JP2006289553A - 電動ハンマ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被加工材に対してハンマ作業を行うハンマビット113と、駆動モータ121と、駆動モータにより駆動されてハンマビットに打撃力を加える打撃子134と、ハンマ作業時に生ずる振動の制振を行う制振機構171と、を有する電動ハンマであって、ハンマ作業時において、被加工材側からハンマビットに作用する外力に基づくハンマビットの負荷状態を駆動モータの負荷電流の大きさによって検出し、当該検出された負荷状態に応じて制振機構を制御する。
【選択図】 図2
Description
請求項1に記載の発明によれば、ハンマ作業を行うハンマビットと、駆動モータと、当該駆動モータにより駆動されてハンマビットに打撃力を加える打撃子と、ハンマ作業時に生じる振動の制振を行う制振機構とを有する電動ハンマが構成される。本発明における「制振機構」としては、ハンマ作業時に生ずる振動に対抗して直線運動することで当該振動の制振を行うカウンタウェイトや動吸振器等を好適に包含する。
本発明においては、ハンマ作業時において、被加工材側からハンマビットに作用する外力に基づくハンマビットの負荷状態を駆動モータの負荷電流の大きさによって検出し、当該検出された負荷状態に応じて制振機構を制御する構成としている。本発明における「ハンマビットの負荷状態」とは、被加工材側からハンマビットに外力が作用する負荷駆動状態あるいは被加工材からハンマビットに外力が作用しない無負荷駆動状態がこれに対応する。また「負荷状態に応じて制振機構を制御する」とは、外力の有無に応じて制振機構における振動の程度(強弱)を制御することをいい、1つの手段として制振機構に与える駆動量を変化させる態様がある。ここで「駆動量」とは、制振機構のウェイトを駆動して所定の振動を発生させるため、当該制振機構のウェイトに加えられる。例えば、制振機構への駆動量が振動の場合であれば、振幅、振動数あるいは位相によって決められる。
本発明は、駆動モータの負荷電流がハンマビットに作用する負荷の大きさに応じて変化するという点に着目したものであり、ハンマビットの負荷状態を駆動モータの負荷電流の大きさによって検出し、そしてハンマビットの負荷状態に応じて制振機構を適宜制御する構成としたことにより、ハンマビットの負荷状態を機械的な検出機構を用いて検出していた従来方式に比べて、制振機構を制御するに際しての負荷状態の検出システムにつき構造の簡易化を図ることができる。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の電動ハンマにおいて、ハンマ作業時において、被加工材側からハンマビットに外力が作用するハンマビットの負荷駆動状態と、被加工材側からハンマビットに外力が作用しないハンマビットの無負荷駆動状態とを駆動モータの負荷電流によって検出する構成とされる。そして負荷駆動状態の検出時には制振機構が当該負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生し、無負荷駆動状態の検出時には制振機構が当該無負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生するか、または振動の発生を止め、これによって負荷駆動状態および無負荷駆動状態の双方における制振を最適化する構成としている。なお本発明における「対応した振動」は、制振機構の「振幅」、「振動数」、「位相」によって決まる。また本発明における「振動の発生を止める」とは、制振機構を積極的に駆動するべく入力される外力の入力動作を止める態様を広く包含する。
本発明における「制振を最適化する」とは、制振機構によって発生する振動を、前述した3つの要素、すなわち「振幅」「振動数」「位相」のうちのいずれか1つあるいは複数が適宜変更されることで、電動ハンマに発生する振動を打ち消すために最適な振動とすることである。
本発明によれば、駆動モータの負荷電流の大きさによる負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出は、例えば駆動モータの駆動時における負荷電流について、あるしきい値を設定し、負荷電流が当該しきい値よりも大きい状態にあれば、電動ハンマが負荷駆動状態で駆動され、また負荷電流がしきい値よりも小さい状態にあれば、電動ハンマが無負荷駆動状態で駆動されている、といった態様で行なうことができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載の電動ハンマにおける制振機構は、負荷電流の大きさに基づき駆動制御される構成とされるとともに、当該制振機構の駆動制御は、駆動モータの駆動制御を行なうモータ制御装置を介して行われる構成とされる。本発明によれば、制振機構の駆動制御を、駆動モータの駆動制御を管理するモータ駆動装置に担当させることによって合理的な制御機構が構築される。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の電動ハンマにおける制振機構は、ハンマビット長軸方向に直線運動することでハンマ作業時の制振を行うカウンタウェイトとして構成される。そしてカウンタウェイトは、駆動モータの回転出力をハンマビット長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構によって駆動される構成とされ、駆動モータの負荷電流の大きさによる負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出に基づき、当該負荷駆動状態および無負荷駆動状態のそれぞれに対応して動力伝達機構によるカウンタウェイトのハンマビット長軸方向の直線運動量を変化させる構成としている。ここで「カウンタウェイトのハンマビット長軸方向の直線運動量を変化させる」とは、典型的には、カウンタウェイトを駆動する動力伝達機構のハンマビット長軸方向の運動量を変化させる態様がこれに該当する。また「動力伝達機構の運動量を変化させる」とは、運動量を増減する態様のみならず、運動量をゼロとする態様を包含する。そして運動量をゼロにする態様としては、動力伝達機構によるカウンタウェイトの駆動を、例えば動力を伝達あるいは遮断する電磁式のクラッチを用いて停止する態様を好適に包含する。
本発明によれば、負荷駆動状態および無負荷駆動状態のそれぞれに対応してカウンタウェイトの直線運動量を変化させ、これによって制振要請の高い負荷駆動時と制振要請がそれほど高くない無負荷駆動時とのそれぞれに対応した好適な制振効果を得ることができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項4に記載の電動ハンマにおける動力伝達機構は、回転自在に支持されるとともに、常時には静止状態に置かれるインターナルギアと、駆動モータの回転出力によって駆動されてインターナルギアの中心回りを周回する遊星歯車と、遊星歯車に偏心状に設けられるとともにカウンタウェイトに接続された動力伝達部と、負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出に基づいて駆動されて静止状態のインターナルギアを回転する補助モータと、インターナルギアの所定量の回転を検出して前記動力伝達部を所定の位置に位置決めするべく補助モータを停止させる位置決め手段と、を有する構成とされる。本発明では、負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出に基づいて、補助モータを駆動して静止状態のインターナルギアを回転させ、その後、位置決め手段による当該インターナルギアの所定量の回転検出に基づいて補助モータを停止させることによってインターナルギアと遊星歯車の近接部位に対する動力伝達部の位置を相対的に変化させ、これによって動力伝達部を介してカウンタウェイトのハンマビット長軸方向の直線運動量を変化させる構成とされる。ここで「インターナルギアの所定量の回転」とは、典型的には1回転を越えない回転であり、例えば1/4回転がこれに該当する。
このように、本発明によれば、駆動モータの負荷電流の大きさによる負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出に基づき補助モータの起動制御を行う構成であり、機械的な機構を用いる方式に比較して、制御システムの簡易化が可能となる。
請求項6に記載の発明によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の電動ハンマにおける制振機構は、本体部と、当該本体部内に収容されてハンマビット長軸方向に直線移動可能なウェイトと、当該ウェイトを本体部との間で連接する弾性要素とを有する動吸振器として構成される。本発明では、動吸振器のウェイトは、ソレノイドによって直線移動される構成とされる。そして、駆動モータの負荷電流の大きさによる負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出に基づき、負荷駆動状態の検出時には動吸振器が当該負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生し、無負荷駆動状態の検出時には動吸振器が当該無負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生するように、ソレノイドの作動を制御し、これによって負荷駆動時と無負荷駆動時における動吸振器による制振を最適化する構成としている。なお「ソレノイドの作動を制御する」とは、ソレノイドコイルに対する通電を制御することをいい、例えば通電のオン・オフ動作の作動周期を変更することで動吸振器が発生する振動数を変更する態様、通電のオフ状態を維持することで動吸振器を本来の受動的な動吸振器として機能させる態様、オン動作のタイミングを変更することで動吸振器が発生する振動の位相を変化させる態様、電流の大きさを変化することで動吸振器が発生する振動の振幅を変更する態様等を包含する。本発明によれば、このようなソレノイドの作動制御を行うことで、動吸振器が発生する振動につき、「振動数」「位相」「振幅」のうちの少なくとも1つに適宜変更を加え、これによって負荷駆動時と無負荷駆動時とにおける動吸振器による制振を好適に行なうことができる。
請求項7に記載の発明によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の電動ハンマにおいて、駆動モータの回転出力を直線運動に変換して打撃子に伝達する運動変換機構を収容するとともに、当該運動変換機構の駆動に伴う容積の増減によって圧力が周期的に変動する運動変換機構室を有する。また制振機構は、本体部と、当該本体部内に収容されてハンマビット長軸方向に直線移動可能なウェイトと、当該ウェイトを本体部との間で連接する弾性要素とを有する動吸振器として構成される。
本発明では、動吸振器は、運動変換機構室から本体部内に導入される圧力によってウェイトが直線移動される構成とされる。そして駆動モータの負荷電流の大きさによる負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出に基づき、負荷駆動状態の検出時には動吸振器が当該負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生し、無負荷駆動状態の検出時には動吸振器が当該無負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生するように、運動変換機構室の圧力を制御し、これによって負荷駆動時と無負荷駆動時における動吸振器による制振を最適化する構成とした。なお「運動変換機構室の圧力を制御する」とは、典型的には運動変換機構室の圧力の変動に関与する運動変換機構の構成部材である駆動子(ピストン)の往復動作の作動速度を変える態様、延いては当該運動変換機構を駆動する駆動モータの回転数を増減することで動吸振器が発生する振動の振動数を変更する態様、ピストンの往復動作のストロークを変更することで動吸振器が発生する振動の振幅を変更する態様、ピストンの往復動作のタイミングを変更することで動吸振器が発生する振動の位相を変更する態様等を包含する。本発明によれば、このような運動変換機構室の圧力制御を行うことで、動吸振器が発生する振動につき、「振動数」「位相」「振幅」のうちの少なくとも1つに適宜変更を加え、これによって負荷駆動時と無負荷駆動時とにおける動吸振器による制振を好適に行なうことができる。
以下、本発明の実施の形態である電動ハンマ(以下、ハンマという)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態に係るハンマ101の全体構成が図1に示される。本実施の形態に係るハンマ101は、概括的に見て、モータハウジング105、ギアハウジング107およびハンドグリップ111を有するハンマ本体部103によってその外郭が形成される。そしてハンマ本体部103の先端側(図中左側端部領域)には、ハンマビット取付けチャック109を介してハンマビット113が取付けられている。
次に、本発明の第2の実施形態につき、図10を参照しつつ説明する。第2の実施形態は、制振機構としてのカウンタウェイト171に変えて動吸振器211を採用したものであり、この点を除いては、前述した第1の実施形態と同様に構成される。ただし、本実施形態におけるハンマ101は、カウンタウェイト171を有しない構成のため、当然のことながら、カウンタウェイト171を駆動するための機構およびカウンタウェイト171の直線運動量を変化させるための機構を有しない構成である。
そして、ハンマ作業時において、駆動モータ121の負荷電流がしきい値よりも大きい場合には、ハンマ作業に伴う負荷がハンマビット113に作用する負荷駆動時であるとして、動吸振器211が、負荷駆動時に生ずるハンマビット長軸方向の振動に対応した振動を発生するようにソレノイドコイル227が制御される構成とされる。一方、駆動モータ121の負荷電流がしきい値よりも小さい場合には、ハンマ作業に伴う負荷がハンマビット113に作用しない無負荷駆動時であるとして、動吸振器211が発生する振動を負荷駆動時よりも小さくするようにソレノイドコイル227を制御する構成、またはソレノイドコイル227に対する通電のオフ状態を維持してウェイト215を積極的には駆動しない構成とされる。
次に、本発明の第3の実施形態につき、図11〜図14を参照しつつ説明する。図11は第3の実施形態に係るハンマ301の全体構成を示す側断面図であり、図12および図13はハンマ301の主要部を示す平断面図である。また図14はハンマ駆動時における動吸振器による制振効果を説明する図である。
本実施の形態に係るハンマ301は、概括的に見て、モータハウジング305、ギアハウジング307およびハンドグリップ311を有するハンマ本体部303によってその外郭が形成される。そしてハンマ本体部303の先端側(図中左側端部領域)には、ハンマビット取付けチャック309を介してハンマビット313が取付けられている。
このとき、ウェイト375が筒体373内を直線運動する際に、第2作動室381に形成された第2連通部385を通じて外部の空気が当該第2作動室152内に導入あるいは排出される構成としてあるため、ウェイト375の移動に伴い、第2作動室152内の空間が外部との空気の流通を絶たれた状態での膨張(断熱膨張)あるいは圧縮(断熱圧縮)が効果的に防止される。
103 ハンマ本体部
105 モータハウジング
107 ギアハウジング
108 ハウジングキャップ
109 ハンマビット取付チャック
111 ハンドグリップ
113 ハンマビット
121 駆動モータ
123 出力軸
125 出力軸ギア部
131 クランク機構
133 エアシリンダ機構
134 ストライカ(打撃子)
135 打撃力伝達機構
136 インパクトボルト
137 ツールホルダ
141 変速ギア
143 ギアシャフト
145 ギアシャフト支持ベアリング
147 クランクピン
147a 先端ピン部
159 クランクアーム
161 連接ピン
163 ピストン(駆動子)
165 シリンダ
165a 空気バネ室
171 カウンタウェイト(制振機構)
171a 長孔
171b ガイド孔
172 ガイドピン
173 カウンタウェイト駆動機構(動力伝達機構)
175 外歯付インターナルギア
175a 内歯
175b 外歯
177 アイドルギア
177a 軸部
179 遊星歯車
179a 軸部
181 キャリア
181a 係合凹部
182 キャリア支持ベアリング
183 カウンタウェイト駆動ピン(動力伝達部)
185 運動量可変機構(動力伝達機構)
187 中間ギア
189 運動量可変ギア
191 ウォームホイール
193 ウォームギア
195 補助モータ
197 第1センサ
198 第2センサ
199 磁石
211 動吸振器(制振機構)
213 筒体(本体部)
215 ウェイト
217 付勢バネ(弾性要素)
219 第1作動室
221 第2作動室
223 ソレノイド
225 フレーム
227 ソレノイドコイル
301 電動ハンマ
303 ハンマ本体部
305 モータハウジング
307 ギアハウジング
308 ハウジングキャップ
309 ハンマビット取付チャック
311 ハンドグリップ
313 ハンマビット
321 駆動モータ
323 出力軸
325 出力軸ギア部
331 クランク機構(運動変換機構)
333 エアシリンダ機構
334 ストライカ(打撃子)
335 打撃力伝達機構
336 インパクトボルト
337 ツールホルダ
341 変速ギア
343 ギアシャフト
345 ギアシャフト支持ベアリング
347 クランクピン
347a 先端ピン部
359 クランクアーム
361 連接ピン
363 ピストン(駆動子)
365 シリンダ
365a 空気バネ室
367 クランク室(運動変換機構室)
371 動吸振器(制振機構)
373 筒体(本体部)
375 ウェイト
377 付勢バネ(弾性要素)
379 第1作動室
381 第2作動室
383 第1連通部
385 第2連通部
Claims (7)
- 被加工材に対してハンマ作業を行うハンマビットと、
駆動モータと、
前記駆動モータにより駆動されて前記ハンマビットに打撃力を加える打撃子と、
前記ハンマ作業時に生ずる振動の制振を行う制振機構と、
を有する電動ハンマであって、
前記ハンマ作業時において、前記被加工材側から前記ハンマビットに作用する外力に基づくハンマビットの負荷状態を前記駆動モータの負荷電流の大きさによって検出し、当該検出された負荷状態に応じて前記制振機構を制御することを特徴とする電動ハンマ。 - 請求項1に記載の電動ハンマであって、
前記ハンマ作業時において、前記被加工材側から前記ハンマビットに外力が作用するハンマビットの負荷駆動状態と、前記被加工材側から前記ハンマビットに外力が作用しないハンマビットの無負荷駆動状態とを前記駆動モータの負荷電流の大きさによって検出し、前記負荷駆動状態の検出時には前記制振機構が当該負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生し、前記無負荷駆動状態の検出時には前記制振機構が当該無負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生するか、または振動の発生を止め、これによって負荷駆動状態および無負荷駆動状態の双方における制振を最適化することを特徴とする電動ハンマ。 - 請求項1または2に記載の電動ハンマであって、
前記制振機構は、前記負荷電流の大きさに基づき駆動制御される構成とされるとともに、当該制振機構の駆動制御は、前記駆動モータの駆動制御を行なうモータ制御装置を介して行われることを特徴とする電動ハンマ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の電動ハンマであって、
前記制振機構は、前記ハンマビット長軸方向に直線運動することでハンマ作業時の制振を行うカウンタウェイトとして構成され、
前記カウンタウェイトは、前記駆動モータの回転出力をハンマビット長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構によって駆動される構成とされ、
前記駆動モータの負荷電流の大きさによる前記負荷駆動状態または前記無負荷駆動状態の検出に基づき、当該負荷駆動状態および無負荷駆動状態のそれぞれに対応して前記動力伝達機構による前記カウンタウェイトの前記ハンマビット長軸方向の直線運動量を変化させることを特徴とする電動ハンマ。 - 請求項4に記載の電動ハンマであって、
前記動力伝達機構は、
回転自在に支持されるとともに、常時には静止状態に置かれるインターナルギアと、
前記駆動モータの回転出力によって駆動されて前記インターナルギアの中心回りを周回する遊星歯車と、
前記遊星歯車に偏心状に設けられるとともに前記カウンタウェイトに接続された動力伝達部と、
前記負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出に基づいて駆動され、前記静止状態のインターナルギアを回転する補助モータと、
前記インターナルギアの所定量の回転を検出して前記動力伝達部を所定の位置に位置決めするべく前記補助モータを停止させる位置決め手段と、を有し、
前記負荷駆動状態または無負荷駆動状態の検出に基づいて、前記補助モータを駆動して前記インターナルギアを回転させ、その後、前記位置決め手段による当該インターナルギアの所定量の回転検出に基づいて前記補助モータを停止させることによって前記インターナルギアと前記遊星歯車の近接部位に対する前記動力伝達部の位置を相対的に変化させ、これによって前記動力伝達部を介して前記カウンタウェイトの前記ハンマビット長軸方向の直線運動量を変化させることを特徴とする電動ハンマ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の電動ハンマであって、
前記制振機構は、本体部と、当該本体部内に収容されて前記ハンマビット長軸方向に直線移動可能なウェイトと、当該ウェイトを本体部との間で連接する弾性要素とを有する動吸振器として構成され、
前記動吸振器は、前記ウェイトがソレノイドによって直線移動される構成とされ、
前記駆動モータの負荷電流の大きさによる前記負荷駆動状態または前記無負荷駆動状態の検出に基づき、前記負荷駆動状態の検出時には前記動吸振器が当該負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生し、前記無負荷駆動状態の検出時には前記動吸振器が当該無負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生するように、前記ソレノイドの作動を制御し、これによって負荷駆動時と無負荷駆動時における前記動吸振器による制振を最適化することを特徴とする電動ハンマ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の電動ハンマであって、
前記駆動モータの回転出力を直線運動に変換して前記打撃子に伝達する運動変換機構を収容するとともに、当該運動変換機構の駆動に伴う容積の増減によって圧力が周期的に変動する運動変換機構室を有し、
前記制振機構は、本体部と、当該本体部内に収容されて前記ハンマビット長軸方向に直線移動可能なウェイトと、当該ウェイトを本体部との間で連接する弾性要素とを有する動吸振器として構成され、
前記動吸振器は、前記運動変換機構室から前記本体部内に導入される圧力によって前記ウェイトが直線移動される構成とされ、
前記駆動モータの負荷電流の大きさによる前記負荷駆動状態または前記無負荷駆動状態の検出に基づき、前記負荷駆動状態の検出時には前記動吸振器が当該負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生し、前記無負荷駆動状態の検出時には前記動吸振器が当該無負荷駆動時に生ずる振動に対応した振動を発生するように、前記運動変換機構室の圧力を制御し、これによって負荷駆動時と無負荷駆動時における前記動吸振器による制振を最適化することを特徴とする電動ハンマ。
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