JP2006198718A - 穿孔機 - Google Patents

Abstract

【課題】刃具の回転にかかる動力の低下を防止し、かつ打撃の強さの調節による騒音の低減が可能な穿孔機の提供。
【解決手段】第１カム面５９Ａとスチールボール５３とを当接させて、第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとを連通させ、第１排出通路３８とシリンダカバー２１外との連通を流量制御バルブ５０により遮断する。これにより圧縮空気は、ドリル刃６０へ流れそれを冷却する。ノブ５７の回動により流量制御バルブ５０を後方へ移動させ第２カム面５９Ｂとスチールボール５３とを当接させる。よって、流量制御バルブ５０により第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとの連通を遮断し、第２溝５０ｃを第２排出通路４７に対向させることにより第１排出通路３８とシリンダカバー２１外とを連通させる。これにより圧縮空気は、第２空間２９ａへ流れピストン２８を往復移動させドリル刃６０に打撃を与える。
【選択図】図３

Description

本発明は穿孔機に関し、特に圧縮空気を用いてドリル刃に衝撃を加える穿孔機に関する。

従来、コンクリート等を最も速く穿孔するため、刃具の回転動作に加え、刃具に打撃振動を与えてコンクリート等を粉砕して穿孔している。例えば、穿孔機の刃具を回転させモータ等の回転運動の一部を穿孔機内に設けられたピストン等の往復運動に変え、このピストンの往復運動により打撃力を発生させる穿孔機が公知となっている。

しかしながら、このような構成の穿孔機では、打撃時に打撃音を発して騒音源となるため、騒音規制されている場所では使用することができない。これに対して、騒音規制がされている場所で、低騒音で穿孔する事を目的とした穿孔機が知られている。例えば、コンクリート構造用穿孔機のような、主にダイヤモンド粉末焼結金属で構成された刃具を回転させる構成となっており、ドリル本体には刃具を打撃する打撃手段は設けられていない（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６２−２０１６４２号公報

しかし、前述の打撃振動を与える穿孔機では、刃具を回転する動力の一部を打撃の動力としているため、刃具の回転にかかる動力が低下する場合があった。また、打撃の強さの調節ができないため騒音の低減ができなかった。また、前述の低騒音で穿孔する回転のみの穿孔機では、刃具を打撃する打撃手段が設けられていないので、コンクリートへの穿孔時、粗骨材等の硬い骨材に当たった場合には、穿孔速度が極端に遅くなり、作業効率が低下するという問題があった。

そこで本発明は、刃具の回転にかかる動力の低下を防止し、かつ打撃の強さの調節による騒音の低減が可能な穿孔機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮流体供給源に接続される流体接続部を備えたフレームと、該フレーム内に固定されて、該フレーム一端方向に出力軸を延出するモータと、一端部が該出力軸に連結されて該フレーム内一端方向に延設され、内部に空気室が形成され、他端部が該空気室に連通する圧縮流体貫通路が形成されたドリル刃を取付可能に設けられ、出力軸方向に摺動可能な回転軸と、圧縮流体の供給と排出により駆動され、該回転軸に打撃を与え該回転軸及び該刃部を往復移動させる打撃手段とを有する穿孔機を提供している。

該フレームには、該流体接続部と該打撃手段とを連通する第１流体供給通路と、該流体接続部と該空気室及び該圧縮流体貫通路とを連通する第２流体供給通路と、該打撃手段に供給された圧縮流体を該フレーム外へ排出するための流体排出通路とが形成されている。該第２流体供給通路内には、該流体排出通路と大気とを選択的に連通させると共に、該流体接続部と該空気室とを選択的に連通させる流量制御バルブが第１位置と第２位置との間で移動可能に設けられている。該フレームには該流量制御バルブを該第１位置と該第２位置との間で移動させるバルブ移動手段が設けられている。

該流量制御バルブが該第１位置にあるときは、該第２流体供給通路と該空気室とが連通して該流体接続部から該圧縮流体貫通路へ圧縮流体が流れ該ドリル刃を冷却すると共に該流体排出通路と大気との連通が遮断されて該打撃手段の駆動が規制され、該流量制御バルブが該第２位置にあるときは、該第２流体供給通路と該空気室との連通が遮断されて該流体接続部から該圧縮流体貫通路への圧縮流体の流れが遮断されると共に該流体排出通路と大気とが連通して該打撃手段が駆動する。

ここで、該流量制御バルブが第１位置と第２位置との間の位置にあるときには、該第２流体供給通路と該空気室との連通状態及び該流体排出通路と大気との連通状態が該流量制御バルブの位置に応じて調整可能であることが好ましい。

更に、該バルブ移動手段は、該流量制御バルブの一端に設けられたカムフォロアと、該カムフォロアに対向するように配置され、一端部が該フレームに回転可能に取り付けられ、他端部が該フレームから突出して設けられたカムシャフトと、該カムシャフトの該他端部に固定された保持部と、該カムフォロアに対向する位置において該カムシャフトに設けられたカムと、該流量制御バルブの他端と該フレームとの間に介装され該流量制御バルブを常に該カムに向かって付勢し、該カムフォロアを常に該カムに当接させるばねとを備え、該保持部の回動に伴う該カムの回転によって該流量制御バルブは該第１位置と該第２位置との間を移動することが好ましい。

また、該カムは、該流量制御バルブが該第１位置にある時に該カムフォロアーに当接する第１カム面及び該フレームに当接する第１位置維持面と、該流量制御バルブが該第２位置にある時に該カムフォロアーに当接する第２カム面及び該フレームに当接する第２位置維持面とを有することが好ましい。

また、該保持部は、該フレームを保持するサイドハンドルを兼ねることが好ましい。

請求項１に記載の穿孔機によれば、圧縮流体により打撃手段が駆動されるので、刃具を回転駆動させるモータの駆動力の低下を防止することができる。また、流量制御バルブの移動のみの単純な動作で圧縮流体の流れを制御することにより、圧縮流体によるドリル刃の冷却（ドリル刃の回転のみによる穿孔）と、ドリル刃に打撃を与えての穿孔とを切換えることができる。よって、必要に応じてドリル刃の回転のみによる穿孔と、ドリル刃に打撃を与えての穿孔とを頻繁に切換えながら穿孔作業を行うことができ、必要以上にドリル刃を被穿孔物に打撃させてドリル刃の寿命を縮めることもなく、そのランニングコストの増加を防止することができる。更に、ドリル刃の回転のみによる穿孔と、ドリル刃に打撃を与えての穿孔との選択を一つの流量制御バルブのみで行えるため、穿孔機を安価かつ軽量に製造することができる。

請求項２に記載の穿孔機によれば、第２流体供給通路と空気室との連通状態及び流体排出通路と大気との連通状態が流量制御バルブの位置に応じて調整可能であるので、両者を連通させることにより、圧縮流体によるドリル刃の冷却（ドリル刃の回転のみによる穿孔）と、ドリル刃に打撃を与えての穿孔とを同時に行うことができる。

また、第２流体供給通路と空気室との連通状態及び流体排出通路と大気との連通状態は、一方が増加すると他方が減少し、他方が増加すると一方が減少する関係にある。従って、流量制御バルブの第１位置と第２位置との間における、第２流体供給通路と空気室との連通状態及び流体排出通路と大気との連通状態は、反比例の関係にあるといえる。ゆえに、ドリル刃の冷却圧縮に用いられる圧縮流体の量及びドリル刃に打撃を与えての穿孔に用いられる圧縮流体の量は、流量制御バルブの位置に応じて、相対的に変化させることが可能である。従って、ドリル刃の冷却の強さとドリル刃への打撃の強さとを相対的かつ無段階に調節することができる。

よって、打撃モードによる穿孔を望むが、騒音規制等により打撃音をあまり大きくすることができない作業場所においては、流量制御バルブの位置を調整して、ドリル刃に打撃を与えての穿孔に用いられる圧縮流体の量を少なくすることにより、低騒音でのドリル刃に打撃を与えての穿孔作業を行うことができる。

請求項３に記載の穿孔機によれば、保持部の回動によってカムの回転させて、流量制御バルブを第１位置と第２位置との間を移動させるので、圧縮流体によるドリル刃の冷却（ドリル刃の回転のみによる穿孔）と、ドリル刃に打撃を与えての穿孔との切換を容易に行うことができる。更に、流量制御バルブの移動は、カムとカムフォロアからなるカム機構により行われるので、流量制御バルブを滑らかに移動させることができる。

請求項４に記載の穿孔機によれば、カムは、流量制御バルブが第１位置にある時にカムフォロアに当接する第１カム面及びフレームに当接する第１位置維持面と、流量制御バルブが第２位置にある時にカムフォロアに当接する第２カム面及びフレームに当接する第２位置維持面とを有している。よって、第１カム面がカムフォロアに当接しているときには、第１位置維持面がフレームに当接しているので、流量制御バルブを第１位置に維持することができる。また、第２カム面がカムフォロアに当接しているときには、第２位置維持面がフレームに当接しているので、流量制御バルブを第２位置に維持することができる。

請求項５に記載の穿孔機によれば、保持部は、フレームを保持するためのサイドハンドルを兼ねるので、穿孔時にフレームと保持部とを把持することができるので、安定した穿孔作業を行うことができる。更に、被穿孔物の穿孔を行いながら保持部を回転させて、圧縮流体によるドリル刃の冷却（ドリル刃の回転のみによる穿孔）とドリル刃に打撃を与えての穿孔との切換えを容易に行うことができるので、穿孔機の操作性が向上する。

本発明の実施の形態による穿孔機について図１から図９を参照して説明する。以下の説明においては、穿孔機１の、後述のドリル刃６０が設けられている一端側を前側、ハンドル３が設けられている他端側を後側とする。図１に示す穿孔機１は、ドリル本体であるハウジング２、ハウジング２の前部に連接して設けられた減速部１０、減速部１０の前方に連接して設けられ内部に打撃手段を内蔵するシリンダ部２０、同じくハウジング２の前部に連接して、かつシリンダ部２０の下部に連接して設けられた圧縮空気供給排出部４０、及びシリンダ部２０の前部に付設されるドリル刃６０により主に構成される。また、ハウジング２及びハンドル３は、穿孔機１の外郭となるフレームの一部をなしている。

ハウジング２内には、穿孔機１の動力となる図示せぬモータが内蔵されている。図示せぬモータより出力軸６が減速部１０側に向かって延設されており、この出力軸６にはモータを空冷するファン５が固定されている。ハウジング２の後方下部にはハウジング２と一体のハンドル３が延設されている。ハンドル３はトリガ４を備えており、ハンドル３内部には、トリガ４に連動する図示せぬスイッチング回路が内蔵されて、トリガ４の動作によりモータの駆動が制御される。

図２に示す減速部１０は、ギヤカバー１１と、インナーカバー１２とを外郭としている。また、ギヤカバー１１は、穿孔機１の外郭となるフレームの一部をなしている。ギヤカバー１１の前端部には、円筒状のシリンダ保持部１１Ａが前方に向かって突出されており、シリンダ保持部１１Ａの後端は、シリンダ保持部１１Ａの内径よりも縮径した縮径部を有している。ギヤカバー１１とインナーカバー１２とにより画成される空間には、第１ギヤ１３と第２ギヤ１４とが内蔵されている。インナーカバー１２はハウジング２（図１）と接して、図示せぬネジによりハウジング２に固定されている。出力軸６の先端部はインナーカバー１２を貫通し、出力軸６の先端部には、ピニオンギヤ７が出力軸と同軸的に設けられている。インナーカバー１２の出力軸６が貫通している箇所にはベアリング１７が嵌着されている。よって、モータより延設されている出力軸６は、インナーカバー１２及びベアリング１７により、回転可能に支承されている。

第１ギヤ１３は、ピニオンギヤ７と噛合するファーストギヤ１３Ａと、ファーストギヤ１３Ａと一体に構成されるファーストピニオンギヤ１３Ｂとを備えている。ファーストギヤ１３Ａとファーストピニオンギヤ１３Ｂとは、ギヤカバー１１に嵌入されたベアリング１５Ａとインナーカバー１２に嵌入されたベアリング１５Ｂとにより回転可能に支承されている。第２ギヤ１４は、第１ギヤ１３のファーストピニオンギヤ１３Ｂと噛合している。第２ギヤ１４の中心軸部分には、後述のメインシャフト２３のメインシャフト後端部２３Ｄが同軸的に嵌合されている。そしてギヤカバー１１に嵌入されたベアリング１６Ａとインナーカバー１２に嵌入されたベアリング１６Ｂとは、メインシャフト後端部２３Ｄを回転可能に支承している。

シリンダ部２０は、ギヤカバー１１とシリンダカバー２１とを外郭として構成されている。中空状のシリンダカバー２１は、パッキン９を介してギヤカバー１１に当接し、図示せぬネジでギヤカバー１１に固定されている。このシリンダカバー２１の図１、図２における後述のメインシャフト２３より下側部分は、シリンダ部２０の下部に設けられる圧縮空気供給排出部４０の外郭の一部をなす。シリンダカバー２１の前側部には、シリンダ当接部２１Ａがシリンダ２１から内方に延出して設けられている。また、シリンダカバー２１は、穿孔機１の外郭となるフレームの一部をなしている。

シリンダカバー２１内部には、筒状のシリンダ２２が設けられている。このシリンダ２２は円筒形状をなし、その内部にはメインシャフト２３が貫通している。またシリンダ２２はシリンダ前端部２２Ａ、シリンダ後端部２２Ｂを備え、シリンダ前端部２２Ａは、シリンダ当接部２１Ａに係合している。また、シリンダ２２の半径方向においてシリンダ前端部２２Ａはシリンダカバー２１と当接し、この当接箇所にはＯリング２４が嵌着されており、このＯリング２４によってシリンダ前端部２２Ａの前後間の気密性を保っている。

またシリンダ後端部２２Ｂは、ギヤカバー１１に設けられたシリンダ保持部１１Ａ内に嵌入されており、前述のシリンダ保持部１１Ａの後端の縮径部とで、ウレタンワッシャ２５、ワッシャ２６を挟んでいる。よって、シリンダ２２は、シリンダカバー２１のシリンダ当接部２１Ａと、ギヤカバー１１とによって挟まれて、シリンダカバー２１内に固定される。また、シリンダカバー２１、ギヤカバー１１、シリンダ２２により、シリンダ２２外周部分に略円筒状の第１空間２７が画成される。

シリンダ２２の前後方向の中央内面には、周方向全周に渡って内方に突出した環状凸部であるシリンダ凸部２２Ｃが設けられる。またシリンダ凸部２２Ｃとシリンダ後端部２２Ｂの間のシリンダ胴部２２Ｄには、シリンダ２２内空間と、第１空間２７とを連通する環状凸部側部孔である複数の側部孔２２ｅが形成されている。

このシリンダ２２内部には、筒状のピストン２８がメインシャフト２３及びシリンダ２２に対して摺動可能に設けられている。ピストン２８は、ピストン胴部２８Ａ及び、このピストン胴部２８Ａより大径のピストン後端部２８Ｂより構成されている。ピストン胴部２８Ａがシリンダ２２内部であってシリンダ凸部２２Ｃに対向する位置に嵌入され、ピストン後端部２８Ｂが、シリンダ２２のシリンダ胴部２２Ｄ内に嵌入されている。また、ピストン胴部２８Ａはシリンダ凸部２２Ｃ内径より若干小径に形成され、かつピストン後端部２８Ｂもシリンダ胴部２２Ｄ内径より若干小径に形成されている。よってピストン胴部２８Ａとシリンダ凸部２２Ｃとの間、及びピストン後端部２８Ｂとシリンダ胴部２２Ｄとの間に隙間が形成されるが、この隙間には潤滑油が充填されてシール効果を備えるため、シリンダ凸部２２Ｃの前後間、及びピストン後端部２８Ｂの前後間で気密性が保たれ、かつピストン２８の摺動性も良好になる。

ピストン胴部２８Ａとシリンダ凸部２２Ｃの間の隙間、及びピストン後端部２８Ｂとシリンダ胴部２２Ｄとの間の隙間が潤滑油によりシールされるため、シリンダ凸部２２Ｃ後面と、シリンダ凸部２２Ｃ後方のシリンダ胴部２２Ｄ内周面と、ピストン後端部２８Ｂ前面と、ピストン後端部２８Ｂ前方のピストン胴部２８Ａ外周面と、で第２空間２９ａが画成される。この第２空間２９ａは、側部孔２２ｅを介して第１空間２７と連通しており、シリンダ２２に対するピストン２８の位置に応じてその体積が変化する。

ピストン胴部２８Ａには、その外周面からピストン２８の中心方向に延びる第１孔２８ｃが穿設されている。またピストン２８には、ピストン後端部２８Ｂの後端面に一端の開口部、第１孔２８ｃ内壁面に他端の開口部が形成されてピストン２８の軸方向と平行に延びる第２孔２８ｄが形成されている。回転軸であるメインシャフト２３は、ピストン２８を貫通することにより、ピストン２８がメインシャフト２３に対して摺動可能になっている。して設けられている。メインシャフト後端部２３Ｄは、ギヤカバー１１を貫通して、第２ギヤ１４に同軸的に固定されている。この貫通箇所には、オイルシール３９が設けられており、シリンダカバー２１内とギヤカバー１１内との間の気密性を保持している。

メインシャフト胴部２３Ｃはピストン２８内径より若干小径に形成されている。よってピストン２８内面とメインシャフト胴部２３Ｃとの間に隙間が形成されるが、この隙間に潤滑油が充填されてシール効果を備えるため、ピストン２８の前後間での気密性が保たれ、かつピストン２８の摺動性、メインシャフト２３の回転性が確保される。また、メインシャフト胴部２３Ｃ、ピストン後端部２８Ｂ後端面、シリンダ２２内面、ワッシャ２６で第３空間２９ｂが画成されている。この第３空間２９ｂは、第２孔２８ｄを介して第１孔２８ｃと連通している。

メインシャフト２３のメインシャフト前端部２３Ａは、メインシャフト胴部２３Ｃより小径に形成されている。そしてメインシャフト前端部２３Ａの外周面には、メインシャフト２３の軸方向と平行にメインシャフト前端部２３Ａの先端部分からシャフト溝２３ｂがメインシャフト前端部２３Ａの直径方向位置に一対形成されている（図２においては一方のみを示す。）。尚、シリンダ２２、メインシャフト２３及びピストン２８により打撃手段を構成している。

メインシャフト前端部２３Ａには、回転軸の一部をなす筒状のスピンドル３１が、メインシャフト２３に対して同軸的に摺動自在に外挿され、後述するメタルピース３２及びスリーブ３３により支持されている。スピンドル３１の前端部であるスピンドル前端部３１Ａは、シリンダカバー２１前端より突出しており、このスピンドル前端部３１Ａの内面には、後述のドリル刃６０に形成された雄ネジと螺合する雌ネジが形成されている。また、スピンドル３１の後端部であるスピンドル後端部３１Ｂは、ピストン２８により打撃される被打撃部となる。

スピンドル３１の内周面後方側であってスピンドル３１の直径方向位置には、メインシャフト２３の半径方向内方に突出した一対のスピンドル凸部３１Ｃが設けられている（図２においては一方のみを示す。）。スピンドル凸部３１Ｃが、メインシャフト２３のメインシャフト前端部２３Ａに穿設された一対のシャフト溝２３ｂに挿入係合されることにより、スピンドル３１は、メインシャフト２３に対して回転不可かつメインシャフト２３の軸方向への摺動のみ可能となる。また、スピンドル３１表面の後述するスリーブ３３が当接する箇所には、スピンドル３１軸方向と平行に縦長の縦溝３１ｄが穿設されている。またスピンドル３１は内部に空気室３１ｅが画成されており、スピンドル３１の空気室３１ｅの後端付近には空気孔３１ｆが穿設されて、空気室３１ｅとスピンドル３１外部とを連通している。

また、環状のメタルピース３２はシリンダカバー２１に嵌着されており、その内径はスピンドル３１の外径より僅かに大きく形成されている。よって、メタルピース３２とスピンドル３１との間に隙間が形成されるが、この隙間に潤滑油が充填されるため、メタルピース３２に対してスピンドル３１は、回転、摺動可能になる。また、環状のスリーブ３３は、シリンダカバー２１に嵌着されているベアリング３４の内輪に嵌着されている。よって、スリーブ３３はシリンダカバー２１に対して回転可能である。

スリーブ３３には孔３３ａが形成されており、この孔３３ａ内には、スリーブ３３内周面より一部が突出するスチールボール３５が挿入されている。そして、当該突出するスチールボール３５の一部は、スピンドル３１の縦溝３１ｄに係合されている。よって、スチールボール３５は、スピンドル３１の摺動移動を規制するストッパとして機能し、スピンドル３１は縦溝３１ｄの軸方向の長さ分のみ摺動可能である。またスリーブ３３とベアリング３４とシリンダカバー２１とにより空気孔３１ｆを介して空気室３１ｅと連通する第１供給通路３６が画成される。

シリンダカバー２１のメタルピース３２の前方にはオイルシール３７が嵌着されており、シリンダカバー２１より突出して大気に曝されているスピンドル３１表面に付着するゴミがシリンダカバー内に侵入するのを防止すると共に、シリンダカバー２１内と大気とを遮断している。また、スピンドル後端部３１Ｂ、メインシャフト２３、ピストン２８、シリンダ２２、スリーブ３３により第１排出通路３８が画成されている。

図１に示すようにドリル刃６０は、その後端の雄ねじが前述のスピンドル３１の雌ネジと螺合しており、スピンドル３１の前端から延設されている。ドリル刃６０の軸心には、空気室３１ｅに連通する空気貫通路６０ａが形成されている。またドリル刃６０は、その先端にロウ付け固定された超合金製で尖頭形状の刃部６１を有している。またドリル刃６０の外周には、刃部６１から後端に向って延びる逃がし溝６０ｂが螺旋状に形成されている。そして、逃がし溝６０ｂの刃部６１近傍には、空気貫通路６０ａに連通する空気排出口６０ｃが形成されている。

次に、圧縮空気供給排出部４０について図２乃至図４に基づき説明する。圧縮空気供給排出部４０は、シリンダカバー２１と、シリンダカバー２１の前方に連接して設けられたフロントキャップ４１とを外郭としている。圧縮空気供給排出部４０の後部には、シリンダカバー２１とパッキン９とより空気蓄積室４２が画成されている。シリンダカバー２１の第１空間２７に面する箇所には、第１供給孔４３（図３）が形成されている。空気蓄積室４２の前方のシリンダカバー２１には、空気蓄積室４２及び第１供給孔４３に連通し、ピストン２８の軸方向と平行に延びるメインシャフト２３に直交する断面が円形の空気流入孔４４が形成されている。空気流入孔４４の反第１供給孔４３側には、圧縮空気取り入れ箇所であって所定量の圧縮空気を吐出する図示せぬコンプレッサが連結される空気接続部４５が設けられている。空気流入孔４４、第１供給孔４３、第１空間２７及び側部孔２２ｅにより、空気接続部４５と第２空間２９ａとを連通する第１流体供給通路をなす。

またシリンダカバー２１には、空気流入孔４４の前端から前方に向かって延びシリンダカバー２１前端に開口する断面円形のバルブ収納孔４６が形成されている。バルブ収納孔４６は空気流入孔４４に連通し、バルブ収納孔４６の直径は空気流入孔４４の直径よりも大きく構成されている。そして、シリンダカバー２１のスリーブ３３の下方に位置する部分には、第１排出通路３８に連通し、バルブ収納孔４６をその直径方向に横断し、かつシリンダカバー２１の下部に開口し大気と連通する第２排出通路４７が形成されている。

またシリンダカバー２１の第２排出通路４７の前方には、第１供給通路３６に連通し、バルブ収納孔４６をその直径方向に横断し、シリンダカバー２１の下部に開口する第２供給通路４８が形成されている。バルブ収納孔４６内の空気流入孔４４側には、コイルばね４９が配置されている。コイルばね４９の内方空間と空気流入孔４４とは連通している。バルブ収納孔４６内のコイルばね４９の前方には、断面円形の流量制御バルブ５０が第２排出通路４７及び第２供給通路４８の直径方向に横断するように嵌入され、その一端はコイルばね４９に当接し他端はバルブ収納孔４６から突出しており、流量制御バルブ５０はバルブ収納孔４６内において摺動可能である。

よって、流量制御バルブ５０は、コイルばね４９によって常に前方に付勢されている。流量制御バルブ５０はバルブ収納孔４６内径より若干小径に形成されている。よって流量制御バルブ５０とシリンダカバー２１との間に隙間が形成されるが、流量制御バルブ５０の第２排出通路４７とコイルばね４９との間及び第２排出通路４７と第２供給通路４８との間におけるシリンダカバー２１に当接する箇所には、それぞれＯリング５１、５２が嵌着されている。よって、第２排出通路４７とコイルばね４９の内方空間と間の連通、及び第２排出通路４７と第２供給通路４８との間の連通は、Ｏリング５１、５２により遮断されている。

また、図３において流量制御バルブ５０の第２供給通路４８に対向する箇所には、第２供給通路４８に連通する半径方向通路５０ａが、流量制御バルブ５０の直径方向の一端から他端へ貫通して形成されている。半径方向通路５０ａが形成された位置における流量制御バルブ５０の外周には、周方向全周に渡って断面半円形状の第１溝５０ｂが形成されている。また、流量制御バルブ５０の第２排出通路４７に面する位置の前方には、第１溝５０ｂと同様の第２溝５０ｃが形成されている。更に流量制御バルブ５０の軸心位置には、その後端面に一端がコイルばね４９の内方空間に開口し、半径方向通路５０ａに他端が開口する軸方向通路５０ｄが形成されている。また、流量制御バルブ５０の前端には、円錐状の凹部５０ｆが形成されている。凹部５０ｆ内にはカムフォロアであるスチールボール５３が保持され、スチールボール５３の一部は凹部５０ｆから突出している。

図３において第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとは連通しているが、流量制御バルブ５０を後方への移動させ、第１溝５０ｂ及び半径方向通路５０ａをシリンダカバー２１に対向させることにより、当該連通を遮断することができる。同様に第１排出通路３８とシリンダカバー２１外との連通は、流量制御バルブ５０によって遮断されているが、流量制御バルブ５０を後方への移動させ、第２溝５０ｃを第２排出通路４７に対向させることにより連通させることができる。

尚、第１排出通路３８、第２排出通路４７及び第２溝５０ｃにより、前述の打撃手段とフレームの一部を構成するシリンダカバー２１の下部の大気とを連通する流体排出通路をなしている。また、空気流入孔４４、コイルばね４９の内方空間、軸方向通路５０ｄ、半径方向通路５０ａ、第１溝５０ｂ、第２供給通路４８及び第１供給通路３６とにより、空気接続部４５と空気室３１ｅとを連通する第２流体供給通路をなす。

フロントキャップ４１は、圧縮空気供給排出部４０の前端において、シリンダカバー２１の前端から突出した流量制御バルブ５０及びスチールボール５３を覆うようにボルトにより取り付けられている。また、フロントキャップ４１は、穿孔機１の外郭となるフレームの一部をなしている。フロントキャップ４１の後端部は、第２供給通路４８とシリンダカバー２１外との連通を遮断している。このフロントキャップ４１とシリンダカバー２１の前端とによってカム収容室５４が画成され、シリンダカバー２１の前端から突出した流量制御バルブ５０及びスチールボール５３は、カム収容室５４内に位置している。

図４に示すように、フロントキャップ４１には軸受５５が固定されており、スチールボール５３（図３）に対向する位置において、カムシャフト５６の一端部が軸受５５に回転可能に支承されている。カムシャフト５６は、図４の紙面に対し左右方向に延びており、その他端部はフロントキャップ４１から突出して設けられている。カムシャフト５６の他端部には、保持部である樹脂製のノブ５７が第１ネジ５８により取り付けられている。よって、ノブ５７を図３において時計回りに回動させることにより、カムシャフト５６を回転させることができる。

カムシャフト５６のスチールボール５３に対向する位置には、カム５９が圧入固定されスチールボール５３に当接している。カム５９は、平坦面からなる第１カム面５９Ａと、第１カム面５９Ａに隣接する円弧状の曲面からなる第２カム面５９Ｂとを有している。図３において第１カム面５９Ａがスチールボール５３に当接しているが、図５に示すようにカムシャフト５６を回転させることにより第２カム面５９Ｂもスチールボール５３に当接可能である。カム５９は更に、第１カム面５９Ａに対向する平坦面からなる第１位置維持面５９Ｃと、第２カム面５９Ｂに対向する平坦面からなる第２位置維持面５９Ｄとを有している。

図３に示すように、第１カム面５９Ａの第１端部５９Ａ１がスチールボール５３に当接している時（後述する流量制御バルブ５０が第１位置にある時）は、第１位置維持面５９Ｃがフロントキャップ４１に当接するように、第１カム面５９Ａと第１位置維持面５９Ｃとは位置付けられている。更に、図５に示すように、第２カム面５９Ｂがスチールボール５３に当接している時（後述する流量制御バルブ５０が第２位置にある時）は、第２位置維持面５９Ｄがフロントキャップ４１に当接するように、第２カム面５９Ｂと第２位置維持面５９Ｄとは位置付けられている。また、カムシャフト５６は、上記の第１カム面５９Ａの反第２カム面５９Ｂ側端部と第２カム面５９Ｂとの間のみ、即ち、図３と図５とに示す位置の間のみ（約６０°）で回転可能に設けられている。

次に本実施の形態にかかる穿孔機１の動作について説明する。作業者がドリル刃６０を図示せぬ被穿孔物、例えばコンクリート壁等に押しつけた状態で、トリガ４を引くと、図示せぬモータの出力軸６が回転する。この時に出力軸６に固定されているファン５も回転し、ハウジング２に形成された図示せぬ空気流入口より大気を取り込んでモータを冷却する。

出力軸６の先端に設けられたピニオンギヤ７は、第１ギヤ１３のファーストギヤ１３Ａと噛合しているため、第１ギヤ１３は回転する。第１ギヤ１３はファーストピニオンギヤ１３Ｂにより第２ギヤ１４と噛合しているため、第１ギヤ１３の回転は第２ギヤ１４に伝達される。この第２ギヤ１４の中心軸部分にはメインシャフト後端部２３Ｄが同軸的に嵌合しているため、メインシャフト２３は第２ギヤ１４とともに回転する。

前述のように、スピンドル３１は、メインシャフト２３に対して軸方向には自由に移動できるが、回転方向には固定されているので、スピンドル３１はメインシャフト２３とともに回転する。スピンドル３１の前端部にはドリル刃６０が固定されているため、ドリル刃６０も回転し、コンクリート壁等を穿孔する。

ドリル刃６０の回転によりコンクリート壁等を穿孔する場合は、刃部６１をコンクリート壁等に押し当ててコンクリート壁を削り取るが、この時に刃部６１は摩擦により高熱となる。これを放置すると、強熱による材料特質の変化等により、穿孔性能が低下する。また、穿孔することにより、刃部６１周辺にはコンクリート粉が多量に発生するが、このコンクリート粉が刃部６１とコンクリート壁との間にあると、刃部６１がコンクリート壁と直接接触できず穿孔性能が低下する。よって、刃部６１を冷却するとともにコンクリート粉を穿孔内より排出する必要がある。

具体的には、図３に示すように第１カム面５９Ａの第１端部５９Ａ１とスチールボール５３とを当接させて、第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとを連通させ、第１排出通路３８とシリンダカバー２１外との連通を流量制御バルブ５０により遮断する。この時の流量制御バルブ５０の位置を第１位置とする。そして、第１位置維持面５９Ｃはフロントキャップ４１に当接しているので、流量制御バルブ５０は第１位置に維持される。この状態で、図示せぬコンプレッサより空気接続部４５を介して空気流入孔４４に圧縮空気が流入する。流入した圧縮空気は、コイルばね４９の内方空間、軸方向通路５０ｄ、半径方向通路５０ａ、第２供給通路４８及び第１供給通路３６を介して空気室３１ｅに流入する。空気室３１ｅに流入した圧縮空気は、空気貫通路６０ａを介して空気排出口６０ｃから外部へ排出される。

よって、圧縮空気が排出される際に、圧縮空気が刃部６１周辺の熱を奪うため、刃部６１は冷却される。また、穿孔の内部で空気排出口６０ｃより吐出された圧縮空気は、逃がし溝６０ｂに沿って穿孔外に排出されるが、この時に刃部６１付近で発生するコンクリート粉も一緒に排出される。また、流量制御バルブ５０にはＯリング５１、５２が嵌着されているので、圧縮空気が流量制御バルブ５０とシリンダカバー２１との間の隙間から第２排出通路４７へ流出することがない。従って、効率よく圧縮空気を利用することができる。以下、上述のように第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとが連通し、圧縮空気が空気室３１ｅ及び空気貫通路６０ａを介して空気排出口６０ｃから外部へ排出され、刃部６１が冷却される穿孔機１の穿孔状態を冷却モードとする。

以上、ドリル刃６０の回転のみによっても、コンクリート壁等に穿孔することは可能である。また、ドリル刃６０の回転のみであるため、穿孔時に発生する騒音は小さい。しかし、祖骨材等に当たった場合や、高強度コンクリート等のコンクリート自体が硬い場合では、ドリル刃６０の回転のみによる穿孔では、作業効率が低下する。よってこの場合はドリル刃６０に打撃を加える。

ドリル刃６０の打撃は、ピストン２８でスピンドル後端部３１Ｂを打撃することにより行う。具体的には、ノブ５７を図２に示す状態から図５に示す位置まで回動させる。この時、第１カム面５９Ａがスチールボール５３に常に当接した状態でカムシャフト５６を中心にカム５９が回転するので、流量制御バルブ５０を滑らかに移動させることができる。ノブ５７の回動により、流量制御バルブ５０は後方へ移動してゆき、第２カム面５９Ｂとスチールボール５３とが当接する。よって、半径方向通路５０ａより前方に位置する流量制御バルブ５０の部分により第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとの連通を遮断し、第２溝５０ｃを第２排出通路４７に対向させることにより第１排出通路３８とシリンダカバー２１外とを連通させる。この時の流量制御バルブ５０の位置を第２位置とする。そして、第２位置維持面５９Ｄはフロントキャップ４１に当接しているので、流量制御バルブ５０は第２位置に維持される。

この状態で図示せぬコンプレッサより空気接続部４５を介して空気流入孔４４に圧縮空気が流入する。流入した圧縮空気は、第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとの連通が遮断されているので、第１供給孔４３及び第１空間２７を介して側部孔２２ｅより第２空間２９ａに流入する。図５に示すピストン２８の位置において、第２空間２９ａは側部孔２２ｅ以外には連通していない。よって、第２空間２９ａに圧縮空気が流入・蓄積されることにより内部圧力が高まり、第３空間２９ｂとの間に圧力差が生じて、ピストン２８が後端部に移動させられて第２空間２９ａが拡大する。

そして、図６に示すように、ピストン２８が第１孔２８ｃと第２空間２９ａとが連通する位置まで移動すると、第２空間２９ａと第３空間２９ｂは第１孔２８ｃ及び第２孔２８ｄを介して連通するため、第２空間２９ａと第３空間２９ｂとは同気圧となる。ピストン２８の前方に位置する第１排出通路３８は、大気に連なる第２排出通路４７に連通しているため、気圧は大気圧と略同一となっているのに対し、ピストン２８の後方に位置する第３空間２９ｂは圧縮空気にかかる圧力と同圧である。よって、ピストン２８の前後間で圧力差が発生し、図７に示すように、ピストン２８は低圧である前側に向かって移動する。

ピストン２８が前側に移動して第１孔２８ｃがシリンダ凸部２２Ｃより前側に移動することにより、第３空間２９ｂと第１排出通路３８とは、第１孔２８ｃと第２孔２８ｄとを介して連通する。よって、第３空間２９ｂ及び第２孔２８ｄ内の圧縮空気は、第１排出通路３８及び第２排出通路４７を通ってシリンダカバー２１外へ排出される。これにより第３空間２９ｂと第１排出通路３８との気圧は、略同一圧になるが、ピストン２８の慣性力により、ピストン２８はそのまま前進する。そして、図８に示すようにスピンドル後端部３１Ｂに衝突し、スピンドル３１に固定されたドリル刃６０に打撃力を加える。これにより祖骨材等や高強度コンクリート等を穿孔することができ、穿孔機の作業性の低下を防止することができる。また、図示せぬモータの駆動力ではなく、圧縮空気によりピストン２８を往復移動させるので、ドリル刃６０の回転駆動に用いられる図示せぬモータの駆動力の低下を防止することができる。以下、第１排出通路３８とシリンダカバー２１の大気とを第２溝５０ｃ及び第２排出通路４７を介して連通させ、ピストン２８を摺動移動させて、ドリル刃６０に打撃力を加える穿孔機１の穿孔状態を打撃モードとする。

また、ピストン２８の重心である中心軸と回転軸の一部であるスピンドル３１の重心である中心軸とは同軸上にあるため、打撃時に力の分散等があまり発生せず、ピストン２８の運動量は好適にスピンドル３１に伝達される。スピンドル３１は、メインシャフト２３に係ることなく自由に軸方向摺動可能であるので、ピストン２８により打撃された場合に動作する箇所は、スピンドル３１及びドリル刃６０のみとなる。スピンドル３１とドリル刃６０とは慣性質量が小さいため、ピストン２８による打撃をより好適に刃部６１に伝達することが可能となる。また、スピンドル３１は、メインシャフト２３に対して、軸方向について自由に動けるため、スピンドル３１に伝えられる打撃力は、メインシャフト２３に伝達されることはない。よって、メインシャフト後端部２３Ｄに固定される第２ギヤ１４等に打撃による衝撃が伝えられることはない。

その後、ピストン２８は衝突による反力により後方に移動し、図５に示す初期位置に戻る。この一連の動作が繰り返されることにより、連続的にスピンドル３１が打撃されることになる。また、流量制御バルブ５０が第１位置にあるときは、第１排出通路３８とシリンダカバー２１外との連通が遮断されているため、ピストン２８の前後間で大きな圧力差が生じず、かつ圧縮空気を外部へ排出できないので、ピストン２８は摺動動作することができない。従って、スピンドル３１は、ピストン２８によって打撃されない。

また、図９に示すように第１カム面５９Ａの第２端部５９Ａ２とスチールボール５３とを当接させれば、第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとを連通させ第２溝５０ｃを第２排出通路４７に対向させることにより、第１排出通路３８とシリンダカバー２１外とを連通させることができる。これにより、上記の冷却モードと打撃モードとを同時に行うことができる。また、第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとの連通状態（第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとの重なり具合）と、第１排出通路３８とシリンダカバー２１下部の大気との連通状態（第２排出通路４７と第２溝５０ｃとの重なり具合）とは、一方が増加すると他方が減少し、他方が増加すると一方が減少する関係にある。

従って、流量制御バルブ５０の第１位置と第２位置との間の移動における、第２供給通路４８と半径方向通路５０ａとの連通状態と、第１排出通路３８とシリンダカバー２１下部の大気との連通状態とは反比例の関係にあるといえる。ゆえに、冷却モードに用いられる圧縮空気の量及び打撃モードに用いられる圧縮空気の量は、使用者によるノブ５７の回動加減による流量制御バルブ５０の位置に応じて、相対的に変化させることが可能である。従って、刃部６１の冷却の強さとドリル刃６０への打撃の強さとを相対的かつ無段階に調節することができる。

よって、打撃モードによる穿孔を望むが、騒音規制等により打撃音をあまり大きくすることができない作業場所においては、ノブ５７の回動により流量制御バルブ５０の位置を調整して、第２空間２９ａへ供給される圧縮空気の量を少なくすればよい。これにより、ドリル刃６０へのピストン２８の往復移動による打撃力を低減することができ、被穿孔物への刃部６１の打撃による騒音を低減することができる。

また、上記の構成によれば、流量制御バルブ５０の移動による冷却モードと打撃モードとの切換えを、ノブ５７の回動による一つの流量制御バルブ５０の移動のみの単純な操作で行うことができる。よって、必要に応じて冷却モードと打撃モードとを頻繁に切換えながら穿孔作業を行うことができ、必要以上にドリル刃６０を被穿孔物に打撃させてドリル刃６０の寿命を縮めることもなく、そのランニングコストの増加を防止することができる。更に、冷却モードと打撃モードとの選択を一つの流量制御バルブ５０のみで行えるため、圧縮空気供給排出部４０の構造の単純化を図ることができ、穿孔機１を安価かつ軽量に製造することができる。

本発明によるドリル装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、図１０に示すように、カムシャフト５６の他端にノブ５７ではなく、サイドハンドル５７Ａを第２ネジ５７Ｂにより着脱可能に取り付けても良い。かかる構成によれば、穿孔時にハンドル３とサイドハンドル５７Ａとを把持することができるので、安定した穿孔作業を行うことができる。更に、被穿孔物の穿孔を行いながら、サイドハンドル５７Ａを回転させて、冷却モードと打撃モードとの切換えを容易に行うことができるので、穿孔機１の操作性が向上する。

また図１１に示すように、カムシャフト５６の両端にサイドハンドル取り付け部５６Ａを設けて、それらをフロントキャップ４１から突出させて、穿孔機１０１の図における左右両側にサイドハンドル５７Ａを第２ネジ５７Ｂにより着脱可能に構成しても良い。かかる構成によれば、作業者の好みに合わせた姿勢でハンドル３とサイドハンドル５７Ａとを把持しながら穿孔作業を行うことができる。また、サイドハンドル５７Ａは第２ネジ５７Ｂにより着脱可能に取り付けられているので、穿孔機１を使用しない時には、サイドハンドル５７Ａを取り外すことにより穿孔機１をコンパクトに収納することができる。

また、流量制御バルブ５０を移動させる手段として、カム５９とカムフォロアであるスチールボール５３とからなるカム機構を用いたが、クランク機構等の回転運動を直線運動に変換する機構であっても良い。

実施の形態に係る穿孔機の側面断面図。 実施の形態に係る穿孔機の側面断面詳細図。 実施の形態に係る穿孔機の圧縮空気供給排出部の側面断面詳細図。 実施の形態に係る穿孔機の部分断面正面図。 実施の形態に係る穿孔機の流量制御バルブが第２位置にある時を示す側面断面図。 実施の形態に係る穿孔機のピストンの動作を示す側面断面図。 実施の形態に係る穿孔機のピストンの動作を示す側面断面図。 実施の形態に係る穿孔機のピストンの動作を示す側面断面図。 実施の形態に係る穿孔機の流量制御バルブが第１位置と第２位置との間にある時を示す側面断面図。 実施の形態に係る穿孔機の変更例の斜視図。 実施の形態に係る穿孔機の変更例の部分断面正面図。

符号の説明

１ 穿孔機 ２ ハウジング ３ ハンドル １１ ギヤカバー
２１ シリンダカバー ２２ シリンダ ２２ｅ 側部孔 ２３ メインシャフト ２７ 第１空間 ２８ ピストン ３１ スピンドル ３１ｅ 空気室
３６ 第１供給通路 ３８ 第１排出通路 ４１ フロントキャップ
４３ 第１供給孔 ４４ 空気流入孔 ４５ 空気接続部 ４７ 第２排出通路 ４８ 第２供給通路 ４９ コイルばね ５０ａ 半径方向通路
５０ 流量制御バルブ ５０ｂ 第１溝 ５０ｃ 第２溝 ５０ｄ 軸方向通路
５３ スチールボール ５６ カムシャフト ５７Ａ サイドハンドル
５７ ノブ ５９ カム ５９Ａ 第１カム面 ５９Ｂ 第２カム面
５９Ｃ 第１位置維持面 ５９Ｄ 第２位置維持面 ６０ ドリル刃
６０ａ 空気貫通路

Claims (5)

1. 圧縮流体供給源に接続される流体接続部を備えたフレームと、
   該フレーム内に固定されて、該フレーム一端方向に出力軸を延出するモータと、
   一端部が該出力軸に連結されて該フレーム内一端方向に延設され、内部に空気室が形成され、他端部が該空気室に連通する圧縮流体貫通路が形成されたドリル刃を取付可能に設けられ、出力軸方向に摺動可能な回転軸と、
   圧縮流体の供給と排出により駆動され、該回転軸に打撃を与え該回転軸及び該刃部を往復移動させる打撃手段と、を有し、
   該フレームには、該流体接続部と該打撃手段とを連通する第１流体供給通路と、該流体接続部と該空気室及び該圧縮流体貫通路とを連通する第２流体供給通路と、該打撃手段に供給された圧縮流体を該フレーム外へ排出するための流体排出通路と、が形成され、
   該第２流体供給通路内には、該流体排出通路と大気とを選択的に連通させると共に、該流体接続部と該空気室とを選択的に連通させる流量制御バルブが第１位置と第２位置との間で移動可能に設けられ、
   該フレームには該流量制御バルブを該第１位置と該第２位置との間で移動させるバルブ移動手段が設けられ、
   該流量制御バルブが該第１位置にあるときは、該第２流体供給通路と該空気室とが連通して該流体接続部から該圧縮流体貫通路へ圧縮流体が流れ該ドリル刃を冷却すると共に該流体排出通路と大気との連通が遮断されて該打撃手段の駆動が規制され、該流量制御バルブが該第２位置にあるときは、該第２流体供給通路と該空気室との連通が遮断されて該流体接続部から該圧縮流体貫通路への圧縮流体の流れが遮断されると共に該流体排出通路と大気とが連通して該打撃手段が駆動することを特徴とする穿孔機。
2. 該流量制御バルブが第１位置と第２位置との間の位置にあるときには、該第２流体供給通路と該空気室との連通状態及び該流体排出通路と大気との連通状態が該流量制御バルブの位置に応じて調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の穿孔機。
3. 該バルブ移動手段は、該流量制御バルブの一端に設けられたカムフォロアと、該カムフォロアに対向するように配置され、一端部が該フレームに回転可能に取り付けられ、他端部が該フレームから突出して設けられたカムシャフトと、該カムシャフトの該他端部に固定された保持部と、該カムフォロアに対向する位置において該カムシャフトに設けられたカムと、該流量制御バルブの他端と該フレームとの間に介装され該流量制御バルブを常に該カムに向かって付勢し、該カムフォロアを常に該カムに当接させるばねと、を備え、
   該保持部の回動に伴う該カムの回転によって該流量制御バルブは該第１位置と該第２位置との間を移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔機。
4. 該カムは、該流量制御バルブが該第１位置にある時に該カムフォロアに当接する第１カム面及び該フレームに当接する第１位置維持面と、該流量制御バルブが該第２位置にある時に該カムフォロアに当接する第２カム面及び該フレームに当接する第２位置維持面とを有することを特徴とする請求項３に記載の穿孔機。
5. 該保持部は、該フレームを保持するためのサイドハンドルを兼ねることを特徴とする請求項３に記載の穿孔機。

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