(57)【要約】【課題】  駆動軸にかかる衝撃が緩和されて、工具の性能を損なうことなく信頼性及び操作性を向上させることのできるインパクト回転工具を提供する。【解決手段】  駆動軸１、ハンマー２、アンビル３を備え、アンビル３に一定以上の負荷が生じた際に駆動軸１の回転運動をハンマー２の後退運動に変換する機構として、カム溝４を駆動軸１に、ガイド溝５をハンマー２に、鋼球６を両溝４、５の間に嵌合させて各々を配設し、ハンマー２を前方に付勢する弾性部材７を有し、各部材をハウジング８に収容してなるインパクト回転工具であり、駆動軸１を前方に付勢する弾性体9aを設けて、ハンマー２の後退運動が後退限界に達した際に、駆動軸１、ハンマー２、鋼球６、弾性部材７で構成されるブロックが同弾性体9aの付勢力に抗して後退し得るようになした。【選択図】図１
2005066728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に軸方向でスライド自在に外嵌されてこれと共に回転運動されるハンマーと、ハンマーに軸回り方向で着脱自在に噛合されてこれと共に回転運動されるアンビルと、を備え、アンビルにある一定以上の回転負荷が生じた際に駆動軸の回転運動をハンマーの後退運動に変換するための機構として、カム溝を駆動軸の外周に、ガイド溝をハンマーの内周に、鋼球を同カム溝とガイド溝との間に嵌合させて、各々を配設し、ハンマーの後退運動によりこれとアンビルとの噛合が外れた後に再び打撃を伴って同アンビルと噛合させるための付勢力をハンマーに付与する弾性部材を有し、前記各部材をハウジング内に収容設置してなるインパクト回転工具であり、駆動軸の後端付近にこれを前方へと付勢する弾性体を設けて、ハンマーの後退運動が後退限界に達した際に、駆動軸、ハンマー、鋼球、弾性部材で構成されるブロックが同弾性体の付勢力に抗して後退し得るようになしたインパクト回転工具。
【請求項２】
駆動軸の前端付近にもアンビルとの間で同駆動軸を後方へと付勢する弾性体を介設したことを特徴とする請求項１記載のインパクト回転工具。
【請求項３】
駆動軸の前後に配設される両弾性体の固有振動数を、ある一定のインパクト打撃周波数と共振するように設定したことを特徴とする請求項２記載のインパクト回転工具。
【請求項４】
駆動軸の前後に配設される両弾性体の固有振動数を、大負荷時のインパクト打撃周波数から外れるように設定したことを特徴とする請求項２記載のインパクト回転工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、例えば、インパクトドライバーやインパクトレンチと称されるネジ締め用のインパクト回転工具であって、ネジ締め方向に打撃を与えて回転させることによりネジを締め付けることのできるインパクト回転工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のインパクト回転工具は、図６、７に示す如く、駆動軸１に軸方向でスライド自在に外嵌されてこれと共に回転運動されるハンマー２と、ハンマー２に軸回り方向で着脱自在に噛合されてこれと共に回転運動されるアンビル３と、を備えている。そして、アンビル３にある一定以上の回転負荷が生じた際に駆動軸１の回転運動をハンマー２の後退運動に変換するための機構として、カム溝４を駆動軸１の外周に、ガイド溝５をハンマー２の内周に、鋼球６を同カム溝４とガイド溝５との間に嵌合させて、各々を配設している。又、ハンマー２の後退運動によりこれとアンビル３との噛合が外れた後に再び打撃を伴って同アンビル３と噛合させるための付勢力をハンマー２に付与する弾性部材７を有し、前記各部材をハウジング８内に収容設置してなるものである。
【０００３】
ここでは、モータ（図示せず）から回転力を伝達する出力軸10の先端にピニオンギア11が取り付けられ、このピニオンギア11の外側でこれに噛合される一対のプラネットギア12とハウジング８に固定されたリングギア13とで遊星歯車機構が構成されている。両プラネットギア12は各々軸14を介して駆動軸１に回動自在に固定されており、モータからの回転が遊星歯車機構を介し減速されて同駆動軸１に伝達される。なお、ハウジング８は本体ケース15とその前方先端部分に取り付けられる先端カバー18とでなり、同本体ケース15の内側に前記リングギア13が固定されている。
【０００４】
駆動軸１の外周には周方向で二箇所に略Ｖ字状のカム溝４が、このＶ字が後方へ開くような向きにして配置形成されている。同様に、ハンマー２の内周にも周方向で二箇所に略Ｖ字状のガイド溝５が、このＶ字が後方へ開くような向きにして配置され、各々前方へ開放されるように形成されている。相互に対向するカム溝４とガイド溝５との間には、鋼球６が挟み込むようにして嵌合されている。この場合、ハンマー２は駆動軸１に対して相対的に回動しながら前後方向に移動可能であり、又、ハンマー２と駆動軸１との間には圧縮スプリングである弾性部材７が介設されていて同ハンマー２は前方に付勢されている。
【０００５】
ハンマー２の前方先端面には周方向で二箇所に打撃片16が突設され、両打撃片16はアンビル３と周方向に噛合してこれを打撃するものである。両打撃片16は周方向で１８０°の間隔をおいて相互対称位置に配設されており、各々後記アンビル３の打撃アーム19と着脱自在に当接噛合されるものである。アンビル３は軸受け17を介してハウジング８の先端カバー18内で回動自在に支持されており、同アンビル３の後端部分には一対の打撃アーム19が相互に１８０°の間隔で周方向を二等分する位置に外側方へ突出するように配設されている。そして、この両打撃アーム19にハンマー２の打撃片16が同方向から同時に衝突されることで、アンビル３にはネジ締め方向の打撃が与えられる。
【０００６】
なお、駆動軸１はその後端付近が軸受け20で回動自在に支持されると共に、その前端部分がアンビル３の後端面に形成されたガイド穴21に回動自在に挿入嵌合されて支持されている。又、アンビル３の先端部分はハウジング８の先端カバー18から前方へ突出されており、この突出部分に設けられるチャック部22に先端工具としてのドライバビット（図示せず）が着脱自在に装着される。
【０００７】
したがって、このインパクト回転工具にあっては、モータが起動されるとその回転が出力軸10及び遊星歯車機構を介して駆動軸１に伝達され、この駆動軸１が回転されるとハンマー２が回転される。ネジ締めに際し、アンビル３に付加される外部トルクが一定トルク以下の状態では、駆動軸１、ハンマー２及び同アンビル３が一体となって回転する。ネジ締めが進行してネジ締め抵抗が大きくなり、アンビル３に付加される外部トルクが一定トルク以上になると、同アンビル３は回転することなく駆動軸１がそのまま回動し続ける状態が瞬間的に発生する。
【０００８】
このとき、駆動軸１とハンマー２との間には鋼球６が両者のカム溝４及びガイド溝５の間で嵌合保持されているため、同ハンマー２はその両打撃片16を各々打撃アーム19に係合させた状態のままで弾性部材７の付勢力に抗して後退しながら駆動軸１に対し反ネジ締め方向に回動して、その際、両鋼球６が同カム溝４の開き端側へ移動する。アンビル３に付加されるネジ締めトルクがさらに大きくなると、ハンマー２は後退を続け、このハンマー２の打撃片16と同アンビル３の打撃アーム19との係合状態が徐々に浅くなり、最終的にはこの係合状態が解除される。
【０００９】
前記係合状態が解除されると、ハンマー２は弾性部材７の付勢力によって駆動軸１に対し前進しながらネジ締め方向に回動し、同ハンマー２の打撃片16がアンビル３の打撃アーム19に衝突してこのアンビル３を打撃し、その際、両鋼球６はカム溝４の閉じ中側へ移動する。このように、ハンマー２がアンビル３を打撃する動作を繰り返すことで、同アンビル３はネジ締め方向に繰り返し回動し、ねじが徐々に締め込まれていく。
【００１０】
しかしながら、高負荷作業となるボルト締め作業等にあっては、アンビル３がほとんど回転せずロック状態となるため、ハンマー２がアンビル３を打撃する際の反発力が木材へのネジ締め作業等の場合よりも相当に大きくなる。そのため、ハンマー２はカム溝４及びガイド溝５により、反ネジ締め方向に回動しながら急激に後退する。カム溝４及びガイド溝５によって決定されるハンマー２の後退限界以内で、この後退するエネルギーが弾性部材７の弾性エネルギーに全て変換されると、同ハンマー２は後退を停止してネジ締め方向に回動しながら前進を開始し、再びアンビル３を打撃することによりボルトを締め付けていく。
【００１１】
そして、このような場合、ボルトとソケットとの噛み込み等の突発的に発生する過大負荷状態時に、ハンマー２の後退を許容量以内で抑えられずに同ハンマー２が鋼球６を介して駆動軸１に対し衝撃を与えた際、この衝撃を緩和する手段が施されていないため、信頼性や操作性等の点で問題がある。又、突発的に発生する過大負荷状態を踏まえてカム溝４やガイド溝５や弾性部材７等の仕様を設定すると、通常作業時の性能が損なわれるという問題を生じる。
【００１２】
ところで、本出願人は、この種のインパクト回転工具において、高負荷作業を迅速に行う場合であっても、振動や破損等の発生が防止されるものを提案しており（特開２００３−７１７３６号公報参照）、このものは、ハウジング内面にハンマーの後退を規制する弾性体を備えたものである。この場合、駆動軸のカム溝とハンマーのガイド溝との間に嵌合される鋼球が衝突を生じる前に、弾性体がクッション性を備えてハンマーの後退を停止させるので、振動の増加及び部品の破損等が一応は防止される。
【００１３】
しかしながら、この場合、駆動軸のカム溝とハンマーのガイド溝との間に嵌合される鋼球が衝突を生じないようにしているものであり、同衝突による衝撃を緩和しているものではなく、ハンマーによる衝撃だけを緩和しているものであって、駆動軸そのものの振動やこの駆動軸のカム溝、これと嵌合される鋼球、ハンマーのガイド溝等の部位の破損が十分には防止されないものである。又、ハンマーの後退移動を規制するものであるため、同ハンマーの前後方向の移動ストロークが減少して、打撃のために要する本来の衝撃力までもが低下してしまい、工具としての性能や信頼性が損なわれるものである。
【特許文献１】特開２００３−７１７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本願発明は、上記従来の技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、駆動軸にかかる衝撃を緩和することで、ハンマーが鋼球を介し同駆動軸に衝突した際の振動を低減して、工具の性能を損なうことなく信頼性及び操作性を向上させることのできるインパクト回転工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本願発明のインパクト回転工具では、駆動軸の後端付近にこれを前方へと付勢する弾性体を設けて、ハンマーの後退運動が後退限界に達した際に、駆動軸、ハンマー、鋼球、弾性部材で構成されるブロックが同弾性体の付勢力に抗して後退し得るようになしている。
【発明の効果】
【００１６】
したがって、本願発明のインパクト回転工具においては、ハンマーの後退運動が後退限界に達した際に、駆動軸、ハンマー、鋼球、弾性部材で構成されるブロックが後退し得るので、同ハンマーは所定のストロークで後退し、カム溝とガイド溝とその間の鋼球とで構成される機構も通常通りに機能して、工具の性能や信頼性が損なわれることはない。そして、駆動軸の後端付近にこれを前方へと付勢する弾性体が設けられているので、ハンマーの後退運動が後退限界に達した際、駆動軸、ハンマー、鋼球、弾性部材で構成されるブロックは、同弾性体の付勢力によってその際の衝撃力や振動が吸収緩和され、工具の操作性が向上されて各部品の破損も確実に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜５は、本願発明の一実施形態であるインパクト回転工具を示している。この実施形態のインパクト回転工具は、駆動軸１に軸方向でスライド自在に外嵌されてこれと共に回転運動されるハンマー２と、ハンマー２に軸回り方向で着脱自在に噛合されてこれと共に回転運動されるアンビル３と、を備えている。そして、アンビル３にある一定以上の回転負荷が生じた際に駆動軸１の回転運動をハンマー２の後退運動に変換するための機構として、カム溝４を駆動軸１の外周に、ガイド溝５をハンマー２の内周に、鋼球６を同カム溝４とガイド溝５との間に嵌合させて、各々を配設している。又、ハンマー２の後退運動によりこれとアンビル３との噛合が外れた後に再び打撃を伴って同アンビル３と噛合させるための付勢力をハンマー２に付与する弾性部材７を有し、前記各部材をハウジング８内に収容設置してなるものである。
【００１８】
このようなインパクト回転工具において、駆動軸１の後端付近にこれを前方へと付勢する弾性体9aを設けて、ハンマー２の後退運動が後退限界に達した際に、駆動軸１、ハンマー２、鋼球６、弾性部材７で構成されるブロックが同弾性体9aの付勢力に抗して後退し得るようになしている。そして、駆動軸１の前端付近にもアンビル３との間で同駆動軸１を後方へと付勢する弾性体9bを介設している。
【００１９】
以下、この実施形態のインパクト回転工具を、より具体的詳細に説明する。この実施形態のインパクト回転工具では、モータＭから回転力を伝達する出力軸10の先端にピニオンギア11が取り付けられ、このピニオンギア11の外側でこれに噛合される一対のプラネットギア12とハウジング８に固定されたリングギア13とで遊星歯車機構が構成されている。両プラネットギア12は各々軸14を介して駆動軸１に回動自在に固定されており、モータＭからの回転が遊星歯車機構を介し減速されて同駆動軸１に伝達される。なお、ハウジング８は本体ケース15とその前方先端部分に取り付けられる先端カバー18とでなり、同本体ケース15の内側に前記リングギア13が固定されている。又、図５に示す如く、本体ケース15にはハンドル部23が一体に垂設されており、このハンドル部23を手で握ってネジ締め作業が行われるものであり、その際、同ハンドル部23の基端部付近の前側に設けられたスイッチ24を操作して、モータＭは駆動開始・停止されるものである。
【００２０】
駆動軸１の外周には周方向で二箇所に略Ｖ字状のカム溝４が、このＶ字が後方へ開くような向きにして配置形成されている。同様に、ハンマー２の内周にも周方向で二箇所に略Ｖ字状のガイド溝５が、このＶ字が後方へ開くような向きにして配置され、各々前方へ切欠状に開放されるように形成されている。相互に対向するカム溝４とガイド溝５との間には、鋼球６が挟み込むようにして嵌合されている。この場合、ハンマー２は駆動軸１に対して相対的に回動しながら前後方向に移動可能であり、又、ハンマー２と駆動軸１との間には圧縮スプリングである弾性部材７が介設されていて同ハンマー２は前方に付勢されている。
【００２１】
ハンマー２の前方先端面には周方向で二箇所に打撃片16が突設され、両打撃片16はアンビル３と周方向に噛合してこれを打撃するものである。両打撃片16は周方向で１８０°の間隔をおいて相互対称位置に配設されており、各々後記アンビル３の打撃アーム19と着脱自在に当接噛合されるものである。アンビル３は軸受け17を介してハウジング８の先端カバー18内で回動自在に支持されており、同アンビル３の後端部分には一対の打撃アーム19が相互に１８０°の間隔で周方向を二等分する位置に外側方へ突出するように配設されている。そして、この両打撃アーム19にハンマー２の打撃片16が同方向から同時に衝突されることで、アンビル３にはネジ締め方向の打撃が与えられる。
【００２２】
なお、駆動軸１はその後端付近が軸受け20で回動自在に支持されると共に、その前端部分がアンビル３の後端面に形成されたガイド穴21に回動自在に挿入嵌合されて支持されている。そして、駆動軸１と軸受け20との間に圧縮スプリングである弾性体9aが、同駆動軸１の前端面とガイド穴21の内底面との間に圧縮スプリングである弾性体9bが、各々介在配設されている。この場合、弾性体9aは駆動軸１に外嵌され、弾性体9bはガイド穴21に収容されて、各々保持されており、同駆動軸１は両弾性体9a、9bの付勢力が均衡する状態で前後方向進退自在に支持されている。又、アンビル３の先端部分はハウジング８の先端カバー18から前方へ突出されており、この突出部分に設けられるチャック部22に先端工具としてのドライバビット（図示せず）が着脱自在に装着される。
【００２３】
したがって、このインパクト回転工具にあっては、モータＭが起動されるとその回転が出力軸10及び遊星歯車機構を介して駆動軸１に伝達され、この駆動軸１が回転されるとハンマー２が回転される。ネジ締めの初期段階であって、アンビル３に付加される外部トルクが一定トルク以下の状態では、駆動軸１、ハンマー２及び同アンビル３が一体となって回転する。ネジ締めが進行してネジ締め抵抗が大きくなり、アンビル３に付加される外部トルクが一定トルク以上になると、同アンビル３は回転することなく駆動軸１がそのまま回動し続ける状態が瞬間的に発生する。
【００２４】
このとき、駆動軸１とハンマー２との間には鋼球６が両者のカム溝４及びガイド溝５の間で嵌合保持されているため、同ハンマー２はその両打撃片16を各々打撃アーム19に係合させた状態のままで弾性部材７の付勢力に抗して後退しながら駆動軸１に対し反ネジ締め方向に回動して、その際、両鋼球６が同カム溝４の開き端側へ移動する。アンビル３に付加されるネジ締めトルクがさらに大きくなると、ハンマー２は後退を続け、このハンマー２の打撃片16と同アンビル３の打撃アーム19との係合状態が徐々に浅くなり、最終的にはこの係合状態が解除される。
【００２５】
前記係合状態が解除されると、ハンマー２は弾性部材７の付勢力によって駆動軸１に対し前進しながらネジ締め方向に回動し、同ハンマー２の打撃片16がアンビル３の打撃アーム19に衝突してこのアンビル３を打撃し、その際、両鋼球６はカム溝４の閉じ中側へ移動する。このように、ハンマー２がアンビル３を打撃する動作を繰り返すことで、同アンビル３はネジ締め方向に繰り返し回動し、ねじが徐々に締め込まれていく。
【００２６】
ネジ締め等の比較的小さな負荷作業にあっては、ハンマー２がカム溝４及びガイド溝５で構成される軸方向後退量内で前後進退動作を繰り返すが、高負荷作業となるボルト締め作業等において、特に、ボルトとソケットとが噛み込む等の突発的な過大負荷状態が発生すると、ハンマー２の後退動作は前記軸方向後退量内で納まらず、同ハンマー２が鋼球６を介して駆動軸１のカム溝４の開き側端部に当接するという状態が発生する。その際、駆動軸１は鋼球６から後方へ押圧される力を受け、ハンマー２、鋼球６、弾性部材７と一体的なブロックとなって、弾性体9aの付勢力に抗して後退する（図３、４参照）。
【００２７】
この場合、ハンマー２は所定のストロークで後退し、カム溝４とガイド溝５とその間の鋼球６とで構成される機構も通常通りに機能して、工具の性能や信頼性が損なわれることはない。しかも、駆動軸１の後端付近にこれを前方へと付勢する弾性体9aが設けられていることで、前記の如く、ハンマー２の後退運動が後退限界に達した際、駆動軸１、ハンマー２、鋼球６、弾性部材７で一体的に構成されるブロックは、同弾性体9aの付勢力によってその際の衝撃力や振動が吸収緩和され、工具の操作性が向上されて各部品の破損も確実に防止される。
【００２８】
すなわち、前記一体的に後退するブロックの後退移動するときの運動エネルギーが弾性体9aの弾性エネルギーに全て変換されると、同一体ブロックは後退を停止して逆方向に前進する。この動作により駆動軸１のカム溝４と鋼球６とが当接した場合、同駆動軸１のカム溝４の開き側端部にかかる衝撃力は低減され、同駆動軸１への負荷が緩和されると共に当接時に発生する振動も抑えられる。又、駆動軸１の前端付近にアンビル３との間で同駆動軸１を後方へと付勢する弾性体9bが介設されていて、前記一体ブロックは同弾性体9bの付勢力に抗して徐々に前進し、その後、前記弾性体9aと同様の作用により前進を停止して再び後退する。この一体ブロックの前進後退運動は時間が経過するにつれて減衰し、アンビル３に衝撃的な力を与えることなくスムーズに元の位置に復帰する。
【００２９】
又、前記駆動軸１の前後に配設される両弾性体9a、9bの固有振動数を、ある一定のインパクト打撃周波数（ハンマー２がアンビル３を打撃する周波数）と共振するように設定することによって、更なる効果が期待される。すなわち、両弾性体9a、9bの仕様をこのように設定すると、駆動軸１、ハンマー２、鋼球６、弾性部材７で構成される前記一体ブロックの前進後退運動が増幅されて、アンビル３は軸方向に押し付けられつつ軸方向に微小振動を発生した状態でハンマー２により打撃される。
【００３０】
例えば、ネジ締め作業のように主として木材を対象部材とする作業においては、アンビル３が押し付けられながら軸方向に微小振動することで、このアンビル３の先端部分に取り付けられるドライバービットを介して押し付け且つ微小振動させながらねじを締め付けていくことが可能になる。これにより、ねじは対象部材を掘削しながら締め付けられていくことになって、同ねじと対象部材との摩擦抵抗が低下し、より効率良くネジ締め作業を行うことが可能となる。又、ハンマー２がアンビル３を打撃する瞬間に、このアンビル３はねじを押し付けているため、ドライバービットがねじ頭から離脱し難くなって作業性は更に向上する。
【００３１】
又、ボルト締め等の主として鉄板を対象部材とする作業においては、前記のようにアンビル３が微小振動すると、ドライバービット、ソケット、ボルトを介して鉄板にこの振動が伝わり、作業時の騒音の原因となる。そのため、駆動軸１の前後に配設される前記両弾性体9a、9bの固有振動数を、大負荷時のインパクト打撃周波数（ボルト締め等の高負荷作業時にハンマー２がアンビル３を打撃する周波数）から積極的に外れるように設定することによって、作業時の騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本願発明の一実施形態であるインパクト回転工具の低負荷時における要部を示す側方からみた断面図である。
【図２】同インパクト回転工具の低負荷時における要部を示す前方からみた正面図である。
【図３】同インパクト回転工具の高負荷時における要部を示す側方からみた断面図である。
【図４】同インパクト回転工具の高負荷時における要部を示す前方からみた正面図である。
【図５】同インパクト回転工具の外観全体を示す側面図である。
【図６】従来例であるインパクト回転工具の低負荷時における要部を示す側方からみた断面図である。
【図７】同インパクト回転工具の高負荷時における要部を示す側方からみた断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  駆動軸
２  ハンマー
３  アンビル
４  カム溝
５  ガイド溝
６  鋼球
７  弾性部材
８  ハウジング
9a  弾性体
9b  弾性体
【図１】
2005066728.tif 000003
【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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