JP4596366B2 - 振動ドリル - Google Patents

Description

本発明は、ドリルに回転と振動を与える機能を備えた振動ドリルに関するものである。

この種の振動ドリルは、例えばコンクリートやモルタル、タイル等の被削材の穿孔作業に供されるが、その基本構成は以下の通りである。

即ち、振動ドリルは、モータによって回転駆動されるスピンドルを軸方向に移動可能に設け、このスピンドル上に結着された第１ラチェットに第２ラチェットを回転不能且つ軸方向移動可能に対向配置し、該第２ラチェットを、これに形成された爪が前記第１ラチェットに形成された爪に係合する方向にスプリングで付勢して構成されている。

ところで、斯かる振動ドリルにおいては、動作モードとして、ドリルに回転のみを与えるドリルモードとドリルに回転と振動を同時に与える振動ドリルモードを選択することができる。そして、振動ドリルモードが選択された場合には、スピンドルは軸方向に移動可能であって、ドリルを被削材に押し付けると、本体枠体と共に第２ラチェットがスピンドルに対して軸方向に移動し、該第２ラチェットが第１ラチェットに当接して両者の爪が係合する。

その後、第２ラチェットは、スプリングを圧縮しながら軸方向に移動するが、ドリルの被削材への押付力が大きくなってスプリングの圧縮量も大きくなると、本体枠体に固定された側壁部材に第２ラチェットが直接接触するため、第２ラチェットの振動が側壁部材を介して本体枠体にそのまま伝播し、本体枠体の振動が大きくなって作業者に不快感や疲労を与えるという問題があった。

そこで、側壁部材の第２ラチェットの外周面に対向する内周面に弾性体を設け、この弾性体によって振動を吸収して本体枠体への振動伝播を抑制する提案がなされている（特許文献１参照）。

又、特許文献１には、第２ラチェットを第１ラチェット側に付勢するスプリングのバネ定数を、１５〜２５ｋｇｆの押付力が本体枠体に加わったときに第２ラチェットが側壁部材に接触しないような値に設定することによって、振動の発生源である第２ラチェットを本体枠体に対してフローティング状態に保ち、もって第２ラチェットから本体枠体への振動伝播を抑制して作業者の不快感や疲労を軽減することができることが記載されている。
特開２００５−０５２９０５号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、２５ｋｇｆを超える押付力が本体枠体に加わった場合には、第２ラチェットが側壁部材に接触して弾性体を軸方向に圧縮するが、弾性体は第２ラチェットとの接触面積が大きくて圧縮変形し難い形状を有しているため、本体枠体への振動伝播を効果的に抑制することができず、作業者の不快感や疲労を軽減するには不十分であった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、本体枠体に大きな押付力が加わった場合でも、該本体枠体への振動伝播を抑制して作業者の不快感や疲労を軽減することができる振動ドリルを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
駆動源であるモータと、
該モータによって回転駆動され、軸方向に移動可能なスピンドルと、
該スピンドル上に結着された第１ラチェットと、
該第１ラチェットの爪に係合可能な爪を有し、回転不能且つ軸方向に移動可能な第２ラチェットと、
該第２ラチェットを前記第１ラチェット側に付勢するスプリングと、
以上のモータ、スピンドル、第１ラチェット、第２ラチェット及びスプリングを収容する本体枠体と、
を備えて成る振動ドリルにおいて、
前記スプリングの反第２ラチェット側の一端を支持する可動部材を前記本体枠体内に軸方向に移動可能に設けると共に前記本体枠体に固定された固定部材を前記可動部材の反第２ラチェット側に設け、更に前記可動部材と前記固定部材の間に前記第２ラチェットの軸方向移動によって前記スプリングの圧縮が進むに連れて接触面積が大きくなる弾性部材を設け、前記第２ラチェットから前記可動部材側に延びる筒部を設け、前記本体枠体に大きな押付力が加わった時に前記筒部の可動部材側端部を前記可動部材に接触させて前記可動部材を介して前記弾性部材を弾性変形させることにより、前記第２ラチェットの振動を前記弾性部材の弾性変形によって吸収するようにしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、
駆動源であるモータと、
該モータによって回転駆動され、軸方向に移動可能なスピンドルと、
該スピンドル上に結着された第１ラチェットと、
該第１ラチェットの爪に係合可能な爪を有し、回転不能且つ軸方向に移動可能な第２ラチェットと、
該第２ラチェットを前記第１ラチェット側に付勢するスプリングと、
以上のモータ、スピンドル、第１ラチェット、第２ラチェット及びスプリングを収容する本体枠体と、
を備えて成る振動ドリルにおいて、
前記第２ラチェットを円筒状とすると共に前記スピンドルの軸方向に沿って後方に延びた内筒部及び外筒部を設け、前記第２ラチェットを軸方向に摺動可能とすると共に該第２ラチェットを前記第１ラチェット側に付勢する前記スプリングを前記第２ラチェットの前記内筒部と前記外筒部の間に設け、前記第２ラチェットの前記内筒部の外周に挿通した可動部材を前記第２ラチェットの前記内筒部の外周に沿っての移動が可能な如く設け、前記本体枠体に摺動不能に取り付けられ、前記第２ラチェットの前記内筒部の外周に挿通した固定部材を前記可動部材の後方に設け、前記可動部材と前記固定部材との間に弾性部材を介在させ、前記スプリングを前記第２ラチェットと前記可動部材との間に位置させると共にドリルを被削材に押し付け前記第２ラチェット及び前記可動部材が後退した時に前記弾性部材を変形させて前記可動部材と前記固定部材の接触を阻止するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、本体枠体に大きな押付力が加わったために第２ラチェットが支持部材に接触し、このためにスプリングによる振動吸収がなされなくなっても、第２ラチェットからの振動は支持部材の弾性部材の弾性変形によって効果的に吸収されるため、本体枠体への振動伝播が抑制され、本体枠体を把持する作業者の不快感や疲労を軽減することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る振動ドリルの破断側面図、図２は同振動ドリルのドリルモード時の状態を示す先端要部の破断側面図、図３は図２の要部拡大詳細図、図４及び図５は同振動ドリルの振動ドリルモード時の状態を示す先端要部の破断側面図である。

本発明に係る振動ドリル１は、図１に示すように、樹脂成形品である本体枠体２を備えており、この本体枠体２は、ハウジング３、ファンケーシング４、中間カバー５及びギヤカバー６を組付一体化して構成されている。そして、この本体枠体２のハウジング３内には駆動源であるモータ７が横置き状態で水平に収容されている。尚、ハウジング３の後端部には、下方に向かって略直角に折り曲げられたハンドル部３ａが一体に形成されており、該ハンドル部３ａ内にはその下方から電気コード８が導入されており、この電気コード８は、ハンドル部３ａに内蔵された不図示のスイッチング機構を介して前記モータ７に接続されている。又、ハンドル部３ａには、前記スイッチング機構を操作してモータ７への通電をＯＮ／ＯＦＦするためのトリガスイッチ９が設けられている。

ところで、前記モータ７の出力軸（モータ軸）１０は、その両端部がベアリング１１，１２によって回転可能に支承されており、その一端部（前方のベアリング１１から前方へ突出する前端部）にはピニオンギヤ１３が一体に形成されている。又、出力軸１０の前端部（前方のベアリング１１の後方の部位）には、前記ファンケーシング４内に収容された遠心式の冷却ファン１４が結着されており、ファンケーシング４の前記冷却ファン１４の周囲には複数の排気口１５（図１には１つのみ図示）が形成されている。尚、ハウジング３の後部左右には複数の吸気口１６が形成されている。

又、図２に詳細に示すように、前記ギヤカバー６内にはスピンドル１７と中間軸１８がモータ７の出力軸１０と平行に配置されており、スピンドル１７は、その両端部がベアリング１９，２０によって回転可能且つ軸方向に移動可能に支持されている。又、中間軸１８は、その両端部がベアリング２１，２２によって回転可能に支承されており、その中間部には大小異径の３つのギヤ２３，２４，２５が軸方向に適当な間隔で設けられており、ギヤ２３は、モータ７の出力軸１０に形成された前記ピニオンギヤ１３に噛合している。

ところで、スピンドル１７のギヤカバー６から外方へと突出する先端部には、不図示のドリル（ビット）を着脱可能に装着するためのドリルチャック２６が取り付けられており、ギヤカバー６の先端開口部には、スピンドル１７の外周面に摺接するオイルシール２７が設けられている。

又、図２に示すように、スピンドル１７の後半部外周には、一体に結合された大小異径のギヤ２８，２９が前後方向に摺動可能にスプライン嵌合されており、これらのギヤ２８，２９は、スピンドル１７に対して平行に配されたガイド軸３０に沿って摺動するシフタ３３によってスピンドル１７上を前後に摺動せしめられる。

ここで、ギヤカバー６の外周には速度切替ダイヤル３１が回動可能に設けられており、この速度切替ダイヤル３１の回動中心から偏心した位置にはピン３２が立設されている。そして、このピン３２は、ギヤ２８，２９を両側から挟持するチャンネル状の前記シフタ３３に形成された不図示の長孔に係合しており、速度切替ダイヤル３１の回動運動がピン３２によってシフタ３３の前後方向の移動に変換される。従って、図２に示すように、小径側のギヤ２９が中間軸１８側の大径ギヤ２４に噛合している状態から、速度切替ダイヤル３１を回してシフタ３３によってギヤ２８，２９をスピンドル１７に沿って前方へと移動させ、大径側のギヤ２８を中間軸１８側の小径ギヤ２５に噛合させれば、減速比が大きく切り替えられて中間軸１８からスピンドル１７に伝達される回転の速度が下げられるとともに、スピンドル１７の回転トルクが高められる。

又、スピンドル１７の前記ベアリング１９の後方位置には円筒状の第１ラチェット３４が結着されており、同スピンドル１７上には前記第１ラチェット３４に隣接配置された二重円筒状の第２ラチェット３５が軸方向に摺動可能且つ周方向に回転不能に挿通されており、この第２ラチェット３５に対してスピンドル１７は自由に回転することができる。そして、第１ラチェット３４と第２ラチェット３５の相対向する端面には、選択的に係合可能な凹凸状の爪３４ａ，３５ａがそれぞれ形成されており、両ラチェット３４，３５間には、第２ラチェット３５を第１ラチェット３４から離間させる方向（後方）に付勢するスプリング３６が縮装されている。

ここで、第２ラチェット３５の外周側には、ギヤカバー６の内周に嵌合された円筒状のスリーブ３７が配置されており、このスリーブ３７は、図３に示すように、その外周の一部に突設された突起３７ａをギヤカバー６の内周の一部に形成された係合溝６ａに係合させることによって回り止めがなされ、その内周部には第２ラチェット３５が前後に摺動可能にスプライン嵌合されている。

又、図３に詳細に示すように、ギヤカバー６内の前記スリーブ３７に隣接する位置には支持部材３８が嵌合配置されており、この支持部材３８は、第２ラチェット３５の内筒部３５ａの外周に挿通する固定リング３９と可動リング４０との間に弾性部材としてＯリング４１を介設して構成されている。ここで、固定リング３９は、ギヤカバー６の内周に嵌着されたスナップリング４２によって軸方向位置が規制されて固定されており、その前端面はスリーブ３７の後端面に当接している。これに対して可動リング４０は、第２ラチェット３５の内筒部３５ｂの外周に沿って前後に移動可能であって、これに作用する押付力が４００Ｎ以下の範囲においては固定リング３９との間に所定の隙間が常に確保され、固定リング３９との金属接触が避けられるようになっている。そして、この可動リング４０と第２ラチェット３５との間にはスプリング４３が縮装されており、第２ラチェット３５は、スプリング４３によって前方（第１ラチェット３４側）に常時付勢されている。尚、Ｏリング４１の材質にはニトリルブチルゴム（ＮＢＲ）が使用されている。

而して、本実施の形態に係る振動ドリル１は、動作モードとしてドリルモードと振動ドリルモードを選択することができるが、以下、動作モードの切替機構について説明する。

図１に示すように、中間カバー５内には、スピンドル１７の軸中心に対して直角を成す垂直軸の回りに回動可能なピン４４が設けられており、このピン４４の中間部には切欠き状の凹部４４ａが形成されている。

又、中間カバー５の外周には、モード切替スイッチ４５が周方向に移動可能に設けられており、このモード切替スイッチ４５を周方向に回動させると、その回動動作がピン４４の軸を中心とする半回転動作に切り替えられ、該ピン４４の円柱状の外周面又は切欠き状の凹部４４ａがスピンドル１７の後端部に選択的に向けられる。これによってスピンドル１７の後端部がボール４６を介してピン４４の外周面又は凹部４４ａに選択的に当接し、後述のように動作モードがドリルモード又は振動ドリルモードに切り替えられる。

次に、以上のように構成された振動ドリル１の動作をドリルモードと振動ドリルモードに分けて以下に説明する。

１）ドリルモード：
ドリルモードにおいては、図２に示すように、スピンドル１７の後端はボール４６を介してピン４４の円柱面に当接しており、この状態では、図３に詳細に示すように、スプリング４３によって前方へと付勢されている第２ラチェット３５は、スリーブ３７の前端部内周に形成された凸部３７ｂに当接してその軸方向移動がロックされている。従って、第２ラチェット３５は、第１ラチェット３４から離間しており、両ラチェット３４，３５間には図示のように軸方向隙間が形成され、両ラチェット３４，３５の各爪３４ａ，３５ａ同士は非係合状態にある。

而して、当該振動ドリル１による穿孔作業に際して、トリガスイッチ９をＯＮ操作してモータ７に通電することによって該モータ７を駆動すれば、モータ７の出力軸１０が所定の速度で回転駆動され、その回転は、ピニオンギヤ１３とギヤ２３によって減速されて中間軸１８に伝達され、該中間軸１８が所定の速度で回転駆動される。そして、この中間軸１８の回転は、図２に示す例では、互いに噛合するギヤ２４とギヤ２９によって減速されてスピンドル１７へと伝達され、該スピンドル１７とその先端部に取り付けられたドリルチャック２６及びこれに装着された不図示のドリルが所定の速度で回転駆動される。このとき、前述のように第１ラチェット３４と第２ラチェット３５は互いに離間しているため、第２ラチェット３５は不動状態にあり、第２ラチェット３５からスピンドル１７には振動（打撃）は与えられず、該スピンドル１７は軸方向に移動することなく回転を続ける。尚、前述のように速度切替ダイヤル３１を回してギヤ２８，２９をスピンドル１７に沿って前進させ、大径側のギヤ２８を中間軸１８側の小径ギヤ２５に噛合させれば、減速比が大きく切り替えられて中間軸１８からスピンドル１７に伝達される回転の速度が下げられるとともに、スピンドル１７の回転トルクが高められる。

そして、上述のようにドリルが回転駆動されている状態で、振動ドリル１の本体枠体２を把持してドリルを不図示の被削材に押し付ければ、ドリルによる被削材の穿孔作業がなされるが、ドリルモードにおいては、本体枠体２を被削材側に押し付けた状態においても第１ラチェット３４と第２ラチェット３５との相対位置関係は不変であって、両ラチェット３４，３５は互いに離間しているため、スピンドル１７には振動が加わらず、スピンドル１７とドリルチャック２６及びドリルは振動することなく回転を続け、ドリルによる被削材の穿孔が行われる。

２）振動ドリルモード：
前記モード切替スイッチ４５を操作してピン４４を半回転させ、該ピン４４の凹部４４ａをスピンドル１７の後端部に対向させれば、動作モードはドリルモードから振動ドリルモードに切り替えられ、この振動ドリルモードにおいては、スピンドル１７は、ピン４４の凹部４４ａの深さ分だけ後方へ移動可能となる。

而して、この振動ドリルモードにおいても、前記ドリルモードと同様にモータ７の出力軸１０の回転は減速されてスピンドル１７へと伝達されるが、ドリルが被削材に押し付けられる前の無負荷状態においては、スプリング３６の付勢力によって第１ラチェット３４と第２ラチェット３５とは互いに離間しており、スピンドル１７とドリルチャック２６及びドリルには振動は与えられず、これらは回転しているのみである。

上記状態において、当該振動ドリル１の本体枠体２を把持してドリルを不図示の被削材に押し付けると、本体枠体２がスプリング３６を圧縮しながらスピンドル１７に対して前進するため、第２ラチェット３５とスリーブ３７及び支持部材３８も一体的に前進し、図４に示すように、第２ラチェット３５は、第１ラチェット３４に当接した後、スプリング４３を圧縮しながらその付勢力に抗してスリーブ３７内で後退し、その外筒部３５ｃの後端部が支持部材３８の可動リング４０に当接する。このため、可動リング４０は、第２ラチェット３５の内筒部３５ａの外周に沿って後方へと移動し、固定リング３９との間でＯリング４１を圧縮するが、このとき、該可動リング４０と固定リング３９との間には所定の軸方向隙間が確保され、両リング３９，４０の金属接触は避けられている。

而して、この振動ドリルモードにおいて、前述のように第２ラチェット３５が第１ラチェット３４に当接すると、両ラチェット３４，３５の爪３４ａ，３５ａ同士が係合し、スピンドル１７と共に第１ラチェット３４が回転することによって、第２ラチェット３５の爪３５ａが第１ラチェット３４の爪３４ａを乗り越え、該第２ラチェット３５が第１ラチェット３４に対して当接／離間動作を繰り返すためにスピンドル１７が軸方向に振動し、この振動がスピンドル１７からドリルチャック２６を経てドリルに伝達されるため、ドリルには回転と同時に振動も与えられ、該ドリルによる被削材の穿孔作業が効率良くなされる。

ところで、第２ラチェット３５に発生する振動は、ドリルの被削材への押付力が小さく、第２ラチェット３５が支持部材３８の可動リング４０に当接しない状態では、振動は主にスプリング４３の伸縮によって効果的に吸収され、本体枠体２への振動伝播が抑制されるため、本体枠体２のハンドル部３ａを把持する作業者に与える不快感や疲労が軽減される。

そして、ドリルの被削材への押付力が大きくなり、図４に示すように、第２ラチェット３５が支持部材３８の可動リング４０に金属接触すると、スプリング４３は振動吸収機能を果たさなくなるが、このスプリング４３に代わってＯリング４１が振動吸収機能を果たすため、第２ラチェット３５の振動はＯリング４１の弾性変形によって効果的に吸収され、本体枠体２への振動伝播が抑制される。

ここで、ドリルの被削材への押付力が大きくなってスプリング４３の圧縮が進むに連れてＯリング４１が可動リング４０を介して受けるスプリング４３の反力が大きくなるため、該Ｏリング４１の軸方向の弾性変形量が大きくなる。このため、無負荷状態で固定リング３９及び可動リング４０への接触が線接触であったＯリング４１の接触がドリルの被削材への押付力の増大に伴って面接触となり、その接触面積が大きくなる。

従って、ドリルの被削材への押付力が更に大きくなり、図５に示すように、Ｏリング４１が可動リング４０によって強い力で押圧されるためにその弾性変形量が大きくなる。然るに、押付力が４００Ｎ以下の範囲においては、支持部材３８では可動リング４０の固定リング３９への金属接触が避けられて両者間には所定の隙間が確保されているため、第２ラチェット３５の振動はＯリング４１の弾性変形によって効果的に吸収され、本体枠体２への振動の伝播が抑制される。この結果、本体枠体２に大きな押付力が加わった場合でも、該本体枠体２への振動伝播を抑制して作業者の不快感や疲労を軽減することができ、本発明の前記目的を達成することができる。

本発明に係る振動ドリルの破断側面図である。 本発明に係る振動ドリルのドリルモード時の状態を示す先端要部の破断側面図である。 図２の要部拡大詳細図である。 本発明に係る振動ドリルの振動ドリルモード時の状態を示す先端要部の破断側面図である。 本発明に係る振動ドリルの振動ドリルモード時の状態を示す先端要部の破断側面図である。

符号の説明

１ 振動ドリル
２ 本体枠体
３ ハウジング
４ ファンケーシング
５ 中間カバー
６ ギヤカバー
７ モータ
８ 電気コード
９ トリガスイッチ
１０ 出力軸（モータ軸）
１１，１２ ベアリング
１３ ピニオンギヤ
１４ 冷却ファン
１５ 吸気口
１６ 排気口
１７ スピンドル
１８ 中間軸
１９〜２２ ベアリング
２３〜２５ ギヤ
２６ ドリルチャック
２７ オイルシール
２８，２９ ギヤ
３０ ガイド軸
３１ 速度切替ダイヤル
３２ ピン
３３ シフタ
３４ 第１ラチェット
３４ａ 第１ラチェットの爪
３５ 第２ラチェット
３５ａ 第２ラチェットの爪
３６ スプリング
３７ スリーブ
３８ 支持部材
３９ 固定リング
４０ 可動リング
４１ Ｏリング（弾性部材）
４２ スナップリング
４３ スプリング
４４ ピン
４４ａ 凹部
４５ 動作モード切替スイッチ
４６ ボール

Claims (2)

1. 駆動源であるモータと、
   該モータによって回転駆動され、軸方向に移動可能なスピンドルと、
   該スピンドル上に結着された第１ラチェットと、
   該第１ラチェットの爪に係合可能な爪を有し、回転不能且つ軸方向に移動可能な第２ラチェットと、
   該第２ラチェットを前記第１ラチェット側に付勢するスプリングと、
   以上のモータ、スピンドル、第１ラチェット、第２ラチェット及びスプリングを収容する本体枠体と、
   を備えて成る振動ドリルにおいて、
   前記スプリングの反第２ラチェット側の一端を支持する可動部材を前記本体枠体内に軸方向に移動可能に設けると共に前記本体枠体に固定された固定部材を前記可動部材の反第２ラチェット側に設け、更に前記可動部材と前記固定部材の間に前記第２ラチェットの軸方向移動によって前記スプリングの圧縮が進むに連れて接触面積が大きくなる弾性部材を設け、前記第２ラチェットから前記可動部材側に延びる筒部を設け、前記本体枠体に大きな押付力が加わった時に前記筒部の可動部材側端部を前記可動部材に接触させて前記可動部材を介して前記弾性部材を弾性変形させることにより、前記第２ラチェットの振動を前記弾性部材の弾性変形によって吸収するようにしたことを特徴とする振動ドリル。
2. 駆動源であるモータと、
   該モータによって回転駆動され、軸方向に移動可能なスピンドルと、
   該スピンドル上に結着された第１ラチェットと、
   該第１ラチェットの爪に係合可能な爪を有し、回転不能且つ軸方向に移動可能な第２ラチェットと、
   該第２ラチェットを前記第１ラチェット側に付勢するスプリングと、
   以上のモータ、スピンドル、第１ラチェット、第２ラチェット及びスプリングを収容する本体枠体と、
   を備えて成る振動ドリルにおいて、
   前記第２ラチェットを円筒状とすると共に前記スピンドルの軸方向に沿って後方に延びた内筒部及び外筒部を設け、前記第２ラチェットを軸方向に摺動可能とすると共に該第２ラチェットを前記第１ラチェット側に付勢する前記スプリングを前記第２ラチェットの前記内筒部と前記外筒部の間に設け、前記第２ラチェットの前記内筒部の外周に挿通した可動部材を前記第２ラチェットの前記内筒部の外周に沿っての移動が可能な如く設け、前記本体枠体に摺動不能に取り付けられ、前記第２ラチェットの前記内筒部の外周に挿通した固定部材を前記可動部材の後方に設け、前記可動部材と前記固定部材との間に弾性部材を介在させ、前記スプリングを前記第２ラチェットと前記可動部材との間に位置させると共にドリルを被削材に押し付け前記第２ラチェット及び前記可動部材が後退した時に前記弾性部材を変形させて前記可動部材と前記固定部材の接触を阻止するようにしたことを特徴とする振動ドリル。

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