JP2006123025A - 衝撃工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 出力軸を回転させつつ対象物を打撃する衝撃工具において、できるだけ大型化を伴うことなく、打撃力の増大を図る。
【解決手段】 モータ２、出力軸１１、打撃子１７、およびモータ２による回転を打撃子１７の往復動に変換して、該打撃子１７に含まれる打撃子本体３０を出力軸１１側に打ち付ける打撃力発生機構と、を備える衝撃工具において、打撃子本体３０を、比重の異なる少なくとも二つの部材３１，３２を含む構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、衝撃工具に関する。

従来、衝撃工具において、出力軸を回転させながら、当該出力軸から対象物に衝撃的に打撃力を与えるようにしたものがある。この種の衝撃工具としては、例えば、コンクリートの孔あけに用いられるハンマードリル等がある。

この種のハンマードリルでは、ドリルビットを装着可能な出力軸をモータによって回転させるとともに、出力軸の後端を間欠的に打撃する打撃子を内蔵し、モータの回転を打撃子の往復動に変換することで当該打撃力を発生させるようにしているものがある。

さらに、かかるハンマードリルでは、打撃子を、出力軸を打撃する打撃子本体と、打撃子本体を保持する打撃子保持部とを含む構成とし、打撃子本体と打撃子保持部との間に空気封入室を形成して、当該空気封入室に封入された空気の圧縮反力を利用して、打撃力を増大させるようにしたものがある。
特開２００２−２５４３５８号公報

しかし、かかる衝撃工具でも、大径の穴をあける場合等には、さらに大きな打撃力を発生させられることが望ましい。

打撃力を増大させるには、打撃子本体が出力軸に衝突するときの衝撃力を増大させればよいが、そのために打撃子本体の質量を大きくすると、その分、衝撃工具本体が大きくなってしまうし、打撃子本体の衝突速度を高くすると、モータのトルクを大きくしたり、打撃子の往復区間を長くしたりする必要があり、結局、衝撃工具本体の大型化を招いてしまう。

そこで、本発明は、できるだけ衝撃工具の大型化を伴うことなく、打撃力の増大を図ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、モータによって駆動されて回転する出力軸と、出力軸を間欠的に打撃する打撃子本体を含む打撃子と、モータによる回転を打撃子の往復動に変換して打撃子本体の出力軸への間欠的な打撃を生じさせる打撃力発生機構と、を備える衝撃工具において、上記打撃子本体は、比重の異なる少なくとも二つの部材を含むことを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、上記打撃子本体は、より強度の高い第一の部材と、より比重の高い第二の部材とを含むことを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、上記打撃子本体のうち少なくとも出力軸側と衝突する部分を上記第一の部材で構成したことを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、上記第一の部材の内側に上記第二の部材を配置したことを特徴とする。

請求項５の発明にあっては、上記第一の部材と第二の部材との間に緩衝部材を設けたことを特徴とする。

請求項６の発明にあっては、上記第一の部材を鉄系金属としたことを特徴とする。

請求項７の発明にあっては、上記第二の部材がタングステンを含むことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、打撃子本体を、比重の異なる少なくとも二つの部材を含む構成としたため、比重の高い部材を用いて打撃子本体の質量を増大させ、ひいては打撃力を増大させることができる。

請求項２の発明によれば、打撃子本体を、より強度の高い第一の部材と、より比重の高い第二の部材とを含む構成としたため、打撃子本体の質量を増大するとともに、強度を向上することができる。

請求項３の発明によれば、打撃子本体のうち少なくとも出力軸側と衝突する部分を第一の部材で構成したため、出力軸側との衝突による摩耗や破損を抑制することができる。

請求項４の発明によれば、第一の部材の内側に第二の部材を配置したため、第一の部材により第二の部材を保護することができる。

請求項５の発明によれば、第一の部材と第二の部材との間に設けた緩衝部材により打撃子本体と出力軸との衝突に伴う衝撃を吸収して各部材を保護することができる。

請求項６の発明によれば、第一の部材を鉄系金属としたため、比較的容易にかつ比較的低コストで第一の部材の強度を高めることができる。

請求項７の発明によれば、第二の部材をタングステンを含む構成としたため、比較的容易にかつ比較的低コストで第二の部材の比重を高めることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる衝撃工具全体を側方から見た断面図であって、打撃子が出力軸側に接近した位置にあるときの図、図２は、衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図、図３は、打撃子の断面図である。

本実施形態にかかる衝撃工具１では、モータ２の回転が、ギヤ３，４を介して、衝撃工具１の本体部５に回転自在に支持される中間軸６に伝達され、さらに、該中間軸６の回転が、ギヤ７，８を介して、本体部５に回転自在に支持されるスピンドル９に伝達される。このスピンドル９には、ドリルビット等の出力軸１１を回転規制しながら保持する出力軸保持部１０が連結されており、かくしてモータ２により出力軸１１が回転駆動されるようになっている。

また、この衝撃工具１は、出力軸１１の後端側（本実施形態では中間子１８）を打撃する打撃子１７と、モータ２の回転を打撃子１７の往復動に変換して、打撃子１７を出力軸１１の後端に間欠的に打ち付ける打撃力発生機構とを備えている。

打撃力発生機構は、中間軸６に固定された軸受インナ１２と、該軸受インナ１２に回転自在に支持される軸受アウタ１３と、該軸受アウタ１３から径方向外側に伸びるアーム１４とを有している。ここで、軸受アウタ１３の回転軸方向は中間軸６の軸方向に対して所定の角度（平行および直交以外の角度）をもって傾斜するように設定される一方、軸受アウタ１３およびアーム１４については、本体部５に対する中間軸６周りの相対的な回転動作が規制されている。よって、軸受アウタ１３およびアーム１４は、中間軸６が１回転するたびに揺動し、具体的には、図２に示す位置（アーム１４の先端が出力軸１１側に接近した位置）と、図３に示す位置（アーム１４の先端が出力軸１１側から離間した位置）との間を往復することになる。

打撃子１７は、アーム１４の先端部に連結される打撃子保持部１５と、出力軸１１を打撃する部分としての打撃子本体３０とを備えている。スピンドル９には、出力軸１１の反対側に開口して該出力軸１１と同軸方向に伸びる有底円筒部が形成されており、打撃子保持部１５は、このスピンドル９の有底円筒部内に摺動かつ回動自在に嵌挿されている。さらに、打撃子保持部１５には、出力軸１１の反対側に開口して該出力軸１１と同軸方向に伸びる有底円筒部１６が形成されており、打撃子本体３０は、この有底円筒部１６内に摺動自在に嵌挿されている。また、打撃子本体３０には、環状の溝が設けてあり、その溝にはＯリング等のシール部材２０が嵌装され、この部分で気密が保たれている。これにより、打撃子本体３０に対して出力軸１１の反対側で、打撃子保持部１５との間に空気室１９が形成される。

かかる構成において、アーム１４の先端部に連結される打撃子保持部１５は、アーム１４の揺動に応じて往復動し、さらに、打撃子本体３０も、シール部材２０やその他の部分における打撃子保持部１５との摺動抵抗、ならびに打撃子本体３０の前後の圧力差等によって、この打撃子保持部１５に追従して往復動する。ただし、打撃子本体３０は、打撃子保持部１５と完全に同期して動作するわけではなく、わずかに遅れをもって追従する。このため、往復動の途中で空気室１９が圧縮されて内圧が上昇し、この内圧上昇により、打撃子１７が出力軸１１側に向かうときに、打撃子本体３０は出力軸１１に接近する方向に付勢され、打撃子保持部１５の機械的な速度より高い速度で出力軸１１の後端側に打ち付けられ、より一層高い打撃力が生じる。なお、打撃子本体３０による打撃力は、出力軸１１の後端に当接する中間子１８を介して出力軸１１に伝達されるようになっている。この中間子１８は、出力軸保持部１０に設けられたシリンダ部２１内に摺動自在に嵌合されている。

ここで、本実施形態では、打撃子本体３０を比重の異なる二つの部材によって構成し、質量の増大を図っている。具体的には、図３に示すように、出力軸１１と反対側に有底円筒状の凹部を有する外側部材３１と、該凹部に嵌挿（例えば圧入）される内側部材３２とを備え、内側部材３２を外側部材３１より比重の高い部材で構成している。一例としては、外側部材３１を鉄系金属とし、内側部材３２をタングステン合金とすることができる。こうすることで、鉄系金属のみで構成していた場合に比べて、打撃子本体３０の質量を増大させ、出力軸１１に対する打撃力を増大させることができる。

また、本実施形態では、外側部材３１の強度（靭性、脆性等）を内側部材３２より高くしている。一般に、比重の大きい材質は、強度が低い場合も多いが、本実施形態では、かかる構成とすることで、打撃子本体３０の打撃時の衝撃に対する耐久性を確保しながら質量を高め、打撃力を向上することができる。そして、この場合、打撃子本体３０のうち、より高い耐久性の要求される部位に外側部材３１を用いるのが好適である。すなわち、本実施形態のように、出力軸１１側（中間子１８）に衝突する部分や、有底円筒部１６内で摺動する外周部分を外側部材３１とするのが好適である。

外側部材３１は、鉄系金属（例えばクロムモリブデン鋼；ＳＣＭ４１５，ＳＣＭ４３５等）とするのが好適であり、更に、耐久性を向上させる種々の処理（例えば、焼入れ、焼戻し、焼ならし、固溶化処理等の熱処理や、窒化処理、浸炭処理等）を施してもよい。

一方、内側部材３２としては、外側部材３１より比重が高いものであればよく、鉄系金属（鉄の比重：７．８［ｇ／ｃｍ^３］）より比重の高いものとしては、例えば、タングステン（１９．３）、白金（２１．４）、金（１９．３）、水銀（１３．５）、鉛（１１．３）、銀（１０．５）、モリブデン（１０．２）、ビスマス（９．８）、銅（８．９）、ニッケル（８．９）、コバルト（８．９）等があり（各数値は、比重［ｇ／ｃｍ^３］を示す）、内側部材３２を、これらの単体あるいはこれらの成分を含む合金とすればよい。

また、樹脂等のバインダに上記比重の高い材質（金属粉末）を混合して射出成形し、脱脂や焼結等を行う、所謂メタルインジェクションモールドによって、内側部材３２を成形してもよい。こうすれば、外側部材３１に形成する凹部、すなわち内側部材３２の形状をより複雑化することができ、内側部材３２の容積をより大きくして打撃子本体３０の質量をさらに大きくすることができる。もちろん、外側部材３１をメタルインジェクションモールドによって成形してもよい。

以上の本実施形態によれば、打撃子本体３０を、比重の異なる少なくとも二つの部材３１，３２を含む構成としたため、比重の高い部材（内側部材３２）を含めることができる分、比重の低い部材のみを用いて構成していた場合に比べて打撃子本体３０の質量を増大させ、打撃力を増大させることができる。

また、本実施形態によれば、打撃子本体３０を、より強度の高い外側部材３１と、より比重の高い内側部材３２とを含む構成としたため、打撃子本体３０の質量増大と強度向上とを両立することができる。

また、本実施形態によれば、打撃子本体３０のうち少なくとも出力軸１１（中間子１８）と衝突する部分をより強度の高い外側部材３１で構成したため、出力軸１１（中間子１８）との衝突による打撃子本体３０の摩耗や破損を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、内側部材３２を外側部材３１で取り囲むようにしたため、内側部材３２を外側部材３１で保護することができる。

また、本実施形態において、外側部材３１を鉄系金属とすれば、比較的容易にかつ比較的低コストで強度の高い外側部材３１を得ることができる。

また、本実施形態において、内側部材３２をタングステンを含む構成とすれば、比較的容易にかつ比較的低コストで比重の高い内側部材３２を得ることができる。

（第２実施形態）図４は、本実施形態にかかる衝撃工具に用いられる打撃子本体の断面図である。なお、本実施形態にかかる打撃子本体３０Ａは、上記第１実施形態にかかる衝撃工具において、上記打撃子本体３０に替えて用いることができるものである。

本実施形態にかかる打撃子本体３０Ａは、内側部材３２の周囲全体を外側部材３３，３４で取り囲むようにしたものである。具体的には、外側部材３３に形成した有底円筒状の凹部内に内側部材３２を挿入し、外側部材３４の凹部に外側部材３３の開口部側を圧入して、打撃子本体３０Ａを構成している。

以上の本実施形態によれば、上記第１実施形態による効果に加えて、内側部材３２の脱落を抑制することができる上、内側部材３２の出力軸１１と反対側の部分についても保護することができる。

（第３実施形態）図５は、本実施形態にかかる衝撃工具に用いられる打撃子本体の断面図である。なお、本実施形態にかかる打撃子本体３０Ｂも、上記第１実施形態にかかる衝撃工具において、上記打撃子本体３０に替えて用いることができるものである。さらに、本実施形態にかかる打撃子本体３０Ｂは、上記第２実施形態にかかる打撃子本体３０Ａと同様の構成要素を有している。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。

本実施形態にかかる打撃子本体３０Ｂは、外側部材３３に形成した凹部内に、緩衝部材３５を設け、打撃時に加わる衝撃を和らげ、各部材（特に内側部材３２）を保護するようにしたものである。具体的には、凹部の奥側に、緩衝部材３５として、ゴム等の弾性体を挿入し、次いで、内側部材３２を挿入して、最後に外側部材３４で蓋をして、打撃子本体３０Ｂを構成している。

以上の本実施形態によれば、上記第１および第２実施形態による効果に加えて、緩衝部材３５を設けたため、打撃子本体３０Ｂと出力軸１１（中間子１８）との衝突に伴う衝撃を吸収し、打撃子本体３０Ｂの各構成要素、特に内側部材３２を保護することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に種々の改変を施すことができる。例えば、打撃子本体を三つ以上の部材によって構成してもよい。また、上記実施形態では、二つの外側部材３３，３４を備えるものに関し、出力軸１１に近い側の外側部材３３をより大きくしたものを示したが、出力軸１１の反対側の外側部材を大きくしてもよい。また、二つの外側部材３３，３４や内側部材を、所定の締結部材等を用いて結合させるようにしてもよい。

本発明の実施形態にかかる衝撃工具全体を側方から見た断面図であって、打撃子が出力軸側に接近した位置にあるときの図。 本発明の実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図あって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図。 本発明の実施形態にかかる衝撃工具の打撃子本体の一例を示す断面図。 本発明の実施形態にかかる衝撃工具の打撃子本体の別の一例を示す断面図。 本発明の実施形態にかかる衝撃工具の打撃子本体のさらに別の一例を示す断面図。

符号の説明

１ 衝撃工具
２ モータ
１１ 出力軸
１７ 打撃子
３０，３０Ａ，３０Ｂ 打撃子本体
３１，３３，３４ 外側部材（第一の部材）
３２ 内側部材（第二の部材）
３５ 緩衝部材

Claims (7)

1. モータによって回転駆動される出力軸を間欠的に打撃する打撃子本体を含む打撃子と、モータによる回転を打撃子の往復動に変換して打撃子本体の出力軸への間欠的な打撃を生じさせる打撃力発生機構と、を備える衝撃工具において、
   前記打撃子本体は、比重の異なる少なくとも二つの部材を含むことを特徴とする衝撃工具。
2. 前記打撃子本体は、より強度の高い第一の部材と、より比重の高い第二の部材とを含むことを特徴とする請求項１に記載の衝撃工具。
3. 前記打撃子本体のうち少なくとも出力軸側と衝突する部分を前記第一の部材で構成したことを特徴とする請求項２に記載の衝撃工具。
4. 前記第一の部材の内側に前記第二の部材を配置したことを特徴とする請求項２または３に記載の衝撃工具。
5. 前記第一の部材と第二の部材との間に緩衝部材を設けたことを特徴とする請求項２〜４のうちいずれか一つに記載の衝撃工具。
6. 前記第一の部材を鉄系金属としたことを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか一つに記載の衝撃工具。
7. 前記第二の部材がタングステンを含むことを特徴とする請求項２〜６のうちいずれか一つに記載の衝撃工具。
   
   

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