JP2003048109A - 電気ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 キリと被加工材の切削抵抗を低減して切削加
工性を向上し、かつ騒音の低減や作業者への振動伝達を
抑えることができる、作業性、操作性の向上する電気ド
リルを提供する。 【解決手段】振動発生機構２は、回転軸７と共に回転す
る第１プレート３と、第１プレート３と所定間隔を開け
て配され、かつ、ドリル１本体に固定され、また、第１
プレート３の相対向する面に凹部４５を有した第２プレ
ート４と、第１プレート３と第２プレート４との間に配
され、かつ、第１プレート３と共に回転すると共に、位
置決め孔５２が貫通したリテーナ５と、リテーナ５の位
置決め孔５２に収納されると共に第１プレート３と第２
プレート４との間に押圧状態で配された球体６とを有
し、回転軸７と共に第１プレート３を回転させると、球
体６が第２プレート４の凹部４５に位置したときに振動
が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動発生機構付き
電気ドリルに関し、さらに詳しくは回転軸の回転に伴っ
て軸方向に振動を発生する電気ドリルに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に電気ドリルは、電動機を内装する
本体の後部に電源スイッチを設けたハンドルを備え、こ
の電動機で駆動される回転軸の先端部にチャックを備
え、このチャックにキリを取り付けて回転し、木材や金
属材などの被加工材に穴を開けるものであり、電気ドリ
ルを真直ぐに強く押すために、必要に応じて前記ハンド
ルの他に補助ハンドルが設けられ、両手で電気ドリルを
支えるものである。

【０００３】電気ドリルを使用する場合は、被加工材の
定めた位置にセンタポンチによる打痕を与え、チャック
に固定したキリの先端を打痕に接しながら電源スイッチ
を入れて、キリの回転により穴を切削するが、切削の際
に、被加工材の材質が硬いものや穴の径が大きい場合、
特に回転するキリが穴を削り始める際とキリが穴を貫通
する際に切削抵抗が大きくなり、キリの回転停止やキリ
が曲がる、折れるというトラブルが生じることがある。

【０００４】この切削抵抗の増大やキリの回転停止によ
り、電気ドリル自体に回転トルクを生じさせ、これを制
止するためドリルを手で強く押さえたり、慌てて電源ス
イッチの誤操作や電気ドリルを落下させることがある。

【０００５】そこで、この切削抵抗を低減するために、
回転軸方向に振動を与えながらキリを回転させる、振動
機構付き電気ドリルが使用されている。

【０００６】例えば、内面側に断面三角形状の凹凸部を
放射状に配置した２個のプレートを、凹凸面同志をバネ
などにより押圧しながら接触させ、一方のプレートを回
転軸と共に回転させることにより凹凸面同志を摺動さ
せ、凹凸部が乗り越える際に振動を発生する振動発生機
構を電気ドリルに内装し、回転軸先端のチャック部に取
り付けたキリを回転軸方向に振動させる電気ドリルがあ
る。

【０００７】ところが、この電気ドリルでは、振動発生
機構が凹凸部の乗り越えによるもので、振動が両側のプ
レートで衝撃的に発生し、またその発生数も多くなり、
このためにドリルの騒音発生が大きく、また作業者が操
作するハンドル部まで振動が伝わるため、ドリルの操作
に支障をきたし、作業環境や作業性が低下するという問
題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、キリ
と被加工材の切削抵抗を低減して切削加工性を向上し、
かつ騒音の低減や作業者への振動伝達を抑えることがで
きる、作業性、操作性の向上する電気ドリルを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、キリ
を有した回転軸がドリル本体の先端に設けられると共
に、前記回転軸を回転軸方向に沿って振動させる振動発
生機構を有した電気ドリルにおいて、前記振動発生機構
は、前記回転軸と共に回転する第１プレートと、前記第
１プレートと所定間隔を開けて配され、かつ、前記ドリ
ル本体に固定され、また、前記第１プレートの相対向す
る面に凹部を有した第２プレートと、前記第１プレート
と前記第２プレートとの間に配され、かつ、前記第１プ
レートと共に回転すると共に、位置決め孔が貫通したリ
テーナと、前記リテーナの位置決め孔に収納されると共
に前記第１プレートと前記第２プレートとの間に押圧状
態で配された球体とを有し、前記回転軸と共に前記第１
プレートを回転させると、前記球体が前記第２プレート
の凹部に位置したときに振動が発生することを特徴とす
る電気ドリルである。

【００１０】請求項２の発明は、キリを有した回転軸が
ドリル本体の先端に設けられると共に、前記回転軸を回
転軸方向に沿って振動させる振動発生機構を有した電気
ドリルにおいて、前記振動発生機構は、前記回転軸と共
に回転する第１プレートと、前記第１プレートと所定間
隔を開けて配され、かつ、前記ドリル本体に固定された
第２プレートと、前記第２プレートと相対向する第１プ
レートの面に設けられた凹部と、前記第１プレートと前
記第２プレートとの間に配され、かつ、前記第２プレー
トに固定されると共に、位置決め孔が貫通したリテーナ
と、前記リテーナの位置決め孔に収納されると共に前記
第１プレートと前記第２プレートとの間に押圧状態で配
された球体とを有し、前記回転軸と共に前記第１プレー
トを回転させると、前記球体が前記第１プレートの凹部
に位置したときに振動が発生することを特徴とする電気
ドリルである。

【００１１】請求項１又は２に記載の電気ドリルによれ
ば、回転軸と共に回転する第１プレートと固定された第
２プレートの間を球体が摺動し、第２プレート又は第１
プレートに設けられた凹部に球体が位置したときに、回
転軸方向に振動を周期的に発生することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００１３】（第１の実施形態）図１は、第１の実施形
態の電気ドリル１の回転軸部の主要部分を示す構造図で
ある。電気ドリル１は、内蔵された電動機（図示せず）
の駆動を、電源スイッチ（図示せず）の操作により回転
軸７に伝達し、回転軸７には振動発生機構２が設けら
れ、各構成部材がカバー１０内の所定位置に収納され組
立られている。そして、回転軸７の先端に装着されたチ
ャック１２に、キリ（図示せず）が取り付けられるよう
になっている。

【００１４】図１に示すように、振動発生機構２は、第
１プレート３，第２プレート４及びリテーナ５とリテー
ナ５の位置決め孔５２に挿入された球体６で構成されて
いる。

【００１５】第１プレート３はその貫通孔３１に回転軸
７が挿入されて固定され、ベアリング８を介してカバー
１０に固定された回転軸７と共に電動機の駆動により回
転する。また、第２プレート４はその外周部４３におい
てカバー１０に固定され、その貫通孔４１の内側を回転
軸７が自由回転するようになっている。リテーナ５は第
１プレート３と第２プレート４の間に配され、その貫通
孔５１を回転軸７が自由回転し、また位置決め孔５２に
挿入された球体６は第１プレート３により第２プレート
４に押圧された状態で保持されている。

【００１６】図２〜図４は、前記振動発生機構２の部品
図であり、図５、図６はその振動の発生機構を説明する
構造図である。

【００１７】図２は第１プレート３であり、図２（ａ）
は断面図、図２（ｂ）は矢符Ｘ方向から見た正面図であ
る。

【００１８】第１プレート３は鋼鉄製の円環状体であ
り、貫通孔３１が内側に設けられ、ここに回転軸７が挿
入し固定されて回転軸７と共に回転する。

【００１９】球体６を押圧する押圧面３２は平坦面であ
り、その表面は球体６との接触による摩耗を防止するた
めの所定の硬度を有している。その表面硬度を得る方法
としては、例えば高周波焼入れ焼戻し加工が挙げられ、
有効硬化層の深さが１ｍｍ以上においてビッカース硬度
（Ｈｖ）が５５０〜６５０に加工されている。また球体
６との摩擦を小さくするために、グラインドなどによる
研磨加工が施されているのが好ましい。

【００２０】図３は第２プレート４であり、図３（ａ）
は断面図、図３（ｂ）は矢符Ｙ方向の正面図、図３
（ｃ）は図３（ａ）のＺ部分の拡大図である。

【００２１】第２プレート４は鋼鉄製であって、突状部
４２を有する円環状体であり、その内側に回転軸７の外
径よりも大きい径を持つ貫通孔４１が設けられ、回転軸
７が貫通している。

【００２２】第２プレート４は、突状部４２の外周部４
３に切られたねじにより、カバー１０の内面に設けられ
ているねじと接合され、カバー１０に固定される。

【００２３】第２プレート４の摺動面４４には、複数の
球体６が円を描いて摺動する平面上の所定位置に、球体
６が落下して振動を発生させる凹部４５が設けられてい
る。この凹部４５が設けられる位置は、図３（ｂ）に示
す凹部４５が３個所の場合では、回転軸７の軸心７ａを
中心とする半径Ａ、Ｂ、Ｃの３つの同心円４６Ａ、４６
Ｂ、４６Ｃの周上に、周方向に等間隔に１２０°ずつ位
置をずらして３個所の凹部４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃが設
けられている。

【００２４】前記凹部４５の凹形状は、発生する振動の
形態を決めるもので、図３（ｃ）に示すように、鈍角の
頂点を有す円錐形状であり、その頂点角度αは１５０°
前後、頂点の深さｄは球体の直径Ｄの１０％程度が例示
できる。この場合の振動は、球体６の凹部４５への落
下、脱出が滑らかなものとなるので、発生する振動に衝
撃性を伴わない微振動とすると共に騒音の発生を低減す
ることができる。しかし、この凹部４５の形状は、発生
させる振動の形態によって自由に設計できるものであ
る。

【００２５】また、前記第１プレート３の場合と同様
に、第２プレート４の摺動面４４は、球体６の摺動によ
る摩耗を防止するための硬度を要し、高周波焼入れ焼戻
しなどの加工が施され、有効硬化層の深さが１ｍｍ以上
においてビッカース硬度（Ｈｖ）が５５０〜６５０に加
工され、また球体６との摩擦を小さくして摺動性をよく
するために、グラインドなどの研磨加工が施されている
のが好ましい。

【００２６】図４はリテーナ５であり、図４（ａ）は断
面図、図４（ｂ）は正面図である。リテーナ５も鋼鉄製
の円環状体であり、その内側に回転軸７が自由回転する
貫通孔５１が設けられ、球体６の回転に伴い回転するも
のである。

【００２７】このリテーナ５は複数の球体６の位置決め
をするもので、球体６の位置決め孔５２が、前記の第２
プレート４に設けられた凹部４５に対応する位置に設け
られている。すなわち、図３（ｂ）に示す３個所の凹部
４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃに対応するもので、回転軸７の
軸心７ａを中心とする半径Ａ、Ｂ、Ｃの前記の３つの同
心円４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃと同径の同心円５３Ａ、５
３Ｂ、５３Ｃの周上に、周方向に等間隔に１２０°ずつ
位置をずらし、それを中心とする円形の位置決め孔５２
Ａ、５２Ｂ、５２Ｃが設けられている。

【００２８】この位置決め孔５２の直径は、球体６が孔
５２に挿入されて、孔５２内を自由回転しながら第２プ
レート４の摺動面４４を摺動できる隙間（例えば、球体
の直径の１５％程度の増径）があればよく、逆に大きす
ぎると摺動性が悪くなり、リテーナ５の摩耗性も低下す
る。

【００２９】また、このリテーナ５は、球体６との接触
による摩耗を防止するために、ロックウェル硬度（Ｈｃ
Ｒ）が４０〜４５に加工されていることが好ましい。

【００３０】なお、前記球体６としては、鋼鉄製のスチ
ールボールを用いることができる。

【００３１】図５は上記の第１プレート３と第２プレー
ト４の間にリテーナ５を配置した振動発生機構２の側面
図である。

【００３２】図に示すように、第１プレート３の押圧面
３２が、複数の球体６を均一な押圧力Ｆで第２プレート
４の摺動面４４に押圧された状態で電気ドリル１内に配
置され、回転軸７の回転と共に第１プレート３が回転
し、球体６は第１プレート３による押圧力及び回転力に
より、自転しながら第２プレート４の摺動面４４上を円
を描いて摺動する。

【００３３】前記押圧力Ｆは、第１プレート３とベアリ
ング８の間にコイルばね１３を配する方法や、カバー１
０内に固定された振動発生機構２にかかる押し付け力の
反力により発生することができる。

【００３４】なお、上記の均一な押圧力Ｆを得た場合で
も、球体６が１個であれば回転中に球体６にかかる押圧
力の均衡が崩れて、回転軸７方向に対して斜めの力が生
じ振動方向が不安定になるため、球体６は少なくとも２
個以上を用いる必要があり、３個以上であれば振動方向
がより安定し好ましい。

【００３５】そして、摺動中の球体６が第２プレート４
の凹部４５に達すると、凹部４５に一旦落下し、次ぎに
脱出して回転軸７方向に振動を発生する。この時、前記
の３個の球体６は周上に等間隔で配置されているので、
回転軸７の１回転中に同時に落下、脱出を繰り返し、回
転軸７の１回転毎に１回の振動を発生することができ
る。

【００３６】この時に発生する振動の振幅は、図６の凹
部４５の部分拡大図に示すように、第２プレート４に設
けられた凹部４５に落下した時の、球体６の落ち込み量
Ｈに依存するもので（破線は球体６が摺動面４４の平坦
部にある時）、球体６の直径と凹部４５の形状により決
めることができる。

【００３７】従って、上記構成による振動発生機構２で
は、第１プレート３の回転軸７方向に、回転軸７の１回
転毎に１回の振動を正確に発生することができる。これ
により、第１プレート３に固定された回転軸７の先端部
分のキリにも振動が伝達され、キリは振動しながら回転
するので、切削抵抗を低減する効果が向上し円滑な切削
作業を行うことができる。

【００３８】また、その振動は大きな衝撃を伴わない微
振動とすることができ、騒音の発生が低減される。さら
に、振動の発生源である凹部４５が設けられた第２プレ
ート４は、カバー１０に固定されているので第２プレー
ト４自体の振動が抑えられ、作業者側への振動が低減さ
れ作業者の負担減やドリルの操作性が向上する。

【００３９】また、上記のように振動の発生が、回転軸
７の１回転毎に１回の振動を発生するものであれば、少
ない振動数で振動を発生するので、切削加工の正確性を
向上し精密な加工が容易となり、ドリルの操作性を損な
うこともなく、騒音を低減することもできる。

【００４０】上記の実施形態の他に、第２プレートの凹
部とリテーナの位置決め孔との組合せにより、振動の発
生形態を変更することができる。

【００４１】例えば、図７に示すリテーナ５５は、半径
Ａ、Ｂ、Ｃを有する３個の同心円上にそれぞれ２個所の
位置決め孔５６Ａ，５６Ａ’、５６Ｂ、５６Ｂ’、５６
Ｃ、５６Ｃ’を等間隔に交互に設け、６個の球体を配す
ることができるもので、もちろん、３個所の位置決め孔
５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃのみに球体を挿入して、回転軸
７の１回転毎に１回の振動発生とすることもできる。

【００４２】また、リテーナの１つ円周上に等間隔に３
個所の位置決め孔が設けられて３個の球体が配され、第
２プレートにリテーナと同一の円周上に１個所の凹部が
設けられている場合は、回転軸の１回転毎に３回の振動
を発生することができる。（第２の実施形態）図８は、
第２の実施形態の振動発生機構２０の側面図である。

【００４３】第１プレート３３は中心に貫通孔３４が設
けられ、回転軸７が挿入され回転軸７と共に回転する。
第１プレート３３の摺動面３５は、球体を押圧する押圧
面である共に、回転軸７の回転に従い球体６上を円形に
摺動するものであり、摺動面３５の平面上の所定位置に
球体６が落下して振動を発生させる凹部３６が設けられ
ている。

【００４４】この凹部３６が設けられる摺動面３５上の
位置や凹部３６の形状は、前記の第１の実施形態で説明
した第２プレート４に設けられる凹部４５の場合と同様
であり、摺動面３５には高周波焼入れ焼戻し加工が施さ
れている。

【００４５】第２プレート４６は、球体６の押圧力を受
ける平坦な押圧面４８を有し、中心の貫通孔４９には回
転軸７が回転自由に貫通して、突状部の外周部４８に設
けられたねじによりカバー１０に固定されている。

【００４６】リテーナ５７は、第１プレート３３の凹部
３６に対応する位置決め孔５８を開設し、球体６を挿入
して第１プレート３３と第２プレート４６との間に配さ
れ、第２プレート４６に接続具５９を介し固定されてい
る。

【００４７】従って、回転軸７の回転と共に第１プレー
ト３３が回転すると、リテーナ５７により所定位置にお
いて第１プレート３３と第２プレート４６の間で押圧状
態にある球体６上を摺動面３５が摺動し、摺動面３５上
の凹部３６が球体６の位置に達すると振動を発生する。

【００４８】上記構成による振動発生機構２０において
も、上述の第１の実施形態と同様に、第１プレート３３
の回転軸７方向に、回転軸７の１回転毎に１回の振動を
正確に発生することができるので、回転軸７の先端部分
のキリにも振動が伝達され、キリは振動しながら回転
し、切削抵抗を低減し円滑な切削作業を行うことができ
る。

【００４９】また、この第２の実施形態においても、第
１プレートの凹部とリテーナの位置決め孔との組合せに
より、振動の発生形態を変更することができる。

【００５０】なお、上記実施形態では手持ちタイプの電
気ドリルに従い本発明を説明したが、ボール盤などの卓
上タイプの電気ドリルにももちろん使用できる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気ドリ
ルでは、回転軸の回転に従って回転軸方向に振動を発生
するものであり、切削中のキリと被加工材との切削抵抗
を効果的に低減して、電気ドリルの切削加工性を向上
し、キリの回転停止や折れなどのトラブルを防ぎ、作業
性を向上することができる。また、騒音の発生や作業者
側への振動伝達が低減されるので、作業環境やドリルの
操作性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の電気ドリルの内部構造部分図であ
る。

【図２】 第１の実施形態の第１プレートの説明図であ
る。

【図３】 第１の実施形態の第２プレートの説明図であ
る。

【図４】 第１の実施形態のリテーナの説明図である。

【図５】 第１の実施形態の振動発生機構の説明図であ
る。

【図６】 第１の実施形態の振動の振幅の説明図であ
る。

【図７】 変形例のリテーナの説明図である。

【図８】 第２の実施形態の振動発生機構の説明図であ
る。

【符号の説明】

１……電気ドリル ２，２０……振動発生機構 ３，３３……第１プレート ４，４６……第２プレート ５，５７……リテーナ ６……球体 ７……回転軸 ４５，３６……凹部 ５２，５８……位置決め孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キリを有した回転軸がドリル本体の先端
   に設けられると共に、前記回転軸を回転軸方向に沿って
   振動させる振動発生機構を有した電気ドリルにおいて、 前記振動発生機構は、 前記回転軸と共に回転する第１プレートと、 前記第１プレートと所定間隔を開けて配され、かつ、前
   記ドリル本体に固定され、また、前記第１プレートの相
   対向する面に凹部を有した第２プレートと、 前記第１プレートと前記第２プレートとの間に配され、
   かつ、前記第１プレートと共に回転すると共に、位置決
   め孔が貫通したリテーナと、 前記リテーナの位置決め孔に収納されると共に前記第１
   プレートと前記第２プレートとの間に押圧状態で配され
   た球体と、 を有し、 前記回転軸と共に前記第１プレートを回転させると、前
   記球体が前記第２プレートの凹部に位置したときに振動
   が発生することを特徴とする電気ドリル。
2. 【請求項２】 キリを有した回転軸がドリル本体の先端
   に設けられると共に、前記回転軸を回転軸方向に沿って
   振動させる振動発生機構を有した電気ドリルにおいて、 前記振動発生機構は、 前記回転軸と共に回転する第１プレートと、 前記第１プレートと所定間隔を開けて配され、かつ、前
   記ドリル本体に固定された第２プレートと、 前記第２プレートと相対向する第１プレートの面に設け
   られた凹部と、 前記第１プレートと前記第２プレートとの間に配され、
   かつ、前記第２プレートに固定されると共に、位置決め
   孔が貫通したリテーナと、 前記リテーナの位置決め孔に収納されると共に前記第１
   プレートと前記第２プレートとの間に押圧状態で配され
   た球体と、 を有し、 前記回転軸と共に前記第１プレートを回転させると、前
   記球体が前記第１プレートの凹部に位置したときに振動
   が発生することを特徴とする電気ドリル。