JP4200918B2

JP4200918B2 - 穿孔機

Info

Publication number: JP4200918B2
Application number: JP2004031962A
Authority: JP
Inventors: 裕幸尾田; 由喜夫照沼; 政幸小倉
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: EP1561547B1; US7306047B2; EP1561547A3; EP1561547A2; JP2005219181A; US20050173140A1

Description

本発明は穿孔機に関し、特に圧縮空気を用いて衝撃を加える穿孔機に関する。

従来、コンクリート等を穿孔する場合には、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するのが、最も速く穿孔できる手段として知られている。この打撃を与えるために、穿孔機の刃具を回転する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ている穿孔機が公知となっている。

しかしながら、打撃により穿孔する穿孔機では、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。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従来の穿孔機は、例えば特許文献１に開示された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だけの構造であり、ドリル本体には刃具を打撃する打撃手段が設けられていなかった。
実開昭６２−２０１６４２号公報

しかし、従来の打撃を用いた穿孔機では、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、回転にかかる動力が低下する場合があり、かつその打撃強さも調節ができなかった。

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は、穿孔速度が極端に遅くなるという問題があった。また、穿孔は、刃具先端の摩擦により行われるため、刃先をコンクリート等に押し当てる必要があり、硬い骨材の穿孔時は、特に大きな推力を必要とする。下向き若しくは横向きの施工であるならば、穿孔機自重及び作業者の体重をかけることにより、推力を得ることができるが、上向きに施工する場合には、穿孔機を持ち上げ、なおかつ推力として荷重をかけなければならないため、特に労力を要していた。

また、騒音規制時においても、時間により異なる場合があり、騒音規制が緩い時間帯では、打撃を用いて穿孔し、騒音規制が厳しい時間帯では、回転のみで穿孔するとなると、少なくとも２台の穿孔機が必要となっていた。更に騒音問題に対しては、高騒音である打撃を用いた穿孔機と、低騒音である回転のみを用いた穿孔機の二者択一の選択しかないため、打撃を用いた穿孔機では、騒音規制をクリアする事ができないが、回転のみを用いた穿孔機では、騒音規制値に対して過度に低レベルな騒音となる場合がある。この場合においても、回転のみで穿孔する穿孔機しか使用することができず、作業効率が低下していた。

よって本発明は、上記欠点を解消し、低騒音で、穿孔時に大きな推力を必要とせず、かつ高穿孔速度の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、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、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、一端部にドリル刃を取付可能に設けられ、出力軸方向に摺動可能で被打撃箇所となる被打撃部を有する回転軸と、該回転軸の軸方向と略平行に設けられて該被打撃部を打撃する往復摺動可能なピストンと、該ピストンを圧縮流体により駆動するピストン駆動装置と、該フレーム内に設けられて該ピストン駆動装置に圧縮流体を供給する圧縮流体供給部と、を備え、該圧縮流体供給部は、圧縮流体を生成する圧縮機に連結される連結部と、該連結部とピストン駆動装置とを連通する打撃通路を画成する打撃通路画成部と、該打撃通路に設けられて該打撃通路を流れる圧縮流体の流量を制御する打撃通路流量制御装置と、を有し、該回転軸は、該出力軸と動力的に連結される連結箇所に他端部が固着されるメインシャフトと、該メインシャフト一端部に外挿されて該メインシャフトに対して往復摺動可能な筒状体のスピンドルと、より構成され、該メインシャフトは該メインシャフト一端部にその先端位置より軸方向に溝部が穿設され、該スピンドルは該スピンドル他端部に該被打撃部が設けられると共に該スピンドル内周面他端部側位置に突出する凸部が形成され、該凸部が該溝部に挿入係合して該スピンドルが該メインシャフトに外挿されたことを特徴とする穿孔機を提供している。

このような構成によると、圧縮流体、例えば圧縮空気を動力としてピストンを駆動することができ、ピストン駆動の動力となる圧縮流体の流量を制御することができる。また回転軸を、出力軸よりの動力のみが伝達される箇所と、出力軸よりの動力及びピストンの打撃による打撃力とが伝達される箇所とに分離することができる。

また、該ピストンは、略筒状に形成されると共に、該回転軸に外挿されていてもよい。このような構成によると、該回転軸の中心軸と該ピストンの中心軸を同軸とすることができる。

また、該フレームは、該モータが内蔵される第１フレームと、該第１フレームの一端に接続されて、該ピストン駆動装置が内蔵されるとともに一端に該ドリル刃が位置する第２フレームと、を備え、該ピストン駆動装置は、該第２フレームとの境界部を画成し、該回転軸を貫通させて支承する該第１フレームの一部である第１壁と、該第２フレーム内に固定されて、該回転軸が貫通している第２壁と、該第１壁と該第２壁とにより該第２フレーム内に担持される筒状のシリンダとを有し、該シリンダには、該シリンダの内周面より突出する環状凸部が設けられると共に該環状凸部に対して該モータ側の該内周面から該シリンダの外周面にまで貫通し該打撃通路と連通する環状凸部側部孔が形成され、かつ該シリンダの内部に該回転軸が貫通し、該ピストンは、内径が該回転軸と略同寸法に形成され、該シリンダと該回転軸の間に挿入され、該ピストンは、一端側が該環状凸部内径と略同寸法に形成され、他端側が該シリンダ内径と略同寸法に形成されて、該一端側が該環状凸部内に常時挿通されて該シリンダ内の該モータ側位置である第１位置と該ドリル刃側である第２位置の間で摺動可能であり、また該ピストンには、該ピストンの外周面に開口する第１孔と、該第１孔と該シリンダ、該第１壁、該回転軸、及び該ピストン端面より画成される空間とを連通する第２孔とが形成され、該第１孔は、該ピストンが該第１位置側にある時に該環状凸部より該第１位置側に位置し、かつ該ピストンが該第２位置側にある時に該環状凸部より該第２位置側に位置する箇所に形成されてもよい。

このような構成によると、該ピストンが、該回転軸の中心軸と同軸状で、該回転軸に対して往復摺動することができる。

また、該スピンドルには、内部に第２流体通路が形成されると共に該スピンドルの内周面から外周面までを貫いて該第２流体通路に連通する貫通孔が形成され、該フレームには該貫通孔と該圧縮流体供給部とを連通する第１流体通路を画成する第１流体通路画成部を備えていてもよい。

また、該圧縮流体供給部には、該連結部と該第１空気通路とを連通する冷却通路を画成する冷却通路画成部と、該冷却通路に設けられて該冷却通路を流れる圧縮流体の流量を制御する冷却通路流量制御装置と、を更に備えてもよい。このような構成によると、第１空気通路に供給される圧縮流体の流量を制御することができる。

また、該ピストン駆動装置は、流入する圧縮流体を排出する排出通路を備え、該排出通路は、該第１空気通路に開口していてもよい。このような構成によると、ピストン駆動に用いられた圧縮流体を第１空気通路に排出することができる。

請求項１記載の穿孔機によれば、動力として圧縮流体、例えば圧縮空気を使用することが可能となるため、刃具を回転させる動力と、刃具を打撃する動力を別系統とすることができる。よって、刃具を回転させる動力が、刃具を打撃する動力として転用されることが無くなるため、刃具の回転能力が低下しない。また、刃具を回転させる動力と、刃具を打撃する動力を別系統としたため、それぞれ個別に動作させることができる。またピストン駆動の動力となる圧縮流体の流量を制御できることにより、ピストン駆動速度を制御してピストンの打撃強さを変化させることができる。よって、打撃時に、打撃強さに比例して発生する打撃騒音を変化させることができる。また回転軸を、出力軸よりの動力のみが伝達される箇所と、出力軸よりの動力及びピストンの打撃による打撃力とが伝達される箇所とに分離することにより、打撃力を伝達する箇所を小さくすることが可能となる。よって、打撃力を伝達する箇所の慣性質量が小さくなり、ピストンによる打撃を回転軸一端に取り付けられる刃具に好適に伝達することが可能となる。また、モータよりの出力軸と回転軸との連結箇所に、打撃による衝撃が過度に伝達されないため、穿孔機全体として耐久性を高めることが可能となる。

請求項２又は請求項７のいずれかに記載の穿孔機によれば、回転軸の中心軸とピストンの中心軸を同軸とすることにより、ピストンによる打撃力の重心位置と回転軸及び回転軸の一端に取り付けられる刃具の重心位置とが同軸上に位置することになる。よって、ピストンによる打撃時に、ピストンによる打撃力を好適に回転軸等に伝達することが可能となる。特に請求項７記載の穿孔機では、第１空気通路を備えた上で上記効果を奏すことが可能である。

請求項３又は請求項８いずれかに記載の穿孔機によれば、該ピストンが、該回転軸の中心軸と同軸状で、該回転軸に対して往復摺動することでピストンの打撃力を直接回転軸に伝達すること、及び連続的に伝達することが可能となる。よって、ピストンの打撃力を回転軸に伝達する際に、他の機器を介さずに伝達することができ、かつこの打撃がピストンの往復のみより繰り返して行われるため、穿孔機全体として構成部品を少なくすることが可能となる。特に請求項８記載の穿孔機では、第１空気通路を備えた上で上記効果を奏すことが可能である。

請求項４記載の穿孔機によれば、回転軸の一端に形成されたスピンドル内の第２空気通路に圧縮流体を供給することにより、回転軸一端に取り付けられる刃具に圧縮流体、例えば圧縮空気を供給することができる。そして、例えば刃具の一端部と他端部に開口を形成し、かつこれら開口を連通する通路を形成することにより、刃具の先端部から圧縮空気を吐出する事が可能となる。

請求項５記載の穿孔機によれば、第１空気通路に供給される圧縮流体の流量を制御することにより、第２空気通路より吐出される流体量を制御することができる。よって、穿孔機の回転、及び打撃強さに応じた流体量を吐出する事が可能となる。

請求項６記載の穿孔機によれば、ピストン駆動に用いられた圧縮流体を第１空気通路に排出することにより、圧縮流体供給部より供給される圧縮流体の全量を第２空気通路より大気に吐出することができる。よって、穿孔機において、圧縮流体を使用する際に、無駄なく圧縮流体を利用することができる。

本発明の実施の形態による穿孔機について図１乃至図９を参照して説明する。当該実施の形態では、圧縮流体として、圧縮空気を使用する。また穿孔機１の、後述のドリル刃５０が設けられている一端側を前側、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ピストン駆動装置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部４０、及びシリンダ部２０の前部に付設されるドリル刃５０により主に構成される。

後述のギヤカバー１１とともに第一フレームとなるハウジング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の後方下部からはハウジング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を制御している。

図２に示す減速部１０は、ハウジング２とともに第一フレームとなるギヤカバー１１と、インナーカバー１２と、を外郭とし、ギヤカバー１１とインナーカバー１２との間に第１ギヤ１３と第２ギヤ１４とを内蔵して構成されている。インナーカバー１２はハウジング２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、その先端部に設けられたピニオンギヤ７がギヤカバー１１とインナーカバー１２の間に突出しており、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に連接して一体のファーストピニオンギヤ１３ｂとを備え、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、かつ第２ギヤ１４の中心軸部分に後述のメインシャフト２３のメインシャフト後端部２３Ｄが同軸的に嵌合して、メインシャフト２３と連結されている。そしてこのメインシャフト後端部２３Ｄがギヤカバー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とにより回転可能に支承されている。

シリンダ部２０は、ギヤカバー１１を第１壁として、このギヤカバー１１にパッキン９を介して略円筒状のシリンダカバー２１が当接し、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。シリンダカバー２１は図示せぬネジでギヤカバー１１に固定されている。ギヤカバー１１のシリンダカバー２１内空間に面した箇所には、ギヤカバー１１の壁面から略垂直に延出された円筒状のシリンダ保持部１１Ａが設けられている。尚このシリンダカバー２１の下側部分は、シリンダ部２０の下部に設けられる圧縮空気供給部４０の外郭になる。

第２フレームであるシリンダカバー２１内部の空間には、ピストン駆動装置の一部である筒状のシリンダ２２が設けられる。このシリンダ２２は、図３に示すように、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が、図２に示すシリンダカバー２１内空間に予め嵌入された第２壁となるスペーサ２６より延出して設けられているシリンダ保持部２６Ａ内に、ワッシャ２７を介して嵌入されている。このスペーサ２６は、中央部が開口して内部にメインシャフト２３を貫通させた環状であり、スペーサ２６とメインシャフト２３の隙間がシリンダ２２内に吐出された圧縮空気の排出口６２となる。

またシリンダ後端部２２Ｂは、第１壁となるギヤカバー１１に形成されたシリンダ保持部１１Ａ内に、ウレタンワッシャ２８、ワッシャ２９を挟んで嵌入されている。よって、シリンダ２２は、そのシリンダ前端部２２Ａ及びシリンダ後端部２２Ｂによりシリンダカバー２１内に固定される。スペーサ２６のシリンダカバー２１との当接箇所にはOリング６１が嵌着されており、このOリング６１によって、スペーサ２６の前後間の気密性を保っている。また、シリンダカバー２１、ギヤカバー１１、シリンダ２２、スペーサ２６により、シリンダ２２外周部分に円筒状の空間３６が画成される。

以上のハウジング２及びギヤカバー１１と、シリンダカバー２１により穿孔機１の外郭となるフレームが形成される。

シリンダ２２前方内面には、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の後方近傍のシリンダ胴部２２Ｄには、シリンダ２２内空間と、空間３６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２５が摺動可能に設けられている。ピストン２５は、図３に示すように、ピストン胴部２５Ａ及び、このピストン胴部２５Ａより大径のピストン後端部２５Ｂより構成されている。ピストン胴部２５Ａがシリンダ２２内部に設けられたシリンダ凸部２２Ｃ内に貫入され、ピストン後端部２５Ｂが、シリンダ２２のシリンダ胴部２２Ｄ内に貫入されている。また、ピストン胴部２５Ａ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２５Ｂ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２５Ａとシリンダ凸部２２Ｃとの間、及びピストン後端部２５Ｂ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２５Ｂの前後間で気密性が保たれ、かつピストン２５の摺動性も良好になる。

ピストン２５とシリンダ２２とは、ピストン胴部２５Ａとシリンダ凸部２２Ｃ及びピストン後端部２５Ｂとシリンダ胴部２２Ｄとで当接するため、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２５Ｂ前面と、ピストン後端部２５Ｂ前方のピストン胴部２５Ａ外周面と、で空間３７ａが画成される。この空間３７ａは、側部孔２２ｅを介して空間３６と連通しており、シリンダ２２に対するピストン２５の位置に応じてその体積が変化する。

ピストン胴部２５Ａには、その外周面からピストン２５の中心方向に延びる第１孔２５ｃが穿設されている。またピストン２５には、第１孔２５ｃ内壁面に一端の開口部が、ピストン後端部２５Ｂの後端面に他端の開口部が形成されてピストン２５の軸方向と平行に形成される第２孔２５ｄが穿設されている。

回転軸であるメインシャフト２３は、ピストン２５を貫通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に固定されている。この貫通箇所には、オイルシール３５が設けられており、回転するメインシャフト２３とギヤカバー１１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２５内径より若干小径に形成されている。よってピストン２５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２５の前後間での気密性が保たれ、かつピストン２５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２５Ｂ後端面、シリンダ２２内面、ワッシャ２９で空間３７ｂが画成されている。この空間３７ｂは、第２孔２５ｄを介して第１孔２５ｃ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の先端部分から溝２３ｂが一対穿設されている。

メインシャフト前端部２３Ａには、筒状のスピンドル２４が、メインシャフト２３に対して摺動自在に外挿している。スピンドル２４は、スピンドル前端部２４Ａがシリンダカバー２１前端より突出しており、このスピンドル前端部２４Ａの内面には、後述のドリル刃５０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２４のスピンドル後端部２４Ｂがピストン２５により打撃される被打撃部となる。

スピンドル２４の内周面後方側には、図４に示すように、中心方向に突出した一対のスピンドル凸部２４Ｃが設けられている。図５、図６に示すように、スピンドル凸部２４Ｃ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溝２３ｂに挿入係合されることにより、スピンドル２４は、メインシャフト２３に対して回転不可かつ摺動のみ可能となる。

スピンドル２４は内部に第２空気通路３９を画成し、メタルピース３３及びスリーブ３０により支持されている。メタルピース３３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２４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３３とスピンドル２４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３３に対してスピンドル２４は、回転、摺動可能になる。また、スリーブ３０は、シリンダカバー２１に嵌着されているベアリング３２の内輪に嵌着されている。よって、スリーブ３０はシリンダカバー２１に対して回転可能である。

スリーブ３０には孔３０ａが穿設されており、この孔３０ａ内には、スリーブ３０内周面より一部が突出するスチールボール３１が挿入されている。スピンドル２４表面のスリーブ３０が当接する箇所には、図２、図５に示すように、スピンドル２４軸方向と平行に縦長の溝２４ｄが穿設されて、スチールボール３１の一部を収容している。スリーブ３０の内径はスピンドル２４の外径に対して僅かに大径であるがスリーブ３０とスピンドル２４との間の隙間はスチールボール３１が脱落しない程度の隙間であるため、溝２４ｄ内にスチールボール３１のスリーブ３０内周面より突出する箇所が収容されると、スチールボール３１はこの溝２４ｄの内部のみ移動可能となる。従って、スピンドル２４はスリーブ３０に対してスチールボール３１が移動可能な溝２４ｄの範囲で摺動のみ可能となる。

このスリーブ３０及びベアリング３２とシリンダカバー２１との隙間から第１空気通路３８が形成され、スピンドル２４の第１空気通路３８と常時面する箇所には、空気孔２４ｅが穿設されて、第１空気通路３８と、第２空気通路３９を連通する。

またシリンダカバー２１のメタルピース３３の前方にはオイルシール３４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２４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。

圧縮空気供給部４０は、シリンダカバー２１とパッキン９とより画成される空気室４３と、空気室４３の圧縮空気取り入れ箇所であって図示せぬコンプレッサが連結される連結部４２と空気室４３と空間３６とを連通、遮断する打撃通路画成部である打撃用コック部４４と、同じくシリンダカバー２１内に穿設された空気室４３と第１空気通路３８とを連通、遮断する冷却通路画成部である冷却用コック部４７と、を主な構成とする。

この空気室４３へは図示せぬコンプレッサから圧縮空気が送られており、打撃用コック部４４内に画成された打撃用空気通路４５及び冷却用コック部４７内に画成された冷却用空気通路４８を介して空気室４３と空間３６及び空気室４３と第１空気通路３８とが連通されている。打撃用空気通路４５の通路途中と、冷却用空気通路４８の通路途中とには、それぞれの通路断面積を個別に調節する打撃用コック４６及び冷却用コック４９が設けられている。

ドリル刃５０は、先端に超硬合金製で尖頭形状の刃部５６がドリル刃５０前端にロウ付けにより固定されている。また、ドリル刃５０後端部には、前述のスピンドル２４と螺合する雄ネジが形成されている。ドリル刃５０の軸芯部分には、刃部５６付近に形成された吐出口５４と、後端面に第２空気通路３９に開口した流入口５３とを連通する空気通路５２が穿設されている。また、ドリル刃５０の外周面には、刃部５６付近から螺旋状に形成された逃がし溝５８が形成されている。

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５０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隙間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と同時に回転する。

スピンドル２４は、メインシャフト前端部２３Ａに外挿され、かつスピンドル凸部２４Ｃがメインシャフト前端部２３Ａに穿設された溝２３ｂに挿入係合されている。よって、スピンドル２４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２４はメインシャフト２３と一緒に回転する。スピンドル２４の前端部にはドリル刃５０が固定されているため、ドリル刃５０も同時に回転し、コンクリート壁等を穿孔する。

ドリル刃５０の回転によりコンクリート壁等を穿孔する場合は、刃部５６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５６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５６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５６とコンクリート壁との間にあると、刃部５６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５６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。

具体的には、圧縮空気供給部４０に連結された図示せぬコンプレッサより連結部４２を介して空気室４３に圧縮空気が蓄積される。空気室４３には冷却用空気通路４８が連通しており、冷却用空気通路４８は第１空気通路３８に連通している。また第１空気通路３８は空気孔２４ｅを介して第２空気通路３９に連通している。第２空気通路３９の前端にはドリル刃５０の後端部に開口した流入口５３が面しており、流入口５３から空気通路５２を介して吐出口５４で大気に開放される。

よって、空気室４３に蓄積された圧縮空気は、吐出口５４より刃部５６近傍より吐出される。圧縮空気が吐出される際に、刃部５６周辺の熱を奪うため、刃部５６は冷却される。また、穿孔の内部で吐出口５４より吐出された圧縮空気は、逃がし溝５８に沿って穿孔外に排出されるが、この時に刃部５６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、冷却用空気通路４８には冷却用コック４９が設けられているため、吐出口５４より吐出する空気量を自在に調整することが可能である。よって、ドリル刃５０の回転数等に応じて、吐出される空気量を調節することができる。

以上、ドリル刃５０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５０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５０の回転のみによる穿孔では、作業性が低下する。よってこの場合はドリル刃５０に打撃を加える。

ドリル刃５０の打撃は、ピストン２５でスピンドル後端部２４Ｂを打撃することにより行う。具体的には、図２に示す状態で、空気室４３から、空気室４３に連通する打撃用空気通路４５及び空間３６を介して連通する側部孔２２ｅより空間３７ａに圧縮空気が吐出されて蓄積される。図２に示す状態では、ピストン２５が前端側である第２位置にあり、第１孔２５ｃはシリンダ凸部より前端側に位置して排出口６２付近に対してのみ開口しているため、空間３７ａと、空間３７ｂとは連通しない。よって空間３７ａに圧縮空気が蓄積されることにより内部圧力が高まり、空間３７ｂとの間に圧力差が生じる。

空間３７ａが拡大することに伴い、ピストン２５は後端側に移動する。そして、図７に示すように、ピストン２５が後端側の第１位置まで移動すると、第１孔２５ｃがシリンダ凸部２２Ｃより後側に位置する。この時には空間３７ａと空間３７ｂは第１孔２５ｃ及び第２孔２５ｄを介して連通するため、空間３７ａと空間３７ｂとは同気圧となる。ピストン２５の前側空間である排出口６２周辺は、吐出口５４を通じて大気に連なる第１空気通路３８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２５後側空間である空間３７ｂは圧縮空気にかかる圧力と同圧である。よって、ピストン２５の前後間で圧力差が発生し、図８に示すように、ピストン２５は低圧である前側に向かって移動する。

ピストン２５が前側に移動して第１孔２５ｃがシリンダ凸部２２Ｃより前側に移動することにより、空間３７ｂと排出口６２は連通し、略同一圧になるが、ピストン２５の慣性力により、ピストン２５はそのまま前進して、図９に示すように、スピンドル後端部２４Ｂに衝突し、スピンドル２４に固定されたドリル刃５０に打撃力を加える。この時に、ピストン２５の重心位置である中心軸と回転軸の一であるスピンドル２４の重心位置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２５の運動量は好適にスピンドル２４に伝達される。

スピンドル２４は、メインシャフト２５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２５により打撃された場合に動作する箇所は、スピンドル２４及びドリル刃５０のみとなる。スピンドル２４とドリル刃５０とは慣性質量が小さいため、ピストン２５による打撃をより好適に刃部５６に伝達することが可能となる。また、スピンドル２４は、メインシャフト２５に対して、軸方向について自由に動けるため、スピンドル２４に伝えられる打撃力は、メインシャフト２５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２５は衝突による反力により後方に移動し、図２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２４が打撃されることになる。

ピストン２５は圧縮空気に依存して動作するため、この圧縮空気の圧力等を変化させることにより、その動作を制御することが可能である。よって、打撃用空気通路４５に設けられた打撃用コック４６により、打撃用空気通路４５の流路面積を変化させる。これにより、空間３７ａに流入する空気量が変化して空間３７ａが拡大する速度も変化する。従ってピストン２５の移動速度も変化し、打撃強さも変化する。打撃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等においては、この打撃用コック４６を調節し、その騒音規制の範囲内で、打撃により穿孔ができるような圧縮空気量とすることができる。

また、空間３７ａに吐出されてピストン２５の動力となる圧縮空気は、第１孔２５ｃ、第２孔２５ｄを介して空間３７ｂに流入した後、第２孔２５ｄ、第１孔２５ｃを介して、排出口６２より排出される。排出口６２は第１空気通路３８と連通しているため、結果的に打撃用空気通路４５を通過してピストン２５の動力となった圧縮空気も、冷却用空気通路４８を通過する圧縮空気と同様に、第２空気通路３９を介してドリル刃５０に形成された吐出口５４から大気に吐出される。また、スピンドル２４がメインシャフト２５に外挿されている箇所は、特にシール性を備えていないため、このスピンドル２４とメインシャフト２５との隙間からも排出口６２より排出された圧縮空気が第２空気通路３９に流入する事が可能である。

よって、より大きな打撃力を望む場合には、冷却用コック４９を閉めて冷却用空気通路４８内に圧縮空気が流れない状態で、打撃用空気通路４５に圧縮流体を流してピストン２５を駆動しても良い。こうすると、圧縮空気をすべてピストン２５の打撃に係る動力とすることができる。この場合でも、打撃用に供された圧縮空気が排出口６２から第１空気通路３８及び第２空気通路３９へと排出されるため、吐出口５４より圧縮空気が吐出され、ドリル刃５０を冷却するとともに、コンクリート粉等を逃がし溝５８より穿孔外部へと排出することが可能となる。

また、本実施の形態の変形例として、冷却用空気通路４８を備えていなくても良い。この場合では打撃用空気通路４５から第２空気通路３９等を介して吐出口５４より圧縮空気を排出してドリル刃５０を冷却するとともに、コンクリート粉等を逃がし溝５８より穿孔外部へと排出することが可能となる。

また、他の変形例として、圧縮空気によるドリル刃５０の冷却等が必要ない場合ならば、冷却用空気通路４８を形成せず、かつ排出口６２をシリンダカバー２１等に形成し、ピストン２５の駆動に用いられた圧縮空気を直接大気に吐出しても良い。この形態であるならば、圧縮空気の抜けが良くなるため、ピストンの駆動効率が良好になる。

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シリンダ、ピストン、メインシャフト、スピンドルの関係を表す斜視図。実施の形態に係る穿孔機のスピンドルの軸方向側面図。実施の形態に係る穿孔機のスピンドルとメインシャフトとの係合状態を示す斜視図。実施の形態に係る穿孔機のスピンドルとメインシャフトとの係合状態を示す軸方向側面図。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。

符号の説明

１穿孔機２ハウジング３ハンドル４トリガ５ファン
６出力軸７ピニオンギヤ９パッキン１０減速部
１１ギヤカバー１１Ａシリンダ保持部１２インナーカバー
１３第１ギヤ１３ａファーストギヤ１３ｂファーストピニオンギヤ
１４第２ギヤ１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、１７ベアリング
２０シリンダ部２１シリンダカバー２２シリンダ
２２Ａシリンダ前端部２２Ｂシリンダ後端部２２Ｃシリンダ凸部
２２Ｄシリンダ胴部２２ｅ側部孔２３メインシャフト
２３Ａメインシャフト前端部２３Ｄメインシャフト後端部
２３Ｃメインシャフト胴部２３ｂ溝２４スピンドル
２４Ａスピンドル前端部２４Ｂスピンドル後端部２４ｃスピンドル凸部
２４ｄ溝２４ｅ空気孔２５ピストン２５Ａピストン胴部
２５Ｂピストン後端部２５ｃ孔２５ｄ孔２６スペーサ
２６Ａシリンダ保持部２７ワッシャ２８ウレタンワッシャ
２９ワッシャ３０スリーブ３０ａ孔３１スチールボール
３２ベアリング３３メタルピース３４オイルシール
３５オイルシール３６、３７ａ、３７ｂ空間３８第１空気通路
３９第２空気通路４０圧縮空気供給部４１外郭４２連結部
４３空気室４４打撃用コック部４５打撃用空気通路
４６打撃用コック４７冷却用コック部４８冷却用空気通路
４９冷却用コック５０ドリル刃５２空気通路５３流入口
５４吐出口５６刃部５８逃がし溝６１リング６２排出口

Claims

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、
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、一端部にドリル刃を取付可能に設けられ、出力軸方向に摺動可能で被打撃箇所となる被打撃部を有する回転軸と、
該回転軸を摺動するために該回転軸に連接されて被打撃箇所となる被打撃部と、
該回転軸の軸方向と略平行に設けられて該被打撃部を打撃する往復摺動可能なピストンと、
該ピストンを圧縮流体により駆動するピストン駆動装置と、
該フレーム内に設けられて該ピストン駆動装置に圧縮流体を供給する圧縮流体供給部と、を備え、
該圧縮流体供給部は、圧縮流体を生成する圧縮機に連結される連結部と、
該連結部とピストン駆動装置とを連通する打撃通路を画成する打撃通路画成部と、
該打撃通路に設けられて該打撃通路を流れる圧縮流体の流量を制御する打撃通路流量制御装置と、を有し、
該回転軸は、該出力軸と動力的に連結される連結箇所に他端部が固着されるメインシャフトと、該メインシャフト一端部に外挿されて該メインシャフトに対して往復摺動可能な筒状体のスピンドルと、より構成され、
該メインシャフトは該メインシャフト一端部にその先端位置より軸方向に溝部が穿設され、該スピンドルは該スピンドル他端部に該被打撃部が設けられると共に該スピンドル内周面他端部側位置に突出する凸部が形成され、該凸部が該溝部に挿入係合して該スピンドルが該メインシャフトに外挿されることを特徴とする穿孔機。
該ピストンは、略筒状に形成されると共に、該回転軸に外挿されていることを特徴とする請求項１に記載の穿孔機。
該フレームは、該モータが内蔵される第１フレームと、該第１フレームの一端に接続されて、該ピストン駆動装置が内蔵されるとともに一端に該ドリル刃が位置する第２フレームと、を備え、
該ピストン駆動装置は、該第２フレームとの境界部を画成し、該回転軸を貫通させて支承する該第１フレームの一部である第１壁と、該第２フレーム内に固定されて、該回転軸が貫通している第２壁と、該第１壁と該第２壁とにより該第２フレーム内に担持される筒状のシリンダとを有し、該シリンダには、該シリンダの内周面より突出する環状凸部が設けられると共に該環状凸部に対して該モータ側の該内周面から該シリンダの外周面にまで貫通し該打撃通路と連通する環状凸部側部孔が形成され、かつ該シリンダの内部に該回転軸が貫通し、
該ピストンは、内径が該回転軸と略同寸法に形成され、該シリンダと該回転軸の間に挿入され、該ピストンは、一端側が該環状凸部内径と略同寸法に形成され、他端側が該シリンダ内径と略同寸法に形成されて、該一端側が該環状凸部内に常時挿通されて該シリンダ内の該モータ側位置である第１位置と該ドリル刃側である第２位置の間で摺動可能であり、
また該ピストンには、該ピストンの外周面に開口する第１孔と、該第１孔と該シリンダ、該第１壁、該回転軸、及び該ピストン端面より画成される空間とを連通する第２孔とが形成され、
該第１孔は、該ピストンが該第１位置側にある時に該環状凸部より該第１位置側に位置し、かつ該ピストンが該第２位置側にある時に該環状凸部より該第２位置側に位置する箇所に形成されることを特徴とする請求項２記載の穿孔機。
該スピンドルには、内部に第２流体通路が形成されると共に該スピンドルの内周面から外周面までを貫いて該第２流体通路に連通する貫通孔が形成され、該フレームには該貫通孔と該圧縮流体供給部とを連通する第１流体通路を画成する第１流体通路画成部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の穿孔機。
該圧縮流体供給部には、該連結部と該第１流体通路とを連通する冷却通路を画成する冷却通路画成部と、
該冷却通路に設けられて該冷却通路を流れる圧縮流体の流量を制御する冷却通路流量制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の穿孔機。
該ピストン駆動装置は、流入する圧縮流体を排出する排出通路を備え、該排出通路は、該第１流体通路に開口していることを特徴とする請求項５に記載の穿孔機。
該ピストンは、略筒状に形成されると共に、該回転軸に外挿されていることを特徴とする請求項４乃至請求項６いずれか一に記載の穿孔機。
該フレームは、該モータが内蔵される第１フレームと、該第１フレームの一端に接続されて、該ピストン駆動装置が内蔵されるとともに一端に該ドリル刃が位置する第２フレームと、を備え、
該ピストン駆動装置は、該第２フレームとの境界部を画成し、該回転軸を貫通させて支承する該第１フレームの一部である第１壁と、該第２フレーム内に固定されて、該回転軸が貫通している第２壁と、該第１壁と該第２壁とにより該第２フレーム内に担持される筒状のシリンダとを有し、該シリンダには、該シリンダの内周面より突出する環状凸部が設けられると共に該環状凸部に対して該モータ側の該内周面から該シリンダの外周面にまで貫通し該打撃通路と連通する環状凸部側部孔が形成され、かつ該シリンダの内部に該回転軸が貫通し、
該ピストンは、内径が該回転軸と略同寸法に形成され、該シリンダと該回転軸の間に挿入され、該ピストンは、一端側が該環状凸部内径と略同寸法に形成され、他端側が該シリンダ内径と略同寸法に形成されて、該一端側が該環状凸部内に常時挿通されて該シリンダ内の該モータ側位置である第１位置と該ドリル刃側である第２位置の間で摺動可能であり、
また該ピストンには、該ピストンの外周面に開口する第１孔と、該第１孔と該シリンダ、該第１壁、該回転軸、及び該ピストン端面より画成される空間とを連通する第２孔とが形成され、
該第１孔は、該ピストンが該第１位置側にある時に該環状凸部より該第１位置側に位置し、かつ該ピストンが該第２位置側にある時に該環状凸部より該第２位置側に位置する箇所に形成されることを特徴とする請求項７記載の穿孔機。