JP2008284659A - インパクト工具 - Google Patents

Abstract

【課題】スピンドルからアンビルに伝達される振動を吸収して騒音を低減させることができるインパクト工具を提供すること。
【解決手段】モータによって回転駆動されるスピンドル８に回転打撃機構を装着し、該回転打撃機構によって発生する回転打撃力をハンマ９からアンビル３を経てビット（先端工具）１３に間欠的に伝達することによって該ビット１３に回転打撃力を与える工具であって、前記アンビル３を軸方向に２分割して２つの分割片３Ａ，３Ｂとし、両分割片３Ａ，３Ｂ間の軸方向隙間にゴムダンパ（緩衝材）１２を介設して成るインパクト工具において、前記スピンドル８と前記アンビル３のスピンドル８に対向する側の分割片３Ａとの間に弾性体１４を介設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転打撃力を発生してネジ締め等の所要の作業を行うためのインパクト工具であって、特に騒音の低減を図ったインパクト工具に関するものである。

電動工具の一形態としてのインパクト工具は、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等の作業を行うものであるが、反動が小さく締付能力が高い等の特長を有しているため、現在、広く用いられている。しかし、回転打撃力を発生する回転打撃機構を備えているために作業時の騒音が大きく、この騒音が問題となっている。

図５に従来から使用されている一般的なインパクト工具を示す。

図５はインパクト工具の側断面図であり、図示のインパクト工具は、バッテリ１を電源とし、モータ２を駆動源として回転打撃機構を駆動し、アンビル３に回転と打撃を与えることによって先端工具であるビットに回転打撃力を間欠的に伝達してネジ締め等の作業を行うものである。

上記モータ３は、ハウジング４の胴体部４Ａ内に収容されており、ハウジング４の胴体部４Ａから下方に一体に延びるハンドル部４Ｂの上部には、前記バッテリ１からモータ２への給電をＯＮ／ＯＦＦしてモータ２を起動／停止させるスイッチ５が設けられている。

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、該スピンドル８が所定の速度で回転駆動される。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ており、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で構成されている。

又、ハンマ９は、スプリング１１によって常に先端方向（図５の右方）に付勢されており、制止時にはボール１５とカム溝８ａ，９ａとの係合によってアンビル３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３の相対向する回転平面上の２箇所には不図示の凸部がそれぞれ対称的に形成されている。

而して、前述のようにスピンドル８が回転駆動されると、その回転は前記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、該ハンマ９の凸部がアンビル３の凸部に係合してアンビル３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。

そして、ハンマ９の後退動によって該ハンマ９の凸部がアンビル３の凸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３の凸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３に加えられるため、該アンビル３に装着されたビットを介してネジ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ビットからネジに回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、該ネジが木材等の被締結部材にねじ込まれる。

ところで、斯かるインパクト工具を用いたネジ締め作業においては、ハンマ９は回転運動と同時に前後運動も行うため、これらの運動が振動源となり、アンビル３とビット及びネジを介して被締結部材が軸方向に加振されて大きな騒音を発生する。

ここで、インパクト工具を用いた作業時の騒音のうち、締結対象からの騒音エネルギーは大きな割合を占めることが分かっており、騒音低減のためには締結対象に伝わる加振力を小さく抑える必要があり、そのための対策が種々検討されてきた。

例えば、特許文献１には、図６及び図７に示すような構成が提案されている。

即ち、図６は特許文献１において提案されたインパクト工具の回転打撃機構部の側断面図、図７は図６のＢ部拡大詳細図であり、これらの図においては図５において示したものと同一要素には同一符号を付している。

図示のインパクト工具は、アンビル３に緩衝機構を設けたことを特徴としている。ここで、緩衝機構は、回転方向及び軸方向に対して緩衝機能を果たし、且つ、設定値以上の回転トルクを直接伝達するものであって、具体的には、アンビル３を軸方向に２分割して２つの分割片３Ａ，３Ｂとし、両分割片３Ａ，３Ｂ間の軸方向隙間に緩衝材としてのゴムダンパ１２を介設することによって構成されている。

ところで、図示しないが、アンビル３の分割片３Ａ，３Ｂの相対向する端面には複数（例えば２つ）の爪がそれぞれ形成されており、分割片３Ａの爪と分割片３Ｂの爪とは周方向に交互に配されている。そして、周方向に隣接する爪間に形成される空間にゴムダンパ１２が配置されている。

又、アンビル３の分割片３Ｂの先端部には先端工具であるビット１３が着脱可能に装着されており、分割片３Ａの外端面に形成された凸部３ａに係脱される凸部９ｂを備えたハンマ９は、スプリング１１によってアンビル３側（先端方向）に常時付勢されている。尚、その他の構成は図５に示したインパクト工具のそれと同じである。

斯かるインパクト工具においてアンビル３に回転打撃力が作用しない無負荷状態においては、ゴムダンパ１２の存在によってアンビル３の分割片３Ａ，３Ｂ同士は周方向にも軸方向にも直接接触していない。

而して、負荷状態においてスピンドル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は、半回転しないうちにその凸部９ｂがアンビル３の分割片３Ａの凸部３ａに係合して該分割片３Ａを回転させる。

そして、ハンマ９の凸部９ｂとアンビル３の分割片３Ａの凸部３ａとの係合に伴う反力（係合反力）によってハンマ９とスピンドル８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（図６及び図７の左側）へと後退を始める。

上記ハンマ９の後退動によって該ハンマ９の凸部９ｂがアンビル３の分割片３Ａの凸部３ａ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と移動し、その凸部９ｂがアンビル３の分割片３Ａの凸部３ａに再び係合してアンビル３を回転させ始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル３に加えられるが、この回転打撃力によるゴムダンパ１２の弾性変形によって打撃振動が吸収されて減衰され、被締結部材が発する騒音が低く抑えられる。

又、アンビル３にトルクが加わると、ゴムダンパ１２が弾性変形してアンビル３の分割片３Ａ，３Ｂが相対回転するが、トルクが小さい間はアンビル３の分割片３Ａ，３Ｂの各爪の間には周方向隙間が形成されているため、トルクは一方の分割片３Ａからゴムダンパ１２を経て他方の分割片３Ｂに伝達される。そして、トルクが或る値を超えて大きくなると、アンビル３の分割片３Ａ，３Ｂの各爪同士が直接接触（金属接触）し、トルクは一方の分割片３Ａからゴムダンパ１２を経ないで他方の分割片３Ｂへと直接伝達される。従って、伝達トルクを低減させることなく、低騒音化を図ることができる。
特開２００６−２８９５４５号公報

ところで、図６及び図７に示す構成におけるハンマ９の加振力による振動の伝達経路としては、アンビル３の分割片３Ａからゴムダンパ１２及び分割片３Ｂを経てビット１３に伝達される経路と、ハンマ９からスピンドル８を経由してアンビル３の分割片３Ａからゴムダンパ１２及び分割片３Ｂを経てビット１３に伝達される経路が挙げられる。

而して、図６及び図７に示す構成では、前者の経路を経て伝達される振動の低減効果は得られるが、後者の経路を経て伝達される振動を低減させることは困難であった。

又、インパクト工具の組み付けにおいて、寸法公差によってはゴムダンパ１２が軸方向に潰れてしまい、所期の振動低減効果が得られない場合があった。更に、組付時のゴムダンパ１２の押付力が作業者によって異なるため、押付力が大きい場合にはスピンドル８とアンビル３の分割片３Ａとが直接接触（金属接触）し、その接触部で振動が発生して騒音が大きくなるという問題もあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、スピンドルからアンビルに伝達される振動を吸収して騒音を低減させることができるインパクト工具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、モータによって回転駆動されるスピンドルに回転打撃機構を装着し、該回転打撃機構によって発生する回転打撃力をハンマからアンビルを経て先端工具に間欠的に伝達することによって該先端工具に回転打撃力を与える工具であって、前記アンビルを軸方向に２分割して２つの分割片とし、両分割片間の軸方向隙間に緩衝材を介設して成るインパクト工具において、前記スピンドルと前記アンビルのスピンドルに対向する側の分割片との間に弾性体を介設したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弾性体の軸方向のバネ定数を前記緩衝材の軸方向のバネ定数よりも大きく設定したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記弾性体を金属製バネ又はゴム、弾性樹脂等を含む金属製ダンパで構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、スピンドルとアンビルのスピンドルに対向する側の分割片との間に弾性体を介設したため、ハンマからスピンドルを経由してアンビルの分割片へと伝達される振動が弾性体によって吸収され、先端工具に伝達される振動とこれに伴って発生する騒音が低く抑えられる。

請求項２記載の発明によれば、弾性体の軸方向のばね定数を前記緩衝材の軸方向のばね定数よりも大きく設定したため、ハンマとアンビルのトルク伝達位置が大きく変化することがなく、適正なトルクの伝達が可能となる。又、スピンドルとアンビルとの接触が防がれて両者の寿命向上が図られるとともに、緩衝材の軸方向の伸縮量が小さく抑えられ、該緩衝材の劣化が防がれてその耐久性が高められる。

請求項３記載の発明によれば、弾性体を金属製ばね又は金属製ダンパで構成したため、スピンドルとアンビルとの間で打撃される弾性体の耐久性が高められる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るインパクト工具の回転打撃機構部の側断面図、図２は図１のＡ部拡大詳細図、図３及び図４は同インパクト工具の回転打撃機構部の分解斜視図である。

本実施の形態に係るインパクト工具は、バッテリ１を電源とし、モータ２を駆動源とするコードレスの手持ち式工具であって、その構成は一部を除き図５〜図７に示した従来のインパクト工具のそれと同じである。従って、以下の説明では図５〜図７に示したものと同一要素には同一符号を付し、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態に係るインパクト工具は、スピンドル８とアンビル３の分割片３Ａとの間にリング状の弾性体１４を介設したことを特徴とする。

図３及び図４に示すように、アンビル３の一方の分割片３Ａは、略円板状に成形され、その中心部には円孔３ｂが形成されている。そして、この分割片３Ａのハンマ９側の端面には、図３に示すように、中心を通る直線状の凸部３ａが一体に形成されており、ハンマ９の一端面（分割片３Ａに対向する端面）には、図４に示すように、２つの扇状の凸部９ｂが周方向に角度１８０°隔てた対称位置に一体に形成されており、これらの凸部９ｂと分割片３Ａに形成された前記凸部３ａとは後述のように半回転毎に間欠的に係脱する。

又、分割片３Ａの他方の端面（他方の分割片３Ｂに対向する端面）には、図４に示すように、２つの爪３ｃが周方向に角度１８０°隔てた対称位置に一体に形成されている。尚、ハンマ９の中心部には円孔９ｃが貫設されている。

他方の分割片３Ｂは、図３及び図４に示すように、中空状の軸部３ｄの一端部に円板状のフランジ部３ｅを軸直角方向に一体に形成して構成され、フランジ部３ｅの端面（分割片３Ａに対向する端面）には、図３に示すように、分割片３Ａ側の爪３ｃと同様の２つの爪３ｆが周方向に１８０°隔てた対称位置に一体に形成されている。

又、図３及び図４に示すように、ゴムダンパ１２は２分割されており、各分割片には円柱状の２つの突起１２ａが一体に突設されている。そして、このゴムダンパ１２は、図１及び図２に示すように、アンビル３の分割片３Ａ，３Ｂ間に介設されている。ここで、アンビル３の分割片３Ａ，３Ｂの相対向する端面に形成された各２つの爪３ｃと３ｆとは周方向に交互に配されており、周方向に隣接する爪３ｃと爪３ｆの間に形成される空間にゴムダンパ１２の各突起１２ａが配置されている。

而して、アンビル３は、図１に示すように、その分割片３Ｂの軸部３ｄが軸受メタル１５によって回転可能に支承されてハンマケース６内に収納されているが、分割片３Ｂのフランジ部３ｅの端面には、間にゴムダンパ１２を介在させて、他方の分割片３Ａが、それらの爪３ｃ，３ｆ同士が周方向に交互に配置されるように組み付けられ、分割片３Ａは、その中心に形成された円孔３ｂに挿通するスピンドル８の先端部によって分割片３Ａに対して相対回転及び軸方向移動可能に支持されている。そして、スピンドル８とアンビル３の分割片３Ａとの間にリング状の弾性体１４が介設されている。

ここで、弾性体１４には、ゴム又は樹脂を鋼材等の金属で挟み込んで成る金属製ダンパ、バネ性を有する波型ワッシャや皿バネ等の金属製バネ等が使用されるが、その軸方向のバネ定数はゴムダンパ１２の軸方向のバネ定数よりも大きく設定されている。

ところで、アンビル３に回転打撃力が作用しない無負荷状態においては、両分割３Ａ，３Ｂ片の爪３ｃと３ｆとの間には周方向隙間が形成されるとともに、両分割片３Ａ，３Ｂ間には軸方向隙間が形成されている。従って、無負荷時には、アンビル３の分割片３Ａ，３Ｂは周方向にも軸方向にも直接接触していない。

そして、図１に示すように、アンビル３の分割片３Ｂの軸部３ｄにはビット１３が脱着可能に装着されており、分割片３Ａの外端面に形成された凸部３ａに係脱される凸部９ｂを備えたハンマ９は、スプリング１１によってアンビル３側（先端方向）に常時付勢されている。

次に、以上の構成を有するインパクト工具の作用について説明する。

回転打撃機構部においてはモータの出力軸（モータ軸）の回転は、遊星ギヤ機構を経て減速されてスピンドル８に伝達され、該スピンドル８が所定の速度で回転駆動される。このように、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は、半回転しないうちにその凸部９ｂがアンビル３の分割片３Ａの凸部３ａに係合して該分割片３Ａを回転させる。

そして、ハンマ９の凸部９ｂとアンビル３の分割片３Ａの凸部３ａとの係合に伴う反力（係合反力）によってハンマ９とスピンドル８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側へと後退を始める。

このハンマ９の後退動に該ハンマ９の凸部９ｂがアンビル３の分割片３Ａの凸部３ａ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と移動し、その凸部９ｂがアンビル３の分割片３Ａの凸部３ａに再び係合してアンビル３を回転させ始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル３に加えられるが、アンビル３は、２つの分割片３Ａ，３Ｂの間にゴムダンパ１２を介在させて構成され、両分割片３Ａ，３Ｂの間には軸方向隙間が形成されているため、打撃力によるゴムダンパ１２の軸方向の弾性変形によって打撃振動が吸収されて減衰される。

又、スピンドル８とアンビル３の分割片３Ａとの間には弾性体１４が介設されているため、ハンマ９からスピンドル８を経由してアンビル３の分割片３Ａへと伝達される振動が弾性体１４によって吸収され、ビット１３に伝達される振動とこれに伴って発生する騒音が低く抑えられる。そして、本実施の形態では、弾性体１４の軸方向のバネ定数をゴムダンパ１２の軸方向のバネ定数よりも大きく設定したため、ハンマ９とアンビル３のトルク伝達位置が大きく変化することがなく、適正なトルクの伝達が可能となる。又、スピンドル８とアンビル３との接触が防がれて両者の寿命向上が図られるとともに、ゴムダンパ１２の軸方向の伸縮量が小さく抑えられ、該ゴムダンパ１２の劣化が防がれてその耐久性が高められる。

更に、本実施の形態では、弾性体１４を金属製ばね又は金属製ダンパで構成したため、スピンドル８とアンビル３との間で打撃される弾性体１４の耐久性が高められる。

ところで、アンビル３にトルクが加わると、ゴムダンパ１２が弾性変形してアンビル３の両分割３Ａ，３Ｂ片が相対回転するが、トルクが小さい間はアンビル３の両分割片３Ａ，３Ｂの爪３ｃと爪３ｆの間に周方向の隙間が形成されるため、トルクは分割片３Ａからゴムダンパ１２を経て分割片３Ｂへと伝達される。そして、トルクが或る値を超えて大きくなると、アンビル３の両分割片３Ａ，３Ｂの爪３ｃと爪３ｆとが直接接触（金属接触）するため、トルクは分割片３Ａからゴムダンパ１２を経ないで分割片３Ｂへと直接伝達される。

以後、同様の作用が繰り返されてビット１３からネジ１６に回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、ネジ１６が木材等の被締結部材にネジ込まれる。

本発明は、回転打撃力を発生して所要の作業を行うためのハンマドリル、インパクトドライバ等のインパクト工具に適用して特に騒音の低減化を図る上で有用である。

本発明に係るインパクト工具の回転打撃機構部の側断面図である。 図１のＡ部拡大詳細図である。 本発明に係るインパクト工具の回転打撃機構部の分解斜視図である。 本発明に係るインパクト工具の回転打撃機構部の分解斜視図である。 従来のインパクト工具の側断面図である。 従来のインパクト工具の回転打撃機構部の側断面図である。 図６のＢ部拡大詳細図である。

符号の説明

１ バッテリ
２ モータ
２ａ モータの出力軸（モータ軸）
３ アンビル
３Ａ，３Ｂ アンビルの分割片
３ａ アンビルの凸部
３ｂ アンビルの円孔
３ｃ アンビルの爪
３ｄ アンビルの軸部
３ｅ アンビルのフランジ部
３ｆ アンビルの爪
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
９ｂ ハンマの凸部
９ｃ ハンマの円孔
１１ スプリング
１２ ゴムダンパ（緩衝材）
１２ａ ゴムダンパの突起
１３ ビット（先端工具）
１４ 弾性体
１５ 軸受メタル
１６ ネジ

Claims (3)

1. モータによって回転駆動されるスピンドルに回転打撃機構を装着し、該回転打撃機構によって発生する回転打撃力をハンマからアンビルを経て先端工具に間欠的に伝達することによって該先端工具に回転打撃力を与える工具であって、前記アンビルを軸方向に２分割して２つの分割片とし、両分割片間の軸方向隙間に緩衝材を介設して成るインパクト工具において、
   前記スピンドルと前記アンビルのスピンドルに対向する側の分割片との間に弾性体を介設したことを特徴とするインパクト工具。
2. 前記弾性体の軸方向のバネ定数を前記緩衝材の軸方向のバネ定数よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載のインパクト工具。
3. 前記弾性体を金属製バネ又はゴム、弾性樹脂等を含む金属製ダンパで構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のインパクト工具。
   

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