JP5888505B2 - 締め付け工具 - Google Patents

Description

本発明は、電気モータ等により回転駆動され、モータによる回転力でネジやボルト等を締め付ける締め付け工具に関し、特にモータ停止後に締め付け工具を用いて締結部材の手締めを行うことができる締め付け工具に関する。

ネジやボルト等の締め付けを行う締め付け工具として、モータによる回転力を回転するハンマに伝達し、ハンマをアンビルに打撃させる事により打撃力に変換するインパクト工具が知られている。このようなインパクト工具として、特許文献１があり、スチールボールを介してハンマの回転運動を軸方向の後退運動に変換するカムを、スピンドルとハンマのそれぞれに形成し、一定の締め付けトルクに達するとハンマが後退しアンビルとハンマの爪部の噛みあいが外れ、ハンマ後退時たくわえられるスプリングの保存エネルギーによりハンマの回転エネルギーを付勢してハンマがアンビルを打撃し、ボルトの締め付けや緩めを行う。

特開２０１１−７３０８７号公報

特許文献１によるインパクト工具の締結力は、スプリングにたくわえられたエネルギーによりハンマがアンビルを打撃するものである。しかしながら、小型のインパクト工具の場合は、締め付けトルクが不足して、場合によっては作業者は増し締めをしたい場合が生ずる。その際、ドライバー等の手締め用の別の工具を用いると、工具を持ち替えねばならずに大変煩わしい。そこで動力により動作する工具自体を用いて増し締めができるようにした締め付け工具が知られるようになったが、その場合は締め付け工具による締め付け後に、出力軸ロックボタンを操作する必要があり、また、手締め作業を行った後に出力軸ロックを解除させる必要があり、これらの切り替え作業が煩わしかった。また、特許文献１のようなインパクト工具に手締めのための出力軸ロック機構を設けると、ハンマより先端側の構造が複雑になるため製造コストが上昇してしまうという問題があった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、モータ等の動力を停止させた際に、工具本体を締め付け具として利用できる締め付け工具を提供することにある。

本発明の他の目的は、手締め用にアンビルの回転を固定するロック機能を有する締め付け工具において、アンビル及びアンビル周辺の形状を簡素化して製造原価の低減を実現することにある。

本発明のさらに他の目的は、手締め用にアンビルの回転を固定するロック機能を有する締め付け工具において、アンビル打撃部から出力軸に回転打撃力を伝達する際に発生する衝突音を低減させることにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、駆動源を収容するハウジングと、駆動源によって回転方向に駆動されるハンマと、ハンマと接触して回転方向に駆動されるアンビルと、アンビルのハウジングに対する相対回転をロックするか否かを切り替えるロック機構を有する締め付け工具において、ロック解除部材をアンビルに対して回動可能に設け、ハンマが回転するとハンマがアンビルと接触する前にロック解除部材と接触してロック機構のロックを解除するよう構成し、ハンマがアンビルと接触した状態でロック解除部材がハンマとアンビルの間で回動可能となるよう構成した。ハンマは前方に延びる第１の突起部を有し、アンビルは、ハウジングに対して回転可能で先端工具が取り付けられる軸部と、軸部から第１の突起部と接触するよう径方向外側に延びる第２の突起部を有し、ハンマが回転すると第１の突起部が第２の突起部と接触する前にロック解除部材と接触してロック機構のロックを解除するよう構成した。第１の突起部にはロック解除部材の一部を受け入れる凹部が設けられる。

本発明の他の特徴によれば、締め付け工具は先端工具を保持する出力軸を有し、アンビルと出力軸を一体に構成し、ロック解除部材はアンビルに対して同軸上で微小角だけ相対回転可能なように取り付けられ出力軸を貫通させる筒状のキャリア部材とした。ロック機構は、キャリア部材の出力軸側への移動を制限するロックリングと、アンビルとロックリングとの相対回転を制限する係合部材と、アンビルの外周面の一部に形成された平面状の逃がし面を含んで構成され、キャリア部材の逃がし面と対向する位置に切り欠き部を形成し、切り欠き部により係合部材を保持するように構成した。キャリア部材はアンビルの円筒状部分の外径よりわずかに大きい内径を有する円筒形の基本形状であって、切り欠き部はキャリア部材の複数箇所に形成される。係合部材は切り欠き部にそれぞれ一つずつ配置される円柱状の部材であって、その軸方向が出力軸の軸方向と平行になるように配置される。

本発明の他の特徴によれば、ハンマの回転停止中にアンビルをハウジングに対して回転させるときには、アンビルとロックリングとの相対回転を制限する。キャリア部材とアンビルの相対回転角が所定の角度よりも大きくなって逃がし面の中心位置が係合部材と離れた際に、係合部材はアンビルの外周面とロックリングの内周面により挟まれることによりアンビルのロックリングに対する相対回転を制限する。キャリア部材は、円筒形の部分から径方向に延び、アンビルの第２の突起部と対向するように突出する第３の突起部を有し、第３の突起部は駆動源の回転時にハンマの第１の突起部と当接することにより、キャリア部材をアンビルに対してわずかに移動させ、移動されるキャリア部材に係合部材が接触することにより係合部材が逃がし面の中央に位置するように保持される。

本発明のさらに他の特徴によれば、切り欠き部は、円筒形の部分の前方側開口から軸方向後方に凹状に切り欠かれたものであって周方向の対角線上に２箇所設けられ、円筒形の部分の後方側開口には周方向にみて切り欠き部とそれぞれ９０度隔てた位置にアンビルの第２の突起部を収容する第２の切り欠き部が形成され、第２の突起部は第２の切り欠き部の周方向縁部から径方向に突出する形状である。

請求項１の発明によれば、ハンマが回転するとハンマがアンビルと接触する前にロック解除部材と接触してロック機構のロックを解除するよう構成し、ハンマがアンビルと接触した状態でロック解除部材がハンマとアンビルの間で回動可能となるよう構成したので、ハンマが回転するとまずロック機構のロックが解除されてアンビルが回転可能となる。またハンマの打撃力がロック解除部材を介さずに直接アンビルに伝達されるので、ロック解除部材の剛性が低くてもハンマの打撃力が効率よく伝達される。
請求項２の発明によれば、ハンマが回転すると第１の突起部が第２の突起部と接触する前にロック解除部材と接触してロック機構のロックを解除するよう構成し、第１の突起部にロック解除部材の一部を受け入れる凹部を設けたので、ハンマが回転するとまずロック機構のロックが解除されてアンビルが回転可能となる。またアンビル側の第２の突起部にロック解除部材を受け入れる凹部を設けた場合は、第２の突起部から径方向内側にある軸部へと至る間でアンビルの剛性が低下してしまうが、これに対して凹部をハンマ側の第１の突起部に設けたので、アンビルの剛性の低下を抑えられハンマの打撃力が効率よく伝達される。
請求項３の発明によれば、アンビルに対して同軸上で微小角だけ相対回転可能なキャリア部材を設け、アンビルの外周面の一部に平面状の逃がし面を形成し、キャリア部材の切り欠き部にアンビルとロックリングとの相対回転を制限する係合部材を設けたので、簡単な構成で出力軸のロック機構を実現できる。また、従来からのアンビルと出力軸との基本構造をほとんど変えることなく出力軸ロック機構を実現でき、先端工具に効率良くトルクを伝達することが可能となる。さらに、締め付け工具で締め付け作業を行った後に手動による増し締めを行う場合には、その締め付け工具を使って行うことが可能となる。

請求項４の発明によれば、係合部材は切り欠き部にそれぞれ一つずつ配置される円柱状の部材であって、その軸方向が出力軸の軸方向と平行になるように配置されるので、係合領域を比較的大きく確保でき、アンビルの回転をハウジングに対して強固にロックすることができる。
請求項５の発明によれば、ハンマの回転が停止中にアンビルをハウジングに対して回転させるときには、アンビルとロックリングとの相対回転を制限するので、出力軸をロックするための特別な操作は不要であって、操作性の極めて高く誤作動を起こさない信頼性の高い締め付け工具を実現できる。
請求項６の発明によれば、キャリア部材とアンビルの相対回転角が所定の角度よりも大きくなって逃がし面の中心位置が係合部材と離れた際にロック状態になるので、作業者は先端工具を締め付け材に押し当てたままハウジング本体をわずかに回転させるだけで容易に出力軸ロックを実現できる。
請求項７の発明によれば、駆動部の回転中は、移動されるキャリア部材に係合部材が接触することにより係合部材が逃がし面の中央に位置するように保持されるので、ハウジングと出力軸がフリー状態となって空転することが可能となり、駆動源による通常の締め付け作業を支障なく行うことができる。
請求項８の発明によれば、突起部は第２の切り欠き部の周方向縁部から径方向に突出する形状であるので、ハンマの打撃面を利用して容易にキャリア部材をアンビルに対して相対回転させることができる上に、キャリア部材を配置するためにアンビルとロックリング間の距離を伸ばす必要が無く、実装効率を低下させずに出力軸ロック機構を実現できる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るインパクト工具１の全体を示す縦断面図である。 図１の打撃部付近の分解斜視図である。 図１の打撃部付近の拡大断面図である。 図１の打撃部付近の組立斜視図である。 本発明の実施例に係るハンマとキャリアとアンビルの形状を示す部分拡大図である。 本発明の実施例に係るインパクト工具１を駆動して締め付け作業を行う際の状態を示す図である。 図４のＡ−Ａ断面位置におけるアンビル２０と係合ピン３７の位置関係を説明するための図である。 本発明の実施例に係るインパクト工具１の停止時に手締め作業を行う際の状態を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る打撃部付近の拡大断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。図１は本発明の実施例に係る締め付け工具の一例であるインパクト工具１の全体を示す断面図である。

インパクト工具１は、バッテリーパック５０により供給される電力を利用し、駆動源たるモータ４を回転させる。バッテリーパック５０はバッテリーハウジング３の端部の開口部３ａから内部空間に装着及び取り外しが可能な略円筒形であって、いわゆるカセット式に構成される。バッテリーパック５０には２箇所の掛止部５１ａが形成され、バッテリーハウジング３の内壁に形成された凹部（図示せず）と係合することによりバッテリーパック５０を保持する。バッテリーパック５０を取り外すには、ラッチ５１を押しながらバッテリーパック５０を開口部３ａから引き出す。バッテリーパック５０の内部には、例えば１４５００サイズのリチウムイオン電池セル（図示せず）が３本収容され、その定格電圧は直流１０．８Ｖである。バッテリーパック５０の後端部（図では下側）の形状は、バッテリーハウジング３の開口部３ａを覆うように形成される。開口部３ａに続くバッテリーパック５０の装着空間の他端には基板５４が設けられ、基板５４から開口部３ａに向かって複数のターミナル５２が延びるように設けられる。バッテリーパック５０の前端部（図では上側）には、複数の端子５３が設けられ、バッテリーパック５０をバッテリーハウジング３に装着することにより端子５３は基板５４側に形成されるターミナル５２と接触する。

モータ４の回転は減速機構１０によって減速されてスピンドル２８に伝達され、スピンドル２８が所定の速度で回転駆動される。インパクト工具１のハウジングは、モータハウジング２とバッテリーハウジング３によって構成される。モータハウジング２とバッテリーハウジング３は、回動軸８を中心に約７０度だけ回動可能であり、図１では回動させた状態を示している。後述する出力軸ロック機構を作用させて、インパクト工具１の本体を使って手動にて締結部材を締めたり緩めたりする場合は、バッテリーハウジング３を図１のように回動させた状態で行うと好ましい。また、図示していないが、バッテリーハウジング３が、スピンドル２８やモータの回転軸４ａと同軸上に配置されるように回動させることも可能である。モータハウジング２は、プラスチック等の合成樹脂の成形によって左右に２分割可能に構成され、図示しないネジによって左右部分が固定される。尚、本実施例の締め付け工具では、インパクト機構１９や減速機構１０を合成樹脂製のモータハウジング２の内部に直接収容したが、これらを金属製の一体成形によって形成された略カップ状のケース（ハンマケース）に収容して、ケースをモータハウジングに接続するように構成しても良い。

インパクト工具１には、モータ４の回転のオン／オフを制御するためのトリガスイッチ７が設けられる。トリガスイッチ７は、作業者がトリガ操作部６を引くことによりオン又はオフにすることができる。本実施例においてトリガスイッチ７はオン又はオフの切り替えスイッチであるが、これを可変スイッチとしてトリガ操作部６の引き量に応じてモータ４の回転数を調整するように構成しても良い。回転切替スイッチ９はモータ４の回転方向を切り替えるためのスイッチで、出力軸１８の回転方向を正方向（締め付け方向）又は逆方向（緩め方向）に切り替えることができる。

減速機構１０は、モータ４の回転軸４ａが太陽歯車１１に接続される複数の遊星歯車１２を有し、遊星歯車１２は、その外周側に位置する内歯車１３との間において、自転しながら太陽歯車１１の周りを公転する。スピンドル２８はハンマ２２を回転させるための部材であって、スピンドル２８の後端側は複数の遊星歯車の回転軸に接続され、遊星キャリアとしての機能を果たす。この結果、遊星歯車１２の公転運動がスピンドル２８の回転運動に変換される。スピンドル２８は、ハンマ２２とカム機構によって連結され、このカム機構は、スピンドル２８の外周面に形成されたＶ字状のカム溝２６と、ハンマ２２の内周面に形成されたハンマカム溝２４と、これらのカム溝に係合するスチールボール２５によって構成される。

ハンマ２２は、スプリング２７によって常に前方に付勢されており、静止時にはスチールボール２５とカム溝２４、２６との係合によって打撃アーム２１の端面とは隙間を隔てた位置にある。そして、ハンマ２２とアンビル２０の相対向する回転平面上の２箇所には突起部たるハンマ爪２３と打撃アーム２１がそれぞれ対称的に形成される。スピンドル２８が回転駆動されると、その回転は前記カム機構を介してハンマ２２に伝達され、ハンマ２２が半回転しないうちにハンマ２２のハンマ爪２３がアンビル２０の打撃アーム２１に係合してアンビル２０を回転させるが、そのときの係合反力によってスピンドル２８とハンマ２２との間に相対回転が生ずると、ハンマ２２はカム機構のカム溝２６に沿ってスプリング２７を圧縮しながらモータ４側へと後退を始める。

ハンマ２２の後退動によってハンマ爪２３が打撃アーム２１を乗り越えて両者の係合が解除されると、ハンマ２２は、スピンドル２８の回転力に加え、スプリング２７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、スプリング２７の付勢力によって前方へ移動し、そのハンマ爪２３が打撃アーム２１を強く打撃することによりアンビル２０を回転させる。アンビル２０の前方側には出力軸１８が接続され、出力軸１８の取付穴に装着される先端工具４８を介してネジに回転打撃力が伝達される。以後、同様の回転及び打撃動作が繰り返され、例えば、ネジ等の締結部材が木材等の図示しない被締結材にねじ込まれる。尚、本実施例では出力軸１８とアンビル２０は一体成形にて製造されるため、これらの間にがたつきがなく剛性が高くて打撃音が静かなインパクト工具を実現できる。

図２は図１の打撃部付近の組立構造を示す分解斜視図である。本実施例においては、従来から用いられている機械式のインパクト機構部で用いられるアンビル２０と、アンビル２０と一体的に形成される出力軸１８をモータハウジング２に軸支するロックリング３８の構造に、アンビル２０のモータハウジング２（ロックリング３８）に対する相対回転をロックするためのロック機構を設けた。ロック機構は主に、アンビル２０の一部に形成された逃がし面２０ａとロックリング３８と２つの係合ピン３７を含んで構成され、本実施例においてはロック機構のロック状態を解除するためのロック解除部材としてキャリア３３を設けた。キャリア３３はロックリング３８とアンビル２０の間に介在されるものである。尚、キャリア３３と２つの係合ピン３７を追加したことに合わせてハンマ２２の形状やアンビル２０の形状の一部を変更した。ハンマ２２は所定の質量を有するように金属の一体成形で製造され、カム機構によってスピンドル２８と連結される。ハンマ２２の前方側には円周方向の２箇所にハンマ爪２３（第１の突起部）が形成される。ハンマ爪２３は、打撃アーム２１を打撃する打撃面となる突起部であって前方に延びるように突出し、その円周方向の両側の面において正回転方向の打撃面２３ａ、逆回転方向の打撃面２３ｂがそれぞれ形成される。ここで本明細書では、正回転方向とは例えばねじやボルトを締め付ける方向であり、逆回転方向とはねじやボルトを緩める方向であるとして説明する。本実施例のハンマ爪２３は、さらに打撃面２３ａの内周側に形成された第２の打撃面たる打撃面２３ｃが形成される、同様にして打撃面２３ｂの内周側には打撃面２３ｄが形成される。この第２の打撃面は、第１の打撃面に対して周方向打撃方向に対して凹んだ凹部となっている。

アンビル２０はハンマ２２によって打撃される部材であって、本実施例においてはアンビル２０の先端側に出力軸１８が接続されたような形状であって、これらは一体成形にて製造される。尚、図２において出力軸１８は概略図であって、先端工具４８を装着される装着穴やボール４３を挿入するための径方向に形成される貫通孔の図示は省略している。アンビル２０の形状は、円筒形の本体部材から径方向に延びる打撃アーム２１（第２の突起部）が２本形成される。打撃アーム２１は回転角で１８０度隔てた位置に形成され、ハンマ爪２３（第１の突起部）と係合するよう径方向外側に延びるように設けられる。打撃アーム２１は打撃される部材という性質上、アンビル２０から延びる形状が四角柱状としたが、この形状だけでなく十分な強度と耐久性を有するならば円柱状の基本形状であっても、その他のシンプルな形状であっても良い。打撃アーム２１には２つの平面状の被打撃面が形成されることが重要であり、周方向の片面が正方向の被打撃面２１ａとなり、もう一方の周方向の片面が逆方向の被打撃面２１ｂとなる。アンビル２０の本体部分の１８０度隔てた２箇所には、一部が平面状に削り落とされた逃がし面２０ａが形成される。

出力軸１８の前方側からロックリング３８が設けられる。ロックリング３８の主な機能は、出力軸１８を回転可能に軸支するものであって、ロックリング３８の内周面はメタル等のすべり軸受けが一体的に形成される。ロックリング３８の径方向に１８０度離れた２箇所には、立方体状のネジボス３８ｂが形成され、ネジボス３８ｂの左右側面にはネジ穴３８ｃが形成される。本実施例においてはインパクト機構１９の全体を覆うカップ状のハンマカバーを用いる代わりに、ロックリング３８を用いて出力軸１８をモータハウジング２に対して固定する。モータハウジング２は、左右に２分割状に形成されるので、モータハウジング２の外部から図示しないねじを用いてロックリング３８を固定することで、出力軸１８を軸支すると共に、左右のモータハウジング２が接合される。

キャリア３３はロック解除部材として機能し、基本形状が円筒形であってアンビル２０に対して同軸上で、かつ、アンビル２０の径方向外側に配置される。キャリア３３はアンビル２０に固定されるのではなく、アンビル２０に対して同軸上で微小角だけ相対移動（回転）可能なように取り付けられる。キャリア３３は、アンビル２０の円筒状部分の外径とほぼ等しい内径（但し微小角度だけ相対回転ができる必要な隙間は確保する）を有する円筒部を有し、円筒部の後方部分の対角位置に２箇所の凹部（第２の切り欠き部）３３ａが形成され、凹部３３ａの周方向両縁部（両端部）から径方向に突出する爪部（第３の突起部３４）が形成される。凹部３３ａの周方向両端部の間隔は打撃アーム２１の径方向の幅よりも若干広くなるように構成する。本実施例では打撃アーム２１がアンビル２０の円柱状部分から１８０度隔てた位置から外側に２本形成されるので、それぞれの被打撃面に対向する位置に突起部３４が４箇所形成される。突起部３４は、ハンマ２２に追加で形成された追加の打撃面２３ｃ、２３ｄによって接触される部分であって、打撃面２３ｃ、２３ｄが当たることによってキャリア３３のアンビル２０に対する相対位置を変化させることができる（但し、その回転角度は±１０度程度である）。キャリア３３の逃がし面２０ａと対向する位置には切り欠き部３３ｂが形成される。切り欠き部３３ｂは、係合ピン３７を収容する空間を画定するためのものであって、切り欠きの内周側はアンビル２０の逃がし面２０ａにより覆われ、切り欠き部３３ｂの外周側はロックリング３８の円筒部３８ｄによって覆われ、切り欠き部３３ｂの前方側はロックリング３８の段差部３８ｅによって覆われ、後方側及び径方向の両端部は切り欠き部３３ｂの壁部で覆われる。このように係合ピン３７は切り欠き部３３ｂを用いて画定される空間内でアンビル２０とほぼ同期して転動（公転）する。この係合ピン３７は、アンビル２０とキャリア３３の相対位置がわずかながら径方向にずれると、アンビル２０とロックリング３８の相対回転を制限するロック機構として作用するが、この作用の詳細については後述する。

図３は図１の打撃部付近の拡大断面図である。図３から理解できるように、キャリア３３はハンマ２２の先端側であって、打撃アーム２１と後端部が同じとなるように配置される。キャリア３３の先端部は、ロックリング３８の段差部３８ｅによって前端側が保持され、外周側が円筒部３８ｄによって保持され、内周側がアンビル２０の外周面によって保持される。アンビル２０の後端側中央付近には円柱形の嵌合穴２８ａが形成され、その穴にはスピンドル２８の先端に形成された嵌合軸２０ｂが収容される。このようにアンビル２０の後端とスピンドル２８の前端部が相対回転可能なように軸支されるため、剛性が高い打撃部を実現できる。ロックリング３８は、円柱形の基本形状であるが、被回転部材（固定部材）であるロックリング３８と公転部材である係合ピン３７の摩擦抵抗が大きくならないように、係合ピン３７の軸方向先端部に微小接触領域（凸部など）を形成すると好ましい。尚、ロックリング３８の軸受部３８ａには、打撃機構部分からグリースが漏れないようにＯリング３９が装着される。出力軸１８の先端には、先端工具４８を挿入するための軸方向に垂直な断面形状が六角形の装着穴１８ａが形成される。出力軸１８の先端側には先端工具の装着部４０が設けられる。出力軸１８の側面には、ボール４３を移動可能に収容する貫通孔１８ｂが形成され、ボール４３が貫通孔１８ｂから内周側に抜け落ちることがないようにその形状が形成される。ボール４３の径方向外側は、スプリング４４によって付勢されたスリーブ４１にて保持される。スプリング４４の前方側はワッシャ４２により固定され、ワッシャ４２はＣリング４５によって軸方向に移動しないように保持される。先端工具４８を出力軸１８に装着又は取り外すときは、スリーブ４１を図３に示す定常位置からスプリング４４の付勢力に抗して軸方向前方に移動させることにより行うことができる。スリーブ４１を前方に移動させると、ボール４３の外周部がスリーブ４１の内周側に形成された凸面との当接状態が解除され、ボール４３が径方向外側にわずかに移動できるので、先端工具４８の装着及び取り外しを抵抗なく行うことができる。尚、モータハウジング２の一部であって出力軸１８の下側には、先端工具方向を照射するためのＬＥＤ４７が設けられる。ＬＥＤ４７には電源線４９を介して電力が供給される。

図４は図１の打撃部付近の組立後の斜視図である。位置関係がわかるようにモータハウジング２を付けていない状態を示している。このように組立時点においては、図のように斜めから見るとキャリア３３は見えない上、従来のインパクト工具とほぼ同じ形状である。しかしながら本実施例においては、キャリア３３と２つの係合ピン３７を用いたことにより特有の動作をさせることが可能となる。以降の図では、Ａ−Ａ部の断面図とＢ−Ｂ部の断面図を用いて本実施例に係るインパクト工具１の動作を説明する。ここで、Ａ−Ａ部の断面とは、ロックリング３８の左右方向に設けられる２つのネジ穴３８ｃを通る面であって、軸方向と垂直な断面である。Ｂ−Ｂ部の断面とは、ハンマ爪２３及び打撃アーム２１の軸方向中心を通る面であって、軸方向と垂直な断面である。

図５は本発明の実施例に係るハンマとキャリアの形状を示す部分拡大断面図であって、図４のＢ−Ｂ部の断面図である。円周方向の対角状に配置される２つのハンマ爪２３は楕円周方向の外周側に位置する２つの打撃面２３ａ、２３ｂに加えて、内周側に２つの打撃面２３ｃ、２３ｄが追加されたような形状とされる。ここで、打撃面２３ａ、２３ｂは被打撃面２１ａ、２１ｂを打撃するために形成されるものであって、これらは従来のインパクト工具で用いられるハンマ爪と同等の機能を有し、基本形状もほぼ同等である。打撃面２３ｃ、２３ｄはキャリア３３の突起部３４を押圧するためのものである。ここで、図５の位置関係からわかるように、ハンマ２２がネジを締める際に回転すると（図５では反時計回り）、ハンマ爪２３の打撃面２３ｃが最初に突起部３４の被打撃面３４ａに接触する。前述したようにキャリア３３と打撃アーム２１は微小角度（回転角にして２０度程度）だけ相対移動可能なので、打撃面２３ｃは被打撃面３４ａを押す形となり、打撃をするという程ではない。その状態の後、キャリア３３がハンマ２２の回転によって反時計回りに回転すると、ハンマ２２の打撃面２３ａが打撃アーム２１の被打撃面２１ａに衝突又は係合する。この衝突においては、アンビル２０と一体に構成される出力軸１８には先端工具４８から締め付け部材の反力が伝わるため、この衝突は強い打撃となる。図５は打撃面２３ａと被打撃面２１ａとの係合がおきた瞬間の状態を示したものであるが、この際、突起部３４と打撃アーム２１との間に所定の間隔が生ずるような形状とした。つまり、突起部３４の回転方向の厚さｂに対して、打撃アーム２１の被打撃面２１ａと、ハンマ爪２３の打撃面２３ｃの距離はａであり、ａ＜ｂの関係とした。このように構成することにより、打撃が行われる際、あるいは、ボルト等の着座前の回転時にはハンマ爪２３の力が打撃アーム２１に直接作用することになるので、キャリア３３はトルク伝達には寄与せず、キャリア３３を介在させたことによる悪影響はほとんど無いことになる。また、キャリア３３には強い打撃力が伝わらないので、キャリア３３へ伝わる衝撃を低減でき長寿命化を図ることができる。

次に図６を用いてインパクト工具１を駆動して締め付け作業を行う際の状態について説明する。図６（１）〜（４）は、それぞれＡ−Ａ部の断面と、Ｂ−Ｂ部の断面を左右に並べて図示したものであって、ここではハンマ２２がモータ４によって駆動される。ハンマ２２、アンビル２０、キャリア３３及びそれに付随する各部品は回転中心を軸に回転対称（２回対称）であり、図示の都合上参照符号は一部にしか付与していない。キャリア３３は、アンビル２０の打撃アーム２１を挟み込み、且つアンビル２０の被打撃面２１ａ、２１ｂから一定の隙間を有するように突起部３４を設けて、キャリア３３の回動角度を一定の範囲に制限する。図６（１）の状態はハンマ爪２３が打撃アーム２１と離れている状態（例えばハンマ２２の回転開始時の状態）を示す図であるが、この状態からモータ４の回転によって回転駆動力が減速機構１０（図１参照）を介してスピンドル２８に伝達され、カム機構によって保持されるハンマ２２が矢印６１の方向に回転する。この際の打撃アーム２１の位置（アンビル２０の回転角）と、キャリア３３の突起部３４の位置関係は図示の通りであり、キャリア３３の凹部３３ａ（図２参照）の周方向両側縁付近から径方向に伸びる突起部３４と打撃アーム２１の間には所定の間隔６２、６３が存在する位置で安定して保持される。図６（１）からわかるように、アンビル２０の軸部（＝出力軸１８）は、キャリア３３の円筒部分の内側に収容され、切り欠き部３３ｂの内側空間にはそれぞれ係合ピン３７が位置する。ここで、キャリア３３とアンビル２０は嵌め込まれているだけであって、それらの形状を設定することによってお互いが微小角度だけ相対回転ができるように構成される。

図６（２）はハンマ２２が矢印６４の方向に更に回転して、ハンマ爪２３の打撃面２３ｃが突起部３４の被打撃面３４ａに当接したキャリア３３の回転開始の状態を示す図である。モータ駆動によりハンマ２２が回転すると、ハンマ２２はアンビル２０を回転打撃する前にキャリア３３に接触し、キャリア３３が回転する。このため、打撃面２３ｃが突起部３４に当接する際には、打撃面２３ａは打撃アーム２１に接触していないようにハンマ爪２３の形状が設定される。この状態から更に回転すると図６（３）の右側の図に示すように、ハンマ爪２３はキャリア３３を矢印６５の方向に回転させながら、打撃面２３ａが打撃アーム２１の被打撃面２１ａに接触する（アンビル２０を打撃）。ここで、図５で説明したように、太線６７の部分は隙間が存在するため、キャリア３３が打撃アーム２１を打撃することはない。また、この際には矢印６６の部分の隙間は、（１）の矢印６２の隙間に比べて大きくなる。このようにキャリア３３が打撃アーム２１に対して微小角度だけ回転すると、その結果（３）の左側図のようにキャリア３３の切り欠き部３３ｂの周方向のエッジ部分が係合ピン３７の外周部分に接触し、係合ピン３７をアンビル２０の周面に設けられた逃がし面２０ａの中央付近へ押し退ける。ハンマ２２はキャリア３３を回転させながらアンビル２０を打撃し、先端軸側へ回転を伝達する。係合ピン３７の内周側は逃がし面２０ａに接触している状態でアンビル２０が回転するが、その接触部分（軸方向に平行な線）は逃がし面２０ａの周方向のほぼ中央にとどまる。

図６（４）は、（３）の状態からハンマ２２がさらに回転した状態を示す図である。この状態では、ハンマ爪２３の打撃面２３ａが打撃アーム２１の被打撃面２１ａを押すような形又は強く打撃するような形でアンビル２０を回転させる。この際の、係合ピン３７はキャリア３３の切り欠き部３３ｂのエッジ部分に接触したままである。このため、非回転部分（ロックリング３８）の内壁と強く干渉することなく、回転部分（アンビル２０、キャリア３３、係合ピン３７）は図６（４）の相対位置関係を保ったままハンマ２２によって連続回転が可能である。つまり、キャリア３３が勢いよく回転してキャリア３３により転動された係合ピン３７がロックリング３８とアンビル２０の逃がし面２０ａ端部に衝突してしまうことを回避することができる。さらに、アンビル２０とキャリア３３の間にハンマ２２が落込んでしまうことを防ぎ、キャリア３３がアンビル２０より先に回転することを確実に行うことが可能である。

図７は図４のＡ−Ａ断面位置におけるアンビル２０と係合ピン３７の位置関係を説明するための図である。図６（４）のように、ハンマ２２が回転しているときには、ハンマ爪２３の打撃面２３ａが打撃アーム２１の被打撃面２１ａを押すような形でアンビル２０を回転させるため、アンビル２０と係合ピン３７の位置関係は図７（１）のようになる。この状態では、係合ピン３７は逃がし面２０ａの上下方向（周方向）ほぼ中央に位置する、即ち、逃がし面２０ａの上下方向（周方向）幅を２ｃとすると、アンビル２０と係合ピン３７の接触点７２は上からｃ、下からｃの位置に位置する。この状況では回転中心７１から係合ピン３７の外周面までの最遠距離はＲ１となる。Ｒ１は、（アンビル２０の半径−逃がし面２０ａの削り量＋係合ピン３７の直径）となる。本実施例においては、Ｒ１がロックリング３８の円筒部３８ｄの内径よりも小さくなるように構成すれば、係合ピン３７はアンビル２０及びキャリア３３の回転を制限することがない。

次に、図８を用いてモータ４の回転を停止させて、先端工具４８を図示しないネジ頭に嵌合させた状態でインパクト工具１自体を回転させることによりドライバーと同じように作業者が手でネジ等を締めるときの状態（手締め作業）を説明する。図８（１）はインパクト工具１自体を回転させる直前の状態（中立位置）を示す断面図であって、それぞれＡ−Ａ部の断面と、Ｂ−Ｂ部の断面を左右に並べて図示したものである。尚、手締め作業を行う際にはハンマ２２は何ら作用しないので、ハンマ２２の回転位置については重要ではなく、図８に示すハンマ２２位置は単なる例示であって、特に意味があるわけではない。図８（１）において手締めの作業ために作業者はモータハウジング２を回転させる。このモータハウジング２を回転させることによって、ロックリング３８は矢印８１の方向に回転する。その結果、Ａ−Ａ断面位置においては、打撃アーム２１が相対的に矢印８１と反対方向に微小角だけ回転させたことと同じ状態になる。

次に、作業者が図８（２）のようにインパクト工具１自体をさらに回転させると、打撃アーム２１の被打撃面２１ａが突起部３４に当接する。この結果、キャリア３３とアンビル２０との相対位置関係が変化することになり、アンビル２０に形成された逃がし面２０ａと係合ピン３７との相対位置関係も変化する。この相対位置関係の変化を示すのが図７（２）である。図７（２）においては、矢印７３のようにアンビル２０が相対回転すると係合ピン３７は相対的に矢印７４の方向に移動したことと同じ位置関係になる。但し、動くのはアンビル２０側であって、係合ピン３７は動いていない。その結果、係合ピン３７と逃がし面２０ａの接触する位置が、図７（１）の接触点７２から図７（２）の接触点７５に移動する。この結果、アンビル２０の回転中心７１から係合ピン３７の外周面への最遠距離が、（１）のＲ１からＲ２に変化する。このＲ２は図から理解できるように、Ｒ１＜Ｒ２の位置関係になるため、ロックリング３８の内径Ｒｃを、Ｒ１＜Ｒｃ＜Ｒ２の関係になるようにそのサイズを設定すると、（２）のような係合ピン３７の相対位置関係の変化によって、係合ピン３７がロックリング３８とアンビル２０の逃がし面２０ａの端部間に食い込み、ロックリング３８とアンビル２０が一体になることにより出力軸のロック機構として動作する。つまり、作業者が、非稼働時のインパクト工具１自体を回転させるとアンビル２０の回転がロックされたままとなるため、有効に手締め作業が行えることになる。

尚、インパクト工具１自体を回転させて、ねじ等を締め付けるだけでなく、緩める場合であっても同様にアンビル２０の回転がロックされる。この状態を示すのが図８（３）であり、アンビル２０に形成された逃がし面２０ａと係合ピン３７との相対位置関係のずれが図８（２）と逆回転方向になるだけで、アンビル２０の回転が同様にロックされる。以上説明したように本実施例では、モータ４を停止させて、インパクト工具１自体を回転させる手締め作業を行うと、ロックリング３８の作用によってアンビル２０がロックリング３８に対して回転不能なようにロックされ、出力軸ロック機能が実現できるので、インパクト締め付けを行う締め付け工具であっても容易に手締め作業を行うことができる。しかも、駆動源を用いた締め付け作業から手締め作業へ移行させる時に、作業者による操作レバーを操作する等の特別の操作は一切不要であって、単にインパクト工具１自体を回転させるだけで良いので、使い勝手のきわめてよい締め付け工具を実現できる。

この手締め作業が終わった後に、次のねじを締め付ける際には、トリガ操作部６を引いてモータ４を回転させるが、図６（１）〜（３）のようにハンマ爪２３がキャリア３３の突起部３４を押すことにより、係合ピン３７のアンビル２０に対する相対位置が、図７（１）の位置に戻ってフリー状態となるため（ロック解除）、モータ４による通常の締め付け作業には何ら影響することなく、従来通りの締め付け作業を行うことができる。

以上、本実施例のインパクト工具１によれば、アンビル２０と出力軸１８は一体構造で製造し、キャリア３３と係合ピン３７を付加するだけで出力軸ロック機構を実現したので、アンビル２０の形状を簡単にすることができ、ハンマ２２の打撃エネルギーを先端工具４８に効率よく伝達することができる。特に、アンビル２０と出力軸１８を分割構造として接合部形状を設ける必要がないので、ハンマ２２による打撃時にアンビル２０の被打撃面２１ａ、２１ｂから出力軸１８に回転を伝達する際の衝撃音と振動を大幅に低減させることができる。さらに、インパクト工具１は回動軸８を中心として、折り曲げることが可能であるので、本体を回転させて締め付け作業を行う際には、高いトルクを加えることが可能になる。

また、モータ４による締め付けを行うために、ロックリング３８と出力軸１８が固定された状態から、締め付け方向に回転させる場合（手締め方向と逆方向）は、ハンマ２２を回転させてキャリア３３に最初に当接するだけでハウジング２ｂと出力軸１８がフリー状態にして空転させることができるので、出力軸ロックを利用した手締め作業とモータ４による締め付け作業の切り替えを意図する必要がない。このように本実施例では、出力軸ロックスイッチ等を操作することなく、締め付けが完了してモータ４が停止した後に、インパクト工具１本体を締結部材の締め付け方向に回転させることにより、締結部材の増し締めや、締め付け確認を行うことができる。

次に図９を用いて本発明の第２の実施例について説明する。第１の実施例と同じ構成部品には同じ番号の参照符号を付しており、構成やその動作が同じであるので繰り返しの説明は省略する。第１の実施例と異なる点は、出力軸１１８を軸支するのにメタルでなくボールベアリング１４１を用いた点である。その形状に合わせてロックリング１３８の形状も変更されているが、その変更点は先端付近だけであって、係合ピン３７を保持する円筒部１３８ｄの形状や、図示しないネジボス部やネジ穴のサイズや形状は図２で示したロックリング３８の形状と同一である。また、モータハウジング１０２の先端部の形状もボールベアリング１４１を保持するための形状にわずかながら変更されている。さらに、出力軸１１８についても、ボールベアリング１４１の軸方向前側への抜けを防止するために、円周方向に連続する溝１１８ｃを形成し、そこに止め輪１４２を装着した。第２の実施例のようにボールベアリング１４１にて出力軸１１８を軸支することにより、剛性感が高くてスムーズに回転が可能なインパクト工具を実現できた。

以上、本発明を実施例に基づき説明したが、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。例えば上記の実施例では締め付け工具の例としてメカニカル方式のインパクト工具を用いて説明したが、オイルパルス式のインパクト工具にも同様に適用できる。さらに、インパクト工具だけに限られず、ドライバドリルにも同様に本発明を適用できる。

１ インパクト工具 ２ モータハウジング
２ｂ ハウジング ３ バッテリーハウジング
３ａ 開口部 ４ モータ
４ａ 回転軸 ６ トリガ操作部
７ トリガスイッチ ８ 回動軸
９ 回転切替スイッチ １０ 減速機構
１１ 太陽歯車 １２ 遊星歯車
１３ 内歯車 １８ 出力軸
１８ａ 装着穴 １８ｂ 貫通孔
１９ インパクト機構 ２０ アンビル
２０ａ 逃がし面 ２０ｂ 嵌合軸
２１ 打撃アーム（第２の突起部） ２１ａ、２１ｂ 被打撃面
２２ ハンマ ２３ ハンマ爪（第１の突起部）
２３ａ、２３ｂ 打撃面（第１の打撃面）
２３ｃ、２３ｄ 打撃面（第２の打撃面）
２４ ハンマカム溝 ２５ スチールボール
２６ カム溝 ２７ スプリング
２８ スピンドル ２８ｂ （スピンドルの）嵌合穴
３３ キャリア ３３ａ 凹部
３３ｂ 切り欠き部 ３４ 突起部（第３の突起部）
３４ａ 被打撃面 ３７ 係合ピン
３８ ロックリング ３８ａ 軸受部
３８ｂ ネジボス ３８ｃ ネジ穴
３８ｄ 円筒部（軸受面） ３８ｅ 段差部
３９ Ｏリング ４０ 装着部
４１ スリーブ ４２ ワッシャ
４３ ボール ４４ スプリング
４５ リング ４７ ＬＥＤ
４８ 先端工具 ４９ 電源線
５０ バッテリーパック ５１ ラッチ
５１ａ 掛止部 ５２ ターミナル
５３ 端子 ５４ 基板
７１ 回転中心 ７２、７３、７５ 接触点
１０２ モータハウジング １１８ 出力軸
１１８ｃ 溝 １３８ ロックリング
１３８ｄ 円筒部 １４１ ボールベアリング
１４２ 止め輪

Claims (8)

1. 駆動源を収容するハウジングと、
   前記駆動源によって回転方向に駆動されるハンマと、
   先端工具が取り付けられ、前記ハンマに接触して回転方向に駆動されるアンビルと、
   前記アンビルの前記ハウジングに対する相対回転をロックするか否かを切り替えるロック機構と、
   を有する締め付け工具において、
   ロック解除部材を前記アンビルに対して回動可能に設け、前記ハンマが回転すると前記ハンマが前記アンビルと接触する前に前記ロック解除部材と接触して前記ロック機構のロックを解除するよう構成し、
   前記ハンマが前記アンビルと接触した状態で前記ロック解除部材が前記ハンマと前記アンビルの間で回動可能となるよう構成したことを特徴とする締め付け工具。
2. 駆動源を収容するハウジングと、
   前記駆動源によって回転方向に駆動され、前方に延びる第１の突起部を有するハンマと、
   前記ハウジングに対して回転可能で先端工具が取り付けられる軸部と、前記軸部から前記第１の突起部と接触するよう径方向外側に延びる第２の突起部を有するアンビルと、
   前記アンビルの前記ハウジングに対する相対回転をロックするか否かを切り替えるロック機構と、
   を備えた締め付け工具において、
   ロック解除部材を前記アンビルに対して回動可能に設け、前記ハンマが回転すると前記第１の突起部が前記第２の突起部と接触する前に前記ロック解除部材と接触して前記ロック機構のロックを解除するよう構成し、
   前記第１の突起部に前記ロック解除部材の一部を受け入れる凹部を設けたことを特徴とする締め付け工具。
3. 駆動源と、前記駆動源によって回転されるハンマと、
   前記ハンマに接触して回転されるアンビルと、
   これらを収容するハウジングと、を有し、前記アンビルに接続され先端工具が取り付けられる出力軸を回転させる締め付け工具において、
   前記アンビルと前記出力軸を一体に構成し、
   前記アンビルに対して同軸上で微小角だけ相対回転可能なように取り付けられ、前記出力軸を貫通させる筒状のキャリア部材と、
   前記キャリア部材の前記出力軸側への移動を制限するロックリングを設け、
   前記アンビルの外周面の一部に平面状の逃がし面を形成し、
   前記キャリア部材の前記逃がし面と対向する位置に切り欠き部を形成し、
   前記切り欠き部に前記アンビルと前記ロックリングとの相対回転を制限する係合部材を設けたことを特徴とする締め付け工具。
4. 前記キャリア部材は、前記アンビルの円筒状部分の外径よりわずかに大きい内径を有する円筒形の基本形状であって、
   前記切り欠き部は前記キャリア部材の複数箇所に形成され、
   前記係合部材は前記切り欠き部にそれぞれ一つずつ配置される円柱状の部材であって、その軸方向が前記出力軸の軸方向と平行になるように配置されることを特徴とする請求項３に記載の締め付け工具。
5. 前記ハンマの回転停止中に前記アンビルを前記ハウジングに対して回転させるときには、前記係合部材は前記アンビルと前記ロックリングとの相対回転を制限することを特徴とする請求項４に記載の締め付け工具。
6. 前記キャリア部材と前記アンビルの相対回転角が所定の角度よりも大きくなって前記逃がし面の中心位置が前記係合部材と離れた際に、前記係合部材は前記アンビルの外周面と前記ロックリングの内周面により挟まれることにより前記アンビルの前記ロックリングに対する相対回転を制限することを特徴とする請求項５に記載の締め付け工具。
7. 前記キャリア部材は、前記円筒形の部分から径方向に延び、前記アンビルの第２の突起部と対向するように突出する第３の突起部を有し、
   前記第３の突起部は前記駆動源の回転時に前記ハンマの第１の突起部と当接することにより、前記キャリア部材を前記アンビルに対してわずかに移動させ、
   移動される前記キャリア部材に前記係合部材が接触することにより前記係合部材が前記逃がし面の中央に位置するように保持されることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の締め付け工具。
8. 前記切り欠き部は、前記円筒形の部分の前方側開口から軸方向後方に凹状に切り欠かれたものであって周方向の対角線上に２箇所設けられ、
   前記円筒形の部分の後方側開口には、周方向にみて前記切り欠き部とそれぞれ９０度隔てた位置に前記アンビルの第２の突起部を収容する第２の切り欠き部を形成し、
   前記第３の突起部は、前記第２の切り欠き部の周方向縁部から径方向に突出する形状であることを特徴とする請求項７に記載の締め付け工具。

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