JP2007203409A - 衝撃式作業工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の衝撃式作業工具101は、工具本体103と、打撃動作を行うハンマ作動部材119,145と、ハンマ作動部材119,145を駆動する駆動機構113,115と、ハンマ作動部材119,145を長軸方向への移動可能に収容するツールホルダ137と、駆動機構を収容するシリンダ141と、打撃動作後の跳ね返りによる衝撃を吸収する緩衝用のウェイトと、ウェイトに押されて弾性変形して反力を吸収する弾性要素156と、を有する。そしてウェイトは、シリンダ141あるいはツールホルダ137のいずれか一方によって構成されている。
【選択図】 図2
Description
請求項1に記載の発明によれば、工具本体と、工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、ハンマ作動部材を長軸方向への移動可能に収容するツールホルダと、ハンマ作動部材を直線状に駆動する駆動機構と、駆動機構を収容するシリンダと、を有する衝撃式作業工具が構成される。なお本発明における「所定のハンマ作業」とは、ハンマ作動部材が長軸方向に直線状の打撃動作のみを行うハンマ作業のみならず、直線状の打撃動作と周方向の回転動作とを行うハンマドリル作業を包含する。また本発明における「ハンマ作動部材」とは、典型的には、工具ビットおよび当該工具ビットに当接した状態で打撃力を伝達するインパクトボルトがこれに該当する。また本発明における「駆動機構」とは、典型的には、シリンダ内で直線状の往復運動を行う駆動子としてのピストン、および当該ピストンの直線運動による空気室の空気圧の変動によって直線運動を行ない、インパクトボルトに打撃を加える打撃子としてのストライカによって構成される。
ハンマ作業時において、ハンマ作動部材は打撃動作後に被加工材から反力を受けて跳ね返る。本発明によれば、ハンマ作動部材が被加工材から受ける反力につき、ウェイトが当該ハンマ作動部材に当接した状態において、ハンマ作動部材からウェイトへと伝達される構成としたものであり、当該反力がほぼ100%伝達されることになる。換言すれば、ハンマ作動部材とウェイトとの間で運動量が交換される形態での反力の伝達であり、この反力の伝達によりウェイトは反力の作用方向である後方へと移動する。そして後方へと移動するウェイトの反力は、当該ウェイトが弾性要素を弾性変形させることで吸収される。すなわち、本発明によれば、ハンマ作動部材に生ずる跳ね返りによる衝撃力(反力)を、ウェイトの後方への移動と、当該ウェイトの移動による弾性要素の弾性変形によって吸収することができ、これにより衝撃式作業工具の低振動化が実現される。
本発明によれば、衝撃式作業工具の主体部分を構成する既存部品としてのシリンダまたはツールホルダのいずれか一方を利用して緩衝用のウェイトを構成したものであり、このことによって、衝撃式作業工具の質量を増加させることなく、緩衝用ウェイトを容易に確保できる。また既存部品を利用する構成のため、例えば緩衝用ウェイトを別部材として追加する場合に比べて、構造が複雑化するとか、あるいは組み付け作業が煩雑化するといった問題も生じない。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の衝撃式作業工具におけるウェイトは、ハンマ作動部材に金属製の介在物を介して当接した状態に置かれるとともに、ハンマ作動部材から介在物を介して反力が伝達されることで工具本体の後方側へ移動されるように構成されている。本発明における「金属製の介在物」としては、典型的には、リング状の金属座金あるいは金属製の筒体を好適に用いることができるが、周方向において分割された態様、あるいは金属製の介在物がハンマビット長軸方向に複数直列状に介在される態様等を好適に包含する。本発明によれば、緩衝用のウェイトが金属製の介在物を介してハンマ作動部材に当接する構成としたことにより、例えば介在物のハンマビット長軸方向の長さを調整することで、ウェイトを構成するシリンダあるいはツールホルダのハンマビット長軸方向の位置につき、既存の配置位置を維持しつつハンマ作動部材の反力をウェイトに伝達することが可能になる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載の衝撃式作業工具において、ウェイトがシリンダから構成されている場合において、シリンダは、シリンダの後方側を構成しかつウェイトを構成するところの後方側シリンダ構成部材と、シリンダの先端側を構成する先端側シリンダ構成部材とを有する。そして後方側シリンダ構成部材は、先端側シリンダ構成部材から分離された状態で、ハンマ作動部材に対し先端側シリンダ構成部材を介して、あるいは金属製の介在物および先端側シリンダ構成部材を直列状に介して当接された状態に置かれるとともに、ハンマ作動部材から先端側シリンダ構成部材を介して、あるいは金属製の介在物および先端側シリンダ構成部材を介して反力が伝達されることで工具本体の後方側へ移動されるように構成されている。本発明によれば、緩衝用のウェイトをシリンダによって構成するとともに、当該シリンダを先端側シリンダ構成部材と後方側シリンダ構成部材とに分離する分割構造としたものであり、後方側シリンダ構成部材については駆動機構を構成するピストンおよびストライカを収容しつつ反力緩衝用のウェイトとして利用し、先端側シリンダ構成部材についてはハンマ作動部材の反力を後方側シリンダ部材に伝達する反力伝達部材として利用することができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1または2に記載の衝撃式作業工具において、ウェイトがツールホルダによって構成される場合において、ツールホルダは、当該ツールホルダの後方側を構成しかつウェイトを構成するところの後方側ツールホルダ構成部材と、ツールホルダの先端側を構成する先端側ツールホルダ構成部材とを有し、後方側ツールホルダ構成部材は、先端側ツールホルダ構成部材から分離された状態で、ハンマ作動部材に対し当接された状態に置かれるとともに、ハンマ作動部材から反力が伝達されることで工具本体の後方側へ移動されるように構成されている。本発明によれば、ツールホルダを後方側ツールホルダ構成部材と先端側ツールホルダ構成部材とに分離する分割構造とすることによって、先端側ツールホルダ構成部材にハンマ作動部材の保持機能を持たせた上で、後方側ツールホルダ構成部材を緩衝用のウェイトとして利用することが可能となった。
請求項5に記載の発明によれば、請求項1〜4のいずれか1つに記載の衝撃式作業工具におけるハンマ作動部材は、駆動機構によって長軸方向へと直線状に駆動されるインパクトボルトと、当該インパクトボルトから打撃を受けて直線運動することにより被加工材にハンマ作業を行う工具ビットと、を有する。そして被加工材に対するハンマ作業時に、インパクトボルトが、ウェイトとの当接状態を介して被加工材からの反力を当該ウェイトに伝達する構成とした。本発明によれば、被加工材から工具ビットを経てインパクトボルトへと伝達される反力を、伝達経路の途中から分岐することなく集中的にウェイトに伝達できる構成のため、ウェイトに対する反力の伝達効率が高く、結果として衝撃吸収機能を高めることが可能となる。
請求項6に記載の発明によれば、請求項1〜5のいずれか1つに記載の衝撃式作業工具におけるハンマ作動部材は、駆動機構によって長軸方向へと直線状に駆動されるインパクトボルトと、当該インパクトボルトから打撃を受けて直線運動することにより被加工材にハンマ作業を行う工具ビットと、を有する。そしてツールホルダは、ハンマ作動部材の長軸方向周りに回転動作することで工具ビットを回転させる構成とされ、これにより工具ビットが、駆動機構およびインパクトボルトを介しての直線状の打撃動作とツールホルダを介しての回転動作とによるハンマドリル作業を行う構成とした。なお本発明における「ツールホルダ」は、典型的には、先端工具を保持する工具保持部分から軸方向後方へと延びる延長部分を有し、当該延長部分が回転駆動力を受ける動力伝達部としての機能を有する構成とされる。これにより、ハンマ作動部材が直線状の打撃動作に加え、軸方向回りの回転動作を行うことが可能な衝撃式作業工具を提供することができる。
以下、本発明の第1の実施形態につき、図1〜図3を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は、衝撃式作業工具の一例として電動式のハンマドリルを用いて説明する。図1は本実施の形態に係る電動式ハンマドリルの全体構成を示す側断面図であり、ハンマビットが被加工材に押し付けられた負荷時を示している。図1に示すように、本実施の形態に係るハンマドリル101は、概括的に見て、ハンマドリル101の外郭を形成する本体部103と、当該本体部103の先端領域(図示左側)にツールホルダ137を介して着脱自在に取付けられたハンマビット119と、本体部103のハンマビット119の反対側に連接された使用者が握るハンドグリップ109とを主体として構成されている。本体部103は、本発明における「工具本体」に対応する。ハンマビット119は、中空状のツールホルダ137によってその長軸方向への相対的な往復動が可能に、かつその周方向への相対的な回動が規制された状態で保持される。ハンマビット119は、本発明における「工具ビット」に対応する。なお説明の便宜上、ハンマビット119側を前、ハンドグリップ109側を後という。
次に本発明の第2の実施形態につき、図4〜図6を参照しつつ説明する。図4にはハンマビット119が被加工材に押し付けられた負荷状態が示され、図5にはインパクトダンパの作動状態が示される。また図6には図4の一部が拡大して示される。この実施の形態は、インパクトダンパ161のウェイトを構成するシリンダ141につき、ピストン129およびストライカ143を収容するシリンダ本体部141cと、位置決め部材151の前金属座金155に当接する前側小径筒部141bとに分割する分割構造としたものであり、この構成を除いては、前述した第1の実施形態と同様に構成される。そのため、図示された各部材のうち、第1の実施形態と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略にする。
次に本発明の第3の実施形態につき、図7〜図9を参照して説明する。図7にはハンマビット119が被加工材に押し付けられた負荷状態が示され、図8にはインパクトダンパの作動状態が示される。また図9には図7の一部が拡大して示される。この実施形態は、インパクトダンパ161を、ハンマドリル101の既存部品である硬質金属製のツールホルダ137と、当該ツールホルダ137をインパクトボルト145側(前方)に付勢する圧縮コイルバネ165とによって構成したものであり、この構成を除いては、前述した第1の実施形態と同様に構成される。そのため、図示された各部材のうち、第1の実施形態と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略にする。なお、この実施形態においては、シリンダ141は前側小径筒部141b(図2参照)を有しない構成とされるとともに、ギアハウジング107に対して固定状態に装着されている。
またハンマビット119と同方向に直線状に移動することで制振を行う制振機構としては、動吸振器171に変えてカウンターウェイトを用いてもよい。また上述した第1〜第3の実施形態では、ハンマビット119を直線状に駆動するために、駆動モータ111の回転出力を直線運動に変換する運動変換機構113としてクランク機構を用いた場合で説明したが、インパクトダンパ161のウェイトとしてツールホルダ137を利用する構成の場合であれば、クランク機構に変えて、例えば回転体の回転動作を揺動部材の揺動運動に変換後、この揺動部材の揺動運動をピストンの直線運動に変換する運動変換機構を用いることが可能である。
次に本発明の参考例としての実施形態につき、図10〜図12を参照しつつ説明する。本実施形態に係るハンマドリル101は、圧縮コイルバネ193の座巻き部分の巻き数を増やすことによって、インパクトダンパ161を構成するウェイト部193aとバネ部193bとを1つの部品によって構成したものである。なお座巻きとは、圧縮コイルバネ193の両端の平らに見える(軸線方向に対して概ね直交する)部分のことで、バネとして作用しない巻き部分をいう。すなわち、本実施の形態においては、圧縮コイルバネ193の座巻き部分のうち、一方の座巻き部分の巻き数を増やすことによってバネとして作用しない接触巻き領域を軸方向に所定長さで形成し、この接触巻き領域によってインパクトダンパ161のウェイト部193aを構成したものである。そして圧縮コイルバネ193は、シリンダ141の外周とツールホルダ137の内周との間に形成された円形空間に配置されている。
103 本体部(工具本体)
105 モータハウジング
107 ギアハウジング
109 ハンドグリップ
109a 回動軸
109b 弾性バネ
111 駆動モータ
113 運動変換機構(駆動機構)
115 打撃要素
117 動力伝達機構
119 ハンマビット(ハンマ作動部材)
121 駆動ギア
123 被動ギア
125 クランク板
126 偏心軸
127 クランクアーム
128 連結軸
129 ピストン
131 伝達ギア
133 伝達軸
134 小ベベルギア
135 大ベベルギア
136 噛合いクラッチ
137 ツールホルダ
137A ビット保持部分
137B 延長部分
137a 小径筒状部
141 シリンダ
141a 空気室
141b 前側小径筒部
141c シリンダ本体部
143 ストライカ
145 インパクトボルト(ハンマ作動部材)
145a 大径部
145b 小径部
145c テーパ部
151 位置決め部材
153 ラバーリング
155 前金属座金(介在物)
157 後金属座金
158 止輪
159 スペーサ
161 インパクトダンパ
165 圧縮コイルバネ(弾性要素)
167 バネ受リング
169 ストッパ
171 動吸振器
172 筒体
173 ウェイト
174 付勢バネ
175 第1作動室
175a 第1連通部
176 第2作動室
176a 第2連通部
177 クランク室
178 シリンダ収容空間
193 圧縮コイルバネ
193a ウェイト部
193b バネ部
195 バネ受リング
197 ストッパ
Claims (6)
- 工具本体と、
前記工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、
前記ハンマ作動部材を長軸方向への移動可能に収容するツールホルダと、
前記工具本体の前記ハンマ作動部材と反対側の後方側に配置されて当該ハンマ作動部材を直線状に駆動する駆動機構と、
前記駆動機構を収容するシリンダと、
前記ハンマ作動部材が前記被加工材にハンマ作業をする際に、前記ハンマ作動部材に当接した状態に置かれるとともに、前記ハンマ作動部材から反力が伝達されることで前記工具本体の後方側へ移動可能とされた緩衝用のウェイトと、
前記工具本体の後方側へと移動される前記ウェイトに押されて弾性変形し、これによって当該ウェイトに伝達された反力を吸収する弾性要素と、を有し、
前記ウェイトは、前記シリンダあるいはツールホルダのいずれか一方によって構成されていることを特徴とする衝撃式作業工具。 - 請求項1に記載の衝撃式作業工具であって、
前記ウェイトは、前記ハンマ作動部材に金属製の介在物を介して当接した状態に置かれるとともに、前記ハンマ作動部材から前記介在物を介して反力が伝達されることで前記工具本体の後方側へ移動されるように構成されていることを特徴とする衝撃式作業工具。 - 請求項1または2に記載の衝撃式作業工具であって、
前記ウェイトが前記シリンダから構成されている場合において、前記シリンダは、前記シリンダの後方側を構成しかつ前記ウェイトを構成するところの後方側シリンダ構成部材と、前記シリンダの先端側を構成する先端側シリンダ構成部材とを有し、前記後方側シリンダ構成部材は、前記先端側シリンダ構成部材から分離された状態で、前記ハンマ作動部材に対し前記先端側シリンダ構成部材を介して、あるいは金属製の介在物および先端側シリンダ構成部材を直列状に介して当接された状態に置かれるとともに、前記ハンマ作動部材から前記先端側シリンダ構成部材を介して、あるいは金属製の介在物および先端側シリンダ構成部材を介して反力が伝達されることで前記工具本体の後方側へ移動されるように構成されていることを特徴とする衝撃式作業工具。 - 請求項1または2に記載の衝撃式作業工具であって、
前記ウェイトが前記ツールホルダによって構成される場合において、前記ツールホルダは、前記ツールホルダの後方側を構成しかつ前記ウェイトを構成するところの後方側ツールホルダ構成部材と、前記ツールホルダの先端側を構成する先端側ツールホルダ構成部材とを有し、前記後方側ツールホルダ構成部材は、前記先端側ツールホルダ構成部材から分離された状態で、前記ハンマ作動部材に対し当接された状態に置かれるとともに、前記ハンマ作動部材から反力が伝達されることで前記工具本体の後方側へ移動されるように構成されていることを特徴とする衝撃式作業工具。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の衝撃式作業工具であって、
前記ハンマ作動部材は、前記駆動機構によって長軸方向へと直線状に駆動されるインパクトボルトと、当該インパクトボルトから打撃を受けて直線運動することにより被加工材にハンマ作業を行う工具ビットと、を有し、
前記被加工材に対するハンマ作業時に、前記インパクトボルトが、前記ウェイトとの当接状態を介して前記被加工材からの反力を当該ウェイトに伝達する構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の衝撃式作業工具であって、
前記ハンマ作動部材は、前記駆動機構によって長軸方向へと直線状に駆動されるインパクトボルトと、当該インパクトボルトから打撃を受けて直線運動することにより被加工材にハンマ作業を行う工具ビットと、を有し、
前記ツールホルダは、前記ハンマ作動部材の長軸方向周りに回転動作することで前記工具ビットを回転させる構成とされ、これにより前記工具ビットが、前記駆動機構および前記インパクトボルトを介しての直線状の打撃動作と前記ツールホルダを介しての回転動作とによるハンマドリル作業を行う構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。
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