JP2001088051A

JP2001088051A - 回転衝撃工具

Info

Publication number: JP2001088051A
Application number: JP26334399A
Authority: JP
Inventors: Koki Omori; 康希大森; Yasuo Sasaki; 康雄佐々木; Genji Hirata; 源治平田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】回転衝撃工具において、打撃停止機構と変速
機構を設け手動で切換え、通常の回転衝撃工具として長
い木ねじを締付けるとトルクはあるが締付け速度が遅
く、通常のドライバとして締付けると速度は速いが、負
荷が大きくなるとねじ締め反力により工具本体の押付け
保持力を大きくしなければならず疲労を伴うなどによる
操作性が悪かった。【解決手段】２段の遊星歯車装置の減速機構とハンマ
９の移動を抑止する打撃停止機構を設け、第１リングギ
ヤ１３を負荷に応じて回動できるようにし、ねじ締め初
期の低負荷の時は通常のドライバとし、ねじ締め終期の
高負荷の時は通常の回転衝撃工具と、減速機構と打撃停
止機構を自動的に切換えられるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インパクトドライ
バやインパクトレンチのような回転衝撃工具において、
先端工具の負荷に応じて自動的に出力軸の回転数と打撃
状態を切換えて、ねじ締付け作業の効率を向上させる技
術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転衝撃工具で打撃停止機構に
より打撃を停止させ打撃音をさせずに、単なるドリルや
ドライバとして使用する構成の提案は種々ある。しか
し、一般にこの種の回転衝撃工具は先端回転数が概ね20
00/min以上であり、またドリルやドライバは概ね1000/m
in以下であるため、単に打撃停止をさせると先端のトル
クが不足しモータに過大な負荷がかかり、使い勝手が悪
いという問題があった。そこで、特開平６−１８２６７
４号では、打撃停止機構と変速機構の両方を備え、その
両方を切換えられるようにしている。この目的は、単に
通常のドリル等としてまた通常の回転衝撃工具としてそ
れぞれ実用的に問題なく使用できるようにするためのも
のであり、使用目的に合わせて手動で打撃停止と変速機
構を切換えるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前後者
とも回転衝撃工具としてねじ締めを行う場合、周知の間
欠回転衝撃動作でねじを回転させるため、高トルクを発
生させることはできるが、回転衝撃を付与した瞬間しか
ねじを回転させておらず平均的なねじの回転速度（ねじ
を１回転させる回転速度）は遅く、ねじ１本全体の締付
け速度が遅いという問題があった。特に、木ねじで全長
120mm等と長いねじになると遅さが顕著な問題となって
くる。また、後者のように打撃を停止し低速回転として
通常のドライバとしてねじ締めを行う場合は、連続的に
ねじを回転させるのでねじ締付け速度は速くなる。しか
し、ねじ締め終盤等の高負荷トルクになった時に、工具
本体に働くねじ締め反力により工具本体を把持している
手が振られるため、その反力に抗するよう強い力で工具
本体を保持しなければならず疲労を伴う作業となり、逆
に保持力が弱いとビットとねじ十字穴との噛合いが途中
で外れてねじ締め不良をきたす問題があった。この問題
に関しては、上記の回転衝撃工具としてねじ締めを行う
場合は、瞬間的な間欠回転衝撃なのでねじ締め反力が小
さく、弱い保持力でもビットとねじ十字穴との噛合いが
途中で外れてねじ締め不良となりにくく、弱い本体保持
力で済むので操作性上の問題はない。

【０００４】本発明の目的は、上記問題を解消し、ねじ
締付け速度を速くしながら工具本体保持力も弱くて済む
ようにして操作性の向上を図るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、モータによ
って回転されるスピンドルと、スピンドルにより回転さ
れ且つ軸方向に移動可能なハンマと、ハンマによって回
転及び打撃の与えられるアンビルと、アンビル側にハン
マを常に付勢しているスプリングと、モータとスピンド
ル間の遊星歯車装置からなる減速機構部と、ハンマの軸
方向移動を抑止してハンマの打撃を停止するハンマ打撃
停止機構と、減速機構部には、そのうちの一つのリング
ギヤを軸方向移動して減速比を変える複数段の遊星歯車
装置があり、所定の負荷トルク以上で所定量回動できる
他の一つのリングギヤと、リングギヤの所定の回動を許
す弾性体と、回動するリングギヤの外周部にあるカム面
と当接し軸方向移動可能な移動カム部材と、移動カム部
材と軸方向移動するリングギヤとを軸方向に付勢すると
共に、この付勢方向を反転させるばねとを備え、回動す
るリングギヤが所定の負荷トルク以上になった時、リン
グギヤが回動し移動カム部材を介し他のリングギヤを軸
方向に移動させて、自動的に減速比を変え且つ自動的に
ハンマ打撃停止機構も切換えることにより達成される。

【０００６】また、自動切換えは、減速比は大減速比か
ら小減速比に切換え、ハンマ打撃停止機構はハンマ打撃
停止状態からハンマ打撃状態に切換えることにより達成
される。

【０００７】また、自動切換えは、更にハンマ打撃停止
機構を先に切換えてハンマ打撃状態になった後に、減速
比を切換えることにより達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１乃至図６
を参照して説明する。図１乃至図４は初期状態を示す
が、構成としては、大きくモータ３を内部に収め本体枠
を形成するハウジング１、その前方にモータ３の回転を
減速・変速伝達する２段の遊星歯車装置からなる減速・
変速機構部と打撃機構部が入ったハンマケース２、先端
の工具保持部５からなる。１段目の減速機構部は、モー
タ３の軸上に取付けられた第１太陽ギヤ１１、第１遊星
ギヤ１２、第１リングギヤ１３、第１遊星ギヤ１２を保
持している第１キャリア１４で構成されており、２段目
は、第１キャリア１４に一体的に形成された第２太陽ギ
ヤ２１、第２遊星ギヤ２２、第２リングギヤ２３、第２
遊星ギヤ２２を保持している第２キャリア２４で構成さ
れている。この減速機構部は、図４に示すように外周部
に突起４２があり、また図１に示すねじ４５によってハ
ンマケース２内のモータ３側端に回り止め固定された筒
状のギヤケース４内に収められている。第１リングギヤ
１３の外周部には、図４に示す如く突起１３２があり、
ギヤケース４の凹溝４３内で該突起１３２の周方向の両
面には弾性体１３５が装着されてい、該弾性体１３５の
ある設定荷重以上で前記ギヤケース４内で第１リングギ
ヤ１３が回動可能に設けられている。突起１３２の周方
向の両面に弾性体１３５が装着されているのは、正逆両
回転で動作させるためのものである。該第１リングギヤ
１３の外周部で第２リングギヤ２３に面する側には、図
２に示す如く斜面のあるカム面１３１がある。そして、
一端面が該カム面１３１に当接噛合っており他端面が第
２リングギヤ２３に当接した移動カム部材３１が、第１
リングギヤ１３と第２リングギヤ２３間に設けられてい
る。移動カム部材３１の外周部には突起３２があり、ギ
ヤケース４内で軸方向移動可能、回転不能になってい
る。また、移動カム部材３１には穴３３があり、図３に
示す如くギヤケース４外面に一端をアーム支点３６とし
て揺動できる揺動アーム３５の揺動端側のピン３４が、
ギヤケースの開口穴４４を経て移動カム部材３１の穴３
３に嵌挿されている。揺動アーム３５のピン３４とばね
支点３７間には引張りばね３８が設けられていて、図１
乃至図４の初期状態においては、移動カム部材３１を常
に後方（モータ３側）に付勢する分力が働くようになっ
ている。第２リングギヤ２３は移動カム部材３１に当接
して設けられており、前記ギヤケース４内で軸方向移動
可能となっている。第２リングギヤ２３の外周部の移動
カム部材３１側（後方側）には凹凸状の爪２３３が設け
られており、後方に位置する時は前記ギヤケース４内周
面にある爪４１と噛合っていて、回転不能となってい
る。第２リングギヤ２３の外周部の前方側には溝２３２
があり、図３に示す如くギヤケース４外部に設けられた
弾性を有するレバー２６の一端がギヤケース４の開口穴
４４を経て嵌挿されている。レバー２６は支点２５に掛
止されており、他端はスイッチ６の溝６１に嵌挿されて
いる。また、第２リングギヤ２３の前方端面の内周側に
は爪２３１があり、これに対峙して第２キャリア２４の
外周側にも爪２４１が設けられている。第２リングギヤ
２３の外周後方側の爪２３３と前方端面の爪２３１とそ
れぞれ対峙するギヤケース内周部の爪４１、第２キャリ
ア２４の爪２４１との位置関係は、爪２３３と爪４１が
噛合っている時は爪２３１と爪２４１は離れてい、第２
リングギヤ２３が前方に位置し爪２３１と爪２４１が噛
合っている時は爪２３３と爪４１は離れている。すなわ
ち、第２リングギヤ２３が前方に位置する時は、ギヤケ
ース４内で回転可能となる。

【０００９】打撃機構部は、周知の打撃部の外側に打撃
停止機構を設けた構成となっている。第２キャリア２４
の他端側はスピンドル８となっていて、前端側はハンマ
ケース２に軸支されたアンビル７の後端側に嵌合してい
る。スピンドル８外周面にスピンドル８軸に対し傾斜し
カムをなすボール溝８１があり、スピンドル８に嵌合し
たハンマ９の内周面にもボール溝９２があり、両者の溝
間にスチールボール１０が挟持されてい、これによりス
ピンドル８からハンマ９に回転を伝達する。ハンマ９の
後端面側と第２キャリア２４間にハンマスプリング９４
があり、ハンマ９を常に前方に付勢している。ハンマ９
の前端面側にはハンマ爪９１があり、アンビル７後端の
アンビル爪７１と噛合ってアンビル７に回転を伝達す
る。さらに、ハンマ９の外周部には１周に亙ってボール
が転動可能な凹溝９３が設けられている。凹溝９３に面
するハンマケース２内周にはボール穴５５が設けてあ
り、スチールボール５３が保持されている。ハンマケー
ス２の外周面と内周面間には、円筒状のボール係止部材
５０を収納する溝５４が設けられている。ボール係止部
材５０の外周部に突起があり、溝５４内で回転不能・軸
方向移動可能となっており、ボール係止部材５０の前端
部にあるばね５６で常に後方に付勢されている。図１の
初期状態においては、ボール係止部材５０は後方に位置
し、ボール係止部材５０の後端面がギヤケース４・第２
リングギヤ２３の前端面に当接している。この時、ボー
ル穴５５はボール係止部材５０の内周面で塞がれてお
り、スチールボール５３はハンマ９の凹溝９３内に出張
った状態で凹溝９３とボール係止部材５０の内周面との
間に挟持されることにより、ハンマ９の軸方向位置を図
の如く固定する。すなわち、ハンマ爪９１とアンビル爪
７１は常に噛合って、アンビル７は常に回転のみの状態
となる。また、ボール係止部材５０の内周面のスチール
ボール５３が面する位置の後方には軸方向長穴形状のボ
ール逃げ溝５１が設けられており、その外周側には磁石
５２が埋設されている。アンビル７の先端側が工具保持
部５となっており、ビット１０１等の工具が着脱可能に
取付けられる。

【００１０】上のように構成された本発明の回転衝撃工
具の動作について以下説明する。図１乃至図４に示す初
期状態において、スイッチ６を引いてモータ３を通電状
態にすると、第１リングギヤ１３・第２リングギヤ２３
が回転固定されているので、モータ３の回転が１段目・
２段目の遊星歯車装置によって２段減速されて、第２キ
ャリア２４及び一体をなすスピンドル８が回転する。こ
の時、周知の打撃機構の如くハンマ９内周とスピンドル
８外周のボール溝９２・８１とスチールボール１０によ
り、ハンマ９を後方に移動させようとする荷重が働く
が、ハンマ９外周の凹溝９３内のスチールボール５３が
ハンマ９の位置を係止しているので、ハンマ９の位置は
移動せずスピンドル８とともに一体的に回転する。ハン
マ爪９１とアンビル爪７１も噛合っているので、アンビ
ル７も一体的に回転する。すなわち、先端のビット１０
１が通常のドライバ等のように２段減速されて、低速回
転をする。この状態で、ねじ締付け等先端に負荷をかけ
ていくと、初期のねじ締め負荷の小さい時は、通常のド
ライバのように連続回転でねじ締めを行う。ねじ締め負
荷が大きくなり、第１リングギヤ１３の周方向に配した
弾性体１３５の荷重による設定トルクに達すると、第１
リングギヤ１３が弾性体１３５に抗し図４に示す矢印Ａ
方向に回動し始める。逆回転の時は、矢印Ａと反対方向
に回動する。すると、第１リングギヤ１３のカム面１３
１に当接噛合っている移動カム部材３１が、回転不能と
なっているのでカム面１３１からの斜面分力で軸方向前
方に押圧されて、揺動アーム３５の引張りばね３８の分
力（後方に付勢）に抗して軸方向前方に移動をし始め
る。移動カム部材３１に当接している第２リングギヤ２
３、更に第２リングギヤ２３に当接しているボール係止
部材５０もばね５６に抗して軸方向前方に移動し始め
る。更にねじ締め負荷が大きくなると、第１リングギヤ
１３の回動の継続により、先ず図５に示すように、ボー
ル係止部材５０のボール逃げ溝５１がスチールボール５
３に面する位置にきて、ハンマ９の凹溝９３の円弧面に
よってスチールボール５３が外方向に押し出され、ボー
ル逃げ溝５１及びボール穴５５の空間に入り込む。する
と、ボール逃げ溝５１外周側の磁石５２により、スチー
ルボール５３はボール逃げ溝５１の底面５７に吸着され
て、ハンマ９の凹溝９３側には出張らないで保持され
る。そこで、ハンマ９は後方への移動が可能となり、ア
ンビル７に対し周知の間欠打撃運動を行う。この時は、
まだ第２リングギヤ２３の外周の爪２３３はギヤケース
４の内周の爪４１と噛合いを継続しており、回転は固定
されているので、先端は２段減速の低速回転・打撃あり
の状態である。この噛合い状態で、この後、上記した各
部の移動とともに移動カム部材３１に連結されている揺
動アーム３５が中立点（スピンドル８軸方向に対し垂直
位置になる）を越えると、引張りばね３８の付勢方向が
前方へと変わる。さらにねじ締め負荷が大きくなると、
カム面１３１による軸方向前方への押圧力と揺動アーム
３５による前方への付勢力とあいまって、一気に移動カ
ム部材３１・第２リングギヤ２３・ボール係止部材５０
が前方へ移動する。すると、先ず第２リングギヤ２３の
外周の爪２３３はギヤケース４の内周の爪４１との噛合
いが外れて、第２リングギヤ２３が回転自在の状態とな
る。その後、図６に示すように第２リングギヤ２３前端
の爪２３１が第２キャリア２４外周の爪２４１と噛合
う。すると、第２リングギヤ２３は第２遊星ギヤ２２と
第２キャリア２４と同時に噛合うので、第２遊星ギヤ２
２は自転も公転もせず、この段は減速として働かず第２
太陽ギヤ２１すなわち第１キャリア１４とともに一体回
転をする。従い、１段目のみの減速となるので、先端は
高速回転状態となる。また、ボール係止部材５０のボー
ル逃げ溝５１は軸方向に長穴形状となっているので、図
５から図６へのボール係止部材５０の前方への移動間も
スチールボール５３をボール逃げ溝５１の底面５７に吸
着保持しており、ハンマ９は打撃運動を継続している。
すなわち、この時は、先端が高速回転・打撃ありの状態
となる。この後は、先端のビット１０１の負荷トルクが
変動しても、揺動アーム３５で移動カム部材３１・第２
リングギヤ２３を軸方向前方に付勢しているので高速回
転・打撃ありの状態を維持する。通常の回転衝撃工具状
態となり、弱い工具本体押付け力で高トルク作業に対応
できる。この状態でねじ締め終盤等の負荷が大きい時の
締付け作業を行う。

【００１１】実作業においては、上記動作のうち図１に
示す初期のドライバ状態（低速回転・打撃停止）と図６
に示す終期の回転衝撃工具状態（高速回転・打撃あり）
でのねじ締め作業がほとんどで、切換わり途中の時間は
ごく短時間である。

【００１２】ねじ締め作業が終わり先端の負荷がなくな
ると、第１リングギヤ１３は弾性体１３５によって図４
に示す初期位置に戻る。第２リングギヤ２３はスイッチ
６の戻しに連動するレバー２６によって、移動カム部材
３１とともに図１ないし図３に示す初期位置に戻る。こ
の時、第２リングギヤ２３外周の爪２３３とギヤケース
４内周の爪４１とが即噛合わないこともあるが、レバー
２６は弾性があるので両者の爪２３３・４１を押付けて
おき、次のスイッチ６のＯＮ時の回転し始めの低速回転
の時噛合うので問題はない。第２リングギヤ２３が初期
位置に戻れば、ボール係止部材５０もばね５６により移
動しスチールボール５３を押し下げながら初期位置に戻
り、スチールボール５３をハンマ９の凹溝９３に入れて
ハンマ９が打撃しないよう位置固定し初期状態とする。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、ねじ締め初期の低負荷
の時はドライバ状態として連続回転で締付け、ねじ締め
終盤等の高負荷の時は自動的に回転衝撃工具状態として
締付けるので、ねじ締付け速度が速くなり、しかも工具
本体の押付け保持力も弱くて済み操作性の向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる初期状態の回転衝撃工具を示す
部分縦断面図である。

【図２】図１におけるギヤ・ハンマ周りを示す外観図
である。

【図３】図１におけるギヤケース周りを示す外観図で
ある。

【図４】図１におけるギヤケース内１段目減速部を示
す横断面図である。

【図５】図１の切換え動作途中の主要部を示す縦断面
図である。

【図６】図１の切換え動作終了時の主要部を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

４はギヤケース、７はアンビル、８はスピンドル、９は
ハンマ、１３は第１リングギヤ、２３は第２リングギ
ヤ、２４は第２キャリア、２６はレバー、３１は移動カ
ム部材、３４はピン、３５は揺動アーム、３６はアーム
支点、３７はばね支点、３８は引張りばね、４１は爪、
４３は凹溝、４４は開口穴、５０はボール係止部材、５
１はボール逃げ溝、５２は磁石、５３はスチールボー
ル、５５はボール穴、５６はばね、９３は凹溝、１３１
はカム面、１３２は突起、１３５は弾性体、２３１は
爪、２３２は溝、２３３は爪、２４１は爪である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータによって回転されるスピンドル
と、該スピンドルにより回転され且つ軸方向に移動可能
なハンマと、該ハンマによって回転及び打撃の与えられ
るアンビルと、該アンビル側に前記ハンマを常に付勢し
ているスプリングと、前記モータと前記スピンドル間の
遊星歯車装置からなる減速機構部と、前記ハンマの軸方
向移動を抑止してハンマの打撃を停止するハンマ打撃停
止機構とを備えた回転衝撃工具において、前記減速機構
部には、そのうちの一つのリングギヤを軸方向移動して
減速比を変える複数段の遊星歯車装置があり、所定の負
荷トルク以上で所定量回動できる他の一つのリングギヤ
と、該リングギヤの所定の回動を許す弾性体と、前記回
動するリングギヤの外周部にあるカム面と当接し軸方向
移動可能な移動カム部材と、該移動カム部材と前記軸方
向移動するリングギヤとを軸方向に付勢すると共に、こ
の付勢方向を反転させるばねとを備えたものであって、
前記回動するリングギヤが所定の負荷トルク以上になっ
た時、該リングギヤが回動し前記移動カム部材を介し他
のリングギヤを軸方向に移動させて、自動的に減速比を
変え且つ自動的にハンマ打撃停止機構も切換えることを
特徴とする回転衝撃工具。
【請求項２】自動切換えにおいて、減速比は大減速比
から小減速比に切換え、ハンマ打撃停止機構はハンマ打
撃停止状態からハンマ打撃状態に切換えることを特徴と
する請求項１記載の回転衝撃工具。
【請求項３】自動切換えにおいて、ハンマ打撃停止機
構を先に切換えてハンマ打撃状態になった後に、減速比
を切換えることを特徴とする請求項２記載の回転衝撃工
具。