JP7462276B2 - インパクト工具 - Google Patents

Description

本開示は、一般にインパクト工具に関する。より詳細には、本開示は、ハンマとアンビルとを備えるインパクト工具に関する。

特許文献１には、インパクト回転工具が開示されている。このインパクト回転工具は、モータにより回転する駆動軸と、駆動軸の外周に回転及び前進・後退可能に嵌合されるハンマと、ハンマに設けられたハンマ爪と、ハンマ爪と係合可能なアンビル爪を有するアンビルと、を備える。このインパクト回転工具では、ハンマの回転によってアンビルに回転方向に衝撃を与え、アンビルに装着したソケット等を介してねじに瞬間的に強いトルクを与えて締め付けることができる。

特開２００５－０６６８０７号公報

特許文献１記載のインパクト回転工具のようなインパクト工具では、エネルギー効率の向上が望まれることがある。

本開示の一態様のインパクト工具は、モータと、ハンマと、アンビルと、を備える。前記ハンマは、前記モータの動力により、回転軸周りで回転する。前記アンビルは、前記ハンマから前記回転軸の周方向の打撃力を受けて前記回転軸周りで回転する。前記ハンマは、単一の部材である。前記ハンマは、前記モータの動力により前記回転軸周りで回転する駆動軸の外周に前記回転軸の軸線に沿った方向に移動可能に連結され、前記駆動軸の回転に応じて前記回転軸周りで回転する。前記ハンマは、前記回転軸の軸線に沿った方向において、周縁部の厚さが中心部の厚さよりも厚い。前記回転軸周りの前記ハンマの慣性モーメントが、前記回転軸周りの前記アンビルの慣性モーメントの１０倍以上である。

本開示によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

図１は、一実施形態のインパクト工具の斜視図である。 図２は、同上のインパクト工具の断面図である。 図３は、同上のインパクト工具の要部の斜視図である。 図４は、比較例のインパクト工具のアンビル軸の捩れ量の時間変化の測定波形を示すグラフである。 図５は、インパクト工具のエネルギー効率を示すグラフである。 図６は、一実施形態のインパクト工具のアンビル軸の捩れ量の時間変化の測定波形を示すグラフである。 図７は、一実施形態のインパクト工具のアンビル軸の捩れ量の時間変化の測定波形を示すグラフである。 図８は、インパクト工具において１回のインパクトでのトルク増加量を示すグラフである。 図９は、インパクト工具において１回のインパクトでのトルク増加量を示すグラフである。 図１０は、インパクト工具において１回のインパクトでのトルク増加量を示すグラフである。 図１１は、変形例１のインパクト工具の要部の斜視図である。 図１２は、同上のインパクト工具の要部の断面図である。 図１３は、変形例２のインパクト工具の要部の分解斜視図である。

本実施形態のインパクト工具について、図面を用いて説明する。下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（１）概要
本実施形態のインパクト工具１（図１～図３参照）は、モータ３と、ハンマ４２と、アンビル４５と、を備える。ハンマ４２は、モータ３の動力により、回転軸Ａｘ１周りで回転する。アンビル４５は、ハンマ４２から回転軸Ａｘ１の周方向の打撃力（回転打撃力）を受けて、回転軸Ａｘ１周りで回転する。

本実施形態のインパクト工具１では、回転軸Ａｘ１周りの（回転軸Ａｘ１を中心とした）ハンマ４２の慣性モーメントが、回転軸Ａｘ１周りの（回転軸Ａｘ１を中心とした）アンビル４５の慣性モーメントの、１０倍以上である。

本実施形態のインパクト工具１では、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

（２）詳細
本実施形態に係るインパクト工具１の構造について、図１～図３を参照して説明する。

以下の説明では、ハンマ４２とアンビル４５とが並んでいる方向を前後方向と規定し、ハンマ４２から見てアンビル４５側を前と規定し、アンビル４５から見てハンマ４２側を後と規定する。すなわち、アンビル４５はハンマ４２の前方に位置する。また、ハンマ４２及びアンビル４５の回転軸Ａｘ１の軸線方向は、前後方向に沿っている。また、以下の説明では、後述する胴体部２１とグリップ部２２とが並んでいる方向を上下方向と規定し、グリップ部２２から見て胴体部２１側を上と規定し、胴体部２１から見てグリップ部２２側を下と規定する。ただし、これらの方向は、インパクト工具１の部材間の位置関係を説明するために規定しているに過ぎず、インパクト工具１の使用方向を限定する趣旨ではない。

本実施形態のインパクト工具１は、可搬型の電動工具である。インパクト工具１は、例えばインパクトドライバ又はインパクトレンチ等である。

インパクト工具１は、電池パックＢ１を電源として動作する。電池パックＢ１は、モータ３を駆動する電流を供給する電源である。電池パックＢ１は、インパクト工具１の構成要素ではない。ただし、インパクト工具１は、構成要素として電池パックＢ１を備えていてもよい。電池パックＢ１は、複数の二次電池（例えば、リチウムイオン電池等）を直列接続して構成された組電池と、組電池を収容したケースと、を備えている。

図１、図２に示すように、インパクト工具１は、ハウジング２と、モータ３と、伝達機構４と、操作部２４と、制御部７と、を備える。

ハウジング２は、モータ３と、伝達機構４の一部と、制御部７と、を収容する。

ハウジング２は、胴体部２１と、グリップ部２２と、装着部２３と、を有している。

胴体部２１は、先端（前端）に開口（貫通孔２１１０）を有し後端に底を有する筒状である。

グリップ部２２は、胴体部２１の側面から下側に突出している。

装着部２３には、電池パックＢ１が取外し可能に装着される。本実施形態では、装着部２３は、グリップ部２２の先端部（下端部）に設けられている。

操作部２４は、前方に突出するようにグリップ部２２の上端部分に設けられている。操作部２４は、ここではトリガボリュームを備えており、ユーザからモータ３の回転を制御するための操作を受け付ける。操作部２４を引く操作（後方への引込み操作）により、モータ３のオンオフを切替可能である。また、操作部２４を引く操作の引込み量で、モータ３の回転速度を調整可能である。上記引込み量が大きいほど、モータ３の回転速度が速くなる。

モータ３は、例えばブラシレスモータである。モータ３は、回転軸３１１及び永久磁石を有する回転子３１と、コイルを有する固定子３２と、を備えている。モータ３は、胴体部２１の内部空間において相対的に後側の位置に配置されている。モータ３は、電池パックＢ１（図１参照）から供給される電力を回転軸３１１の回転駆動力に変換する。

図２に示すように、胴体部２１内においてモータ３の後方には、駆動回路ブロック８１が配置されている。駆動回路ブロック８１は、基板８１０と、基板８１０に実装された複数の電子部品と、を含む。複数の電子部品は、インバータ回路を構成する複数のパワー素子を含む。各パワー素子は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）素子である。

制御部７は、モータ３の動作を制御する。制御部７は、操作部２４を引く操作の引込み量に応じて、モータ３を回転又は停止させ、また、モータ３の回転速度を制御する。制御部７は、駆動回路ブロック８１の複数のＦＥＴ素子のオンオフを切り替えることで、複数のＦＥＴ素子（インバータ回路）を経由してモータ３に供給される電力を制御する。

伝達機構４は、胴体部２１の内部空間においてモータ３より前側に位置している。伝達機構４は、インパクト機構４０と、遊星歯車機構４８と、を有している。

インパクト機構４０は、駆動軸（スピンドル）４１と、ハンマ４２と、復帰ばね４３と、アンビル４５と、２つの鋼球４９（転動体）と、を備えている。

遊星歯車機構４８は、減速装置である。モータ３の回転軸３１１のトルクは、遊星歯車機構４８を介して、駆動軸４１に伝達される。これにより、駆動軸４１は、モータ３の動力により回転軸Ａｘ１周りで回転する。駆動軸４１のトルクは、ハンマ４２に伝達される。これにより、ハンマ４２が回転軸Ａｘ１周りで回転する。ハンマ４２のトルクは、アンビル４５に伝達される。これにより、アンビル４５が回転軸Ａｘ１周りで回転する。

図２、図３に示すように、ハンマ４２は、ハンマ本体４２０と、２つのハンマ爪４２５と、スカート部４２６と、を有している。

ハンマ本体４２０の形状は、円柱状である。２つのハンマ爪４２５は、ハンマ本体４２０のうちアンビル４５側の面（前面）から突出している。ハンマ爪４２５は、前方から見た形状が扇形の柱状である。スカート部４２６は、円筒状であって、ハンマ本体４２０の後面の周縁部から後方に突出している。図２に示すように、スカート部４２６の後端は、ハンマ４２の他の部分よりも後方に位置する。そのため、ハンマ４２は、前後方向（回転軸Ａｘ１の軸線に沿った方向）において、周縁部の厚さが中心部の厚さよりも厚い。ハンマ４２は、スカート部４２６を有しているので、スカート部４２６を有していない比較例のインパクト工具のハンマと比較して、回転軸Ａｘ１周りの慣性モーメントが大きい。

ハンマ本体４２０は、その中心に、駆動軸４１が通される貫通孔４２１を有している。ハンマ本体４２０は、貫通孔４２１の内周面に、前後方向にＶ字状に延びる溝部４２３を２つ有している。駆動軸４１は、その外周面に、前後方向にＶ字状に延びる溝部４１３を２つ有している。２つの溝部４１３は、つながっている。

２つの溝部４２３と２つの溝部４１３との間に、２つの鋼球４９が挟まれている。２つの溝部４２３と２つの溝部４１３と２つの鋼球４９とは、カム機構を構成している。

２つの鋼球４９が溝部４２３、４１３を移動しながら、ハンマ４２は、駆動軸４１に対して、回転軸Ａｘ１の軸線方向（前後方向）に移動可能であり、かつ、駆動軸４１に対して回転可能である。ハンマ４２が駆動軸４１の軸線方向に沿ってアンビル軸４５１に近づく向き又はアンビル軸４５１から遠ざかる向きに移動するのに伴って、ハンマ４２が駆動軸４１に対して回転する。すなわち、ハンマ４２は、駆動軸４１の外周に前後方向（回転軸Ａｘ１の軸線に沿った方向）に移動可能に連結され、駆動軸４１の回転に応じて回転軸Ａｘ１周りで回転する。

図２、図３に示すように、アンビル４５は、アンビル本体４５０と、アンビル軸４５１と、装着部４５２と、２つのアンビル爪４５５と、を有している。

アンビル本体４５０の形状は、円環状である。アンビル本体４５０は、ハンマ本体４２０の前方に位置する。アンビル本体４５０は、アンビル本体４５０の軸線がハンマ本体４２０の軸線と一致するように、前後方向においてハンマ本体４２０と対向している。

２つのアンビル爪４５５の各々の形状は、直方体状である。２つのアンビル爪４５５は、アンビル本体４５０につながっている。２つのアンビル爪４５５は、アンビル本体４５０からアンビル本体４５０の径方向に突出している。

アンビル軸４５１は、円柱状である。アンビル軸４５１は、アンビル本体４５０からアンビル本体４５０の軸線方向に突出している。アンビル軸４５１は、アンビル本体４５０から前方に突出している。アンビル軸４５１は、ハウジング２に設けられた貫通孔２１１０に通されている。アンビル軸４５１の先端は、ハウジング２の外部へ露出している。

アンビル軸４５１の先端（前端）に、装着部４５２がアンビル軸４５１と一体に設けられている。装着部４５２は、四角柱状である。装着部４５２は、アンビル４５の回転に応じて回転する。装着部４５２には、先端工具６２が着脱可能に連結される。例えば、装着部４５２の先端面（前端面）には六角柱状の凹所が形成されており、この凹所に、先端工具６２の六角柱状の後端が嵌め込まれる。

本実施形態では、装着部４５２には、チャック６１（図１参照）を介して先端工具６２が連結される。アンビル４５は、モータ３からトルクを受けてチャック６１及び先端工具６２と共に回転軸Ａｘ１周りで回転する。

チャック６１及び先端工具６２は、インパクト工具１の構成要素ではない。ただし、インパクト工具１は、チャック６１及び先端工具６２のうち少なくとも一方を構成要素として備えていてもよい。

先端工具６２は、作業対象の締結部品（ねじ又はボルト等）と嵌合する。先端工具６２が締結部品と嵌合した状態で先端工具６２が回転することにより、締結部品を締め付ける又は緩めるといった作業が可能となる。

先端工具６２は、例えば、ドライバビットである。ドライバビットは、締結部品としてのねじの頭部に設けられた十字孔又は溝に先端が嵌め込まれて、ねじに嵌合される。先端工具６２は、ドライバビットに限られず、例えばソケットであってもよい。ソケットは、その先端（前端）に六角柱状の凹所が形成されており、この凹所に締結部品としてのボルトの頭部が嵌め込まれて、ボルトに嵌合される。

本実施形態のインパクト工具１では、装着部４５２には、Ｍ８以下又は５／１６インチ以下の締結部品を締付ける又は緩めるための先端工具６２が、装着可能である。つまり、本実施形態のインパクト工具１は、小型の締結部品を締付けるための工具である。このようなインパクト工具１では、使い勝手、持ち運び性等の観点から、ハウジング２のサイズ（胴体部２１のサイズ）の増加が望まれない傾向にある。

復帰ばね４３は、ハンマ４２と遊星歯車機構４８との間に挟まれている。本実施形態の復帰ばね４３は、円錐コイルばねである。

インパクト機構４０は、ハンマ４２と復帰ばね４３との間に挟まれた複数（図２では２つのみ図示）の球状体（鋼球５０）と、リング５１と、を更に含んでいる。これにより、ハンマ４２は、復帰ばね４３に対して回転可能となっている。ハンマ４２は、球状体及びリング５１を介して、前向きの力を復帰ばね４３から受けている。

インパクト機構４０がインパクト動作を行っていない場合には、２つのハンマ爪４２５と２つのアンビル爪４５５とが接しながら、ハンマ４２とアンビル４５とが回転軸Ａｘ１周りで一体に回転する。そのため、このとき、ハンマ４２とアンビル４５と先端工具６２とが、一体に回転する。

インパクト機構４０は、アンビル軸４５１に加えられるトルク（以下、「負荷トルク」という）の大きさに関するトルク条件が満たされると、インパクト動作を行う。インパクト動作は、ハンマ４２からアンビル４５に打撃力を加える動作である。本実施形態では、トルク条件は、負荷トルクが所定値以上となることである。すなわち、負荷トルクが大きくなってくると、ハンマ４２とアンビル４５との間で発生する力のうち、ハンマ４２を後退させる向きの分力も大きくなってくる。負荷トルクが所定値以上となると、ハンマ４２は、復帰ばね４３を圧縮させながら後退する。そして、ハンマ４２が後退することにより、ハンマ４２の２つのハンマ爪４２５がアンビル４５の２つのアンビル爪４５５を乗り越えつつ、ハンマ４２が回転する。その後、ハンマ４２が復帰ばね４３からの復帰力を受けて前進する。そして、駆動軸４１が略半回転すると、ハンマ４２の２つのハンマ爪４２５がアンビル４５の２つのアンビル爪４５５に衝突して、ハンマ４２がアンビル４５に回転打撃力（インパクト力）を加える。インパクト機構４０では、駆動軸４１が略半回転するごとに、ハンマ爪４２５がアンビル爪４５５に衝突してハンマ４２がアンビル４５に回転打撃力を加える。つまり、駆動軸４１が略半回転するごとに、ハンマ４２がアンビル４５にパルス状の回転打撃力を加える。

このように、インパクト機構４０では、インパクト動作において、ハンマ４２がアンビル４５に繰り返し回転打撃力を加える。インパクト工具１では、この回転打撃力によるトルクによって、インパクト動作を行わない電動工具と比較してねじ等の締結部品を強力に締め付けることができる。

本願の発明者らは、このようなインパクト工具１では、アンビル４５と先端工具６２との間及び先端工具６２と締結部品との間にクリアランス（回転ガタ）が生じる可能性があり、これらのクリアランスのために、インパクト工具１のエネルギー効率が低下する可能性があることを見出した。ここでエネルギー効率とは、例えば、ハンマ４２がアンビル４５に対してパルス状の回転打撃力を１回加える動作である１回のインパクトにおいて、ハンマ４２の回転エネルギーのうちで締結部品の締付けに用いられるエネルギーの割合として規定される。

以下、この点について説明する。

本願の発明者らは、まず、比較例のインパクト工具に関し、先端工具６２が締結部品を締付ける締付け力（締付けトルク）についての測定を行った。比較例のインパクト工具は、実施形態のインパクト工具１と同様の構造を有している。ただし、比較例のインパクト工具は、ハンマ４２がスカート部４２６を有しておらず、回転軸Ａｘ１周りのハンマ４２の慣性モーメントに対する回転軸Ａｘ１周りのアンビル４５の慣性モーメントの比率が、５倍である。

図４に、比較例のインパクト工具について測定した、１回のインパクトにおける、アンビル軸４５１の捩れ量の時間変化の波形を示す。アンビル軸４５１の捩れ量は、例えば、アンビル軸４５１に配置した歪みセンサにより測定することができる。

インパクト工具では、インパクト機構４０がインパクト動作を行っている場合、ハンマ４２がアンビル４５に衝突すると、アンビル４５のアンビル軸４５１が先端工具６２に回転軸Ａｘ１周りの衝撃力を与える。そして、アンビル軸４５１は、先端工具６２から回転軸Ａｘ１の周方向の反力を受け、回転軸Ａｘ１周りで捩れる。アンビル軸４５１は、この捩れが元に戻ろうとすることで、先端工具６２に対して回転軸Ａｘ１周りの力を与える。そのため、アンビル軸４５１の捩れ量（図４の縦軸）は、アンビル４５から先端工具６２に加えられる力の大きさ、ひいては先端工具６２が締結部品を締付ける締付け力の大きさを表していると言える。

図４からわかるように、アンビル軸４５１の捩れ量の時間変化の測定波形には、それぞれがピーク（極大値）Ｐ１～Ｐ３を有する複数の山Ｍ１～Ｍ３が存在している。これは、上記のクリアランス（回転ガタ）のために、１回のインパクトの間にハンマ４２とアンビル４５との間で複数回の衝突が起こっていることを示している。

すなわち、インパクト工具では、１回のインパクトにおいて以下のような動作が行われている。

まず、ハンマ爪４２５がアンビル爪４５５を乗り越えると、ハンマ４２が回転軸Ａｘ１周りで一方向（以下、この方向を「第１方向」という）に回転して、ハンマ爪４２５が反対側のアンビル爪４５５に衝突する（１回目の衝突）。

この１回目の衝突の衝撃によって、アンビル４５は、アンビル４５と先端工具６２との間のクリアランスを詰めるように、ハンマ４２よりも速い速度で第１方向に回転して、先端工具６２に衝突する（時点ｔ１）。アンビル４５では、この先端工具６２との衝突の反力によって、アンビル軸４５１が回転軸Ａｘ１周りで捩れ、捩れ量が増加する。

先端工具６２は、アンビル４５との衝突の衝撃によって、先端工具６２と締結部品との間のクリアランスを詰めるように、アンビル４５よりも速い速度で第１方向に回転して、締結部品に衝突する。締結部品は、この衝突の衝撃によって、第１方向に締付けられる。

先端工具６２は、締結部品に衝突すると、締結部品から第１方向と反対の方向（以下、この方向を「第２方向」という）の反力を受けて減速され、第１方向に回転してきたアンビル４５と衝突する（時点ｔ２）。アンビル４５は、先端工具６２と衝突することで先端工具６２から第２方向の力を受け、これによりアンビル軸４５１の捩れ量が減少する。また、アンビル４５の第１方向の回転速度は、この先端工具６２との衝突によって減速される。そして、アンビル４５のアンビル爪４５５は、第１方向に回転してきたハンマ４２のハンマ爪４２５と、再度衝突する（２回目の衝突）。

この２回目の衝突の衝撃によって、アンビル４５は、第１方向に再度加速されて先端工具６２に衝突する（時点ｔ３）。アンビル４５では、この先端工具６２との衝突の反力によって、アンビル軸４５１が回転軸Ａｘ１周りで捩れ、捩れ量が増加する。

先端工具６２は、アンビル４５との衝突によって第１方向に加速され、締結部品に衝突する。締結部品は、この衝突の衝撃によって、第１方向に締付けられる。

以降、部品間で上記の衝突を繰り返すことで、締結部品の締め付けが行われる。

図４からわかるように、インパクト工具では、１回のインパクトにおいて、１回目の衝突の際のピークＰ１よりも２回目の衝突の際のピークＰ２の方が大きい。この理由としては、１回目の衝突では、上記のクリアランスを詰める等のためにアンビル４５のエネルギーが消費されており、そのために、２回目の衝突の際のピークＰ２の方が１回目の衝突の際のピークＰ１より大きくなっているためである。

ここで、インパクト工具では、１回のインパクトのうちで締結部品の締付けに主として寄与するのは、締結部品に加えられる力が最大となる時点以降、すなわちアンビル軸４５１の捩れ量が最大となる時点以降に、締結部品に加えられる力である。例えば図４の例では、時点ｔ４において、それよりも前の時点において締結部品に加えられている締付け力よりも大きな締付け力が、締結部品に加えられている。そのため、時点ｔ４よりも前に締結部品に加えられた締付け力は、時点ｔ４での締付け力によって「上書き」されており、締結部品の締付けへの寄与は小さい。

要するに、インパクト工具では、上記のクリアランスのために、１回のインパクトのうちの１回目の衝突でハンマ４２からアンビル４５に与えられたエネルギーが、締結部品の締付けに寄与することなく消費されているのである。

このような知見の元、本願の発明者らは、インパクト工具１では、回転軸Ａｘ１周りのアンビル４５の慣性モーメントに対する回転軸Ａｘ１周りのハンマ４２の慣性モーメントの比率（以下、「慣性比率」ともいう）を増加させることで、エネルギー効率の向上が図れることを見出した。

図５に、慣性比率を変化させた場合の、インパクト工具１のエネルギー効率［％］を計算したシミュレーション結果のグラフを示す。

図５の例では、１回のインパクトにおいて、以下の動作が行われているとしてシミュレーションを行っている。すなわち、まずハンマ４２がアンビル４５に衝突し、この衝突によってアンビル４５がハンマ４２よりも速い速度で第１方向に回転してアンビル４５が先端工具６２に衝突し、この衝突によって先端工具６２がアンビル４５よりも速い速度で第１方向に回転して先端工具６２が締結部品に衝突する。この先端工具６２と締結部品との衝突によって、先端工具６２が第２方向に回転してアンビル４５に衝突し、この衝突によってアンビル４５が第２方向に回転してハンマ４２に衝突する。この衝突によってアンビル４５がハンマ４２よりも速い速度（ほぼ同じ速度）で第１方向に回転してアンビル４５が先端工具６２に衝突し、この衝突によって先端工具６２がアンビル４５よりも速い速度（ほぼ同じ速度）で第１方向に回転して先端工具６２が締結部品に衝突する。その結果、ハンマ４２とアンビル４５と先端工具６２とが一体となって、締結部品を締付ける。そして、このシミュレーションでは、ハンマ４２が最初に有している回転エネルギー（ハンマ４２がアンビル４５に１回目に衝突する際に有している回転エネルギー）に対する、ハンマ４２がアンビル４５に２回目に衝突する際にハンマ４２が有しているエネルギーの割合、すなわち２回目以降の衝突で消費されるエネルギーの割合を、「エネルギー効率」として算出している。このシミュレーションでは、ハンマ４２が最初に有している回転エネルギーを一定としている。なお、図５に示す慣性比率とエネルギー効率との間の関係は、本願の発明者らによって実験的にも確認されている。

図５から、慣性比率が５倍の場合（図４の比較例のインパクト工具の場合）には、エネルギー効率が３０％程度であることがわかる。すなわち、比較例のインパクト工具では、ハンマ４２が最初に有している回転エネルギーのうちの７割程度が、締結部品の締付けに寄与することなく消費されていることがわかる。

また、図５から、慣性比率が増加する程エネルギー効率が向上し、慣性比率が１０倍の場合にはエネルギー効率が５０％以上となることがわかる。要するに、慣性比率を１０倍以上にすることで、ハンマ４２が最初に有している回転エネルギーのうちの半分以上を締結部品の締付けに用いることができ、エネルギー効率を向上できることがわかる。

また、図５から、慣性比率が１５倍の場合にはエネルギー効率が６５％以上、慣性比率が２５倍の場合にはエネルギー効率が７５％以上となり、エネルギー効率を更に向上できることがわかる。

要するに、慣性比率を増加させることで、１回目の衝突で消費されるエネルギーの割合を小さくすることができ、エネルギー効率を向上させることができる。

図６、図７に、慣性比率が１５倍及び２５倍のインパクト工具１について、１回のインパクトにおける、アンビル軸４５１の捩れ量を測定した結果の波形を示す。図６は、慣性比率が１５倍のインパクト工具１の測定波形であり、図７は慣性比率が２５倍のインパクト工具１の測定波形である。なお、図４、図６、図７では、縦軸のスケール及び横軸のスケールを同じにしてある。また、図４、図６、図７では、測定条件として、ハンマ４２が最初に有している回転エネルギーを一定にしてある。

図４、図６、図７から、慣性比率が増加するにつれて、１回目の衝突の際のピークＰ１に対する２回目の衝突の際のピークＰ２の比率が増加していることがわかる。また、図４、図６、図７から、慣性比率が増加するにつれて、アンビル軸４５１の捩れ量の最大値（ピークＰ２の大きさ）が増加しており、より大きな締付け力で締結部品を締付けていることがわかる。また、図４、図６、図７から、慣性比率が増加するにつれて、アンビル軸４５１が捩れている時間が増加しており、長い時間、締結部品に締付け力が加えられていることがわかる。要するに、慣性比率が増加する程、アンビル軸４５１から先端工具６２に加えられる力積が大きくなっており、効率的に締結部品の締め付けが行われていることがわかる。

図８～図１０に、インパクトを１回行った場合の、締付けトルクの増加量の測定結果を示す。図８は、締結部品としてのボルトの締付けトルクが１５Ｎ・ｍの場合（既に１５Ｎ・ｍの締付けトルクがボルトにかかっている場合）の、締付けトルクの増加量の測定結果である。図９は、締結部品としてのボルトの締付けトルクが２０Ｎ・ｍの場合の、締付けトルクの増加量の測定結果である。図１０は、締結部品としてのボルトの締付けトルクが２５Ｎ・ｍの場合の、締付けトルクの増加量の測定結果である。図８～図１０の各々において、Ａ１のグラフは、慣性比率が２５倍のインパクト工具１の測定結果であり、Ｂ１のグラフは、慣性比率が５倍の比較例のインパクト工具の測定結果である。図８～図１０では、測定条件として、ハンマ４２が最初に有している回転エネルギーを一定にしてある。

例えば、ボルトの締付けトルクが２０Ｎ・ｍの場合（図９参照）、慣性比率が５倍の比較例のインパクト工具では、締付けトルクの増加量が０．２３Ｎ・ｍであるのに対して、慣性比率が２５倍のインパクト工具１では、締付けトルクの増加量が０．４１Ｎ・ｍである。このように、慣性比率を増加させることで、１回のインパクトでのボルトの締付けトルクの増加量の向上を図ることができる。要するに、慣性比率を増加させることで、ハンマ４２の回転エネルギーのうちで締結部品の締付けに用いられるエネルギーの割合であるエネルギー効率の向上を図ることができる。

このように、本実施形態のインパクト工具１では、慣性比率（回転軸Ａｘ１周りのアンビル４５の慣性モーメントに対する回転軸Ａｘ１周りのハンマ４２の慣性モーメント）が１０倍以上であるので、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。また、エネルギー効率が向上することで、ハンマ４２が最初に有している回転エネルギーのうちで、音又は熱として消費されるエネルギーの割合が、低減される。そのため、本実施形態のインパクト工具１では、インパクト工具１から発生する騒音を低減すること、及びインパクト工具１での発熱を抑制することも、可能となる。

また、本実施形態のインパクト工具１では、ハンマ４２にスカート部４２６を設けることで、回転軸Ａｘ１周りのハンマ４２の慣性モーメントを大きくしている。そのため、ハンマ４２の径方向のサイズを大きくすることなく、ひいてはハウジング２のサイズを大きくすることなく、回転軸Ａｘ１周りのハンマ４２の慣性モーメントを大きくすることができる。

（３）変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

（３．１）変形例１
本変形例では、図１１、図１２に示すように、ハンマ４２は、縁部４２７を有している。縁部４２７は、ハンマ本体４２０の外周部に設けられている。縁部４２７は、円筒状であって、前後方向においてハンマ爪４２５の前面と同じ位置まで突出している。ハンマ４２は、縁部４２７を有していることで、ハンマ４２の径方向のサイズを大きくすることなく、回転軸Ａｘ１周りのハンマ４２の慣性モーメントを大きくすることができる。

なお、縁部４２７は、ハンマ爪４２５よりも前方に突出していてもよい。

また本変形例では、図１２に示すように、ハンマ４２がスカート部４２６を有しておらず、ハンマ４２は前後方向において周縁部の厚さが中心部の厚さよりも薄い。しかし、これに限らず、ハンマ４２は、スカート部４２６を更に有していてもよい。ハンマ４２の径方向のサイズを大きくすることなく、回転軸Ａｘ１周りのハンマ４２の慣性モーメントを更に大きくすることができる。

（３．２）変形例２
本変形例では、図１３に示すように、ハンマ４２は、主ハンマ４６と副ハンマ４７とを備えている。主ハンマ４６は、駆動軸４１（図２参照）の外周に前後方向（回転軸Ａｘ１の軸線に沿った方向）に移動可能に連結される。主ハンマ４６は、駆動軸４１の回転に応じて回転軸Ａｘ１周りで回転する。副ハンマ４７は、前後方向の移動が規制されている。副ハンマ４７は、主ハンマ４６の回転軸Ａｘ１周りの回転に連動して主ハンマ４６と一体に回転するように、主ハンマ４６に連結される。

より詳細には、主ハンマ４６は、実施形態のハンマ４２と同様、主ハンマ本体４６０、ハンマ爪４６５及び溝部を有している。

副ハンマ４７は、中空の円筒状であって、その内部に主ハンマ４６を収容可能である。副ハンマ４７の内周面には、回転軸Ａｘ１の軸線方向に延びる４つのピン溝４７２が９０度間隔で形成されている。４つのピン溝４７２には、４つの円柱状のピン４４０が嵌め込まれる。この状態で、円環状の止め部材４４１を副ハンマ４７の前縁の溝に嵌め込むことによって、ピン４４０がピン溝４７２から抜けないようになっている。

一方、主ハンマ本体４６０の外周面には、回転軸Ａｘ１の軸線方向に延びる４つのピン溝４６２が９０度間隔で形成されている。主ハンマ４６は、４つのピン溝４６２に４つのピン４４０が嵌め込まれるように、副ハンマ４７内に配置される。これにより、主ハンマ４６と副ハンマ４７とが回転軸Ａｘ１周りで一体に回転可能、かつ主ハンマ４６が副ハンマ４７に対して前後方向に移動可能となるように、主ハンマ４６が副ハンマ４７に保持される。

主ハンマ４６は、インパクト動作を行う場合には、実施形態のハンマ４２と同様、前後方向に移動しながら回転軸Ａｘ１の周りで回転し、アンビル４５に衝突して回転打撃力を加える。一方、副ハンマ４７は、ハウジング２によって前後方向の移動が規制されており、主ハンマ４６と一緒に回転軸Ａｘ１の周りで回転しつつも、前後方向には移動しない。

本変形例では、回転軸Ａｘ１周りの主ハンマ４６の慣性モーメント、副ハンマ４７の慣性モーメント、４つのピン４４０の慣性モーメント、及び止め部材４４１の慣性モーメントの合計が、回転軸Ａｘ１周りのアンビル４５の慣性モーメントの１０倍以上である。

本変形例では、ハンマ４２が副ハンマ４７を備えていることで、ハンマ４２の径方向のサイズを過度に大きくすることなく、回転軸Ａｘ１周りのハンマ４２の慣性モーメントを大きくすることができる。

なお、回転軸Ａｘ１周りの主ハンマ４６のみの慣性モーメントが、回転軸Ａｘ１周りのアンビル４５の慣性モーメントの１０倍以上であってもよい。

（３．３）その他の変形例
一変形例において、ハンマ４２は、スカート部４２６を有していなくてもよい。代わりに、ハンマ４２の周縁部の密度（単位体積当たりの質量）をハンマ４２の中心部の密度よりも大きくすることで、慣性比率を１０倍以上としてもよい。例えば、ハンマ４２は、周縁部と中心部とが、密度が異なる材料で形成されて、溶接等により一体化されていてもよい。

（４）態様
以上説明した実施形態及び変形例から明らかなように、本明細書には以下の態様が開示されている。

第１の態様のインパクト工具（１）は、モータ（３）と、ハンマ（４２）と、アンビル（４５）と、を備える。ハンマ（４２）は、モータ（３）の動力により、回転軸（Ａｘ１）周りで回転する。アンビル（４５）は、ハンマ（４２）から回転軸（Ａｘ１）の周方向の打撃力を受けて、回転軸（Ａｘ１）周りで回転する。インパクト工具（１）では、回転軸（Ａｘ１）周りのハンマ（４２）の慣性モーメントが、回転軸（Ａｘ１）周りのアンビル（４５）の慣性モーメントの１０倍以上である。

この態様によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

第２の態様のインパクト工具（１）は、第１の態様において、装着部（４５２）を備える。装着部（４５２）は、アンビル（４５）の回転に応じて回転する。装着部（４５２）には、Ｍ８以下又は５／１６インチ以下の締結部品を締め付ける又は緩めるための先端工具（６２）が装着される。

この態様によれば、小型のインパクト工具（１）において、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

第３の態様のインパクト工具（１）では、第１又は第２の態様において、ハンマ（４２）は、モータ（３）の動力により回転軸（Ａｘ１）周りで回転する駆動軸（４１）の外周に、回転軸（Ａｘ１）の軸線に沿った方向に移動可能に連結される。ハンマ（４２）は、駆動軸（４１）の回転に応じて回転軸（Ａｘ１）周りで回転する。

この態様によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

第４の態様のインパクト工具（１）では、第１又は第２の態様において、ハンマ（４２）は、主ハンマ（４６）と副ハンマ（４７）とを備える。主ハンマ（４６）は、モータ（３）の動力により回転軸（Ａｘ１）周りで回転する駆動軸（４１）の外周に、回転軸（Ａｘ１）の軸線に沿った方向に移動可能に連結される。主ハンマ（４６）は、駆動軸（４１）の回転に応じて回転軸（Ａｘ１）周りで回転する。副ハンマ（４７）は、回転軸（Ａｘ１）の軸線に沿った方向の移動が規制されている。副ハンマ（４７）は、主ハンマ（４６）の回転軸（Ａｘ１）周りの回転に連動して主ハンマ（４６）と一体に回転するように主ハンマ（４６）に連結される。

この態様によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

第５の態様のインパクト工具（１）では、第１～第４のいずれか１つの態様において、ハンマ（４２）は、回転軸（Ａｘ１）の軸線に沿った方向において、周縁部の厚さが中心部の厚さよりも厚い。

この態様によれば、ハンマ（４２）の径方向のサイズを大きくすることなくハンマ（４２）の慣性モーメントを増加させることが可能となる。

第６の態様のインパクト工具（１）では、第１～第５のいずれか１つの態様において、ハンマ（４２）は、ハンマ本体（４２０）と、ハンマ本体（４２０）のうちでアンビル（４５）側の面である前面から突出するハンマ爪（４２５）と、を有する。アンビル（４５）は、ハンマ本体（４２０）の前方に位置するアンビル本体（４５０）と、アンビル本体（４５０）につながっておりハンマ（４２）の回転方向においてハンマ爪（４２５）と衝突するアンビル爪（４５５）と、を有する。ハンマ（４２）は、ハンマ本体（４２０）の外周部に設けられてハンマ爪（４２５）の前面と同じ位置まで又はハンマ爪（４２５）よりも前方に突出する縁部（４２７）を、更に有する。

この態様によれば、ハンマ（４２）の径方向のサイズを大きくすることなくハンマ（４２）の慣性モーメントを増加させることが可能となる。

第７の態様のインパクト工具（１）は、モータ（３）と、ハンマ（４２）と、アンビル（４５）と、を備える。ハンマ（４２）は、モータ（３）の動力により、回転軸（Ａｘ１）周りで回転する。アンビル（４５）は、ハンマ（４２）から回転軸（Ａｘ１）の周方向の打撃力を受けて回転軸（Ａｘ１）周りで回転する。アンビル（４５）は、打撃力を先端工具（６２）に伝達するアンビル軸（４５１）を備える。インパクト工具（１）では、ハンマ（４２）がアンビル（４５）に打撃力を与えるインパクト動作において、１回のインパクト中にアンビル軸（４５１）の捩れ量を測定した波形に複数のピーク（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）がある場合、１回のインパクトにおいて、複数のピーク（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）のうちの最大のピーク（Ｐ２）が計測される時点（ｔ４）よりも後にアンビル（４５）へ伝達されるハンマ（４２）の回転エネルギーが、時点（ｔ４）よりも前にアンビル（４５）へ伝達されるハンマ（４２）の回転エネルギーよりも大きい。

この態様によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

１ インパクト工具
３ モータ
４１ 駆動軸
４２ ハンマ
４２０ ハンマ本体
４２５ ハンマ爪
４２７ 縁部
４５ アンビル
４５０ アンビル本体
４５５ アンビル爪
４６ 主ハンマ
４７ 副ハンマ
Ａｘ１ 回転軸
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ピーク
ｔ４ 時点

Claims (4)

1. モータと、
   前記モータの動力により、回転軸周りで回転するハンマと、
   前記ハンマから前記回転軸の周方向の打撃力を受けて前記回転軸周りで回転するアンビルと、
   を備え、
   前記ハンマは、単一の部材であって、前記モータの動力により前記回転軸周りで回転する駆動軸の外周に前記回転軸の軸線に沿った方向に移動可能に連結され、前記駆動軸の回転に応じて前記回転軸周りで回転し、
   前記ハンマは、前記回転軸の軸線に沿った方向において、周縁部の厚さが中心部の厚さよりも厚く、
   前記回転軸周りの前記ハンマの慣性モーメントが、前記回転軸周りの前記アンビルの慣性モーメントの１０倍以上である、
   インパクト工具。
2. 前記アンビルの回転に応じて回転し、Ｍ８以下又は５／１６インチ以下の締結部品を締め付ける又は緩めるための先端工具が装着される装着部を備える、
   請求項１に記載のインパクト工具。
3. 前記ハンマは、ハンマ本体と、前記ハンマ本体のうちで前記アンビル側の面である前面から突出するハンマ爪と、を有し、
   前記アンビルは、前記ハンマ本体の前方に位置するアンビル本体と、前記アンビル本体につながっており前記ハンマの回転方向において前記ハンマ爪と衝突するアンビル爪と、を有し、
   前記ハンマは、前記ハンマ本体の外周部に設けられて前記ハンマ爪の前面と同じ位置まで又は前記ハンマ爪よりも前方に突出する縁部を、更に有する、
   請求項１又は２に記載のインパクト工具。
4. 前記アンビルは、前記打撃力を先端工具に伝達するアンビル軸を備え、
   前記ハンマが前記アンビルに前記打撃力を与えるインパクト動作において、１回のインパクト中に前記アンビル軸の捩れ量を測定した波形に複数のピークがある場合、前記１回のインパクトにおいて、前記複数のピークのうちの最大のピークが計測される時点よりも後に前記アンビルへ伝達される前記ハンマの回転エネルギーが、前記時点よりも前に前記アンビルへ伝達される前記ハンマの回転エネルギーよりも大きい、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のインパクト工具。

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