回転工具
【課題】局部的な強度の低下を生じることなく、過大なトルクや衝撃を吸収できるようにする。
【解決手段】 ビス等の作業対象物を回転させて所定の作業を行う回転工具１において、作業対象物に係合する係合部２を端部に有する金属製の工具本体３を備え、この工具本体３は、内部が中空にされることにより、所定の肉厚の筒状に構成される。
【解決手段】 ビス等の作業対象物を回転させて所定の作業を行う回転工具１において、作業対象物に係合する係合部２を端部に有する金属製の工具本体３を備え、この工具本体３は、内部が中空にされることにより、所定の肉厚の筒状に構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ドライバ、ドライバビット等の回転工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビス、ボルト等の作業対象物を回転させて固定、連結等の作業を行う場合に、ドライバ、ドライバビット等の回転工具が使用される。この回転工具は、長尺状の工具本体の端部に、ビス等の頭部に形成された溝に嵌ることによって作業対象物を回転操作できるように係合する係合部（例えばプラス、マイナス等の形状）が形成されているものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような回転工具には、工具本体及び係合部が同種の炭素鋼等の金属材料によって一体に形成されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６７７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ネジの高負荷トルク締め付け・高回転トルク締め付けが要求されており、回転工具の破壊強度と耐久性の改善が必要となってきている。これに関し、従来の回転工具では、剛性が高いために、過大なトルクや衝撃が作用した場合に破壊してしまうおそれがある。これを改善するには、例えば、回転工具の中途部の外面を削って、弾性変形しやすい部分を形成して、この部分によって過大なトルクや衝撃を吸収することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記の場合には、回転工具の外面を削って弾性変形しやすい部分を形成することから、この部分に応力が集中しやすく、局部的な強度の低下を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、局部的な強度の低下を生じることなく、過大なトルクや衝撃を吸収できるようにした回転工具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するために、以下の技術的手段を講じた。
【０００９】
すなわち、本発明は、ビス等の作業対象物を回転させて所定の作業を行う回転工具において、作業対象物に係合する係合部を端部に有する金属製の工具本体を備え、この工具本体は、内部が中空にされることにより、所定の肉厚の筒状に構成されてなることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、工具本体は、中空にされて所定の肉厚の筒状に構成されることで、中空でない場合と比較して、弾性変形しやすくなり、これによって、過大なトルクや衝撃が作用したときにこれを吸収できるようになる。
【００１１】
また、本発明は、前記工具本体と係合部とが異なる金属材料により構成されることが望ましい。
【００１２】
かかる構成によれば、それぞれの金属材料の硬度や弾性係数等の差を利用して、過大なトルクや衝撃を吸収できるようになる。
【００１３】
また、本発明は、工具本体が係合部よりも硬度の低い金属材料により構成されることが望ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、工具本体が係合部よりも硬度が低く設定されているので、係合部に過大なトルクや衝撃が加わったときに、係合部よりも工具本体の方が変形しやすくなり、これによって過大なトルクや衝撃を吸収し易くなる。
【００１５】
また、本発明は、前記工具本体がアルミニウム又はアルミニウム合金により構成され、前記係合部が炭素鋼によって構成されることが望ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成された工具本体の方が、炭素鋼によって形成された係合部よりも硬度が低くなるため、係合部に過大なトルクや衝撃が加わった場合であっても、これを吸収するように工具本体が変形することができるようになる。
【００１７】
また、本発明は、前記係合部が、金属製の棒状体の一端部に形成され、この棒状体の他端部から中途部までの部分が工具本体に挿入されるとともに、工具本体の端部が圧縮変形されることで、棒状体が工具本体に固定されることが望ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、係合部が形成された棒状体が筒状の工具本体内にいれられた状態で、工具本体の端部を圧縮変形させて、この棒状体を工具本体に固定することによって、工具本体の中途部は、棒状体と一体とならない状態となり、この中途部が所定の肉厚に構成されることで、工具本体は、過大なトルクや衝撃を吸収できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、局部的な強度の低下を生じることなく、過大なトルクや衝撃を吸収できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る回転工具の断面側面図である。
【図２】第２実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図を示す。
【図３】第３実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図を示す。
【図４】第４実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図を示す。
【図５】第５実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】第６実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図を示す。
【図７】本発明の効果を確認する試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る回転工具の第１実施形態を示す。本実施形態に係る回転工具１は、いわゆるドライバタイプのものであり、工作機械等に取り付けられて作業を行うものである。図１に示すように、回転工具１は、ビス、ボルト等の頭部に形成される凹部（又は凹溝）に係合する係合部２と、この係合部２を回転操作するための工具本体３とを備える。
【００２３】
第１実施形態において、係合部２は、いわゆるトルクス（ＴＯＲＸ：登録商標）タイプとなっている。係合部２は、このタイプに限定されず、プラスドライバ、マイナスドライバその他の種々のタイプのものを本発明に適用できる。
【００２４】
この係合部２は、金属製の棒状体４の一端部に形成されている。係合部２は、例えば、金属製の棒状体４の一端部を切削することによって形成される。
【００２５】
工具本体３は、所定の金属によって筒状に形成され、一端部から他端部にかけて軸心方向に沿って貫通する孔３ａを有する。本実施形態では、工具本体３は、ほぼ円筒状に構成される。工具本体３の内側には、この工具本体３の一端部側から、前記棒状体４が嵌め込まれており、棒状体４と工具本体３とは相対回転不能に一体に構成される。
【００２６】
本実施形態では、工具本体３は、例えば、外径が約４ｍｍ、内径が約２ｍｍとされ、その肉厚が約１ｍｍとされている。このように、本実施形態では、工具本体３における外径と肉厚との比は、４：１とされている。すなわち、工具本体３の外径に対する肉厚の割合が２５％となっている。この工具本体３の外径に対する肉厚の割合は、２０％〜３０％とされるのが望ましい。また、肉厚は１ｍｍ以上とされることが望ましい。工具本体３の外径、内径、肉厚は、上記の値に限定されるものではなく、回転工具１の用途に応じて適宜変更可能である。
【００２７】
この棒状体４は、工具本体３の全長にわたって孔３ａに入れられるのではなく、この工具本体３の中途部までの範囲に入れられた状態（棒状体４の他端部から中途部までの部分が、工具本体３内に入れられた状態）となっている。したがって、棒状体４の端部が、工具本体３の孔３ａに入れられて固着された状態では、工具本体３内に中空部分３ｂが残存している。
【００２８】
工具本体３は、その中途部の外面に、工作機械等に取り付けられる取付部６を有する。この取付部６は、工具本体３の外面から外方に突出する突起部として構成される。また、工具本体３は、その一端部が、係合部２が形成されている棒状体４を固定する固定部５となっている。この固定部５は、工具本体３の中途部の厚さよりも薄く構成されている。この固定部５が所定の圧力によって圧縮変形される（カシメられる）ことにより、前記棒状体４が工具本体３に固定される。
【００２９】
本実施形態では、係合部２が形成される棒状体４と、工具本体３とは、同じ金属材料で形成しても良いし、異なる金属材料によって形成しても良い。棒状体４と工具本体３の材料としては、例えば、炭素鋼、超硬合金、特殊合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮等の金属が用いられる。
【００３０】
工具本体３の硬度は、係合部２（棒状体４）の硬度よりも低く設定されていることが望ましい。例えば、回転工具１は、工具本体３をアルミニウム、係合部２を特殊合金鋼によって形成することにより、工具本体３と係合部２との硬度に差を与えることができる。
【００３１】
以上説明した第１実施形態に係る回転工具１によれば、工具本体３を筒状とすることにより、筒状でないものと比較して、その肉厚が薄くなることによって、係合部２からのトルクが筒状体に作用したときに、工具本体３が弾性変形し易くなり、これによって回転工具１の破壊強度を向上して耐久性を高めることが可能になる。
【００３２】
また、工具本体３の硬度を係合部２よりも低くすることによっても、係合部２に大きなトルクが瞬間的に作用したとき（衝撃が加わったとき）に、工具本体３が変形することによって、回転工具１の破壊を抑制できるようになる。このための金属材料の組み合わせとしては、工具本体３をアルミニウム又はアルミニウム合金製とし、係合部２（棒状体４）を炭素鋼とすることが望ましい。
【００３３】
また、係合部２が形成された棒状体４が筒状の工具本体３内に入れられた状態で、工具本体３の端部の固定部７を圧縮変形させて、この棒状体４を工具本体３に固定することによって、工具本体３の中途部は、棒状体４と一体とならない状態となり、この中途部が所定の肉厚に構成されることで、工具本体３は、過大なトルクや衝撃を弾性変形によって吸収できるようになる。
【００３４】
図２（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第２実施形態を示す。本実施形態では、回転工具１として、いわゆるドライバビットを例示する。この回転工具１としてのドライバビットは、例えば電動ドライバ等に用いられ、電動ドライバ本体（図示せず）のチャックに交換可能に取り付けられる。回転工具１は、図２（ａ）に示すように、外側の形状が略六角筒状の工具本体３と、係合部２とを備える。
【００３５】
工具本体３には、その一端部から他端部にかけて貫通した断面視円形の孔３ａが形成されている。係合部２は、第１実施形態と同様に金属製の棒状体４の一端部に形成されており、この棒状体４の他端部が、工具本体３の一端部から孔３ａに入れられている。
【００３６】
工具本体３の中途部の外面には、電動ドライバ本体に固定されるための固定溝１１が形成されている。
【００３７】
棒状体４の中途部の外面には、周方向に沿って溝部４ａが形成されており、この溝部４ａは、工具本体３の固定部５と重なるように位置づけられる。この固定部５を圧縮変形させたとき、この固定部５の位置に対応する工具本体３の内面の部分が、その半径方向内方に突出するとともに、棒状体４の溝部４ａに入り、これによって、棒状体４は、工具本体３から抜けはずれないように掛止される。
【００３８】
この回転工具１の製造方法としては、例えば、金属製の管材を、鍛造又は切削することによって、所定形状の工具本体を形成し、この工具本体の孔３ａに、係合部２が形成された棒状体４を入れて結合させる。
【００３９】
また、この他に、中実状の金属棒に対して、その長手方向に沿う孔３ａをドリルによって形成し、さらに鍛造又は切削によって所定形状の工具本体３を形成するとともに、工具本体３の孔３ａに係合部２が形成された棒状体４を入れて結合させたり、又は、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ）によって、その長手方向に沿う孔３ａが形成された工具本体３を成形し、この工具本体３の孔３ａに係合部２が形成された棒状体４を入れて結合させたりすることで回転工具１を製造できる。
【００４０】
また、アルミダイカスト（又はマグネシウムダイカスト）によって所定形状の工具本体３を成形するとともに、係合部２が形成された棒状体４をインサート成型によって工具本体３に固着して回転工具１を製造することも可能である。
【００４１】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、工具本体３が、筒状に構成され、中空部分３ｂを有することから、回転工具１の重量を軽減するとともに、工具本体３が弾性変形しやすくなり、疲労破壊強度を向上させることができる。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第３実施形態を示す。上述した第２実施形態では、工具本体３に、長手方向に貫通する孔３ａが形成されていたが、この第３実施形態では、工具本体３の長手方向に貫通しておらず、この点が異なる。
【００４３】
工具本体３の孔３ａは、工具本体３の一端部から中途部までの範囲に形成されている。係合部２が一端部に形成された棒状体４の他端部が、工具本体の孔３ａに、その中途部までの範囲で入れられており、工具本体３には、中空部分３ｂが残存した状態となっている。
【００４４】
本実施形態のその他の点は、第２実施形態と同様であり、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。第３実施形態が第２実施形態と共通する要素には、共通符号を付して説明を割愛する。
【００４５】
図４（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第４実施形態を示す。上述した第２実施形態では、工具本体３の一端部に係合部２が設けられていたが、この第４実施形態に係る回転工具１は、回転工具１の両端部に係合部２が設けられており、この点が異なる。
【００４６】
工具本体３の長手方向に貫通して形成された孔３ａは、工具本体３の各端部に入れられた棒状体４，４によって閉塞されているが、各棒状体４，４の端部（係合部２が形成されていない端部）が工具本体３の中途部の範囲まで入れられていることから、工具本体３の内部には、中空部分３ｂが残存した状態となっている。
【００４７】
図４（ｂ）に示すように、各棒状体４，４の中途部には、第２実施形態と同様に溝部４ａが形成されているが、この溝部４ａは、工具本体３に形成された固定溝１１に重なるように、位置づけられており、この点が第２実施形態と異なる。
【００４８】
固定溝１１は、例えば、圧縮変形（カシメ）等により形成されるが、前記溝部４ａを固定溝１１の位置に対応するように配置することによって、固定溝１１を形成したときに、この固定溝１１に対応する工具本体３の内面の部分が、その半径方向内方に突出して溝部４ａに入り、これによって棒状体４は、工具本体３から抜けはずれないように固定される。すなわち、本実施形態では、この固定溝１１が、棒状体４を工具本体３に固定するための固定部５を兼ねている。
【００４９】
このように、本実施形態では、工具本体３に固定溝１１を形成する工程と、棒状体４を工具本体３に固定する工程を同時に行うことができ、これによって回転工具１の製造工程を簡略化して製造コストを低減することができ、この点において特に有用なものとなっている。
【００５０】
本実施形態のその他の点は、第２実施形態と同様であり、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。第４実施形態が第２実施形態と共通する要素には、共通符号を付して説明を割愛する。
【００５１】
図５（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第５実施形態を示す。上述した第４実施形態では、係合部２が２本の棒状体４をそれぞれ工具本体３の各端部に入れて回転工具１を構成していたが、本実施形態では、１本の棒状体４の両端部に係合部２，２が形成されており、この点が異なる。
【００５２】
棒状体４は、工具本体３よりも長く構成され、その両端部の係合部２が工具本体３の各端部から突出するように、その中途部が工具本体３内に入れられている。棒状体４は、工具本体３の各端部に設けられる固定部５を介して、工具本体３に固定されている。
【００５３】
本実施形態では、工具本体３の内部には、その全長にわたって棒状体４が入っているが、この棒状体４の工具本体３への固定は、工具本体３の端部の固定部５のみよって行われるため、工具本体３の中途部は、棒状体４から分離した状態になっている。したがって、本実施形態においても、係合部２に過大なトルクや衝撃が作用したときに、この薄肉状とされた工具本体３が弾性変形し易くなり、これによって回転工具１の破壊強度を向上させることが可能になる。
【００５４】
本実施形態のその他の点は、第４施形態と同様であり、第４実施形態と同様の作用効果を奏する。第５実施形態が第４実施形態と共通する要素には、共通符号を付して説明を割愛する。
【００５５】
図６（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第６実施形態を示す。上述した第１乃至第５実施形態では、工具本体３は別体の棒状体４に係合部２を形成し、この棒状体４を工具本体３に固定することで回転工具１を形成していたが、この第６実施形態では、係合部２と、工具本体３を１つの部材（材料）によって一体形成しており、この点が異なる。本実施形態に係る回転工具１では、工具本体３の一端部側に形成された係合部３の突端部が閉塞され、工具本体３の他端部が開放状に構成されているが、工具本体３の他端部を閉塞したり、又は、係合部３の突端部を内外貫通するように構成することも可能である。
【００５６】
この第６実施形態のように、係合部２と工具本体３を１つの部材（材料）によって一体に形成することによっても、工具本体３を筒状として薄肉状に構成することで、過大なトルクや衝撃が作用したときに、工具本体３が弾性変形することでこれを吸収することで、破壊強度を改善できる。
【００５７】
図７は、本発明に係る回転工具１の効果を確認するための試験結果を示す。本発明に係る作用効果は、複数の実施例と従来例とを用意し、破壊試験を行うことにより実証される。この試験は、トルク試験機によって、複数の実施例と従来例を所定のトルク、所定の角度で捩ったときの破壊強度を測定するものである。
【００５８】
実施例としては、第３実施形態で示した回転工具１であって、係合部２と工具本体３をともに特殊合金鋼で形成した実施例１、第２実施形態で示した回転工具１であって、係合部２と工具本体３をともに特殊合金鋼で形成した実施例２、及び第２実施形態で示した回転工具１であって、係合部２を特殊合金鋼で形成し、工具本体３をアルミニウムで形成した実施例３を用いた。また、工具本体３が中空状とされずに中実状とされているとともに、係合部２と工具本体３をともに特殊合金鋼で形成したドライバビットを従来例とした。
【００５９】
図７は、横軸に捩り角度、縦軸にトルクをとり、各実施例及び従来例のトルク曲線を示したものである。この図７において、実施例１のトルク曲線を破線（点線）で示し、実施例２のトルク曲線を一点鎖線で示し、実施例３を二点鎖線で示している。
【００６０】
図７から明らかなように、この試験では、実施例１は、捩り角度が約４２°、トルクが約１．０７Ｎ・ｍで破壊する結果となった。また、図７において、実施例２は、捩り角度が約３４°、トルクが約０．９７Ｎ・ｍで破壊し、実施例３は、捩り角度が約４３°、トルクが約０．９８Ｎ・ｍで破壊する結果となった。また、従来例は、捩り角度が約２°、トルクが約０．７９Ｎ・ｍで破壊する結果となった。
【００６１】
このように、各実施例ともに、従来例と比較して破壊強度が向上していることが判る。また、各実施例を比較すると、実施例１の破壊強度が最も高くなることが判る。
【００６２】
また、トルク試験機を用い、各実施例について疲労破壊試験を行った。この試験は、上記の実施例１〜３、従来例について、約０．７５Ｎ・ｍのトルク（負荷）を複数回にわたり加え、各例が破壊したときの負荷の回数を測定したものである。この試験は、トルク試験機によって、正回転で各例を捩った後に１秒間静止させ、これを一回の負荷とし、その後、逆回転で各例を捩った後に１秒間静止させ、これをまた一回の負荷とし、この動作を交互に繰り返すとともに、各例が破壊した回数を測定することによって行った。
【００６３】
また、この疲労破壊試験は、各例について複数のサンプル（試料）を用意し、各例について、破壊に至った負荷の回数の平均値を求めた。その結果、実施例１は、３３．７回、実施例２は、８３．３回、実施例３は、９０回、従来例は、１３回で、それぞれ破壊することとなった。これにより、各実施例１〜３は、従来例と比較して、その疲労破壊強度が向上し、実施例２の疲労破壊強度が最も向上することが判った。
【００６４】
なお、本発明は、上記の実施形態に限らず、種々の変更・変形が可能である。
【００６５】
例えば、上記の第１実施形態では、固定部５の圧縮によるカシメによって、係合部２が形成された棒状体４を工具本体３に固着した例を示したが、これに限らず、例えば、焼きバメ等の熱処理、工具本体３に対する棒状体４の圧入、接着剤等の種々の固着手段を用いて回転工具１を製造できる。
【００６６】
また、例えば、係合部２が形成されている棒状体４に磁性体を用いるとともに、工具本体３の中空部分３ｂに磁石を嵌め込み、係合部２を磁化させて、磁性体からなるビス等の作業対象物を係合部２に磁着させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…回転工具、２…係合部、３…工具本体、３ａ…工具本体の孔、３ｂ…中空部分、４…棒状体、４ａ…溝部、５…固定部、６…取付部、１１…固定溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ドライバ、ドライバビット等の回転工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビス、ボルト等の作業対象物を回転させて固定、連結等の作業を行う場合に、ドライバ、ドライバビット等の回転工具が使用される。この回転工具は、長尺状の工具本体の端部に、ビス等の頭部に形成された溝に嵌ることによって作業対象物を回転操作できるように係合する係合部（例えばプラス、マイナス等の形状）が形成されているものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような回転工具には、工具本体及び係合部が同種の炭素鋼等の金属材料によって一体に形成されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６７７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ネジの高負荷トルク締め付け・高回転トルク締め付けが要求されており、回転工具の破壊強度と耐久性の改善が必要となってきている。これに関し、従来の回転工具では、剛性が高いために、過大なトルクや衝撃が作用した場合に破壊してしまうおそれがある。これを改善するには、例えば、回転工具の中途部の外面を削って、弾性変形しやすい部分を形成して、この部分によって過大なトルクや衝撃を吸収することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記の場合には、回転工具の外面を削って弾性変形しやすい部分を形成することから、この部分に応力が集中しやすく、局部的な強度の低下を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、局部的な強度の低下を生じることなく、過大なトルクや衝撃を吸収できるようにした回転工具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するために、以下の技術的手段を講じた。
【０００９】
すなわち、本発明は、ビス等の作業対象物を回転させて所定の作業を行う回転工具において、作業対象物に係合する係合部を端部に有する金属製の工具本体を備え、この工具本体は、内部が中空にされることにより、所定の肉厚の筒状に構成されてなることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、工具本体は、中空にされて所定の肉厚の筒状に構成されることで、中空でない場合と比較して、弾性変形しやすくなり、これによって、過大なトルクや衝撃が作用したときにこれを吸収できるようになる。
【００１１】
また、本発明は、前記工具本体と係合部とが異なる金属材料により構成されることが望ましい。
【００１２】
かかる構成によれば、それぞれの金属材料の硬度や弾性係数等の差を利用して、過大なトルクや衝撃を吸収できるようになる。
【００１３】
また、本発明は、工具本体が係合部よりも硬度の低い金属材料により構成されることが望ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、工具本体が係合部よりも硬度が低く設定されているので、係合部に過大なトルクや衝撃が加わったときに、係合部よりも工具本体の方が変形しやすくなり、これによって過大なトルクや衝撃を吸収し易くなる。
【００１５】
また、本発明は、前記工具本体がアルミニウム又はアルミニウム合金により構成され、前記係合部が炭素鋼によって構成されることが望ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成された工具本体の方が、炭素鋼によって形成された係合部よりも硬度が低くなるため、係合部に過大なトルクや衝撃が加わった場合であっても、これを吸収するように工具本体が変形することができるようになる。
【００１７】
また、本発明は、前記係合部が、金属製の棒状体の一端部に形成され、この棒状体の他端部から中途部までの部分が工具本体に挿入されるとともに、工具本体の端部が圧縮変形されることで、棒状体が工具本体に固定されることが望ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、係合部が形成された棒状体が筒状の工具本体内にいれられた状態で、工具本体の端部を圧縮変形させて、この棒状体を工具本体に固定することによって、工具本体の中途部は、棒状体と一体とならない状態となり、この中途部が所定の肉厚に構成されることで、工具本体は、過大なトルクや衝撃を吸収できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、局部的な強度の低下を生じることなく、過大なトルクや衝撃を吸収できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る回転工具の断面側面図である。
【図２】第２実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図を示す。
【図３】第３実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図を示す。
【図４】第４実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図を示す。
【図５】第５実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】第６実施形態に係る回転工具を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図を示す。
【図７】本発明の効果を確認する試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る回転工具の第１実施形態を示す。本実施形態に係る回転工具１は、いわゆるドライバタイプのものであり、工作機械等に取り付けられて作業を行うものである。図１に示すように、回転工具１は、ビス、ボルト等の頭部に形成される凹部（又は凹溝）に係合する係合部２と、この係合部２を回転操作するための工具本体３とを備える。
【００２３】
第１実施形態において、係合部２は、いわゆるトルクス（ＴＯＲＸ：登録商標）タイプとなっている。係合部２は、このタイプに限定されず、プラスドライバ、マイナスドライバその他の種々のタイプのものを本発明に適用できる。
【００２４】
この係合部２は、金属製の棒状体４の一端部に形成されている。係合部２は、例えば、金属製の棒状体４の一端部を切削することによって形成される。
【００２５】
工具本体３は、所定の金属によって筒状に形成され、一端部から他端部にかけて軸心方向に沿って貫通する孔３ａを有する。本実施形態では、工具本体３は、ほぼ円筒状に構成される。工具本体３の内側には、この工具本体３の一端部側から、前記棒状体４が嵌め込まれており、棒状体４と工具本体３とは相対回転不能に一体に構成される。
【００２６】
本実施形態では、工具本体３は、例えば、外径が約４ｍｍ、内径が約２ｍｍとされ、その肉厚が約１ｍｍとされている。このように、本実施形態では、工具本体３における外径と肉厚との比は、４：１とされている。すなわち、工具本体３の外径に対する肉厚の割合が２５％となっている。この工具本体３の外径に対する肉厚の割合は、２０％〜３０％とされるのが望ましい。また、肉厚は１ｍｍ以上とされることが望ましい。工具本体３の外径、内径、肉厚は、上記の値に限定されるものではなく、回転工具１の用途に応じて適宜変更可能である。
【００２７】
この棒状体４は、工具本体３の全長にわたって孔３ａに入れられるのではなく、この工具本体３の中途部までの範囲に入れられた状態（棒状体４の他端部から中途部までの部分が、工具本体３内に入れられた状態）となっている。したがって、棒状体４の端部が、工具本体３の孔３ａに入れられて固着された状態では、工具本体３内に中空部分３ｂが残存している。
【００２８】
工具本体３は、その中途部の外面に、工作機械等に取り付けられる取付部６を有する。この取付部６は、工具本体３の外面から外方に突出する突起部として構成される。また、工具本体３は、その一端部が、係合部２が形成されている棒状体４を固定する固定部５となっている。この固定部５は、工具本体３の中途部の厚さよりも薄く構成されている。この固定部５が所定の圧力によって圧縮変形される（カシメられる）ことにより、前記棒状体４が工具本体３に固定される。
【００２９】
本実施形態では、係合部２が形成される棒状体４と、工具本体３とは、同じ金属材料で形成しても良いし、異なる金属材料によって形成しても良い。棒状体４と工具本体３の材料としては、例えば、炭素鋼、超硬合金、特殊合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮等の金属が用いられる。
【００３０】
工具本体３の硬度は、係合部２（棒状体４）の硬度よりも低く設定されていることが望ましい。例えば、回転工具１は、工具本体３をアルミニウム、係合部２を特殊合金鋼によって形成することにより、工具本体３と係合部２との硬度に差を与えることができる。
【００３１】
以上説明した第１実施形態に係る回転工具１によれば、工具本体３を筒状とすることにより、筒状でないものと比較して、その肉厚が薄くなることによって、係合部２からのトルクが筒状体に作用したときに、工具本体３が弾性変形し易くなり、これによって回転工具１の破壊強度を向上して耐久性を高めることが可能になる。
【００３２】
また、工具本体３の硬度を係合部２よりも低くすることによっても、係合部２に大きなトルクが瞬間的に作用したとき（衝撃が加わったとき）に、工具本体３が変形することによって、回転工具１の破壊を抑制できるようになる。このための金属材料の組み合わせとしては、工具本体３をアルミニウム又はアルミニウム合金製とし、係合部２（棒状体４）を炭素鋼とすることが望ましい。
【００３３】
また、係合部２が形成された棒状体４が筒状の工具本体３内に入れられた状態で、工具本体３の端部の固定部７を圧縮変形させて、この棒状体４を工具本体３に固定することによって、工具本体３の中途部は、棒状体４と一体とならない状態となり、この中途部が所定の肉厚に構成されることで、工具本体３は、過大なトルクや衝撃を弾性変形によって吸収できるようになる。
【００３４】
図２（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第２実施形態を示す。本実施形態では、回転工具１として、いわゆるドライバビットを例示する。この回転工具１としてのドライバビットは、例えば電動ドライバ等に用いられ、電動ドライバ本体（図示せず）のチャックに交換可能に取り付けられる。回転工具１は、図２（ａ）に示すように、外側の形状が略六角筒状の工具本体３と、係合部２とを備える。
【００３５】
工具本体３には、その一端部から他端部にかけて貫通した断面視円形の孔３ａが形成されている。係合部２は、第１実施形態と同様に金属製の棒状体４の一端部に形成されており、この棒状体４の他端部が、工具本体３の一端部から孔３ａに入れられている。
【００３６】
工具本体３の中途部の外面には、電動ドライバ本体に固定されるための固定溝１１が形成されている。
【００３７】
棒状体４の中途部の外面には、周方向に沿って溝部４ａが形成されており、この溝部４ａは、工具本体３の固定部５と重なるように位置づけられる。この固定部５を圧縮変形させたとき、この固定部５の位置に対応する工具本体３の内面の部分が、その半径方向内方に突出するとともに、棒状体４の溝部４ａに入り、これによって、棒状体４は、工具本体３から抜けはずれないように掛止される。
【００３８】
この回転工具１の製造方法としては、例えば、金属製の管材を、鍛造又は切削することによって、所定形状の工具本体を形成し、この工具本体の孔３ａに、係合部２が形成された棒状体４を入れて結合させる。
【００３９】
また、この他に、中実状の金属棒に対して、その長手方向に沿う孔３ａをドリルによって形成し、さらに鍛造又は切削によって所定形状の工具本体３を形成するとともに、工具本体３の孔３ａに係合部２が形成された棒状体４を入れて結合させたり、又は、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ）によって、その長手方向に沿う孔３ａが形成された工具本体３を成形し、この工具本体３の孔３ａに係合部２が形成された棒状体４を入れて結合させたりすることで回転工具１を製造できる。
【００４０】
また、アルミダイカスト（又はマグネシウムダイカスト）によって所定形状の工具本体３を成形するとともに、係合部２が形成された棒状体４をインサート成型によって工具本体３に固着して回転工具１を製造することも可能である。
【００４１】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、工具本体３が、筒状に構成され、中空部分３ｂを有することから、回転工具１の重量を軽減するとともに、工具本体３が弾性変形しやすくなり、疲労破壊強度を向上させることができる。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第３実施形態を示す。上述した第２実施形態では、工具本体３に、長手方向に貫通する孔３ａが形成されていたが、この第３実施形態では、工具本体３の長手方向に貫通しておらず、この点が異なる。
【００４３】
工具本体３の孔３ａは、工具本体３の一端部から中途部までの範囲に形成されている。係合部２が一端部に形成された棒状体４の他端部が、工具本体の孔３ａに、その中途部までの範囲で入れられており、工具本体３には、中空部分３ｂが残存した状態となっている。
【００４４】
本実施形態のその他の点は、第２実施形態と同様であり、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。第３実施形態が第２実施形態と共通する要素には、共通符号を付して説明を割愛する。
【００４５】
図４（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第４実施形態を示す。上述した第２実施形態では、工具本体３の一端部に係合部２が設けられていたが、この第４実施形態に係る回転工具１は、回転工具１の両端部に係合部２が設けられており、この点が異なる。
【００４６】
工具本体３の長手方向に貫通して形成された孔３ａは、工具本体３の各端部に入れられた棒状体４，４によって閉塞されているが、各棒状体４，４の端部（係合部２が形成されていない端部）が工具本体３の中途部の範囲まで入れられていることから、工具本体３の内部には、中空部分３ｂが残存した状態となっている。
【００４７】
図４（ｂ）に示すように、各棒状体４，４の中途部には、第２実施形態と同様に溝部４ａが形成されているが、この溝部４ａは、工具本体３に形成された固定溝１１に重なるように、位置づけられており、この点が第２実施形態と異なる。
【００４８】
固定溝１１は、例えば、圧縮変形（カシメ）等により形成されるが、前記溝部４ａを固定溝１１の位置に対応するように配置することによって、固定溝１１を形成したときに、この固定溝１１に対応する工具本体３の内面の部分が、その半径方向内方に突出して溝部４ａに入り、これによって棒状体４は、工具本体３から抜けはずれないように固定される。すなわち、本実施形態では、この固定溝１１が、棒状体４を工具本体３に固定するための固定部５を兼ねている。
【００４９】
このように、本実施形態では、工具本体３に固定溝１１を形成する工程と、棒状体４を工具本体３に固定する工程を同時に行うことができ、これによって回転工具１の製造工程を簡略化して製造コストを低減することができ、この点において特に有用なものとなっている。
【００５０】
本実施形態のその他の点は、第２実施形態と同様であり、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。第４実施形態が第２実施形態と共通する要素には、共通符号を付して説明を割愛する。
【００５１】
図５（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第５実施形態を示す。上述した第４実施形態では、係合部２が２本の棒状体４をそれぞれ工具本体３の各端部に入れて回転工具１を構成していたが、本実施形態では、１本の棒状体４の両端部に係合部２，２が形成されており、この点が異なる。
【００５２】
棒状体４は、工具本体３よりも長く構成され、その両端部の係合部２が工具本体３の各端部から突出するように、その中途部が工具本体３内に入れられている。棒状体４は、工具本体３の各端部に設けられる固定部５を介して、工具本体３に固定されている。
【００５３】
本実施形態では、工具本体３の内部には、その全長にわたって棒状体４が入っているが、この棒状体４の工具本体３への固定は、工具本体３の端部の固定部５のみよって行われるため、工具本体３の中途部は、棒状体４から分離した状態になっている。したがって、本実施形態においても、係合部２に過大なトルクや衝撃が作用したときに、この薄肉状とされた工具本体３が弾性変形し易くなり、これによって回転工具１の破壊強度を向上させることが可能になる。
【００５４】
本実施形態のその他の点は、第４施形態と同様であり、第４実施形態と同様の作用効果を奏する。第５実施形態が第４実施形態と共通する要素には、共通符号を付して説明を割愛する。
【００５５】
図６（ａ）（ｂ）は、回転工具１の第６実施形態を示す。上述した第１乃至第５実施形態では、工具本体３は別体の棒状体４に係合部２を形成し、この棒状体４を工具本体３に固定することで回転工具１を形成していたが、この第６実施形態では、係合部２と、工具本体３を１つの部材（材料）によって一体形成しており、この点が異なる。本実施形態に係る回転工具１では、工具本体３の一端部側に形成された係合部３の突端部が閉塞され、工具本体３の他端部が開放状に構成されているが、工具本体３の他端部を閉塞したり、又は、係合部３の突端部を内外貫通するように構成することも可能である。
【００５６】
この第６実施形態のように、係合部２と工具本体３を１つの部材（材料）によって一体に形成することによっても、工具本体３を筒状として薄肉状に構成することで、過大なトルクや衝撃が作用したときに、工具本体３が弾性変形することでこれを吸収することで、破壊強度を改善できる。
【００５７】
図７は、本発明に係る回転工具１の効果を確認するための試験結果を示す。本発明に係る作用効果は、複数の実施例と従来例とを用意し、破壊試験を行うことにより実証される。この試験は、トルク試験機によって、複数の実施例と従来例を所定のトルク、所定の角度で捩ったときの破壊強度を測定するものである。
【００５８】
実施例としては、第３実施形態で示した回転工具１であって、係合部２と工具本体３をともに特殊合金鋼で形成した実施例１、第２実施形態で示した回転工具１であって、係合部２と工具本体３をともに特殊合金鋼で形成した実施例２、及び第２実施形態で示した回転工具１であって、係合部２を特殊合金鋼で形成し、工具本体３をアルミニウムで形成した実施例３を用いた。また、工具本体３が中空状とされずに中実状とされているとともに、係合部２と工具本体３をともに特殊合金鋼で形成したドライバビットを従来例とした。
【００５９】
図７は、横軸に捩り角度、縦軸にトルクをとり、各実施例及び従来例のトルク曲線を示したものである。この図７において、実施例１のトルク曲線を破線（点線）で示し、実施例２のトルク曲線を一点鎖線で示し、実施例３を二点鎖線で示している。
【００６０】
図７から明らかなように、この試験では、実施例１は、捩り角度が約４２°、トルクが約１．０７Ｎ・ｍで破壊する結果となった。また、図７において、実施例２は、捩り角度が約３４°、トルクが約０．９７Ｎ・ｍで破壊し、実施例３は、捩り角度が約４３°、トルクが約０．９８Ｎ・ｍで破壊する結果となった。また、従来例は、捩り角度が約２°、トルクが約０．７９Ｎ・ｍで破壊する結果となった。
【００６１】
このように、各実施例ともに、従来例と比較して破壊強度が向上していることが判る。また、各実施例を比較すると、実施例１の破壊強度が最も高くなることが判る。
【００６２】
また、トルク試験機を用い、各実施例について疲労破壊試験を行った。この試験は、上記の実施例１〜３、従来例について、約０．７５Ｎ・ｍのトルク（負荷）を複数回にわたり加え、各例が破壊したときの負荷の回数を測定したものである。この試験は、トルク試験機によって、正回転で各例を捩った後に１秒間静止させ、これを一回の負荷とし、その後、逆回転で各例を捩った後に１秒間静止させ、これをまた一回の負荷とし、この動作を交互に繰り返すとともに、各例が破壊した回数を測定することによって行った。
【００６３】
また、この疲労破壊試験は、各例について複数のサンプル（試料）を用意し、各例について、破壊に至った負荷の回数の平均値を求めた。その結果、実施例１は、３３．７回、実施例２は、８３．３回、実施例３は、９０回、従来例は、１３回で、それぞれ破壊することとなった。これにより、各実施例１〜３は、従来例と比較して、その疲労破壊強度が向上し、実施例２の疲労破壊強度が最も向上することが判った。
【００６４】
なお、本発明は、上記の実施形態に限らず、種々の変更・変形が可能である。
【００６５】
例えば、上記の第１実施形態では、固定部５の圧縮によるカシメによって、係合部２が形成された棒状体４を工具本体３に固着した例を示したが、これに限らず、例えば、焼きバメ等の熱処理、工具本体３に対する棒状体４の圧入、接着剤等の種々の固着手段を用いて回転工具１を製造できる。
【００６６】
また、例えば、係合部２が形成されている棒状体４に磁性体を用いるとともに、工具本体３の中空部分３ｂに磁石を嵌め込み、係合部２を磁化させて、磁性体からなるビス等の作業対象物を係合部２に磁着させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…回転工具、２…係合部、３…工具本体、３ａ…工具本体の孔、３ｂ…中空部分、４…棒状体、４ａ…溝部、５…固定部、６…取付部、１１…固定溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビス等の作業対象物を回転させて所定の作業を行う回転工具において、
作業対象物に係合する係合部を端部に有する金属製の工具本体を備え、この工具本体は、内部が中空にされることにより、所定の肉厚の筒状に構成されてなることを特徴とする回転工具。
【請求項２】
前記工具本体と係合部とが異なる金属材料により構成される請求項１に記載の回転工具。
【請求項３】
前記工具本体は、係合部よりも硬度の低い金属材料により構成される請求項１または２に記載の回転工具。
【請求項４】
前記工具本体は、アルミニウム又はアルミニウム合金により構成され、前記係合部は炭素鋼によって構成されてなる請求項３に記載の回転工具。
【請求項５】
前記係合部は、金属製の棒状体の一端部に形成され、この棒状体の他端部から中途部までの部分が工具本体に挿入されるとともに、工具本体の端部が圧縮変形されることで、棒状体が工具本体に固定される請求項１から４のいずれか１項に記載の回転工具。
【請求項１】
ビス等の作業対象物を回転させて所定の作業を行う回転工具において、
作業対象物に係合する係合部を端部に有する金属製の工具本体を備え、この工具本体は、内部が中空にされることにより、所定の肉厚の筒状に構成されてなることを特徴とする回転工具。
【請求項２】
前記工具本体と係合部とが異なる金属材料により構成される請求項１に記載の回転工具。
【請求項３】
前記工具本体は、係合部よりも硬度の低い金属材料により構成される請求項１または２に記載の回転工具。
【請求項４】
前記工具本体は、アルミニウム又はアルミニウム合金により構成され、前記係合部は炭素鋼によって構成されてなる請求項３に記載の回転工具。
【請求項５】
前記係合部は、金属製の棒状体の一端部に形成され、この棒状体の他端部から中途部までの部分が工具本体に挿入されるとともに、工具本体の端部が圧縮変形されることで、棒状体が工具本体に固定される請求項１から４のいずれか１項に記載の回転工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１８８４９１（Ｐ２０１０−１８８４９１Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３７５５１（Ｐ２００９−３７５５１）
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００２３２５９７）株式会社ベッセル工業 (27)
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００２３２５９７）株式会社ベッセル工業 (27)
[ Back to top ]