WO2021241099A1 - インパクト工具 - Google Patents

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WO2021241099A1
WO2021241099A1 PCT/JP2021/016543 JP2021016543W WO2021241099A1 WO 2021241099 A1 WO2021241099 A1 WO 2021241099A1 JP 2021016543 W JP2021016543 W JP 2021016543W WO 2021241099 A1 WO2021241099 A1 WO 2021241099A1
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WO
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hammer
anvil
main body
impact tool
claw
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2021/016543
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English (en)
French (fr)
Inventor
健悟 田村
潤一 東海林
翔太 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Koki Holdings Co Ltd
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Publication date
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Priority to US17/927,747 priority patent/US12290901B2/en
Priority to CN202180038133.6A priority patent/CN115666861B/zh
Priority to EP21813492.2A priority patent/EP4159375A4/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B21/00Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
    • B25B21/026Impact clutches
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B21/00Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket

Definitions

  • the present invention relates to an impact tool for tightening fasteners such as screws and bolts.
  • a motor drives the rotary striking mechanism, and by giving rotation and striking to the anvil, the rotational striking force is intermittently transmitted to the tip tool to perform work such as screw tightening.
  • Tools are known.
  • the impact tool includes a motor, a power transmission mechanism connected to the motor, and a tip tool connected to the power transmission mechanism. The operator connects the tip tool to a fastener such as a screw and rotates the motor, so that the impact tool tightens the fastener with a blow.
  • a fastener such as a screw
  • the technique of Patent Document 1 is known.
  • the power transmission mechanism includes a striking mechanism that converts a rotational force into a striking force in the rotational direction, and the striking mechanism includes an anvil that outputs the rotational force to the tip tool and an anvil that imparts the striking force to the anvil.
  • the collision part (claw part) of the hammer to be used was provided at three places each.
  • the contact points at the time of impact are dispersed in three in the circumferential direction, so the force applied to each contact point can be reduced, but on the other hand, all of them. If it is not possible to collide at the contact points at the same time, for example, if the contact points are not at the same time at 3 points but at 2 points, and the remaining 1 point is contacted with a slight delay, the outer diameter of the base of the hammer nail is reached. Extremely large stress is generated near the side end.
  • the present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide an impact tool in which the stress generated at the connection portion between the main body portion of the hammer and the striking claw is reduced. Another object of the present invention is to provide an impact tool having a reduced overall length and improved workability.
  • a motor a spindle driven by the motor in the rotational direction, and a cam mechanism that is relatively movable in the axial and rotational directions within a predetermined range with respect to the spindle.
  • the hammer is equipped with a hammer that is urged forward by a spring and an anvil that is rotatably provided in front of the hammer and is hit by the hammer as it rotates while moving forward. It has a main body portion and a claw portion extending forward from the main body portion, and the front inner diameter side end portion of the main body portion is configured to be located in front of the front outer diameter side end portion.
  • the main body of the hammer has a front wall portion, and the claw portion has a shape protruding from the front wall portion toward the anvil side when viewed in the direction of the rotation axis.
  • the relationship between the length L1 from the main body portion of the inner diameter side front end portion of the claw portion and the length L2 from the main body portion of the outer diameter side front end portion of the claw portion is configured to be L1 ⁇ L2.
  • the main body of the hammer is formed with a tapered surface that gradually recedes as it moves away from the axis of rotation.
  • the claw portion By constructing a part or all of the claw portion so as to project from the tapered surface toward the anvil side in this way, the relationship of L1 ⁇ L2 could be realized.
  • a groove having a predetermined radius of gyration R was formed at the connection corners on both sides of the main body of the hammer and the claw in the circumferential direction.
  • an orthogonal plane orthogonal to the rotation axis is formed in the main body of the hammer, and the length D1 of the hammer in the axial direction from the orthogonal plane to the rear end is rearward from the tapered plane. It was configured to be larger than the length D2 in the axial direction to the end.
  • a spring support portion for supporting the spring is formed on the anti-anvil side of the main body portion of the hammer, and the tapered surface has a diameter larger than the radial center position of the support portion of the spring. It was configured to start from the outside of the direction.
  • the cam mechanism has a spindle cam groove provided on the spindle, a hammer cam groove formed on the inner peripheral side of the hammer, a cam ball arranged between the spindle cam groove and the hammer cam groove, and a cam ball arranged around the spindle to rotate the hammer. It includes a coiled spring that urges the anvil side in the axial direction.
  • the motor of the impact tool is driven by a battery that can be used as a detachable electric tool as a drive power source.
  • the impact tool of the present invention stress concentration near the outer diameter side end of the base of the hammer claw can be reduced.
  • the striking mechanism can be made compact.
  • FIG. 2A is a front view
  • FIG. 2B is a vertical sectional view
  • 2 is a view of the anvil 50 of FIG. 2
  • FIG. 2A is a front view
  • FIG. 2B is a vertical sectional view.
  • FIG. 2A is a front view
  • FIG. 2B is a vertical sectional view.
  • FIG. 1 is a side view showing the appearance of the impact tool 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the impact tool 1 is a driver that uses a rechargeable pack-type battery 90 as a power source, applies a rotational force and a striking force to an output shaft (anvil 50) using a motor as a drive source, and is held in a mounting hole 53 by a mounting mechanism 60.
  • Rotational striking force is intermittently transmitted to a tip tool (not shown) such as a bit to perform operations such as screw tightening and bolt tightening.
  • the housing 2 of the impact tool 1 has a substantially cylindrical tubular body portion 2a for accommodating a motor and a power transmission mechanism, and a substantially cylindrical body portion 2a extending in a direction substantially orthogonal to the rotation axis A1 from the vicinity of the substantially center of the body portion 2a. It has a substantially T-shaped shape having a handle portion 2b for the operator to grip with one hand.
  • a battery mounting portion 2c is formed at a lower end portion (anti-body portion side end portion) located on the opposite side of the body portion 2a from the end portions of the handle portion 2b.
  • a trigger lever 7a is arranged so as to project forward in the upper part of the handle portion 2b, and forward / reverse switching for switching the rotation direction of the motor 3 in the forward direction or the reverse direction on the rear side of the trigger lever 7a.
  • a lever 8 is provided.
  • the motor 3 is housed on the rear side of the cylindrical body portion 2a.
  • the motor 3 is a DC (direct current) motor without a brush (rectifying brush), and is a 4-pole 6-slot brushless DC motor.
  • the motor 3 includes a rotor (rotor) 3a provided with a permanent magnet and a stator (stator) 3b provided with a multi-phase armature winding (stator winding) such as a three-phase winding.
  • the rotor 3a forms a magnetic path formed by a permanent magnet.
  • the stator 3b is manufactured by a laminated structure of an annular thin iron plate, and six teeth (not shown) are formed on the inner peripheral side, and an enamel wire is wound around each tooth to form a coil.
  • the coil is a star connection or a delta connection having three phases of U, V, and W.
  • the motor 3 uses the output of the position detection element 13 composed of a plurality of Hall ICs for detecting the magnetic force of the permanent magnet of the rotor 3a to detect the rotor position, and uses the output of the position detection element 13 to transmit the DC voltage supplied from the battery or the like to a plurality of semiconductors. It operates by being switched by the switching element 14.
  • the motor is a brushless motor, but a motor with a brush may be used.
  • the rotary shaft 4 of the motor 3 is arranged concentrically with the rotary axis A1 of the tubular body portion 2a, and is pivotally supported by the housing 2 by two bearings 16a and 16b on the front side and the rear side.
  • a substantially annular inverter circuit board 12 for mounting three position detection elements 13, six semiconductor switching elements 14, and the like is arranged on the rear side of the stator 3b.
  • the inverter circuit board 12 is a substantially annular double-sided board having a diameter substantially the same as the outer diameter of the motor 3.
  • Six semiconductor switching elements 14 are provided to form an inverter circuit, and the energization of the stator windings of each phase is switched.
  • a FET field effect transistor
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • a cooling fan 15 is mounted coaxially with the rotating shaft 4 between the rotor 3a and the bearing 16b.
  • the cooling fan 15 is integrally molded by, for example, a plastic mold, and sucks air from air intakes (not shown) formed near the left and right sides of the inverter circuit board 12 of the body portion 2a to suck air into the inside of the motor 3. And the air is discharged to the rear side in the direction of the rotation axis A1 so as to flow around.
  • the cooling air that has passed through the inverter circuit board 12 cools the motor 3 located on the rear side of the inverter circuit board 12, and goes out from the air exhaust slit (not shown) formed on the side of the cooling fan 15. It is discharged.
  • a cup-shaped hammer case 5 is provided on the front side of the housing 2.
  • the hammer case 5 houses the deceleration mechanism 20 and the impact mechanism (impact mechanism) 25 inside, and is provided on the front side of the body portion 2a of the housing 2.
  • the hammer case 5 is made of an integral metal product, and a through hole 5a for penetrating the anvil 50 is formed in a front portion corresponding to a cup-shaped bottom.
  • a mounting mechanism 60 for mounting or removing a tip tool (not shown) is provided at the tip portion of the anvil 50.
  • the mounting mechanism 60 is formed at two locations in the circumferential direction and has a hexagonal mounting hole 53 extending axially rearward from the front end of the anvil 50 and penetrates in the radial direction for arranging the steel balls 64. It includes two holes and a sleeve 61 provided on the outer peripheral side. A spring 62 that urges the sleeve 61 to the rear side is mounted on the inside of the sleeve 61.
  • a lighting device 9 for illuminating the vicinity of the tip of a tip tool (not shown) is provided on the lower side of the mounting mechanism 60. As the lighting device 9, one or a plurality of LEDs (light emitting diodes) are used, and an irradiation window that transmits light is provided on the front side of the lighting device 9.
  • a trigger lever 7a is arranged so as to project forward in the upper part of the handle portion 2b extending integrally from the body portion 2a of the housing 2 at a substantially right angle, and a trigger switch 7 is provided behind the trigger lever 7a.
  • the user can adjust the trigger pushing amount (operation amount) and adjust the rotation speed of the motor 3 by grasping the handle portion 2b with one hand and pulling the trigger lever 7a backward with an index finger or the like.
  • the rotation direction of the motor 3 can be switched by operating the forward / reverse switching lever 8.
  • the lower portion of the handle portion 2b is provided with a battery mounting portion 2c whose diameter is expanded in a direction substantially orthogonal to the axial direction of the handle portion 2b.
  • a battery 90 which is a drive power source for the motor 3, is detachably mounted on the battery mounting portion 2c. To remove the battery 90, the battery 90 is relatively moved forward from the main body of the impact tool 1 while pressing the latch portion 91.
  • a control circuit board 70 for controlling the inverter circuit board 12 of the motor 3 is provided on the upper portion of the battery 90.
  • the control circuit board 70 is horizontally arranged so as to extend in the front-back and left-right directions, and is equipped with a microcomputer (not shown) that controls the rotation of the motor 3.
  • the control circuit board 70 is connected to the inverter circuit board 12 via a signal line.
  • a switch panel for arranging a remaining amount check switch of the battery 90, an LED display device for displaying the remaining amount, and a lighting switch of the lighting device 9 on the upper surface of the battery mounting portion 2c in the vicinity of the control circuit board 70. 75 is provided.
  • the body portion 2a of the housing 2 is manufactured by integrally molding a synthetic resin material together with the handle portion 2b and the battery mounting portion 2c, and is formed so as to be split into two left and right on a vertical surface passing through the rotation shaft 4 of the motor 3.
  • the left side member and the right side member of the housing 2 are prepared, and the deceleration mechanism 20 and the impact mechanism 25 are incorporated in advance in one housing 2 (for example, the left housing) as shown in the cross-sectional view of FIG.
  • a method is adopted in which the hammer case 5 and the motor 3 and the like are assembled, and then the other housing 2 (for example, the housing on the right side) is overlapped and tightened with a plurality of screws.
  • the impact mechanism 25 is provided on the output side of the reduction mechanism 20 using planetary gears, includes a spindle 26 and a hammer 30, and is rotatably held by a bearing 18b at the rear end and a bearing 18a at the front end.
  • the reduction mechanism 20 is provided in the space between the sun gear 21 fixed to the tip of the rotating shaft 4 of the motor 3, the ring gear 23 provided on the outer peripheral side of the sun gear 21 so as to surround the sun gear 21 at a distance, and the space between the sun gear 21 and the ring gear 23. It comprises a plurality of planetary gears 22 that are arranged and meshed with both of these gears.
  • the ring gear 23 is also called an outer gear, and a gear is formed on the inner peripheral surface of the ring-shaped member. The outer peripheral surface of the ring gear 23 is held by the housing 2, and the ring gear 23 itself does not rotate.
  • the sun gear 21 is a spur gear that serves as an input unit for the reduction mechanism 20.
  • a plurality of (three in this case) planetary gears 22 are arranged between the outer peripheral side gear surface of the sun gear 21 and the inner peripheral side gear surface of the ring gear 23.
  • the three planetary gears 22 are pivotally supported by a planetary carrier portion formed at the rear end of the spindle 26, and the planetary gears 22 rotate around a shaft (not shown) pivotally supported by the planetary carrier portion. While revolving around the sun gear 21.
  • the sun gear 21 When the rotating shaft 4 of the motor 3 rotates, the sun gear 21 also rotates in synchronization with the rotation.
  • the rotational force of the sun gear 21 is decelerated at a predetermined ratio to rotate the spindle 26.
  • the inner cover 19 is a component manufactured by integrally molding a synthetic resin, and is held by the body portion 2a of the housing 2 so as to be sandwiched from the left-right direction. At this time, the inner cover 19 is held so as not to rotate relative to the housing 2. Since one of a plurality of screw bosses is located on the upper part of the inner cover 19, the inner cover 19 is stably sandwiched by the housing 2.
  • the main role of the inner cover 19 is to hold the two bearings 18b and 16a provided, and to coaxially center the rotation axis 4 of the motor 3 and the rotation center of the spindle 26.
  • the bearing 16a held by the inner cover 19 is for supporting the rotating shaft 4 of the motor 3, for example, a ball bearing is used.
  • the bearing 18b held by the inner cover 19 is for pivotally supporting the rear end of the spindle 26, and for example, a ball bearing is used.
  • the deceleration mechanism 20 and the impact mechanism 25 form a power transmission mechanism for driving the tip tool by the motor 3.
  • the motor 3 starts rotating in the direction set by the forward / reverse switching lever 8, and the rotational force is decelerated by the deceleration mechanism 20 and transmitted to the spindle 26.
  • the spindle 26 rotates at a predetermined speed.
  • the spindle 26 and the hammer 30 are connected by a cam mechanism, and this cam mechanism is formed on the V-shaped spindle cam groove 26a formed on the outer peripheral surface of the spindle 26 and the inner peripheral surface of the hammer 30. It is composed of a hammer cam groove 39 and two steel balls 27 that engage the cam grooves 26a and 39.
  • the hammer 30 is always urged forward by the hammer spring 28.
  • the hammer 30 and the anvil 50 are hit at three points on the opposite rotation plane by the hammer claws (striking claws) 36 to 38 (37 cannot be seen in the figure) protruding convexly in the direction of the rotation axis A1 and the striking claws.
  • the blade portions (hit claws) 56 to 58 are formed rotationally symmetrically.
  • the striking claw of the hammer 30 gets over the impacted claw of the anvil 50 and the engagement between the two is released by the backward movement of the hammer 30, the hammer 30 accumulates in the hammer spring 28 in addition to the rotational force of the spindle 26. While being rapidly accelerated in the direction of rotation and forward by the action of the elastic energy and the cam mechanism, the hammer spring 28 moves forward by the urging force of the hammer spring 28, and the striking claw (36, etc.) of the hammer 30 becomes the impacted claw of the anvil 50. It engages again with (56 mag) and begins to rotate integrally.
  • the number of hits becomes 3 times (low-speed hits) or 1.5 times (high-speed hits). Since the striking force is applied to the anvil 50, the rotational striking force is transmitted to a tip tool (not shown) mounted in the mounting hole 53 integrally formed with the anvil 50. After that, the same operation is repeated, and the rotational striking force is intermittently and repeatedly transmitted to the tip tool, and for example, a wood screw is screwed into a member to be tightened (not shown) such as wood.
  • FIG. 2 is a perspective view of the hammer 30 and the anvil 50 according to the present embodiment.
  • the hammer 30 is arranged between the deceleration mechanism 20 in the direction along the rotation axis A1 and the anvil 50.
  • the hammer 30 is configured to be relatively rotatable with respect to the spindle 26 (see FIG. 1) and relatively movable in the direction along the rotation axis A1.
  • Hammer cam grooves 39a and 39b are formed inside the hammer 30 in the radial direction.
  • Steel balls 27 (see FIG. 1) are arranged inside these hammer cam grooves 39a and 39b. Since the hammer 30 is held by the spindle 26 (see FIG. 1) via the steel ball 27 (see FIG.
  • the hammer 30 can move in the direction along the rotation axis A1 within the range in which the steel ball 27 can roll.
  • the steel ball 27 can rotate relative to the spindle 26 in a predetermined range in the circumferential direction with the rotation axis A1 as the central axis within a range in which the steel ball 27 can roll.
  • the hammer claws 36 to 38 of the hammer 30 and the blade portions 56 to 58 of the anvil 50 repeatedly engage and disengage, thereby causing a rotational impact on the anvil 50 which is an output shaft. Force is generated.
  • the weight of the hammer 30 is set to be larger than the weight of the anvil 50, and the hammer 30 converts the rotational force of the spindle 26 into the rotational force of the anvil 50 and the striking force in the rotational direction.
  • the hammer 30 is composed of a main body portion 31 formed in a substantially cylindrical shape and hammer claws 36 to 38 extending forward from the main body portion 31.
  • the portion of the hammer 30 other than the hammer claws 36 to 38 is defined as the “main body portion 31”.
  • a front facing surface 32 orthogonal to the rotation axis A1 is formed on the anvil 50 side of the main body portion 31.
  • the front facing surface 32 is a surface adjacent to and facing the anvil 50, and when the hammer 30 is in the normal position (the front position of the front-back movement range along the rotation axis A1), the blade portions 56 to 58 of the anvil 50 They face each other or come into contact with each other with a slight gap.
  • the front facing surface 32 is a substantially annular surface orthogonal to the rotation axis A1.
  • Tapered surfaces 34a to 34c are formed on the outer peripheral side of the front facing surface 32.
  • the tapered surfaces 34a to 34c are inclined surfaces that incline toward the rear side (anti-anvil side) in the rotation axis A1 direction from the radial inner peripheral side to the outer peripheral side.
  • the connection portion between the outer peripheral edge portion of the front facing surface 32 and the inner peripheral edge portion of the tapered surfaces 34a to 34c is shown as a double line, but this is a cross-sectional shape including the rotation axis A1 of the connection portion.
  • the area between the double lines is formed as a surface having a small radius of curvature because of the chamfering process.
  • the outer peripheral edge of the front facing surface 32 and the inner peripheral edge of the tapered surfaces 34a to 34c are angularized, the double lines are connected by a plane, or the double lines are inward in the plane direction. It is arbitrary whether the groove is dented.
  • the hammer claws 36 to 38 are formed so as to project forward from the main body portion 31, and are integrally formed with the main body portion 31.
  • the center positions of the hammer claws 36 to 38 in the circumferential direction are arranged at intervals of 120 degrees in the circumferential direction (equal intervals), and the cross-sectional shape along the direction intersecting the rotation axis A1 is substantially fan-shaped.
  • the width dimension of the hammer claws 36 to 38 on the outer side in the radial direction of the hammer 30 and in the direction along the circumferential direction is set to about 10 mm.
  • the strength of the hammer claws 36 to 38 is sufficiently secured, and the blade portions 56 to 58 of the anvil 50 can be inserted between the adjacent hammer claws 36 to 38 along the circumferential direction of the hammer 30 with a margin. ..
  • the central angle portion of the substantially fan shape is located on the side close to the rotation axis A1, and the arc portion is located at substantially the same position as the outer edge position of the main body portion 31 of the hammer 30 or slightly inside.
  • the arcuate portion may have the same diameter from the rear to the front in the rotation axis A1 direction, or may have a shape in which the diameter becomes slightly smaller.
  • each outer peripheral surface of the hammer claws 36 to 38 is shaped so that the outer diameter on the tip side is slightly narrowed so that the diameter becomes slightly smaller toward the front. Further, the front end faces of the hammer claws 36 to 38 are chamfered so as to be orthogonal to the rotation axis A1. That is, the front end surface of the hammer claws 36 to 38 is a surface parallel to the front facing surface 32.
  • the tapered surfaces 34a to 34c are arranged so as to be intermittent in the circumferential direction by three hammer claws 36 to 38 when viewed in the circumferential direction.
  • the innermost peripheral position of each of the tapered surfaces 34a to 34c is arranged between the innermost position and the outermost position in the radial direction of the substantially fan-shaped hammer claws 36 to 38.
  • the anvil 50 is manufactured by integral molding of metal, and three blade portions 56 to 58 radially outward from the annular flange portion 54 are formed on the rear side of the main shaft portion 51.
  • the spindle portion 51 is a portion pivotally supported by a bearing 18a (see FIG. 1) using a needle bearing, and serves as a rolling surface of the needle of the bearing 18a.
  • a small diameter portion 52 formed slightly narrower for mounting a tip tool mounting mechanism 60 (not shown) is formed on the front side of the spindle portion 51.
  • a mounting hole 53 having a hexagonal cross section and for mounting a tip tool is formed from the tip of the small diameter portion 52 toward the rear side in the rotation axis A1 direction.
  • Two through holes 52a penetrating in the radial direction are formed near the rear end of the small diameter portion 52, and a steel ball 64 (see FIG. 1) which is a component of the mounting mechanism 60 is arranged.
  • the area between the through hole 52a and the blade portions 56 to 58 (the portion indicated by the arrow 61c) when viewed in the axial direction is a main shaft portion 51 having a columnar outer peripheral surface.
  • the three blade portions 56 to 58 which are the impacted portions, are impacted claws that are evenly arranged so that their circumferential center positions are separated by 120 ° when viewed in the rotational direction, and extend outward in the radial direction. Be placed.
  • the side surfaces of the blade portions 56 to 58 in the rotation direction are formed on the hit surfaces 56a, 57a, 58a that are hit by the hitting claws of the hammer 30 when rotating in the tightening direction, and are hit on the opposite sides thereof and are hit when rotating in the loosening direction.
  • the hit surfaces 56b, 57b, 58b are formed.
  • a columnar shaft portion 55 is formed on the rear side of the blade portions 56 to 58, and the outer peripheral surface of the shaft portion 55 is slidable by engaging with the fitting hole (see FIG. 1) of the spindle 26. It is supported by.
  • the width dimension of the blade portions 56 to 58 on the outer side in the radial direction of the anvil 50 and in the direction along the circumferential direction is set to about 5 mm. That is, the width dimension is set to be slightly shorter than the hammer claws 36 to 38.
  • the strength of the blade portions 56 to 58 is sufficiently secured, and the distance between the adjacent blade portions 56 to 58 along the circumferential direction of the anvil 50 is set to be a relatively long distance, and the hammer claw of the hammer 30 is set. 36-38 can enter with a margin.
  • FIG. 3A is a front view of the hammer 30, and a vertical sectional view of FIG. 3B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 3A.
  • the cross-sectional view of the part AA is used (note that the hammer 30 and the anvil are also shown in FIGS. 1 and 6).
  • the cross-sectional position of 50 is a cross-section like the AA part).
  • the front wall surface of the main body 31 of the hammer 30 is formed by a front facing surface 32 located on the inner peripheral side and tapered surfaces 34a, 34b, 34c located on the outer peripheral side thereof.
  • the hammer claws 36, 37, and 38 are fan-shaped when viewed from the front.
  • the root of the innermost peripheral position of the fan shape (the connection part with the main body 31) is within the range of the front facing surface 32, and the outer peripheral side is tapered surfaces 34a, 34b, 34c from the middle of the side portion on the straight line of the fan. It becomes the area to be joined with. That is, the boundary position 33 between the tapered surfaces 34a, 34b, 34c and the front facing surface 32 is located between the innermost position and the outermost position of the fan-shaped portion of the hammer claws 36, 37, 38. It is good to configure it to.
  • the hammer 30 has a double cylindrical shape of an outer cylinder portion 31a and an inner cylinder portion 31c, and the outer cylinder portion 31a and the inner cylinder portion 31c are connected by a front connecting portion 31b on the front side thereof.
  • a front facing surface 32 and tapered surfaces 34a to 34c are formed on the front side of the front connecting portion 31b.
  • a spring supporting portion 31d for supporting the front end portion of the coiled spring in which the hammer spring 28 is held is formed.
  • the center position (front end position) of the annular shape of the spring support portion 31d is such that the distance from the rotation axis A1 is substantially the same as the boundary position 33 between the tapered surfaces 34a to 34c and the orthogonal surface (front facing surface 32). It becomes a relationship.
  • the lengths of the hammer claws 36, 37, and 38 in the rotation axis direction A1 become L1 on the inner peripheral side, L2 on the outer peripheral side, and the relationship L2> L1.
  • the receding angle ⁇ of the tapered surfaces 34a and 34b is set to 6 ° here, but may be appropriately set in the range of about 2 ° to 20 °.
  • FIG. 4A is a front view of the anvil 50.
  • the shape of the anvil 50 is the same as that of the anvil 50 used in the conventional impact tool 1.
  • the anvil 50 is attached at a position where the distance from the hammer 30 in the direction of the rotation axis A1 is slightly smaller than that of the conventional impact tool.
  • the anvil 50 has three blades 56-58.
  • the hitting surfaces 56a, 57a, 58a are formed on one side of the blade portions 56 to 58 in the rotation direction, and the hitting surfaces 56b, 57b, 58b are formed on the other side.
  • annular flange portion 54 is formed on the outer peripheral side of the main shaft portion 51, and the front view shape of the flange portion 54 and the blade portions 56 to 58 is made to have a shape close to a triangle. Is increasing.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4A.
  • the mounting hole 53 of the anvil 50 is configured to extend not only to the small diameter portion 52 but also to the inside of the main shaft portion 51 to the rear side in the rotation axis A1 direction. With this configuration, tip tools such as bits (not shown) can be mounted in the axial direction.
  • the through hole 52a is a hole that penetrates from the inner mounting hole 53 of the small diameter portion 52 to the outside.
  • the size of the through hole 52a is formed to be slightly larger than that of the steel ball 64 (see FIG. 1), but is the innermost.
  • the steel ball 64 Since the steel ball 64 is formed to be slightly smaller than the steel ball 64 by the diameter of the position, the steel ball 64 inserted from the outer peripheral side of the through hole 52a cannot pass through the inside of the mounting hole 53 on the inner side in the radial direction, and the mounting hole 53 cannot be formed. It is formed so as to stay on the side with a certain amount of protrusion.
  • a circumferential groove 52b continuous in the circumferential direction is formed in the vicinity of the tip of the small diameter portion 52 in the rotation axis A1 direction in order to fix the retaining ring 63 (see FIG. 1) for holding the spring 62 (see FIG. 1). Will be done.
  • blade portions 56, 57, 58 (57 cannot be seen in the figure) extending radially outward from the flange portion 54 are formed, and more than the blade portions 56, 57, 58.
  • a columnar shaft portion 55 is formed on the rear side.
  • the shaft portion 55 is formed of solid material and is pivotally supported in a slidable state by engaging with a fitting hole (see FIG. 1) of the spindle 26.
  • FIG. 5 is a front view showing a normal striking state of the hammer 30 and the anvil 50.
  • the rotation centers of the hammer 30 and the anvil 50 are coaxial with the rotation axis A1 which is the rotation center of the motor 3 under normal conditions.
  • the striking surface 36a of the hammer claw 36 and the striking surface 56a of the anvil 50 are in good surface contact with each other on substantially the entire surface as shown by the portion indicated by the thick black line.
  • the striking surface 37a of the hammer claw 37 and the striking surface 57a of the anvil 50 are in good surface contact with each other on substantially the entire surface
  • the striking surface 38a of the hammer claw 38 and the striking surface 58a of the anvil 50 are substantially in full surface. Good surface contact. Since these three surface contacts occur at the same time as the hammer 30 rotates during normal rotation, a rotationally symmetric striking force is transmitted from the hammer 30 to the anvil 50 with respect to the rotation axis A1.
  • FIG. 6 is a vertical cross section for comparing the shapes of the hammer 30 and the anvil 50
  • the upper half of the rotation axis A1 is a diagram showing the shapes of the hammer 30 and the anvil 50 of the present invention
  • the lower half is the conventional hammer 330. It is a figure which shows the shape of and 350.
  • the outer wall surface (front facing surface 332) on the front side of the main body 331 is a surface perpendicular to the rotation axis A1 in the radial direction of the front facing surface 332.
  • the radial inner position 32a to the boundary position 33 (up to the figure is a flat flat surface 32b (orthogonal surface) orthogonal to the rotation axis A1), and the outer peripheral side from the boundary position 33 is a tapered surface.
  • 34a to 34c (the 34c portion is visible in the figure). Since the boundary position 33 is located inside the outermost diameter portion of the anvil 50, the outermost diameter portion of the anvil 50 is a tapered surface 34a to 34c.
  • the distance between the striking point 45 by the hammer claw 36 of this embodiment and the main body portion 31 (root position 46) of the hammer 30 is L4 as shown in the figure.
  • the distance between the striking point 345 by the hammer claw 336 and the main body portion 331 (root position 346) of the hammer 330 is L3 as shown in the figure, and the relationship is L4> L3.
  • the flat surface 32b (orthogonal surface) and the tapered surfaces 34a to 34c are provided on the front side of the main body portion 31 of the hammer 30, the length in the axial direction from the flat surface 32b (orthogonal surface) of the hammer 30 to the rear end.
  • the D1 can be configured to be larger than the axial length D2 from the tapered surfaces 34a to 34c of the hammer 30 to the rear end.
  • the tapered surfaces 34a to 34c are formed on the outer peripheral side of the front side wall surface of the main body portion 31 of the hammer 30, but the tapered surfaces 34a to 34c have a cross-sectional shape as shown in FIG. It may be formed in an arc shape or a polygonal shape.
  • FIG. 7A is a front view showing a striking state when the hammer 30 and the anvil 50 are misaligned.
  • the impact of 38a and the impacted surface 58a occur at the same time.
  • the center of rotation of the hammer 30 deviates from the center of rotation A3 of the anvil 50 as in A2
  • the first impact point of the hammer 30 and the anvil 50 becomes point contact (or line contact) instead of surface contact.
  • the timing of hitting is not at the same time in three places.
  • FIG. 7A is a diagram showing an extremely large deviation between the rotation centers A2 and A3 in the description of the state. Note that some of the blades of the anvil 50 are omitted.
  • FIG. 7A is an example in which the first hitting point becomes a specific point (the hitting point in the figure) of the hammer claw 36 and the blade portion 56 due to the deviation of the rotation center A2 of the hammer 30.
  • the hammer 30 shift to the position of the rotation center A2 with respect to the rotation axis A1
  • the rotation center A3 of the anvil 50 may shift in the opposite direction to the rotation axis A1.
  • FIG. 7B shows a cross section of the CC portion in this state.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the CC portion and a view of the rotation axis A1 direction from the CC portion.
  • the position of the blade portion 56 of the anvil 50 is indicated by the alternate long and short dash line.
  • the hammer claw 36 is in contact with the blade portion 56 of the anvil 50 on the front side away from the chamfered groove 41a formed at the base of the hammer claw 36 in the direction of the rotation axis A1.
  • the base of the hammer claw 36 and the blade portion 56 of the anvil 50 are separated from the state shown in FIG. 1 in the direction of the rotation axis A1 due to the rotation speed of the spindle 26, the load acting on the tip tool, and the like. It has become. That is, the striking point (line) shown in FIG. 7A is generated on the front side when viewed in the direction of the rotation axis A1.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a portion D in FIG. 7 (B).
  • the claw portion of the hammer 30 (for example, the hammer claw 36) becomes the blade portion of the anvil 50 (for example, the blade portion). 56) hit.
  • FIG. 8 shows the state immediately after the striking, in which the striking surface 36a of the hammer claw 36 collides with the blade portion 56 of the anvil 50 from the normal state (parallel to the rotating axis A1) shown by the alternate long and short dash line.
  • the strain is distorted from the position of the alternate long and short dash line as shown on the striking surface 36a'shown by the solid line (for easy understanding, the strain is shown extremely large in FIG. 8, but the actual strain is extremely small).
  • the distance from the tapered surface 34c seen in the direction of the rotation axis A1 to the striking point is L4 like the hammer claw 36, and the striking point is from the position of the striking surface 36a when not striking. Is displaced by d, and the striking surface 36a'of the hammer claw 36 is deformed by an angle ⁇ at the time of striking.
  • the striking surface 36a of the hammer claw 36 and the striking surface 57a of the anvil 50 come into contact with each other on substantially the entire surface as shown in FIG.
  • the position of the front facing surface 332 of the main body of the hammer is the position shown by the dotted line in FIG. Become.
  • the distance from the dotted line position seen in the direction of the rotation axis A1 to the striking point is L3.
  • the striking surface of the hammer claw 336 is deformed by the angle ⁇ at the time of striking, and the relationship is ⁇ ⁇ . That is, the stress generated in each of the hammer claws 36 to 38 is smaller in the shape to which the present invention is applied.
  • the hammer 30 of this embodiment even when the hammer claw and the anvil blade are locally in contact with each other at the outer diameter side end portion, before a large stress is generated at the base of the contact portion of the hammer claw.
  • the contact part expands to the inner diameter side, and the difference due to the position of the load borne by the base of the hammer nail can be reduced.
  • the stress concentration near the outer diameter side end of the base of the nail, which occurs when the hammer nail hits one side is reduced, and a highly reliable and durable striking mechanism can be realized.
  • FIG. 9 is a perspective view of the hammer 130 and the anvil 150 according to the second embodiment of the present invention.
  • the hammer 130 includes a main body 131 and three hammer claws 136 to 138, and a flat surface (front facing surface 132) from the radial inner position of the main body 131 to the boundary position 133 is orthogonal to the rotation axis A1.
  • the outer peripheral side is the tapered surface 134a to 134c from the boundary position 133.
  • six groove portions 141a and 141b (not visible in the figure), 142a, 142b, 143a and 143b are formed.
  • These grooves have a radius of curvature r, but by combining with the tapered surfaces 134a, 134b, 134c of this embodiment, the radius of curvature r can be made smaller than that of the groove formed in the conventional hammer 330. .. In FIG. 9, the radius of curvature r is exaggerated to a large extent for the purpose of understanding the explanation, but in reality, it is a very small radius of about 1 mm.
  • the contact portion between the hammer 130 and the anvil 150, for overlaps the groove portion, constitutes a long axis of rotation A1 length of the hammer claw of the hammer 330
  • the distance between the hammer 330 and the anvil 350 was widened.
  • the size of the impact tool 1 can be made smaller than before.
  • FIG. 10 is a perspective view of the hammer 230 and the anvil 250 according to the third embodiment of the present invention.
  • the number of hammer claws and blades is three, but the present invention has two hammer claws of the hammer 230 as shown in FIG. ,
  • the number of blades of the anvil 250 can be similarly realized with two impact tools.
  • the hammer 230 includes a main body portion 231 and two hammer claws 236 and 237, and a flat surface (front facing surface 232) from the radial inner position of the main body portion 231 to the boundary position 233 is orthogonal to the rotation axis A1.
  • the outer peripheral side becomes the tapered surface 234a and 234b from the boundary position 233.
  • Two hammer claws 236 and 237 are arranged on the hammer 230 so as to be 180 ° apart in the circumferential direction.
  • the hammer claw 236 has a substantially fan-shaped cross section orthogonal to the rotation axis A1, and a striking surface 236a at the time of normal rotation and a striking surface 236b at the time of reverse rotation are formed on the side surface in the circumferential direction.
  • Connection portions 241a and 241b (241b cannot be seen in the figure) formed by a gentle curved surface are formed in the vicinity of the connection portion between the main body portion 231 and the striking surface 236a of the hammer 230, and the main body portion 231 and the striking surface 237b are formed.
  • a connecting portion 242a formed of a gently curved surface is formed in the vicinity of the connecting portion. Further, the corners between the outer peripheral surface and the front surface of the hammer claw 236 are chamfered 241c, and the corners between the outer peripheral surface and the front surface of the hammer claw 237 are chamfered 242c.
  • the two blade portions 256 and 257 are arranged so as to be separated from each other by 180 ° in the circumferential direction.
  • the shapes of the spindle portion 51, the small diameter portion 52, the mounting hole 53, and the shaft portion 55 of the anvil 250 are the same as those of the anvil 50 of the first embodiment.
  • the shape of the outer half of the blade portions 256 and 257 when viewed in the radial direction is the same as the outer shape of the blade portions 56 to 58 of the anvil 50 shown in the first embodiment.
  • a hit surface 256a during forward rotation and a hit surface 256b during reverse rotation are formed on the side surface of the blade portion 256, and a hit surface 257a during forward rotation and a hit surface during reverse rotation are formed on the side surface of the blade portion 257.
  • the surface 257b is formed.
  • the present invention can be applied to an impact tool having two hammer claws and blades.
  • the present invention has been described above based on the examples, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the shape of the hammer claw of the hammer and the shape of the blade portion of the anvil are not limited to the above-mentioned examples, and may be realized by other shapes.
  • the outer peripheral portion of the surface located on the front side of the main body of the hammer is formed in a tapered shape so that the length of the hammer claw in the rotation axis direction differs between the inner peripheral side and the outer peripheral side. Is also good.
  • the tapered surface is not formed as a flat surface, but may be an arc surface having a convex shape on the outside, or may be a polyhedral shape.
  • ring gear 25 ... impact mechanism, 26 ... spindle, 26a ... spindle cam groove, 27 ... Steel ball, 28 ... Hammer spring, 30 ... Hammer, 31 ... Main body, 31a ... Outer cylinder, 31b ... Front connection, 31c ... Inner cylinder, 31d ... Spring support, 32 ... Front facing surface, 32a ... (front facing surface) radial inner position, 32b ... flat surface (orthogonal surface), 33 ... boundary position, 34a-34c ... tapered surface, 36,37,38 ... hammer claw, 36a, 37a, 38a ... striking surface (At the time of forward rotation), 36b, 37b, 38b ...

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Abstract

インパクト工具において、ハンマの前面外周側にテーパー部を設けて、打撃爪に加わる打撃時の応力を軽減させる。モータによって回転され、カム機構とスプリングによってスピンドルから前方側に付勢されるハンマ30と、ハンマ30によって打撃されるアンビル50を備えたインパクト工具において、ハンマ30は本体部31と、本体部31から前方に延びる爪部36~38を有し、本体部31の爪部36~38の内径側端部が爪部の外径側端部よりも前方側に位置するようにテーパー面34a~34cを形成した。テーパー面34a~34cは、ハンマ30の前方対向面32の外周側に形成され、回転軸線A1から径方向に離れるにつれて後退するような形状とされる。

Description

インパクト工具
本発明はネジやボルト等の締結具を締め付けるためのインパクト工具に関するものである。
ネジ等を締め付けるための打撃工具として、モータにより回転打撃機構部を駆動し、アンビルに回転と打撃を与えることによって先端工具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インパクト工具が知られている。インパクト工具は、モータと、モータに接続された動力伝達機構と、動力伝達機構に接続された先端工具を備えている。作業者が、先端工具をネジなどの締結具に接続し、モータを回転させることによって、インパクト工具は、打撃を伴いながら締結具を締め付ける。このようなインパクト工具として、特許文献1の技術が知られている。特許文献1では、動力伝達機構として、回転力を回転方向の打撃力に変換する打撃機構を有し、打撃機構には、先端工具に回転力を出力するアンビルと,前記アンビルに打撃力を付与するハンマの衝突部(爪部)を3箇所ずつ設けた。
国際公開第2016/002539号
近年のインパクト工具の高出力化に伴い、電池パック等の電源の強化や、モータの性能向上が図られているが、その結果、打撃機構等の機械的構成部品がモータの出力に耐え切れずに、破損する虞が高くなるので、その十分な対策が必要である。機械的構成部品の破損対策としては、ハンマやアンビル等の材質、形状の変更が考えられる。例えば、以前はハンマ爪部とアンビル羽根部は2組であったが、特許文献1の技術では3組に増やしている。ハンマ爪とアンビル羽根を3組に増やすことで,打撃時の接触箇所が周方向に3つに分散されるため、各接触箇所に加わる力を減少させることができるが、一方で、それら全ての接触箇所にて同時に衝突させることができない場合は、例えば3カ所で同時に接触でなく2カ所で接触して、わずかに遅れて残り1カ所が接触するような場合には,ハンマ爪根元の外径側端部付近に極端に大きな応力が発生する。この対策としてハンマ爪部根元に大きな曲率半径Rの溝をつけるとか,ハンマ爪の端部に面取りを行う等の対策を施しているが、これらの対策により製品全長の増加や,部品加工工数の増加が生じていた。
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ハンマの本体部と打撃爪との接続部に発生する応力を軽減させたインパクト工具を提供することにある。本発明の他の目的は、全長の短縮化を図り、作業性を向上させたインパクト工具を提供することにある。
本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢されるハンマと、ハンマの前方において回転可能に設けられ、ハンマが前方に移動しながら回転したときにハンマによって打撃されるアンビルと、を備えたインパクト工具において、ハンマは、本体部と、本体部から前方に延びる爪部を有し、本体部の前側内径側端部は前側外径側端部よりも前方に位置するように構成した。ハンマの本体部は前面壁部を有し、爪部は前面壁部から回転軸線方向にみてアンビル側に突出する形状とした。この際、爪部の内径側前端部の本体部からの長さL1と、爪部の外径側前端部の本体部からの長さL2の関係が、L1<L2となるように構成した。
本発明の他の特徴によれば、ハンマの本体部に、回転軸線から離れるにつれて徐々に後退するようなテーパー面を形成した。このように爪部の一部又は全部をテーパー面からアンビル側に突出するように構成することにより、L1<L2の関係を実現できた。また、ハンマの本体部と爪部の周方向両側の接続角部に、所定の回転半径Rを有する溝部を形成した。
本発明のさらに他の特徴によれば、ハンマの本体部に、回転軸線と直交する直交面が形成され、ハンマの、直交面から後端までの軸線方向の長さD1は、テーパー面から後端までの軸線方向の長さD2よりも大きいように構成した。ハンマのハンマ爪部を除いた前側面の外周側には、テーパー面を設けることで、D1>D2となる構成を実現した。
本発明のさらに他の特徴によれば、ハンマの本体部の反アンビル側には、スプリングを支持するためのスプリング支持部が形成され、テーパー面はスプリングの支持部の径方向中心位置よりも径方向外側から始まるように構成した。カム機構は、スピンドルに設けられるスピンドルカム溝と、ハンマの内周側に形成されたハンマカム溝と、スピンドルカム溝及びハンマカム溝の間に配置されるカムボールと、スピンドルの周囲に配置されハンマを回転軸線方向のアンビル側に付勢するコイル状のスプリングを含んで構成される。尚、インパクト工具のモータは、着脱可能な電動工具に使用可能な電池を駆動電源として駆動される。
本発明のインパクト工具によれば、ハンマ爪の根元の外径側端部付近の応力集中が軽減できる。また、打撃機構のコンパクト化を達成できる。
本実施例のインパクト工具1の全体構造を示す縦断面図である。 図1のハンマ30とアンビル50の斜視図である。 図2のハンマ30の図であり、(A)は正面図であり、(B)は縦断面図である。 図2のアンビル50の図であり、(A)は正面図であり、(B)は縦断面図である。 図1のハンマ30とアンビル50の正常時の打撃状態を示す正面図である。 本実施例のハンマ30及びアンビル50と、従来のハンマ330及びアンビル350の形状を比較するための縦断面であり、回転軸線A1より上半分は本実施例の形状を示し、下半分は従来の形状を示す。 (A)ハンマ30とアンビル50の芯ずれ時の打撃状態を示す正面図であり、(B)はC-C部の断面図及びC-C部から回転軸線A1方向を見た図である。 図7(B)のD部の部分拡大図である。 本発明の第2の実施例に係るハンマ130とアンビル150の斜視図である。 本発明の第3の実施例に係るハンマ230とアンビル250の斜視図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の説明において、前後左右、上下の方向は、図中に示した方向として説明する。
図1は、本発明の実施例に係るインパクト工具1の外観を示す側面図である。インパクト工具1は、充電可能なパック式のバッテリ90を電源とし、モータを駆動源として出力軸(アンビル50)に回転力と打撃力を与え、装着機構60にて装着孔53に保持されるドライバビット等の図示しない先端工具に回転打撃力を間欠的に伝達してねじ締めやボルト締め等の作業を行う。インパクト工具1のハウジング2は、モータや動力伝達機構を収容するための略円筒状の筒状の胴体部2aと、胴体部2aの略中央付近から回転軸線A1と略直交方向に延在するものであって、作業者が片手で把持するためのハンドル部2bを有する略T字状の形状を成す。ハンドル部2bの端部のうち、胴体部2aと反対側に位置する下方側端部(反胴体部側端部)には、バッテリ取付部2cが形成される。ハンドル部2b内の上部にはトリガレバー7aが前方側に突出するように配設され、トリガレバー7aの後方側には、モータ3の回転方向を正方向又は逆方向に切り換えるための正逆切替レバー8が設けられる。
モータ3は筒状の胴体部2aの後方側に収容される。モータ3はブラシ(整流用刷子)の無いDC(直流)モータであり、4極6スロットのブラシレスDCモータである。モータ3は永久磁石を備えたロータ(回転子)3aと、3相巻線等の複数相の電機子巻線(固定子巻線)を備えたステータ(固定子)3bを含む。ロータ3aは、永久磁石によって形成される磁路を形成する。ステータ3bは、円環状の薄い鉄板の積層構造で製造され、内周側には6つのティース(図示せず)が形成され、各ティースにはエナメル線が巻かれてコイルが形成される。本実施例では、コイルをU、V、W相の3相を有するスター結線又はデルタ結線としている。モータ3は、ロータ3aの永久磁石の磁力を検出してロータ位置を検出する複数のホールICより構成された位置検出素子13の出力を用いて、バッテリ等から供給される直流電圧を複数の半導体スイッチング素子14によってスイッチングされることにより動作する。本実施例では、モータをブラシレスモータとしているが、ブラシ付きのモータであっても良い。
モータ3の回転軸4は筒状の胴体部2aの回転軸線A1と同心に配置され、前側及び後側において2つの軸受16a、16bによってハウジング2に軸支される。ステータ3bの後方側には、3つの位置検出素子13や6つの半導体スイッチング素子14等を搭載するための略円環状のインバータ回路基板12が配置される。インバータ回路基板12はモータ3の外径とほぼ同径の略円環状の両面基板である。半導体スイッチング素子14は6つ設けられてインバータ回路を形成し、各相の固定子巻線への通電を切換える。半導体スイッチング素子14としてFET(電界効果トランジスタ)やIGBT(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)等が用いられる。インバータ回路はマイクロコンピュータ(マイコン)により制御され、位置検出素子13によるロータ3aの位置検出信号に基づいて各相の電機子巻線の通電タイミングを設定するので、高度な回転制御が容易となる。
ロータ3aと軸受16bの間には、冷却ファン15が回転軸4と同軸に取り付けられる。冷却ファン15は、例えばプラスチックのモールドにより一体成形されるものであり、胴体部2aのインバータ回路基板12の左右両側方付近に形成される図示しない空気取入口から空気を吸引し、モータ3の内部及び周囲を流れるように回転軸線A1方向後方側に空気を排出する。インバータ回路基板12を通過した冷却風は、インバータ回路基板12の後方側に位置するモータ3を冷却し、冷却ファン15の側方に形成された空気排出用のスリット(図示せず)から外部に排出される。
ハウジング2の前方側にはカップ状に形成されたハンマケース5が設けられる。ハンマケース5は、内部に減速機構20とインパクト機構(打撃機構)25を収容するものであって、ハウジング2の胴体部2aの前方側に設けられる。ハンマケース5は金属の一体品にて製造され、カップ状の底部にあたる前方部分にはアンビル50を貫通させるための貫通穴5aが形成される。ハンマケース5の外側であって、アンビル50の先端部分に図示しない先端工具を装着又は取り外しできるための装着機構60が設けられる。
装着機構60は、アンビル50の前側端部から軸方向後方に延びる断面形状が六角形の装着孔53と、周方向の2箇所に形成されスチールボール64を配置するための径方向に貫通する2つの穴部と、外周側に設けられるスリーブ61を含んで構成される。スリーブ61の内側には、スリーブ61を後方側に付勢するスプリング62が装着される。装着機構60の下側には、図示しない先端工具の先端付近を照射するための照明装置9が設けられる。照明装置9としては、1つ又は複数のLED(発光ダイオード)が用いられ、照明装置9の前方側は光を透過する照射窓が設けられる。
ハウジング2の胴体部2aから略直角に一体に延びるハンドル部2b内の上部にはトリガレバー7aが前方側に突出するように配設され、トリガレバー7aの後方にはトリガスイッチ7が設けられる。使用者はハンドル部2bを片手で把持し、人差し指等によってトリガレバー7aを後方に引くことによって、トリガ押込量(操作量)を調整し、モータ3の回転数を調整できる。モータ3の回転方向は、正逆切替レバー8を操作することによって切り替えることができる。
ハンドル部2b内の下部は、ハンドル部2bの軸線方向と略直交方向に拡径するバッテリ取付部2cが設けられる。バッテリ取付部2cには、モータ3の駆動電源となるバッテリ90が着脱可能に装着される。バッテリ90を取り外すには、ラッチ部91を押しながらバッテリ90をインパクト工具1の本体部から前方側に相対移動させる。バッテリ90の上部には、モータ3のインバータ回路基板12を制御するための制御回路基板70が設けられる。制御回路基板70は、前後左右方向に延びるように水平に配置され、モータ3の回転制御を行うマイクロコンピュータ(図示せず)が搭載される。制御回路基板70は、信号線を介してインバータ回路基板12と接続される。制御回路基板70の近傍であって、バッテリ取付部2cの上面には、バッテリ90の残量チェックスイッチと残量表示用のLED表示装置と、照明装置9の点灯スイッチを配置するためのスイッチパネル75が設けられる。
ハウジング2の胴体部2aは、ハンドル部2b及びバッテリ取付部2cと共に合成樹脂材料の一体成形により製造され、モータ3の回転軸4を通る鉛直面で左右に2分割可能に形成される。組立の際にはハウジング2の左側部材と右側部材を準備し、予め、図1の断面図で示すような一方のハウジング2(例えば左側のハウジング)に、減速機構20、インパクト機構25を組み込んだハンマケース5とモータ3等の組込みを行い、しかる後、他方のハウジング2(例えば右側のハウジング)を重ねて、複数のネジで締め付ける方法が取られる。
インパクト機構25は遊星歯車による減速機構20の出力側に設けられるもので、スピンドル26とハンマ30を備え、後端が軸受18b、前端が軸受18aにより回転可能に保持される。減速機構20は、モータ3の回転軸4の先端に固定されるサンギヤ21と、サンギヤ21の外周側に距離を隔てて取り囲むように設けたリングギヤ23と、サンギヤ21とリングギヤ23の間の空間に配置され、これら双方のギヤに噛み合わされる複数のプラネタリーギヤ22を含んで構成される。リングギヤ23は、アウターギヤとも呼ばれるもので、リング状部材の内周面にギヤが形成される。リングギヤ23はハウジング2によってその外周面が保持されるもので、リングギヤ23自体は回転しない。
サンギヤ21は、減速機構20の入力部となる平歯車である。サンギヤ21の外周側ギヤ面と、リングギヤ23の内周側ギヤ面の間に、複数(ここでは3つ)のプラネタリーギヤ22が配置される。3つのプラネタリーギヤ22は、スピンドル26の後端部に形成された遊星キャリア部に軸支され、プラネタリーギヤ22が遊星キャリア部に軸支されるシャフト(図示せず)の回りを自転しながらサンギヤ21の回りを公転する。モータ3の回転軸4が回転すると、それに同期してサンギヤ21も回転する。サンギヤ21の回転力は、所定の比率で減速されてスピンドル26が回転する。
インナカバー19は合成樹脂の一体成形で製造される部品であって、ハウジング2の胴体部2aによって、左右方向から挟持されるようにして保持される。この際、インナカバー19はハウジング2に対して相対回転しないように保持される。インナカバー19の上部には、複数設けられるネジボスのうちの一つが位置するので、インナカバー19はハウジング2によって安定して挟持される。インナカバー19の主な役割は、2つ設けられる軸受18bと軸受16aを保持すると共に、モータ3の回転軸4とスピンドル26の回転中心を同軸上に芯だしするためである。インナカバー19によって保持される軸受16aはモータ3の回転軸4を軸支するためであって、例えばボールベアリングが用いられる。インナカバー19によって保持される軸受18bは、スピンドル26の後端を軸支するためであって、例えばボールベアリングが用いられる。
減速機構20とインパクト機構25が、モータ3によって先端工具を駆動するための動力伝達機構を構成する。トリガレバー7aが引かれてモータ3が起動されると、正逆切替レバー8で設定された方向にモータ3が回転を始め、その回転力は減速機構20によって減速されてスピンドル26に伝達され、スピンドル26が所定の速度で回転する。ここで、スピンドル26とハンマ30とはカム機構によって連結され、このカム機構は、スピンドル26の外周面に形成されたV字状のスピンドルカム溝26aと、ハンマ30の内周面に形成されたハンマカム溝39と、これらのカム溝26a、39に係合する2つのスチールボール27によって構成される。ハンマ30は、ハンマスプリング28によって常に前方に付勢される。ハンマ30とアンビル50の対向する回転平面上の3箇所には回転軸線A1方向に凸状に突出するハンマ爪(打撃爪)36~38(図では37は見えない)と、打撃爪によって打撃される羽根部(被打撃爪)56~58(図では56しか見えない)が回転対称に形成される。
スピンドル26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30に伝達され、ハンマ30が半回転しないうちにハンマ30の打撃爪がアンビル50の被打撃爪に係合してアンビル50を回転させる。回転時のハンマ30とアンビル50の係合反力によってスピンドル26とハンマ30との間に相対回転が生ずると、ハンマ30はカム機構のスピンドルカム溝26aに沿ってハンマスプリング28を圧縮しながらモータ3側へと後退を始める。そして、ハンマ30の後退動によってハンマ30の打撃爪がアンビル50の被打撃爪を乗り越えて両者の係合が解除されると、ハンマ30は、スピンドル26の回転力に加え、ハンマスプリング28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、ハンマスプリング28の付勢力によって前方へ移動し、ハンマ30の打撃爪(36等)がアンビル50の被打撃爪(56等)に再び係合して一体に回転し始める。ハンマ30がアンビル50に対して相対的に1回転すると、打撃数(同時打撃)は3回となるか(低速打撃)、又は、1.5回となる(高速打撃)このように強力な回転打撃力がアンビル50に加えられるため、アンビル50と一体に形成された装着孔53に装着される図示しない先端工具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先端工具に回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、例えば、木ネジが木材等の図示しない被締め付け部材にねじ込まれる。
図2は、本実施例に係るハンマ30とアンビル50の斜視図である。ハンマ30は、回転軸線A1に沿う方向の減速機構20とアンビル50との間に配置される。ハンマ30は、スピンドル26(図1参照)に対して相対回転可能であり、かつ回転軸線A1に沿う方向に相対移動可能に構成される。ハンマ30の径方向内側には、ハンマカム溝39a、39bが形成される。これらのハンマカム溝39a、39bの内部には、スチールボール27(図1参照)が配置される。ハンマ30は、スチールボール27(図1参照)を介してスピンドル26(図1参照)に保持されるため、スチールボール27が転動可能な範囲で回転軸線A1に沿う方向に移動可能であり、スピンドル26に対して、スチールボール27が転動可能な範囲で回転軸線A1を中心軸に円周方向に所定範囲で相対回転可能である。
アンビル50の回転方向への負荷が大きくなると、ハンマ30のハンマ爪36~38とアンビル50の羽根部56~58とが、係合及び離脱を繰り返して、これにより出力軸たるアンビル50に回転打撃力が発生する。ここで、ハンマ30の重量はアンビル50の重量よりも大きく設定されており、ハンマ30は、スピンドル26の回転力を、アンビル50の回転力や回転方向の打撃力に変換する。
ハンマ30は、略円筒形状に形成された本体部31と、本体部31から前方に延びるハンマ爪36~38により構成される。本明細書では、ハンマ30のうち、ハンマ爪36~38以外の部分を、「本体部31」と定義している。本体部31のアンビル50側には、回転軸線A1と直交する前方対向面32(直交面)が形成される。前方対向面32は、アンビル50と隣接及び対向する面であり、ハンマ30が通常位置(回転軸線A1に沿った前後移動範囲の前側位置)にあるときに、アンビル50の羽根部56~58とわずかな隙間で対向するか、又は、接触する。前方対向面32は、回転軸線A1に対して直交する略環状の面である。前方対向面32の外周側には、テーパー面34a~34cが形成される。テーパー面34a~34cは、径方向内周側から外周側に行くにつれて回転軸線A1方向後方側(反アンビル側)に傾斜するような傾斜面である。図2において、前方対向面32の外周縁部とテーパー面34a~34cの内周縁部との接続部が2重の線として図示されているが、これが接続部の回転軸線A1を含む断面形状に面取り加工をしたため、二重線の間の領域が小さい曲率半径の面として形成されるためである。前方対向面32の外周縁部とテーパー面34a~34cの内周縁部を角状にするか、二重線の間を平面で接続するか、又は、二重線の間を面方向内向きに窪むような溝とするかは任意である。
ハンマ爪36~38は、本体部31から前方側に突出するように形成されるもので、本体部31と一体に形成される。ハンマ爪36~38の周方向中心位置は周方向に120度間隔(等間隔)で配置され、回転軸線A1と交差する方向に沿う断面形状が略扇形の形状である。ハンマ30の径方向外側でかつ周方向に沿う方向のハンマ爪36~38の幅寸法は、約10mmに設定される。これにより、ハンマ爪36~38の強度が十分に確保され、かつハンマ30の周方向に沿って隣り合うハンマ爪36~38の間に、アンビル50の羽根部56~58が余裕を持って入り込める。略扇形の中心角部分が回転軸線A1に近い側に位置し、円弧部分がハンマ30の本体部31の外縁位置とほぼ同じ位置、又は、やや内側に位置する。ハンマ爪36~38の断面形状のうち円弧部分は、回転軸線A1方向の後方から前方に行くにつれて同径としても良いし、わずかに径が小さくなるような形状としても良い。本実施例では、ハンマ爪36~38のそれぞれの外周面は、前方に行くにつれてわずかに径が小さくなるように、先端側の外径がわずかに絞り込まれたような形状とされる。また、それぞれのハンマ爪36~38の前端面は回転軸線A1と直交するように面取りされる。つまり、ハンマ爪36~38の前端面は前方対向面32と平行な面となる。
テーパー面34a~34cは、周方向に見て3つのハンマ爪36~38によって周方向に断続されるように配置される。それぞれのテーパー面34a~34cの最内周位置は、略扇形のハンマ爪36~38の径方向最内位置から最外位置までの間に配置される。このテーパー面34a~34cと前方対向面32との境界位置33の設定により、本体部31に対するハンマ爪36~38の最内周位置における回転軸線A1前方への突出量(後述する図3においてL1で示す大きさ)と、最外周位置における突出量(後述する図3においてL2で示す大きさ)が異なるように形成できる。
アンビル50は金属の一体成形にて製造され、主軸部51の後方側に円環状のフランジ部54から径方向外側に放射状に突出された3つの羽根部56~58が形成されたものである。主軸部51はニードルベアリングを用いた軸受18a(図1参照)により軸支される部分であり、軸受18aのニードルの転動面となる。主軸部51の前側には、図示しない先端工具の装着機構60を取り付けるためにやや細く形成された細径部52が形成される。細径部52の先端から回転軸線A1方向後方側に向けて、断面形状が六角形であって先端工具を装着するための装着孔53が形成される。細径部52の後端付近には、径方向に貫通する2つの貫通穴52aが形成され、装着機構60の構成要素となるスチールボール64(図1参照)が配置される。軸方向に見て貫通穴52aと羽根部56~58との間(矢印61cの部分)は外周面が円柱状に形成された主軸部51である。
被打撃部となる3つの羽根部56~58は、それらの周方向中心位置が回転方向に見て120°ずつ隔てるように均等に配置された被打撃爪であり、径方向外側に伸びるように配置される。羽根部56~58の回転方向の側面は、ハンマ30の打撃爪によって締め付け方向の回転時に打撃される被打撃面56a、57a、58aと、その反対側に形成され緩め方向の回転時に打撃される被打撃面56b、57b、58bが形成される。羽根部56~58の後方側には、円柱状の軸部55が形成され、軸部55の外周面がスピンドル26の嵌合孔(図1参照)に係合することよって摺動可能な状態で軸支される。アンビル50の径方向外側でかつ周方向に沿う方向の羽根部56~58の幅寸法は、約5mmに設定される。つまり、ハンマ爪36~38よりも若干短い幅寸法に設定される。これにより、羽根部56~58の強度が十分に確保され、かつアンビル50の周方向に沿って隣り合う羽根部56~58の間の距離が比較的長い距離とされて、ハンマ30のハンマ爪36~38が余裕を持って入り込める。
図3(A)はハンマ30の正面図であり、(B)の縦断面図は(A)のA-A部の断面図である。図3(B)では、鉛直断面図とすると3つのハンマ爪36~38のうち1つしか示されないので、A-A部の断面図としている(尚、図1、図6でもハンマ30とアンビル50の断面位置をA-A部のような断面としている)。図3(A)においてハンマ30の本体部31の前側の壁面は、内周側に位置する前方対向面32と、その外周側に位置するテーパー面34a、34b、34cにより形成される。ここではそれらの領域の範囲が明確になるように、ハッチングを付している。ハンマ爪36、37、38は、正面から見た際の形状が扇形に形成されている。扇形の最内周位置の根元(本体部31との接続部分)は、前方対向面32の範囲内にあり、扇方の直線上の辺部の中間付近から外周側がテーパー面34a、34b、34cと接合される領域となる。つまり、テーパー面34a、34b、34cと、前方対向面32との境界位置33が、ハンマ爪36、37、38の扇形部分の最内位置から、最外位置までの位置の間に位置するように構成すると良い。
図3(B)において、ハンマ30は外筒部31aと、内筒部31cの二重の筒状とされ、それらの前側において外筒部31aと内筒部31cが前面連結部31bにより接続される。前面連結部31bの前方側には、前方対向面32と、テーパー面34a~34cが形成される。前面連結部31bの後方側はハンマスプリング28が保持されるコイル状のスプリングの前側端部を支持するためのスプリング支持部31dが形成される。スプリング支持部31dの円環状の中心位置(最前端位置)は、回転軸線A1からの距離が、テーパー面34a~34cと直交面(前方対向面32)との境界位置33とほぼ同じような位置関係となる。以上のようにハンマ30を形成することにより、ハンマ爪36、37、38の回転軸線A1方向の長さが内周側でL1となり、外周側ではL2となり、L2>L1の関係となる。テーパー面34a、34bの後退角度αは、ここでは6°としているが、2°度~20°程度の範囲で適宜設定すれば良い。
図4(A)はアンビル50の正面図である。アンビル50の形状は、従来のインパクト工具1で使われるアンビル50と同一である。アンビル50は回転軸線A1方向にみてハンマ30との間隔が、従来のインパクト工具に比較するとわずかに小さくなる位置に取り付けられる。アンビル50は、3つの羽根部56~58を有する。羽根部56~58の回転方向の一方側には被打撃面56a、57a、58aが形成され、他方側には被打撃面56b、57b、58bが形成されるが、アンビル50にはハンマ30からの強い打撃力が加わる関係から、主軸部51の外周側に円環状のフランジ部54を形成し、フランジ部54と羽根部56~58の前方視の形状が三角形に近い形状とすることにより強度を高めている。
図4(B)は、図4(A)のB-B部の断面図である。アンビル50の装着孔53は、細径部52だけでなく、主軸部51の内側にまで回転軸線A1方向後方側まで延在するように構成される。この構成によりビット等の図示しない先端工具を軸方向に装着可能とした。貫通穴52aは、細径部52の内側の装着孔53から外側まで貫通する穴である、貫通穴52aの大きさはスチールボール64(図1参照)よりわずかに大きく形成されるが、最内位置の径だけスチールボール64よりわずかに小さく形成されることにより、貫通穴52aの外周側から挿入されるスチールボール64が、径方向内側の装着孔53の内部に通過できずに、装着孔53側に一定量の突出量で留まるように形成される。細径部52の回転軸線A1方向の先端付近には、スプリング62(図1参照)を保持させる止め輪63(図1参照)を固定するために、周方向に連続する周方向溝52bが形成される。主軸部51の後方側には、フランジ部54から径方向外側に向けて延在する羽根部56、57、58(図では57は見えない)が形成され、羽根部56、57、58よりも後方側には円柱状の軸部55が形成される。軸部55は中実で形成され、スピンドル26の嵌合孔(図1参照)に係合することよって摺動可能な状態で軸支される
図5はハンマ30とアンビル50の正常時の打撃状態を示す正面図である。ハンマ30とアンビル50のそれぞれの回転中心は、正常時においてはモータ3の回転中心となる回転軸線A1と同軸となる。この同軸状態にある場合は、ハンマ爪36の打撃面36aとアンビル50の被打撃面56aが黒い太線で示す部位で示すように略全面にて良好に面接触する。同様にして、ハンマ爪37の打撃面37aとアンビル50の被打撃面57aが略全面にて良好に面接触し、ハンマ爪38の打撃面38aとアンビル50の被打撃面58aが略全面にて良好に面接触する。これら3カ所の面接触は、正常回転時にはハンマ30の回転時に同時に起こるため、ハンマ30からアンビル50に対しては、回転軸線A1に対して回転対称の打撃力が伝わることになる。
図6はハンマ30とアンビル50の形状を比較するための縦断面であり、回転軸線A1より上半分は本発明のハンマ30とアンビル50の形状を示す図であり、下半分は従来のハンマ330と350の形状を示す図である。回転軸線A1の下側の図において、従来のハンマ330は、本体部331の前側の外側壁面(前方対向面332)は、回転軸線A1に対して直角な面となり、前方対向面332の径方向内側位置332aから径方向外側位置332bまで平坦な面であって、回転軸線A1方向の位置が同一である。一方、本実施例のハンマ30では、径方向内側位置32aから境界位置33(図までが、回転軸線A1と直交する平坦な平坦面32b(直交面)であり、境界位置33から外周側がテーパー面34a~34c(図では34c部分が見えている)となる。境界位置33は、アンビル50の最外径部分よりも内側に位置するため、アンビル50の最外径部分はテーパ面34a~34cと対向する位置となっている。この結果、本実施例のハンマ爪36による打撃点45と、ハンマ30の本体部31(根元位置46)との距離が、図で示すようにL4となる。一方、従来のハンマ330においては、ハンマ爪336による打撃点345と、ハンマ330の本体部331(根元位置346)との距離が、図で示すようにL3となり、L4>L3の関係となる。このようにL4>L3とすることによって、ハンマ爪36~38は外径側端部に近づくほど変形し易くなり、ハンマ爪36~38とアンビル50の羽根部56~58が外径側端部で局部的に接触した場合でも、ハンマ爪36~38の接触部の根元付近に大きな応力が発生する前に接触部が内径側へ拡大するので、根元付近が負担する荷重の位置による差が軽減される。この結果、ハンマ爪36~38の片当たりの際に生じる特定部位(爪根元の外径側端部付近)の応力集中が軽減される。
本実施例ではハンマ30の本体部31の前側に、平坦面32b(直交面)とテーパー面34a~34cを有するので、ハンマ30の平坦面32b(直交面)から後端までの軸線方向の長さD1は、ハンマ30のテーパー面34a~34cから後端までの軸線方向の長さD2よりも大きくなるように構成できた。尚、ハンマ30の本体部31の前側壁面の外周側に、テーパー面34a~34cを形成したが、テーパー面34a~34cは図6のような断面形状で直線状でなくて、曲面状、円弧状、多角形状に形成しても良い。
図7(A)はハンマ30とアンビル50の芯ずれ時の打撃状態を示す正面図である。図5で示した正常回転時(ハンマ30とアンビル50の回転中心が一致している時)は、打撃面36aと被打撃面56a、打撃面37aと被打撃面57a(図示省略)、打撃面38aと被打撃面58aの打撃が同時に発生する。しかしながら、ハンマ30の回転中心がA2のようにアンビル50の回転中心A3とずれてしまうと、ハンマ30とアンビル50の最初の打撃点が、面接触でなくて点接触(又は線接触)となってしまい、しかも、打撃のタイミングが3カ所同時でなくなってしまう。図7(A)は、その状態の説明の回転中心A2とA3のずれを極端に大きく示した図である。アンビル50の羽根部の一部は省略していることに注意されたい。
図7(A)では、ハンマ30の回転中心A2のずれにより、最初の打撃点がハンマ爪36と羽根部56の特定箇所(図示の打撃点)になってしまった例である。ハンマ30が回転軸線A1に対して回転中心A2の位置にずれるだけでなく、アンビル50の回転中心A3が回転軸線A1に対して逆方向にずれることがある。このように回転中心A2とA3が反対方向にずれると、図7(A)のようになる(説明の便宜上、ずれを大きく誇張して図示した)。この際、ハンマ爪36と羽根部56、ハンマ爪38と羽根部58は打撃されているが、ハンマ爪37と図示しない羽根部57への打撃はまだ発生していない。ハンマ30の回転中心A2のずれが生じると、最初の打撃点がハンマ爪36の最外位置36cよりも内側に位置するのに対して、ハンマ爪38では最外位置38c付近が羽根部58への打撃点となる。この状態におけるC-C部の断面を示すのが図7(B)である。
図7(B)はC-C部の断面図及びC-C部から回転軸線A1方向を見た図である。ここで、二点鎖線で示すのがアンビル50の羽根部56の位置である。この図において、ハンマ爪36の根元に形成される面取り溝41aよりも回転軸線A1方向に離れた前側でハンマ爪36がアンビル50の羽根部56と当接している。使用時の打撃動作において、ハンマ爪36の根元とアンビル50の羽根部56は、スピンドル26の回転速度や先端工具に作用する負荷等により、図1の状態よりも回転軸線A1方向に離れた状態になってしまっている。つまり図7(A)で示した打撃点(線)は、回転軸線A1方向でみると前方側にて生ずることになる。
図8は、図7(B)のD部の拡大図である。ハンマ30がハンマスプリング28を圧縮させた後に、回転軸線A1方向に前進しながら黒矢印の方向に回転すると、ハンマ30の爪部(例えばハンマ爪36)が、アンビル50の羽根部(例えば羽根部56)を打撃する。図8は打撃直後の状態を示しており、ハンマ爪36の打撃面36a、一点鎖線で示す正常時の状態(回転軸線A1と平行)から、アンビル50の羽根部56と衝突することにより、その衝撃にて一点鎖線の位置から、実線で示す打撃面36a’に示すように歪む(わかりやすいように図8では歪を極端に大きく図示したが、実際の歪はきわめてわずかである)。この際、本実施例のインパクト工具1ではハンマ爪36のように、回転軸線A1方向に見たテーパー面34cから打撃点までの距離はL4となり、非打撃時の打撃面36aの位置から打撃点がdほど変位し、ハンマ爪36の打撃面36a’は打撃時に角度αほど変形することになる。打撃点がdほど変位すると、ハンマ爪36の打撃面36aとアンビル50の被打撃面57aが、図5のように略全面にて接触する状態となる。ところで、図6の下半分で示したような従来のハンマ330においては、ハンマにテーパー面が形成されないため、ハンマの本体部の前方対向面332の位置は、図8の点線で示した位置になる。すると、回転軸線A1方向に見た点線位置から打撃点までの距離はL3となる。この場合は、打撃時にハンマ爪336の打撃面は角度βほど変形することになり、α<βの関係となる。つまり、本発明を適用した形状の方がハンマ爪36~38のそれぞれに発生する応力が小さくなる。
以上説明したように、本実施例のハンマ30を用いることによって、ハンマ爪とアンビル羽根が外径側端部で局部的に接触した場合でも、ハンマ爪の接触部根元に大きな応力が発生する前に接触部が内径側へ拡大し、ハンマ爪根元が負担する荷重の位置による差を軽減できる。この結果、ハンマ爪の片当たりの際に生じる爪根元の外径側端部付近の応力集中が軽減され、信頼性が高く耐久性に優れた打撃機構を実現できた。
図9は、本発明の第2の実施例に係るハンマ130とアンビル150の斜視図である。ハンマ130は本体部131と3つのハンマ爪136~138を含んで構成され、本体部131の径方向内側位置から境界位置133までが、回転軸線A1と直交する平坦な面(前方対向面132)であり、境界位置133から外周側がテーパー面134a~134cとなる。ハンマ130の形状は、6カ所の溝部141a、141b(図では見えない)、142a、142b、143a、143bが形成される。これらの溝部は、曲率半径rの形成されるが、本実施例のテーパー面134a、134b、134cと組み合わせることによって従来のハンマ330に形成する溝部に比べて曲率半径rを小さくすることができた。図9では説明の理解のために曲率半径rを大きめに誇張して書いているが、実際には、1mm程度のほんのわずかな半径である。これら溝部141a、141b(図では見えない)、142a、142b、143a、143bの曲率半径rを、従来の溝部を形成したハンマにおける曲率半径r(図示せず)よりも小さくすることにより、ハンマ130とアンビル150との回転軸線A1方向の間隔(図6のL3に相当する隙間)を従来よりも小さくできた。従来のように曲率半径rが大きい場合は、ハンマ130とアンビル150との接触部位が、溝の部分と重なってしまうため、ハンマ330のハンマ爪の回転軸線A1方向の長さを長く構成すると共に、ハンマ330とアンビル350の間隔を広めにしていた。本実施例のインパクト工具1では、ハンマ130とアンビル150の間隔を従来よりも小さくしたので、インパクト工具1の大きさを従来よりも小さくすることができた。
図10は、本発明の第3の実施例に係るハンマ230とアンビル250の斜視図である。上述した第1の実施例、第2の実施例では、ハンマ爪及び羽根部の数が3つのものを例示したが、本発明は図10のような、ハンマ230のハンマ爪の数が2つ、アンビル250の羽根部の数が2つのインパクト工具でも同様に実現できる。ハンマ230は本体部231と2つのハンマ爪236、237を含んで構成され、本体部231の径方向内側位置から境界位置233までが、回転軸線A1と直交する平坦な面(前方対向面232)であり、境界位置233から外周側がテーパー面234a、234bとなる。ハンマ230には、2つのハンマ爪236、237が周方向に180°離れるように配置される。ハンマ爪236は、回転軸線A1と直交する断面形状が略扇形であり、周方向の側面には正転時の打撃面236aと逆転時の打撃面236bが形成される。ハンマ230の本体部231と打撃面236aの接続部付近には、緩やかな曲面にて形成された接続部241a、241b(図では241bは見えない)が形成され、本体部231と打撃面237bの接続部付近には、緩やかな曲面にて形成された接続部242aが形成される。また、ハンマ爪236の外周面と前面との角部は面取り241cが施され、ハンマ爪237の外周面と前面との角部は面取り242cが施される。
アンビル250には、2つの羽根部256、257が周方向に180°離れるように配置される。アンビル250の主軸部51、細径部52、装着孔53及び軸部55の形状は第一の実施例のアンビル50と同一である。羽根部256、257の径方向に見て外側半分の形状は、第1の実施例で示したアンビル50の羽根部56~58の外側形状と同じである。羽根部256の側面には正回転時の被打撃面256aと逆回転時の被打撃面256bが形成され、羽根部257の側面には正回転時の被打撃面257aと逆回転時の被打撃面257bが形成される。以上のように、ハンマ爪及び羽根部の数が2つのインパクト工具においても本発明を適用することができる。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例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、ハンマのハンマ爪の形状や、アンビルの羽根部の形状は、上述した例に限られずにその他の形状で実現しても良い。その場合であってもハンマの本体部の前側に位置する面の外周部分をテーパー状に形成して、ハンマ爪が回転軸線方向の長さを内周側と外周側で異なるように構成しても良い。また、テーパー面は平面として形成するのではなく、外側に凸状の円弧面とし手も良いし、多面体形状にしても良い。
、1…インパクト工具、2…ハウジング、2a…胴体部、2b…ハンドル部、2c…バッテリ取付部、3…モータ、3a…ロータ、3b…ステータ、4…回転軸、5…ハンマケース、5a…貫通穴、7…トリガスイッチ、7a…トリガレバー、8…正逆切替レバー、9…照明装置、12…インバータ回路基板、13…位置検出素子、14…半導体スイッチング素子、15…冷却ファン、16a,16b…軸受、18a,18b…軸受、19…インナカバー…、20…減速機構、21…サンギヤ、22…プラネタリーギヤ、23…リングギヤ、25…インパクト機構、26…スピンドル、26a…スピンドルカム溝、27…スチールボール、28…ハンマスプリング、30…ハンマ、31…本体部、31a…外筒部、31b…前面連結部、31c…内筒部、31d…スプリング支持部、32…前方対向面、32a…(前方対向面の)径方向内側位置、32b…平坦面(直交面)、33…境界位置、34a~34c…テーパー面、36,37,38…ハンマ爪、36a,37a,38a…打撃面(正回転時)、36b,37b,38b…打撃面(逆回転時)、36c,38c…(ハンマ爪の)最外位置、39a,39b…ハンマカム溝、41a,41b,42a,42b,43a,43b…面取り溝、45…打撃点、46…(打撃点の)根元位置、50…アンビル、51…主軸部、52…細径部、52a…貫通穴、52b…周方向溝、53…装着孔、54…フランジ部、55…軸部、56,57,58…羽根部、56a,57a,58a…被打撃面(正回転時)、56b,57b,58b…被打撃面(逆回転時)、60…装着機構、61…スリーブ、62…スプリング、63…止め輪、64…スチールボール、70…制御回路基板、75…スイッチパネル、90…バッテリ、91…ラッチボタン、130…ハンマ、131…本体部、132…前方対向面、133…境界位置、134a~134c…テーパー面、136~138…ハンマ爪、141a,141b,142a,142b,143a,143b…溝部、150…アンビル、230…ハンマ、231…本体部、232…前方対向面、233…境界位置、234a,234b…テーパー面、236,237…ハンマ爪、236a,236b,237a,237b…打撃面、241a,241b,242a,242b…接続部、241c,242c…面取り、250…アンビル、256,257…羽根部、256a,256b,257a,257b…被打撃面、330…ハンマ、331…本体部、332…前方対向面、332a…径方向内側位置、332b…径方向外側位置、336…ハンマ爪、345…打撃点、346…(打撃点の)根元位置、350…アンビル、A1…回転軸線、A2…(ハンマの)回転中心、A3…(アンビルの)回転中心

Claims (11)

  1. モータと、
    前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、
    前記スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢されるハンマと、
    前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって打撃されるアンビルと、を備えたインパクト工具において、
    前記ハンマは本体部と、前記本体部から前方に延びる爪部を有し、前記本体部の前側内径側端部は、前側外径側端部よりも前方に位置することを特徴とするインパクト工具。
  2. 前記ハンマの前記本体部は、前面壁部を有し、
    前記爪部は、前記前面壁部から回転軸線方向にみて前記アンビル側に突出する形状であり、
    前記爪部の内径側前端部の前記本体部からの長さL1と、前記爪部の外径側前端部の前記本体部からの長さL2の関係がL1<L2となることを特徴とする請求項1に記載のインパクト工具。
  3. 前記本体部には、回転軸線から離れるにつれて徐々に後退するようなテーパー面が形成されたことを特徴とする請求項2に記載のインパクト工具。
  4. 前記爪部の一部又は全部は前記テーパー面から前記アンビル側に突出するように構成することにより前記L1<L2としたことを特徴とする請求項3に記載のインパクト工具。
  5. 前記本体部と前記爪部の周方向両側の接続角部に、所定の回転半径Rを有する溝部を形成したことを特徴とする請求項3に記載のインパクト工具。
  6. 前記本体部には、回転軸線と直交する直交面が形成され、前記ハンマの、前記直交面から後端までの軸線方向の長さD1は、前記テーパー面から後端までの軸線方向の長さD2よりも大きいことを特徴とする請求項3から5の何れか一項に記載のインパクト工具。
  7. 前記ハンマのハンマ爪部を除いた前側面の外周側に、前記テーパー面を設けることで、D1>D2となるようにしたことを特徴とする請求項6に記載のインパクト工具。
  8. 前記ハンマの本体部の反アンビル側には、前記スプリングを支持するためのスプリング支持部が形成され、
    前記テーパー面は、前記スプリングの支持部の径方向中心位置よりも径方向外側から始まることを特徴とする請求項7に記載のインパクト工具。
  9. 前記カム機構は、前記スピンドルに設けられるスピンドルカム溝と、前記ハンマの内周側に形成されたハンマカム溝と、前記スピンドルカム溝及び前記ハンマカム溝の間に配置されるカムボールと、前記スピンドルの周囲に配置され前記ハンマを回転軸線方向の前記アンビル側に付勢するコイル状のスプリングを含むことを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載のインパクト工具。
  10. 前記モータは、着脱可能な電動工具に使用可能な電池を駆動電源として駆動されることを特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載のインパクト工具。
  11. 前記アンビルの最外径部は、前記テーパ面と対向する位置に位置することを特徴とする請求項1から10の何れか一項に記載インパクト工具。
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