JP4289087B2

JP4289087B2 - インパクト回転工具

Info

Publication number: JP4289087B2
Application number: JP2003303609A
Authority: JP
Inventors: 浩幸椿本; 尚武田中; 浩一橋本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: JP2005066807A

Description

本発明は、インパクトドライバやインパクトレンチと称されるねじ締め用の携帯工具であって、回転方向に打撃を与えて回転させることによりねじを強固に締め付けることができるインパクト回転工具に関するものである。

従来よりインパクト回転工具が用いられている（例えば特許文献１参照）。インパクト回転工具は、図９に示すように、モータの出力軸８１に減速機構８２を介して駆動軸１が連結され、この駆動軸１に略環状のハンマー２を回転及び前進・後退可能に嵌合し、駆動軸１の外面１ａ及びハンマー２の内面２ａにそれぞれカム４，５を設ける。カム４，５としては、後述するが駆動軸１の外面１ａに略Ｖ字状にカム溝４０を設けると共に、上記ハンマー２の内面２ａに軸方向に略逆Ｖ字状のカム溝５０を設けて形成してある。そして、駆動軸１にハンマー２を嵌合させた状態で前記駆動軸１に設けたカム溝４０とハンマー２に設けたカム溝５０にて鋼球６を挟み込み、駆動軸１の回転運動が鋼球６とカム溝４０，５０によってハンマー２の回転及び前進・後退運動となる。ハンマー２は、スプリング７によって前方へ付勢されている。

駆動軸１のカム４は、図１０に示すように、駆動軸１の外面１ａに鋼球６と摺接する略Ｖ字状をした内側壁４１を有するカム溝４０を周方向に並設して形成してあり、ハンマー２のカム５は、ハンマー２の内面２ａに鋼球６と摺接する略逆Ｖ字状をした内側壁５１を有するカム溝５０を周方向に並設して形成してある。ここで略Ｖ字状、略逆Ｖ字状とは、後方（図１０中の矢印Ｂ方向）側を上、前方（図１０中の矢印Ｆ方向であってアンビル３が配される方向）側を下とした時の側面視の形状をいうものとする。

ハンマー２の前方側にはアンビル３がハンマーケース８３にスリーブ８４によって回転自在に軸支されている。このアンビル３には後端部にアンビル爪３０が設けてあり、またハンマー２の前端部にはハンマー爪２０が設けてあり、ハンマー２が前進した時にハンマー爪２０がアンビル爪３０に係合し、この時ハンマー２の回転によってアンビル３に回転方向に衝撃を与え、アンビル３の装着部３２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。

ところで、このインパクト回転工具にあっては、ハンマー２がアンビル３を打撃した時に受ける反力によって、ハンマー２が駆動軸１に対して相対的に回転方向と反対向きに回転する。この時、鋼球６は駆動軸１のカム溝４０内においてその側端部に向けて移動すると共に、ハンマー２のカム溝５０内においてその側端部に向けて移動するが、上記反力が過大な場合、鋼球６は駆動軸１のカム溝４０内の側端部及びハンマー２のカム溝５０内の端部に衝突することがある。

ここで、インパクト回転工具の動作について、図１０に基づいて説明する。なお、図１０において、実線は駆動軸１の外面１ａを左右に展開した状態を示し、二点鎖線はハンマー２のカム溝５０の位置を示し、矢印イは駆動軸１のねじ締め時の回転方向を、矢印ロは駆動軸１のねじ緩め時の回転方向を示し、破線矢印ハ，ニはハンマー１及び鋼球６の駆動軸１に対する相対的な移動方向（矢印ハは順回転方向，矢印ニは逆回転方向）を示す。また前記二点鎖線のカム溝５０のうち、５０Ａはハンマー２が最も前進した時のカム溝５０の位置を示し、５０Ｂはハンマー２が最も後退した時のカム溝５０の位置を示す。

ハンマー２は、アンビル３を打撃した時にアンビル３から反力を受けて駆動軸１に対して相対的に矢印ニの逆回転方向に回転し、鋼球６は、ハンマー２のカム溝５０内においては回転方向矢印イ側の内側壁５１ａに摺接して谷部５１ｃ側から端部５２側に向けて移動し、駆動軸１のカム溝４０内においては反回転方向矢印ロ側の内側壁４１ａに摺接して谷部側から端部４２側に向けて移動するので、結局ハンマー２は上記のように相対的に逆回転方向（矢印ニ方向）に回転しながらスプリング７に抗して矢印Ｂ方向に後退する。そして、ハンマー２が後退してハンマー爪２０とアンビル爪３０との係合が解除され、アンビル３からの反力が無くなるとスプリング７の付勢力によってハンマー２が後退から前進へと転じる。この時鋼球６は、ハンマー２のカム溝５０内においては回転方向矢印イ側の内側壁５１ａに摺接して端部５２側から谷部５１ｃ側に向けて移動し、駆動軸１のカム溝４０内においては反回転方向矢印ロ側の内側壁４１ａに摺接して端部４２側から谷部側に向けて移動することとなり、ハンマー２は前進しながら駆動軸１に対して相対的に回転方向（矢印ハ方向）に回転し、ハンマー爪２０がアンビル爪３０と係合した際に、ハンマー２がアンビル３に回転方向（矢印イ方向）に打撃力（衝撃力）を与え、これによってアンビル３の装着部３２に装着したソケット等を介してねじ締め対象となるねじ等に強いねじ締めトルクを与えることができる。

また、ねじ緩め時の動作については、上記ねじ締め時の動作説明において、即ち、駆動軸１の回転方向を矢印ロ方向とし、駆動軸１に対する相対的な順回転と逆回転（即ち矢印ハとニ）を入れ替え、内側壁４１ａと内側壁４１ｂを入れ替えると共に内側壁５１の内側壁５１ａと内側壁５１ｂを入れ替えて、左右反転するように読み替えることで同様の説明となる。

ハンマー２がアンビル３から受ける反力が一定以下である場合（例えば木ねじ、小ねじ等を締結する場合）には、鋼球６はカム溝４０，５０の内側壁４１，５１の端部の壁面に衝突することはない。しかし、大径ボルト等の締結時において、前記大径ボルト等がほぼ締結された状態で更に締結しようとするとアンビル３が固定された状態となってこの固定されたアンビル３にハンマー２が打撃を与えることとなり、ハンマー２が想定外の過大な反力をうけて鋼球６が内側壁４１，５４の端部の壁面に衝突してしまうものである。

ここで、カム溝４０，５０は、図１１に示すように、上述した断面半円状の溝を側面視略Ｖ字状（及び略逆Ｖ字状）となるように駆動軸１の外面１ａ及びハンマー２の内面２ａにそれぞれ穿設するもので、この従来例のものはカム溝４０，５０間の溝間壁部４３，５３の部分を特に加工しないため、溝間壁部４３の先端面は駆動軸１の外面１ａと面一となり（即ち、図１１に示す断面において駆動軸１の外径ｄ_ｓと、１８０°位相がずれた二つのカム溝４０の溝間壁部４３先端間の距離ｄ_ｓｋが等しい）、溝間壁部５３の先端面はハンマー２の内面２ａと面一となる（即ち、ハンマー２の内径ｄ_ｈと、１８０°位相がずれた二つのカム溝５０の溝間壁部５３先端間の距離ｄ_ｈｋが等しい）。

このため、上述したように鋼球６が溝間壁部４３，５３に衝突すると、各カム溝４０，５０の端部間に位置する溝間壁部４３，５３のカム溝４０，５０底からの高さが高い場合、図１２に示すように例えば溝間壁部４３の先端部Ｐに衝突力Ｆが作用すると、前記衝突力Ｆに溝間壁部４３の基部から先端部までの距離ｒ’をかけたＭ’＝Ｆ×ｒ’がモーメントとして溝間壁部４３にかかり、距離ｒ’が大きいために大きなモーメントＭ’がかかって図１３に示すように溝間壁部４３が破損してしまう、という問題があった。また、この従来例に示すものは、溝間壁部４３の最小壁厚ｄ’が小さいため、所定の強度を保持するための最小厚さｄを確保することができずに破損し易いものであった。
特開２００１−２１９３８３号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、駆動軸及びハンマーに形成されるカムとしてのカム溝の側端部の溝間壁部が破損することのないインパクト回転工具を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明にあっては、モータにより回転する駆動軸１と、該駆動軸１の外周に回転及び前進・後退可能に嵌合されるハンマー２と、該ハンマー２に設けられたハンマー爪２０と、該ハンマー爪２０と係合可能なアンビル爪３０を有するアンビル３と、前記駆動軸１の外面１ａ及びハンマー２の内面２ａにそれぞれ複数並設されるカム溝４０，５０と、前記駆動軸１の外面１ａに形成されるカム溝４０とハンマー２の内面２ａに形成されるカム溝５０との間に挟みこまれて収容される鋼球６と、前記ハンマー２をアンビル３側に常に付勢しているスプリング７とを備えたインパクト回転工具において、駆動軸１の外面１ａに複数並設されるカム溝４０の端部４２間及びハンマー２の内面２ａに複数並設されるカム溝５０の端部５２間に位置する溝間壁部４３，５３のカム溝４０，５０底からの高さをカム溝４０，５０高さよりも低く形成して成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、溝間壁部４３，５３にかかるモーメントＭを小さく抑えて、溝間壁部４３，５３が破損するのを防止することができる。

本発明にあっては、駆動軸とハンマーにそれぞれ形成されたカム溝間の溝間壁部に鋼球が衝突した際のモーメントを低減したり、溝間壁部自体を除去することで、ねじ締め等の高負荷作業時に溝間壁部が破損するのを防止し、工具寿命の向上及び工具自体のパワーアップを図るものである。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。インパクト回転工具は、図４に示すように駆動源としての本体ケーシング（特に図示せず）内に収納した電動モータ（図示せず）と、該電動モータの出力軸８１に連結された遊星歯車機構からなる減速手段８２と、該減速手段８２を介して回転される駆動軸１と、該駆動軸１の先端側に設けたハンマー２及びアンビル３と、ハンマー２を前方に付勢するスプリング７とで主体が構成される。ハンマー２は略環状をしたもので、駆動軸１の外面１ａに軸廻りに回転自在で且つ軸方向に前進・後退自在に嵌合される。また、アンビル３は、本体の前端部に取り付けたハンマーケース８３にスリーブ８４を介して回転自在に支持されており、その前端部はハンマーケース８３から突出する突出部３１となって、突出部３１の先端にねじ締め（及び緩め）用ソケット等が装着される装着部３２が設けてある。

駆動軸１と該駆動軸１に嵌合されるハンマー２との間には鋼球６が設けられる。鋼球６は、後述するが、駆動軸１の外面１ａに形成したカム４と、環状をしたハンマー２の内面２ａに形成したカム５の間に挟み込まれた状態で配設される。ハンマー２には、前端部にハンマー爪２０が設けてあり、一方、アンビル３には後端部にアンビル爪３０が設けてあり、ハンマー２が前進した時にハンマー爪２０とアンビル爪３０とが係合すると共に、ハンマー２が後退した時に前記係合が解除される。このハンマー２はスプリング７により前方に付勢されている。

ところで、ハンマー２がねじ締め時にアンビル３から受ける反力が大きくなるに従って、ハンマー２の駆動軸１に対する後退及び逆回転量も大きくなり、その程度が大きいと、カム溝４０，５０の後方端部に鋼球６が衝突する。これにより、カム溝４０，５０としてそれぞれ並設されるカム溝４０，５０の端部間に位置する溝間壁部４３，５３が破損する惧れがあるため、本発明においては、前記溝間壁部４３，５３のそれぞれカム溝４０，５０底からの高さをカム溝４０，５０の高さよりも低くし、衝突の際に溝間壁部４３，５３が受けるモーメントＭを小さく抑えている。

カム溝４０，５０は、上述した断面半円状の溝を側面視略Ｖ字状（及び略逆Ｖ字状）となるように駆動軸１の外面１ａ及びハンマー２の内面２ａにそれぞれ穿設するもので、従来のものは上述したように溝間壁部４３，５３の先端面が駆動軸１の外面１ａ，ハンマー２の内面２ａと面一となっているが（図１１参照）、本願のものは、図１に示すように、駆動軸１の外径ｄ_ｓより１８０°位相がずれた二つのカム溝４０の溝間壁部４３先端間の距離ｄ_ｓｋを小さく（ｄ_ｓｋ＜ｄ_ｓ）し、ハンマー２の内径ｄ_ｈより１８０°位相がずれた二つのカム溝５０の溝間壁部５３先端間の距離ｄ_ｈｋを大きく（ｄ_ｈｋ＞ｄ_ｈ）した。なお、溝間壁部４３の高さを低く形成する際、よく図８に示すような加工干渉による方法が用いられる。これは、図中の６’部分を機械加工等にて除去加工するのであるが、両方から６’部分のように除去加工すると加工干渉部分Ｋが除去されて溝間壁部４３が低くなるが、この場合、溝間壁部４３の先端がエッジとなり、この時最小厚さｄを確保することができずに破損し易くなって、好ましくない。このため、最小厚さｄを確保するように溝間壁部４３の先端部を除去する。

以上のような構成によれば、鋼球６が溝間壁部４３，５３に衝突しても、各カム溝４０，５０の端部間に位置する溝間壁部４３，５３のカム溝４０，５０底からの高さが従来のもの（即ち溝間壁部４３，５３の先端面が駆動軸１の外面１ａ，ハンマー２の内面２ａと面一のもの）と比べて低くなり、溝間壁部４３，５３が破損し難くなる。例えば溝間壁部４３について説明すると、図２に示すように、溝間壁部４３の先端部Ｐに衝突力Ｆが作用した際、前記衝突力Ｆに溝間壁部４３の基部から先端部までの距離ｒをかけたＭ＝Ｆ×ｒがモーメントとして溝間壁部４３にかかるが、距離ｒは従来のものの距離ｒ’よりも小さい（ｒ＜ｒ’）ためにモーメントＭも従来より小さなものとなり（Ｍ＜Ｍ’）、溝間壁部４３が破損するのが抑えられる。なおこの図２に示すものは、最小厚さが従来のものの最小厚さｄ’（即ち、カム溝４０の鋼球６と同径の円弧状をした内側壁面の間に位置する溝間壁部４３の最小厚さｄ’）と同じとなり、この部分の強度は同じで破損し易いが、図３に示すように、溝間壁部４３の先端部を駆動軸の中心側にする（即ち溝間壁部４３の高さを低くする）ことで、前記最小厚さｄ’よりも中心側の厚さｄが大きい部分（ｄ＞ｄ’）が最小厚さとなり、この部分での強度が向上してより一層破損し難くなり、破損した部分が工具内に噛み込んで工具動作が停止したりするのを防止することができて、高負荷作業時のインパクト回転工具の寿命が向上したり、あるいはインパクト回転工具自体の出力向上に伴う寿命を向上することができる。

次に、図５乃至図７に基づいて他の実施形態について説明する。本実施形態のものは、上実施形態において、溝間壁部４３，５３が位置する部分を鋼球６が往き来可能な連通部４４，５４としてある。図５に示すものは、カム溝４０間に該カム溝４０と同じ断面半円形状の連通部４４を形成して隣接するカム溝４０を連通してあり、図６に示すものは、カム溝５０間に該カム溝５０と同じ断面半円形状の連通部５４を形成して隣接するカム溝５０を連通してある。これにより、溝間壁部４３，５３自体が存在しないため、鋼球６と溝間壁部４３，５３との衝突がなくなり、前記衝突による振動、騒音の発生を回避でき、工具使用上の不快感をなくすことができる。また、カム溝４０，５０の両方に溝間壁部４３，５３が存在すると、鋼球６が衝突した際に過負荷がかかって部品が破損する惧れがあるが、このようにすることで、過負荷による破損を回避することができる。

また、溝間壁部４３，５３のどちらか一方をなくすことで前記効果が得られるのであるが、図７に示すもののように両方無くしても勿論よいものである。

本発明の一実施形態の要部断面図である。同上の溝間壁部の高さについて説明する断面図である。溝間壁部の他例の断面図である。インパクト回転工具の要部側断面図である。他例の駆動軸とハンマーのカム溝及び鋼球の動作を説明する側面図である。更に他例の側面図である。更に他例の断面図である。カム溝の加工を説明する断面図である。従来のインパクト回転工具の要部側断面図である。同上の駆動軸とハンマーのカム溝及び鋼球の動作を説明する側面図である。同上の断面図である。同上の溝間壁部の高さについて説明する断面図である。同上の溝間壁部の破損した状態を示す断面図である。

符号の説明

１駆動軸
１ａ外面
２ハンマー
２ａ内面
２０ハンマー爪
３アンビル
３０アンビル爪
４カム
４０カム溝
４１内側壁
５カム
５０カム溝
５１内側壁
６鋼球
７スプリング

Claims

モータにより回転する駆動軸と、該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ーと、該ハンマーに設けられたハンマー爪と、該ハンマー爪と係合可能なアンビル爪を有するアンビルと、前記駆動軸の外面及びハンマーの内面にそれぞれ複数並設されるカム溝と、前記駆動軸の外面に形成されるカム溝とハンマーの内面に形成されるカム溝との間に挟みこまれて収容される鋼球と、前記ハンマーをアンビル側に常に付勢しているスプリングとを備えたインパクト回転工具において、駆動軸の外面に複数並設されるカム溝の端部間及びハンマーの内面に複数並設されるカム溝の端部間に位置する溝間壁部のカム溝底からの高さをカム溝高さよりも低く形成して成ることを特徴とするインパクト回転工具。