JP5584559B2 - インパクト回転工具 - Google Patents

Description

本発明は、インパクトレンチやインパクトドライバー等の打撃動作を伴って回転駆動を伝達するインパクト回転工具に関するものである。

従来からインパクト回転工具は、駆動源であるモータと、モータにより回転するハンマと、ハンマに打撃されて回転を伝達するアンビルと、アンビルの回転を出力する出力部と、からなる（例えば、特許文献１等参照）。

このようなものでは、ハンマが軸方向に移動しながら回転して打撃を行うため、ハンマに衝突されたアンビルには、モータからの回転駆動である回転方向（軸の周方向）の力の他に、軸方向の力も与えられている。そして、この軸方向の力は、出力部に取り付けられた先端工具と、該先端工具により締付けあるいは緩められるネジ等の被締付部材と、の接触部位を振動させるため、工具使用時に騒音を発生させる原因になっている。そのため、特許文献１等では、ハンマを回転させる駆動軸とアンビルの軸方向の隙間に緩衝材を配置して、アンビルが軸方向に振動することを抑制して、先端工具と被締付部材の間から発生する騒音を低減している。

特開平０７−２３７１５２号公報

しかしながら、これら従来のものでは、軸方向の力により発生する騒音は低減できるが、ハンマとアンビルの衝突時（打撃時）に回転方向の力により発生する騒音（衝突音）を低減できないという問題がある。

そこで、この事情に鑑み、打撃時に、回転方向の力により発生する騒音を低減したインパクト回転工具を提供することを課題とした。

この課題を解決するために、本発明のインパクト回転工具は、モータを有した駆動部と、前記駆動部の回転駆動を出力する出力部と、前記駆動部の回転駆動を打撃動作を伴って前記出力部に伝達する打撃部と、を有し、前記打撃部が、前記駆動部により回転するハンマと、前記ハンマに打撃される被打撃面を有すると共に前記出力部に回転駆動を伝達するアンビルと、前記被打撃面を覆う粘性流体と、からなる。

そして、前記粘性流体が磁性流体であり、前記磁性流体が前記アンビルに磁気吸着されて前記被打撃面を覆うものであることに特徴を有している。

このインパクト回転工具として、前記アンビルが永久磁石を有し、前記永久磁石が前記被打撃面に磁極を形成するものであることが好ましい。

このインパクト回転工具として、前記アンビルを磁化するコイルを有し、前記コイルによる磁化で前記被打撃面に磁極を形成するものであることが好ましい。

このような構成としたことで、打撃時に、回転方向の力により発生する騒音を低減することができる。

本発明の実施形態の一例のインパクト回転工具の要部断面図である。 同上の打撃部を軸方向に視た平面図である。 同上のアンビルを軸方向に視た平面図である。 同上のハンマが磁性流体に衝突する直前の状態の説明図である。 同上のハンマが磁性流体に衝突した直後の状態の説明図である。 同上のハンマがアンビルに衝突した状態の説明図である。 他の実施形態の一例のアンビル及びコイルの構成説明図である。

以下、インパクト回転工具の実施形態を図面に基づいて説明する。

実施形態の一例のインパクト回転工具は、図１に示すように、駆動源であるモータ７が収納された円筒部５と、円筒部５の周面に一端が接続された把持部３と、把持部３の他端に設けられた電源部（特に図示しない）と、からなる。そして、外装は、二つ割りのハウジング１と、両ハウジング１で形成された円筒部５の回転駆動の出力側に取り付けられた筒状のカバー２と、で構成されており、図１は両ハウジング１間の継ぎ目に沿って切断した図である。

把持部３は、モータ７の回転速度等を操作するトリガスイッチ４と、インパクト回転工具を制御する制御回路（特に図示しない）と、を備えている。そして、電源部は二次電池やバッテリー等を有した電池パックからなり、把持部３に脱着自在で取り付けられている。更に、電源部は制御回路及びモータ７に電力を供給すると共に、電池パックの容量や残量等の情報を制御回路に出力している。なお、電源部は外部の商用電源とインパクト回転工具を電気的に接続する接続コードからなるものであってもよい。

また、円筒部５は、モータ７を有した駆動部６と、駆動部６の回転駆動を出力する出力部２５と、駆動部６の回転駆動を打撃動作を伴って出力部２５に伝達する打撃部１１と、を備えている。駆動部６は、ブラシレス型のモータ７と、モータ７の回転駆動を減速して打撃部１１に伝達する減速部９と、を有している。そして、減速部９は、例えば、回転駆動を減速する複数の歯車からなる歯車組と、歯車組を内部に収容したギアケース１０と、で構成された遊星減速機構であり、モータ７の回転軸８が歯車組に接続されている。更に、ギアケース１０は、円筒部５のハウジング１とカバー２の接続部位に位置して、ハウジング１及びカバー２に固定されており、ギアケース１０とカバー２に囲まれた空間には打撃部１１及び出力部２５が配置されている。

打撃部１１は、モータ７によって回転するハンマ１４と、ハンマ１４に打撃されて回転するアンビル１８と、を備えたインパクト機構であり、詳細は後述する。

出力部２５は回転駆動を外部に出力する出力軸２６からなり、出力軸２６の一端はカバー２を貫通して外部に露出しており、露出した一端（先端）は、先端工具（特に図示しない）を脱着自在に取り付けるチャック２７になっている。そのため、出力部２５は、打撃部１１から伝達された回転駆動によって、チャック２７に取り付けられた先端工具を回転させることで、回転駆動を外部に出力している。

そして、モータ７の回転軸８の軸芯と、打撃部１１のハンマ１４及びアンビル１８の回転中心と、出力部２５の出力軸２６の軸芯が、略同一直線上に並んで配置されている。以下、回転軸８等の並ぶ直線を軸方向とし、該軸方向に視た形状を平面視とし、ハンマ１４やアンビル１８が回転する回転円の円周に沿った方向を回転方向とし、該回転円の中心から外周への径に沿った向きをラジアル方向として、打撃部１１の詳細を説明する。

打撃部１１は、図１及び図２に示すように、減速部９から回転駆動が入力される駆動軸１２と、駆動軸１２により回転するハンマ１４と、ハンマ１４に打撃されるアンビル１８と、駆動軸１２とハンマ１４を接続するカム部１３と、を有している。そして、駆動軸１２は、モータ７に近い側の端部がギアケース１０を貫通して歯車組に接続されており、他方の端部の外周にハンマ１４がカム部１３を介して取り付けられている。

カム部１３は、駆動軸１２の外周とハンマ１４の内周に夫々形成されたカム溝と、カム溝内に配置されたカム球と、からなり、カム球は駆動軸１２の回転をハンマ１４に伝達すると共にカム溝内を転がり動くことで、ハンマ１４を軸方向に移動自在としている。すなわち、ハンマ１４はカム部１３を介して、駆動軸１２の外周で軸方向に移動自在であると共に、駆動軸１２に回転させられるものとなっており、ハンマ１４は回転と軸方向の移動の両動作を行うことで、アンビル１８を打撃する打撃動作を行っている。なお、符号１７はハンマ１４をアンビル１８側に付勢する付勢ばねである。

そして、ハンマ１４及びアンビル１８は、打撃動作に伴う衝突に耐えられる程度の高い剛性を有した剛性材料で形成されており、剛性材料とは、例えば、鉄やステンレス、あるいはチタン等の金属部材である。なお、高い剛性とは、打撃時の衝突で、ヒビ割れや欠け落ち等の破損や、彎曲や凹み等の形状変形等を生じ難い程度の剛性である。更に、アンビル１８は剛性部材のなかでも、強磁性体としての機能を有する金属部材で形成されており、鉄鋼やステンレス等の鉄系部材が好ましい。

また、ハンマ１４はアンビル１８に衝突する突出部１５を複数（実施例では二つ）備えており、突出部１５はハンマ１４のアンビル１８側の端部から軸方向に突出してハンマ１４と一体で設けられている。そして、突出部１５は平面視略三角形の角柱状で突出しており、三角形の角の一つをハンマ１４の回転中心に向けると共に、残りの角を回転方向に並べて配置されている。更に、平面視において、突出部１５は互いにハンマ１４の回転中心を基点として点対称で位置しており、角柱の回転方向を向く側面１６が、打撃時にアンビル１８と接触する打撃面になっている。

アンビル１８は、図１乃至図３に示すように、ハンマ１４及び駆動軸１２と略同芯で回転自在となっている。詳しくは、アンビル１８の回転中心に略同芯で配置された平面視略環状の本体部１９と、突出部１５が衝突する平面視矩形状の接触部２１と、アンビル１８の回転を出力軸２６に伝達する伝達軸２０と、からなる。

そして、本体部１９は接触部２１で受けた回転駆動により回転することで、伝達軸２０に回転駆動を伝達している。更に、伝達軸２０は本体部１９と略同芯で本体部１９の出力部２５側に一端が接続されており、他端が出力軸２６と略同芯で出力軸２６に接続されており、本体部１９からの回転駆動を出力軸２６に伝達している。

また、接触部２１は突出部１５と同数で本体部１９からラジアル方向に突出して設けられており、接触部２１と本体部１９は平面視においてアンビル１８の回転中心を通る同一直線上に並んでいる。すなわち、アンビル１８は本体部１９の外周に二つの接触部２１を有すると共に、接触部２１が本体部１９を介して互いに背中を向けて配置されている。そして、接触部２１は回転方向を向く両側に夫々、軸方向に平行な側面２２を有しており、側面２２が突出部１５に打撃される被打撃面となっている。

また、接触部２１は夫々永久磁石になっており、接触部２１は各被打撃面に磁極を有しており、被打撃面の磁極は接触部２１毎に対をなしている。そして、両接触部２１は回転方向で同じ向きを向いた側の被打撃面が、互いに同じ極性の磁極になっており、打撃時に、同じ極性を有した被打撃面が夫々突出部１５に衝突されるものとなっている。

また、打撃部１１はカバー２とギアケース１０に囲まれた空間内に磁性流体を有しており、磁性流体はオイルシール２４によって該空間内に封止されている。そして、オイルシール２４は、カバー２とギアケース１０の間と、ギアケース１０と駆動軸１２の間と、伝達軸２０とカバー２の間に夫々設けられており、工具外（外装の外側）や減速部９や出力部２５に磁性流体が漏れることを抑制している。なお、本例における磁性流体とは、例えば、フェライトやマグネタイト等の強磁性体の微粒子と、油等のベース液と、界面活性剤と、からなる磁性コロイド溶液あるいは、該溶液や上記微粒子を樹脂等でゲル状にした磁性ゲル等である。

そして、空間内に封入された磁性流体の一部は、図２乃至図６に示すように、接触部２１の磁気モーメント（磁力）に吸い寄せられて、磁極である被打撃面に付着している。この付着した磁性流体は、磁力によって粘性を増すと共に、被打撃面の略全面を覆い、被打撃面上に粘性流体層２３を形成している。そのため、打撃時には、突出部１５が磁性流体（粘性流体層２３）に接触した後、粘性流体層２３を被打撃面と打撃面の間から押し出して、突出部１５が接触部２１に直接衝突することで、ハンマ１４からアンビル１８へ回転駆動が伝達されるものとなっている。

詳しくは、ハンマ１４が衝突する前では、図４に示すように、磁気吸着された磁性流体（粘性流体層２３）が、被打撃面を覆っている。そして、打撃動作によって突出部１５が粘性流体層２３に接触すると、図５に示すように、粘性流体層２３が突出部１５により被打撃面側に押されて、粘性流体層２３の周方向の厚さが薄くなると共に、被打撃面の外側に押し広げられる。そして、図６に示すように、略全ての粘性流体層２３が被打撃面より外方に押し出されることで、突出部１５が接触部２１に衝突して、アンビル１８が回転させられる。更に、打撃されたアンビル１８は回転中や回転終了直後に、磁性流体を被打撃面に磁気吸着して粘性流体層２３を形成し、アンビル１８を図４に示した状態に戻して、次の打撃動作の際に、再度ハンマ１４を粘性流体層２３に接触させるものとなっている。

このように、突出部１５が、打撃時に、被打撃面より先に粘性流体層２３に接触するため、粘性流体層２３が緩衝部となって、突出部１５の回転速度が低下され、打撃面と被打撃面の衝突速度（回転速度）を低下させている。そのため、打撃時の衝撃が低減され、打撃時に回転方向の力によって発生する騒音（衝突音）を低減することができる。そして、打撃時に、突出部１５が粘性流体層２３を被打撃面の外方に押し出すため、打撃面が被打撃面に直接衝突するものとなり、打撃面と被打撃面を面接触させて衝突させることができると共に、剛性部材どうしを衝突させることができる。そのため、打撃面の略全面から被打撃面に回転駆動を伝達できて、打撃時の衝撃エネルギー（回転駆動）の損失を軽減することができると共に、打撃動作による駆動伝達の安定性を向上させることができる。更に、磁性流体のベース液が空間内に注入されているため、打撃時に発生した騒音はベース液を介して外装に伝達されている。そのため、振動吸収性を有する油等をベース液に用いることで、騒音をベース液内で減衰させることができ、工具外に音を漏れ難くできる。

なお、アンビル１８は、接触部２１はもちろん、本体部１９や伝達軸２０に永久磁石を埋め込んだものであってもよい。ましてや、磁極が、接触部２１毎に極性が異なるものや、接触部２１に同じ極性の磁極を形成して他方の極性の磁極を伝達軸２０の出力軸２６側に形成したもの等であってもよい。すなわち、アンビル１８は、少なくとも一部に永久磁石を有すると共に、該永久磁石によって各被打撃面に磁極を形成して、被打撃面を粘性流体層２３で覆うことができるものであればよい。

もちろん、駆動軸１２、ギアケース１０、カバー２は、夫々アンビル１８の磁力で磁化され難い部材で形成して、磁性流体の付着を抑制すると共に、回転軸８の磁化を抑制することが好ましい。また、ハンマ１４は剛性部材のなかでも、磁化され難い部材で形成されることが好ましいが、打撃時の衝撃で容易に磁化が解かれるものであれば、磁化され易い部材で形成してもよい。

ましてや、磁性流体は、空間全体に充填するのではなく、所定の隙間を有して空間内に注入することで、ハンマ１４や駆動軸１２の回転時の摩擦負荷を軽減できて好ましい。そして、駆動軸１２側のカム溝全体を常にハンマ１４で覆うと共に、ハンマ１４のカム溝を覆う部位の両端にオイルシール２４を設けて、カム溝内への磁性流体の浸入を防止して、磁性流体によるカム部１３の摩擦負荷を低減することが好ましい。

また、実施形態の他の一例では、図７に示すように、伝達軸２０の外周にコイル２８を配置して、コイル２８でアンビル１８を磁化させることで、被打撃面に磁性流体からなる粘性流体層２３を形成して、打撃時の衝突音を低減している。なお、前述の例と同様の構成の説明は省略する。

詳しくは、環状のコイル２８が略同芯で伝達軸２０の外周に配置されており、コイル２８は電源部からの給電を受けて励磁すると共に、モータ７６への給電開始と略同時に給電が開始されるものとなっている。そして、コイル２８が励磁すると、伝達軸２０が磁化されて、アンビル１８の接触部２１と出力軸２６のチャック２７に夫々磁極が形成されるものとなっている。すなわち、アンビル１８は、コイル２８によって接触部２１に磁極が形成されることで、接触部２１に磁性流体が磁気吸着させて、被打撃面に粘性流体層２３を形成するものとなっている。

このように、コイル２８の励磁によって被打撃面に粘性流体層２３が形成されるため、突出部１５が粘性流体層２３と接触した後に、被打撃面に衝突するものとなり、打撃時の衝突音を低減することができる。なお、伝達軸２０は出力軸２６と一体であるため、コイル２８を出力軸２６の外周に配置してもよい。

また、インパクト回転工具は、回転駆動を出力する工具であれば、チャック２７と先端工具が一体で構成されたものや、出力軸２６の軸方向が回転軸８に略直交して配置されたコーナー用のもの等であってもよい。ましてや、打撃部１１が打撃動作を行うインパクトモードと、打撃部１１に打撃動作を行わせない非インパクトモードを切替可能で備えたものであってもよい。この非インパクトモードとは、ハンマ１４をアンビル１８に固定するあるいは駆動軸１２をアンビル１８や伝達軸２０に固定する等で、駆動軸１２と出力軸２６を一体で回転させて、打撃部１１に打撃動作を行わせずに回転駆動を伝達するモードである。

６ 駆動部
７ モータ
１１ 打撃部
１４ ハンマ
１８ アンビル
２３ 粘性流体層
２５ 出力部
２８ コイル

Claims (3)

1. モータを有した駆動部と、前記駆動部の回転駆動を出力する出力部と、前記駆動部の回転駆動を打撃動作を伴って前記出力部に伝達する打撃部と、を有し、前記打撃部が、前記駆動部により回転するハンマと、前記ハンマに打撃される被打撃面を有すると共に前記出力部に回転駆動を伝達するアンビルと、前記被打撃面を覆う粘性流体と、からなり、
   前記粘性流体が磁性流体であり、前記磁性流体が前記アンビルに磁気吸着されて前記被打撃面を覆うものであることを特徴とするインパクト回転工具。
2. 前記アンビルが永久磁石を有し、前記永久磁石が前記被打撃面に磁極を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載のインパクト回転工具。
3. 前記アンビルを磁化するコイルを有し、前記コイルによる磁化で前記被打撃面に磁極を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載のインパクト回転工具。

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