JP2006110685A - 往復作動式作業工具 - Google Patents

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Abstract

【課題】 往復作動式作業工具における保持機構部の制振効果を高める上で有効な制振技術を提供する。
【解決手段】 本発明の往復作動式作業工具は、先端工具119と、作動機構113,115,117と、作業工具本体103と、保持機構部109と、を有する。保持機構部109は、作業工具本体における先端工具と反対側の後端部側に配置された主保持部110と、主保持部を把持する手とは反対側の手で把持可能な補助保持部111と、主保持部と補助保持部とを相互に連接する連接部150と、主保持部、補助保持部または連接部に設けられ、加工作業時に作業工具本体から保持機構部に入力する振動を抑制する動吸振器161と、主保持部、補助保持部、連接部および動吸振器のうちの少なくとも1つと作業工具本体とを弾発状に接合し、加工作業時に作業工具本体から保持機構部に入力する振動を吸収する弾性体155と、を有する構成とした。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えばハンマやハンマドリル等のように一定の周期で先端工具を駆動する手持ち式の往復作動式作業工具における保持機構部に関する。
特開2003−39344号公報(特許文献1)には、加工作業時に作業者によって把持される保持機構部としてのメインハンドルおよびサブハンドルを備えた手持ち式電動ハンマの構成が開示されている。この従来の電動ハンマでは、ハンマ作業時に作業者が把持するメインハンドルを、ハンマ本体部(衝撃発生部)に対して振動吸収用の弾性体を介して装着した構成が開示されている。またメインハンドルは、ハンマ本体部の後端側に配置されるとともに、当該ハンマ本体部の外側を通ってドリルビット側(前端側)に延長する延長部を有し、その延長端部にサブハンドルが設けられている。
上記の構成によれば、ハンマ本体部に発生する振動がメインハンドルおよびサブハンドルによって構成される保持機構部に入力することを弾性体によって低減することが可能とされる。しかしながら弾性体を介して保持機構部をハンマ本体部に接合する構成の場合、振動の吸振効果を上げるには、弾性体のバネ定数を小さく設定しなければならないが、バネ定数を小さくすると、ハンマ本体部と保持機構部との間で相対的にふらふらする状態となる。このようなことから、実際には上記のような現象を回避できる状態まで弾性体のバネ定数を大きく設定することになるが、そのときは、当然のことながら吸振効果が低下することになる。
特開2003−39344号公報
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、往復作動式作業工具における保持機構部の制振効果を高める上で有効な制振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、各請求項記載の発明が構成される。
請求項1に記載の発明によれば、直線運動することで被加工材に加工作業を行う先端工具と、先端工具を駆動する作動機構と、作動機構を収容する作業工具本体と、作業工具本体に取付けられる保持機構部と、を有する往復作動式作業工具が構成される。本発明における「往復作動式作業工具」としては、典型的には、先端工具に長軸方向の打撃動作あるいは打撃動作と回転動作とを行わせて被加工材に破砕作業や穴開け作業等を遂行する電動ハンマあるいはハンマドリル等の衝撃式作業工具のほか、ブレードに往復直線運動を行わせて被加工材の切断作業を行うレシプロソーやジグソー等の切断作業工具等を広く包含する。
請求項1に記載の発明によれば、保持機構部は、主保持部と、補助保持部と、連接部と、動吸振器と、弾性体と、を有する。主保持部は、作業工具本体における先端工具と反対側の後端部側に配置され、作業者による把持が可能とされる。また補助保持部は、主保持部を把持する手とは反対側の手で把持可能とされる。連接部は、主保持部と補助保持部とを相互に連接する。本発明における「相互に連接する」とは、連接部が主保持部および補助保持部のいずれか一方または双方と適宜固定手段を介して固定される態様、連接部が主保持部および補助保持部のいずれか一方または双方と一体に成形される態様のいずれも好適に包含する。動吸振器は、主保持部、補助保持部または連接部に設けられ、加工作業時に作業工具本体から保持機構部に入力する振動を抑制する。弾性体は、主保持部、補助保持部、連接部および動吸振器のうちの少なくとも1つと作業工具本体とを弾発状に接合し、加工作業時に作業工具本体から保持機構部に入力する振動を吸収する。なお「弾性体」としては、ゴムやバネ等がこれに該当する。
上記のように構成された本発明によれば、加工作業時に作業工具本体側に振動が発生したとき、当該作業工具本体側から主保持部および補助保持部に入力される振動に対して共通の動吸振器による制振作用を付加することで、弾性体では吸収し切れない主保持部および補助保持部の振動を当該動吸振器によって更に制振し、保持機構部に関しての振動対策の万全を図ることが可能になる。
(請求項2に記載の発明)
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の往復作動式作業工具における作業工具本体は、先端工具の長軸方向に延在する延在部を有する。また補助保持部は、弾性部材を介して延在部に当該延在部の軸周りに弾発状に接合されており、加工作業時に延在部から補助保持部に入力する振動が当該弾性部材によって吸収される構成としている。なお「弾性部材」としては、ゴムやバネ等がこれに該当する。かかる構成によれば、加工作業時に作業工具本体側から補助保持部に入力する振動、特に延在部の軸周り、すなわち先端工具の長軸線周りの振動を吸収することが可能となる。このため、ハンマドリルのように先端工具が直線運動のみならず、回転運動を行う作業工具に適用して有効となる。
本発明によれば、往復作動式作業工具における保持機構部の制振効果を高める上で有効な制振技術が提供されることとなった。
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
本実施の形態では、往復作動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は電動ハンマドリル101の全体構成を示す一部切断側面図であり、図2は電動ハンマドリル101の全体構成を示す平断面であり、図3は図2のIII−III断面図である。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、当該本体部103の先端領域にツールホルダ139を介して着脱自在に取付けられたドリルビット119、本体部103に取付けられて加工作業時に作業者の手によって把持される保持機構部109を主体として構成される。なお、保持機構部109は、本体部103の後端側(ドリルビット119の反対側)に配置されたメインハンドル110および本体部103の前側領域(先端領域の後側)に着脱自在に装着されるサブハンドル111と、それら両ハンドル110,111を連接する連接部材150を主体に構成されるが、その構成の詳細については後述する。本体部103は、本発明における「作業工具本体」に対応し、ドリルビット119は、本発明における「先端工具」対応する。またメインハンドル110は、本発明における「主保持部」に対応し、サブハンドル111は、本発明における「補助保持部」に対応し、また連接部材150は、本発明における「連接部」に対応する。ドリルビット119は、ツールホルダ139に対し長軸方向には相対移動可能とされ、周方向には一体回転するように装着される。なお説明の便宜上、ドリルビット119側を前、メインハンドル110側を後という。
本体部103は、大別して、図1に示す駆動モータ121を収容したアウタハウジング105と、当該アウタハウジング105内に収容されるとともに、図2に示すクランク機構113、シリンダ129、打撃要素115、動力伝達機構117等を収容したインナハウジング107によって構成されている。駆動モータ121の回転出力は、クランク機構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を介してドリルビット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。また駆動モータ121の回転出力は、動力伝達機構117によって適宜減速された上でドリルビット119に伝達され、当該ドリルビット119が周方向に回転動作される。上記のクランク機構113、打撃要素115、動力伝達機構117は、本発明における「作動機構」に対応する。なお駆動モータ121は、メインハンドル110に配置されたトリガ149の引き操作によって電源スイッチ(図示省略)を介して通電駆動される。
クランク機構113は、図2に示すように、駆動モータ121からギア(図示省略)を介して回転されるクランク板123、クランクアーム125、ピストン127によって構成されている。ピストン127は、シリンダ129のボア内壁に摺動自在に収容され、クランクアーム125を介して直線往復運動を行う。打撃要素115は、ピストン127とともにシリンダ129のボア内壁に摺動自在に配置されたストライカ131と、ツールホルダ139に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ131の運動エネルギをドリルビット119に伝達するインパクトボルト133を主体として構成される。シリンダ129には、ストライカ131とピストン127によって区画される空気室135が形成されており、ストライカ131は、ピストン127がシリンダ129内を往復直線運動することに伴う空気室135内の圧力変動、すなわち空気バネを介して直線状に駆動される。ストライカ131は、インパクトボルト133に衝突することで、その運動エネルギをドリルビット119に伝達する。動力伝達機構117は、駆動モータ121によって回転駆動される複数のギアを主体に構成されており、図2にはそれらギアのうちのベベルギア137のみが示されている。ベベルギア137は、シリンダ129の軸線と同軸上に配置されたツールホルダ139と一体に回転される構成とされ、これにより当該ツールホルダ139にて保持されたドリルビット119が回転される。
上記のように構成されたハンマドリル101においては、駆動モータ121が通電駆動されると、ドリルビット119には、クランク機構113から打撃機構115を介して長軸方向への打撃力が加えられとともに、動力伝達機構117を介して周方向への回転力が加えられ、かくして、ドリルビット119が軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行い、図示省略の被加工材(コンクリート)に穴開け作業を遂行する。
なおハンマドリル101は、ドリルビット119に対し長軸方向への打撃力のみを加えて被加工材の加工作業を行う、いわゆるハンマ加工作業と、長軸方向への打撃力と周方向への回転力とを加えて被加工材の加工作業を行う、いわゆるハンマドリル作業とを適宜切り替えて遂行できるように構成されるが、このことについては、本発明には直接的には関係しないため、その説明を省略する。
次に保持機構部109の本体部103に対する取付構造につき、図1〜図3を参照しつつ説明する。本実施の形態における保持機構部109は、本体部103の後端部に配置されたメインハンドル110と、本体部103の前側領域に配置されるサブハンドル111が連接部材150を介して相互に連接された構成とされる。連接部材150は、本体部103の前側領域を占めるバレル部に設定されたサブハンドル装着部151と、当該サブハンドル装着部151から後方に延在する左右の連接アーム部153から構成されている。メインハンドル110は、図1に示すように、上下方向に延在するグリップ部141と、当該グリップ部141の上端部と下端部にそれぞれ取付脚部143,145を有する側面視で略コ字形に形成されており、下側の取付脚部145がアウタハウジング105の後側下部に前後方向(振動の入力方向)に回動軸147を介して回動可能に取付けられている。すなわち、メインハンドル110は、回動軸147を介しての回動方向が、当該メインハンドル110に対するドリルビット119の長軸方向の振動の入力方向と一致するように設定されている。またメインハンドル110の上側の取付脚部143は、サブハンドル装着部151から延在された連接アーム部153の後端部と接合されている。
サブハンドル装着部151は、アウタハウジング105の先端部(前端部)から露出されたインナハウジング107の先端円筒部107aを包囲する円筒状に形成されるとともに、当該先端円筒部107aに対して軸方向に相対移動可能に配置される。この先端円筒部107aは、本発明における「延在部」に対応する。サブハンドル装着部151には、シリンダ129の軸線方向と交差(直交)する方向に延在する棒状のグリップ111aを有するサブハンドル111が着脱自在に装着される。なおサブハンドル装着部151に装着されるサブハンドル111の装着構造については、周知技術のため、その詳細な説明は省略する。
サブハンドル装着部151は、シリンダ129の軸線を挟んで両側に配置される左右の連接アーム部153を一体に備えている。左右の連接アーム部153は、図2に示すように、サブハンドル装着部151の左右の側面後端部からインナハウジング107とアウタハウジング105の間の間隙(空間)を通って後方に向って延在されており、その後端部において、メインハンドル110の上側の取付脚部143に図示省略の適宜接合手段によって接合されている。そして左右の連接アーム部153とインナハウジング107との間には、直線運動を行うドリルビット119の軸線(シリンダ129の軸線)を挟んでの両側位置にそれぞれ振動吸収用の圧縮コイルバネ155が配置されている。圧縮コイルバネ155は、本発明における「弾性体」に対応する。
圧縮コイルバネ155は、一端がインナハウジング107側のバネ受け108によって保持され、他端が連接アーム部153側のバネ受け154によって保持されており、その弾発方向が振動の入力方向、すなわちドリルビット119の長軸方向に対応している。かくして、連接部材150を介して連接されたメインハンドル110およびサブハンドル111は、本体部103に対して振動発生源に近接した位置で圧縮コイルバネ155を介して弾発状に接合されるとともに、振動発生源から離れた位置で回動軸147を介して振動入力方向に回動できるように接合している。このため、メインハンドル110およびサブハンドル111には、本体部103側からメインハンドル110側へと入力されるドリルビット119の長軸方向の振動に対し、圧縮コイルバネ155による振動吸収作用が合理的に働くことになる。この場合において、サブハンドル111が装着されるサブハンドル装着部151がインナハウジング107の先端円筒部107aに対して概ね平行に相対移動することを許容するように、連接アーム部153とメインハンドル110における上側の取付脚部143との接合構造を構成することが好ましい。なおサブハンドル装着部151および連接アーム部153は、その軸線に沿って左右に分割された半割構造であり、組付け後において適宜接合手段を介して相互に接合される。このような半割構造にすることで、組付け性が向上される。
また図3に示すように、サブハンドル装着部151の内周面と、インナハウジング107における先端円筒部107aの外周面との間には、円柱状をなす複数の弾性ゴム157が周方向に適宜間隔で介在されている。弾性ゴム157は、本発明における「弾性部材」に対応する。弾性ゴム157は、サブハンドル装着部151の内周面に形成されたシリンダ129の軸線と平行な方向に延在する断面略半円形の円弧溝151aと、この円弧溝151aに対応して先端円筒部107aの外周面に形成された断面略半円形の円弧溝107bとの双方によって保持されている。すなわち、サブハンドル装着部151に装着されたサブハンドル111は、インナハウジング107における先端円筒部107aの軸線周りに弾性ゴム157を介して弾発状に接合された構成とされる。このことによって、本体部105側からサブハンドル装着部151に入力する振動、特に周方向の振動を吸収することが可能とされる。
更にメインハンドル110には、図1に示すように、圧縮コイルバネ155の後方位置に振動を抑制する動吸振器161が設けられている。動吸振器161は、メインハンドル110に入力するドリルビット119の長軸方向の振動を抑えるべく配置される。動吸振器161は、ドリルビット119の長軸方向を長尺方向とする長尺中空状に形成された筒体163によってその外郭が構成される。筒体163内には、ウェイト165が当該筒体163の長軸方向に移動可能に配置されている。ウェイト165の軸方向両端領域にはそれぞれ付勢バネ167が取付けられる。付勢バネ167は、ウェイト165が筒体163の長軸方向に移動する際に、当該筒体163との間で当該ウェイト165に弾発力を付与する。なお図示はしないが、筒体163には通気孔が設けられ、筒体163の内部空間が常時に外部(大気)に連通されている。
本実施の形態では、メインハンドル110は、中空状に形成されており、上側の取付脚部143内に動吸振器161が収容されるとともに、当該取付脚部143に対し、例えばネジやクリップ等の適宜固定手段を介して止着される。すなわち、メインハンドル110は、動吸振器161を一体に内蔵した構成とされる。なお本実施の形態における動吸振器161は、筒体163、ウェイト165および付勢バネ167によって構成されるが、筒体163については、これを取付脚部143が兼用する構成としてもよい。つまり取付脚部143に付勢バネ167を介してウェイト165が弾発状に取付けられる構成にしてもよい。
本実施の形態に係るハンマドリル101は上記のように構成される。次に当該ハンマドリル101の作用および使用方法について説明する。トリガ149の引き操作により電源スイッチを介して駆動モータ121が通電駆動されると、ドリルビット119には、当該駆動モータ121によって駆動されるクランク機構113および打撃機構115を介して長軸方向への打撃力が加えられとともに、動力伝達機構117を介して周方向への回転力が加えられる。かくして、ドリルビット119が軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行い、被加工材(コンクリート)に穴開け作業を遂行する。
上記のようにドリルビット119が駆動される際に、本体部103には衝撃的かつ周期的な振動が発生する。この振動の本体部103側からメインハンドル110およびサブハンドル111側への入力は、圧縮コイルバネ155の振動吸収作用によって低減される。また圧縮コイルバネ155によって吸収し切れない振動に対しては、動吸振器161が制振機能を奏する。すなわち、メインハンドル110およびサブハンドル装着部151に装着されたサブハンドル111を、所定の外力(振動)が作用する制御対象体として見立てた場合、当該制御対象体であるメインハンドル110およびサブハンドル111に対して、動吸振器161における制振要素であるウェイト165および付勢バネ167が協働して動的な制振を行なう。これにより本実施の形態におけるメインハンドル110およびサブハンドル111の振動が効果的に抑制されることとなる。なお動吸振器161による制振原理自体は公知の事項ゆえ詳細な説明を省略する。
本実施の形態においては、メインハンドル110とサブハンドル111とを連接部材150を介して一体化するとともに、圧縮コイルバネ155を介して連接部材150の連接アーム部153を本体部103に弾発状に接合し、更にメインハンドル110に加工作業時の制振を行う動吸振器161を設けた構成としている。このことによって、ハンマドリル101の加工作業時において、本体部103に振動が発生したとき、当該本体部103からメインハンドル110およびサブハンドル111に入力される振動に対して共通の動吸振器161による制振作用を付加することで、圧縮コイルバネ155では吸収し切れないメインハンドル110およびサブハンドル111の振動を当該動吸振器161によって更に制振し、メインハンドル110およびサブハンドル111に関しての振動対策の万全を図ることが可能になる。
また本実施の形態では、振動入力軸線上に配置されたサブハンドル装着部151の円筒部内周面と、インナハウジング107の先端円筒部107aの外周面との間に複数の弾性ゴム157を周方向に適宜間隔で配置し、当該弾性ゴム157を介してサブハンドル装着部151をインナハウジング107に弾発状に接合している。かかる構成によれば、弾性ゴム157による振動吸収機能により本体部103側からサブハンドル111に入力される振動、特に先端円筒部107aの軸線周りの振動を効果的に吸収することができる。このため、ドリルビット119が直線運動と回転運動を行うハンマドリル101に適用して有効である。
またメインハンドル110とサブハンドル111とを連接する連接部材150は、サブハンドル111が装着されるサブハンドル装着部151を除いた領域、つまり連接アーム部153が、インナハウジング107とアウタハウジング105との間の間隙を利用して配置された構成としている。このことによって、連接部材150のうち、ドリルビット119の長軸方向に延在する大部分の領域を占める連接アーム部153がアウタハウジング105によって覆い隠されことになるため、メインハンドル110とサブハンドル111を一体に連接する構成でありながら、ハンマドリル101の外観見栄えを向上できるとともに、左右幅方向のコンパクト化を図ることができる。
なお本実施の形態おいて、サブハンドル装着部151の円筒部内周面と、インナハウジング107の先端円筒部107aの外周面との間に介在される弾性ゴム157は、巻きバネに変更することが可能である。その際、巻きバネの一端は、サブハンドル装着部151側に、他端はインナハウジング107側にそれぞれ係止されることで、弾性ゴム157の場合と同等の振動吸収機能を得ることが可能である。
また本実施の形態において、メインハンドル110の中空部内に内蔵された動吸振器161は、メインハンドル110の外側に設ける構成に変更してもよく、あるいはサブハンドル装着部151側または連接アーム部153側に設ける構成に変更してもよい。また本実施の形態では、弾性体としての圧縮コイルバネ155の配置を、連接部材150と本体部103との間に設定したが、この位置に限定されるものではなく、例えばメインハンドル110と本体部103との間、サブハンドル装着部151と本体部103との間、あるいは動吸振器161と本体部103との間に配置してもよい。なお本体部103と動吸振器161との間に弾性体を配置する態様としては、ウェイト165および弾性要素としての付勢バネ167を収容した部材が本体部103に対して弾性体を介して弾発状に接合される構成とされる。また本実施の形態では、ハウジング内空間を利用して連接部材150の連接アーム部153を配置する構成としたが、アウタハウジング105の外側に配置する構成であっても差し支えない。またサブハンドル装着部151は、当該サブハンドル装着部151からサブハンドル111が取り外された状態では、手持ち部として使用することが可能とされる。
また本実施の形態では、往復作動式作業工具の一例として、ハンマドリルの場合で説明したが、ハンマドリルに限らず、先端工具としてのドリルビットに長軸方向の打撃動作のみ行わせて被加工材に打撃作業を遂行するハンマに適用することが可能であるし、またハンマドリルやハンマ等の衝撃式作業工具のほか、先端工具としてのブレードに往復直線運動を行わせて被加工材の切断作業を行うレシプロソーやジグソー等の切断作業工具に適用することも可能である。
上記発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することが可能とされる。
(態様1)
「請求項1または2に記載の往復作動式作業工具であって、
前記作業工具本体は、アウタハウジングと、当該アウタハウジング内に収容されるインナハウジングとを有し、前記連接部が前記インナハウジングとアウタハウジングの空間を利用して配置されていることを特徴とする往復作動式作業工具。」
態様1に記載の発明によれば、主保持部と補助保持部とを連接する連接部を、アウタハウジングとインナハウジングとの間の空間を利用して配置する構成としている。このため、連接部をアウタハウジングによって覆い隠すことが可能となり、主保持部と補助保持部を一体に連接する構成でありながら、往復作動式作業工具の外観見栄えを向上できるとともに、コンパクト化を図ることができる。
本実施の形態に係る電動ハンマドリルの全体構成を示す一部切断側面図である。 電動ハンマドリルの全体構成を示す平断面図である。 図2におけるIII−III線断面図である。
符号の説明
101 電動ハンマ(往復作動式作業工具)
103 本体部(作業工具本体)
105 アウタハウジング
107 インナハウジング
107a 先端円筒部
107b 円弧溝
108 バネ受け
109 保持機構部
110 メインハンドル(主保持部)
111 サブハンドル(補助保持部)
111a グリップ
113 クランク機構(作動機構)
115 打撃要素(作動機構)
117 動力伝達機構(作動機構)
119 ドリルビット(先端工具)
121 駆動モータ
123 クランク板
125 クランクアーム
127 ピストン
129 シリンダ
131 ストライカ
133 インパクトボルト
135 空気室
137 ベベルギア
139 ツールホルダ
141 グリップ部
143 上側の取付脚部
145 下側の取付脚部
147 回動軸
149 トリガ
150 連接部材
151 サブハンドル装着部
151a 円弧溝
153 連接アーム部
154 バネ受け
155 圧縮コイルバネ(弾性体)
157 弾性ゴム(弾性部材)
161 動吸振器
163 筒体
165 ウェイト
167 付勢バネ

Claims (2)

  1. 長軸方向に直線運動することで被加工材に加工作業を行う先端工具と、
    前記先端工具を駆動する作動機構と、
    前記作動機構を収容する作業工具本体と、
    前記作業工具本体に取付けられた保持機構部と、を有する往復作動式作業工具であって、
    前記保持機構部は、
    前記作業工具本体における前記先端工具と反対側の後端部側に配置された主保持部と、
    前記主保持部を把持する手とは反対側の手で把持可能な補助保持部と、
    前記主保持部と前記補助保持部とを相互に連接する連接部と、
    前記主保持部、前記補助保持部または前記連接部に設けられ、加工作業時に前記作業工具本体から前記保持機構部に入力する振動を抑制する動吸振器と、
    前記主保持部、前記補助保持部、前記連接部および前記動吸振器のうちの少なくとも1つと前記作業工具本体とを弾発状に接合し、加工作業時に前記作業工具本体から前記保持機構部に入力する振動を吸収する弾性体と、を有することを特徴とする往復作動式作業工具。
  2. 請求項1に記載の往復作動式作業工具であって、
    前記作業工具本体は、前記先端工具の長軸方向に延在する延在部を有し、前記補助保持部は、弾性部材を介して前記延在部に当該延在部の軸周りに弾発状に接合されており、加工作業時に前記延在部から前記補助保持部に入力する振動が当該弾性部材によって吸収される構成としたことを特徴とする往復作動式作業工具。
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