JP6719084B2 - 回転打撃工具 - Google Patents

Description

本発明は、回転打撃工具に関する。

回転打撃工具では、ハンマがばねによりアンビル側に付勢されることでハンマ爪とアンビル爪とが周方向に係合し、ハンマの回転がアンビルに伝達される。アンビルに所定値を超える負荷トルクが加わると、ハンマはばね付勢力に抗して後退する。ハンマの後退によりハンマ爪とアンビル爪の係合が外れると、ハンマは回転しながら前進して、ハンマ爪がアンビル爪に回転方向の打撃を加える。このときの回転打撃により回転軸線方向に衝撃が発生するが、回転軸線方向に生じる衝撃はボルトやナットの締め付けに寄与せず、工具本体に振動として伝達されるため、可能な限り低減させることが好ましい。

特許文献１は、駆動部によって回転されるスピンドルと、スピンドルの回転軸線方向の前方に配置されたアンビルと、スピンドルの回転を回転打撃に変換してアンビルに伝達する回転打撃機構とを備えたインパクトレンチを開示する。回転打撃機構は、スピンドルの回転軸線を中心に回転可能かつ軸線方向に移動可能な主ハンマと、主ハンマと一体となって回転する一方で軸線方向には移動しない副ハンマとを備える。特許文献１に開示されるインパクトレンチでは、スピンドル側の案内溝と主ハンマ側の係合溝との間に鋼球を配置したカム構造が設けられ、主ハンマがカム構造により後退と前進を高速で繰り返すことでアンビルに回転打撃力を付与する。

特開２０１４−２４０１０８号公報

回転軸線方向の衝撃の大きさは、アンビルを打撃するハンマの質量に比例し、回転方向の衝撃の大きさは、回転するハンマの慣性モーメント（物体内の各部分の質量と、その部分から回転軸線までの距離の２乗との積の総和）に比例する。特許文献１のインパクトレンチはダブルハンマ構成を採用し、回転方向の衝撃にのみ寄与する副ハンマの質量を主ハンマの質量より大きくすることで、回転方向の衝撃の大きさを維持しつつ、主ハンマによる回転軸線方向の衝撃を小さくしている。
本発明者らは、特許文献１に開示されるダブルハンマ構成に変更を加えることで、工具本体に伝達される回転軸線方向の振動を低減させる技術を想到するに至った。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、主ハンマと副ハンマとを有する回転打撃工具において、工具本体に伝達される回転軸線方向の振動を低減させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の回転打撃工具は、駆動部と、駆動部により回転されるスピンドルと、スピンドルの回転軸線を中心に回転可能且つ回転軸線方向に移動可能な主ハンマと、スピンドル側の第１案内溝と主ハンマ側の第１係合溝との間に第１鋼球を配置した第１カム構造と、主ハンマにより回転打撃力が加えられるアンビルと、主ハンマと一体に回転可能な副ハンマと、第１案内溝の後方側に設けられて第１案内溝が形成されたスピンドルの部分より大きい外径を有する大径部と、大径部側の第２案内溝と副ハンマ側の第２係合溝との間に第２鋼球を配置した第２カム構造とを備える。この態様の回転打撃工具は、主ハンマが回転軸線方向に移動すると、副ハンマが主ハンマの移動方向とは逆方向に移動するように構成される。

本発明によれば、主ハンマと副ハンマとを有する回転打撃工具において、工具本体に伝達される回転軸線方向の振動を低減させる技術を提供できる。

実施形態に係る回転打撃工具の主要部の断面概略図である。 実施形態に係る回転打撃機構の構成部品の分解斜視図である。 実施形態に係る回転打撃機構の組立斜視図である。 （ａ）は主ハンマの前面側斜視図であり、（ｂ）はスピンドルおよびキャリアの斜視図であり、（ｃ）は副ハンマの後面側斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は第１カム構造の動作状態を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は主ハンマとアンビルの係合面を周方向に模式的に展開した位置関係を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は第２カム構造の動作状態を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係る回転打撃機構を示す図である。 回転打撃機構の概略断面図である。

実施形態の回転打撃工具は、駆動部により回転されるスピンドルと、スピンドルの回転軸線方向の前方に配置されたアンビルと、スピンドルの回転を回転打撃に変換してアンビルに伝達する回転打撃機構とを備える。回転打撃機構はダブルハンマ構成を採用し、スピンドルの回転軸線を中心に回転可能かつ軸線方向に移動可能な主ハンマと、主ハンマと一体に回転可能な副ハンマを備える。回転打撃機構は、主ハンマをアンビルに衝撃的に係合させて、アンビルを軸線回りに回転させる機能をもつ。

図１は、実施形態に係る回転打撃工具の主要部の断面概略図を示す。図１において一点鎖線は、回転打撃工具１における回転軸線を示している。図２は、実施形態に係る回転打撃機構の構成部品の分解斜視図を示し、図３は、実施形態に係る回転打撃機構の組立斜視図を示す。なお図３では見やすさのために、後述する止め部材２７の図示を省略している。図４（ａ）は主ハンマの前面側斜視図を示し、図４（ｂ）はスピンドルおよびキャリアの斜視図を示し、図４（ｃ）は副ハンマの後面側斜視図を示す。以下、図１〜図４を用いて、回転打撃工具１の構造について説明する。

回転打撃工具１は、工具本体を構成するハウジング２を備える。ハウジング２の上部は、各種構成部品を収容するための収容空間を形成し、ハウジング２の下部は、ユーザにより把持される把持部３を構成する。把持部３の前側には、ユーザの手指により操作される操作スイッチ４が設けられ、把持部３の下端部には、駆動部１０に電力を供給するバッテリ（図示せず）が設けられる。

駆動部１０は電動モータであって、駆動部１０の駆動軸１０ａは、動力伝達機構１２を介してキャリア１６およびスピンドル１１に連結される。キャリア１６はスピンドル１１の後端側に位置して、動力伝達用の歯車を収容する。図４（ｂ）を参照してキャリア１６は、スピンドル１１より大きい外径を有する大径部として構成される。キャリア１６は、スピンドル１１より大径の前側部材１６ｂと、前側部材１６ｂよりも後方に位置する後側部材１６ｃとを有し、前側部材１６ｂと後側部材１６ｃとの間に歯車を収容するための空間１６ｄを形成する。

動力伝達機構１２は、駆動軸１０ａの先端に圧入固定される太陽歯車１３と、太陽歯車１３に噛合する２個の遊星歯車１４と、遊星歯車１４に噛合する内歯車１５とを有する。遊星歯車１４はキャリア１６の空間１６ｄにおいて、前側部材１６ｂおよび後側部材１６ｃに固定される支軸１４ａにより回転可能に支持される。内歯車１５は、ハウジング２の内周面に固定されている。

以上のように構成した動力伝達機構１２により、駆動軸１０ａの回転が、太陽歯車１３の歯数と内歯車１５の歯数との比に基づいて減速されるとともに、その回転トルクが増大される。これによりキャリア１６およびスピンドル１１を低速高トルクで駆動できるようになる。

回転打撃工具１の回転打撃機構は、スピンドル１１、キャリア１６、主ハンマ２０、副ハンマ２１およびばね部材２３によって構成される。スピンドル１１は円柱状に形成され、その先端には、小径の突起部１１ａがスピンドル１１の軸線と同軸に形成される。突起部１１ａは、アンビル２２の後部に形成した円柱状の内部空間を有する孔に回転可能な状態で挿入される。

スピンドル１１の外周には、略円盤状であって中心部に貫通孔を形成した鋼製の主ハンマ２０が装着される。主ハンマ２０の前面には、アンビル２２に向けて突出する一対のハンマ爪２０ａが形成される。主ハンマ２０は、スピンドル１１の回転軸線を中心に回転可能であり、且つスピンドル１１の回転軸線方向すなわち前後方向に移動可能となるように、スピンドル１１に取り付けられる。これにより主ハンマ２０は、アンビル２２に対して回転打撃力を加えられるようになる。副ハンマ２１は鋼製の円筒部材として形成され、環状仕切部２１ｅにより前部２１ａと後部２１ｂに仕切られる。副ハンマ２１は、前部２１ａの内部空間に主ハンマ２０を収容する。

副ハンマ２１と主ハンマ２０は、一体となって回転する一体回転機構を備える。図２を参照して、主ハンマ２０は、その外周面に、断面が半円形でスピンドル１１の回転軸線と平行な４つの第１ピン溝２０ｄを備える。また副ハンマ２１は、前部２１ａの内周面に、断面が半円形でスピンドル１１の回転軸線と平行な４つの第２ピン溝２１ｃを備える。ここで副ハンマ２１の４つの第２ピン溝２１ｃは、主ハンマ２０の４つの第１ピン溝２０ｄに対応する位置に形成される。第１ピン溝２０ｄは、主ハンマ２０の外周面において９０度の間隔で形成されてよく、このとき第２ピン溝２１ｃは、副ハンマ２１の内周面において９０度の間隔で形成される。

第２ピン溝２１ｃには、円柱部材である係合ピン２６が配設される。係合ピン２６は、針状コロであってよい。係合ピン２６は、副ハンマ２１の前端側から第２ピン溝２１ｃに挿入され、溝底部まで差し込まれる。係合ピン２６を溝底部まで差し込んだ状態で、副ハンマ２１の内周面に形成された環状溝２１ｄに、係合ピン２６の抜け止め機能をもつ止め部材２７が嵌め込まれる。止め部材２７が環状溝２１ｄに配設されることで、第２ピン溝２１ｃにおける係合ピン２６の移動が制限される。

組付時、副ハンマ２１の４つの第２ピン溝２１ｃに４つの係合ピン２６を取り付けた状態で、主ハンマ２０の４つの第１ピン溝２０ｄと４つの係合ピン２６の位置を合わせて、主ハンマ２０を副ハンマ２１に挿入する。これにより主ハンマ２０と副ハンマ２１とは、スピンドル１１の回転軸線を中心として一体となって回転可能となる。

主ハンマ２０は後部側に、環状の凹部２０ｃを有する。ばね部材２３は、主ハンマ２０の凹部２０ｃと、副ハンマ２１の環状仕切部２１ｅとの間に介装される。主ハンマ２０は係合ピン２６をガイドとして前後方向に移動可能であり、ばね部材２３の付勢力によりアンビル２２に回転打撃力を加えることができる。

スピンドル１１は、その外周面に２つの第１案内溝１１ｂを備え、主ハンマ２０は、貫通孔の内周面に２つの第１係合溝２０ｂを備える。２つの第１案内溝１１ｂは同一形状を有して周方向に並べて設けられ、また２つの第１係合溝２０ｂは同一形状を有して周方向に並べて設けられる。スピンドル１１の外周に主ハンマ２０を装着した状態で、第１案内溝１１ｂおよび第１係合溝２０ｂの間には鋼球１９が配置される。スピンドル１１側の第１案内溝１１ｂと、主ハンマ２０側の第１係合溝２０ｂと、両者の間に配置された鋼球１９は「第１カム構造」を構成する。２つの鋼球１９は、主ハンマ２０がスピンドル１１の回転軸線を中心に回転可能且つ回転軸線方向に移動可能となるように主ハンマ２０を径方向に支持する。

スピンドル１１よりも大径のキャリア１６は、前側部材１６ｂの前面外周に３つの第２案内溝１６ａを備え、副ハンマ２１は、環状仕切部２１ｅの後面に３つの第２係合溝２１ｆを備える。３つの第２案内溝１６ａは同一形状を有して周方向に並べて設けられ、また３つの第２係合溝２１ｆは同一形状を有して周方向に並べて設けられる。副ハンマ２１にスピンドル１１を挿入した状態で、第２案内溝１６ａおよび第２係合溝２１ｆの間には鋼球１７が配置される。鋼球１７は製造コストの観点から、鋼球１９と同一の鋼球であることが好ましい。つまり鋼球１７は鋼球１９と同じ材料で形成されて、同じ大きさを有すること好ましい。キャリア１６側の第２案内溝１６ａと、副ハンマ２１側の第２係合溝２１ｆと、両者の間に配置された鋼球１７は「第２カム構造」を構成する。３つの鋼球１７は、副ハンマ２１がスピンドル１１の回転軸線を中心に回転可能且つ回転軸線方向に移動可能となるように副ハンマ２１を回転軸線方向に支持する。

第１カム構造において、第１案内溝１１ｂは、工具先端側からみてＶ字ないしはＵ字形状に形成されている。つまり第１案内溝１１ｂは、最前部から対称に後斜め方向に傾斜する２つの傾斜溝をもつ。第１係合溝２０ｂは、工具先端側からみて逆向きのＶ字ないしはＵ字形状に形成されている。鋼球１９が第１案内溝１１ｂの最前部から傾斜溝に沿って移動すると、主ハンマ２０はスピンドル１１に対して相対的に後退することになる。

第２カム構造において、第２案内溝１６ａは、工具後端側からみてＶ字ないしはＵ字形状に形成されている。つまり第２案内溝１６ａは、最後部から対称に前斜め方向に傾斜する２つの傾斜溝をもつ。第２係合溝２１ｆは、工具後端側からみて逆向きのＶ字ないしはＵ字形状に形成されている。鋼球１７が第２案内溝１６ａの最後部から傾斜溝に沿って移動すると、副ハンマ２１はキャリア１６に対して相対的に前進することになる。

このように第１案内溝１１ｂと第２案内溝１６ａは、回転軸線方向において互いに異なる向きに延びる傾斜溝を備えて形成される。第１カム構造および第２カム構造により、主ハンマ２０が回転軸線方向に移動すると、主ハンマ２０と一体回転する副ハンマ２１が主ハンマ２０の移動方向とは逆方向に移動する構成が実現される。つまり回転軸線方向において主ハンマ２０が後退するときには副ハンマ２１が前進し、主ハンマ２０が前進するときには副ハンマ２１が後退する。

ストッパ部材３０は主ハンマ２０とキャリア１６の間に設けられて、第１カム構造における鋼球１９および第２カム構造における鋼球１７がそれぞれの傾斜溝の端部に衝突しないように、主ハンマ２０の回転軸線方向の移動範囲を規制する。ストッパ部材３０は、たとえば樹脂材料で形成されてよい。

主ハンマ２０に係合するアンビル２２は鋼製であり、鋼製もしくは黄銅製の滑り軸受を介してハウジング２に回転自在に支持されている。アンビル２２の先端には、６角ボルトの頭部や６角ナットに装着するソケット体を取り付けるための、断面が四角形状の工具装着部２２ａが設けられる。

アンビル２２の後部には、主ハンマ２０の一対のハンマ爪２０ａに係合する一対のアンビル爪が設けられる。一対のアンビル爪は、それぞれ断面扇形の柱状部材として形成される。なおアンビル２２のアンビル爪および主ハンマ２０のハンマ爪２０ａは、必ずしも２個である必要はなく、それぞれの爪の数が等しければ、アンビル２２および主ハンマ２０の周方向に等間隔に３個以上設けてもよい。

次に、実施形態の回転打撃工具１における第１カム構造の動作を説明する。
ユーザによる操作スイッチ４の引き操作により駆動部１０が回転駆動すると、動力伝達機構１２を介してキャリア１６およびスピンドル１１が回転する。スピンドル１１の回転力は、スピンドル１１の第１案内溝１１ｂと主ハンマ２０の第１係合溝２０ｂの間に嵌め込まれた鋼球１９を介して主ハンマ２０に伝達され、主ハンマ２０および副ハンマ２１が一体となって回転する。

図５（ａ）は、ボルトやナットの締め付け開始直後の第１カム構造の状態を示し、図５（ｂ）は、締め付け開始から時間経過後の第１カム構造の状態を示す。なお図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す第１カム構造の初期状態と比較するための比較図であり、鋼球１９が第１案内溝１１ｂの最前部から溝端部に向かって移動する様子を示している。この比較図では、鋼球１９が溝端部近傍まで移動している様子が示されているが、実施形態では後述するように、第１カム構造よりも第２カム構造の周方向可動域が狭いために、鋼球１９は溝端部手前を可動限界として移動する。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、主ハンマ２０とアンビル２２の係合面を周方向に模式的に展開した位置関係を示す。ここで図６（ａ）は、ボルトやナットの締め付け開始直後の主ハンマ２０のハンマ爪２０ａとアンビル２２のアンビル爪２２ｂとの係合状態を示している。

図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、主ハンマ２０には、駆動部１０の回転による回転力Ａが矢印で示す方向に加わる。また主ハンマ２０には、ばね部材２３による前進方向の付勢力Ｂが矢印で示す方向に加わる。

主ハンマ２０が回転すると、ハンマ爪２０ａとアンビル爪２２ｂとの周方向の係合により、主ハンマ２０の回転力がアンビル２２に伝達される。そしてアンビル２２の回転によって、工具装着部２２ａに取付けられたソケット体（図示せず）が回転し、ボルトやナットに回転力を与えて初期の締め付けが行われる。ばね部材２３が主ハンマ２０に対して付勢力Ｂを加えているため、鋼球１９は、図５（ａ）に示すように、第１案内溝１１ｂにおける最前部に位置する。このときハンマ爪２０ａとアンビル爪２２ｂとは、最大係合長で係合した状態にある。

ボルトやナットの締め付けが進むに伴ってアンビル２２に加わる負荷トルクが大きくなると、主ハンマ２０にＹ方向の回転力が生じる。そして負荷トルクが所定値を超えると、ばね部材２３の付勢力Ｂに抗して、鋼球１９が第１案内溝１１ｂおよび第１係合溝２０ｂの斜面に沿って矢印Ｆで示す方向に移動し、主ハンマ２０が後退する方向（Ｘ方向）に移動する。

そして鋼球１９が傾斜溝内を移動して、主ハンマ２０がＸ方向に、ハンマ爪２０ａとアンビル爪２２ｂとの最大係合長分の距離を移動すると、図６（ｂ）に示すように、ハンマ爪２０ａとアンビル爪２２ｂとの係合が解除される。

ハンマ爪２０ａがアンビル爪２２ｂから外れると、押し縮められたばね部材２３の付勢力Ｂが開放されることによって、主ハンマ２０は高速で、回転力Ａが加えられている方向に回転しながら、付勢力Ｂにより前進する。

そして図６（ｃ）に示すように、ハンマ爪２０ａが、矢印Ｇで示す軌跡で移動してアンビル爪２２ｂに衝突し、アンビル２２に回転方向の打撃力を付与する。その後、反動によりハンマ爪２０ａは、軌跡Ｇとは逆方向に移動するが、最終的には、回転力Ａおよび付勢力Ｂにより図６（ａ）に示す状態に戻る。以上の動作が高速で繰り返され、主ハンマ２０による回転打撃力がアンビル２２に対して繰り返し付与される。

以上はボルトやナットを締め付ける際の動作についての説明であるが、締め付けられたボルトやナットを緩める際にも、回転打撃機構により締め付け時と同様の動作が行われる。この場合、駆動部１０を締め付け時とは逆方向に回転させることにより、鋼球１９が図５（ａ）に示す第１案内溝１１ｂに沿って右上方に移動し、ハンマ爪２０ａがアンビル爪２２ｂを、締め付け時とは逆方向に打撃する。

実施形態の回転打撃工具１はダブルハンマ構成を採用するため、回転方向の衝撃の大きさは、主ハンマ２０および副ハンマ２１の合計の慣性モーメントに比例する一方で、回転軸線方向の衝撃の大きさは、主ハンマ２０の質量に比例する。回転打撃工具１によれば、副ハンマ２１の質量を主ハンマ２０の質量よりも大きくすることで、主ハンマ２０がアンビル２２に回転打撃力を付与した際に回転軸線方向に生じる衝撃力を低減できる。

主ハンマ２０および副ハンマ２１の合計の質量をもつ１つのハンマを用いた回転打撃工具と比較すると、実施形態の回転打撃工具１は、回転方向の衝撃の大きさをそのままに、回転軸線方向の衝撃の大きさを低減する。主ハンマ２０の質量を副ハンマ２１の質量と比較してできるだけ小さくすることで、回転軸線方向に生じる衝撃力をより小さくすることが可能となる。

さらに実施形態では、慣性モーメントの大きさが回転半径の２乗に比例することを利用して、慣性モーメントの増大を図っている。すなわち質量の大きい副ハンマ２１を主ハンマ２０の外周側に設けることで、副ハンマ２１の慣性モーメントを大きくし、ダブルハンマによる回転方向の衝撃力を増大させている。

次に、第２カム構造の動作について説明する。第２カム構造は、主ハンマ２０の回転軸線方向の動きとは逆向きに副ハンマ２１を動かすことで、主ハンマ２０により回転軸線方向に生じる衝撃を相殺して、ハウジング２に伝達される振動をさらに低減する役割をもつ。

副ハンマ２１は主ハンマ２０と一体となって回転するため、副ハンマ２１と主ハンマ２０の周方向における相対位置は変化しない。そのため第１カム構造において鋼球１９が第１案内溝１１ｂの溝端部に向けて移動すると、第２カム構造においても鋼球１７が第２案内溝１６ａの溝端部に向けて移動する。

図７（ａ）は、ボルトやナットの締め付け開始直後の第２カム構造の状態を示し、図７（ｂ）は、締め付け開始から時間経過後の第２カム構造の状態を示す。第１カム構造において鋼球１９が第１案内溝１１ｂの最前部に位置するとき（図５（ａ）参照）、第２カム構造において鋼球１７は、第２案内溝１６ａの最後部に位置する（図７（ａ）参照）。

それから第１カム構造において鋼球１９が第１案内溝１１ｂの最前部から傾斜面に沿って移動すると、第２カム構造においても、鋼球１７が第２案内溝１６ａの最後部から傾斜面に沿って移動する。図７（ｂ）は、鋼球１７が第２案内溝１６ａを移動している様子を示す。このとき副ハンマ２１は、主ハンマ２０の移動方向（Ｘ方向）とは逆方向に移動する。つまり主ハンマ２０が後退すると、副ハンマ２１は前進する。

このように回転打撃工具１は、第１カム構造および第２カム構造により、主ハンマ２０が回転軸線方向に移動すると、副ハンマ２１が主ハンマ２０の移動方向とは逆方向に移動するように構成されている。副ハンマ２１が主ハンマ２０の移動に同期して、主ハンマ２０の移動方向とは逆方向に動くことで、主ハンマ２０の軸線方向の動きにより生じる振動を吸収でき、ユーザの手に伝わる振動を低減できる。

図８（ａ）は回転打撃機構の前面図を示す。図８（ａ）には、２つの鋼球１９がそれぞれ第１案内溝１１ｂの最前部に位置している様子が示される。第１案内溝１１ｂと逆向きの形状をもつ第１係合溝２０ｂは、鋼球１９が配置されている最後部から、前方に傾斜する２つの傾斜溝を有している。
図８（ｂ）は、回転打撃機構のＣ−Ｃ断面図を示す。図８（ｂ）では、ばね部材２３や遊星歯車１４などの図示を省略している。この状態で３つの鋼球１７がそれぞれ第２案内溝１６ａの最後部に位置している。
図８（ｃ）は、回転打撃機構のＤ−Ｄ断面図を示す。第２案内溝１６ａは、鋼球１７が配置されている最後部から、前方に傾斜する２つの傾斜溝を有している。

上記したように副ハンマ２１と主ハンマ２０は、係合ピン２６により軸線方向の相対移動を可能としつつ、軸線回りの相対回転を規制されている。副ハンマ２１はばね部材２３によってキャリア１６側に押し付けられ、環状仕切部２１ｅの後面が、キャリア１６の前側部材１６ｂの外周に配置された３つの鋼球１７によって支持されている。

副ハンマ２１と主ハンマ２０とは高速で一体回転するため、副ハンマ２１と主ハンマ２０の回転軸線は、スピンドル１１の回転軸線に一致、つまり同軸となる必要がある。そのため副ハンマ２１に関して言えば、鋼球１７が、副ハンマ２１とスピンドル１１との同軸を維持するように、環状仕切部２１ｅの後面を回転軸線方向に安定して支持しなければならない。

そこで実施形態の回転打撃工具１は、第２案内溝１６ａと第２係合溝２１ｆとの間に鋼球１７を配置した第２カム構造を３つ備え、３つの鋼球１７が、副ハンマ２１の環状仕切部２１ｅの後面を回転軸線方向に３点支持している。１つ又は２つの鋼球１７で副ハンマ２１を支持する場合と比べると、３つの鋼球１７で副ハンマ２１を支持することで、副ハンマ２１の回転軸線方向に対する傾きを効果的に抑制し、副ハンマ２１とスピンドル１１との同軸を維持することが可能となる。

なお鋼球１７は、スピンドル１１よりも大径の前側部材１６ｂの前面外周に配置されている。スピンドル１１の外周よりも前側部材１６ｂの外周の周速度の方が大きいため、仮に第１カム構造における鋼球１９と同じ数（２つ）の鋼球１７で副ハンマ２１を支持すると、鋼球１９よりも鋼球１７の摩耗が進むことが考えられる。そこで第１カム構造における鋼球１９の数よりも第２カム構造における鋼球１７の数を多くすることで、工具信頼性を高めることができる。

３つの第２カム構造は、周方向に並べて等間隔に設けられることが好ましい。これにより３つの鋼球１７は、互いに１２０度の間隔をあけて位置することになり、副ハンマ２１を安定して支持できる。

なお回転打撃工具１において、鋼球１７の数は３つ以上であればよい。回転打撃工具１は、第２カム構造を３つ以上備えることで、副ハンマ２１とスピンドル１１との同軸を確保しつつ、鋼球１７の摩耗を抑制することが可能となる。４つ以上の第２カム構造が設けられる場合においても、複数の鋼球１７が周方向に等間隔に位置することで、副ハンマ２１を安定して支持することが好ましい。

実施形態の第１カム構造と第２カム構造の周方向の可動域を比較する。実施形態では、第１カム構造が、キャリア１６よりも小径のスピンドル１１の外周面に、周方向に２つ並べて設けられている。そのため２つの第１案内溝１１ｂを、スピンドル１１の外周面のほぼ全周にわたって形成すると、第１案内溝１１ｂの１つの傾斜溝の周方向可動域は略９０度となる。一方、第２カム構造は、スピンドル１１よりも大径のキャリア１６の前面外周に周方向に３つ並べて設けられている。そのため３つの第２案内溝１６ａを、キャリア１６の前面外周のほぼ全周にわたって形成すると、第２案内溝１６ａの１つの傾斜溝の周方向可動域は略６０度となる。

以上のように周方向可動域は、第２カム構造の方が狭い。このことは、第２カム構造の方が第１カム構造よりも先に可動限界に達することを意味する。そのため回転打撃工具１では、第２案内溝１６ａにおいて鋼球１７が可動限界まで移動する前にハンマ爪２０ａとアンビル爪２２ｂとの係合が解除されるように、第１カム構造および第２カム構造が形成されている。

以下、第２カム構造の第２案内溝１６ａを、第１カム構造の第１案内溝１１ｂが形成されたスピンドル１１よりも大径のキャリア１６に形成した理由について説明する。回転打撃工具１は、ユーザが手で持って使用する電動工具であるため、小型化および軽量化に対する要請は大きい。仮に３つの第２案内溝１６ａをスピンドル１１の外周面に形成して３つの鋼球１７が副ハンマ２１を径方向に支持する構造を採用した場合、スピンドル１１の強度が不足することから、スピンドル自体を太くする必要がある。しかしながらスピンドル１１の太径化は、小型化および軽量化の要請に沿わず好ましくない。また、この構造において、鋼球１７を鋼球１９よりも小さくして、３つの第２案内溝１６ａを形成することによる肉抜き量を減らし、スピンドル１１の強度不足を防ぐことも考えられる。しかしながら鋼球１７を小さくすることで今度は鋼球１７の強度が問題になり、また２種類の鋼球が必要となるために製造コストが上がるという問題がある。

そこで回転打撃工具１では、スピンドル１１よりも大径のキャリア１６に第２案内溝１６ａを形成して、上記の問題を解決している。なおスピンドル１１の第１案内溝１１ｂが形成された部分の後方側に、当該部分より大きい外径を有する大径部を設けて、大径部に第２案内溝１６ａを形成してもよい。この場合、スピンドル１１は、第１案内溝１１ｂが形成された小径部と、第２案内溝１６ａが形成された大径部とを有することになる。このときスピンドル１１が大径部を有することで、スピンドル１１の重量は若干増えるが、同時にキャリア１６の強度は上がるため、十分な耐久力が見込める場合にはキャリア１６を薄肉化（軽量化）して、工具重量が大きくならないようにしてもよい。

図９は、第１カム構造および第２カム構造において鋼球が移動したときの回転打撃機構の概略断面図を示す。この例では、主ハンマ２０がスピンドル１１に対して移動量Ｍだけ後退し、副ハンマ２１がキャリア１６に対して移動量Ｎだけ前進している。図６（ｂ）に関して説明したように、主ハンマ２０の移動量Ｍが、ハンマ爪２０ａとアンビル爪２２ｂとの最大係合長分の距離に達すると、ハンマ爪２０ａとアンビル爪２２ｂとの係合が解除される。上記したように、副ハンマ２１の移動量Ｎが可動限界に達する前に、主ハンマ２０の移動量Ｍが、ハンマ爪２０ａとアンビル爪２２ｂとの最大係合長分の距離に達するように、第１カム構造および第２カム構造は形成されている。

主ハンマ２０の回転軸線方向の移動量Ｍと副ハンマ２１の回転軸線方向の移動量Ｎは、それぞれ第１カム構造および第２カム構造の形状によって規定される。軸線方向の振動を好適に打ち消し合うための両者の移動量の比は、主ハンマ２０と副ハンマ２１との質量比に依存するため、第１カム構造および第２カム構造の形状は、主ハンマ２０と副ハンマ２１との質量比に応じて設計される。以下、主ハンマ２０の質量をＰ、副ハンマ２１の質量をＱとする。質量Ｐは質量Ｑより小さい。

実施形態では、第２案内溝１６ａにおける鋼球１７の回転軸線方向の可動域が、第１案内溝１１ｂにおける鋼球１９の回転軸線方向の可動域よりも小さくなるように、第１カム構造および第２カム構造が形成されている。これは副ハンマ２１の質量Ｑが主ハンマ２０の質量Ｐよりも大きいためであり、主ハンマ２０の回転軸線方向の動きにより生じる振動を、質量の大きい副ハンマ２１の逆向きで且つ小さいストロークの動きにより生じる振動で相殺することを目的とする。具体的に鋼球１７の回転軸線方向の可動域と鋼球１９の回転軸線方向の可動域との比は、主ハンマ２０の質量Ｐと副ハンマ２１の質量Ｑとの比に実質的に等しく設定されてよい。

このように第１カム構造および第２カム構造を形成することで、第２案内溝１６ａの傾斜溝の回転軸線方向の長さを、第１案内溝１１ｂの傾斜溝の回転軸線方向の長さよりも短くできる。このことは工具本体の短軸化を実現し、回転打撃工具１の小型化および軽量化に寄与する。

なお上記は回転軸線方向の可動域についての説明であるが、第１カム構造および第２カム構造における可動域内での傾斜溝の形状は上記設計思想により定められる。つまり副ハンマ２１のキャリア１６に対する移動量Ｎと主ハンマ２０のスピンドル１１に対する移動量Ｍとの比が、主ハンマ２０の質量Ｐと副ハンマ２１の質量Ｑとの比に実質的に等しくなるように、第１カム構造および第２カム構造が形成される。これにより主ハンマ２０および副ハンマ２１による回転軸線方向の振動が互いに打ち消し合うように作用し、ユーザの作業性を高めることが可能となる。

本発明の一態様の概要は、次の通りである。
本発明のある態様の回転打撃工具（１）は、駆動部（１０）と、駆動部により回転されるスピンドル（１１）と、スピンドルの回転軸線を中心に回転可能且つ回転軸線方向に移動可能な主ハンマ（２０）と、スピンドル側の第１案内溝（１１ｂ）と主ハンマ側の第１係合溝（２０ｂ）との間に第１鋼球（１９）を配置した第１カム構造と、主ハンマにより回転打撃力が加えられるアンビル（２２）と、主ハンマと一体に回転可能な副ハンマ（２１）と、第１案内溝の後方側に設けられて第１案内溝が形成されたスピンドルの部分より大きい外径を有する大径部（１６）と、大径部側の第２案内溝（１６ａ）と副ハンマ側の第２係合溝（２１ｆ）との間に第２鋼球（１７）を配置した第２カム構造とを備える。この態様の回転打撃工具は、主ハンマが回転軸線方向に移動すると、副ハンマが主ハンマの移動方向とは逆方向に移動するように構成される。

大径部は、スピンドルの後端側に位置して動力伝達用の歯車を収容するキャリア（１６）であってよい。スピンドル（１１）は、第１案内溝が形成された小径部と、第２案内溝が形成された大径部とを有してもよい。回転打撃工具（１）において、主ハンマ（２０）の質量よりも副ハンマ（２１）の質量が大きいことが好ましい。

回転打撃工具（１）では、第２案内溝（１６ａ）における第２鋼球（１７）の回転軸線方向の可動域が、第１案内溝（１１ｂ）における第１鋼球（１９）の回転軸線方向の可動域よりも小さくなるように、第１カム構造および第２カム構造が形成されてよい。第２鋼球の回転軸線方向の可動域と第１鋼球の回転軸線方向の可動域との比は、主ハンマの質量と副ハンマの質量との比に実質的に等しく設定されてよい。副ハンマは、主ハンマを収容してよい。主ハンマに副ハンマが外接することで、副ハンマが回転軸線を中心に回転可能に支持されてよい。第１鋼球および第２鋼球は、同じ大きさを有して構成されてよい。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せ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・・・回転打撃工具、２・・・ハウジング、１１・・・スピンドル、１１ｂ・・・第１案内溝、１２・・・動力伝達機構、１６・・・キャリア、１６ａ・・・第２案内溝、１６ｂ・・・前側部材、１７，１９・・・鋼球、２０・・・主ハンマ、２０ａ・・・ハンマ爪、２０ｂ・・・第１係合溝、２１・・・副ハンマ、２１ｅ・・・環状仕切部、２１ｆ・・・第２係合溝、２２・・・アンビル、２２ｂ・・・アンビル爪、２３・・・ばね部材。

Claims (8)

1. 駆動部と、前記駆動部により回転されるスピンドルと、前記スピンドルの回転軸線を中心に回転可能且つ回転軸線方向に移動可能な主ハンマと、前記スピンドル側の第１案内溝と前記主ハンマ側の第１係合溝との間に第１鋼球を配置した第１カム構造と、前記主ハンマにより回転打撃力が加えられるアンビルと、前記主ハンマと一体に回転可能な副ハンマと、前記第１案内溝の後方側に設けられて前記第１案内溝が形成された前記スピンドルの部分より大きい外径を有する大径部と、前記大径部側の第２案内溝と前記副ハンマ側の第２係合溝との間に第２鋼球を配置した第２カム構造と、を備え、
   前記主ハンマが回転軸線方向に移動すると、前記副ハンマが前記主ハンマの移動方向とは逆方向に移動するように構成されたことを特徴とする回転打撃工具。
2. 前記大径部は、前記スピンドルの後端側に位置して動力伝達用の歯車を収容するキャリアである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転打撃工具。
3. 前記スピンドルは、前記第１案内溝が形成された小径部と、前記第２案内溝が形成された前記大径部とを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転打撃工具。
4. 前記主ハンマの質量よりも前記副ハンマの質量が大きい、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転打撃工具。
5. 前記第２案内溝における前記第２鋼球の回転軸線方向の可動域は、前記第１案内溝における前記第１鋼球の回転軸線方向の可動域よりも小さい、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の回転打撃工具。
6. 前記第２鋼球の回転軸線方向の可動域と前記第１鋼球の回転軸線方向の可動域との比は、前記主ハンマの質量と前記副ハンマの質量との比に実質的に等しく設定される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の回転打撃工具。
7. 前記副ハンマは、前記主ハンマを収容する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の回転打撃工具。
8. 前記第１鋼球および前記第２鋼球は、同じ大きさを有する、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の回転打撃工具。

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