JP6156785B2 - Impact tool - Google Patents
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Description
本発明は、モータの回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃工具に関する。The present invention relates to an impact tool that converts rotation of a motor into a rotational impact force and transmits it to a tip tool.
インパクトドライバやインパクトレンチ等の打撃工具が知られている(例えば、下記特許文献1参照)。この種の打撃工具は、モータからの回転駆動力により回転するスピンドルと、スピンドルの回転軸方向に移動可能に嵌合するハンマと、先端工具が装着される装着部を有するアンビルとを備える。 A hitting tool such as an impact driver or an impact wrench is known (for example, see
ハンマの内周面及びスピンドルの外周面には、それぞれカム溝が設けられ、これらのカム溝の間に挿入されたスチールボールを介して、スピンドルの回転がハンマに伝達される。ハンマは、スピンドルの回転軸方向アンビル側に突設された爪部を有し、スプリングによりアンビル方向に付勢される。アンビルには、スピンドルの径方向に突出する羽根部が設けられる。ハンマは、スピンドルの回転が伝達されると、回転しながら、スプリングの付勢によりアンビル方向へ前進する。そして、ハンマの爪部がアンビルの羽根部に衝突して噛み合い、回転方向に打撃する。これにより、アンビルが先端工具と共に回転し、ビスやボルト等の締付作業が行われる。Cam grooves are provided on the inner peripheral surface of the hammer and the outer peripheral surface of the spindle, respectively, and the rotation of the spindle is transmitted to the hammer via steel balls inserted between these cam grooves. The hammer has a claw projecting on the anvil side of the spindle in the rotation axis direction and is urged in the anvil direction by a spring. The anvil is provided with a blade portion protruding in the radial direction of the spindle. When the rotation of the spindle is transmitted, the hammer moves forward in the anvil direction by the biasing of the spring while rotating. Then, the claw portion of the hammer collides with the blade portion of the anvil and meshes, and strikes in the rotation direction. Thereby, an anvil rotates with a front-end tool, and tightening work, such as a screw and a bolt, is performed.
ハンマは、アンビルを打撃した後、スプリングの付勢力に抗して回転しながらアンビルから後退する。そして、ハンマの爪部がアンビルの羽根部を乗り越えて、ハンマとアンビルとの噛み合いが解除され、ハンマがアンビルから離脱する。その後、スプリングの付勢により、ハンマが回転しながらアンビル方向に再度前進し、ハンマがアンビルを打撃することとなる。 After hitting the anvil, the hammer moves backward from the anvil while rotating against the urging force of the spring. Then, the claw portion of the hammer gets over the blade portion of the anvil, the meshing between the hammer and the anvil is released, and the hammer is detached from the anvil. Thereafter, the spring is urged to move forward again in the direction of the anvil while rotating, and the hammer strikes the anvil.
このような打撃工具において、ハンマ及びアンビルの離脱トルクを大きくすることにより、締付作業の速度を向上させることが考えられている。離脱トルクを大きくする方法としては、例えば、ハンマを付勢するスプリングのバネ定数を大きくすることや、スピンドル及びハンマに設けたカム溝のリード角を小さくすることが挙げられる。In such a striking tool, it is considered to increase the speed of the tightening operation by increasing the separation torque of the hammer and the anvil. Examples of a method for increasing the separation torque include increasing the spring constant of a spring that urges the hammer, and decreasing the lead angle of the cam groove provided in the spindle and the hammer.
しかしながら、スプリングのバネ定数は従来も大きく設定されており、これ以上大きくするためには、スプリングの大きさが小さいままでも高額な材質、特殊な形状のものを使えばバネ定数をさらに上げることも可能だが、安いスプリング材質で作ろうとするとサイズの大きなスプリングを採用するほかない。この場合、工具本体の全長が長くなってしまい、工具の大型化を招くこととなる。また、カム溝のリード角を小さくするためには、スピンドルの径を大きくしなければならず、やはり工具の大型化を招いてしまうという問題があった。However, the spring constant of the spring has been set large in the past, and in order to increase it further, the spring constant can be further increased by using expensive materials and special shapes even if the spring size is small. Although it is possible, if you want to make it with cheap spring material, you must use a large spring. In this case, the overall length of the tool body becomes long, leading to an increase in size of the tool. In addition, in order to reduce the lead angle of the cam groove, the diameter of the spindle has to be increased, which also increases the size of the tool.
したがって、工具を大型化することなく締付速度を向上可能な打撃工具が望まれていた。Therefore, there has been a demand for a striking tool capable of improving the fastening speed without increasing the size of the tool.
上記課題を解決するために、本発明に係る打撃工具は、モータと、モータにより回転駆動されるハンマと、先端工具が装着される装着部を有し、ハンマからの打撃によりハンマの回転方向に回転するアンビルと、を有する打撃工具であって、ハンマは、回転方向でアンビルと接触する側において、先端工具側に向かうにつれて回転方向に傾斜する打撃面を有し、アンビルは、回転方向でハンマと接触する側において、先端工具側に向かうにつれて回転方向に傾斜する被打撃面を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a striking tool according to the present invention has a motor, a hammer that is rotationally driven by the motor, and a mounting portion to which a tip tool is mounted, and the hammer hits the hammer in the rotation direction. The hammer has a striking surface that inclines in the rotational direction toward the tip tool side on the side in contact with the anvil in the rotational direction, and the anvil has a hammer in the rotational direction. It has a striking surface which inclines in the rotation direction toward the tip tool side on the side in contact with.
かかる構成によれば、ハンマの打撃面及びアンビルの被打撃面間に作用する力が、ハンマからアンビル方向への成分を有するため、ハンマ及びアンビルの離脱トルクが大きくなる。これにより、1回の打撃におけるハンマ及びアンビルの噛み合う時間が長くなるため、ハンマからアンビルへのトルクの伝達量が多くなる。したがって、工具を大型化せずとも、先端工具による締付速度の向上が可能となる。According to such a configuration, the force acting between the hammering surface and the hit surface of the anvil has a component in the direction from the hammer to the anvil, so that the separation torque of the hammer and the anvil increases. As a result, the time required for the hammer and the anvil to be engaged with each other is increased, so that the amount of torque transmitted from the hammer to the anvil increases. Therefore, it is possible to improve the fastening speed with the tip tool without increasing the size of the tool.
上記した打撃工具において、ハンマは、ハンマ本体部から先端工具側へ突出し、打撃面を有する爪部を有し、アンビルは、アンビル本体部から径方向へ突出し、被打撃面を有する羽根部を有することが好ましい。In the hitting tool described above, the hammer protrudes from the hammer main body portion toward the tip tool side and has a claw portion having a hitting surface, and the anvil has a blade portion having a hitting surface protruding in a radial direction from the anvil main body portion. It is preferable.
かかる構成によれば、簡易な構成により工具を大型化することなく締付速度の向上が可能となる。According to this configuration, the tightening speed can be improved without increasing the size of the tool with a simple configuration.
また、打撃面及び被打撃面は、互いに略平行に傾斜することが好ましい。Further, it is preferable that the striking surface and the striking surface are inclined substantially parallel to each other.
かかる構成によれば、トルクを有効に伝達可能となるため、締付速度の向上が可能となる。According to such a configuration, torque can be transmitted effectively, so that the tightening speed can be improved.
また、本発明に係る打撃工具は、モータと、ハンマ本体部と、ハンマ本体部から前方へ突出し打撃面を有する爪部と、を有し、モータにより回転駆動されるハンマと、ハンマの前方側に設けられ、前方側に設けられ先端工具が装着される装着部と、後方側に設けられアンビル本体部から径方向へ突出し打撃面と当接する被打撃面を有する羽根部と、を有し、ハンマからの打撃によりハンマの回転方向に回転するアンビルと、を有する打撃工具であって、ハンマ本体部の前側面と打撃面とのなす角度は90°未満であり、アンビル本体部の前側面と被打撃面とのなす角度は90°より大きくなるように構成されることを特徴とする。The hammering tool according to the present invention includes a motor, a hammer main body, and a claw that protrudes forward from the hammer main body and has a striking surface. The hammer is rotated by the motor, and the front side of the hammer. A mounting portion provided on the front side to which the tip tool is mounted, and a blade portion provided on the rear side and having a hitting surface that protrudes in a radial direction from the anvil main body and contacts the hitting surface, An anvil that rotates in the direction of rotation of the hammer by striking the hammer, the angle formed by the front side of the hammer body and the striking surface is less than 90 °, and the front side of the anvil body The angle formed with the hit surface is configured to be greater than 90 °.
かかる構成によれば、ハンマの打撃面及びアンビルの被打撃面間に作用する力が、ハンマからアンビル方向への成分を有するため、ハンマ及びアンビルの離脱トルクが大きくなる。これにより、1回の打撃におけるハンマ及びアンビルの噛み合う時間が長くなるため、ハンマからアンビルへのトルクの伝達量が多くなる。したがって、工具を大型化せずとも、先端工具による締付速度の向上が可能となる。According to such a configuration, the force acting between the hammering surface and the hit surface of the anvil has a component in the direction from the hammer to the anvil, so that the separation torque of the hammer and the anvil increases. As a result, the time required for the hammer and the anvil to be engaged with each other is increased, so that the amount of torque transmitted from the hammer to the anvil increases. Therefore, it is possible to improve the fastening speed with the tip tool without increasing the size of the tool.
上記した打撃工具において、打撃面及び被打撃面は、互いに略平行に傾斜することが好ましい。In the hitting tool described above, it is preferable that the hitting surface and the hit surface are inclined substantially parallel to each other.
かかる構成によれば、トルクを有効に伝達可能となるため、締付速度の向上が可能となる。According to such a configuration, torque can be transmitted effectively, so that the tightening speed can be improved.
本発明に係る打撃工具によれば、工具の大型化を招くことなく、ハンマ及びアンビルの離脱トルクを大きくして、締付速度を向上可能となる。According to the impact tool according to the present invention, it is possible to increase the tightening speed by increasing the separation torque of the hammer and the anvil without increasing the size of the tool.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。ここでは、本発明をインパクトドライバに適用した場合を例に、説明を行う。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, the case where the present invention is applied to an impact driver will be described as an example.
まず、本発明の実施の形態に係るインパクトドライバについて、図1に基づき説明する。図1は、実施の形態に係るインパクトドライバ1の内部構造を示す中央断面図である。インパクトドライバ1は、図1に示されるように、ハウジング2、モータ3、ギヤ機構4、スピンドル5、ハンマ6、アンビル7及びインバータ回路部8を含んで構成される。First, an impact driver according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a central sectional view showing an internal structure of an
ハウジング2は、樹脂製であってインパクトドライバ1の外郭を成しており、略筒状の胴体部2aと、胴体部2aから延出されるハンドル部2bと、基板収容部2cとから構成される。胴体部2a内には、図1に示されるように、モータ3が、その軸方向が胴体部2aの長手方向に一致するように配置されると共に、ギヤ機構4、スピンドル5、ハンマ6及びアンビル7が、モータ3の軸方向一端側に向かって並んで配置されている。The
胴体部2a内の前側位置には、ハンマ6及びアンビル7が内蔵される金属製のハンマケース9が配置されている。ハンマケース9は、前方に向かうに従って徐々に径が細くなる略漏斗形状を成しており、前端部分には開口9aが形成され、開口9aから後述する先端工具装着部72の先端部分が露出し、その先端に開口部72aが形成される。A metal hammer case 9 in which the
ハンドル部2bは、胴体部2aの前後方向略中央位置から下側に向けて延出し、下端が基板収容部2cに接続されている。ハンドル部2bの内部には、スイッチ機構10が内蔵される。ハンドル部2bにおいて、胴体部2aからの根元部分であって前側位置には、作業者の操作箇所となり電子スイッチであるトリガスイッチ11が設けられている。このトリガスイッチ11は、スイッチ機構10と接続しており、モータ3への駆動電力の供給と遮断とを切り替えるために用いられる。また、ハンドル部2bと胴体部2aとの接続部分であって、トリガスイッチ11の直上には、モータ3の回転方向を切り替える正逆切替スイッチ12が設けられている。The
基板収容部2cは、上部に制御回路部13を収容し、下部には電池パック装着面が形成されている。基板収容部2cは、モータ3からアンビル7へ向かう方向(前方)に突出する形状を成している。この突出する部分の前端部は、先端工具装着部72よりも前方へ突出しないように、即ち、先端工具装着部72よりもモータ3側に位置している。また、基板収容部2cの左右方向の幅は、胴体部2aの左右方向の幅と略等しくなるように形成されている。電池パック装着面には、リチウムイオン電池等の複数の電池セルが収容された電池パック17が着脱可能に装着される。 The
モータ3は、本実施の形態ではブラシレスモータであり、出力軸及び複数の永久磁石を備えるロータと、当該ロータと対向する位置に配置され複数のコイルを備えるステータとを含んで構成される(不図示)。モータ3の出力軸は、軸方向が前後方向と一致するように胴体部2a内に配置される。The
ギヤ機構4は、モータ3の前方に配置されている。ギヤ機構4は、複数の歯車を備える遊星歯車機構で構成される減速機構であり、出力軸の回転を減速して、スピンドル5に伝達する。The
スピンドル5は、モータ3の出力軸と略同軸に回転可能に配置され、前側周方向の2箇所に、側面視V字形で断面が半円形のカム溝5aが形成される。この1対のカム溝5aには、それぞれ、スチールボール15が配置される。The
ハンマ6は、スピンドル5に外嵌するハンマ本体部61と、当該ハンマ本体部61の前端に突設される一対の爪部62とを備えている。ハンマ6は、スプリング16により前方に付勢され、当該付勢力に抗して後方に移動することも可能に構成されている。ハンマ本体部61の内周面には、カム溝63が形成され、当該カム溝63とスピンドル5の外周面に形成されたカム溝5aとの間に、スチールボール15が配置される。このスチールボール15を介して、スピンドル5の回転がハンマ6に伝達される。The
アンビル7は、ハンマ6の前方に配置されており、アンビル本体部71と、先端工具装着部72とを含んで構成される。先端工具装着部72の先端には、開口部72aが形成され、ビット等の先端工具が着脱可能に装着される。The anvil 7 is disposed in front of the
また、アンビル7には、先端工具装着部72の後方にアンビル本体部71と一体に構成され、アンビル本体部71の回転中心に対して対極に配置された一対の羽根部73が突設される。ハンマ6が回転すると、一方の爪部62と一方の羽根部73とが衝突すると同時に、他方の爪部62と他方の羽根部73とが衝突して、ハンマ6とアンビル7とが噛み合う。これにより、羽根部73に打撃が与えられ、ハンマ6の回転力がアンビル7に伝達される。また、爪部62と羽根部73との衝突後、ハンマ6はスプリング16の付勢力に抗して回転しながら後退する。そして、爪部62が羽根部73を乗り越えると、ハンマ6とアンビル7との噛み合いが解除され、ハンマ6がアンビル7から離脱する。その後、スプリング16に蓄えられた弾性エネルギーが解放されて、ハンマ6は前方に移動し、再び、爪部62と羽根部73とが衝突することとなる。In addition, the anvil 7 is provided with a pair of
インバータ回路部8には、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子(不図示)が設けられる。The inverter circuit unit 8 is provided with a switching element (not shown) such as a MOSFET (Metal Oxide Field Effect Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
次に、本実施の形態に係るハンマ6及びアンビル7の形状について、図2及び図3に基づき詳細に説明する。図2は、実施の形態に係るインパクトドライバ1におけるハンマ6及びアンビル7の形状を示す部分構成図である。図2(a)はハンマ6の側面図、図2(b)はアンビル7の側面図であり、図2(c)はハンマ6及びアンビル7の噛み合いを示す側面図である。また、図2(d)は図2(c)を回転軸方向前側(図中下側)から見た図であり、図2(e)は図2(c)における部分拡大図である。図3は、実施の形態に係るインパクトドライバ1におけるハンマ6の側面図である。Next, the shapes of the
ハンマ6は、円筒形のハンマ本体部61がスピンドル5に外嵌し、スピンドル5の回転軸と略同軸に回転可能且つ回転軸方向に移動可能となっている。ハンマ本体部61は、図1に示されるように、スプリング16により前方に付勢される。The
また、ハンマ6は、図2(a)及び図3に示されるように、ハンマ本体部61から回転軸方向に突出する一対の爪部62を有する。爪部62の両側には、平面状の打撃面62a、62bが形成される。モータ3が正回転を行うと、ハンマ6は、図2(d)に示す矢印A方向(回転軸方向前方から見て反時計回り)に回転する。打撃面62aは、この回転、すなわち正回転中に、アンビル7の一方の羽根部73を打撃する面である。また、モータ3が逆回転を行うと、ハンマ6は、矢印Aと逆方向(回転軸方向前方から見て時計回り)に回転する。打撃面62bは、この回転、すなわち逆回転中に、アンビル7の他方の羽根部73を打撃する面である。Moreover, the
アンビル7は、図1及び図2(b)に示されるように、円筒形のアンビル本体部71がスピンドル5の回転軸と略同軸に回転可能に配置される。アンビル本体部71の回転軸方向前端には、先端工具装着部72が、アンビル本体部71と略同軸に一体回転可能に設けられる。As shown in FIGS. 1 and 2B, the anvil 7 is disposed such that a cylindrical anvil
また、アンビル本体部71の回転軸方向後方側には、アンビル本体部71から径方向外側に突出する一対の羽根部73が設けられる。羽根部73の両側には、平面状の被打撃面73a、73bが形成される。被打撃面73aは、アンビル7が図2(d)に示す矢印A方向に正回転する場合に、ハンマ6の一方の爪部62の打撃面62aにより打撃される面であり、被打撃面73bは、アンビル7が矢印Aと逆方向に逆回転する場合に、ハンマ6の他方の爪部62の打撃面62bにより打撃される面である。A pair of
ハンマ6及びアンビル7において、打撃面62a、62b及び被打撃面73a、73bは、それぞれ、回転軸方向に対して傾斜を有する。図2(c)乃至(e)には、正回転中のハンマ6の爪部62及びアンビル7の羽根部73の噛み合いを示す。ハンマ6が正回転中にアンビル7を打撃する打撃面62aは、回転軸方向前方に向かうにつれて、正回転方向に傾斜する。すなわち、ハンマ6のハンマ本体部61の前側面61aに対する打撃面62aの角度θh(前側面61aと打撃面62aとがなす角度)が90°未満の鋭角に構成されている。ここで、前側面61aは、ハンマ本体部61において回転軸方向前側に位置する面である。同様に、ハンマ6が正回転中にアンビル7が打撃される被打撃面73aは、回転軸方向前方に向かうにつれて、正回転方向に傾斜する。すなわち、アンビル7の羽根部73の前側面73cに対する被打撃面73aの角度θa(前側面73cと被打撃面73aとがなす角度)が90°より大きい鈍角に構成されている。ここで、前側面73cは、アンビル7の羽根部73において回転軸方向前側に位置する面である。打撃面62a及び当該打撃面62aにより打撃される被打撃面73aは、図2(e)に示されるように、互いに略平行に傾斜する。これにより、ハンマ6からの打撃力が、アンビル7に有効に伝達される。In the
一方、ハンマ6が逆回転中にアンビル7を打撃する打撃面62bは、回転軸方向前方に向かうにつれて、逆回転方向に傾斜する。同様に、ハンマ6が逆回転中にアンビル7が打撃される被打撃面73bは、回転軸方向前方に向かうにつれて、逆回転方向に傾斜する。すなわち、正回転側の打撃面62a、被打撃面73aと同様、角度θhは鋭角、角度θaは鈍角に構成されている。打撃面62b及び当該打撃面62bにより打撃される被打撃面73bは、互いに略平行に傾斜する。On the other hand, the
本実施の形態では、打撃面62a、62b及び被打撃面73a、73bの回転軸方向からの傾斜角は、図3に示されるように、回転方向に対して15°である。この場合、角度θ hは75°、角度θaは105°になっている。In the present embodiment, the inclination angles of the
上記したような傾斜を有することにより、ハンマ6の各爪部62は、径方向の内外両側面が、ハンマ本体部61から離れる方向に広がる略台形状に形成されることとなる。同様に、アンビル7の各羽根部73の径方向の外側面は、アンビル本体部71から離れる方向に広がる略台形状に形成される。By having the inclination as described above, each
次に、実施の形態に係るインパクトドライバ1による締付動作の詳細及び従来との差異について、図4乃至9に基づき説明する。まず、従来のインパクトドライバにおけるハンマ106及びアンビル107の形状について、図4に基づき説明する。図4は、従来のインパクトドライバによる締付動作を説明する図であり、ビスの締付動作時における各部の状態を、(1)から(5)の5段階で示している。図面上側の各図が、ハンマ106及びアンビル107を含む部分側面図であり、図面下側の各図が、ハンマ106及びアンビル107を回転軸方向前側から見た図である。Next, details of the tightening operation by the
従来のインパクトドライバでは、ハンマ106は、円筒形のハンマ本体部161から軸方向前方に突出する一対の爪部162を有する。爪部162の両側には、ハンマ106の回転軸方向に略平行な打撃面162a、162bが形成される。また、アンビル107は、ハンマ106の前方に配置され、円筒形のアンビル本体部171と、先端工具装着部172とを含んでいる。アンビル本体部171の後端側には、径方向外側に突出する一対の羽根部173が設けられる。羽根部173の両側には、アンビル107の回転軸方向に略平行な被打撃面173a、173bが形成される。先端工具装着部172の先端には、先端工具20を装着するための開口部172aが形成される。In the conventional impact driver, the
上記したように、従来のインパクトドライバでは、爪部162の打撃面162a、162bと、羽根部173の被打撃面173a、173bとは、本実施の形態に係るインパクトドライバ1とは異なり、ハンマ106及びアンビル107の軸方向に略平行に形成される。すなわち角度θh及びθaが共に90°に形成される。As described above, in the conventional impact driver, the hitting
このように構成された従来のインパクトドライバによる締付動作について、図4及び図6に沿って説明する。図6は、従来のインパクトドライバ及び実施の形態に係るインパクトドライバ1による締付動作時における締付トルク及びアンビル角の時間変化を示す図である。図6(a)及び図6(b)が従来のインパクトドライバに対応する図であり、図6(c)及び図6(d)は実施の形態に係るインパクトドライバ1に対応する図である。ここで、締付トルクとは、ビス30の締付時にアンビル107に加わる負荷トルクを意味し、アンビル角とは、ビス30の締付作業開始時からの回転角度である。The tightening operation by the conventional impact driver configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram showing temporal changes in the tightening torque and the anvil angle during the tightening operation by the conventional impact driver and the
図4(1)に示されるように、先端工具装着部172に先端工具20を装着し、先端工具20の先端をビス30に係合させた状態で、インパクトドライバを作動させると、ハンマ106は、モータ及びスピンドル(不図示)の回転に伴い、矢印A方向に回転する。ハンマ106は、回転を継続しながら、ハンマ本体部161の後方に設けられたスプリング(不図示)からの付勢により、図4(2)に示されるように、アンビル107方向へ前進する。As shown in FIG. 4 (1), when the
ハンマ106が更に前進し、ハンマ106の爪部162が、図4(3)に示されるように、アンビル107の羽根部173に噛み合うと、爪部162の打撃面162aが羽根部173の被打撃面173aに接触する。このとき、ハンマ106の打撃面162aが羽根部173の被打撃面173aを打撃し、アンビル107は先端工具20と共にハンマ106と同一方向に回転する。これにより、インパクトドライバは、先端工具20が係合するビス30を締め付ける。When the
この打撃時、アンビル107には、図6(a)に示されるように、瞬間的に大きな締付トルクが付与される。この締付トルクの付与により、アンビル107及び先端工具20は、ハンマ106と同一方向に回転し、ビス30が所定角度θ1の回転を行うこととなる(図4(4)及び図6(b))。At the time of this impact, a large tightening torque is momentarily applied to the
瞬間的に大きな締付トルクが発生した後も、ハンマ106及びアンビル107は、噛み合い状態を保持したまま回転を継続する。このとき、ハンマ106の打撃面162aからアンビル107の被打撃面173aには、打撃面162a及び被打撃面173aに垂直な方向、すなわちハンマ106及びアンビル107の回転方向に打撃力が加わり、アンビル107に締付トルクが付与されることとなる。この締付トルクは、図6(a)及び図6(b)に示されるように、ビス30の回転が進み、ビス30の締め付けが深くなるにつれて徐々に大きくなる。Even after a large tightening torque is momentarily generated, the
一方、ハンマ106の打撃面162aには、アンビル107の被打撃面173aから、打撃面162a及び被打撃面173aに垂直な方向、すなわちハンマ106及びアンビル107の回転方向と逆方向に、上記した打撃力と同一の大きさの力が加わることとなる。このアンビル107からの力をF(A)と記す。力F(A)は、カム機構(カム溝5a、カム溝63、スチールボール15等)により回転軸方向に向きを変換され、ハンマ106には、図4(4)に示されるように、回転軸方向後方への力が加わることとなる。カムにより向きを変換された力を、F1(A)と記す。この力F1(A)も、締付トルクと同様に、ビス30の回転が進むにつれて徐々に大きくなる。On the other hand, the
ハンマ106には、また、スプリングによる付勢力が、アンビル107に向かう方向、すなわち回転軸方向前方に加わる。スプリングによる付勢力を、F(S)と記す。この付勢力F(S)は、ハンマ本体部161がアンビル107方向へ進むにつれて、すなわちビス30の回転が進むにつれて徐々に小さくなる。Also, the urging force of the spring is applied to the
図4(4)に示される状態において、締付トルクに基づく回転軸方向後方への力F1(A)は、スプリングによる回転軸方向前方への力F(S)よりも小さいため、ハンマ106はアンビル107方向に付勢され、爪部162及び羽根部173は噛み合い状態を保持したまた回転を継続する。ビス30の回転が進むと、締付トルクに基づく力F1(A)は大きくなり、スプリングによる力F(S)は小さくなる。そして、力F1(A)の大きさが力F(S)の大きさに等しくなった(図4(5))後、更にビス30が回転すると、力F 1(A)の大きさが力F(S)の大きさよりも大きくなり、ハンマ106には回転軸方向後方への力が作用することとなる。これにより、ハンマ106の爪部162はアンビル107の羽根部173を乗り越え、ハンマ106とアンビル107との噛み合いは外れることとなる。In the state shown in FIG. 4 (4), a force F in the rearward direction of the rotation axis based on the tightening torque.1(A) is smaller than the forward force F (S) in the rotational axis direction by the spring, so that the
ハンマ106及びアンビル107の噛み合いが外れると、図6(a)に示されるように、アンビル107の締付トルクは0になり、アンビル107、先端工具20及びビス30の回転は停止する。ビス30は、所定角度θ1の回転後、更に角度θ2回転した後、回転が停止される。すなわち、1打撃におけるビス30の回転角、すなわちアンビル角は、θ3=θ1+θ2である。When the engagement between the
また、1打撃の打撃時間をTとすると、(3)から(5)に至るまでの時間、すなわちトルクが発生している時間t1と、(5)から(1)、(2)の状態を経て、再び(3)の状態に至るまで時間、すなわちトルクが発生していない時間t2との和により、T=t1+t2と表すことができる。以下、トルクが発生している時間t1を有効時間と定義し、トルクが発生していない時間t2を無効時間と定義する。Also, assuming that the impact time of one impact is T, the time from (3) to (5), that is, the time t 1 during which torque is generated, and the states from (5) to (1), (2) The time until the state (3) is reached again, that is, the sum of the time t 2 when no torque is generated, can be expressed as T = t 1 + t 2 . Hereinafter, the time t 1 when the torque is generated is defined as the valid time, and the time t 2 when the torque is not generated is defined as the invalid time.
ハンマ106及びアンビル107の噛み合いが外れた後、ハンマ106は後退するが、スプリングの付勢により再度前進し、アンビル107を打撃する。そして、アンビル107に締付トルクが付与され、先端工具20がビス30の締め付けを行う。After the
続いて、本実施の形態に係るインパクトドライバ1による締付動作について、図5及び図6に沿って説明する。Subsequently, a tightening operation by the
図5(1)に示されるように、先端工具装着部72に先端工具20を装着し先端工具20の先端をビス30に係合させた状態で、インパクトドライバ1を作動させると、ハンマ6は、モータ3及びスピンドル5の回転に伴い、矢印A方向に回転する。ハンマ6は、回転を継続しながら、スプリング16からの付勢により、図5(2)に示されるように、アンビル7方向へ前進する。ハンマ6の爪部62が、図5(3)に示されるように、アンビル7の羽根部73に噛み合うと、爪部62の打撃面62aが羽根部73の被打撃面73aに接触する。このとき、ハンマ6の打撃面62aが羽根部73の被打撃面73aを打撃し、アンビル7は先端工具20と共にハンマ6と同一方向に回転する。これにより、インパクトドライバ1は、従来と同様に、先端工具20が係合するビス30を締め付ける。As shown in FIG. 5 (1), when the
この打撃時、アンビル7には、図6(c)に示されるように、瞬間的に大きな締付トルクが付与される点も従来と同様である。この締付トルクの付与により、アンビル7及び先端工具20は、ハンマ6と同一方向に回転し、ビス30が所定角度θ1の回転を行うこととなる(図5(4)及び図6(d))。At the time of this impact, as shown in FIG. 6C, a large tightening torque is instantaneously applied to the anvil 7 as in the conventional case. By applying the tightening torque, the anvil 7 and the
瞬間的に大きな締付トルクが発生した後も、ハンマ6及びアンビル7は、噛み合い状態を保持したまま回転を継続する。このとき、ハンマ6の打撃面62aからアンビル7の被打撃面73aには、打撃面62a及び被打撃面73aに垂直な方向に打撃力が加わり、アンビル7には回転方向への締付トルクが付与されることとなる。この締付トルクは、図6(c)及び図6(d)に示されるように、ビス30の回転が進むにつれて徐々に大きくなる。Even after a large tightening torque is momentarily generated, the
一方、ハンマ6の打撃面62aには、アンビル7の被打撃面73aから、打撃面62a及び被打撃面73aに垂直な方向に、上記した打撃力と同一の大きさの力F(A)が加わることとなる。ここで、本実施の形態のインパクトドライバ1では、従来のインパクトドライバと異なり、打撃面62a及び被打撃面73aが回転軸方向と平行ではなく傾斜を有することから、ハンマ6からアンビル7への打撃力の向きは、回転方向と同一ではなく、またアンビル7からハンマ6への力F(A)の向きは、図5(4)に示されるように、回転方向と逆向きではない。したがって、力F(A)は、回転方向の力成分のみならず、回転軸方向の力成分をも持つこととなる。On the other hand, on the
このうち、回転方向の力成分は、従来のインパクトドライバと同様に、カムにより回転軸方向に向きを変換され、軸方向後方への力となる。この軸方向後方への力を、F1(A)と記す(図5(4))。また、回転軸方向の力成分は、軸方向前方への力となる。この軸方向前方への力を、F2(A)と記す(図5(4))。すなわち、スプリング16からの付勢力F(S)と同じ向きの力がハンマ6に加わることとなり、力F2(A)は、スプリング16からの付勢力F(S)を補助する力となる。Among these components, the force component in the rotational direction is converted in the direction of the rotational axis by the cam as in the case of the conventional impact driver, and becomes a force in the axially rearward direction. This axially rearward force is denoted as F 1 (A) (FIG. 5 (4)). The force component in the rotation axis direction is a force forward in the axial direction. This axially forward force is denoted as F 2 (A) (FIG. 5 (4)). That is, a force in the same direction as the biasing force F (S) from the
締付トルクに基づく力F1(A)及びF2(A)は、ビス30の回転が進むにつれて徐々に大きくなる。これに対し、スプリング16からの力F(S)は、ビス30の回転が進むにつれて徐々に小さくなる。図5(4)に示される状態において、締付トルクに基づく回転軸方向後方への力F1(A)は、スプリング16による回転軸方向前方への力F(S)及び締付トルクに基づく回転軸方向前方への力F2(A)の和F(S)+F2(A)よりも小さいため、ハンマ6はアンビル7方向に付勢され、爪部62及び羽根部73は噛み合い状態を保持したまま回転を継続する。ビス30の回転が進み、締付トルクに基づく力F 1(A)の大きさが、スプリング16による力F(S)及び締付トルクに基づく力F2(A)の和F(S)+F2(A)に等しくなった(図5(5))後、力F1(A)が力F(S)+F2(A)よりも大きくなると、ハンマ6には回転軸方向後方への力が作用することとなる。これにより、図5(5)に示されるように、ハンマ6の爪部62はアンビル7の羽根部73を乗り越え、ハンマ6とアンビル7との噛み合いは外れることとなる。Force F based on tightening torque1(A) and F2(A) gradually increases as the rotation of the
本実施の形態に係るインパクトドライバ1では、締付トルクに基づく回転軸方向前方への力F2(A)がスプリング16からの付勢力F(S)を補助する力となるため、あたかもスプリング16のバネ定数が大きくなったかのように作用することとなる。これにより、ハンマ6及びアンビル7の離脱トルクは、従来のインパクトドライバと比較して大きくなる。したがって、1打撃において、ハンマ6及びアンビル7の噛み合いが外れるまでの時間、すなわち(3)から(5)までの時間が長くなることとなる。In the
ハンマ6及びアンビル7の噛み合いが外れると、図6(c)に示されるように、アンビル7の締付トルクは0になり、アンビル7、先端工具20及びビス30の回転は停止する。ビス30は、所定角度θ1の回転後、更に角度θ2´回転した後、回転が停止される。すなわち、この1打撃におけるビス30の回転角、すなわちアンビル角は、θ3´=θ1+θ2´である。ここで、θ2´>θ2であるため、θ3´>θ3となる。When the
1打撃の打撃時間Tは、従来のインパクトドライバの場合と略同一の長さである。しかし、(3)から(5)に至るまでの時間、すなわちトルクが発生している有効時間t1´は、従来のインパクトドライバにおける有効時間t1に比較して長くなる。これは、締付トルクに基づく力F(A)が軸方向前方への成分F2(A)を有し、スプリング16の力F(S)を補助するためである。したがって、有効時間の差t1´−t1により、ハンマ6からアンビル7へのトルクの伝達量が増え、1打撃におけるアンビル角もΔθ2=θ2´−θ2増えることとなる。The striking time T for one striking is approximately the same length as that of a conventional impact driver. However, (3) from up to (5) times, i.e. effective time t 1 which torque is generated 'is longer than the effective time t 1 in the conventional impact driver. This is because the force F (A) based on the tightening torque has a component F 2 (A) forward in the axial direction, and assists the force F (S) of the
ハンマ6及びアンビル7の噛み合いが外れた後、ハンマ6は後退するが、スプリング16の付勢により再度前進し、アンビル7を打撃する。そして、アンビル7に締付トルクが付与され、先端工具20がビス30の締め付けを行う。After the engagement between the
上記のように、本実施の形態のインパクトドライバ1では、1打撃におけるアンビル角が、従来のインパクトドライバに比較して大きくなる。これは、打撃面62a及び被打撃面73aに傾斜(角度θhは鋭角、角度θaは鈍角とし、ハンマ6とアンビル7とが近づくように傾斜)を持たせたことにより、スプリング16の付勢力を補助する力が生じ、トルクが伝達される有効時間が長くなるためである。As described above, in the
なお、上記説明では、モータ3が正回転中の打撃を例に、説明を行ったが、モータ3が逆回転中の打撃についても同様である。モータ3の正回転中、ハンマ6及びアンビル7は前方視反時計回りに回転し、ハンマ6の一方の爪部62の打撃面62aがアンビル7の一方の羽根部73の被打撃面73aを打撃し、他方の爪部62の打撃面62aが他方の羽根部73の被打撃面73aを打撃する。これに対し、モータ3の逆回転中は、ハンマ6及びアンビル7は前方視時計回りに回転し、ハンマ6の一方の爪部62の打撃面62bがアンビル7の他方の羽根部73の被打撃面73bを打撃し、他方の爪部62の打撃面62bが一方の羽根部73の被打撃面73bを打撃する。この打撃力の回転軸方向前方への力成分が、スプリング16による付勢力を補助し、ハンマ6及びアンビル7の噛み合いが外れにくくなる。したがって、トルクが伝達される有効時間が長くなり、1打撃におけるアンビル角が大きくなる。In the above description, the description has been given by taking the impact while the
次に、75mmの長さを有するビス30の締付作業を行った場合について、図7及び図8に基づき説明する。図7は、従来のインパクトドライバによる締付動作時におけるアンビル角の時間変化を示す図であり、図8は、実施の形態に係るインパクトドライバ1による締付動作時におけるアンビル角の時間変化を示す図である。Next, the case where the
75mmのビス30の締付作業を完了するためには、ビスを30回転させる必要がある。言い換えれば、アンビル角が10800°に達するまで打撃を行う必要がある。従来のインパクトドライバにより締付作業を行った場合、150回の打撃によりアンビル角が10800°に到達した。この締付作業に要した時間は約3秒である。一方、実施の形態に係るインパクトドライバ1により締付作業を行った場合、120回の打撃によりアンビル角が10800°に到達した。この締付作業に要した時間は約2.5秒である。すなわち、従来のインパクトドライバの方が、ビス1本あたり1.2倍の時間を要することとなる。
In order to complete the tightening operation of the 75
図9は、従来のインパクトドライバ及び実施の形態に係るインパクトドライバ1による締付動作の詳細を説明する図である。図9は、従来のインパクトドライバ(従来品)及び実施の形態に係るインパクトドライバ1(発明品)のそれぞれに対し、1打撃当たりの打撃時間(T)、1秒当たりの打撃回数、締付完了までの総打撃回数、ビス1本当たりの締付時間及び1打撃当たりのビス回転角度(アンビル角)を示している。FIG. 9 is a diagram for explaining the details of the tightening operation by the conventional impact driver and the
従来のインパクトドライバ及び実施の形態に係るインパクトドライバ1の何れに対しても、1打撃当たりの打撃時間Tは0.02秒、1秒当たりの打撃回数は50回と、それぞれ同一である。しかし、締付完了までの総打撃回数は、従来のインパクトドライバでは150回であるのに対し、実施の形態に係るインパクトドライバでは125回と少なくなっている。また、ビス1本当たりの締付時間は、上記したように、従来のインパクトドライバでは3秒要するのに対し、実施の形態に係るインパクトドライバ1では2.5秒と短縮されている。このことから、1打撃当たりのビス回転角度は、従来のインパクトドライバではθ3=72°であるのに対し、実施の形態に係るインパクトドライバ1ではθ3´=86.4°と大きくなっていることがわかる。For both the conventional impact driver and the
以上のように、本実施の形態に係るインパクトドライバ1によれば、ハンマ6の爪部62の打撃面62a、62bと、アンビル7の羽根部73の被打撃面73a、73bとが、ハンマ6及びアンビル7の回転軸方向に対して傾斜を有するように形成されるので、打撃面及び被打撃面が回転軸方向に平行に形成される場合に比較して、ハンマ6及びアンビル7の離脱トルクが大きくなる。したがって、スプリング16のバネ定数を大きくした場合と同様の効果を奏し、締付作業の速度が向上される。 As described above, according to the
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の打撃工具として、インパクトドライバを例に説明を行ったが、インパクトレンチ等、他の打撃工具にも適用可能である。While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the impact driver has been described as an example of the above-described impact tool, but the present invention can also be applied to other impact tools such as an impact wrench.
1…インパクトドライバ、3…モータ、5…スピンドル、6…ハンマ、7…アンビル、61…ハンマ本体部、61a…前側面、62…爪部、62a,62b…打撃面、71…アンビル本体部、72…先端工具装着部、73…羽根部、73a,73b…被打撃面、73c…前側面 DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記モータにより回転駆動されるハンマと、
先端工具が装着される装着部を有し、前記ハンマからの打撃により該ハンマの回転方向に回転するアンビルと、を有する打撃工具であって、
前記ハンマは、前記回転方向で前記アンビルと接触する側において、前記先端工具側に向かうにつれて前記回転方向に傾斜する打撃面を有し、
前記アンビルは、前記回転方向で前記ハンマと接触する側において、前記先端工具側に向かうにつれて前記回転方向に傾斜する被打撃面を有することを特徴とする打撃工具。A motor,
A hammer driven to rotate by the motor;
A striking tool having a mounting portion to which a tip tool is mounted, and an anvil that rotates in the rotation direction of the hammer by striking from the hammer,
The hammer has a striking surface that inclines in the rotation direction toward the tip tool side on the side in contact with the anvil in the rotation direction,
The striking tool, wherein the anvil has a striking surface that inclines in the rotation direction toward the tip tool side on the side in contact with the hammer in the rotation direction.
前記アンビルは、アンビル本体部から径方向へ突出し、前記被打撃面を有する羽根部を有することを特徴とする請求項1記載の打撃工具。The hammer protrudes from the hammer body portion to the tip tool side, and has a claw portion having the striking surface,
The impact tool according to claim 1, wherein the anvil has a blade portion protruding in a radial direction from the anvil body portion and having the hit surface.
ハンマ本体部と、前記ハンマ本体部から前方へ突出し打撃面を有する爪部と、を有し、前記モータにより回転駆動されるハンマと、
前記ハンマの前方側に設けられ、前方側に設けられ先端工具が装着される装着部と、後方側に設けられアンビル本体部から径方向へ突出し前記打撃面と当接する被打撃面を有する羽根部と、を有し、前記ハンマからの打撃により該ハンマの回転方向に回転するアンビルと、を有する打撃工具であって、
前記ハンマ本体部の前側面と前記打撃面とのなす角度は90°未満であり、前記アンビル本体部の前側面と前記被打撃面とのなす角度は90°より大きくなるように構成されることを特徴とする打撃工具。A motor,
A hammer body portion, and a claw portion protruding forward from the hammer body portion and having a striking surface, and a hammer driven to rotate by the motor;
A blade portion provided on the front side of the hammer, provided on the front side and provided with a tip tool, and a blade portion provided on the rear side and projecting in a radial direction from the anvil main body and contacting the striking surface. And an anvil that rotates in the direction of rotation of the hammer by striking from the hammer,
The angle formed between the front side surface of the hammer main body and the striking surface is less than 90 °, and the angle formed between the front side surface of the anvil main body and the hit surface is configured to be greater than 90 °. A striking tool characterized by
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