JP4270887B2 - 電動往復動式工具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動モータの回転出力を工具ビットの長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構を有する電動往復動式工具の構成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公平４−３１８０１号公報（特許文献１）では、いわゆる始動クラッチが設定された電動ハンマの構成が開示されている。この電動ハンマでは、ハンマビットを保持するスピンドル内に軸方向に摺動自在に設けられたストライカとプッシャを介してクラッチの入切が制御される。これにより、駆動モータを作動させても、ハンマビットが被加工材に押圧されていない状態では打撃手段が往復運動を行なうことがなく、被加工材にハンマビットを押圧することで初めて打撃手段の動作が開始されるように構成される。
【０００３】
上記開示技術によれば、加工作業開始の際の始動特性を向上した始動クラッチとの協働によってハンマビットの駆動が制御されるが、かかる駆動機構の始動特性の向上に留まらず、ハンマビットに作用する負荷に応じた駆動機構の作動態様について一層合理的な機構を探求する要請が高い。
【０００４】
【特許文献１】
特公平４−３１８０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電動往復動式工具において、駆動モータの回転出力を工具ビットの長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構の一層の合理化に資する技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、工具ビット、駆動モータおよび動力伝達機構を有する電動往復動式工具が構成される。電動往復動式工具としては、ハンマ、ハンマドリル、ジグソー、レシプロソー等といったように、工具ビットが、直線運動することで被加工材に加工作業を行う態様の作業工具を広く包含するものとする。駆動モータは、かかる工具ビットを駆動する。動力伝達機構は、駆動モータの回転出力を前記工具ビット長軸方向への直線運動に変換する要素であり、インターナルギア、遊星ギア、および動力伝達ピンを有する。このうちインターナルギアは、常時には回転が規制されて構成される。また遊星ギアは、インターナルギアに噛み合い係合するよう構成される。動力伝達ピンは、遊星ギアに偏心状に設けられる。本発明における動力伝達機構では、駆動ギアを介して遊星ギアをインターナルギア回りに公転状に周回させることで、遊星ギアに設けられた動力伝達ピンを当該遊星ギアとともにインターナルギア回りに周回動作させる。そして動力伝達ピンの周回動作のうち、上記工具ビットの長軸方向への直線運動成分を利用して駆動モータの動力伝達が図られるよう構成されるものである。
【０００７】
本発明に係る動力伝達機構では、動力伝達ピンは遊星ギアに偏心状に設けられており、工具ビットに作用する負荷に基づいてインターナルギアの所定量の回転を許容することにより、インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合位置に対する動力伝達ピンの位置を相対的に変化させることが可能とされる。「工具ビットに作用する負荷に基づいてインターナルギアの所定量の回転を許容」とは、工具ビットに作用する負荷量が変化した場合にインターナルギアの回転を許容する態様を広く包含し、工具ビットの周方向に作用する負荷、工具ビットの軸方向に作用する負荷など、工具ビットの各種方向へ作用する負荷を包含するものとする。例えば加工作業の際に作業者による被加工材への工具の押圧が解除された場合に、インターナルギアの回転を許容するといった態様が採用可能である。また「動力伝達ピンの位置を相対的に変化」とは、インターナルギアに対する遊星ギアの噛み合い係合位置に対する動力伝達ピンの位置が変化する態様を広く包含するものする。
【０００８】
例えば、インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合が、工具ビットの長軸方向の前側端部領域ないし後側端部領域においてなされる場合に、動力伝達ピンが当該噛み合い係合位置近傍に配置されるように構成すれば、遊星ギアがインターナルギア回りに周回することで、動力伝達ピンは、上記前側端部領域および後側端部領域との間で工具ビットの長軸方向への直線運動成分を有しつつ周回動作することが可能となる。換言すれば、かかる構成により動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動成分のストロークを大きく確保することが可能となる。
【０００９】
また、例えばインターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合が、工具ビットの長軸方向の前側端部領域ないし後側端部領域においてなされる場合に、動力伝達ピンが遊星ギアのうち当該噛み合い係合位置と対向する側の周縁領域に配置されるように構成すれば、遊星ギアがインターナルギア回りに周回することで、動力伝達ピンは、上記噛み合い係合位置と対向する側の領域において工具ビットの長軸方向に直線運動成分を有しつつ周回動作することが可能となる。かかる構成により動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動のストロークを小さくすることが可能となる。なお遊星ギアの周回半径と遊星ギアの径とを概ね２：１に設定すれば、噛み合い係合位置と対向する側に配置された動力伝達ピンは、遊星ギアの周回動作にもかかわらず、工具ビット長軸方向への直線運動成分が概ねゼロとなり、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動成分のストロークをゼロに設定することが可能となる。
【００１０】
このように遊星ギアに動力伝達ピンを偏心状に設け、インターナルギアの回転を許容することによってインターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合位置に対する動力伝達ピンの相対的な位置の変化を利用することで、動力伝達ピンのハンマビット長軸方向への直線運動量を変化させることが可能とされる。また上述のように「直線運動量を変化」させる態様として、直線運動量が増減する態様はもちろん、直線運動量がゼロとなる態様も好適に包含するものとする。
【００１１】
本発明によれば、工具ビットに作用する負荷に基づいて動力伝達ピンの位置を相対的に変化させて工具ビット長軸方向への直線運動量を可変とする構成を採用する。このため、かかる動力伝達ピンの直線運動量を利用した各種の駆動機構、例えば工具ビットの駆動機構、あるいは工具ビットを駆動する際の制振を行うカウンタウェイトの駆動機構において、工具ビットやカウンタウェイトといった駆動対象物の駆動量を適宜に変化させることが可能となる。特に、駆動対象物の駆動量は工具ビットに作用する負荷に基づいて可変とすることができるため、例えば工具ビットによる被加工材への加工作業の有無、すなわち工具ビットによる有負荷駆動・無負荷駆動といった作業状態に応じて駆動対象物の駆動量を変化させることが可能となり、電動往復動式工具における合理的な駆動制御を行うことが可能となる。
【００１２】
このように、工具ビットに作用する負荷に基づいて駆動対象物の駆動量を可変とする機構は、電動往復動式工具の様々な作業態様に適用することが可能である。例えば、工具ビットへの負荷が解除された場合に工具ビットの駆動量がゼロとなるように設定すれば、電動ハンマ等における始動クラッチとして利用することが可能となる。しかも、この場合には、駆動モータの回転出力を増減することなく、動力伝達ピンの相対位置を変更するだけで工具ビットの駆動制御を行なうことができるため、工具の始動特性を向上することが可能となる。
本発明は、駆動対象物の駆動量を可変とする具体的な機構として、工具ビットの被加工材に対する押圧動作及び押圧解除動作よる当該工具ビットの長軸方向の移動動作に基づいて移動することで、インターナルギアの回転を規制し、または所定量の回転を許容し、これによってインターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合位置に対する動力伝達ピンの位置を相対的に変化させることで、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動量を変化させるインターナルギア回転調整手段を有する。
インターナルギア回転調整手段は、第１係合部と第２係合部を有する。第１係合部は、工具ビットが被加工材に押圧された有負荷駆動時には、インターナルギアと係合して当該インターナルギアを予め定めた回動位置に固定し、工具ビットの被加工材に対する押圧が解除された無負荷駆動時には、インターナルギアとの係合を解除して当該インターナルギアの回転を許容するように構成され、第２係合部は、無負荷駆動時には、インターナルギアに対する第１係合部の係合位置から所定角度、例えば概ね９０度回転された位置でインターナルギアと係合して当該インターナルギアを固定し、有負荷駆動時には、インターナルギアとの係合を解除してインターナルギアの回転を許容するように構成される。このような構成を採用することで、有負荷駆動時には、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動成分のストロークを大きく確保し、無負荷駆動時には、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動成分のストロークを小さくすることが可能となる。
【００１３】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動往復動式工具につき、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動を、工具ビットの駆動機構に利用した構成が得られる。すなわち請求項２に係る電動往復動式工具では、工具ビットは打撃子による打撃力を受承して被加工材にハンマ作業を行なうハンマビットとして構成されるとともに、動力伝達ピンは、当該打撃子をハンマビット長軸方向へ直線状に駆動させるためのクランクアームに接続されるように構成される。かかる構成により、ハンマビットに作用する負荷に基づいて動力伝達ピンの位置を相対的に変化させ、これによって動力伝達ピンのハンマビット長軸方向への直線運動量を適宜変化させてハンマ作業の際の利便性を図ることが可能とされる。
【００１４】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動往復動式工具につき、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動を、工具ビットを駆動する際の制振を行うカウンタウェイトの駆動機構に利用した構成が得られる。すなわち請求項３に係る電動往復動式工具では、工具ビットは、打撃子による打撃力を受承して被加工材にハンマ作業を行うハンマビットとして構成され、動力伝達ピンは、打撃子の直線運動と対向状に直線運動するカウンタウェイトの駆動に用いられるように構成される。かかる構成により、ハンマビットに作用する負荷に基づいて動力伝達ピンの位置が相対的に変化可能とされる。これによって動力伝達ピンのハンマビット長軸方向への直線運動量を適宜変化させ、ハンマ作業の際のカウンタウェイトの駆動量を適宜変化させ、これによってハンマビット駆動の際の制振性能を作業状況に応じて適宜変化することが可能とされる。
【００１５】
特に本発明では、カウンタウェイトの駆動量につき、ハンマビットに作用する負荷に基づいて変化することができるので、例えばハンマビットに負荷が作用する駆動態様、すなわち有負荷駆動状態と、ハンマビットに負荷が作用しない駆動態様、すなわち無負荷駆動状態との間でカウンタウェイトによる制振量あるいは制振の有無を自動的に調整することが可能となる。
【００１６】
上記発明の趣旨に鑑み、下記のごとき態様が構成可能である。
（態様１）
「請求項１に記載の電動往復動式工具であって、
前記工具ビットに作用する負荷に基づいて前記インターナルギアの回転を許容することにより、前記インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合が、前記工具ビットの長軸方向の前側端部領域ないし後側端部領域においてなされる場合に、前記動力伝達ピンが当該噛み合い係合位置ないしその近傍に配置されるように構成されていることを特徴とする電動往復動式工具。」
【００１７】
このように構成すれば、遊星ギアがインターナルギア回りに周回することで、動力伝達ピンは、上記前側端部領域および後側端部領域との間で工具ビットの長軸方向に直線運動することが可能となり、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動のストロークを大きく確保することが可能となる。
【００１８】
（態様２）
「請求項１または態様２に記載の電動往復動式工具であって、
前記工具ビットに作用する負荷に基づいて前記インターナルギアの回転を許容することにより、前記インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合が、前記工具ビットの長軸方向の前側端部領域ないし後側端部領域においてなされる場合に、動力伝達ピンが遊星ギアのうち当該噛み合い係合位置と対向する側の周縁領域に配置されるように構成されていることを特徴とする電動往復動式工具。」
【００１９】
このように構成すれば、遊星ギアがインターナルギア回りに周回することで、動力伝達ピンは、上記噛み合い係合位置と対向する側の領域において工具ビットの長軸方向に直線運動することが可能となる。かかる構成により動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動のストロークを小さくすることが可能となる。
【００２０】
（態様３）
「態様２に記載の電動往復動式工具であって、
前記遊星ギアの周回径と遊星ギアの径は、概ね２：１に設定されていることを特徴とする電動往復動式工具。」
【００２１】
このように構成すれば、インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合位置と対向する側に配置された動力伝達ピンは、遊星ギアの周回動作にもかかわらず、工具ビット長軸方向への直線運動成分を有さないように設定し易くなり、ストロークをゼロとすることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態であるハンマにつき、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、本発明の「電動往復動式工具」の一例に対応する。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を有する本体部１０３によってその外郭が形成される。そしてハンマ１０１の本体部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。ハンマビット１１３は、本発明における「工具ビット」に対応している。
【００２３】
モータハウジング１０５内には駆動モータ１２１が配置されている。またギアハウジング１０７内には、動力伝達機構１３１、エアシリンダ機構１３３、打撃力伝達機構１３５が配置される。ギアハウジング１０７のうち、打撃力伝達機構１３５の先端側（図１において左端側）には上記ハンマビット１１３を保持するツールホルダ１３７が配置される。なおギアハウジング１０７内の各機構のうち動力伝達機構１３１については、駆動モータ１２１の出力軸１２３からの回転出力を適宜運動変換してハンマビット１１３に伝達し、当該ハンマビット１１３にハンマ動作を行なわせる。
【００２４】
ツールホルダ１３７は、ハンマビット１１３につき、その長軸方向への相対的な往復動が可能に、かつその周方向への相対的な回動が規制された状態で保持する。ツールホルダ１３７の図中右側端部と上記動力伝達機構１３１とで挟まれる領域には、インターナルギア第１係合部１８３およびインターナルギア第２係合部１８５からなるインターナルギア回転調整手段１８１、連接ロッド１８７、スライドスリーブ１８９、スライドスリーブ付勢スプリング１９１、係合部連接スプリング１９３が配置されている。これらの部材は、動力伝達機構１３１における長軸方向駆動量を変換するために用いられる要素であり、その詳細については後述する。
【００２５】
ハンマ１０１の動力伝達機構１３１を中心とした主要部の詳細な構成が図２に示される。ギアハウジング１０７内の動力伝達機構１３１は、クランクキャップ１０８の直下領域において、駆動モータ１２１の出力軸１２３のギア部１２５と噛み合い係合する変速ギア１４１、当該変速ギア１４１と一体状に回転するギアシャフト１４３、ギアシャフト１４３の回転を軸支するギアシャフト支持ベアリング１４５、ギアシャフト１４３の回転中心から所定距離偏心した位置において変速ギア１４１と一体状に形成された偏心ピン１４７を有する。
【００２６】
さらに動力伝達機構１３１は、偏心ピン１４７に嵌装された遊星ギア１５１、内周歯が当該遊星ギア１５１の外周歯に噛み合い係合するよう配置されたインターナルギア１５３、インターナルギア１５３の外周部に形成されて、インターナルギア回転調整手段１８１と係合可能に構成された切欠部１５４、遊星ギア１５１に偏心状かつ一体状に設けられたクランクアーム駆動ピン１５５を有する。インターナルギア１５３は、常時には、噛み合い係合した遊星ギア１５１の周回動作を許容する一方、自らは回転が規制された状態で配置される。
【００２７】
本実施の形態では、インターナルギア１５３回りに周回する遊星歯車１５１の周回径と、当該遊星歯車１５１の外周歯径とは概ね２：１となるように設定されている。またクランクアーム駆動ピン１５５は、支持ベアリング１５７を介してクランクアーム１５９の一端側に連接される。さらにクランクアーム１５９の他端側は、連接ピン１６１を介してエアシリンダ機構１３１（図１参照）を構成するシリンダ１６５のボア内に配置された駆動子１６３に連接される。クランクアーム駆動ピン１５５は、本発明における「動力伝達ピン」の一例に対応する。
【００２８】
駆動子１６３は、シリンダ１６５内を摺動することで、いわゆる空気バネの作用を介し、特に図示しないストライカを直線状に駆動し、これによって図１に示すハンマビット１２９に対する衝撃荷重を発生させる。
【００２９】
本実施の形態に係るハンマ１０１は上記のように構成される。次に当該ハンマ１０１の作用および使用方法について説明する。まず図１に示すハンマ１０１のハンマビット１１３を被加工材に押圧して負荷を与えた駆動態様、すなわち有負荷駆動状態における作用について、図１および図３を参照しつつ説明する。
【００３０】
有負荷駆動状態においては、ハンマビット１１３の被加工材への押圧動作の反力により、スライドスリーブ付勢スプリング１９１の図中左方向への付勢力に対抗しつつ、スライドスリーブ１８９が図中右方向に移動される。スライドスリーブ１８９は、係合部連接スプリング１９３が介装された連接ロッド１８７を介してインターナルギア回転調整手段１８１に連接されている。これにより、スライドスリーブ１８９が、ハンマビット１１３への押圧力に基づいて図中右方向に移動する場合、インターナルギア回転調整手段１８１も図中右側に移動する。するとインターナルギア回転調整手段１８１に設けられた第１係合部１８３がインターナルギア１５３の切欠部１５４ａに係合する。これによりインターナルギア１５３の回転が規制される。
【００３１】
この状態においては、インターナルギア１５３に対する遊星ギア１５１の噛み合い係合位置の近傍にクランクアーム駆動ピン１５５が位置する関係とされる。この状態で、偏心ピン１４７が周回動作することにより、遊星ギア１５１は、インターナルギア１５３に対し、図４から図８に示すように順次に周回動作することとなる。なお、図示の便宜上、図３における遊星ギア１５１とインターナルギア１５３との噛み合い係合位置と、図４における遊星ギア１５１とインターナルギア１５３との噛み合い係合位置とは１８０度変位した状態で示されている。
【００３２】
図４では、遊星ギア１５１が、インターナルギア１５３の右端側において噛み合い係合する状態を示す。この時、クランクアーム駆動ピン１５５は、図中最も右側に寄った位置に置かれている。この状態におけるクランクアーム駆動ピン１５５の中心線がＣＲで示される。そしてインターナルギア１５３に対する遊星ギア１５１の周回動作が図５，６，７，８と進行していく。図８においては、クランクアーム駆動ピン１５５は、図中最も左側に寄った位置に置かれている。この状態におけるクランクアーム駆動ピン１５５の中心線がＣＬで示される。
【００３３】
図４と図８の対比から理解されるように、有負荷駆動状態においては、遊星ギア１５１がインターナルギア１５３回りに周回動作することにより、当該遊星ギア１５１に偏心状に設けられたクランクアーム駆動ピン１５５は、ハンマ１０１の長軸方向（図中左右方向）に対し、符号Ｓで示される直線運動量（ストローク量）を有することになる。そして当該直線運動量を利用して、図２に示すクランクアーム１５９が長軸方向に駆動される。これにより、クランクアーム１５９の他端側に連接ピン１６１を介して遊嵌状に取付けられた駆動子１６３がシリンダ１６５のボア内で往復直線運動を行う。この結果、ハンマビット１１３（図１参照）がその長軸方向にハンマ駆動されることとなる。
【００３４】
次にハンマビット１１３に負荷が作用していない駆動態様、すなわち無負荷駆動状態における作用について、図９および図１０を参照しつつ説明する。無負荷駆動状態においては、ハンマビット１１３の被加工材への押圧動作の反力が作用しないことにより、スライドスリーブ付勢スプリング１９１の図中左方向への付勢力により、スライドスリーブ１８９は図中左方向に移動される。これにより連接ロッド１８７を介してスライドスリーブ１８９に連接されたインターナルギア回転調整手段１８１は、図中左側に移動する。
【００３５】
するとインターナルギア回転調整手段１８１に設けられた第１係合部１８３がインターナルギア１５３の切欠部１５４ａから離脱する。このときインターナルギア１５３には、変速ギア１４１（図２参照）の回転力が遊星ギア１５１を通じて作用しているため、第１係合部１８３の係合が解除された瞬間に当該インターナルギア１５３は回転動作する。本実施の形態では、インターナルギア１５３が９０度回転し、図１０に示すように他方の切欠部１５４ｂにインターナルギア第２係合部１８５が係合することで、その回転が終了するように設定されている。
【００３６】
このとき、遊星ギア１５１とインターナルギア１５３との噛み合い係合位置に対するクランクアーム駆動ピン１５５の相対的な位置関係が変動し、かかる変動状態から、偏心ピン１４７が周回動作することにより、遊星ギア１５１は、インターナルギア１５３に対し、図１１から図１５に示すように順次に周回動作することとなる。図１１では、遊星ギア１５１が、インターナルギア１５３の右端側において噛み合い係合する状態を示す。この時、クランクアーム駆動ピン１５５は、当該遊星ギア１５１とインターナルギア１５３の噛み合い係合位置と対向する側の周縁（図中左側の遊星ギア周縁）に位置している。この状態におけるクランクアーム駆動ピン１５５の中心線がＣで示される。
【００３７】
そしてインターナルギア１５３に対する遊星ギア１５１の周回動作が図１２，１３，１４，１５と進行していく。図１５では、遊星ギア１５１が、インターナルギア１５３の左端側において噛み合い係合する状態を示す。この時、クランクアーム駆動ピン１５５は、当該遊星ギア１５１とインターナルギア１５３の噛み合い係合位置と対向する側の周縁（図中右側の遊星ギア周縁）に位置している。このように遊星ギア１５１が周回動作するものの、図１１から図１５までの対比から理解されるように、クランクアーム駆動ピン１５５の中心線Ｃは、常にインターナルギア１５３の中心に不動状に位置している。
【００３８】
本実施の形態では、遊星ギア１５１の外周歯径が当該遊星ギア１５１の周回径の概ね半分に設定され、遊星ギア１５１とインターナルギア１５３の噛み合い係合位置と対向する側に置かれたクランクアーム駆動ピン１５５は、遊星ギア１５１の周回動作にも拘わらず、ハンマ１０１の長軸方向に関してはストロークが見かけ上ゼロになるように設定されている。
【００３９】
この結果、無負荷駆動状態においては、遊星ギア１５１がインターナルギア１５３回りに周回動作しても、クランクアーム駆動ピン１５５はハンマ１０１の長軸方向（図中左右方向）に関しては何ら運動をしないことが帰結される。換言すれば、無負荷駆動状態においては、駆動モータ１２１が駆動し、遊星ギア１５１がインターナルギア１５３回りに周回動作をおこなっているにも拘らず、クランクアーム駆動ピン１５５は、ハンマ１０１の長軸方向にクランクアーム１５９を駆動し得ず、この結果、ハンマビット１１３にハンマ駆動力は伝達されないこととなる。
【００４０】
本実施の形態に係るハンマ１０１では、無負荷駆動状態から有負荷駆動状態に切替えることで、駆動モータの出力がハンマビット１１３に伝達される機能、すなわち始動クラッチ機能が付与されることとなる。
【００４１】
本実施の形態によれば、ハンマ１１３に作用する負荷に基づいてインターナルギア１５３の回転を許容し、遊星ギア１５１とインターナルギア１５３の噛み合い係合位置に対するクランクアーム駆動ピン１５５の位置を相対的に変化させる。これによってクランクアーム１５９の直線運動量を可変とし、ハンマ１０１における合理的なハンマビット１１３の駆動制御を行うことが可能となる。
【００４２】
（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るハンマ２０１の構成が図１６および図１７に示される。第２の実施形態に係るハンマ２０１では、上記した動力伝達機構１３１における特徴的な要素をクランクアーム１５９の駆動制御ではなく、当該クランクアーム１５９によって駆動される打撃子の制振に用いられるカウンタウェイトの駆動制御に用いている。従って、第１の実施形態と同等の部材要素については、便宜上詳細な説明を省略することとする。
【００４３】
第２の実施の形態に係るハンマ２０１は、概括的に見て、駆動モータ２２１と、当該駆動モータ２２１の回転出力をハンマビット取付けチャック２０９に止着されたハンマビット２１３に伝達する動力伝達機構２３１と、カウンタウェイト２７５を駆動するためのカウンタウェイト駆動手段２６６を有する。
【００４４】
ツールホルダ２３７の図中右側端部と上記動力伝達機構１３１との間の領域には、インターナルギア回転調整手段２８１、連接ロッド２８７、スライドスリーブ２８９、スライドスリーブ付勢スプリング２９１、係合部連接スプリング２９３が配置されている。これらの部材は、カウンタウェイト駆動手段２６６によるカウンタウェイト２７５の駆動量を変化するために用いられる要素であり、第１の実施の形態における対応要素と実質的に同等の構成を有する。
【００４５】
ハンマ２０１の動力伝達機構２３１およびカウンタウェイト駆動手段２６６を中心とした主要部の詳細な構成が図１７に示される。ギアハウジング２０７内の動力伝達機構２３１は、駆動モータ２２１の出力軸２２３と噛み合い係合する変速ギア２４１、当該変速ギア２４１と一体状に回転するギアシャフト２４３、ギアシャフト２４３の回転を軸支するギアシャフト支持ベアリング２４５、ギアシャフト２４３の回転中心から所定距離偏心した位置において変速ギア２４１と一体状に形成された偏心ピン２４７を有する。偏心ピン２４７は、偏心ピン支持ベアリング２４８を介してクランクアーム２５９の一端側に連接される。クランクアーム２５９の他端側は、連接ピン２６１を介してシリンダ２６５のボア内に配置された駆動子２６３に連接される。
【００４６】
さらに偏心ピン２４７は、偏心ピン受承凹部２６８に遊嵌状に係合されることで、当該偏心ピン２４７によって回転可能とされたカウンタウェイト駆動用クランク部２６７に連接される。カウンタウェイト駆動用クランク部２６７の回転中心から所定距離だけ偏心した位置には、遊星ギア２７１が配置される。一方、インターナルギア回転調整手段２８１を構成する第１係合部２８３に係合して回転が規制されたインターナルギア２６９が、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７の内周側に配置されている。インターナルギア２６９は、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７に接触して、当該カウンタウェイト駆動用クランク部２６７による回転力の作用を受けるが、上記第１係合部２８３（ないし第２係合部２８５）の係合によって回転することが常時には規制されている。カウンタウェイト駆動用クランク部２６７は、本実施の形態では「キャリア」としての機能を奏する。
【００４７】
遊星ギア２７１の回転中心から所定距離だけ偏心した位置には、カウンタウェイト駆動ピン２７３が設けられている。このカウンタウェイト駆動ピン２７３は、本発明における「動力伝達ピン」に対応する。そして当該カウンタウェイト駆動ピン２７３の上端側はカウンタウェイト２７５に遊嵌状に連接される。
【００４８】
第２の実施の形態に係るハンマ２０１は上記のように構成される。次に当該ハンマ２０１の作用および使用方法について説明する。上述の有負荷駆動状態においては、図１７に示すように、駆動モータ２２１の回転出力は出力軸２２３、変速ギア２４１、偏心ピン２４７、クランクアーム２５９、連接ピン２６１を介して駆動子２６３を長軸方向（図中左右方向）に直線運動させる。これによって図１６に示すハンマビット２１３がハンマ駆動される。
【００４９】
一方、偏心ピン２４７がギアシャフト２４３の回転軸回りに周回動作することで、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７が回転駆動される。このとき、インターナルギア２６９は、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７の回転力を受けるものの、インターナルギア第１係合部２８３が係合しているため、回転することが規制された状態にある。
【００５０】
このため、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７に偏心状に設けられた遊星ギア２７１が、インターナルギア２６９の内周歯周りに周回動作を行なうことになる。これにより、遊星ギア２７１に偏心状に設けられたカウンタウェイト駆動ピン２７３が遊星ギア２７１の中心軸回りに周回動作する。図示を省略するものの、カウンタウェイト２７５には、その長軸方向と交差する方向に長孔が形成されており、カウンタウェイト２７５は、その長軸方向に対する駆動ピン２７３の運動成分のみを受承して直線運動されることになる。これによりカウンタウェイト２７５は、クランクアーム２５９によって駆動される打撃子と対向状に往復動し、当該クランクアーム２５９によって駆動される打撃子の制振を効率的に行なうように構成される。
【００５１】
なお、本実施の形態における有負荷駆動状態時の遊星ギア２７１とインターナルギア２６９との噛み合い係合位置に対するカウンタウェイト駆動ピン２７３の相対位置関係については、第１の実施の形態で説明した図４〜図８に示す態様と実質的に同等であり、その説明および図示を省略するものとする。
【００５２】
一方、ハンマ２０１が無負荷駆動状態とされる場合、図１６に示すハンマビット２１３の被加工材への押圧動作の反力が作用しないことにより、スライドスリーブ付勢スプリング２９１の図中左方向への付勢力により、スライドスリーブ２８９は図中左方向に移動される。これにより連接ロッド２８７を介してスライドスリーブ２８９に連接されたインターナルギア回転調整手段２８１は、図中左側に移動する。すると図１７に示すインターナルギア回転調整手段２８１に設けられた第１係合部２８３がインターナルギア２６９から離脱する。
【００５３】
このときインターナルギア２６９には、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７の回転力が作用しているため、第１係合部２８３の係合が解除された瞬間に当該インターナルギア２６９は９０度回転し、インターナルギア２６９の対向側の切欠部に第２係合部２８５が係合するように設定されている。この結果、遊星ギア２７１とインターナルギア２６９との噛み合い係合位置に対するカウンタウェイト駆動ピン２７３の相対位置関係が変化する。この点については、第１の実施の形態で説明した図１１〜図１５に示す態様と実質的に同等であり、その説明および図示を省略するものとする。
【００５４】
以上より、無負荷駆動状態においては、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７が回転することで、遊星ギア２７１がインターナルギア２６９回りに周回動作しても、カウンタウェイト駆動ピン２７３はハンマ２０１の長軸方向（図中左右方向）に関する運動成分を有さないことになる。換言すれば、無負荷駆動状態においては、カウンタウェイト２７５は駆動されない状態が維持されることとなる。これとは逆に、本実施の形態に係るハンマ２０１では、無負荷駆動状態から有負荷駆動状態に切替えられることで、駆動モータの出力がカウンタウェイト２７５を駆動する構成とされる。従って、本実施の形態に係るハンマ２０１では、当該ハンマ２０１の駆動状態に応じてのカウンタウェイトの駆動制御を自動的に行なうことが可能となり、合理的な制振制御を遂行することが可能となった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、電動往復動式工具において、駆動モータの回転出力を工具ビットの長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構の一層の合理化に資する技術が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るハンマの全体構成を示す断面図である。
【図２】 第１の実施の形態に係るハンマの主要部の詳細な構成を示す部分的断面図である。
【図３】 有負荷駆動時における動力伝達機構の構造を示す図である。なお、図示の便宜上、図３のうち、動力伝達機構については平面視、インターナルギア回転調整手段とスライドスリーブを連接する連接ロッドの周辺箇所については底面視として示している。
【図４】 有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図５】 同じく、有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図６】 同じく、有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図７】 同じく、有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図８】 同じく、有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図９】 第１の実施の形態に係るハンマにつき、無負荷駆動時の状態を示す断面図である。
【図１０】 第１の実施の形態に係るハンマにつき、無負荷駆動の際の主要部の詳細な構成を示す。なお、図示の便宜上、図１０のうち、動力伝達機構については平面視、インターナルギア回転調整手段とスライドスリーブを連接する連接ロッドの周辺箇所については底面視として示している。
【図１１】 無有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１２】 同じく、無負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１３】 同じく、無負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１４】 同じく、無負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１５】 同じく、無負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１６】 本発明の第２の実施の形態に係るハンマの全体構成を示す断面図である。
【図１７】 本発明の第２の実施の形態に係るハンマの主要部の詳細な構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０１ ハンマ
１０３ 本体部
１０５ モータハウジング
１０７ ギアハウジング
１０８ クランクキャップ
１０９ ハンマビット取付けチャック
１１１ ハンドグリップ
１１３ ハンマビット（工具ビット）
１２１ 駆動モータ
１２３ 出力軸
１２５ 出力軸ギア部
１３１ 動力伝達機構
１３３ エアシリンダ機構
１３５ 打撃力伝達機構
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 偏心ピン（動力伝達ピン）
１５１ 遊星ギア
１５３ インターナルギア
１５４ 切欠部
１５５ クランクアーム駆動ピン
１５７ クランクアーム駆動ピン支持ベアリング
１５９ クランクアーム
１６１ 連接ピン
１６３ 駆動子
１６５ シリンダ
１８１ インターナルギア回転調整手段
１８３ インターナルギア第１係合部（最大ストローク）
１８５ インターナルギア第２係合部（ストロークゼロ）
１８７ 連接ロッド
１８９ スライドスリーブ
１９１ スライドスリーブ付勢スプリング
１９３ 係合部連接スプリング
２４７ 偏心ピン（クランクアーム駆動ピン）
２４８ 偏心ピン支持ベアリング
２５９ クランクアーム
２６１ 連接ピン
２６３ 駆動子
２６５ シリンダ
２６６ カウンタウェイト駆動手段
２６７ カウンタウェイト駆動用クランク部
２６８ 偏心ピン受承凹部
２６９ インターナルギア
２７１ 遊星ギア
２７３ カウンタウェイト駆動ピン（動力伝達ピン）
２７５ カウンタウェイト
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動モータの回転出力を工具ビットの長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構を有する電動往復動式工具の構成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公平４−３１８０１号公報（特許文献１）では、いわゆる始動クラッチが設定された電動ハンマの構成が開示されている。この電動ハンマでは、ハンマビットを保持するスピンドル内に軸方向に摺動自在に設けられたストライカとプッシャを介してクラッチの入切が制御される。これにより、駆動モータを作動させても、ハンマビットが被加工材に押圧されていない状態では打撃手段が往復運動を行なうことがなく、被加工材にハンマビットを押圧することで初めて打撃手段の動作が開始されるように構成される。
【０００３】
上記開示技術によれば、加工作業開始の際の始動特性を向上した始動クラッチとの協働によってハンマビットの駆動が制御されるが、かかる駆動機構の始動特性の向上に留まらず、ハンマビットに作用する負荷に応じた駆動機構の作動態様について一層合理的な機構を探求する要請が高い。
【０００４】
【特許文献１】
特公平４−３１８０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電動往復動式工具において、駆動モータの回転出力を工具ビットの長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構の一層の合理化に資する技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、工具ビット、駆動モータおよび動力伝達機構を有する電動往復動式工具が構成される。電動往復動式工具としては、ハンマ、ハンマドリル、ジグソー、レシプロソー等といったように、工具ビットが、直線運動することで被加工材に加工作業を行う態様の作業工具を広く包含するものとする。駆動モータは、かかる工具ビットを駆動する。動力伝達機構は、駆動モータの回転出力を前記工具ビット長軸方向への直線運動に変換する要素であり、インターナルギア、遊星ギア、および動力伝達ピンを有する。このうちインターナルギアは、常時には回転が規制されて構成される。また遊星ギアは、インターナルギアに噛み合い係合するよう構成される。動力伝達ピンは、遊星ギアに偏心状に設けられる。本発明における動力伝達機構では、駆動ギアを介して遊星ギアをインターナルギア回りに公転状に周回させることで、遊星ギアに設けられた動力伝達ピンを当該遊星ギアとともにインターナルギア回りに周回動作させる。そして動力伝達ピンの周回動作のうち、上記工具ビットの長軸方向への直線運動成分を利用して駆動モータの動力伝達が図られるよう構成されるものである。
【０００７】
本発明に係る動力伝達機構では、動力伝達ピンは遊星ギアに偏心状に設けられており、工具ビットに作用する負荷に基づいてインターナルギアの所定量の回転を許容することにより、インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合位置に対する動力伝達ピンの位置を相対的に変化させることが可能とされる。「工具ビットに作用する負荷に基づいてインターナルギアの所定量の回転を許容」とは、工具ビットに作用する負荷量が変化した場合にインターナルギアの回転を許容する態様を広く包含し、工具ビットの周方向に作用する負荷、工具ビットの軸方向に作用する負荷など、工具ビットの各種方向へ作用する負荷を包含するものとする。例えば加工作業の際に作業者による被加工材への工具の押圧が解除された場合に、インターナルギアの回転を許容するといった態様が採用可能である。また「動力伝達ピンの位置を相対的に変化」とは、インターナルギアに対する遊星ギアの噛み合い係合位置に対する動力伝達ピンの位置が変化する態様を広く包含するものする。
【０００８】
例えば、インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合が、工具ビットの長軸方向の前側端部領域ないし後側端部領域においてなされる場合に、動力伝達ピンが当該噛み合い係合位置近傍に配置されるように構成すれば、遊星ギアがインターナルギア回りに周回することで、動力伝達ピンは、上記前側端部領域および後側端部領域との間で工具ビットの長軸方向への直線運動成分を有しつつ周回動作することが可能となる。換言すれば、かかる構成により動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動成分のストロークを大きく確保することが可能となる。
【０００９】
また、例えばインターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合が、工具ビットの長軸方向の前側端部領域ないし後側端部領域においてなされる場合に、動力伝達ピンが遊星ギアのうち当該噛み合い係合位置と対向する側の周縁領域に配置されるように構成すれば、遊星ギアがインターナルギア回りに周回することで、動力伝達ピンは、上記噛み合い係合位置と対向する側の領域において工具ビットの長軸方向に直線運動成分を有しつつ周回動作することが可能となる。かかる構成により動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動のストロークを小さくすることが可能となる。なお遊星ギアの周回半径と遊星ギアの径とを概ね２：１に設定すれば、噛み合い係合位置と対向する側に配置された動力伝達ピンは、遊星ギアの周回動作にもかかわらず、工具ビット長軸方向への直線運動成分が概ねゼロとなり、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動成分のストロークをゼロに設定することが可能となる。
【００１０】
このように遊星ギアに動力伝達ピンを偏心状に設け、インターナルギアの回転を許容することによってインターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合位置に対する動力伝達ピンの相対的な位置の変化を利用することで、動力伝達ピンのハンマビット長軸方向への直線運動量を変化させることが可能とされる。また上述のように「直線運動量を変化」させる態様として、直線運動量が増減する態様はもちろん、直線運動量がゼロとなる態様も好適に包含するものとする。
【００１１】
本発明によれば、工具ビットに作用する負荷に基づいて動力伝達ピンの位置を相対的に変化させて工具ビット長軸方向への直線運動量を可変とする構成を採用する。このため、かかる動力伝達ピンの直線運動量を利用した各種の駆動機構、例えば工具ビットの駆動機構、あるいは工具ビットを駆動する際の制振を行うカウンタウェイトの駆動機構において、工具ビットやカウンタウェイトといった駆動対象物の駆動量を適宜に変化させることが可能となる。特に、駆動対象物の駆動量は工具ビットに作用する負荷に基づいて可変とすることができるため、例えば工具ビットによる被加工材への加工作業の有無、すなわち工具ビットによる有負荷駆動・無負荷駆動といった作業状態に応じて駆動対象物の駆動量を変化させることが可能となり、電動往復動式工具における合理的な駆動制御を行うことが可能となる。
【００１２】
このように、工具ビットに作用する負荷に基づいて駆動対象物の駆動量を可変とする機構は、電動往復動式工具の様々な作業態様に適用することが可能である。例えば、工具ビットへの負荷が解除された場合に工具ビットの駆動量がゼロとなるように設定すれば、電動ハンマ等における始動クラッチとして利用することが可能となる。しかも、この場合には、駆動モータの回転出力を増減することなく、動力伝達ピンの相対位置を変更するだけで工具ビットの駆動制御を行なうことができるため、工具の始動特性を向上することが可能となる。
本発明は、駆動対象物の駆動量を可変とする具体的な機構として、工具ビットの被加工材に対する押圧動作及び押圧解除動作よる当該工具ビットの長軸方向の移動動作に基づいて移動することで、インターナルギアの回転を規制し、または所定量の回転を許容し、これによってインターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合位置に対する動力伝達ピンの位置を相対的に変化させることで、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動量を変化させるインターナルギア回転調整手段を有する。
インターナルギア回転調整手段は、第１係合部と第２係合部を有する。第１係合部は、工具ビットが被加工材に押圧された有負荷駆動時には、インターナルギアと係合して当該インターナルギアを予め定めた回動位置に固定し、工具ビットの被加工材に対する押圧が解除された無負荷駆動時には、インターナルギアとの係合を解除して当該インターナルギアの回転を許容するように構成され、第２係合部は、無負荷駆動時には、インターナルギアに対する第１係合部の係合位置から所定角度、例えば概ね９０度回転された位置でインターナルギアと係合して当該インターナルギアを固定し、有負荷駆動時には、インターナルギアとの係合を解除してインターナルギアの回転を許容するように構成される。このような構成を採用することで、有負荷駆動時には、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動成分のストロークを大きく確保し、無負荷駆動時には、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動成分のストロークを小さくすることが可能となる。
【００１３】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動往復動式工具につき、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動を、工具ビットの駆動機構に利用した構成が得られる。すなわち請求項２に係る電動往復動式工具では、工具ビットは打撃子による打撃力を受承して被加工材にハンマ作業を行なうハンマビットとして構成されるとともに、動力伝達ピンは、当該打撃子をハンマビット長軸方向へ直線状に駆動させるためのクランクアームに接続されるように構成される。かかる構成により、ハンマビットに作用する負荷に基づいて動力伝達ピンの位置を相対的に変化させ、これによって動力伝達ピンのハンマビット長軸方向への直線運動量を適宜変化させてハンマ作業の際の利便性を図ることが可能とされる。
【００１４】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動往復動式工具につき、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動を、工具ビットを駆動する際の制振を行うカウンタウェイトの駆動機構に利用した構成が得られる。すなわち請求項３に係る電動往復動式工具では、工具ビットは、打撃子による打撃力を受承して被加工材にハンマ作業を行うハンマビットとして構成され、動力伝達ピンは、打撃子の直線運動と対向状に直線運動するカウンタウェイトの駆動に用いられるように構成される。かかる構成により、ハンマビットに作用する負荷に基づいて動力伝達ピンの位置が相対的に変化可能とされる。これによって動力伝達ピンのハンマビット長軸方向への直線運動量を適宜変化させ、ハンマ作業の際のカウンタウェイトの駆動量を適宜変化させ、これによってハンマビット駆動の際の制振性能を作業状況に応じて適宜変化することが可能とされる。
【００１５】
特に本発明では、カウンタウェイトの駆動量につき、ハンマビットに作用する負荷に基づいて変化することができるので、例えばハンマビットに負荷が作用する駆動態様、すなわち有負荷駆動状態と、ハンマビットに負荷が作用しない駆動態様、すなわち無負荷駆動状態との間でカウンタウェイトによる制振量あるいは制振の有無を自動的に調整することが可能となる。
【００１６】
上記発明の趣旨に鑑み、下記のごとき態様が構成可能である。
（態様１）
「請求項１に記載の電動往復動式工具であって、
前記工具ビットに作用する負荷に基づいて前記インターナルギアの回転を許容することにより、前記インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合が、前記工具ビットの長軸方向の前側端部領域ないし後側端部領域においてなされる場合に、前記動力伝達ピンが当該噛み合い係合位置ないしその近傍に配置されるように構成されていることを特徴とする電動往復動式工具。」
【００１７】
このように構成すれば、遊星ギアがインターナルギア回りに周回することで、動力伝達ピンは、上記前側端部領域および後側端部領域との間で工具ビットの長軸方向に直線運動することが可能となり、動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動のストロークを大きく確保することが可能となる。
【００１８】
（態様２）
「請求項１または態様２に記載の電動往復動式工具であって、
前記工具ビットに作用する負荷に基づいて前記インターナルギアの回転を許容することにより、前記インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合が、前記工具ビットの長軸方向の前側端部領域ないし後側端部領域においてなされる場合に、動力伝達ピンが遊星ギアのうち当該噛み合い係合位置と対向する側の周縁領域に配置されるように構成されていることを特徴とする電動往復動式工具。」
【００１９】
このように構成すれば、遊星ギアがインターナルギア回りに周回することで、動力伝達ピンは、上記噛み合い係合位置と対向する側の領域において工具ビットの長軸方向に直線運動することが可能となる。かかる構成により動力伝達ピンの工具ビット長軸方向への直線運動のストロークを小さくすることが可能となる。
【００２０】
（態様３）
「態様２に記載の電動往復動式工具であって、
前記遊星ギアの周回径と遊星ギアの径は、概ね２：１に設定されていることを特徴とする電動往復動式工具。」
【００２１】
このように構成すれば、インターナルギアと遊星ギアの噛み合い係合位置と対向する側に配置された動力伝達ピンは、遊星ギアの周回動作にもかかわらず、工具ビット長軸方向への直線運動成分を有さないように設定し易くなり、ストロークをゼロとすることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態であるハンマにつき、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、本発明の「電動往復動式工具」の一例に対応する。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を有する本体部１０３によってその外郭が形成される。そしてハンマ１０１の本体部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。ハンマビット１１３は、本発明における「工具ビット」に対応している。
【００２３】
モータハウジング１０５内には駆動モータ１２１が配置されている。またギアハウジング１０７内には、動力伝達機構１３１、エアシリンダ機構１３３、打撃力伝達機構１３５が配置される。ギアハウジング１０７のうち、打撃力伝達機構１３５の先端側（図１において左端側）には上記ハンマビット１１３を保持するツールホルダ１３７が配置される。なおギアハウジング１０７内の各機構のうち動力伝達機構１３１については、駆動モータ１２１の出力軸１２３からの回転出力を適宜運動変換してハンマビット１１３に伝達し、当該ハンマビット１１３にハンマ動作を行なわせる。
【００２４】
ツールホルダ１３７は、ハンマビット１１３につき、その長軸方向への相対的な往復動が可能に、かつその周方向への相対的な回動が規制された状態で保持する。ツールホルダ１３７の図中右側端部と上記動力伝達機構１３１とで挟まれる領域には、インターナルギア第１係合部１８３およびインターナルギア第２係合部１８５からなるインターナルギア回転調整手段１８１、連接ロッド１８７、スライドスリーブ１８９、スライドスリーブ付勢スプリング１９１、係合部連接スプリング１９３が配置されている。これらの部材は、動力伝達機構１３１における長軸方向駆動量を変換するために用いられる要素であり、その詳細については後述する。
【００２５】
ハンマ１０１の動力伝達機構１３１を中心とした主要部の詳細な構成が図２に示される。ギアハウジング１０７内の動力伝達機構１３１は、クランクキャップ１０８の直下領域において、駆動モータ１２１の出力軸１２３のギア部１２５と噛み合い係合する変速ギア１４１、当該変速ギア１４１と一体状に回転するギアシャフト１４３、ギアシャフト１４３の回転を軸支するギアシャフト支持ベアリング１４５、ギアシャフト１４３の回転中心から所定距離偏心した位置において変速ギア１４１と一体状に形成された偏心ピン１４７を有する。
【００２６】
さらに動力伝達機構１３１は、偏心ピン１４７に嵌装された遊星ギア１５１、内周歯が当該遊星ギア１５１の外周歯に噛み合い係合するよう配置されたインターナルギア１５３、インターナルギア１５３の外周部に形成されて、インターナルギア回転調整手段１８１と係合可能に構成された切欠部１５４、遊星ギア１５１に偏心状かつ一体状に設けられたクランクアーム駆動ピン１５５を有する。インターナルギア１５３は、常時には、噛み合い係合した遊星ギア１５１の周回動作を許容する一方、自らは回転が規制された状態で配置される。
【００２７】
本実施の形態では、インターナルギア１５３回りに周回する遊星歯車１５１の周回径と、当該遊星歯車１５１の外周歯径とは概ね２：１となるように設定されている。またクランクアーム駆動ピン１５５は、支持ベアリング１５７を介してクランクアーム１５９の一端側に連接される。さらにクランクアーム１５９の他端側は、連接ピン１６１を介してエアシリンダ機構１３１（図１参照）を構成するシリンダ１６５のボア内に配置された駆動子１６３に連接される。クランクアーム駆動ピン１５５は、本発明における「動力伝達ピン」の一例に対応する。
【００２８】
駆動子１６３は、シリンダ１６５内を摺動することで、いわゆる空気バネの作用を介し、特に図示しないストライカを直線状に駆動し、これによって図１に示すハンマビット１２９に対する衝撃荷重を発生させる。
【００２９】
本実施の形態に係るハンマ１０１は上記のように構成される。次に当該ハンマ１０１の作用および使用方法について説明する。まず図１に示すハンマ１０１のハンマビット１１３を被加工材に押圧して負荷を与えた駆動態様、すなわち有負荷駆動状態における作用について、図１および図３を参照しつつ説明する。
【００３０】
有負荷駆動状態においては、ハンマビット１１３の被加工材への押圧動作の反力により、スライドスリーブ付勢スプリング１９１の図中左方向への付勢力に対抗しつつ、スライドスリーブ１８９が図中右方向に移動される。スライドスリーブ１８９は、係合部連接スプリング１９３が介装された連接ロッド１８７を介してインターナルギア回転調整手段１８１に連接されている。これにより、スライドスリーブ１８９が、ハンマビット１１３への押圧力に基づいて図中右方向に移動する場合、インターナルギア回転調整手段１８１も図中右側に移動する。するとインターナルギア回転調整手段１８１に設けられた第１係合部１８３がインターナルギア１５３の切欠部１５４ａに係合する。これによりインターナルギア１５３の回転が規制される。
【００３１】
この状態においては、インターナルギア１５３に対する遊星ギア１５１の噛み合い係合位置の近傍にクランクアーム駆動ピン１５５が位置する関係とされる。この状態で、偏心ピン１４７が周回動作することにより、遊星ギア１５１は、インターナルギア１５３に対し、図４から図８に示すように順次に周回動作することとなる。なお、図示の便宜上、図３における遊星ギア１５１とインターナルギア１５３との噛み合い係合位置と、図４における遊星ギア１５１とインターナルギア１５３との噛み合い係合位置とは１８０度変位した状態で示されている。
【００３２】
図４では、遊星ギア１５１が、インターナルギア１５３の右端側において噛み合い係合する状態を示す。この時、クランクアーム駆動ピン１５５は、図中最も右側に寄った位置に置かれている。この状態におけるクランクアーム駆動ピン１５５の中心線がＣＲで示される。そしてインターナルギア１５３に対する遊星ギア１５１の周回動作が図５，６，７，８と進行していく。図８においては、クランクアーム駆動ピン１５５は、図中最も左側に寄った位置に置かれている。この状態におけるクランクアーム駆動ピン１５５の中心線がＣＬで示される。
【００３３】
図４と図８の対比から理解されるように、有負荷駆動状態においては、遊星ギア１５１がインターナルギア１５３回りに周回動作することにより、当該遊星ギア１５１に偏心状に設けられたクランクアーム駆動ピン１５５は、ハンマ１０１の長軸方向（図中左右方向）に対し、符号Ｓで示される直線運動量（ストローク量）を有することになる。そして当該直線運動量を利用して、図２に示すクランクアーム１５９が長軸方向に駆動される。これにより、クランクアーム１５９の他端側に連接ピン１６１を介して遊嵌状に取付けられた駆動子１６３がシリンダ１６５のボア内で往復直線運動を行う。この結果、ハンマビット１１３（図１参照）がその長軸方向にハンマ駆動されることとなる。
【００３４】
次にハンマビット１１３に負荷が作用していない駆動態様、すなわち無負荷駆動状態における作用について、図９および図１０を参照しつつ説明する。無負荷駆動状態においては、ハンマビット１１３の被加工材への押圧動作の反力が作用しないことにより、スライドスリーブ付勢スプリング１９１の図中左方向への付勢力により、スライドスリーブ１８９は図中左方向に移動される。これにより連接ロッド１８７を介してスライドスリーブ１８９に連接されたインターナルギア回転調整手段１８１は、図中左側に移動する。
【００３５】
するとインターナルギア回転調整手段１８１に設けられた第１係合部１８３がインターナルギア１５３の切欠部１５４ａから離脱する。このときインターナルギア１５３には、変速ギア１４１（図２参照）の回転力が遊星ギア１５１を通じて作用しているため、第１係合部１８３の係合が解除された瞬間に当該インターナルギア１５３は回転動作する。本実施の形態では、インターナルギア１５３が９０度回転し、図１０に示すように他方の切欠部１５４ｂにインターナルギア第２係合部１８５が係合することで、その回転が終了するように設定されている。
【００３６】
このとき、遊星ギア１５１とインターナルギア１５３との噛み合い係合位置に対するクランクアーム駆動ピン１５５の相対的な位置関係が変動し、かかる変動状態から、偏心ピン１４７が周回動作することにより、遊星ギア１５１は、インターナルギア１５３に対し、図１１から図１５に示すように順次に周回動作することとなる。図１１では、遊星ギア１５１が、インターナルギア１５３の右端側において噛み合い係合する状態を示す。この時、クランクアーム駆動ピン１５５は、当該遊星ギア１５１とインターナルギア１５３の噛み合い係合位置と対向する側の周縁（図中左側の遊星ギア周縁）に位置している。この状態におけるクランクアーム駆動ピン１５５の中心線がＣで示される。
【００３７】
そしてインターナルギア１５３に対する遊星ギア１５１の周回動作が図１２，１３，１４，１５と進行していく。図１５では、遊星ギア１５１が、インターナルギア１５３の左端側において噛み合い係合する状態を示す。この時、クランクアーム駆動ピン１５５は、当該遊星ギア１５１とインターナルギア１５３の噛み合い係合位置と対向する側の周縁（図中右側の遊星ギア周縁）に位置している。このように遊星ギア１５１が周回動作するものの、図１１から図１５までの対比から理解されるように、クランクアーム駆動ピン１５５の中心線Ｃは、常にインターナルギア１５３の中心に不動状に位置している。
【００３８】
本実施の形態では、遊星ギア１５１の外周歯径が当該遊星ギア１５１の周回径の概ね半分に設定され、遊星ギア１５１とインターナルギア１５３の噛み合い係合位置と対向する側に置かれたクランクアーム駆動ピン１５５は、遊星ギア１５１の周回動作にも拘わらず、ハンマ１０１の長軸方向に関してはストロークが見かけ上ゼロになるように設定されている。
【００３９】
この結果、無負荷駆動状態においては、遊星ギア１５１がインターナルギア１５３回りに周回動作しても、クランクアーム駆動ピン１５５はハンマ１０１の長軸方向（図中左右方向）に関しては何ら運動をしないことが帰結される。換言すれば、無負荷駆動状態においては、駆動モータ１２１が駆動し、遊星ギア１５１がインターナルギア１５３回りに周回動作をおこなっているにも拘らず、クランクアーム駆動ピン１５５は、ハンマ１０１の長軸方向にクランクアーム１５９を駆動し得ず、この結果、ハンマビット１１３にハンマ駆動力は伝達されないこととなる。
【００４０】
本実施の形態に係るハンマ１０１では、無負荷駆動状態から有負荷駆動状態に切替えることで、駆動モータの出力がハンマビット１１３に伝達される機能、すなわち始動クラッチ機能が付与されることとなる。
【００４１】
本実施の形態によれば、ハンマ１１３に作用する負荷に基づいてインターナルギア１５３の回転を許容し、遊星ギア１５１とインターナルギア１５３の噛み合い係合位置に対するクランクアーム駆動ピン１５５の位置を相対的に変化させる。これによってクランクアーム１５９の直線運動量を可変とし、ハンマ１０１における合理的なハンマビット１１３の駆動制御を行うことが可能となる。
【００４２】
（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るハンマ２０１の構成が図１６および図１７に示される。第２の実施形態に係るハンマ２０１では、上記した動力伝達機構１３１における特徴的な要素をクランクアーム１５９の駆動制御ではなく、当該クランクアーム１５９によって駆動される打撃子の制振に用いられるカウンタウェイトの駆動制御に用いている。従って、第１の実施形態と同等の部材要素については、便宜上詳細な説明を省略することとする。
【００４３】
第２の実施の形態に係るハンマ２０１は、概括的に見て、駆動モータ２２１と、当該駆動モータ２２１の回転出力をハンマビット取付けチャック２０９に止着されたハンマビット２１３に伝達する動力伝達機構２３１と、カウンタウェイト２７５を駆動するためのカウンタウェイト駆動手段２６６を有する。
【００４４】
ツールホルダ２３７の図中右側端部と上記動力伝達機構１３１との間の領域には、インターナルギア回転調整手段２８１、連接ロッド２８７、スライドスリーブ２８９、スライドスリーブ付勢スプリング２９１、係合部連接スプリング２９３が配置されている。これらの部材は、カウンタウェイト駆動手段２６６によるカウンタウェイト２７５の駆動量を変化するために用いられる要素であり、第１の実施の形態における対応要素と実質的に同等の構成を有する。
【００４５】
ハンマ２０１の動力伝達機構２３１およびカウンタウェイト駆動手段２６６を中心とした主要部の詳細な構成が図１７に示される。ギアハウジング２０７内の動力伝達機構２３１は、駆動モータ２２１の出力軸２２３と噛み合い係合する変速ギア２４１、当該変速ギア２４１と一体状に回転するギアシャフト２４３、ギアシャフト２４３の回転を軸支するギアシャフト支持ベアリング２４５、ギアシャフト２４３の回転中心から所定距離偏心した位置において変速ギア２４１と一体状に形成された偏心ピン２４７を有する。偏心ピン２４７は、偏心ピン支持ベアリング２４８を介してクランクアーム２５９の一端側に連接される。クランクアーム２５９の他端側は、連接ピン２６１を介してシリンダ２６５のボア内に配置された駆動子２６３に連接される。
【００４６】
さらに偏心ピン２４７は、偏心ピン受承凹部２６８に遊嵌状に係合されることで、当該偏心ピン２４７によって回転可能とされたカウンタウェイト駆動用クランク部２６７に連接される。カウンタウェイト駆動用クランク部２６７の回転中心から所定距離だけ偏心した位置には、遊星ギア２７１が配置される。一方、インターナルギア回転調整手段２８１を構成する第１係合部２８３に係合して回転が規制されたインターナルギア２６９が、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７の内周側に配置されている。インターナルギア２６９は、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７に接触して、当該カウンタウェイト駆動用クランク部２６７による回転力の作用を受けるが、上記第１係合部２８３（ないし第２係合部２８５）の係合によって回転することが常時には規制されている。カウンタウェイト駆動用クランク部２６７は、本実施の形態では「キャリア」としての機能を奏する。
【００４７】
遊星ギア２７１の回転中心から所定距離だけ偏心した位置には、カウンタウェイト駆動ピン２７３が設けられている。このカウンタウェイト駆動ピン２７３は、本発明における「動力伝達ピン」に対応する。そして当該カウンタウェイト駆動ピン２７３の上端側はカウンタウェイト２７５に遊嵌状に連接される。
【００４８】
第２の実施の形態に係るハンマ２０１は上記のように構成される。次に当該ハンマ２０１の作用および使用方法について説明する。上述の有負荷駆動状態においては、図１７に示すように、駆動モータ２２１の回転出力は出力軸２２３、変速ギア２４１、偏心ピン２４７、クランクアーム２５９、連接ピン２６１を介して駆動子２６３を長軸方向（図中左右方向）に直線運動させる。これによって図１６に示すハンマビット２１３がハンマ駆動される。
【００４９】
一方、偏心ピン２４７がギアシャフト２４３の回転軸回りに周回動作することで、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７が回転駆動される。このとき、インターナルギア２６９は、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７の回転力を受けるものの、インターナルギア第１係合部２８３が係合しているため、回転することが規制された状態にある。
【００５０】
このため、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７に偏心状に設けられた遊星ギア２７１が、インターナルギア２６９の内周歯周りに周回動作を行なうことになる。これにより、遊星ギア２７１に偏心状に設けられたカウンタウェイト駆動ピン２７３が遊星ギア２７１の中心軸回りに周回動作する。図示を省略するものの、カウンタウェイト２７５には、その長軸方向と交差する方向に長孔が形成されており、カウンタウェイト２７５は、その長軸方向に対する駆動ピン２７３の運動成分のみを受承して直線運動されることになる。これによりカウンタウェイト２７５は、クランクアーム２５９によって駆動される打撃子と対向状に往復動し、当該クランクアーム２５９によって駆動される打撃子の制振を効率的に行なうように構成される。
【００５１】
なお、本実施の形態における有負荷駆動状態時の遊星ギア２７１とインターナルギア２６９との噛み合い係合位置に対するカウンタウェイト駆動ピン２７３の相対位置関係については、第１の実施の形態で説明した図４〜図８に示す態様と実質的に同等であり、その説明および図示を省略するものとする。
【００５２】
一方、ハンマ２０１が無負荷駆動状態とされる場合、図１６に示すハンマビット２１３の被加工材への押圧動作の反力が作用しないことにより、スライドスリーブ付勢スプリング２９１の図中左方向への付勢力により、スライドスリーブ２８９は図中左方向に移動される。これにより連接ロッド２８７を介してスライドスリーブ２８９に連接されたインターナルギア回転調整手段２８１は、図中左側に移動する。すると図１７に示すインターナルギア回転調整手段２８１に設けられた第１係合部２８３がインターナルギア２６９から離脱する。
【００５３】
このときインターナルギア２６９には、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７の回転力が作用しているため、第１係合部２８３の係合が解除された瞬間に当該インターナルギア２６９は９０度回転し、インターナルギア２６９の対向側の切欠部に第２係合部２８５が係合するように設定されている。この結果、遊星ギア２７１とインターナルギア２６９との噛み合い係合位置に対するカウンタウェイト駆動ピン２７３の相対位置関係が変化する。この点については、第１の実施の形態で説明した図１１〜図１５に示す態様と実質的に同等であり、その説明および図示を省略するものとする。
【００５４】
以上より、無負荷駆動状態においては、カウンタウェイト駆動用クランク部２６７が回転することで、遊星ギア２７１がインターナルギア２６９回りに周回動作しても、カウンタウェイト駆動ピン２７３はハンマ２０１の長軸方向（図中左右方向）に関する運動成分を有さないことになる。換言すれば、無負荷駆動状態においては、カウンタウェイト２７５は駆動されない状態が維持されることとなる。これとは逆に、本実施の形態に係るハンマ２０１では、無負荷駆動状態から有負荷駆動状態に切替えられることで、駆動モータの出力がカウンタウェイト２７５を駆動する構成とされる。従って、本実施の形態に係るハンマ２０１では、当該ハンマ２０１の駆動状態に応じてのカウンタウェイトの駆動制御を自動的に行なうことが可能となり、合理的な制振制御を遂行することが可能となった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、電動往復動式工具において、駆動モータの回転出力を工具ビットの長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構の一層の合理化に資する技術が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るハンマの全体構成を示す断面図である。
【図２】 第１の実施の形態に係るハンマの主要部の詳細な構成を示す部分的断面図である。
【図３】 有負荷駆動時における動力伝達機構の構造を示す図である。なお、図示の便宜上、図３のうち、動力伝達機構については平面視、インターナルギア回転調整手段とスライドスリーブを連接する連接ロッドの周辺箇所については底面視として示している。
【図４】 有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図５】 同じく、有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図６】 同じく、有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図７】 同じく、有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図８】 同じく、有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図９】 第１の実施の形態に係るハンマにつき、無負荷駆動時の状態を示す断面図である。
【図１０】 第１の実施の形態に係るハンマにつき、無負荷駆動の際の主要部の詳細な構成を示す。なお、図示の便宜上、図１０のうち、動力伝達機構については平面視、インターナルギア回転調整手段とスライドスリーブを連接する連接ロッドの周辺箇所については底面視として示している。
【図１１】 無有負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１２】 同じく、無負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１３】 同じく、無負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１４】 同じく、無負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１５】 同じく、無負荷駆動時における遊星ギアの周回の態様を示す部分的平面図である。
【図１６】 本発明の第２の実施の形態に係るハンマの全体構成を示す断面図である。
【図１７】 本発明の第２の実施の形態に係るハンマの主要部の詳細な構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０１ ハンマ
１０３ 本体部
１０５ モータハウジング
１０７ ギアハウジング
１０８ クランクキャップ
１０９ ハンマビット取付けチャック
１１１ ハンドグリップ
１１３ ハンマビット（工具ビット）
１２１ 駆動モータ
１２３ 出力軸
１２５ 出力軸ギア部
１３１ 動力伝達機構
１３３ エアシリンダ機構
１３５ 打撃力伝達機構
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 偏心ピン（動力伝達ピン）
１５１ 遊星ギア
１５３ インターナルギア
１５４ 切欠部
１５５ クランクアーム駆動ピン
１５７ クランクアーム駆動ピン支持ベアリング
１５９ クランクアーム
１６１ 連接ピン
１６３ 駆動子
１６５ シリンダ
１８１ インターナルギア回転調整手段
１８３ インターナルギア第１係合部（最大ストローク）
１８５ インターナルギア第２係合部（ストロークゼロ）
１８７ 連接ロッド
１８９ スライドスリーブ
１９１ スライドスリーブ付勢スプリング
１９３ 係合部連接スプリング
２４７ 偏心ピン（クランクアーム駆動ピン）
２４８ 偏心ピン支持ベアリング
２５９ クランクアーム
２６１ 連接ピン
２６３ 駆動子
２６５ シリンダ
２６６ カウンタウェイト駆動手段
２６７ カウンタウェイト駆動用クランク部
２６８ 偏心ピン受承凹部
２６９ インターナルギア
２７１ 遊星ギア
２７３ カウンタウェイト駆動ピン（動力伝達ピン）
２７５ カウンタウェイト
Claims (3)
- 直線運動することで被加工材に加工作業を行なう工具ビットと、
前記工具ビットを駆動するための駆動モータと、
前記駆動モータの回転出力を前記工具ビット長軸方向への直線運動に変換する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構における前記工具ビット長軸方向への直線運動量を変えるインターナルギア回転調整手段を有する電動往復動式工具であって、
前記動力伝達機構は、
インターナルギアと、
前記インターナルギアに噛み合い係合する遊星ギアと、
前記遊星ギアに偏心状に設けられた動力伝達ピンを有し、
前記インターナルギア回転調整手段は、前記工具ビットの被加工材に対する押圧動作及び押圧解除動作による当該工具ビットの長軸方向の移動動作に基づいて移動することで、前記インターナルギアの回転を規制し、または所定量の回転を許容し、これによって前記インターナルギアと前記遊星ギアの噛み合い係合位置に対する前記動力伝達ピンの位置を相対的に変化させることで、前記動力伝達ピンの前記工具ビット長軸方向への直線運動量を変化させるものであり、前記工具ビットが被加工材に押圧された有負荷駆動時には、前記インターナルギアと係合して当該インターナルギアを予め定めた回動位置に固定し、前記工具ビットの被加工材に対する押圧が解除された無負荷駆動時には、前記インターナルギアとの係合を解除して当該インターナルギアの回転を許容する第１係合部と、前記無負荷駆動時には、前記インターナルギアに対する前記第１係合部の係合位置から所定角度回転された位置でインターナルギアと係合して当該インターナルギアを固定し、前記有負荷駆動時には、前記インターナルギアとの係合を解除して前記インターナルギアの回転を許容する第２係合部を有することを特徴とする電動往復動式工具。 - 請求項１に記載の電動往復動式工具であって、
前記工具ビットは、打撃子による打撃力を受承して被加工材にハンマ作業を行うハンマビットとして構成され、
前記動力伝達ピンは、前記打撃子を前記ハンマビット長軸方向へ直線状に駆動させるためのクランクアームに接続されていることを特徴とする電動往復動式工具。 - 請求項１に記載の電動往復動式工具であって、
前記工具ビットは、打撃子による打撃力を受承して被加工材にハンマ作業を行うハンマビットとして構成され、
前記動力伝達ピンは、前記打撃子の直線運動と対向状に直線運動するカウンタウェイトの駆動に用いられることを特徴とする電動往復動式工具。
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