インパクトレンチ

インパクトレンチ（インパクター、インパクトガン、エアレンチ、エアガン、ラトルガン、トルクガン、ウィンディガンとも呼ばれる）は、回転する質量にエネルギーを蓄え、それを出力軸に一気に送り出すことで、ユーザーの最小限の労力で高いトルク出力が得られるように設計されたソケットレンチ型 電動工具です。インディアナ州エバンズビルのロバート・H・ポットによって発明されました。^[1]

圧縮空気が最も一般的な動力源ですが、電気や油圧も使用され、2000年代半ば以降、コードレス電気機器の人気が高まっています。 ^[2]

インパクトレンチは、自動車修理、重機のメンテナンス、製品の組み立て、大規模な建設プロジェクトなど、高トルク出力が必要な多くの業界で広く使用されています。製品の組み立てには、反動のない締め付けと通常のインパクトに伴う騒音レベルの低下を特徴とするパルスツールがよく使用されます。パルスツールは、ハンマーからアンビルに運動エネルギーを伝達するための媒体としてオイルを使用します。これにより、よりスムーズな衝撃、わずかに低いトルク対重量比が得られ、正しいトルクに達したときにツールを停止するシャットオフメカニズムを設計できるようになります。パルスツールは、パフォーマンスとテクノロジーが同じではないため、「インパクトレンチ」とは呼ばれません。^{[誰が言うのですか? ]}

インパクトレンチは、小さな組み立てや分解用の小さな1 ⁄ 4インチ（6.4 mm）ドライブツールから最大3インチ まで、あらゆる標準ソケットレンチドライブサイズで利用できます。+大規模な建設には、 1 ⁄ 2 インチ (89 mm) 以上の四角いドライブが必要です。

動作中、回転する質量がモーターによって加速されてエネルギーを蓄え、その後突然出力シャフト (アンビル)に接続され、高トルクの衝撃が発生します。ハンマー機構は、衝撃を与えた後、ハンマーが再び自由に回転し、ロックされたままにならないように設計されています。この設計では、ツール本体に適用される反力はハンマーを加速するモーターのみであるため、ソケットに非常に高いピークトルクが伝達されても、オペレーターはほとんどトルクを感じません。(これは、ユーザーがハンマーを振るために小さく一定の力を適用すると、ハンマーが物体に当たるときに非常に大きな衝撃が発生する従来のハンマーに似ています。 ) ハンマーの設計では、ハンマーがアンビルから独立して回転できるようになるまでに一定の最小トルクが必要であり、これによりツールはハンマーを停止し、必要なトルクが低い場合は代わりにファスナーをスムーズに駆動して、ファスナーを迅速に取り付け/取り外します。

圧縮空気はインパクトレンチの最も一般的な動力源であり、^{[要出典]最も優れた}パワー対重量比を備えた低コスト設計を提供します。 通常のベーンモーターはほとんどの場合使用され、通常は4〜7枚のベーンとさまざまな潤滑システムがあり、最も一般的なものは油を塗った空気を使用しますが、他のものには、必要な部品に特別な油路が通され、ハンマーアセンブリ用に別の密閉された油システムが含まれる場合があります。 ほとんどのインパクトレンチは、モーターから直接ハンマーを駆動し、締結具が低トルクしか必要としない場合は高速で動作します。 他の設計では、ハンマー機構の前にギア減速システムを使用します。ほとんどの場合、より重いハンマーを備えた単段遊星ギアセットで、より一定の速度とより高い「スピン」トルクを実現します。 電動インパクトレンチは、主電源または自動車用に12ボルト、18ボルト、または24ボルトのDC電源で使用できます。最近では、コードレス電動インパクトレンチが一般的になってきたが、当初はコード付き電動または空圧式インパクトレンチよりも出力が大幅に低かったものの、ブラシレス DC モーターとリチウムイオン電池の導入により、コードレスインパクトツールは、1 ⁄ 4～ 1 インチ (6.4 ～ 25.4 mm) の駆動サイズの空圧式またはコード付きインパクトレンチと同等かそれ以上のパワーを持ち、駆動サイズが 1 インチ (25 mm) を超えるコードレスインパクトレンチはほとんど生み出されていない。ラチェットインパクトレンチもインパクトレンチの一種で、必要な回転数で回転させると所定の位置にロックするロック機構を備えている。ロック機構により、ツールが手で回転するのを防ぐ。ラチェットの範囲は 200 ～ 300 ポンドである。一部の産業用ツールは油圧駆動で、高速油圧モーターを使用しており、一部の重機修理工場、大規模な建設現場、および適切な油圧供給が利用できるその他の場所で使用されている。油圧インパクトレンチは、パワー対重量比が高いという利点があります。

インパクトレンチは、用途に応じて、あらゆるサイズといくつかのスタイルで利用できます。1 ⁄ 4 インチ (6.4 mm) ドライブレンチは、インライン (ユーザーは、出力が端にあるドライバーのようにツールを保持します) とピストルグリップ(ユーザーは、出力に対して直角のハンドルを保持します) の両方の形式で一般的に利用できます。また、インラインツールに似ていますが、出力を 90° 回転させるベベルギアのセットを備えたアングルドライブもあまり一般的では ありません。3 ⁄ 8 インチ (9.5 mm) インパクトは、ピストルグリップ形式と「バタフライ」レンチと呼ばれる特殊なインライン形式で最も一般的に利用できます。バタフライレンチには、ツールの側面に大きくて平らなスロットルパドルがあり、別の逆転コントロールを使用するのではなく、どちらかの側に傾けて回転方向を制御でき、狭い場所にアクセスできる形状になっています。通常のインラインおよびアングル3 ⁄ 8 インチ (9.5 mm) ドライブ インパクト レンチは一般的ではありませんが、入手可能です。1 ⁄ 2インチ (13 mm) ドライブ ユニットは、実質的にピストル グリップ形式でのみ入手可能で、インライン タイプは 、ユーザーに伝達されるトルクの増加と、ツールの重量が増すため、より大きなハンドルが必要になるため、入手が事実上不可能です。3 ⁄ 4インチ(  19 mm) ドライブ インパクト レンチも、基本的にピストル グリップ形式でのみ入手可能です。1 インチ (25 mm) ドライブ ツールは、ピストル グリップと「D ハンドル」インラインの両方で入手可能で、ツールの背面にはユーザーが握るための密閉ハンドルがあります。両方の形式には、両手で同時にツールを握ることができるように、サイド ハンドルも組み込まれていることがよくあります 。1+1 ⁄ 4 インチ (32 mm) 以上のレンチは、通常「T ハンドル」の形で提供されます。これは、ツール本体の両側に 2 つの大きなハンドルがあり、ユーザーに最大のトルクをかけることができ、ツールを最適に制御できます。非常に大きなインパクト レンチ (最大数十万フィートポンドのトルク) は、通常、設計にアイレットが組み込まれており、クレーン、リフト、またはその他の装置から吊り下げることができます。これは、その重量が人が動かせる重量を超えている場合が多いためです。最近の設計では、インパクト レンチとエア ラチェットが組み合わされており、メーカーによって「無反動エア ラチェット」と呼ばれることが多く、ラチェット アセンブリの前にインパクト アセンブリが組み込まれています。このような設計により、オペレーターの労力を最小限に抑えながら非常に高い出力トルクを実現し、ファスナーが締め付けられてトルクが急激に増加したときに、機器のどこかに指の関節をぶつけるという一般的な怪我を防止できます。車両の ラジエーターを取り外さずにクランクシャフト プーリーを取り外すなど、特定の用途向けに特別な設計が用意されています。

ソケットまたはアクセサリをアンビルに取り付けるには、さまざまな方法が使用されています。たとえば、ソケットの対応する穴にカチッとはまるバネ式のピンで、何かの物体を使用してピンを押し下げるまでソケットが外れるのを防ぎます。ホッグ リングは、摩擦またはソケットに機械加工されたくぼみにカチッとはまることでソケットを保持します。スルーホールでは、ピンがソケットとアンビルを完全に貫通して挿入され、ソケットが固定されます。ホッグ リングはほとんどの小型ツールで使用され、スルーホールは、通常3 ⁄ 4 インチ (19 mm) ドライブ以上の大型インパクト レンチでのみ使用されます。ピン リテーナーは以前はより一般的でしたが、ほとんどのツールでホッグ リングに置き換えられているようです^{[出典が必要]}。1 ⁄ 4 インチ (6.4 mm) メス六角ドライブは、小型インパクト レンチでますます人気が高まっています^{[出典が必要]。特にコードレス電動バージョンで}は、ソケットではなく標準のドライバー チップを取り付けることができます。六角ドライブツールを四角ドライブソケットに結合したり、その逆を行ったりできるアダプタアタッチメントを購入できます。

多くのユーザーは、エア フィッティングをツールに直接取り付けるのではなく、短いエア ホースをエア パワー インパクト レンチに取り付けることを選択します。このようなホースは、完全なカプラ アセンブリがツールの背面から突き出ることがないため、レンチを狭い場所に取り付けるのに非常に役立ち、ユーザーがツールを配置しやすくなります。また、カプラがツールの振動から分離されるため、カプラの摩耗が大幅に減少するという利点もあります。ホースが短いと、ユーザーが手を離してツールが回転しても、エア フィッティングがツールのベースで壊れるのを防ぎます。^{[引用が必要]}

インパクトレンチの出力は、ハンマーで打撃するとき、非常に短い衝撃力であるため、実際の有効トルクを測定することは困難であり、いくつかの異なる定格が使用されています。ツールは、固定トルクではなく、各打撃で一定量のエネルギーを供給するため、実際の出力トルクは出力パルスの持続時間によって変化します。出力が弾力性があるか、エネルギーを吸収できる場合、衝撃は単に吸収され、実質的にトルクは適用されません。また、直感に反して、物体が非常に弾力性がある場合、エネルギーがアンビルに返送されると、レンチは実際に逆回転する可能性がありますが、ハンマーに接続されておらず、自由に回転できます。^[要出典]非常に大きなボルトの錆びたナットを外すことができるレンチは、スプリングに取り付けられた小さなネジを回すことができない場合があります。「最大トルク」は、メーカーによって最も頻繁に示される数値であり、アンビルが完全に固体の物体に固定されている場合に供給される瞬間的なピークトルクです。 「作動トルク」は、非常に硬い締結具を継続的に締め付けるためのより現実的な数値であり、通常、スキッドモア・ウィルム トルク張力試験装置で 5 ～ 10 秒間締め付けることによって測定されます。「ナット破壊トルク」は、インパクト ツールの仕様でよく引用されますが、通常の定義では、レンチは、指定されたトルクで締め付けられたナットを、指定された時間内に緩めることができます。インパクト レンチの出力トルクを正確に制御することは非常に難しく、経験豊富なオペレーターでも、インパクト レンチを使用して締結具が締め付け不足または締め付け過ぎにならないようにすることは困難です。特殊なソケット エクステンションが利用可能で、一般的にトルク スティックまたはトルク エクステンションとして販売されています。これは、インパクト レンチがスプリングに逆らって動作できないことを利用して、出力トルクを正確に制限します。スプリング スチールで設計されたこれらのソケットは、大きなねじりバネとして機能し、トルク定格で曲がり、締結具にそれ以上のトルクがかからないようにします。製品組み立て用に設計されたインパクトレンチの中には、ねじりバネや、規定トルクを超えるとツールを停止する機構などのトルク制御システムを内蔵しているものもあります。非常に正確なトルクが必要な場合、インパクトレンチはファスナーを締め付けるためだけに使用され、最終的な締め付けにはトルクレンチが使用されます。トルク出力を測定する際の一貫した基準がないため、一部のメーカーは定格を誇張したり、実際の使用時にツールがどのように機能するかにほとんど関係のない測定値を使用したりしていると考えられています。^[要出典] 多くのエアインパクトレンチは、独立した制御として、または逆転バルブの一部として、フローレギュレータを設計に組み込んでおり、これにより、トルクを一方向または両方向に大まかに制限できます。一方、電動工具では、同じ効果を得るために可変速度トリガーを使用する場合があります。

インパクトレンチのハンマー機構では、ハンマーが自由に回転し、アンビルに打撃を与え、その後ハンマーを離して再び自由に回転する必要があります。このタスクを実現するために多くの設計が使用されていますが、すべてに欠点があります。設計に応じて、ハンマーは 1 回転につき 1 回または 2 回アンビルを駆動します (1 回転はハンマーとアンビルの差です)。一部の設計では、1 回転につき 2 回、より速く弱い打撃を与えたり、1 回転につき 1 回だけ、より遅く強力な打撃を与えたりします。

ボールとカム機構と呼ばれる一般的なハンマーの設計では、ハンマーはシャフト上でスライドおよび回転することができ、スプリングがそれを下向きの位置に保持します。ハンマーと駆動シャフトの間には、ランプ上の鋼球があり、入力シャフトが十分なトルクでハンマーより先に回転すると、スプリングが圧縮され、ハンマーが後方にスライドします。ハンマーの底部とアンビルの上部には、強い衝撃に耐えられるように設計されたドッグ ティースがあります。ツールを使用すると、ハンマーは回転し、ドッグ ティースがアンビルの歯に接触してハンマーの回転が止まります。入力シャフトは回転を続け、ランプが鋼球を持ち上げ、ハンマー アセンブリが持ち上げられてドッグ ティースがアンビルにかみ合わなくなり、ハンマーが再び自由に回転できるようになります。次に、ハンマーはボール ランプの底部まで前方に跳ね上がり、入力シャフトによって加速され、ドッグ ティースが再びアンビルに接触して衝撃を与えます。その後、このプロセスが繰り返され、歯が接触するたびに打撃が与えられます。ほぼ常に 1 回転あたり 2 回ですが、3 つのインパクト ドッグを備えたインパクト ツールも製造されています。ボルトの緩んだナットを回転させる場合など、出力にほとんど負荷がかかっていない場合は、トルクが十分に高くならず、ボールがスプリングを圧縮することはなく、ドリルや電動ドライバーと同じように、入力がスムーズに出力を駆動します。ボールとカムのインパクト機構は、インパクト中でも動力源が連続的に回転するため、モーターが停止するのを防ぐことができるため、電動インパクトツールで最も一般的に使用されています。この設計には、小型でシンプルであるという利点がありますが、ハンマー全体を前後に動かすためにエネルギーが浪費され、1 回転あたり複数回の打撃を与えるとハンマーが加速する時間が短くなるため、空気圧インパクトツールに見られるピン クラッチやカウンターウェイト機構よりも効率が低くなります。この設計は、ギア減速の後によく見られ、ギア減速により、インパクト機構を駆動するモーターの速度が下がり、トルクが増加し、低速でより多くのトルクを供給することで加速時間の不足を補います。

もう一つの一般的な設計では、入力シャフトに直接固定されたハンマーを使用し、一対のピンがクラッチとして機能します。ハンマーがアンビルを通り過ぎると、ボール ランプがスプリングに抗してピンを外側に押し出し、ピンがアンビルに当たって衝撃を与える位置まで伸び、その後、ボールが解放されてハンマーに戻ります。通常、ハンマーが当たった瞬間にランプの反対側からボールが「落ちる」ことによってハンマーに戻ります。ランプはシャフトの周りに 1 つのピークがあればよく、ハンマーとアンビルの噛み合いはそれらの間の歯の数に基づいていないため、この設計では、ハンマーはアンビルに接触する前に 1 回転加速することができ、加速する時間が長くなり、より強い衝撃を与えることができます。欠点は、スライド ピンが非常に強い衝撃に耐える必要があるため、ツールが早期に故障することが多いことです。

さらに別の設計では、ハンマー内部にロッキング ウェイトを使用し、アンビルのシャフトの側面に 1 つの長い突起を使用します。ハンマーが回転すると、ロッキング ウェイトは最初にアンビルの駆動に使用された側とは反対側でアンビルに接触し、ウェイトを衝撃の位置に押し込みます。ハンマーがさらに回転すると、ウェイトはアンビルの側面に当たり、ハンマーのエネルギーとウェイト自身のエネルギーを出力に伝達し、反対側に戻ります。この設計には、1 回転につき 1 回だけハンマーを打つという利点と単純さもありますが、ロッキング ウェイトが偏心体として作用するためツールが振動するという欠点があり、入力電力が低い場合のツールの動作には耐性が低くなる可能性があります。振動と不均一な駆動に対処するために、これらのハンマーを 2 つ並べて 180° オフセットし、両方が同時に打撃するようにすることもあります。

新しい（2016年時点）設計では、叩く機構を油圧流体で包み込むことで金属同士の接触を減らし、騒音と振動を大幅に低減しています。^[3]

インパクトレンチ用のソケットとエクステンションは高張力金属で作られています。これは、スプリング効果により、ファスナーで利用できるトルクが大幅に減少するためです。それでも、複数のエクステンション、ユニバーサルジョイントなどを使用すると衝撃が弱まるため、オペレーターはそれらの使用を最小限に抑える必要があります。インパクトレンチで非衝撃ソケットまたはアクセサリを使用すると、アクセサリが曲がったり、破損したり、その他の損傷を受けることがよくあります。これは、ほとんどのアクセサリがインパクトツールの突然の高トルクに耐えることができず、ファスナーのヘッドが剥がれてしまう可能性があるためです。非衝撃ソケットとアクセサリは、より硬く、より脆い金属で作られています。ソケット、アクセサリ、またはファスナーが破損した場合、強い衝撃により高速の破片が発生する可能性があるため、インパクトツールで作業するときは常に安全メガネを着用する必要があります。

ショップや建設現場でよく使われる空気圧インパクトレンチのブランドには、インガソール・ランド、スナップオン、MACツール、マトコ、シカゴ・ニューマチックなどがあります。よく使われるコードレスインパクトレンチは、ミルウォーキー、デウォルト、マキタ、ボッシュ製です。モータースポーツのピットストップなど、ホイールナットに短時間で大きなトルクをかける必要がある特殊な用途向けです。改造されたインガソール・ランドのインパクトレンチは、2022年シーズンの開始までNASCAR競技では一般的でしたが、^{[4]センターロックホイールが導入され、古いインガソール・ランドレンチは、} F1、インディカー、世界耐久選手権で広く使用されているパオリのインパクトレンチに置き換えられました。^[5]

インパクトレンチは通常、インパクトドライバーよりも大きなトルクを発生し、大きなツールビットを受け入れます。このため、インパクトレンチは、重い機械設定での大きなボルトやナット（ラグナットなど）に適していますが、インパクトドライバーはトルクが低くツールビットが小さいため、建設作業などで小さなネジを締めるのに適しています。

• ソケットレンチ
• トルク倍数
• 空気圧トルクレンチ
• インパクトドライバー
• 油圧トルクレンチ
• エアツール

ウィキメディア・コモンズには、インパクトレンチに関連するメディアがあります。

• 基本的な自動車サービスとメンテナンス
• 屋外用電動機器
• スローモーション - インパクトレンチの仕組み