JP5147488B2 - 作業工具 - Google Patents

Description

本発明は、ハンマやハンマドリル等のように工具ビットを直線状に駆動する作業工具の防振技術に関する。

ハンマやハンマドリルのような打撃工具においては、ハンマビットによるハンマ作業あるいはハンマドリル作業時に、ハンマビットが被加工材から反作用（以下、反力という）を受ける。そのときの反力によるハンマビットの動きは、ハンマビット長軸方向（前後方向）のみならず当該軸方向とそれぞれ交差する上下方向及び左右方向にも生じ、当該ハンマビットを保持するツールホルダを経て工具本体に伝達する。以下、本明細書では、このような被加工材から反力を受けたハンマビットの不規則な動きをハンマビットの暴れという。一般に、加工作業時に振動を伴う作業工具の場合、作業者が受ける振動を軽減するための工夫がなされている。例えば作業者が握るハンドグリップを工具本体に対して弾性体を介して連結することで、工具本体に生じた振動がハンドグリップに伝達することを低減あるいは防止するという対策が施されている。このような例としては、例えば、特公昭５８−３４２７１号公報（特許文献１）がある。

しかしながら、上記の公報記載の振動対策は、作業者が握るハンドグリップへの振動の伝達を抑える構成であり、ハンマビットの暴れによる外力が工具本体に伝達することを抑えるものではない。
特公昭５８−３４２７１号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、作業工具において、工具ビットの暴れによる外力が工具本体に伝達するのを低減する上で有効な技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明に係る作業工具の好ましい形態は、工具ビットが長軸方向に直線動作することにより所定の加工作業を遂行する作業工具において、工具本体と、先端領域において工具ビットを保持するとともに、当該工具ビット長軸方向に延在するツールホルダと、弾性体とを有する。なお、本発明における「加工作業」とは、工具ビットが長軸方向の打撃動作のみを行うハンマ作業のみならず、長軸方向の打撃動作と長軸方向回りの回転動作とを行うハンマドリル作業を好適に包含する。また、本発明における「工具本体」とは、作業工具の外郭の一部を構成する筒状ハウジング部、換言すれば、工具ビットに打撃力を加える打撃要素等を収容するべく工具ビット長軸方向に延在するバレル部がこれに該当する。

本発明の作業工具におけるツールホルダは、先端領域と反対側である後側が工具本体内に延在されるとともに、当該延在領域において、工具本体に対し、工具ビット長軸線で定義されるＺ軸上の回動点を中心として、当該Ｚ軸とそれぞれ交差するＹ軸、Ｘ軸の各軸方向に回動自在に連結されている。そして弾性体は、ツールホルダを工具本体に対し予め定めた回動位置、すなわち初期位置に保持するように付勢力を作用する構成とした。なお、本発明における「Ｚ軸上の回動点」とは、Ｚ軸上に回動点を構成する構造物が在るということではなく、Ｚ軸上に想定された仮想の回動点をいう。なお、本発明における「回動点を中心とする回動」とは、例えば、ハンマビットの長軸方向が水平方向に延在する場合であれば、ツールホルダが工具ビット長軸方向とそれぞれ交差する水平方向、及び垂直方向に工具ビット長軸線上の回動点を中心として回動する態様がこれに該当する。また、本発明における「弾性体」は、典型的には、コイルバネがこれに該当するが、ゴムを好適に包含する。

本発明によれば、工具ビットを保持するツールホルダを、工具本体に対し工具ビット長軸方向のＺ軸上の回動点を中心として当該Ｚ軸にそれぞれ交差するＹ軸及びＸ軸の各軸方向に回動自在とするとともに、弾性体によってツールホルダを初期位置に保持する構成としている。このため、加工作業時において、被加工材からの反力で工具ビットが暴れ、当該工具ビットを保持するツールホルダに工具ビットの長軸方向と交差するＹ軸方向あるいはＸ軸方向の動きとして伝達されると、当該ツールホルダは工具ビット長軸線上の回動点を中心として回動する。このツールホルダの回動動作は、弾性体が弾性変形することで吸収する。よって、加工作業時に被加工材から反力を受けた工具ビットの暴れによる外力が工具本体に伝わり難くなり、工具本体の振動を低減することができる。

また、本発明によれば、ツールホルダは、Ｚ軸上の回動点を中心とする凸状の球面と当該凸状の球面に対応する凹状の球面によって構成される球状連結部を介して工具本体に連結される構成であり、そして凸状の球面がツールホルダに形成され、凹状の球面が工具本体に形成されている。このような構成とすることで、Ｚ軸上の回動点を中心とするツールホルダの円滑な回動動作を得ることができ、工具ビットの暴れによる外力の工具本体への伝達を効果的に低減することができる。

本発明に係る作業工具の更なる形態によれば、工具ビットは、被加工材に対し直線状の打撃力を作用させてハンマ作業を行なうハンマビットとして構成される。またモータと、当該モータによってハンマビットの長軸方向に直線状に駆動される打撃子と、ツールホルダ内にハンマビット長軸方向に摺動自在に収容され、打撃子の直線運動をハンマビットに伝達する中間子を有する。そしてツールホルダは、工具本体に対しＺ軸上の回動点を中心として回動自在に連結される。更に工具本体と中間子の間には、当該中間子を初期位置に保持するように付勢力を作用する第２の弾性体を有する構成とした。

本発明によれば、ハンマビットが直線状に打撃動作する作業工具において、ハンマビットの暴れによる外力がツールホルダ及び中間子を経て工具本体に伝達し難くなり、工具本体の振動を低減できる。また、ハンマビットによる被加工材の打撃動作時に、ハンマビットが被加工材から受ける長軸方向の反力は、中間子を経て第２の弾性体に作用する。すなわち、第２の弾性体は、中間子から受ける長軸方向の反力で弾性変形し、当該長軸方向の反力を吸収する。これにより、工具本体の振動を低減できる。

本発明に係る作業工具の更なる形態によれば、ツールホルダと中間子は、Ｚ軸上の回動点を中心とする凸状の球面と当該凸状の球面に対応する凹状の球面によって構成される第２球状連結部を介して工具本体に連結されている。このように構成することで、ツールホルダ及び中間子の回動点を中心とする円滑な回動動作を得ることが可能となり、工具ビットの暴れによる外力の工具本体への伝達を効果的に低減できる。

本発明に係る作業工具の更なる形態によれば、工具本体は、当該工具本体内へと延在されたツールホルダの延在領域を収容する円筒状のツールホルダ収容部を有する。また、ツールホルダ収容部の外側に配置されて工具ビット長軸方向に移動可能とされたスライド部材と、ツールホルダ収容部の周方向に所定間隔で設けられ、径方向に貫通する複数のボール保持孔と、ボール保持孔に遊嵌状に挿入されてスライド部材とツールホルダの間に介在されるボールと、を更に有する。そして弾性体は、工具本体とスライド部材の間に配置されるとともに、当該弾性体の付勢力がスライド部材からボールを介してツールホルダに伝達される構成とした。このように工具ビット長軸方向に移動するスライド部材とボールを介して弾性体の付勢力をツールホルダに伝える構成とすることで、弾性体の弾性変形方向を、工具ビット長軸方向と並行するように定めることが可能となり、これにより工具本体の径方向のコンパクト化を図ることができる。

本発明に係る作業工具の更なる形態によれば、工具本体とツールホルダの間に、工具本体の内部空間に封入される潤滑油の漏出を抑えるシール用の弾性体が介在されており、当該弾性体の付勢力がツールホルダを初期位置に保持するように作用する構成とした。本発明によれば、シール用の弾性体に、ツールホルダを初期位置に戻す機能を付加したことにより、当該シール用の弾性体を振動吸収部材として有効に活用できる。

本発明に係る作業工具の他の形態によれば、工具ビットが被加工材に対し長軸方向の直線状の打撃力と、長軸方向回りの回転力を作用させてハンマドリル作業を行なう作業工具において、工具本体と、モータと、先端領域において工具ビットを保持するとともに、当該工具ビット長軸方向に延在するツールホルダと、弾性体と、モータによって直線状に駆動され、工具ビットを直線状に打撃動作させる打撃子と、工具本体にハンマビット長軸線回りに回転自在に装着され、モータによって回転駆動される筒状回転部材と、を有する。なお、本発明における「工具本体」とは、作業工具の外郭の一部を構成する筒状ハウジング部、換言すれば、工具ビットに打撃力を加える打撃要素等を収容するべく工具ビット長軸方向に延在するバレル部がこれに該当する。

本発明の作業工具におけるツールホルダは、先端領域と反対側である後側が筒状回転部材内へと延在されるとともに、当該延在領域において、筒状回転部材に対し、当該筒状回転部材と共にハンマビット長軸線回りに回転しつつ当該工具ビット長軸線で定義されるＺ軸上の回動点を中心として、当該Ｚ軸とそれぞれ交差するＹ軸、Ｘ軸の各軸方向に回動自在に連結されている。そして、弾性体は、ツールホルダを工具本体に対し予め定めた位置、すなわち初期位置に保持するように付勢力を作用する構成とした。また、ツールホルダは、Ｚ軸上の回動点を中心とする凸状の球面と当該凸状の球面に対応する凹状の球面によって構成される球状連結部を介して筒状回転部材に連結される構成であり、凸状の球面がツールホルダに形成され、凹状の球面が筒状回転部材に形成されている。なお、本発明における「回動点を中心とする回動」とは、例えば、ハンマビットの長軸方向が水平方向に延在する場合であれば、ツールホルダが工具ビット長軸方向とそれぞれ交差する水平方向、及び垂直方向に工具ビット長軸線上の回動点を中心として回動する態様がこれに該当する。また、本発明における「弾性体」は、典型的には、コイルバネがこれに該当するが、ゴムを好適に包含する。

本発明によれば、ハンマビットが直線状の打撃動作と周方向の回転動作を行うハンマドリルにおいて、工具ビットの暴れによる外力がツールホルダを経て工具本体に伝達し難くなり、工具本体の振動を低減できる。

本発明に係る作業工具の更なる形態によれば、筒状回転部材は、当該筒状回転部材内へと延在されたツールホルダの延在領域を収容する円筒状のツールホルダ収容部を有する。また、ツールホルダ収容部の外側に配置されて工具ビット長軸方向に移動可能とされたスライド部材と、ツールホルダ収容部の周方向に所定間隔で設けられ、径方向に貫通する複数のボール保持孔と、ボール保持孔に遊嵌状に挿入されてスライド部材とツールホルダの間に介在されるボールと、を更に有する。そしてボールは、ツールホルダに対し当該ツールホルダが初期位置に保持されるように弾性体の付勢力を伝達する付勢力伝達部材としての機能と、筒状回転部材の回転力をツールホルダに伝達するトルク伝達部材としての機能を併有する構成とした。このような構成を採用することにより、合理的な動力伝達構造を構築することができる。

本発明によれば、作業工具において、工具ビットの暴れによる外力が工具本体に伝達するのを低減する上で有効な技術が提供されることとなった。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態につき、図１〜図５を参照しつつ説明する。本実施の形態は、作業工具の一例として電動ハンマを用いて説明する。図１は電動ハンマ１０１の全体構成を示す側断面図である。図２〜図４は電動ハンマ１０１の主要部の構成を示す断面図であり、図２は打撃前の無負荷状態（及び打撃終了直後の空打ち状態）を示し、図３は打撃時を示し、図４及び図５はそれぞれ打撃後を示す。また、図６は第１の防振機構部１５１の更なる拡大図である。

本実施の形態に係る電動ハンマ１０１は、図１に示すように、概括的に見て、電動ハンマ１０１の外郭を形成する本体部１０３、当該本体部１０３の長軸方向における先端領域（図示左側）に接続されたツールホルダ１３７、当該ツールホルダ１３７に着脱自在に取付けられたハンマビット１１９、本体部１０３の長軸方向における他端部（図示右側）に連接された作業者が握るハンドグリップ１０９を主体として構成される。本体部１０３は、本発明における「工具本体」に対応し、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。ハンマビット１１９は、ツールホルダ１３７に対し、その長軸方向（本体部１０３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。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。

本体部１０３は、駆動モータ１１１を収容したモータハウジング１０５と、運動変換機構１１３を収容したギアハウジング１０７と、打撃要素１１５を収容したバレル部１０６とを主体として構成されている。筒状ハウジングとしてのバレル部１０６は、ギアハウジング１０７の前端部に接合されてハンマビット１１９の長軸方向前方に延在される。駆動モータ１１１の回転出力は、運動変換機構１１３によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素１１５に伝達され、当該打撃要素１１５を介してハンマビット１１９の長軸方向（図１における左右方向）への衝撃力を発生する。駆動モータ１１１は、モータ軸の軸線がハンマビット１１９の長軸線に対し交差状に配置されている。運動変換機構１１３及び打撃要素１１５によってハンマビット１１９の駆動機構が構成される。

運動変換機構１１３は、駆動モータ１１１の回転運動を直線運動に変換して打撃要素１１５に伝達するものであり、駆動モータ１１１により複数のギアを介して回転駆動されるクランク軸１２１、当該クランク軸１２１の回転中心からシフトした位置で偏心ピンを介して連接されるクランクアーム１２３、及びクランクアーム１２３によって直線往復動されるピストン１２５等からなるクランク機構によって構成される。駆動子としてのピストン１２５は、打撃要素１１５を駆動するものであり、バレル部１０６内に収容されたシリンダ１４１内をハンマビット１１９の長軸方向と同方向に摺動可能とされる。

打撃要素１１５は、シリンダ１４１のボア内壁に摺動自在に配置された打撃子としてのストライカ１４３と、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ１４３の運動エネルギーをハンマビット１１９に伝達する中間子としてのインパクトボルト１４５とを主体として構成される。シリンダ１４１内には、ピストン１２５とストライカ１４３との間に空気室１４１ａが形成される。ストライカ１４３は、ピストン１２５の摺動動作に伴うシリンダ１４１の空気室１４１ａの空気バネを介して駆動され、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置されたインパクトボルト１４５に衝突（打撃）し、当該インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９に打撃力を伝達する。

上記のように構成される電動ハンマ１０１は、作業者が本体部１０３に前方への押圧力を加えてハンマビット１１９を被加工材に押し付けた負荷状態で駆動モータ１１１を通電駆動すると、クランク機構を主体として構成される運動変換機構１１３を介してピストン１２５がシリンダ１４１に沿って直線状に摺動動作する。ピストン１２５が摺動動作すると、シリンダ１４１の空気室１４１ａの空気バネの作用により、ストライカ１４３がシリンダ１４１内を前方へと移動し、インパクトボルト１４５に衝突することで、その運動エネルギーをハンマビット１１９に伝達する。かくして、ハンマビット１１９が被加工材（コンクリート）にハンマ作業を遂行する。

ツールホルダ１３７は、バレル部１０６に対しハンマビット長軸方向回りの相対回動が可能に装着される。ハンマビット１１９は、ツールホルダ１３７の前方からツールホルダ１３７のビット保持孔１３８内に挿入され、ツールホルダ１３７の前部外周に設けられたビット保持装置１３５によって保持される。ビット保持装置１３５は、周方向に係止部材としての複数の係止爪１３６を有し、当該係止爪１３６によってハンマビット１１９を抜き取りが規制された状態に保持する。ハンマビット１１９は、外面に長軸方向の溝１１９ａを有し、当該溝１１９ａがビット保持孔１３８の内周面に形成された径方向に突出する複数の突起と係合することで周方向の相対回動が規制される。すなわち、ハンマビット１１９は、ツールホルダ１３７に対して抜け止めされ、かつ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。なお、ビット保持装置１３５は、本発明とは特に関係しないため、具体的な構成の説明については省略する。

上記のハンマ作業時において、ハンマビット１１９は被加工材から反作用（以下、反力という）を受ける。そのときの反力によるハンマビット１１９の動きは、ハンマビット長軸方向のみならず長軸方向と交差する方向にも生ずる。すなわち、ハンマビット１１９が暴れ、この暴れによる外力が当該ハンマビット１１９を保持するツールホルダ１３７を経てバレル部１０６に伝達すると、当該バレル部１０６を含む本体部１０３の全体が振動することになる。なお、以下の説明では、必要に応じてハンマビット１１９の長軸方向、すなわち前後方向をＺ軸、当該Ｚ軸と直交する垂直方向、すなわち上下方向をＹ軸、Ｚ軸と直交する水平方向、すなわち左右方向をＸ軸ともいう。

本実施の形態に係る電動ハンマ１０１は、ハンマビット１１９の暴れによる外力がバレル部１０６に伝達することを低減あるいは防止するべく第１及び第２の防振機構１５１，１７１を備えている。まず、本実施の形態に係る第１の防振機構１５１につき、図２〜図６を参照して説明する。第１の防振機構１５１は、ツールホルダ１３７をハンマビット長軸線（バレル部１０６の長軸線）上、すなわちＺ軸上に想定した仮想の回動点Ｐ（以下、仮想点Ｐという）を中心としてバレル部１０６に対し回動自在に連結する第１球状連結部１５３と、ツールホルダ１３７を常時に初期位置に保持する（戻す）ように付勢力を作用する第１コイルバネ１５５と、第１コイルバネ１５５の付勢力をツールホルダ１３７に伝達する第１スライドスリーブ１５９及びボール１５７を主体として構成される。なお、ここで初期位置とは、バレル部１０６の長軸線（中心線）とツールホルダ１３７の長軸線（中心線）が同軸上、すなわちＺ軸上に置かれる（一致する）位置（図２及び図３に示す状態）をいう。第１コイルバネ１５５は、本発明における「弾性体」に対応し、第１スライドスリーブ１５９は、本発明における「スライド部材」に対応する。

概ね円筒形をなすツールホルダ１３７は、ハンマビット１１９を保持する前部領域の反対側、すなわち後部が、バレル部１０６の前部領域に形成された概ね円筒状のツールホルダ収容部１０６ａ内に遊嵌状に嵌入されている。ツールホルダ収容部１０６ａの長軸方向前端面には、仮想点Ｐを中心とする凹状の球面１５３ａ（図６参照）が形成され、これに対応してツールホルダ１３７の外周面には、仮想点Ｐを中心とする凸状の球面１５３ｂ（図６参照）が形成され、これら凹状の球面１５３ａと凸状の球面１５３ｂにより第１球状連結部１５３が構成されている。ツールホルダ１３７は、凸状の球面１５３ｂが凹状の球面１５３ａに面接触することによって後方への移動が規制されている。

図６の拡大図に示すように、第１球状連結部１５３の近傍において、ツールホルダ収容部１０６ａには径方向に貫通する複数の円形のボール保持孔１５６が周方向に所定間隔で設けられ、各ボール保持孔１５６にはそれぞれボール（鋼球）１５７が挿入され、ハンマビット長軸方向と交差する方向への移動が許容されている。ツールホルダ１３７の外周面には、周方向に連続する溝１３７ａが形成され、この溝１３７ａにボール１５７が嵌り込んでいる。一方、ボール１５７は、第１コイルバネ１５５の付勢力により第１スライドスリーブ１５９を介してハンマビット長軸方向前方に付勢されており、第１スライドスリーブ１５９に形成されたテーパ部１５９ａとボール保持孔１５６の前壁にそれぞれ当接されつつツールホルダ１３７の溝１３７ａに径方向の外側から押し付けられている。

なお、第１スライドスリーブ１５９は、バレル部１０６のツールホルダ収容部１０６ａの外側にハンマビット長軸方向に摺動自在に嵌合され、その外側に第１コイルバネ１５５が配置されている。また、第１コイルバネ１５５は、一端がバレル部１０６に形成された径方向の係止端面１０６ｂ（ツールホルダ収容部１０６ａと当該ツールホルダ収容部１０６ａよりも大径のシリンダ収容部との間の段差端面）に当接され、他端が第１スライドスリーブ１５９のテーパ部１５９ａの背面（後面）に当接されており、これにより当該第１スライドスリーブ１５９を前方に付勢する。

ツールホルダ１３７の溝１３７ａは、後側がテーパ部１３７ｂとされている。このテーパ部１３７ｂにボール１５７が当接することでツールホルダ１３７は、前方への移動が規制される。かくして、ツールホルダ１３７は、第１球状連結部１５３による後方への移動規制及びボール１５７による前方への移動規制によってハンマビット長軸方向への移動が規制され、その状態でハンマビット長軸方向と交差する水平方向（左右方向）、すなわちＸ軸方向及び垂直方向（上下方向）、すなわちＹ軸方向には、それぞれハンマビット長軸線上の仮想点Ｐを中心とした回動が許容された状態で連結されるとともに、第１コイルバネ１５５の付勢力によって初期位置に戻るように調心される。

なお、バレル部１０６の内部空間には、潤滑剤（グリス）が封入されている。この内部空間内の潤滑剤がツールホルダ１３７の外面とバレル部１０６のツールホルダ収容部１０６ａの内面間の隙間を通じて外部に漏れ出ることを防止するべく、当該外面と内面間にはシール用のＯリング１６１が介在されており、このＯリング１６１によってもツールホルダ１３７の調心作用が行われる。Ｏリング１６１は、本発明における「シール用の弾性体」に対応する。

本実施の形態に係る第１の防振機構１５１は、上記のように構成されている。図３にはストライカ１４３の打撃動作時、すなわちストライカ１４３の打撃力がインパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９に加えられ、当該ハンマビット１１９によって被加工材に打撃を加えた状態が示される。図４にはハンマビット１１９が被加工材から長軸方向と交差する方向に外力を受けた状態が示される。

図４に示すように、ハンマビット１１９が長軸方向と交差する方向の外力を受けると、第１球状連結部１５３を介してバレル部１０６に連結されているツールホルダ１３７は、ハンマビット１１９と共に仮想点Ｐを中心として回動する。このとき、複数のボール１５７のうち、当該回動方向（図４における上側）に対応する幾つか（１〜２個）が溝１３７ａのテーパ部１３７ｂに押されて径方向外側に移動し、第１スライドスリーブ１５９のテーパ部１５９ａを押す。これにより第１スライドスリーブ１５９が後方へと移動し、第１コイルバネ１５５を弾性変形させる。すなわち、仮想点Ｐを中心としたツールホルダ１３７の回動動作は、第１コイルバネ１５５によって弾性的に規制されることになる。よって、ハンマビット１１９に作用する長軸方向と交差する方向の外力は、第１コイルバネ１５５によって弾性変形によって吸収され、バレル部１０６に伝わり難くなる。つまり、ハンマビット１１９の暴れによる外力がバレル部１０６を含む本体部１０３に伝わり難く、本体部１０３の振動が低減される。

このように、本実施の形態に係る第１の防振機構１５１によれば、ハンマビット１１９を保持するツールホルダ１３７につき、バレル部１０６に対しハンマビット長軸線（バレル部１０６の長軸線）上の仮想点Ｐを中心として回動自在とするとともに、第１コイルバネ１５５の付勢力によってツールホルダ１３７を初期位置に保持する（戻す）構成としている。特に凹状の球面１５３ａと凸状の球面１５３ｂによって構成される第１球状連結体１５３を介して回動する構成のため、ツールホルダ１３７の円滑な回動動作を得ることが可能となり、ハンマビット１１９の暴れによるバレル部１０６の振動を効果的に低減することができる。

次に第２の防振機構１７１につき説明する。第２の防振機構１７１は、ハンマビット１１９の暴れが、長軸方向と交差する方向のみならず、長軸方向にもバレル部１０６に伝わり難くするものであり、空打ち時の衝撃緩衝用としてツールホルダ１３７の後方に配置される緩衝構造体１７３を利用して構成されている。図２〜図５に示すように、第２の防振機構１７１は、インパクトボルト１４５を、緩衝構造体１７３を介してハンマビット長軸線（バレル部１０６の長軸線）上の仮想点Ｐを中心としてバレル部１０６に回動自在に連結する第２球状連結体１７７と、振動吸収用としての第２コイルバネ１７９と、ハンマビット１１９の暴れに基づくインパクトボルト１４５の長軸方向（Ｚ軸方向）及び当該長軸方向とそれぞれ交差する左右方向（Ｘ軸方向）、上下方向（Ｙ軸方向）の動きを第２コイルバネ１７９に伝える第２スライドスリーブ１７８を主体として構成される。

緩衝構造体１７３は、ツールホルダ１３７の後方に配置される円環状の前ワッシャー１７４、前ワッシャー１７４の後面に当接状態で配置される円環状のゴムクッション１７５及びゴムクッション１７５の後面に当接状態で配置される円環状の後ワッシャー１７６によって構成される。そして、後ワッシャー１７６の後面がＺ軸上の仮想点Ｐを中心とする凸状の球面１７７ａとされ、これに対向する第２スライドスリーブ１７８の前面が仮想点Ｐを中心とする凹状の球面１７７ｂとされ、これら凸状の球面１７７ａと凹状の球面１７７ｂにより第２球状連結体１７７が構成されている。

第２コイルバネ１７９は、シリンダ１４１の前側外周面とバレル部１０６の内周面間の空間に配置されている。第２コイルバネ１７９の長軸方向の一端は、シリンダ１４１に取付けられた後バネ受リング１７９ａによって受けられ、他端が前バネ受リング１７９ｂを介して第２スライドスリーブ１７８の後面に当接されており、これにより第２スライドスリーブ１７８に前方への付勢力を作用している。なお、前バネ受けリング１７９ｂは、バレル部１０６に形成された段差状の係止面１０６ｃに当接することによって前方の最大移動位置が規制されている。すなわち、第２コイルバネ１７９の付勢力が係止面１０６ｃにて規制される最大移動位置を超えてまで第２スライドスリーブ１７８に作用しない構成とされている。これにより、第２コイルバネ１７９には予め所定の荷重を付与した状態としつつ、第２スライドスリーブ１７８に第２コイルバネ１７９の付勢力が作用しない状態とし、これによりツールホルダ１３７には不用な第２コイルバネ１７９の付勢力が作用しない状態を得ること可能となる。

ツールホルダ１３７の筒孔後部側には、インパクトボルト１４５が長軸方向に摺動自在に収容されている。インパクトボルト１４５の後端部は、ツールホルダ１３７の筒孔から後方に突出しており、当該突出部分が前ワッシャー１７４、ゴムクッション１７５、後ワッシャー１７６及び第２スライドスリーブ１７８を貫通して後方へ延在するとともに、ストライカ１４３と対向している。また、前ワッシャー１７４及び後ワッシャー１７６の内周面がインパクトボルト１４５の外周面に面接触されている。つまり、ツールホルダ１３７、インパクトボルト１４５及び前後のワッシャー１７４，１７６は、径方向に関しては相対移動が規制されている。一方、第２スライドスリーブ１７８は、シリンダ１４１及びバレル部１０６と径方向に関しては相対移動が規制されている。

第２の防振機構１７１は上記のように構成されている。従って、ハンマビット１１９が被加工材に打撃を加えたとき、図５に示すように、被加工材から受ける反力でハンマビット１１９と共にインパクトボルト１４５が後方へ移動すると、当該インパクトボルト１４５の後肩部１４５ａと当接している緩衝構造体１７３が後方へ移動し、それに伴い第２スライドスリーブ１７８も後方へ移動される。この第２スライドスリーブ１７８の後方への移動により第２コイルバネ１７９が弾性変形する。すなわち、インパクトボルト１４５の後方への移動は、第２コイルバネ１７９によって弾性的に規制される。よって、ハンマビット１１９に作用する長軸方向（Ｚ軸方向）の外力は、第２コイルバネ１７９によって吸収され、バレル部１０６に伝わり難くなる。つまり、ハンマビット１１９の暴れによる外力がバレル部１０６を含む本体部１０３に伝わり難く、本体部１０３の振動が低減される。

なお、ハンマビット１１９による被加工材の打撃時において、ハンマビット１１９がＺ軸方向のみならず、前述したように、Ｚ軸方向と交差するＸ軸、Ｙ軸方向にも外力を受け、それに伴いツールホルダ１３７が仮想点Ｐを中心に回動したときは、インパクトボルト１４５は仮想点Ｐを中心とする第２球状連結部１７７を介して相対回動する。すなわち、後ワッシャー１７６の凸状の球面１７７ａと、第２スライドスリーブ１７８の凹状の球面１７７ｂによって構成される第２球状連結部１７７の相対回動を介してツールホルダ１３７と共に回動する。このため、ハンマビット１１９の暴れによる外力がツールホルダ１３７及びインパクトボルト１４５に対しＺ軸方向及びそれに交差するＸ軸、Ｙ軸方向に同時に作用したとしても、それら外力のバレル部１０６への伝達を第１及び第２の防振機構により抑え、バレル部１０６の振動を低減することができる。

ところで、電動ハンマ１０１では、ハンマ作業を終了するべく被加工材に対するハンマビット１１９の押し付けを解除した瞬間、ストライカ１４３は、インパクトボルト１４５を、少なくとも１回は空打ちする。本実施の形態に係る第１の防振機構１５１によれば、かかる空打ちに対する緩衝効果を発揮する。
すなわち、ストライカ１４３がインパクトボルト１４５を空打ちすると、ツールホルダ１３７はインパクトボルト１４５を介して前方への打撃力を受ける。このとき、ツールホルダ１３７の溝１３７ａに形成されたテーパ部１３７ｂにより全てのボール１５７が径方向外側へと押し出される。これにより、第１スライドスリーブ１５９は、ボール１５７によりテーパ部１５９ａを押されて後方へと移動し、第１コイルバネ１５５を弾性変形させる。結局、ストライカ１４３の空打ちは、第１コイルバネ１５５により緩衝されることになり、当該空打ちに関係する部材の耐久性の向上につながる。

また、本実施の形態では、ボール１５７を介して第１コイルバネ１５５の付勢力をツールホルダ１３７に伝える構成であり、このため、伝達動作の円滑化が図れるとともに、伝達方向（運動方向）の変換が容易なことから、第１コイルバネ１５５の作用方向をハンマビット長軸方向に設定できる。これにより径方向の縮小化が実現される。

（本発明の第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態につき、図７〜図９を参照しつつ説明する。本実施の形態は、作業工具の例としてハンマドリル２０１に適用した場合であり、前述した第１の実施の形態と相違する点を重点的に説明し、同一の構成部分については、第１の実施形態で用いた符号と同一の符号を付して説明を省略あるいは簡略する。

本実施の形態に係るハンマドリル２０１においては、ツールホルダ１３７及び当該ツールホルダ１３７に保持されるハンマビット１１９が動力伝達機構１１７を介して駆動モータ１１１から減速して回転される構成とされる。動力伝達機構１１７は、駆動モータ１１１から複数のギアを介して駆動される動力伝達軸１２７と、当該動力伝達軸１２７と共に回転する小ベベルギア１２９と、当該小ベベルギア１２９と噛み合い係合し、ハンマビット１１９の長軸回りに回転する大ベベルギア１３１と、当該大ベベルギア１３１と一体となってハンマビット１１９の長軸回りに回転される回転スリーブ１３３を主体として構成される。回転スリーブ１３３は、本発明の請求項７における「筒状回転部材」に対応する。回転スリーブ１３３は、シリンダ１４１とバレル部１０６の間の空間に配置される長尺状部材として構成され、長軸方向に複数の軸受１３２を介してバレル部１０６に回転可能に支持されている。

回転スリーブ１３３は、その前部がツールホルダ１３７の後部に被さるように前方に延在されてツールホルダ収容部１３３ａを形成している。ツールホルダ収容部１３３ａと、当該ツールホルダ収容部１３３ａ内に収容されるツールホルダ１３７の後部に関して、第１の実施形態で説明した第１の防振機構１５１が設定されている。すなわち、第１の実施形態におけるバレル部１０６のツールホルダ収容部１０６ａが、回転スリーブ１３３のツールホルダ収容部１３３ａとして置換された構成とされる。第１の防振機構１５１は、ツールホルダ１３７をハンマビット長軸線（回転スリーブ１３３の長軸線）上の仮想点Ｐを中心として回転スリーブ１３３に対し回動自在に連結する第１球状連結部１５３と、ツールホルダ１３７を常時に初期位置に保持する（戻す）ように付勢力を作用する第１コイルバネ１５５と、第１コイルバネ１５５の付勢力をツールホルダ１３７に伝達する第１スライドスリーブ１５９及びボール１５７を主体として構成される。

第１球状連結部１５３は、回転スリーブ１３３のツールホルダ収容部１３３ａの長軸方向前端面に形成された、Ｚ軸上の仮想点Ｐを中心とする凹状の球面１５３ａと、これに対応してツールホルダ１３７の外周面に形成された、仮想点Ｐを中心とする凸状の球面１５３ｂによって構成される。また、ボール（鋼球）１５７は、回転スリーブ１３３のツールホルダ収容部１３３ａに形成された径方向に貫通する複数の円形のボール保持孔１５６に挿入され、ハンマビット長軸方向と交差する方向への移動が許容されている。第１スライドスリーブ１５９は、回転スリーブ１３３のツールホルダ収容部１３３ａの外側にハンマビット１１９の長軸方向に摺動自在に嵌合され、当該第１スライドスリーブ１５９の外側に第１コイルバネ１５５が配置される。

ツールホルダ１３７の外周面には、各ボール１５７に対応して複数の凹部１３７ｃが周方向に所定の間隔で形成されている。すなわち、本実施の形態では、ボール１５７毎に凹部１３７ｃが設定されている。そして各凹部１３７ｃは、周方向にはボール１５７と係合されており、これにより回転スリーブ１３３とツールホルダ１３７の周方向の相対移動が規制されている。つまり、本実施の形態におけるボール１５７は、第１コイルバネ１５５の付勢力をツールホルダ１３７に伝達する部材としての機能に加え、回転スリーブ１３３の回転力をツールホルダ１３７に伝達するトルク伝達部材としての機能を備えた構成とされる。

なお、第１の防振機構１５１において、図９に示すように、凹部１３７ｃの後側にテーパ部１３７ｂが形成され、このテーパ部１３７ｂにボール１５７が当接することでツールホルダ１３７の前方への移動が規制されること、またツールホルダ１３７が球状連結部１５３により後方への移動が規制されること、等については、前述した第１の実施形態と同様である。

一方、第２の防振機構１７１については、第２スライドスリーブ１７８がシリンダ１４１と回転スリーブ１３３との間に配置されており、この点以外の構成については、前述した第１の実施形態と同様である。

本実施の形態に係るハンマドリル２０１は、上記のように構成されている。従って、作業者が本体部１０３に前方への押圧力を加えてハンマビット１１９を被加工材に押し付けた負荷状態で駆動モータ１１１を通電駆動すると、運動変換機構１１３及び打撃要素１１５を介してハンマビット１１９に長軸方向の打撃力が加えられ、一方、駆動モータ１１１の回転出力によって動力伝達機構１１７が駆動され、当該動力伝達機構１１７における回転スリーブ１３３の回転力がボール１５７を介してツールホルダ１３７及び当該ツールホルダ１３７にて保持されるハンマビット１１９に伝達される。すなわち、ハンマビット１１９が長軸方向に打撃動作するとともに周方向に回転動作することにより、被加工材に対してハンマドリル作業を行う。

本実施の形態によれば、回転スリーブ１３３とツールホルダ１３７の間に第１の防振機構１５１を設け、また回転スリーブ１３３とインパクトボルト１４５の間に第２の防振機構１７１を設けたことにより、ハンマドリル作業時において、ハンマビット１１９の暴れによるＺ軸方向の外力、あるいはＺ軸方向とそれぞれ交差するＸ軸方向、Ｙ軸方向の外力がバレル部１０６に伝達することを抑えることが可能となり、これにより本体部１０３の振動を低減することができる。

特に本実施の形態では、第１の防振機構１５１の構成部材である、ボール１５７に第１コイルバネ１５５の付勢力をツールホルダ１３７に伝達する機能に加え、回転スリーブ１３３の回転力をツールホルダ１３７に伝達するトルク伝達部材として機能するように構成したことにより、合理的な動力伝達構造を構築することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電動ハンマの全体構成を示す断面図である。 電動ハンマの主要部の構成を示す断面図であり、打撃前の無負荷状態（及び打撃終了直後の空打ち状態）を示す。 電動ハンマの主要部の構成を示す断面図であり、打撃時を示す。 電動ハンマの主要部の構成を示す断面図であり、打撃後を示す。 電動ハンマの主要部の構成を示す断面図であり、打撃後を示す。 第１の防振機構を示す拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係るハンマドリルの全体構成を示す断面図である。 ハンマドリルの主要部の構成を示す断面図である。 第１及び第２の防振機構の構成を示す断面図である。

１０１ 電動ハンマ（作業工具）
１０３ 本体部（工具本体）
１０５ モータハウジング
１０６ バレル
１０６ａ ツールホルダ収容部
１０６ｂ 係止端面
１０６ｃ 係止面
１０６ｄ 当接面
１０７ ギアハウジング
１０９ ハンドグリップ
１１１ 駆動モータ
１１３ 運動変換機構
１１５ 打撃要素
１１７ 動力伝達機構
１１９ ハンマビット（工具ビット）
１１９ａ 溝
１２１ クランク軸
１２３ クランクアーム
１２５ ピストン
１２７ 動力伝達軸
１２９ 小ベベルギア
１３１ 大ベベルギア
１３２ 軸受
１３３ 回転スリーブ（筒状回転部材）
１３５ ビット保持装置
１３７ ツールホルダ
１３７ａ 溝
１３７ｂ テーパ部
１３７ｃ 凹部
１４１ シリンダ
１４１ａ 空気室
１４３ ストライカ
１４５ インパクトボルト
１４５ａ 後肩部
１５１ 第１の防振機構
１５３ 第１球状連結部
１５３ａ 凹状の球面
１５３ｂ 凸状の球面
１５５ 第１コイルバネ（弾性要素）
１５６ ボール保持孔
１５７ ボール
１５９ 第１スライドスリーブ
１５９ａ テーパ部
１６１ Ｏリング（シール用の弾性体）
１７１ 第２の防振機構
１７３ 緩衝構造体
１７４ 前ワッシャー
１７５ ゴムクッション
１７６ 後ワッシャー
１７７ 第２球状連結体
１７７ａ 凸状の球面
１７７ｂ 凹状の球面
１７８ 第２スライドスリーブ
１７９ 第２コイルバネ
１７９ａ 後バネ受リング
１７９ｂ 前バネ受リング

Claims (7)

1. 工具ビットが長軸方向に直線動作することにより所定の加工作業を遂行する作業工具であって、
   工具本体と、
   先端領域において前記工具ビットを保持するとともに、当該工具ビット長軸方向に延在するツールホルダと、
   弾性体と、を有し、
   前記ツールホルダは、前記先端領域と反対側である後側が前記工具本体内へと延在されるとともに、当該延在領域において、前記工具本体に対し、前記工具ビット長軸線で定義されるＺ軸上の回動点を中心として、前記Ｚ軸とそれぞれ交差するＹ軸、Ｘ軸の各軸方向に回動自在に連結されており、
   前記弾性体は、前記ツールホルダを前記工具本体に対し予め定めた位置、すなわち初期位置に保持するように付勢力を作用する構成であり、
   前記ツールホルダは、前記Ｚ軸上の回動点を中心とする凸状の球面と当該凸状の球面に対応する凹状の球面によって構成される球状連結部を介して前記工具本体に連結される構成であり、
   前記凸状の球面が前記ツールホルダに形成され、前記凹状の球面が前記工具本体に形成されていることを特徴とする作業工具。
2. 請求項１に記載の作業工具であって、
   前記工具ビットは、被加工材に対し直線状の打撃力を作用させてハンマ作業を行なうハンマビットとして構成され、
   モータと、
   前記モータによって前記ハンマビットの長軸方向に直線状に駆動される打撃子と、
   前記ツールホルダ内に前記ハンマビット長軸方向に摺動自在に収容され、前記打撃子の直線運動を前記ハンマビットに伝達する中間子と、を有し、
   前記中間子は、前記工具本体に対し前記Ｚ軸上の回動点を中心として回動自在に連結され、
   更に前記工具本体と前記中間子の間には、当該中間子を初期位置に保持するように付勢力を作用する第２の弾性体を有することを特徴とする作業工具。
3. 請求項２に記載の作業工具であって
   前記中間子は、前記Ｚ軸上の回動点を中心とする凸状の球面と当該凸状の球面に対応する凹状の球面によって構成される第２の球状連結部を介して前記工具本体に連結されていることを特徴とする作業工具。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の作業工具であって、
   前記工具本体は、当該工具本体内へと延在された前記ツールホルダの延在領域を収容する円筒状のツールホルダ収容部を有し、
   前記ツールホルダ収容部の外側に配置されて工具ビット長軸方向に移動可能とされたスライド部材と、
   前記ツールホルダ収容部の周方向に所定間隔で設けられ、径方向に貫通する複数のボール保持孔と、
   前記ボール保持孔に遊嵌状に挿入されて前記スライド部材と前記ツールホルダの間に介在されるボールと、を更に有し、
   前記弾性体は、前記工具本体と前記スライド部材の間に配置されるとともに、当該弾性体の付勢力が前記スライド部材から前記ボールを介して前記ツールホルダに伝達される構成としたことを特徴とする作業工具。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の作業工具であって、
   前記工具本体と前記ツールホルダの間に、前記工具本体の内部空間に封入される潤滑油の漏出を抑えるシール用の弾性体が介在されており、当該弾性体の付勢力が前記ツールホルダを前記初期位置に保持するように作用することを特徴とする作業工具。
6. 工具ビットが被加工材に対し長軸方向の直線状の打撃力と、長軸方向回りの回転力を作用させてハンマドリル作業を行なう作業工具であって、
   工具本体と、
   モータと、
   先端領域において前記工具ビットを保持するとともに、当該工具ビット長軸方向に延在するツールホルダと、
   弾性体と、
   前記モータによって直線状に駆動され、前記工具ビットを直線状に打撃動作させる打撃子と、
   前記工具本体に前記ハンマビット長軸線回りに回転自在に装着され、前記モータによって回転駆動される筒状回転部材と、を有し、
   前記ツールホルダは、前記先端領域と反対側である後側が前記筒状回転部材内へと延在されるとともに、当該延在領域において、前記筒状回転部材に対し、当該筒状回転部材と共にハンマビット長軸線回りに回転しつつ前記工具ビット長軸線で定義されるＺ軸上の回動点を中心として、前記Ｚ軸とそれぞれ交差するＹ軸、Ｘ軸の各軸方向に回動自在に連結されており、
   前記弾性体は、前記ツールホルダを前記工具本体に対し予め定めた位置、すなわち初期位置に保持するように付勢力を作用する構成であり、
   前記ツールホルダは、前記Ｚ軸上の回動点を中心とする凸状の球面と当該凸状の球面に対応する凹状の球面によって構成される球状連結部を介して前記筒状回転部材に連結される構成であり、
   前記凸状の球面が前記ツールホルダに形成され、前記凹状の球面が前記筒状回転部材に形成されていることを特徴とする作業工具。
7. 請求項６に記載の作業工具であって、
   前記筒状回転部材は、当該筒状回転部材内へと延在された前記ツールホルダの延在領域を収容する円筒状のツールホルダ収容部を有し、
   前記ツールホルダ収容部の外側に配置されて工具ビット長軸方向に移動可能とされたスライド部材と、
   前記ツールホルダ収容部の周方向に所定間隔で設けられ、径方向に貫通する複数のボール保持孔と、
   前記ボール保持孔に遊嵌状に挿入されて前記スライド部材と前記ツールホルダの間に介在されるボールと、を更に有し、
   前記ボールは、前記ツールホルダに対し当該ツールホルダが前記初期位置に保持されるように前記弾性体の付勢力を伝達する付勢力伝達部材としての機能と、前記筒状回転部材の回転力を前記ツールホルダに伝達するトルク伝達部材としての機能を併有することを特徴とする作業工具。

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