JP2006175562A

JP2006175562A - 振動ドリル

Info

Publication number: JP2006175562A
Application number: JP2004372333A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Toyama; 一人外山; Kazuhiko Nishii; 和彦西井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JP4501678B2

Abstract

【課題】固定カムを用いたものでありながら本体ハウジングに伝わる振動を低減する。
【解決手段】回転力が伝達されるとともに軸方向移動が自在とされているスピンドル２と、スピンドル２に固定された回転カム５と、回転カムと対向する固定カム２０と、スピンドル回転時に固定カムと回転カムとの対向面に形成されたカム面同士の滑り噛み合いで回転カム及びスピンドルの軸方向移動による振動を発生する振動ドリルである。固定カム２０と回転カム５との軸方向滑り噛み合い量より小さい微小寸法だけ固定カム２０を軸方向移動自在とするとともに固定カムの上記カム面と反対側の面と固定カム支持部材との間に緩衝材３を配置する。滑り噛合いによって発生したモータ側へ伝わる振動衝撃が緩衝材で緩和される。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動ドリル、殊に一対の滑り噛合いを行うカムで形成された振動発生手段によって軸方向振動をドリルビットに付与することができる振動ドリルに関するものである。

軸回りの回転に加えて軸方向振動をドリルビットに付加する振動ドリルにおいて、対をなすカム同士の滑り噛み合いによって軸方向振動を発生させるものがあるが、このタイプにおいても２種のものが存在している。一つは特開昭６２−２４９７９号公報に示されているように、軸回りの回転及び軸方向移動自在に支持されたスピンドルに固定されてスピンドルとともに回転し且つスピンドルとともに軸方向に移動する回転カムと、軸方向移動自在に配設されるとともに回転カム側に向けてばね付勢された移動カムとを用いたもので、回転カムと移動カムとの対向面に滑り噛み合いを生じさせるためのカム面が夫々形成されている。このものでは、上記ばね付勢により移動カムのカム面が回転カムのカム面に噛み合った状態でスピンドルに回転が伝達される時、移動カムは回転が阻止された状態で配設されているために、滑り噛み合いによって移動カムがばね付勢に後退した後、ばね付勢で回転カム側に前進して回転カムに衝突することで軸方向振動をスピンドルに付加する。

もう一つは上記移動カムに代えて、軸方向移動及び回転を行うことがない固定カムを用いたもので、一例を図６以下に示す。なお、ここで示したものは、振動を付加するかどうかの切替に加えて、軸方向振動を付加しない状態において、トルクリミッターを備えた電動ドライバーとして用いることができるようにしたもので、外殻を成す本体ハウジング１内にはモータ９とこのモータ９の出力を減速する減速機構Ｄと上記トルクリミッター、スピンドル２、そして振動発生機構とが配設されている。

ギアボックス４とこれに繋がるケーシング５の内部に納められた減速機構Ｄは、モータ９の出力軸９ａに固着した太陽ギア１０と、この太陽ギア１０に噛合う複数個の遊星ギア１１と、遊星ギア１１が噛合うインターナルギア１２と、遊星ギア１１を支持するキャリア１３とで１段目の減速機構を形成し、キャリア１３を太陽ギアとしてこれと噛合う複数個の遊星ギア１４と、遊星ギア１４が噛合うインターナルギア１５と、遊星ギア１４を支持するキャリア１６とで２段目の減速機構を形成し、更にキャリア１６を太陽ギアとしてこれと噛合う複数個の遊星ギア１７と、遊星ギア１７に噛合うインターナルギア１５と、遊星ギア１７を支持するキャリア１９とで３段目の減速機構を形成したものであり、キャリア１９に上記スピンドル２の後端が軸方向スライド自在に且つ回転伝達可能に連結されている。

上記３段の遊星機構からなる減速機構のうち、２段目の減速機構のインターナルギア１５は軸方向に摺動自在であって、本体ハウジング１の外面に配される変速用操作子（図示せず）のスライドに伴って、ギアボックス４との係合で回転不能になる位置と、キャリア１３と係合して一体に回転する位置との間で移動するものとなっている。

また、振動発生機構を内部に納めている上記ケーシング５の先端側の小径部外周面の雄ねじ部にリング状のアジャストねじ２９が螺合している。このアジャストねじ２９は、本体ケーシング１に軸回りの回転が自在な状態で連結された円筒状の切替ハンドル２７に軸方向スライド自在に且つ回転が一体になされるように係合連結されており、切替ハンドル２９の回転に伴ってアジャストねじ２９が軸方向に移動するものとなっている。

更に上記ケーシング５のギアケース４側の大径部の外周部には、軸方向に貫設する貫通孔５２が複数形成されて、ピン３３が挿入されており、このピン３３の一端側と上記アジャストねじ２９との間にはクラッチばね３５とクラッチ板３４とが配設され、更にピン３３の他端と前記３段目の減速機構におけるインターナルギア１８の軸方向端面との間にはボール６０が配設されている。このボール６０は上記クラッチばね３５による付勢でインターナルギア１８の軸方向端面に突設した突条１８ａに弾接する。

ここにおいて、インターナルギア１８はギアケース４やケーシング５に対して遊転自在に配設されているとともに、上記ボール６０との係合で回転が阻止されるものであり、作業中にスピンドル２にかかるトルクが小さい場合には、インターナルギア１８はボール６０との係合で回転が停められているために、モータ９からの動力がスピンドル２にまで伝達されるが、スビンドル２にかかるトルクがボール６０と上記突条１８ａとの係合力を上回ると、インターナルギア１８の突条１８ａがボール６０を押し出して空転を始めるために、モータ９からスピンドル２への動力伝達が遮断される。つまり、トルクリミッターがインターナルギア１８を利用して形成されているわけであり、切替ハンドル２７によるアジャストねじ２９の回転でクラッチばね３５の圧縮量を変化させてボール６０がインターナルギア１８に接する力を変化させることで、締め付けトルクを調整することができる。これが電動ドライバーとして使用することができる前記ドライバーモードである。

そして、クラッチばね３５を大きく圧縮してボール６０が突条１８ａを乗り越えることができなくなる状態とすることで、トルクリミッターが作動しないドリルモードとすることができる。

切替ハンドル２７の先端面より突出する先端部にチャックが装着される前記スピンドル２は、ケーシング５に軸受６，７を介して軸周り回転及び軸方向スライド自在に支持されており、その軸方向中間部にはリング状の回転カム８が圧入固定されている。また、スピンドル２における回転カム８よりもモータ９側の位置にリング状の固定カム２０が遊嵌されて、回転カム８の後端面に形成されたカム面８ａと、固定カム２０の先端面に形成されたカム面２０ａとが対向している。また、上記固定カム２０はその外周面から突設した突片２０ｂをケーシング５の内周面に形成された軸方向の溝（図示せず）に係合させることで回り止めがなされているとともに、後端面は前記軸受６に当接して軸方向位置が固定されている。

スピンドル２を後退させたならば、上記回転カム８のカム面８ａと固定カム２０のカム面２０ｂとが当接するが、この状態でスピンドル２を回転させたならば、スピンドル２と共に回転する回転カム８ａは固定カム２０との間でカム面８ａ，２０ｂによる滑り噛み合いを生じて前進及び後退を繰り返すものであり、この振動がスピンドル２に加えられる。つまり、回転カム８と固定カム２０とが振動発生機構を構成している。

さらに、スピンドル２の回転カム８及び軸受７よりも先端側には、リング状の切替部材２２と固定部材２１とが回動自在に遊嵌されている。そして切替部材２２の外周面に凹設した溝部２２ｂに切替ハンドル２７の内面から突設したリブ２７ａが係合しており、また軸受７と切替部材２２との間には付勢ばね２６が配されて、該付勢ばね２６により、切替部材２２の先端面がベアリング６１及ぴブッシュ６２を介してスピンドル２の大径部２ａの後端面に当接するとともに、切替部材２２及びスピンドル２が先端側に向けて付勢されている。従って、上記振動発生は、スピンドル２を付勢ばね２６に抗して後退させた状態（スピンドル２先端に装着されたドリルビットを被穿孔物に押し当てた状態）でのみなされる。

また、上記切替部材２２と軸受７との間に配された前記固定部材２１は、ケーシング５の先端部に形成した切欠部５ａ及び凹部５ｂとの係合により、回転不能に固定されたもので、切替部材２２との対向面には凹部６４ａ，６４ｂが形成されている。

一方、切替ハンドル２２と共に回転する切替部材２２における固定部材２１との対向面には、切替ハンドル２７を回転させて前記トルクリミッターが作動しないドリルモードとした時に上記凹部６４ａ，６４ｂに嵌り込む突部６３ａが設けられている。

そして、突部６３ａが凹部６４ｂに嵌り込むことができる回転位置に切替部材２２がある時のみ、前述の振動発生機構による振動発生が可能なものであり、他の回転位置では突部６３ａが凹部６４ａ，６４ｂから抜け出して固定部材２１の表面に当接するために、図６に示すようにスピンドル２の後退が妨げられて、前記回転カム８と固定カム２０とが離れた状態に保持されるために、振動発生機構による振動発生が生じることはない。

なお、ドリルモードとした状態においても、突部６３ａが凹部６４ａ，６４ｂに嵌り込まない位置を選択することができるようにしているために、振動発生を伴う振動ドリルモードと、振動発生を伴わない無振動ドリルモードの２つのドリルモードが得られるようになっている。

図中２３は防塵ゴム、２４は回転カム８の移動及びスピンドル２の軸方向移動範囲を規制する為の規制ピン、２５は軸受７と固定カム２０に挟まれて回転カム８を覆う筒状リングである。
特開昭６２−２４９７９号公報

前述の移動カムを用いたものでは、振動発生時の移動カム側に伝わる打撃振動は、移動カムを付勢するばねによって吸収されるが、後者の固定カムを用いたものでは、スピンドルに与えることができる打撃力が移動カムを用いたものより大であるものの、固定カム側に伝わる打撃振動が軸受を介して本体ハウジングに伝わってしまうものであり、このために駆動源としてのモータがチャタリングを起こしたり、ブラシ寿命を低下させたりすることがある上に、本体ハウジングに伝わる振動が大きいために使用者にしてみれば、実使用上疲労を感じるといった不具合がある。

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、固定カムを用いたものでありながら本体ハウジングに伝わる振動を低減することができる振動ドリルを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る振動ドリルは、回転力が伝達されるとともに軸方向移動が自在とされているスピンドルと、スピンドルに固定された回転カムと、回転カムと対向する固定カムと、スピンドル回転時に固定カムと回転カムとの対向面に形成されたカム面同士の滑り噛み合いで回転カム及びスピンドルの軸方向移動による振動を発生する振動ドリルにおいて、固定カムと回転カムとの軸方向滑り噛み合い量より小さい微小寸法だけ固定カムを軸方向移動自在とするとともに固定カムの上記カム面と反対側の面と固定カム支持部材との間に緩衝材を配置していることに特徴を有している。

固定カムと回転カムとの滑り噛合いによって発生したモータ側へ伝わる振動衝撃が緩衝材で緩和されるものである。

上記固定カムのカム面側に第２緩衝材を弾接させていてもよい。緩衝材の反発による衝撃を第２緩衝材で緩衝することができる。

この時、緩衝材のばね荷重を第２緩衝材のばねよりも大としていることが衝撃緩衝についてより有効なものとなる。

そして、第２緩衝材は筒状であるとともに固定カムは第２緩衝材の内周側を受けるばね受け部を備えていると、固定カムの前方に位置する回転カムに第２緩衝材が干渉してしまうことを防ぐことができる。

本発明は、固定カムと回転カムとの滑り噛合いによって発生したモータ側へ伝わる振動衝撃が緩衝材で緩和されるものであり、このために振動衝撃でおこるモータのチャタリングやブラシ寿命の低下を低減することができる上に、本体ハウジングに伝わる振動も低減できることから実使用での疲労感を抑えることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、基本的構成は上述の固定カム２０を用いたものと同じであるが、図１に示すものにおいては、圧縮コイルばねからなる緩衝材３をケーシング５と固定カム２０との間に配設している。そしてこの緩衝材３は、固定カム２０の背面を軸受６の先端面から微小寸法だけ浮かしている。なお、この微小寸法は、固定カム２０のカム面２０ａと回転カム８のカム面８ａとの軸方向滑り噛み合い量よりも小さく、軸方向滑り噛み合い量が０．６〜１ｍｍである場合、例えば０．３ｍｍ程度のものとしてある。また緩衝材３としてはそのばね定数が大であるものを用いており、前記移動カムを付勢するばねと異なって、回転カム８と固定カム２０との滑り噛み合いによる振動発生時にも、固定カム２０は殆ど軸方向に動かないものとし、動いても上記微小寸法分だけで、回転カム８と固定カム２０との軸方向滑り噛み合い量にまで達することがなく、従って振動の発生は回転カム８及びスピンドル２側が軸方向移動を行うことでなされるようにしてある。

このために、振動発生動作は圧縮コイルばねからなる緩衝材３を備えているとはいえ、付勢ばねに抗して後退する移動カムを用いたものと同じではなく、前述の固定カム２０を用いたものとほぼ同じであり、しかも固定カム２０を用いたものにおいて問題となっていいた振動発生時に固定カム２０側に伝わる打撃振動は、圧縮コイルばねからなる緩衝材３による緩衝が働くために、本体ハウジング１にそのまま伝わることはない。

図２に示すものは、上記固定カム３１とその前方側の軸受７との間に圧縮コイルばねからなる第２緩衝材３２を配したもので、図中３１ａは固定カム２０におけるばね受け部であり、前方へ突出して回転カム８の外周に位置するものとなっているために、第２緩衝材３２がその内周側に位置する回転カム８と干渉することを防ぐ役目も果たしている。

このものでは、回転カム８と固定カム２０の滑り噛合いによって軸方向に発生する衝撃荷重において、モータ９側に伝わる衝撃荷重を後方側の弾性体３で緩和し、緩衝材３の反発によって前方側に生する衝撃を第２緩衝材３２が緩和する。なお、モータ９側に伝わる衝撃荷重の方が当然大きい為、両緩衝材３，３２のばね荷重は、緩衝材３の方を第２緩衝材３２より大きくしている。

緩衝材３（緩衝材３２）として圧縮コイルばねを用いたものを示したが、図３に示すように筒状のゴム弾性材を用いてもよく、更には筒状ではなく、図４に示すように複数本の板状ゴム弾性材を用いたりしてもよい。図５に示す緩衝材３は図４に示した複数本の板状ゴム弾性材の一端側をリング状部材３０で一体に連結したものである。

本発明の実施の形態の一例の分解斜視図である。同上の他例の斜視図である。更に他例の斜視図である。別の例の斜視図である。更に別の例の緩衝材の斜視図である。固定カム型の振動発生手段を持つ振動ドリルの一例のドライバーモード時の断面図である。同上の振動ドリルモード時の断面図である。同上の分解斜視図である。 (a)は同上の固定カムの正面図、(b)は回転カムの背面図、(c)は両カムの滑り噛み合い面の断面図である。

符号の説明

１本体ハウジング
２スピンドル
３緩衝材
５回転カム
２０固定カム

Claims

回転力が伝達されるとともに軸方向移動が自在とされているスピンドルと、スピンドルに固定された回転カムと、回転カムと対向する固定カムと、スピンドル回転時に固定カムと回転カムとの対向面に形成されたカム面同士の滑り噛み合いで回転カム及びスピンドルの軸方向移動による振動を発生する振動ドリルにおいて、固定カムと回転カムとの軸方向滑り噛み合い量より小さい微小寸法だけ固定カムを軸方向移動自在とするとともに固定カムの上記カム面と反対側の面と固定カム支持部材との間に緩衝材を配置していることを特徴とする振動ドリル。
固定カムのカム面側に第２緩衝材を弾接させていることを特徴とする請求項１記載の振動ドリル。
緩衝材のばね荷重を第２緩衝材のばねよりも大としていることを特徴とする請求項２記載の振動ドリル。
第２緩衝材は筒状であるとともに固定カムは第２緩衝材の内周側を受けるばね受け部を備えていることを特徴とする請求項２または３記載の振動ドリル。