実用新案登録第３１１８９７８号公報（特許文献１）に開示されたリブ部の製造方法、または、本出願人に係る特開２０１４−１５１３７４号公報に開示された平板形状のトーション部の製造方法等により形成されるものであって、その製造方法は特に限定されるものではない。

このため、捻れトーション部１４および捻れトーション部２４の断面積は、胴部１８および胴部２８の断面積より小さいものとなっている。これにより、捻れトーション部１４および捻れトーション部２４はねじり剛性の小さいトーション部として作用し、刃先部１２およびビット差込口２２に嵌入されたビットの刃先部）に加わる過剰な負荷をねじりに変えて吸収することができ、これらのビット１０およびビットホルダー２０に嵌入されたビットの耐久性を向上させることができる。

これらのビット１０の刃先部１２およびビットホルダー２０に嵌入されるビットの刃先部は、たとえば一般的に広く用いられるフィリップス型と呼ばれ、ビット軸芯線に対する垂直面における刃の断面積が先端に行くに従い先細りとなる傾斜面（言い換えれば、刃の先端から後端にかけて徐々に太くなる形状）を備える。
本実施の形態に係るビット１０およびビットホルダー２０は、このような構造に加えて、捻れトーション部１４および捻れトーション部２４がスパイラル形状（捻り形状）を備えるという特徴的な構造を備える。

これらの捻れトーション部１４および捻れトーション部２４（衝撃緩衝領域）の位相は、胴部１８および胴部２８（トルク伝達領域）の位相に対して、トルク伝達方向の逆方向に略１２０°捻れている。ここでは、一般的な右ネジを考慮して、トルク伝達方向はネジ締めの方向であって『時計回り』方向であるため、捻れトーション部１４および捻れトー
ション部２４のスパイラル（捻れ）方向は『反時計回り』方向となる。

ここで、トルク伝達領域の断面は六角形状であるために、捻れトーション部１４の捻れ角度は、６０°の整数倍の角度であることが好ましい。このように設定すると、ビット１０において、図２（Ｂ）における右側の胴部１８の六角柱の平面と左側の胴部１８の六角柱の平面とを同じ位相とすること（同じ平面上に存在させること）ができ、平面にビット０を載置したときに転がらないので安定性が向上する点で好ましい。

なお、ビット１０およびビットホルダー２０は、フライス盤等により平板部を形成し、捻れトーション部１４および捻れトーション部２４を所望の位相まで捻った後に、焼き入れの熱処理等が施されて完成する。
このようなスパイラル形状の捻れトーション部１４を備えたビット１０および捻れトーション部２４を備えたビットホルダー２０は、上述したように捻れトーション部１４および捻れトーション部２４がねじり剛性の小さいトーション部として作用してビットの耐久性を向上させることができるとともに、カムアウト防止性能を備える。

このカムアウト防止性能について、図５に示すビット１０のネジ締め過程における状態を示す仮想図、図６に示すビット１０の着座時における状態を示す仮想図および図７に示すビット１０のカムアウト防止性能を説明するための図を用いて、説明する。なお、これらの図５〜図７に示す捻れトーション部１４の捻れ位相角および着座時の捻れトーション部１４の伸び量は、カムアウト防止性能がわかりやすいように、現実よりも極端に大きく表している。なお、図７（Ａ）が図５に対応する『ネジ締め過程』におけるビット１０（ビット１０Ａ）の仮想図であって、図７（Ｂ）が図６に対応する『着座時』におけるビット１０（ビット１０Ｂ）の仮想図である。

一般的に、着座（締結完了）と、電動工具の回転が止まるタイミングには若干のズレがあり（着座（締結完了）よりも電動工具の回転が止まるタイミングの方が遅い）、このタイミングのズレにより、これ以上ネジ部材が回らない状態でさらに回転力が伝達される。このため、ビット１０の刃先部１２が浮き上がり（ビット１０の先端である刃先部１２の浮き上がりによりネジ穴からビット先端が浮き上がるカムアウトが発生し）、たとえば、ネジ部材（頭部が十字穴付きのドリルネジ、タッピンネジ、ドリリングタッピンネジ等）のネジ頭の十字穴を刃先部１２がなめてしまい、ネジ頭を破損させる可能性がある。

本実施の形態に係るビット１０は、スパイラル形状の捻れトーション部１４を備え、この捻れトーション部１４が解ける（または解けるに類似する動きが作用する）ことにより（着座時に反力が発生して捻れている位相が元に戻ろうとすることにより）、全長が少しだけ長くなる。その結果、刃先部１２がネジ頭に押し込まれ（刃先部１２の浮き上がりを回避でき）、ネジ頭の破損を防ぐことができる。すなわち、
（１）ネジ部材が着座した瞬間に、捻れトーション部１４の捻れている位相分が解けるようになる。
（２）その結果、ビット１０の全長が少しだけ長くなり、ネジ頭を下に押し付けるようになる。
（３）その結果、カムアウトを防止することができ、ネジ頭の破損を防ぐことができる。

特に、足場の不安定な場所および／または横打ち作業における電動工具の押付力が弱い場合には、着座時に瞬間的にビット１０の全長が少しだけ長くなるために、刃先部１２がネジ頭に押し込まれ（刃先部１２の浮き上がりを回避でき）、ネジ頭の破損を防ぐことができる点で好ましい。
このようにビット１０の全長が長くなることを、以下のように、使用時を模擬してビット１０の全長を測定することにより、確認した。ここで、使用時を模擬して測定とは、実際のネジ締め過程（使用時）におけるビット１０の伸びの測定は困難であるため、捻れトーション部１４の部分に使用回転方向の想定負荷を付与して変形させた後に想定負荷を解放してビット１０の全長を測定することにより、ビット１０の全長の伸びを確認した。これにより、ネジ締め過程において、最大負荷がかかる着座時に全長が伸びてカムアウト防止になるか否かを確認することができると考える。なお、実際の使用時には（継続して負荷が付与されているので）模擬的に測定した伸び以上にビット１０の全長が伸びているも
のと考えられる。

具体的には、ビット１０の両端の胴部１８（トルク伝達領域）を固定し、『時計回り』に３２Ｎ・ｍの想定負荷（トルク）を付与する前後におけるビット１０の全長の違いを測定する。想定負荷の付与前は１１９．８９ｍｍであったビット１０の全長は、想定負荷の付与後に１１９．９５ｍｍとなり、想定負荷の付与前後でビット１０の全長は０．０６ｍｍ（０．０５％＝（１１９．９５−１１９．８９）／１１９．８９×１００）の伸びが確認できた。

さらに、この負荷付与前後でビット１０の平面写真を撮影して解析したところ、捻れトーション部１４の捻れ角度（位相）が小さくなっていることが確認できた。これらの違いを極端に表すと、図５に示す仮想図（負荷付与前）および図６に示す仮想図（負荷付与後）の状態である。このような捻れトーション部１４における捻れの緩みが、ビット１０の全長をわずかに伸ばす要因となっていることが解明できた。

以上のようにして、本実施の形態に係るビットおよびビットホルダーによると、スパイラル形状の衝撃緩衝領域（トーション部）を備え、その衝撃緩衝領域により衝撃荷重等の過負荷を十分に吸収し耐久性に優れ、かつ、ネジ部材の着座時（締め込み端）にカムアウトを防止することができ、ネジ頭の破損を防ぐことができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。たとえば、本発明に係る工具には、ビットおよびビットホルダーの他の工具であっても構わず、一例として捻れトーション部を備えたソケットビットが挙げられる。さらに、上述した特徴的な構造（捻れトーション部１４および捻れトーション部２４がスパイラル形状（捻り形状）を備えるという構造）によりカムアウト防止効果に加えてトーション効果を発現することが想定できる場合には、捻れトーション部１４および捻れトーション部２４の断面積は、胴部１８および胴部２８の断面積より小さいものに限定されるものではない。

本発明は、ネジ部材を回転させて締め付けるための工具の製造方法に好適に適用することができ、スパイラル形状（捻れ形状）の衝撃緩衝領域（トーション部）が、過負荷によって捻れて工具の刃先部への過負荷を吸収することにより工具の寿命を伸長することができるとともに、ネジ部材の着座時にカムアウトすることを防止することができる工具の製造方法に、特に好適に適用することができる。

１０ ビット
２０ ビットホルダー
１２ 刃先部（作業領域）
２２ ビット差込口（作業領域）
１４、２４ 捻れトーション部
１６、２６ 係止溝部
１８、２８ 胴部（トルク伝達領域）

Claims (3)

1. 動力源である回転工具に取り付けてネジ部材を回転させて締め付けるための工具の製造方法であって、
   前記工具は、作業領域と、前記動力源からトルクが伝達されるトルク伝達領域と、前記作業領域と前記トルク伝達領域との間に設けられた衝撃緩衝領域とを備え、
   前記衝撃緩衝領域は、切削加工により平板部を形成して、前記平板部をトルク伝達方向の逆方向に捻ることにより製造したことを特徴とする工具の製造方法。
2. 前記工具は、ビットまたはビットホルダーであることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記トルク伝達領域の断面は六角形状であって、
   前記衝撃緩衝領域の捻れ角度は、６０°の整数倍の角度であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の製造方法。