JP4399864B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、インパクトドライバやオイルパルスドライバなどの電動工具に関するものである。

従来の電動工具を図８を用いて説明する。図８はビット等の先端工具２０に回転力及び打撃力を与えるインパクト工具を示す一部省略縦断側面図である。一般的にインパクト工具本体を形成するハウジング１或いはケース１０内には、駆動源であるモータ２と、モータ２の出力軸であるピニオン４の回転動力を伝達する減速機構部８と、減速機構部８からの回転動力を伝達するスピンドル１４と、スピンドル１４に形成したカム溝１４ａに挿入された鋼球１６を介して回転可能且つ回転軸軸方向に移動可能なハンマ１５と、ハンマ１５に設けた複数のハンマ爪１５ｂにより打撃され回転するアンビル爪１７ｂを有するアンビル１７と、アンビル１７に着脱自在な先端工具２０と、前記ハンマ１５を前記アンビル１７側に常に付勢するスプリング１２とが収容されている。また、上記減速機構部は、ハウジング１内に回転止めを有し支持されている固定歯車支持治具７、固定歯車６、遊星歯車８、スピンドル１４を有し、且つスピンドル１４に支持される遊星歯車８の回転軸となるニードルピン９を有しており、更に歯車８及びニードルピン９はスピンドル１４の一部を成している。

また、上記スピンドル１４の一端は、軸受１１により軸支され且つ他端は、メタル軸受１８により回転可能に軸支されているアンビル１７の中心穴１７ａ内に回転可能に軸支されている。

先端工具２０によって締め付けられるネジやナット等に与えるパルス的な衝撃（インパクト）は、トリガスイッチ３の操作によりモータ２に電力を供給し、モータを回転駆動させた後、このモータ２の回転動力をモータ２の先端に連結されているピニオン４を介して遊星歯車８に伝達し、遊星歯車８と固定歯車６と噛み合いによりピニオン４の回転動力をニードルピン９を介してスピンドル１４に伝達し、スピンドル１４のカム溝１４ａとハンマ１５のカム溝１５ａ間に配置されたスチールボール１６（鋼球）を介して、スピンドル１４の回転力をハンマ１５に伝達し、ハンマ１５とスピンドル１４の遊星歯車８との間に配されているスプリング１２によって前方（ビット側）に付勢されている上記ハンマ１５のハンマ爪１５ｂが回転によりアンビル１７のアンビル爪１７ｂを打撃することにより発生する。

打撃後、ハンマ１５の打撃エネルギが減少しアンビル１７のトルクが減少すると、ハンマ１５はアンビル１７から反発するため、ハンマ１５はカム溝１５ａ，１４ａに沿って遊星歯車８方向に移動する。ハンマ１５がストッパ２２に突き当たる前に、ハンマ１５はスプリング１２の圧縮力で再びアンビル１７方向にカム溝１５ａ，１４ａに沿って押し戻され、更にスピンドル１４のカム溝１４ａとハンマ１５のカム溝１５ａ間に配置されたスチールボール１６を介して、スピンドル１４の回転によりハンマ１５が加速される。ハンマ１５がストッパ２２までの間をカム溝１４ａ，１５ａに沿って往復する間にスピンドル１４は回転し続けるため、ハンマ１５のハンマ爪１５ｂはアンビル１７のアンビル爪１７ｂを乗り越え、再度ハンマ爪１５ｂがアンビル爪１７ｂを打撃する場合、ハンマ１５が１８０゜回転した状態でアンビル１７を打撃する。このようにハンマ１５の軸方向移動と回転によりアンビル１７への打撃を繰り返すことで、連続的に衝撃トルクが与えながらネジ等を締め付けている。

上述したようにハンマの回転及び軸方向移動により、ハンマのハンマ爪とアンビルのアンビル爪とが衝突を繰り返すことで、アンビルに衝撃トルクを与えていた。しかし、硬い木材にネジを締め付ける場合や鉄板にボルトを締め付ける場合には、衝突時におけるアンビルからの反発力が非常に大きいため、スピンドルに設けたストッパに突き当たるまでハンマが後退していた。このため、ハンマがストッパに突き当たるごとに回転しているスピンドルを瞬間的にロック（押圧）する力が作用していた。よって、スピンドルにロック作用が働いてもモータのピニオンは回転しているため、モータとスピンドルとの間に配されている減速機構部のギヤ部に大きな負荷（回転衝撃力）がかかり、その結果、減速機構部や当該減速機構部を保持するハウジングが破損してしまうという問題があった。

また、ハンマ爪とアンビル爪との衝突時にもスピンドルのロック作用が働くため、減速機構部や当該減速機構部を保持するハウジングが破損してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題を解消し、減速機構部の回転衝撃力を緩衝させることにより、耐久性の向上が図れる長寿命な電動工具を提供することである。

上記の目的を達成するために本発明は、モータと、該モータを収容するハウジングと、該モータに接続される遊星歯車機構であって、該モータによって回転駆動されるピニオンと、該ピニオンと噛み合う遊星歯車と、該遊星歯車と噛み合う固定歯車と、該遊星歯車を回転可能に支持するスピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持する軸受とを有する遊星歯車機構と、該スピンドルに接続される打撃機構と、を備えたインパクト工具において、該インパクト工具はさらに、該軸受と該固定歯車とを同軸上に支持する支持部材を有し、該支持部材は、該ハウジングに対して回転しないよう接続される回転止め部と、該回転止め部に設けられた穴部と、該回転止め部の前方において該固定歯車を支持する外周部とを有し、該固定歯車は、該固定歯車から後方に突出し該穴部と係合する突起部を有することに一つの特徴がある。

本発明によれば、インパクト機構部の急激な加速に対して減速機構部の回転衝撃力を緩和することで、減速機構部を支持している治具或いはハウジングの耐久性を向上し、工具寿命を高めることができる。また、それら各部の負荷が軽減されるため、各部の素材を安価な低級材に変更することができる。また、衝撃緩衝材をインパクト機構部もしくは減速機構部の軸受とハウジング間に挿入することで、より小形コンパクトとすることができる。

更に、急激な回転衝撃力を緩和することで、ハウジング或いは減速機構部に連結しているモータへの振動が低減され、インパクト工具を持つ作業者は長時間使用しても疲労が軽く作業効率の向上が図れ、振動から発生する騒音を低減することができる。

本実施例におけるインパクト工具を図１〜図６を用いて説明する。図１及び図２は第一の実施例を示しており、図１はインパクト工具を示す一部省略縦断側面図、図２はインパクト工具に搭載した衝撃緩和機構を示す分解図である。図１及び図２において、インパクト工具は、インパクト工具本体を形成するハウジング１或いはケース１０内には、駆動源であるモータ２と、モータ２の出力軸であるピニオン４の回転動力を伝達する減速機構部８と、減速機構部８からの回転動力を伝達するスピンドル１４と、スピンドル１４に形成したカム溝１４ａに挿入された鋼球１６を介して回転可能且つ回転軸軸方向に移動可能なハンマ１５と、ハンマ１５に設けた複数のハンマ爪１５ｂにより打撃され回転するアンビル爪１７ｂを有するアンビル１７と、アンビル１７に着脱自在な先端工具２０と、前記ハンマ１５を前記アンビル１７側に常に付勢するスプリング１２とが収容されている。

なお、打撃機構部は、主にスプリング１２、スピンドル１４、ハンマ１５、スチールボール１６、アンビル１７とから構成されている。また、上記減速機構部は、ハウジング１内に回転止め２５を有し支持されている固定歯車支持治具７、固定歯車６、遊星歯車８、スピンドル１４を有し、且つスピンドル１４に支持される遊星歯車８の回転軸となるニードルピン９を有しており、更に歯車８及びニードルピン９はスピンドル１４の一部を成している。

また、上記スピンドル１４の一端は、軸受１１により軸支され且つ他端は、メタル軸受１８により回転可能に軸支されているアンビル１７の中心穴１７ａ内に回転可能に軸支されている。

先端工具２０によって締め付けられるネジやナット等に与えるパルス的な衝撃（インパクト）は、トリガスイッチ３の操作によりモータ２に電力を供給し、モータを回転駆動させた後、このモータ２の回転動力をモータ２の先端に連結されているピニオン４を介して遊星歯車８に伝達し、遊星歯車８と固定歯車６と噛み合いによりピニオン４の回転動力をニードルピン９を介してスピンドル１４に伝達し、スピンドル１４のカム溝１４ａとハンマ１５のカム溝１５ａ間に配置されたスチールボール１６（鋼球）を介して、スピンドル１４の回転力をハンマ１５に伝達し、ハンマ１５とスピンドル１４の遊星歯車８との間に配されているスプリング１２によって前方（ビット側）に付勢されている上記ハンマ１５のハンマ爪１５ｂが回転によりアンビル１７のアンビル爪１７ｂを打撃することにより発生する。

打撃後、ハンマ１５の打撃エネルギが減少しアンビル１７のトルクが減少すると、ハンマ１５はアンビル１７から反発するため、ハンマ１５はカム溝１５ａ，１４ａに沿って遊星歯車８方向に移動する。ハンマ１５がストッパ２２に突き当たる前に、ハンマ１５はスプリング１２の圧縮力で再びアンビル１７方向にカム溝１５ａ，１４ａに沿って押し戻され、更にスピンドル１４のカム溝１４ａとハンマ１５のカム溝１５ａ間に配置されたスチールボール１６を介して、スピンドル１４の回転によりハンマ１５が加速される。ハンマ１５がストッパ２２までの間をカム溝１４ａ，１５ａに沿って往復する間にスピンドル１４は回転し続けるため、ハンマ１５のハンマ爪１５ｂはアンビル１７のアンビル爪１７ｂを乗り越え、再度ハンマ爪１５ｂがアンビル爪１７ｂを打撃する場合、ハンマ１５が１８０゜回転した状態でアンビル１７を打撃する。このようにハンマ１５の軸方向移動と回転によりアンビル１７への打撃を繰り返すことで、連続的に衝撃トルクが与えながらネジ等を締め付けている。

このように動作するインパクト工具には、図２に示すようにハウジング１内で回転止め２５ａの回転方向を固定し、外周部を円形にしてハウジング１に対し中心位置を保持された固定歯車支持治具７ａと、固定歯車支持治具７ａの内周に中心位置を保持し且つ微小回転可能に保持された固定歯車６ａと、固定歯車６ａの側面に設けられた突起６ｂと係合して固定歯車支持治具７ａに設けられた穴７ｂに挿入される衝撃緩衝材５ａ，５ｂとから構成される衝撃緩和機構が搭載されている。

この衝撃緩和機構によりハンマ１５がカム溝１５ａ，１４ａに沿って遊星歯車８方向に移動しストッパ２２に突き当った場合、ピニオン１４は常に回転しているが、固定歯車６ａの爪６ｂが衝撃緩衝材５ａ，５ｂを圧縮するため、固定歯車６ａが微小回転により、回転方向衝撃力を緩衝させることができる。また、本構成では、衝撃緩衝材５ａ，５ｂは、スピンドル１４の後方軸支である軸受１１とハウジング１との隙間に配列したので、工具全長を長くすることなく効果的に緩衝装置を設けることができる。また、衝撃緩衝材５ａと５ｂは、固定歯車６ａの回転負荷方向で、しかも突起６ｂの両側に配置しているため、モータ２の正逆回転及び負荷の振動にも対応することができる。なお、突起６ｂは図示したように２個とは限らず、少なくとも１個以上持たせれば良い。

図３及び図４は第二の実施例を示しており、図３はインパクト工具を示す一部省略縦断側面図、図４はインパクト工具に搭載した衝撃緩和機構を示す分解図である。図３に示すインパクト工具には、図４に示すように固定歯車６ｃの外面に突起６ｄを持たせ、ハウジング１に装着される固定歯車支持治具７ｃには、固定歯車６ｃの外面の突起６ｄに対応する部位に衝撃緩衝材５ｃ，５ｄが挿入される穴７ｄを有する衝撃緩和機構が搭載されている。

この衝撃緩和機構により固定歯車６ｃの突起６ｄが衝撃緩衝５ｃと５ｄ間に挿入するように固定歯車６ｃを固定歯車支持治具７ｃと組合せされているため、図１及び図２に示す衝撃緩和機構よりも固定歯車６ｃの外径側での負荷支持になるため、より効果的に負荷緩衝することができる。しかし、固定歯車支持治具７ｃの外径及びハウジング１が少し大きくなってしまうものの効果は十分に得られる。

図５及び図６は第三の実施例を示しており、図５はインパクト工具を示す一部省略縦断側面図、図６はインパクト工具に搭載した衝撃緩和機構を示す分解図である。図５に示すインパクト工具には、図６に示すように固定歯車６と固定歯車支持治具7ｅを固着し、固定歯車支持治具７ｅとハウジング１との回転止め部である突起７ｆの両側に衝撃緩衝材５ｅ，５ｆを配置された衝撃緩和機構が搭載されている。

この衝撃緩和機構により衝撃緩衝材５ｅ，５ｆの突起７ｆ側との対面側は、本体のハウジング１のリブ１ａで押さえられており、また衝撃緩衝材５ｅ，５ｆが軸受１１とハウジング１との間に配されているので、全長形状を大きくすることなく、回転衝撃力を緩衝することができる。

図７は第四の実施例を示しており、インパクト工具に搭載した衝撃緩和機構を示す外観斜視図である。図７に示すように固定歯車６と固定歯車支持治具７ｇとを固着し、固定歯車支持治具７ｇの外面に突起７ｈを持たせ、突起７ｈの回転方向とハウジング１の図示しないリブ間に衝撃緩衝材５ｇ，５ｈを配置された衝撃緩和機構が搭載されている。

この衝撃緩和機構は、図６に示す衝撃緩和機構より外径側での負荷支持になるため、図６よりも効果的に負荷緩衝することができる。しかし、固定歯車支持治具７ｇの外径及び本体ハウジング１が大きくなってしまうものの効果は十分に得られる。

なお、上述した衝撃緩和機構を組合せることにより固定歯車６からハウジング１間の回転衝撃を更に低減させることができると共に、使用する衝撃緩衝材５にはダンピング効果を持つ各種防振ゴム、軟質プラスチック及びフェルト等を利用することが望ましい。

本発明になるインパクト工具を示す一部省略縦断側面図である。 図１のインパクト工具に搭載した衝撃緩和機構の第一の実施例を示す分解図である。 本発明になるインパクト工具を示す一部省略縦断側面図である。 図３のインパクト工具に搭載した衝撃緩和機構の第二の実施例を示す分解図である。 本発明になるインパクト工具を示す一部省略縦断側面図である。 図５のインパクト工具に搭載した衝撃緩和機構の第三の実施例を示す分解図である。 本発明になるインパクト工具に搭載した衝撃緩和機構の第四の実施例を示すを示す外観斜視図である。 従来のインパクト工具を示す一部省略縦断側面図である。

符号の説明

１はハウジング、２はモータ、５は衝撃緩衝材、６ａと６ｃは固定歯車、６ｂと６ｄは突起、７は固定歯車支持治具、９は遊星歯車、１０はハンマーケース、１１は軸受、１４はスピンドル、１５はハンマ、１７はアンビル、２０は十字ねじ回しビット、２２はストッパである。

Claims (4)

1. モータと、
   該モータを収容するハウジングと、
   該モータに接続される遊星歯車機構であって、該モータによって回転駆動されるピニオンと、該ピニオンと噛み合う遊星歯車と、該遊星歯車と噛み合う固定歯車と、該遊星歯車を回転可能に支持するスピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持する軸受とを有する遊星歯車機構と、
   該スピンドルに接続される打撃機構と、
   を備えたインパクト工具において、
   該インパクト工具はさらに、該軸受と該固定歯車とを同軸上に支持する支持部材を有し、
   該支持部材は、該ハウジングに対して回転しないよう接続される回転止め部と、該回転止め部に設けられた穴部と、該回転止め部の前方において該固定歯車を支持する外周部とを有し、
   該固定歯車は、該固定歯車から後方に突出し該穴部と係合する突起部を有することを特徴とするインパクト工具。
2. 該穴部と該突起部は、それぞれ該固定歯車の中心に対して点対称な位置に２個設けられることを特徴とする請求項１記載のインパクト工具。
3. 該固定歯車の外周面はほぼ円形であり、該支持部材の該外周部における内周面もほぼ円形であり、該支持部材の該外周面における内周面が該固定歯車の外周面を支持するよう構成したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一に記載のインパクト工具。
4. 該穴部と該突起部の間に衝撃緩衝材を介在させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載のインパクト工具。

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