JP4175945B2

JP4175945B2 - 微振動電気ドリル

Info

Publication number: JP4175945B2
Application number: JP2003122937A
Authority: JP
Inventors: 宏忠田中; 剛中山
Original assignee: 日本電産シバウラ株式会社
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP2004322551A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微振動電気ドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートやタイルなどの固い物質に穴あけ作業を行う場合には、乾式ドリル（特許文献１）や振動ドリルなどが用いられている。
【０００３】
振動ドリルにおける従来の振動発生手段は、ドリルチャックの先端に設けられている。この振動発生手段は、その構造により外郭部はドリルの先端の回転に伴い回転する構造となっている。そのため、この外郭部が回転すると微振動の機能が働かないため、この外郭部の回転を止めるために回り止め棒が設けられ、この回り止め棒を作業者が手に持って回り止めを行い、微振動を発生させている。
【０００４】
また、従来の振動発生手段では、微振動のタイミングは機構部の各部品の隙間の寸法により決定され、常に一定である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９６５２５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記構成の回り止め棒を有する振動ドリルであると、使用中はその回り止め棒が障害となり、振動ドリルの起動時には回り止め棒を固定しておかないと、回り止め棒が回転してしまい危険である。
【０００７】
また、上記したように微振動のタイミングは設計上決まったタイミングとなっているため、必要に応じてタイミングを変更することができない。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、回り止め棒が不要な微振動発生手段を有する微振動電気ドリルを提供すると共に、また、微振動のタイミングを変更することができる微振動電気ドリルも提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、出力軸を回転させる駆動源であるモータと、前記モータの回転軸の回転をギアによって減速させて、前記出力軸に伝達する減速手段と、前記出力軸を回転させつつ軸方向に微振動させる微振動発生手段と、前記出力軸に設けられ、かつ、工具を保持する工具保持手段と、を有し、少なくとも前記モータと前記減速手段と前記微振動発生手段とを微振動電気ドリルのフレームに収納し、前記フレームはハンドルを有する微振動電気ドリルにおいて、棒状のスピンドルが前記減速手段のギアに螺合して回転し、前記スピンドルの先端が前記出力軸に連結され、円筒状のブッシュの内周に前記スピンドルが軸方向に移動自在に配され、前記ブッシュは軸受け手段によって前記フレームに対して回転自在に配され、前記スピンドルの中程には円錐台形状のスピンドル側摺動面が形成され、前記スピンドル側摺動面と相対向する前記ブッシュの端面にも円錐台形状のブッシュ側摺動面が形成され、前記スピンドル側摺動面と前記ブッシュ側摺動面の間には複数の小球が介在され、前記複数の小球が挿入される挿入穴を有し、前記複数の小球の位置関係を保持するリング状のリテーナが前記スピンドルの外周に配され、前記複数の小球を前記スピンドル側摺動面と前記ブッシュ側摺動面の間で保持するリング状のカラーが前記リテーナの外周で、前記複数の小球を囲むように、かつ、前記フレームの内側に配され、前記スピンドル側摺動面、または、前記ブッシュ側摺動面のどちらか一方に前記小球が嵌り込む微振動凹部が形成され、前記微振動発生手段は、前記スピンドルが回転することによって前記複数の小球が前記スピンドル側摺動面と前記ブッシュ側摺動面の間で回転し、前記複数の小球が前記微振動凹部に嵌り込むと前記スピンドルが軸方向に微振動する構成であり、前記微振動発生手段が前記減速手段より前記スピンドルの先端側に設けられていることを特徴とする微振動電気ドリルである。
【００１０】
請求項２の発明は、前記リング状のカラーの内周面には、軸方向に沿って傾斜する傾斜面が形成され、前記複数の小球を前記傾斜面が囲むように前記カラーが配され、前記カラーが軸方向に移動自在で、かつ、所定の位置で前記フレームに固定されることを特徴とする請求項１記載の微振動電気ドリルである。
【００１１】
【作用】
請求項１の微振動電気ドリルであると、微振動発生手段は、モータの回転によってスピンドルが回転することによって複数の小球がスピンドル側摺動面とプッシュ側摺動面との間で回転し、複数の小球が微振動凹部に嵌り込むとスピンドルが軸方向に微振動するものである。この場合に、複数の小球の外周部分に位置するカラーも回転することとなり、その回転に伴ってフレームも回転しようとするが、フレームは作業者が保持しているため、フレームは回転することなく微振動を確実に起こすことができる。
【００１２】
請求項２の微振動電気ドリルであると、カラーを軸方向に移動させることにより、カラーの内周面にある傾斜面と複数の小球との位置関係が変化し、これによって複数の小球が微振動凹部に嵌り込む状態が異なり、微振動のタイミングを変更することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の微振動電気ドリル１について、図１から図３に基づいて説明する。
【００１４】
（１）微振動電気ドリル１の全体の構成
まず、微振動電気ドリル１の全体の構成について図３に基づいて説明する。
【００１５】
微振動電気ドリル１のフレーム７は、ピストル形状をなし、ハンドル８を有している。
【００１６】
フレーム７内部には、この微振動電気ドリル１の駆動源であるモータ２と、モータ２の回転を減速させる減速機構部３と、微振動を発生させる微振動発生部４と、ハンドル８の付け根に設けられた電源の入り切りを行うスイッチ部５と、工具を保持する工具保持部９とから構成されている。
【００１７】
フレーム７は、前側フレーム１１と、ハンドル８が設けられている後側フレーム１２とに分割可能となっている。この後側フレーム１２にモータ２が内蔵され、前側フレーム１１には減速機構部３と微振動発生部４が内蔵され、その先端に工具保持部９が取付けられている。
【００１８】
前側フレーム１１にある微振動発生部４には、前側ハンドル１０が設けられている。
【００１９】
（２）減速機構部３の構成
次に、減速機構部３の構成について、図１に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、前側フレーム１１の縦断面図である。
【００２１】
減速機構部３は、第１ギア１４、第２ギア１６、伝達軸１８、第３ギア２０とより構成されている。
【００２２】
モータ２の回転軸に連結され、かつ、ベアリング２２を介して回転自在に配されている第１ギア１４には、伝達軸１８の後端部にある第２ギア１６が螺合している。
【００２３】
伝達軸１８は、ベアリング１９，１９によって回転自在に前側フレーム１１に取付けられ、この伝達軸１８の前端部には第３ギア２０が同軸に固定されている。
【００２４】
第３ギア２０には、微振動発生部４のスピンドル２６と同軸に固定されている第４ギアが螺合している。
【００２５】
以上により、モータ２の回転軸が回転すると、第１ギア１４、第２ギア１６、第３ギア２０、第４ギア２４を介してスピンドル２６が所定の回転数に減速して回転する。
【００２６】
（３）微振動発生部４の構成
次に、微振動発生部４の構成について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、前記したように前側フレーム１１の縦断面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２８】
上記で説明した棒状のスピンドル２６が、前側フレーム１１の上部における内部に、回転自在にかつ軸方向に移動自在に配されている。
【００２９】
すなわち、棒状のスピンドル２６は、円筒状のブッシュ２８の内側に挿入され、このスピンドル２６がブッシュ２８に対し軸方向に移動自在であり、かつ、スピンドル２６はブッシュ２８に対し回転不能となっている。
【００３０】
円筒状のブッシュ２８は、前側フレーム１１に固定されているベアリング３０によって前側フレーム１１に対し回転自在となっている。これによって、スピンドル２６は、前側フレーム１１に対し回転自在で、かつ、軸方向に移動自在となっている。
【００３１】
スピンドル２６の前端部は前側フレーム１１から突出し、その先端部に出力軸６が設けられている。この出力軸６には、前記で説明した工具保持部９が固定されている。
【００３２】
スピンドル２６の後端部は、小球３２を介して小球保持部３４に当接されている。なお、スピンドル２６と小球３２との間には、隙間が存在し、この隙間の分だけスピンドル２６が軸方向に移動できる。
【００３３】
ブッシュ２８の前端部は円錐台形状に形成され、ブッシュ側摺動面３６が形成されている。
【００３４】
このブッシュ側摺動面３６と相対向するスピンドル２６においては、円錐台形状のスピンドル側摺動面３８が形成されている。ブッシュ側摺動面３６とスピンドル側摺動面３８との間はＶ字状の溝となっており、このＶ字状の溝に３個の小球４０が等間隔に配されている（図２参照）。
【００３５】
この等間隔に配されている３個の小球４０，４０，４０をその位置関係が移動しないように固定するために、リング状のリテーナ４２がブッシュ側摺動面３６とスピンドル側摺動面３８との間に形成されたＶ字状の溝の外周に配されている。このリテーナ４２には、等間隔に３個の挿入孔４４が開口し、それぞれに小球４０，４０，４０が挿入されている。
【００３６】
このリテーナ４２の外周であって、３個の小球４０の外周には、リング状のカラー４６が配されている。このリング状のカラー４６は、Ｖ字状の溝に３個の小球４０を保持するためのものであり、そのカラー４６の内周側に３個の小球４０，４０，４０を収納した構造となっている。これにより、小球４０が回転によって飛散するのを防止することができる。また、カラー４６は、前側フレーム１１の内側に配されており、前側フレーム１１に対し回転自在となっているが、軸方向の移動に対しては、ベアリング３０と、前側フレーム１１に固定されている固定部材５０によってその移動が規制されている。
【００３７】
スピンドル側摺動面３８には、３個の微振動凹部４８が形成されている。この３個の微振動凹部４８は、図２に示すように小球４０が嵌め込まれる形となっている。
【００３８】
（４）微振動電気ドリル１の動作状態
上記構成の微振動電気ドリル１の動作状態について説明する。
【００３９】
スイッチ部５をＯＮ状態にしてモータ２を回転させると、回転軸が回転してその回転力が減速機構部３を介してスピンドル２６に伝達される。
【００４０】
スピンドル２６が回転すると出力軸６及び工具保持部９が回転して、工具保持部９に取付けられている不図示の工具が回転する。
【００４１】
また、ブッシュ側摺動面３６とスピンドル側摺動面３８との間に介在されている３個の小球４０，４０，４０もスピンドル２６と共に回転し、スピンドル側摺動面３８に設けられている微振動凹部４８に小球４０が位置すると、この微振動凹部４８の窪みの分だけスピンドル２６が軸方向の後方に移動する。そして、小球４０，４０，４０が、再び微振動凹部４８からスピンドル側摺動面３８のフラット面３９に戻るとそのスピンドル２６が前方に戻り、微振動が発生する。以上により、スピンドル２６の回転と共に小球４０，４０，４０がスピンドル側摺動面３８のフラット面３９と微振動凹部４８との間を移動して一定のタイミングで微振動を発生させながら回転させることができる。
【００４２】
この場合に、３個の小球４０，４０，４０が回転することによりカラー４６も回転することとなるが、前側フレーム１１は、作業者によって押さえられているため（すなわち、前側ハンドル１０とハンドル８とを持って作業を行っているため）、前側フレーム１１自体は回転せず、カラー４６のみが回転する。したがって、従来のように回り止め棒が不要であり、単にフレーム７を持って作業を行うだけで微振動を発生させることができる。そして、従来のように回り止め棒が不要となるため作業が行い易く安全性が向上する。
【００４３】
なお、この微振動は、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ位が好適であり、ドリルの形状、穴の径、コンクリートなどの被作物の材質、微振動電気ドリル１の性能などにより０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間で微振動の発生を設定してもよい。
【００４４】
また、小球４０，４０，４０としては、スティールボールやセラミックスボールを用いるのが一般的であり、硬質球体であれば他の材質でもよい。
【００４５】
（第２の実施形態）
図４に基づいて、第２の実施形態の微振動電気ドリル１について説明する。
【００４６】
本実施形態と第１の実施形態の異なる点は、リング状のカラー４６の構造が異なることにある。
【００４７】
第１の実施形態ではカラー４６は単なるリング状であったが、本実施形態では、図４に示すように、リング状のカラー４６の内周面に傾斜面４５が形成されている点にある。このカラー４６の外周部上端から調整部５２が、前側フレーム１１の上面にある長孔４７を貫通して突出して、一対の固定部材５４，５６の間に配されている。この一対の固定部材５４，５も前側フレーム１１の上面から突出している。固定部材５４、調整部５２、固定部材５６の順番で、調整ネジ５８が螺合している。
【００４８】
この調整ネジ５８を回転させることにより、調整部５２とカラー４６が軸方向に移動し、カラー４６の内周に形成されている傾斜面４５と小球４０の当接される位置が変更される。この当接される位置が変更されると、小球４０の軸方向に移動できる距離が変更される。すると、小球４０が微振動凹部４８に嵌め込まれた場合の移動距離が変更され、微振動のタイミングが変更できる。
【００４９】
これにより、第１の実施形態の微振動電気ドリル１では微振動のタイミングを変更することができなかったが、本実施形態では調整ネジ５８の状態によって無段階で微振動のタイミングを変化させることができる。なお、第１の実施形態と同様に、スピンドル２６の後端部と小球３２との間には隙間が存在し、この隙間の分だけスピンドル２６が軸方向に移動できる。しかし、この隙間の大きさは、前記調整ネジ５８で変更する微振動の最大寸法に合わして設計しておく。
【００５０】
なお、それ以外の部品は第１の実施形態の部品を使用することができる。
【００５１】
（変更例１）
上記各実施形態では、スピンドル側摺動面３８に小球４０が嵌り込む微振動凹部４８を設けたが、これに代えて、ブッシュ側摺動面３６に小球４０が嵌り込む微振動凹部４８を設けても、上記と同様の微振動を発生させることができる。
【００５２】
（変更例２）
上記第２の実施形態では、調整ネジ５８によってカラー４６の位置を変更させたが、これ以外の構造例えば、ギアなどを用いてカラー４６の位置を軸方向に移動させてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上により、本発明の請求項１の微振動電気ドリルであると、微振動を発生させる場合に従来のような回り止め棒が不要であり、作業者は微振動電気ドリルのフレームを押さえるだけで出力軸を回転させつつ微振動を起こさせることができる。
【００５４】
請求項２の微振動電気ドリルであると、カラーを軸方向に移動させることにより、微振動のタイミングを変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の微振動電気ドリルの前側フレームの縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】微振動電気ドリルの側面図である。
【図４】第２の実施形態の微振動電気ドリルの要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１微振動電気ドリル
２モータ
３減速機構部
４微振動発生部
５スイッチ部
６出力軸
７フレーム
８ハンドル
１１前側フレーム
２６スピンドル
２８ブッシュ
３０ベアリング
３６ブッシュ側摺動面
３８スピンドル側摺動面
４０小球
４２リテーナ
４４挿入孔
４６カラー
４８微振動凹部

Claims

出力軸を回転させる駆動源であるモータと、
前記モータの回転軸の回転をギアによって減速させて、前記出力軸に伝達する減速手段と、
前記出力軸を回転させつつ軸方向に微振動させる微振動発生手段と、
前記出力軸に設けられ、かつ、工具を保持する工具保持手段と、
を有し、
少なくとも前記モータと前記減速手段と前記微振動発生手段とを微振動電気ドリルのフレームに収納し、
前記フレームはハンドルを有する微振動電気ドリルにおいて、
棒状のスピンドルが前記減速手段のギアに螺合して回転し、
前記スピンドルの先端が前記出力軸に連結され、
円筒状のブッシュの内周に前記スピンドルが軸方向に移動自在に配され、
前記ブッシュは軸受け手段によって前記フレームに対して回転自在に配され、
前記スピンドルの中程には円錐台形状のスピンドル側摺動面が形成され、
前記スピンドル側摺動面と相対向する前記ブッシュの端面にも円錐台形状のブッシュ側摺動面が形成され、
前記スピンドル側摺動面と前記ブッシュ側摺動面の間には複数の小球が介在され、
前記複数の小球が挿入される挿入穴を有し、前記複数の小球の位置関係を保持するリング状のリテーナが前記スピンドルの外周に配され、
前記複数の小球を前記スピンドル側摺動面と前記ブッシュ側摺動面の間で保持するリング状のカラーが前記リテーナの外周で、前記複数の小球を囲むように、かつ、前記フレームの内側に配され、
前記スピンドル側摺動面、または、前記ブッシュ側摺動面のどちらか一方に前記小球が嵌り込む微振動凹部が形成され、
前記微振動発生手段は、前記スピンドルが回転することによって前記複数の小球が前記スピンドル側摺動面と前記ブッシュ側摺動面の間で回転し、前記複数の小球が前記微振動凹部に嵌り込むと前記スピンドルが軸方向に微振動する構成であり、
前記微振動発生手段が前記減速手段より前記スピンドルの先端側に設けられている
ことを特徴とする微振動電気ドリル。
前記リング状のカラーの内周面には、軸方向に沿って傾斜する傾斜面が形成され、
前記複数の小球を前記傾斜面が囲むように前記カラーが配され、
前記カラーが軸方向に移動自在で、かつ、所定の位置で前記フレームに固定される
ことを特徴とする請求項１記載の微振動電気ドリル。