(57)【要約】【課題】    製品性能を低下させることなく、作業性が良く、アンビルの正六角形の頂点部付近から疲労破損が生じることを阻止し、寿命を向上させた締結工具を提供する。【解決手段】  出力軸に装着穴３ａを有する締結工具において、装着穴３ａの断面形状を円周方向になめらかな凹凸状に形成し、周方向に凹部３１ａ〜３１ｌと凸部３２ａ〜３２ｌを交互に配置した。先端工具２１の頂点部２１ａ〜２１ｆは凹部に対向するように装着され、アンビル３を矢印２５のように回転させると、凸部３２ａ、３２ｃ、３２ｅ、３２ｇ、３２ｉ、３２ｋにて先端工具２１に接触するので、接触面積を比較的大きくすることができ、接触面圧を低減して噛み込み状態の発生を効果的に防止できる。また、先端工具を３０度ずつずらすことにより装着穴に先端工具を装着できるので、装着の際のアンビルの位置あわせが容易になる上に、特定箇所の金属摩耗や疲労を低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、該駆動源によって出力軸を回転させる動力伝達機構を有し、
前記出力軸に先端工具を装着するための装着穴が形成され、前記先端工具を前記装着穴に保持する先端工具保持部を有する締結工具において、
装着される前記先端工具の軸方向と垂直な断面形状は多角形状であり、
前記装着穴は、前記先端工具の角部を結ぶ辺部に接触する凸部を有することを特徴とする締結工具。
【請求項２】
前記凸部は前記辺部に接触するように曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の締結工具。
【請求項３】
前記軸方向と垂直な断面形状でみて、前記装着穴の前記先端工具の前記角部と対向する位置には前記角部と距離を隔てるような曲線状の凹部が形成され、前記角部と対向する前記凹部から所定の回転角±θ以内（但し、θ≦４５度）において、少なくとも曲線状の前記凸部が形成されるように前記装着穴の断面形状を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の締結工具。
【請求項４】
前記θは２０度であり、前記角部と対向する凹部から±２０度以内に、前記凸部の少なくとも一部分が位置することを特徴とする請求項３に記載の締結工具。
【請求項５】
前記θは２０度であり、前記角部と対向する凹部から±２０度以内に、前記凸部の全部が位置することを特徴とする請求項４に記載の締結工具。
【請求項６】
前記角部と対向する第一凹部と、隣接する前記角部に対向する第二凹部の間は、２つの凸部とその間に配置される凹部により接続されることを特徴とする請求項４又は５に記載の締結工具。
【請求項７】
断面形状を周方向に数えた前記凹部の総数ｍは、前記多角形状がｎ角の時はｎの倍数としたことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の締結工具。
【請求項８】
前記多角形状は６角であり、前記凹部の総数は１２であり、隣接する凹部の間を凸部にて接続し、前記装着穴の断面形状を周方向に見た際に、略半円状の前記凹部と略半円状の凹部が交互に配置されることを特徴とする請求項７に記載の締結工具。
【請求項９】
前記凹部と前記凸部はすべて湾曲面で形成され、断面形状で見た前記凸部の曲率半径Ｒは、前記先端工具の二面幅Ｗの２倍未満であることを特徴とする請求項３から８のいずれか一項に記載の締結工具。
【請求項１０】
前記動力伝達機構は、ハンマと、前記ハンマによって打撃されるアンビルを含んで構成され、
前記出力軸は前記アンビルと一体に製造されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の締結工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト、ナット、ネジ頭と係合する形状に形成された先端工具を保持して前記ネジ等を締めつけたり緩めたりする締結工具に関し、特に先端工具を保持する出力軸の形状を改良した締結工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボルト、ナット、ネジ等の締付けを行うための手持ち式の締結工具が広く用いられている。締結工具として、例えばインパクトドライバやドライバドリルがあり、インパクトドライバにおいては、例えば特許文献１に開示されるように、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軸受を介して同軸に軸支され、ビットやソケット等の先端工具の装着部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。インパクト工具は、モータを駆動源として回転打撃力を発生して先端工具を回転させつつ、これに打撃力を間欠的に与えてネジ締め、緩め等の作業を行うものであるが、打撃による締め付けの反動が小さくて締付け能力が高いという特徴を有している。ここで、図１０、図１１に従来から使用されている一般的なインパクト工具１０１を示す。図１０は従来のインパクト工具１０１の縦断面図である。
【０００３】
インパクト工具１０１は、繰り返し充放電可能なバッテリ１８を電源とし、モータ２を駆動源として減速機構（遊星ギヤ機構７）を介して打撃機構を駆動し、出力軸と一体に形成されるアンビル１０３に回転力と打撃力を間欠的に与える。先端工具２１の軸方向（長手方向）に垂直な断面形状は正六角形であり、アンビル１０３には、先端工具２１よりもほんの僅かに大きな形状の装着穴１０３ａが設けられる。図１１は図１０のＣ−Ｃ部の断面図である。先端工具２１の軸方向に垂直な断面形状でみると先端工具２１の形状、及び、装着穴１０３ａの形状はともに正六角形である。先端工具２１には６つの頂点部２１ａ〜２１ｆが形成される。一方、アンビル１０３の装着穴１０３ａの内部形状は、頂点部２１ａ〜２１ｆに対応するように角部１３１ａ〜１３１ｆが形成される。
【０００４】
再び図１０に戻る。装着穴１０３ａには先端工具２１が挿入されるが、この装着状態を保持するために公知のワンタッチ式の装着機構（先端工具保持部１２０）が設けられる。先端工具保持部１２０は、先端工具２１を取付けるアンビルの装着穴１０３ａに径方向の貫通孔を設け、貫通孔内に先端工具の軸方向及び半径方向に移動可能な金属製のボール１２２を配設し、その外周側に、ボール１２２の半径方向の移動を規制し、外周側に取り付けられるスリーブ１２１を設ける。スリーブ１２１は先端工具の軸方向前方に移動可能であり、その内側には装着穴１０３ａの内部に突出するボール１２２と、スリーブ１２１を後方側に付勢するスプリング１２３が配置される。装着時にはスプリング１２３の付勢力に抗してスリーブ１２１を前方側に移動させてから先端工具２１を装着穴１０３ａ内に挿入するのみでワンタッチで取付けを行うことできる。保持部材内に先端工具２１を挿入して所定の位置に達すると、ボール１２２が先端工具２１の凹部２１ｇに位置するように保持されるので、先端工具２１が装着穴１０３ａから抜けることがない。先端工具２１を装着穴１０３ａから抜き取る場合には、スリーブ１２１を本体前方側（反モータ側）に移動させることで、ボール１２２の径方向外側への移動が可能となるため、先端工具２１の凹部２１ｇとボール１２２の係合状態が解除され、先端工具２１を装着穴１０３ａから外すことができる。
【０００５】
モータ２から出力軸たるアンビル１０３への動力伝達機構は、遊星ギヤ機構７からなる減速機構と、ハンマ９とアンビル１０３を含んで構成される打撃機構により構成される。この動力減速機構によってモータ２からアンビル１０３に伝達された回転打撃力は、装着穴１０３ａの内部形状（断面形状が六角形）と先端工具２１の軸部（断面形状が六角形）が回転方向に係合することにより、先端工具２１に伝達される。先端工具２１はネジ７９に回転打撃力を伝達してネジ締め、緩め等の作業を行う。
【０００６】
モータ２は、ハウジング４の胴体部４ａ内に収容されており、略筒状に形成される胴体部４ａから下方に一体に延びるハンドル部４ｂの上部には、バッテリ１８からモータ２への給電をＯＮ／ＯＦＦしてモータ２を起動／停止させるとともに、モータの回転方向をネジ７９の締付け方向、緩め方向に選択可能とする制御機能を備えたスイッチ５が設けられる。而して、ハンマケース６に内蔵された回転打撃機構においては、モータ２の出力軸２ａの回転は遊星ギヤ機構７を経て減速されてスピンドル８に伝達され、スピンドル８が所定の速度で回転駆動する。ここで、スピンドル８とハンマ９とはカム機構によって連結され、このカム機構は、スピンドル８の外周面に形成されたＶ字状のスピンドルカム溝８ａ及びハンマ９の内周面に形成されたＶ字状のハンマカム溝９ａ及びこれらのカム溝８ａ、９ａに係合するボール１０を含んで構成される。
【０００７】
ハンマ９は、スプリング１１によって常に先端方向（前方）に付勢されており、静止時にはボール１０とカム溝８ａ、９ａとの係合によってアンビル１０３の端面とは隙間を隔てた位置にある。そして、ハンマ９とアンビル１０３の相対向する回転平面上の２箇所には凸部（図では見えない）がそれぞれ対称的に形成される。モータ２が起動してスピンドル８が回転駆動されると、その回転はカム機構を介してハンマ９に伝達され、ハンマ９が半回転しないうちに、ハンマ９の凸部がアンビル１０３の羽根部に係合してアンビル１０３を回転させるが、そのときの係合反力によってスピンドル８とハンマ９との間に相対回転が生ずると、ハンマ９はカム機構のスピンドルカム溝８ａに沿ってスプリング１１を圧縮しながらモータ２側へと後退を始める。ハンマ９の後退動によってハンマ９の凸部がアンビル１０３の羽根部を乗り越えて両者の係合が解除されると、ハンマ９は、スピンドル８の回転力に加え、スプリング１１に蓄積されていた弾性エネルギーとカム機構の作用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１１の付勢力によって前方へ移動し、その凸部がアンビル１０３の羽根部に再び係合して一体に回転し始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル１０３に加えられるため、アンビル１０３に装着された先端工具２１を介してネジ７９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２１からネジ７９に回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、ネジ７９が木材等の被締結材８０にねじ込まれる。ネジ７９を緩める場合は、回転方向が反対になるだけであり、動作は上述の通りである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２７８６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の締結工具においては、耐久性を向上させるためアンビル１０３の材質や構造等の様々な改良を図ってきた。ここで発明者らが検討したさらなる改善すべき課題を図１１〜１５を用いて説明する。図１１は従来のインパクト工具１０１を用いたネジ締め時におけるアンビル１０３と先端工具２１の係合状態を示す断面図であり、図１２は図１１のＤ部の拡大図（部分拡大図）である。装着穴１０３ａには先端工具２１の断面形状である正六角形よりも僅かに大きな正六角形穴として形成される。先端工具２１に回転打撃力を与える際、アンビル１０３が矢印１２５の方向に回転し、先端工具２１の六角形の頂点部２１ａ付近でアンビル１０３の接触部１０４ａにて内壁面に接触するため、接触部１０４ａに大きな接触荷重Ｆを生ずることになる。この接触荷重Ｆにより、装着穴１０３ａの接触部１０４ａ付近の内壁面（軸方向に平行なほぼ線状の領域）は大きな応力が発生し、ネジ締め、緩め作業を行う際は特定の領域に応力が発生する。特に太径のネジやボルトの締付けには高いトルクが必要とされるため応力が過大になる。図１３は長時間にわたる工具の使用によりアンビル１０３の変形が進行した場合の先端工具２１との係合状態を示す断面図であり、図１４は図１３のＥ部の拡大図である。
【００１０】
図１４にて示すように先端工具２１の六角形軸とアンビル１０３に設けられた装着穴１０３ａの六角形穴が相対的に回転し、装着穴１０３ａの六角形の頂点部２１ａ近傍で接触し、接触部１０４ａに接触荷重Ｆが生じる。ここで先端工具２１との接触部１０４ａが先端工具２１の頂点部２１ａの近傍であるため、アンビル１０３との接触面積が小さく接触面圧が高くなる。この接触面圧により、接触部１０４ａには局所的な変形が生じるが、先端工具２１に連続的に回転打撃力が与えられると、接触部の変形が進行し、接触部１０４ａが装着穴１０３ａの角部１３１ａから回転方向に離れると同時に、先端工具２１の接触部もより径が大きな頂点部２１ａ側へ移動する。図１３、図１４に示すように、変形が進行した際の接触部１０４ａは、装着穴１０３ａの角部１３１ａから回転方向に離れる。一方、先端工具２１側では、より径が大きい頂点部２１ａ側(回転中心からの距離が大きい側)へ移動する。このため、直径の差が大きい箇所どうしの接触となり、接触荷重Ｆがさらに増大するとともに、接触部１０４ａも先端工具２１の六角形頂点部となるため接触面積が減少するため、変形進行前と比較して接触面圧が急激に増大する。尚、図１４では一部分たる接触部１０４ａだけの現象を図示したが、回転方向の６カ所においても同様の現象が生ずる。
【００１１】
このような状態になると接触荷重Ｆにより生じる変形が局所的に大きな変形となるため、回転打撃力除荷後も接触荷重Ｆがうまく解放されず、変形を維持した「噛み込み」状態となる恐れがある。特に先端工具２１とアンビル１０３の接触面圧が高いが故に、繰り返しの使用による接触部の摩耗および塑性変形が進行し、噛み込み状態が発生しやすくなる。このような噛み込み状態において、先端工具２１をアンビル１０３から取り出すためには、接触荷重Ｆにより生じる摩擦力よりも大きな力を作用させる必要があり、作業者の指で取り出すことが困難となって別途工具が必要となる場合があった。
【００１２】
上記問題点は、接触部１０４ａ及びその他の接触部において、接触面圧が高いことが主要因であるため、この接触面圧を低減させることにより問題解決が可能となる。接触面圧を低減させるには、接触部の面積を増加させるか、又は、荷重自体を低減させる方法が考えられる。接触部１０４ａの接触面積は先端工具２１の六角形頂点部を角形状から滑らかな曲率形状に変更させることで増加させることができる。しかしながら、六角形状の先端工具２１は市場に幅広く流通しているため、それらの形状を変更して変更品を市場に定着させるのは容易ではない。一方、接触面圧は先端工具２１に与えられる回転打撃力を低く設定することで容易に低減させることができるが、この低減は締付工具としての性能を低下させ、作業性の低下させることにつながるので現実的ではない。
【００１３】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製品性能を低下させることなく、作業性の良く耐久性を高めた締結工具を提供することにある。
本発明の別の目的は、先端工具保持部の正六角形の頂点付近から疲労破損が生じることを阻止し、アンビルや出力軸の寿命を向上させることにより、工具全体としての耐久性を向上させた締結工具を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、装着がしやすく部分的な摩耗を低減させるようにしたアンビルや出力軸を有する締結工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、駆動源と、駆動源によって出力軸を回転させる動力伝達機構を有し、出力軸に先端工具を装着するための装着穴が形成され、先端工具を保持する先端工具保持部を有する締結工具において、装着される先端工具の軸方向と垂直な断面形状は多角形状であり、装着穴は、先端工具の角部を結ぶ辺部に接触する凸部を有するように構成した。また、軸方向と垂直な断面形状でみて、装着穴の先端工具の角部と対向する位置には角部と距離を隔てるような曲線状の凹部が形成され、先端工具の角部と対向する凹部から所定の回転角±θ以内（但し、θ≦４５度）において、少なくとも曲線状の凸部が形成されるように装着穴の断面形状を形成した。動力伝達機構は、ハンマと、ハンマによって打撃されるアンビルを含んで構成され、出力軸はアンビルと一体に製造されるθは４５度未満、例えば２０度であり、角部と対向する凹部から±２０度以内に、凸部の少なくとも一部分又は全部が位置するように構成した。このように、先端工具の最大外径部である頂点部を挿入できるように形成したアンビルにおいて、一つの角部と隣り合った角部の間を工具の回転中心に向かって凸形状に形成したので、ボルト又はナットあるいは先端工具と締結工具の接触面圧を低減でき、噛み込み状態を防ぐことができる。
【００１５】
本発明の他の特徴によれば、先端工具の角部と対向する第一凹部と、隣接する角部に対向する第二凹部の間は、２つの凸部とその間に配置される凹部により接続される。断面形状を周方向に数えた凹部の総数ｍは、多角形状がｎ角の時はｎの倍数とすると好ましい。例えば、多角形状は６角であり、凹部の総数は１２であり、隣接する凹部の間を凸部にて接続し、装着穴の断面形状を周方向に見た際に、略半円状の凹部と略半円状の凹部が交互に配置され、直線部が存在しないように形成すると好ましい。断面形状の凹部と凸部は、三次元でみると湾曲面であって、断面形状で見た凸部の曲率半径Ｒは、先端工具の二面幅Ｗの２倍未満とすると良い、特に好ましくは１倍未満とすると良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の締結工具によれば、締結工具の嵌合穴あるいは先端工具を保持する先端工具保持部の形状をボルト又はナットあるいは先端工具の最大外径部である多角形頂点部を挿入できるように形成した頂点保持部と、隣り合った頂点保持部間を工具の回転中心に向かって凸形状にすることにより、従って、製品性能を低下させることなく、作業性の良い締結工具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係るインパクト工具のアンビル３の装着穴３ａの断面形状を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】本発明の実施例において変形が進行したアンビル３と先端工具２１の係合状態を示す断面図である。
【図４】図３のＢ部の拡大図である。
【図５】図１のアンビル３の装着穴３ａの断面形状を示す断面図である。
【図６】本発明の第二の実施例に係るインパクト工具のネジ締め時におけるアンビル４０と先端工具２１の係合状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第二の実施例に係るアンビル４０単体の形状を示す斜視図である。
【図８】本発明の第三の実施例に係るインパクト工具のネジ締め時におけるアンビル５０と先端工具２１の係合状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第四の実施例に係るインパクト工具のネジ締め時におけるアンビル６０と先端工具２１の係合状態を示す断面図
【図１０】従来のインパクト工具１０１の全体構成を示す縦断面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ部の断面図である。
【図１２】図１１のＤ部の拡大図である。
【図１３】図１０において変形が進行した状態でのアンビル１０３と先端工具２１の係合状態を示す断面図である。
【図１４】図１３のＥ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例においては締結工具の例としてインパクト工具を用いており、バッテリを電源とし、モータを駆動源とするコードレスの手持ち式の工具であって、その構成はアンビル３を除いて図１０で説明したインパクト工具１０１と同一である。本実施例におけるアンビル３は、従来のアンビル１０３に置き替えられたものであり、アンビル１０３に比べて先端工具２１が装着される装着穴３ａの形状だけが異なるだけであるので、装着穴３ａの形状以外の再度の説明は省略する。
【００１９】
図１は本発明の実施例に係るインパクト工具のアンビル３の装着穴３ａの断面形状を示す断面図である。この断面は図１０のＣ−Ｃ断面に相当する位置であるが、アンビル３の断面形状は図１０の軸方向の範囲ｄにおける断面形状がすべて同一になるように形成されるものである。アンビル３は、装着穴３ａの断面形状でみると半円状の凹凸が交互に配置したような形状とされ、中心軸側から見て凹状になだらかに形成される凹部３１ａ、凹部３１ｂ、・・・凹部３１ｌが複数配置され、それらの凹部の間を、中心軸側に向ってなだらかに凸状に形成される凸部３２ａ、凸部３２ｂ、・・・凸部３２ｌが形成される。先端工具２１の頂点部２１ａ〜２１ｆは、凹部３１ａ、凹部３１ｂ、・・・凹部３１ｌのうちの１つおきに対向するような位置関係とされる。つまり、先端工具２１をアンビル３に装着すると、頂点部２１ａ〜２１ｆは、凹部３１ａ、凹部３１ｃ、凹部３１ｅ、凹部３１ｇ、凹部３１ｉ、凹部３１ｋと対向する位置になり、それらにおいて頂点部２１ａ〜２１ｆは径方向に見たときにアンビル３の内壁との間に十分な距離を隔てることになる。
【００２０】
凹凸のうち凹部３１ａ〜３１ｌの間に形成される凸部の先端位置（中心点に近い位置）は先端工具２１の正六角形の輪郭にほぼ沿うような位置関係とされる。図１のようにネジ締め時においてアンビル３を矢印２５の方向に回転させることにより、先端工具２１の辺部がアンビル３の凸部のうちの半数、即ち、凸部３２ａ、凸部３２ｃ、凸部３２ｅ、凸部３２ｇ、凸部３２ｉ、凸部３２ｋに当接する。本実施例に係るインパクト工具においては、装着穴３ａの形状が、先端工具２１の最大外径部である多角形頂点部を挿入できるように形成した頂点保持部となる凹部３１ａ、凹部３１ｂ、・・・凹部３１ｌと、隣り合った頂点保持部間を工具の回転中心に向かって凸状（湾曲形状）となる凸部３２ａ、凸部３２ｂ、・・・凸部３２ｌで形成することにより、アンビル３と先端工具２１における接触面圧を低減させ、先端工具２１がアンビル３に噛み込むことを防ぐことが可能となる。
【００２１】
図２は図１のＡ部の拡大図である。この形状のアンビル３を用いて、駆動源であるモータ２により駆動された回転打撃機構により、アンビル３に回転打撃力が伝達され、回転打撃力を先端工具２１を介してネジまで伝え、ネジ締め及び緩め作業を行う。先端工具２１が矢印２５の方向に駆動されると、アンビル３の装着穴３ａが先端工具２１に対して相対的に回転、接触することにより、ネジ７９に回転打撃力を伝達する動作となる。この時、アンビル３と先端工具２１の係合状態は図２に示す状態となり、その接触領域が、先端工具の平面部分（辺部２２ａ）とアンビル３の凸部３２ａの突端付近が接触部２３ａとなる。凸部３２ａは断面形状で見ると湾曲形状であるため、接触荷重Ｆにより生ずる変形は、湾曲形状の凸部３２ａを押しつぶすような形となり、その結果、凸部３２ａにおける接触面積が増加するような変形が生ずる。この変形は塑性変形で無く弾性変形となる場合がほとんどである。このような接触は凸部３２ａだけでなく、周方向のその他の５箇所の凸部３２ｃ、３２ｅ、３２ｇ、３２ｉ、３２ｋにおいて行われる。これらの変形はそれぞれきわめてわずかなものであるが、接触部２３ａにおける接触面圧は図１２で示した従来のアンビル１０３の接触部に比較して十分低くなる。インパクト工具を長期間使用すると、先端工具２１とアンビル３の接触部分の塑性変形がわずかに進行することになるが、この場合は図３、４に示すように湾曲形状の凸部３２ａの変形が大きくなり、接触面積がさらに増加する変形となるため、接触面圧が急激に増加することが回避される。さらに、先端工具２１における接触部２３ａも六角形の頂点部から離れた平面部（辺部２２ａ）の一部分であるため、接触部２３ａの変形が進行した場合においても、その接触部の位置がより径が大きい六角形頂点側(回転中心からの距離が大きい頂点部２１ａ側)へ移動することはない。このため、アンビル３と先端工具２１の直径の差が大きい箇所同士の接触とは移行しないため、接触荷重Ｆが急激に増大することが回避される。さらに、長期間使用に伴いアンビル３と先端工具２１の接触面積が増加するため、変形進行前と比較して接触面圧が急激に増大することを回避できる。
【００２２】
接触荷重Ｆは、周方向の６カ所にて生じるため、装着穴３ａには図２、４に示す矢印方向(周方向)に応力σ１が生じる。同様に凹部３１ｂやその他の凹部においても応力σ１が発生する。応力σ１は、繰り返しのネジ締め、緩め作業により繰り返し発生するため、疲労破損しないように応力を材料強度以下に低減させる必要がある。このため、凹部３１ａの形状は、応力σ1を低減させるため、図１〜４のように断面図で見た際に滑らかな円弧形状とすることが望ましい。この円弧形状はアンビル３の軸方向に連続した形状であるため、装着穴３ａの内部形状は曲面状により構成されることになる。この曲面の断面形状で見た際の曲率半径は、先端工具２１の対向する二面幅Ｗ（図１１参照）が６．３５ｍｍの場合は、凹部の曲率半径Ｒ１が０．６５ｍｍ程度とし、凸部の曲率半径Ｒ２を０．４５ｍｍ程度とした。曲率半径Ｒ１、Ｒ２の値は、これだけに限らずに様々な値を採用できるが、発明者らの実験によると、Ｒ２の値が二面幅Ｗに対して２倍以下の小さな値とすると良く、望ましくは１倍以下とすることが良い。但し、曲率半径Ｒ２を小さくしすぎると先端工具の軸方向と垂直な断面において凸部３２ａの面積が小さくなるため、成形が困難となるとともに、先端工具との接触時に圧縮応力が過大となり、塑性変形および摩耗の進行が速くなり、先端工具との回転方向の隙間が大きくなってしまう。従って、少なくも０．５％以上とすると良い。
【００２３】
本実施例では、先端工具２１の最大外径部である多角形頂点部を挿入できるように形成した頂点保持部（凹部３１ａ〜３１ｌ）が１２カ所設けてあるため、これらは従来の装着位置の組合せ（先端工具を６０度ずつずらした６カ所ある。これを「一組」という）に比べて２倍の２組存在することになり、先端工具２１を３０度ずつずらした１２カ所において装着が可能となる。このことは先端工具２１の装着時に、アンビル３の回転方向の位置決めが容易になると同時に、装着位置も接触位置も２倍（従来の２組分）となるためインパクト工具の長期間の使用において、特定箇所において応力σ１が繰り返し発生する頻度を半減でき、その上本実施例の形状により応力を低下させることができたので、結果として特定箇所においての金属疲労を大幅に低減させることができ、インパクト工具の使い勝手および信頼性を向上できる。また、装着穴３ａの内面の形状を工夫したことにより、従来のインパクト工具の問題であった先端工具２１の噛み込み現象を効果的に回避できるようになった。さらに、先端工具２１に回転打撃力を与える際の接触面圧を低減させたことにより、接触部の摩耗および塑性変形の進行を鈍化させることができ、先端工具２１とアンビル３の回転方向の隙間が長期間において維持可能であるため、ネジ締め作業時の振動増加や伝達効率の低下といった不具合も回避できる。
【００２４】
第一の実施例ではアンビルの凹凸形状は、断面図で見た際の回転角で１５度おきに凹部又は凸部が交互に出現するように配置したが、この凹部と凸部の間隔はこれだけに限定されるものには限られない。図５は図１のアンビル３の装着穴３ａの断面形状を示す断面図である。ここで、先端工具２１の頂点部２１ａが位置する部分を頂点位置１（角度０°）、次の頂点部２１ｂが位置する部分を頂点位置２（角度６０°）、・・（以下同様）、と定義した場合、本実施例では各頂点位置から±θの所定範囲に間において少なくとも一つの凸部の全部又は一部が存在するように構成した。本実施例では、頂点位置１でみると所定範囲を±２０度とすると、その範囲内に凸部３２ａ（締めつけ時の接触部）と、凸部３２ｌ（緩め時の接触時）が存在することになる。このことは所定範囲を±２０度内に締めつけ時の接触部を存在させることができるということを意味する。この所定範囲は１５〜４５度の範囲で適切に設定すれば良い。
【実施例２】
【００２５】
次に図６を用いて本願発明の第二の実施例について説明する。第二の実施例では、アンビル４０の装着穴４０ａの断面形状でみると半円状の凹凸が交互に配置したような形状とされるが、凹部としては先端工具２１の頂点部２１ａ〜２１ｆに対向する位置の凹部４１ａ、凹部４１ｂ、・・・凹部４１ｆの６個であり、これらの間をきわめてなだらかな１つの凸部４２ａ〜４２ｆにて接続するように構成した。つまり、隣り合った頂点保持部となる凹部間が先端工具の回転中心（中心軸）に向かって凸となる湾曲形状で形成されている。第一の実施例では、頂点保持部間が、先端工具の回転中心（中心軸）に向かって２つの凸部となる湾曲形状により接続されるが、第二の実施例では一つの凸部にて接続される。ここで、凹部４１ａの曲率半径Ｒ３は０．６５ｍｍであり、凸部４２ａの曲率半径Ｒ４は５．５ｍｍである。このような位置関係としても凹部４１ａから回転角θ（ここでは２０度とする）以内には凸状の部分（曲面部分）の一部が存在し、その凸状の部分の太線４３ａ付近にてアンビル４０が先端工具２１に接触するので、アンビル４０を矢印２５のように回転させることにより先端工具を回転させる事ができる。この際凸部４２ａの太線４３ａ付近は、接触面積が増加するような変形が生ずるので、接触面圧が部分的に急激に増加することが回避される。このように、先端工具２１の直線部分が凸部４２ａ〜４２ｆにそれぞれ当接するので、当接部たる太線４３ａに隣接する凹部付近にて周方向に生ずる応力σを低減させることができ、繰り返しのネジ締め、緩め作業による疲労破損の恐れを大幅に低減することができる。
【００２６】
図７は第二の実施例に係るアンビル４０単体の形状を示す斜視図である。アンビル４０の形状は、装着穴４０ａの内面の形状を除いて図１０にて示したアンビル１３０の形状と同一である。アンビル４０の後方側には、円筒部分から径方向外側に突出する２つの羽根部４６ａ、４６ｂが形成される。羽根部４６ａ、４６ｂの周方向の側面は、ハンマ９（図１０参照）の打撃部（凸部）によって打撃される被打撃面となる。装着穴４０ａには、先端工具２１の半径方向に移動可能な金属製のボール（図示せず）を保持するための貫通孔４７ａ、４７ｂが形成される。第二の実施例においては、装着穴４０ａの周面に凹部と凸部をそれぞれ形成するが、装着穴４０ａの形状は従来のアンビルと大きく変らない。
【実施例３】
【００２７】
次に図８を用いて本願発明の第三の実施例について説明する。第三の実施例では、断面形状で見た際にアンビル５０の円周方向になめらかな形状の凹凸を形成し、しかも周方向に凹部と凸部を交互に配置したことは第一の実施例と同じであるが、凹部の形状を２種類にして、曲率半径Ｒが異なる凹部を設けるように構成した。つまり、先端工具２１の頂点部２１ａ等に対向する凹部５１ａ（第一の頂点部２１ａに対向する第一凹部）、凹部５１ｂ（第二の頂点部２１ｂに対向する第二凹部）等を曲率半径Ｒ５で形成し、それに隣接する凸部５２ａ、５２ｂ等を曲率半径Ｒ６で形成し、凸部５２ａ、５２ｂ等の凹部５１ａ、５１ｂ等とは反対側の凹部５３ａ、５３ｂを曲率半径Ｒ７で形成し、Ｒ５＜Ｒ７の関係になるように構成した。このように形成すると頂点位置から所定角±２０の範囲内に凸部５２ａ、５２ｃ、５２ｅ等が存在することとなり、締めつけ及び緩め作業時の接触面圧を分散させることができる上に、アンビル５０の内面に局所的に生ずる応力を効果的に分散させることができ、アンビル５０の寿命を大幅に増加させることができる。
【実施例４】
【００２８】
次に図９を用いて本願発明の第四の実施例について説明する。第四の実施例では、断面形状で見た際にアンビル６０の円周方向になめらかな形状の凹凸を交互に形成し、しかも周方向に凹部と凸部を交互に配置したことは第一の実施例と同じであるが、周方向に形成する凹凸の総数を第一の実施例の１．５倍としたことにある。ここでは曲率半径Ｒ８の凹部と、曲率半径Ｒ９の凸部を交互に配置するようにし、凹部及び凸部の数をそれぞれ１８個形成した。このように断面形状を周方向に数えた凹部の総数ｍ（＝１８）は、多角形状のｎ（＝６）角のｎの倍数（ここでは３倍）としたので、先端工具２１を最大２０度回転させることによりアンビル６０の装着穴６０ａに容易に装着することができる。このように、回転打撃力作用時に装着穴６０ａに発生する応力を低減する形状とするとともに、頂点保持部間が３組分、計１８カ所設けることにより、先端工具２１交換の作業性が良く、応力が発生する頻度を低減できるため、インパクト工具の信頼性を向上できる。
【００２９】
以上、本発明の実施例においては締結工具の装着穴３ａあるいは先端工具を保持する装着穴の形状を先端工具２１の中心軸に向ってなだらかに凹となる凹部と、隣り合った凹部間を中心軸に向かって凸となる湾曲形状の凸部を交互に配置するように形成することにより、先端工具と締結工具の接触面圧を低減でき、噛み込み状態の発生を効果的に防ぐことができる。従って、製品性能を低下させることなく、作業性の良い締結工具を提供することが可能となる。
【００３０】
上記実施例では、ネジ頭と嵌合する先端工具を介してネジの締め緩め作業を行う場合を例とし、バッテリを電源として駆動するインパクト工具を例として締結工具を記載したが、商用交流電源により駆動する締結工具および圧縮空気により駆動する締結工具、又は手動工具であっても本発明は適用可能である。また、締結工具の出力軸に装着し、ボルト又はナットを締め緩めするソケットのボルト、ナットとの嵌合穴についても本発明は適用可能である。さらに、動力伝達機構として打撃機構を有しないものであっても良く、ドライバドリル等において本願を用いることが可能である。さらに、アンビル側に装着穴を形成するのでは無く、アンビル側を多角形状のオス型とし、先端工具側を多角形状のメス型の関係とした先端工具の接続機構に設けて、先端工具側に上記凹凸面からなる装着穴を形成するように構成すれば、ネジではなく、ボルト又はナットを締め緩めする締結工具であっても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
２  モータ                              ２ａ  出力軸
３  アンビル                            ３ａ  装着穴
４  ハウジング                          ４ａ  （ハウジングの）胴体部
４ｂ  （ハウジングの）ハンドル部        ５  スイッチ
６  ハンマケース                        ７  遊星ギヤ機構
８  スピンドル                          ８ａ  スピンドルカム溝
９  ハンマ                              ９ａ  ハンマカム溝
１０  ボール                            １１  スプリング
１８  バッテリ                          ２１  先端工具
２１ａ〜２１ｆ  （先端工具の）頂点部    ２１ｇ  （先端工具の）凹部
２２ａ  （先端工具の）辺部              ２３ａ  接触部
２５  回転方向                          ３１ａ〜３１ｌ  凹部
３２ａ〜３２ｌ  凸部                    ４０  アンビル
４０ａ  装着穴                          ４１ａ〜４１ｆ  凹部
４２ａ〜４２ｆ  凸部                    ４３ａ  太線
４６ａ、４６ｂ  羽根部                  ４７ａ、４７ｂ  貫通孔
５０  アンビル                          ５１ａ〜５１ｃ  凹部
５２ａ〜５２ｄ  凸部                    ５３ａ、５３ｂ  凹部
６０  アンビル                          ６０ａ  装着穴
６１ａ〜６１ｅ  凹部                    ６２ａ〜６２ｑ  凸部
７９  ネジ                              ８０  被締結材
１０１  インパクト工具                  １０３  アンビル
１０３ａ  装着穴                        １０４ａ  接触部
１２０  先端工具保持部                  １２１  スリーブ
１２２  ボール                          １２３  スプリング
１２５  回転方向                        １３０  アンビル
１３１ａ〜１３１ｆ  角部
Ｆ  （アンビル側から先端工具にかかる）接触荷重
Ｒ１〜Ｒ９  曲率半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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