JP2005224881A - インパクトドライバ - Google Patents

Abstract

【課題】 インパクトドライバでも穿孔作業を可能として使い勝手を良くする。
【解決手段】 軸方向へ微動可能なアンビル８には、カム歯３０，３０・・を形成した第１カム２９が一体に外装され、その後方に、カム歯３２，３２・・を形成し、外周に係止歯３６，３６・・を形成した第２カム３１が回転可能に外装されて、アンビル８の後退位置で両カム歯３０，３２が当接する。一方、ハンマーケース５の筒状部２７には、第２カム３１の係止歯３６に係合可能な係合ピン３７が設けられて、モード切替リング４０の回転操作により、係合ピン３７の出没位置を変更可能としている。すなわち、モード切替リング４０内周の案内凹部が係合ピン３７からずれた回転位置では、係合ピン３７は前進して第２カム３１と係合し（震動付きモード）、案内凹部が係合ピン３７の外側に位置する回転位置では、係合ピン３７は後退して係止歯３６から離脱する（震動なしモード）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、出力軸に回転と間歇的な打撃作動とを付与可能なインパクトドライバに関する。

インパクトドライバは、ハウジングに内蔵したモータと、ハウジングから突出させた出力軸との間に、モータのトルクを出力軸へ伝達すると共に、出力軸への負荷に応じてその回転方向へ打撃作動を付与可能な回転打撃機構を設けている。この回転打撃機構としては、例えば特許文献１に開示のように、モータにより回転するスピンドルに、カム溝とボールとを介してハンマーを連結し、そのハンマーの前方に、ハンマーと回転方向で係脱可能なアンビル（出力軸）を設けて、スピンドルの回転をハンマーを介してアンビルへ伝達する構造が知られている。これは、アンビルへの負荷が一定値を超えると、ハンマーがカム溝に沿って後退してアンビルから一旦離脱し、前方へ付勢するコイルバネによってハンマーが再びカム溝に沿って前進しながらアンビルに係止するという作用を繰り返すことで、アンビルにその回転方向へ間歇的に打撃作動を付加可能としたものである。

特開２００２−２７３６６６号公報

このようなインパクトドライバは、専らネジやボルト等による締着作業に使用されるが、例えば石膏板等の被加工材にアンカーボルトの締着作業を行うような場合は、まず震動ドリルを用いて被加工材に穿孔を行い、加工した孔にアンカーボルトをインパクトドライバを用いて締着する作業を行うことになる。よって、作業者は、震動ドリルとインパクトドライバとの２つの工具を使い分けることとなり、工具交換の手間が生じて作業性が良くなかった。

そこで、請求項１に記載の発明は、震動による穿孔作業も容易に行え、使い勝手に優れるインパクトドライバを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、出力軸を軸方向に前後へ微動可能に設けると共に、出力軸の回転に伴って出力軸に軸方向への震動を発生させる震動付与機構を、任意に選択可能に設けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、震動付与機構を簡単に形成するために、震動付与機構を、出力軸に外装されて一体回転する第１カムと、その第１カムの後方にあって出力軸に遊挿され、軸方向に移動規制される第２カムと、両カムの互いの対向面に形成され、出力軸の後退位置で互いに当接可能なカム歯と、ハウジングに設けられ、第２カムの回転を前記ハウジング外部から任意に規制可能な規制手段とからなる構成としたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２の目的に加えて、規制手段を操作しやすい位置で簡単に形成するために、規制手段を、ハウジングの外部に設けられた操作部材と、その操作部材の操作に伴って第２カムに対して進退動し、前進位置で第２カムと係合する係合部材とから形成したものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、出力軸の先端に、軸方向へのスライド操作で出力軸に工具を着脱可能なチャックスリーブを外装したインパクトドライバにおいて、震動付与機構を簡単に形成するために、震動付与機構を、出力軸と別体で回転可能に外装され、チャックスリーブの一部が外装する第１カムと、その第１カムの後方で出力軸に遊挿され、ハウジング側へ固定される第２カムと、両カムの互いの対向面に形成され、出力軸の後退位置で互いに当接可能なカム歯と、チャックスリーブと出力軸との間に設けられ、チャックスリーブの回転操作によって第１カムの回転を任意に規制可能な規制手段とからなる構成としたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４の目的に加えて、規制手段を操作しやすい位置で簡単に形成するために、規制手段を、出力軸の外周に形成された被係合部と、第１カムにその半径方向へ遊挿されて、チャックスリーブの回転操作に伴って出力軸に対して進退動し、前進位置で被係合部と係合する係合部材とから形成したものである。

請求項１に記載の発明によれば、震動付与機構によって震動付きモードの選択が可能となるため、穿孔作業とネジ締め作業とがインパクトドライバ一台で可能となり、作業性の向上が期待できる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、震動付与機構が簡単に形成可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、ハウジング前端の操作しやすい位置で規制手段を簡単に形成することができる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、チャックスリーブを規制手段に用いてモード切替の操作部材と兼用しているから、従来のインパクトドライバからの設計変更が少なく、より低コストで震動付与機構を形成できる利点がある。
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加えて、出力軸前端の操作しやすい位置で規制手段を簡単に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
《形態１》
図１は、インパクトドライバの一例を示す一部縦断面図で、インパクトドライバ１は、モータ３を収容した本体ハウジング２の前方に、スピンドル６やハンマー７等を内蔵した前側のハウジングとなるハンマーケース５を組み付け、ハンマーケース５の前方に、出力軸としてのアンビル８を突出してなる。９はスイッチ、１０はトリガーである。本体ハウジング２とハンマーケース５との間には、ギヤハウジング１１が介在され、このギヤハウジング１１が、モータ３のモータ軸４を軸支してハンマーケース５内に突出させると共に、スピンドル６の後端をボールベアリング１２を介して軸支している。モータ軸４は、先端にピニオン１３を嵌着すると共に、スピンドル６の後端に形成された中空部１４へ同軸で遊挿し、スピンドル６の後方外周に軸着された複数の遊星歯車１５，１５・・と噛合して、モータ軸４の回転を減速してスピンドル６へ伝達可能となっている。

アンビル８は、ハンマーケース５の前端で軸受１６によって回転可能に軸支されており、スピンドル６は、前端の小径部１７がアンビル８の後面へ同軸で遊挿し、その小径部１７の後方でハンマー７を外装している。ハンマー７は、スピンドル６の外周面で傾斜状に形成された一対のカム溝１８，１８と、ハンマー７の内周面で軸方向に形成された一対の連結溝１９，１９とに夫々跨って嵌挿される２つのスチールボール２０，２０とによってスピンドル６へ一体回転可能に連結されると共に、その後方でスピンドル６に外装されたコイルバネ２１によって前方へ付勢されている。ハンマー７の前面には、アンビル８後端へ放射方向に延設された一対のアーム２２，２２に係合可能な一対の係合爪２３，２３が形成されて、図１に示すハンマー７の前進位置では、係合爪２３，２３がアーム２２，２２と係合してハンマー７とアンビル８とを回転方向で一体化させる。２４は、アンビル８の先端に外装されたチャックスリーブで、常態ではコイルバネ２５によって図１の後退位置へ付勢されて、アンビル８に内挿されたボール２６，２６をアンビル８の軸心側へ突出させ、ドライバビット等をアンビル８へ挿着する。

そして、ハンマーケース５において、アンビル８を軸支する前端の筒状部２７の位置には、震動付与機構が設けられている。まず、アンビル８は、図２にも示すように、後端がスピンドル６の大径部に当接する後退位置と、アーム２２，２２の前方で外装されたワッシャー２８がハンマーケース５に当接する前進位置との間で軸方向へ微動可能となっており、筒状部２７の前端に近い部位には、後面にカム歯３０，３０・・を放射方向に形成した筒状の第１カム２９が一体に外装され、その第１カム２９の後方には、前面に同じくカム歯３２，３２・・を放射方向に形成した円盤状の第２カム３１が回転可能に外装されている。この第２カム３１は、筒状部２７の内周後方に形成された段部３３に受けられるフラットワッシャー３４と、その前面でアンビル８の周面に沿って配置される複数のボール３５，３５・・とによって後退位置を規制され、アンビル８の後退位置で、第１カム２９と第２カム３１とのカム歯３０，３２同士が当接するようになっている。また、第２カム３１の外周には、図３に示すように、軸方向の係止歯３６，３６・・が全周に亘って形成されている。

一方、筒状部２７には、内側端部が第２カム３１の係止歯３６に係合可能な係合部材としての係合ピン３７が、筒状部２７の放射方向で進退動可能に設けられている。この係合ピン３７は、その外側端部のストッパ３８と筒状部２７外周との間で外装されたコイルバネ３９によって、第２カム３１からの離脱方向へ付勢される。筒状部２７には、操作部材となる筒状のモード切替リング４０が回転可能に外装されて、係合ピン３７の突出位置を規制している。但し、モード切替リング４０の内周面には、周方向の両側をテーパ面とした案内凹部４１が形成されており、モード切替リング４０の回転に伴い、案内凹部４１を係合ピン３７の位置とそこから周方向にずれた位置とに切り替えることで、係合ピン３７の位置を変更可能としている。すなわち、案内凹部４１が係合ピン３７からずれた図３の回転位置では、係合ピン３７はコイルバネ３９の付勢に抗して中心側へ前進し、内側端部を第２カム３１の係止歯３６に係合させ（震動付きモード）、案内凹部４１が係合ピン３７の外側に位置する図４の回転位置では、係合ピン３７はコイルバネ３９の付勢によって外側へ後退し、内側端部を係止歯３６から離脱させる（震動なしモード）。

以上の如く構成されたインパクトドライバ１においては、まずモード切替リング４０を操作して震動なしモードを選択した場合、トリガー１０の押し込み操作でスイッチ９をＯＮさせ、モータ３を駆動させると、モータ軸４の回転が減速してスピンドル６へ伝わり、ハンマー７を介してアンビル８を回転させる。よって、アンビル８の先端に挿着したドライバビット等によってネジ締めが行える。ここで、ドライバビットの押し付けによってアンビル８は後退位置にあるため、アンビル８と一体回転する第１カム２９が第２カム３１と当接することになるが、係合ピン３７が離脱している第２カム３１は回転フリー状態であるため、第１カム２９と一体に回転し、アンビル８に震動は発生しない。

ネジ締めが進んでアンビル８への負荷が高まると、スチールボール２０，２０をスピンドル６のカム溝１８，１８に沿って後方へ転動させながら、コイルバネ２１の付勢に抗してハンマー７が後退し、アンビル８から外れる。しかし、アンビル８から外れた瞬間、コイルバネ２１の付勢によって再びスピンドル６と共に回転しながら前進し、係合爪２３，２３をアンビル８のアーム２２，２２へ再係合させる。このハンマー７のアンビル８に対する離脱と係合との繰り返しにより、アンビル８へは回転方向へ間歇的に打撃作動（インパクト）が発生し、増し締めが可能となる。

一方、モード切替リング４０を操作して震動付きモードを選択した場合、係合ピン３７によって第２カム３１の回転が規制されるため、後退位置で第１カム２９がアンビル８と共に回転すると、回転規制される第２カム３１と回転する第１カム２９との互いのカム歯３０，３２同士が干渉し、第１カム２９及びアンビル８に軸方向への震動を発生させる。ハンマー７によるインパクトの発生は同じであるため、ここでは震動＋打撃が得られることになる。

このように上記形態１のインパクトドライバ１によれば、アンビル８を軸方向に前後へ微動可能に設けると共に、アンビル８の回転に伴ってアンビル８に軸方向への震動を発生させる震動付与機構を、任意に選択可能に設けたことで、穿孔作業とネジ締め作業とがインパクトドライバ一台で可能となり、作業性の向上が期待できる。
特に、震動付与機構を、アンビル８に外装されて一体回転する第１カム２９と、その第１カム２９の後方にあってアンビル８に遊挿され、軸方向に移動規制される第２カム３１と、両カム２９，３１の互いの対向面に形成され、アンビル８の後退位置で互いに当接可能なカム歯３０，３２と、ハンマーケース５の筒状部２７に設けられ、第２カム３１の回転をハンマーケース５の外部から任意に規制可能な規制手段とから形成したことで、震動付与機構が簡単に形成可能となる。

また、規制手段を、筒状部２７に外装されたモード切替リング４０と、そのモード切替リング４０の回転操作に伴って第２カム３１に対して進退動し、前進位置で第２カム３１と係合する係合ピン３７とから形成したことで、操作しやすいハウジング前端で規制手段が簡単に形成可能となっている。

なお、第２カムと係合部材との係合構造は、上記形態に限らず、第２カムの係止歯をよりピッチの広い突部に代えたり、係合部材を第２カムの周方向に長くして係合部分を広くしたり、係合部材を複数設けたり等の設計変更は可能である。また、操作部材は、モード切替リングのような筒状部材に限らず、半円や円弧状の部材としても良いし、ハウジングに形成された面取部上で直線的にスライド可能に設けられて係合部材を進退動させるスライド部材であっても差し支えない。
さらに、操作部材と筒状部との間に、震動付きモードと震動なしモードとの操作位置の目安となるクリック手段を設けたり、２つの操作位置でのみ操作可能な規制手段を設けたりすることができる。
加えて、係合部材は第２カムの周面に係合する構造としているが、第２カムの軸方向の前後面の何れかに係合部材を配置して、操作部材の操作で前後移動可能とし、第２カムの前後面に形成した凹部等の被係合部に係合部材を係脱させる構造も採用できる。

《形態２》
次に、インパクトドライバの他の実施の形態を説明する。なお、形態１と同じ構成部は同じ符号を付して重複する説明を省略する。
図５に示すインパクトドライバ１において、アンビル８には、前方から筒状の第１カム５０と第２カム５２とが夫々外装されている。第１カム５０は、ハンマーケース５の筒状部２７によって後方部分を軸支されて、アンビル８と別体で回転及び軸方向への移動が可能となっており、後面には、カム歯５１，５１・・が放射状に形成されている。また、第２カム５２は、筒状部２７に後方から圧入されてハンマーケース５と一体化され、アンビル８を軸支すると共に、後端に形成されたフランジ部５３によってアンビル８の前進位置を規制している。よって、アンビル８は、アーム２２，２２がスピンドル６の大径部に当接する後退位置と、第２カム５２のフランジ部５３に当接する図５，６の前進位置との間で軸方向に微動可能となる。５４，５４・・は、第２カム５２における第１カム５０との対向面で放射状に形成されたカム歯である。

一方、第１カム５０の前方部分には、チャックスリーブ２４の後半部分に外装されると共に、係合部材となる一対の鍔付ピン５５，５５が、第１カム５０の半径方向で進退動可能に遊挿されて、その前進位置で、アンビル８の周面で周方向に複数並設された被係合部としての凹部５６，５６・・に係合可能となっている。但し、図６に示すように、鍔付ピン５５に外装されたコイルバネ５７により、各鍔付ピン５５は、上端がチャックスリーブ２４の内面に当接する後退方向へ付勢されている。チャックスリーブ２４の内面には、各鍔付ピン５５の頭部と干渉可能で、周方向にテーパ面を形成した案内凸部５８，５８が突設されており、チャックスリーブ２４の回転操作に伴い、案内凸部５８，５８を鍔付ピン５５，５５の位置と、そこから周方向にずれた位置とに切り替えることで、鍔付ピン５５，５５の進退位置を変更可能としている。

すなわち、案内凸部５８が鍔付ピン５５の外側に位置する図６の回転位置では、各鍔付ピン５５はコイルバネ５７の付勢に抗して中心側へ前進し、内側端部をアンビル８の凹部５６に係合させ（震動付きモード）、案内凸部５８が鍔付ピン５５からずれた図７の回転位置では、鍔付ピン５５はコイルバネ５７の付勢によって外側へ後退し、内側端部を凹部５６から離脱させる（震動なしモード）。なお、アンビル８にドライバビット等を着脱する際には、チャックスリーブ２４をコイルバネ２５の付勢に抗して前進させ、軸心側へ押圧していたボール２６の規制を解除することになるが、このチャックスリーブ２４の前進にかかわらず、鍔付ピン５５の当接状態は変わらない設定となっている。

以上の如く構成されたインパクトドライバ１においては、まずチャックスリーブ２４を回転操作して震動なしモードを選択した場合、トリガー１０の押し込み操作でスイッチ９をＯＮさせ、モータ３を駆動させると、形態１と同様にアンビル８が回転し、負荷の増大に伴ってハンマー７による間歇的な打撃作動が加わる。ここで、アンビル８が後退位置にあっても、鍔付ピン５５が凹部５６に係合しない第１カム５０は回転フリー状態であるため、第２カム５２と当接してもアンビル８に震動は発生しない。
一方、チャックスリーブ２４を回転操作して震動付きモードを選択した場合、鍔付ピン５５，５５によって第１カム５０がアンビル８と結合される。よって、後退位置でアンビル８が回転すると、アンビル８と一体回転する第１カム５０と第２カム５２との互いのカム歯５１，５４同士が干渉し、第１カム５０及びアンビル８に軸方向への震動を発生させ、震動＋打撃が得られる。

このように上記形態２のインパクトドライバ１においても、震動付与機構を選択可能に設けたことで、穿孔作業とネジ締め作業とがインパクトドライバ一台で可能となり、作業性の向上が期待できる。特に、震動付与機構を、アンビル８と別体で回転可能に外装され、チャックスリーブ２４の一部が外装する第１カム５０と、その第１カム５０の後方でアンビル８に遊挿され、ハンマーケース５側へ固定される第２カム５２と、両カム５０，５２の互いの対向面に形成され、アンビル８の後退位置で互いに当接可能なカム歯５１，５４と、チャックスリーブ２４とアンビル８との間に設けられ、チャックスリーブ２４の回転操作によって第１カム５０の回転を任意に規制可能な規制手段とから形成して、ビット着脱用のチャックスリーブ２４をモード切替リングと兼用しているから、従来のインパクトドライバからの設計変更が少なく、より低コストで震動付与機構を形成できる利点がある。

また、ここでも、規制手段を、アンビル８の外周に形成された凹部５６と、第１カム５０にその半径方向へ遊挿されて、チャックスリーブ２４の回転操作に伴ってアンビル８に対して進退動し、前進位置で凹部５６と係合する鍔付ピン５５とから形成したことで、アンビル８前端のチャックスリーブ２４を利用した規制手段が簡単に形成可能となっている。
なお、この形態２においても、鍔付ピンの数や形状、第１カムや第２カムの形状等は適宜変更可能で、チャックスリーブも、係合部材との当接部のみを部分的に延設したり、第１カムに外装されて係合部材が当接するスリーブを別体に装着したりすることができる。
勿論形態１と同様に、チャックスリーブとアンビルとの間に、震動付きモードと震動なしモードとの回転位置の目安となるクリック手段を設けたり、２つの回転位置でのみ回転可能な規制手段を設けたりすることもできる。

そして、上記形態１，２においては、アンビルへの打撃付与にハンマーを利用したインパクトドライバを例示しているが、入力される連続的なトルクを内部の油圧上昇に伴ってスピンドルへの間歇的なトルクとして出力可能なオイルユニットを用いたインパクトドライバであっても、スピンドル或いはオイルユニット全体を軸方向へ微動可能として、ハウジングとスピンドルとの間や、スピンドルとチャックスリーブとの間に形態１，２のような震動付与機構を形成することは可能である。

形態１のインパクトドライバの一部縦断面図である（震動付きモード）。 先端部分の拡大断面図である。 Ａ−Ａ線断面図である。 震動なしモードでのＡ−Ａ線断面図である。 形態２のインパクトドライバの一部縦断面図である（震動付きモード）。 先端部分の拡大断面図である。 震動なしモードでの先端部分の拡大断面図である。

符号の説明

１‥インパクトドライバ、２‥本体ハウジング、３‥モータ、５‥ハンマーケース、６‥スピンドル、７‥ハンマー、８‥アンビル、２４‥チャックスリーブ、２９，５０‥第１カム、３１，５２‥第２カム、３０，３２，５１，５４‥カム歯、３６‥係止歯、３７‥係合ピン、４０‥モード切替リング、４１‥案内凹部、５５‥鍔付ピン、５６‥凹部、５８‥案内凸部。

Claims (5)

1. ハウジングに内蔵したモータと、前記ハウジングから突出させた出力軸との間に、前記モータのトルクを前記出力軸へ伝達すると共に、前記出力軸への負荷に応じてその回転方向へ打撃作動を付与可能な回転打撃機構を設けたインパクトドライバであって、
   前記出力軸を軸方向に前後へ微動可能に設けると共に、前記出力軸の回転に伴って前記出力軸に軸方向への震動を発生させる震動付与機構を、任意に選択可能に設けたことを特徴とするインパクトドライバ。
2. 震動付与機構が、出力軸に外装されて一体回転する第１カムと、その第１カムの後方にあって前記出力軸に遊挿され、軸方向に移動規制される第２カムと、前記両カムの互いの対向面に形成され、前記出力軸の後退位置で互いに当接可能なカム歯と、ハウジングに設けられ、前記第２カムの回転を前記ハウジング外部から任意に規制可能な規制手段とからなる請求項１に記載のインパクトドライバ。
3. 規制手段が、ハウジングの外部に設けられた操作部材と、その操作部材の操作に伴って第２カムに対して進退動し、前進位置で前記第２カムと係合する係合部材とからなる請求項２に記載のインパクトドライバ。
4. 出力軸の先端に、軸方向へのスライド操作で前記出力軸に工具を着脱可能なチャックスリーブを外装したものにあっては、震動付与機構を、前記出力軸と別体で回転可能に外装され、前記チャックスリーブの一部が外装する第１カムと、その第１カムの後方で前記出力軸に遊挿され、前記ハウジング側へ固定される第２カムと、前記両カムの互いの対向面に形成され、前記出力軸の後退位置で互いに当接可能なカム歯と、前記チャックスリーブと出力軸との間に設けられ、前記チャックスリーブの回転操作によって前記第１カムの回転を任意に規制可能な規制手段とからなるものとした請求項１に記載のインパクトドライバ。
5. 規制手段が、出力軸の外周に形成された被係合部と、第１カムにその半径方向へ遊挿されて、チャックスリーブの回転操作に伴って前記出力軸に対して進退動し、前進位置で前記被係合部と係合する係合部材とからなる請求項４に記載のインパクトドライバ。
   

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