JP4326452B2

JP4326452B2 - 衝撃工具

Info

Publication number: JP4326452B2
Application number: JP2004311279A
Authority: JP
Inventors: 浩一橋本; 浩幸椿本; 尚小田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: US20090266570A1; CN100463781C; ATE441504T1; CN1765586A; EP1652629B1; DE602005016354D1; US20060086513A1; US7828072B2; EP1652629A1; JP2006123023A

Description

本発明は、衝撃工具に関する。

従来、衝撃工具において、出力軸を回転させながら、当該出力軸から対象物に衝撃的に打撃力を与えるようにしたものがある。この種の衝撃工具としては、例えば、コンクリートの孔あけに用いられるハンマードリル等がある。

この種のハンマードリルでは、ドリルビットを装着可能な出力軸をモータによって回転させるとともに、出力軸の後端を間欠的に打撃する打撃子を内蔵し、モータの回転を打撃子の往復動に変換することで当該打撃力を発生させるようにしているものがある。

さらに、かかるハンマードリルでは、打撃子を、出力軸を打撃する打撃子本体と、打撃子本体を保持する打撃子保持部とを含む構成とし、打撃子本体と打撃子保持部との間に空気室を形成して、当該空気室に封入された空気の圧縮反力を利用して、打撃力を増大させるようにしたものがある。
特開２００２−２５４３５８号公報

しかし、かかる衝撃工具でも、大径の穴をあける場合等には、さらに大きな打撃力を発生させられることが望ましい。

打撃力を増大させるには、打撃子本体が出力軸に衝突するときの衝撃力を増大させればよいが、そのために打撃子本体の質量を大きくすると、その分、衝撃工具本体が大きくなってしまうし、打撃子本体の衝突速度を高くすると、モータのトルクを大きくしたり、打撃子の往復区間を長くしたりする必要があり、結局、衝撃工具本体の大型化を招いてしまう。

そこで、本発明は、できるだけ衝撃工具の大型化を伴うことなく、打撃力の増大を図ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、モータによって回転駆動される出力軸を間欠的に打撃する打撃子本体と該打撃子本体を保持する打撃子保持部とを有し、該打撃子本体と打撃子保持部との間に空気室が形成された打撃子と、モータによる回転を打撃子の往復動に変換し、打撃子本体の出力軸への間欠的な打撃を生じさせる打撃力発生機構と、を備え、上記空気室に封入された空気の圧縮反力を利用して打撃力を増大させる衝撃工具において、上記打撃子本体を出力軸に接近する方向に付勢する付勢機構を備え、上記付勢機構は、打撃子保持部を衝撃工具本体に対して出力軸に接近する方向に付勢することにより、打撃子本体を間接的に付勢するものであることを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、上記付勢機構は、弾性体を含み、その弾性力により付勢するものであることを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、上記付勢機構は、磁石を含み、その磁力により付勢するものであることを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、上記付勢機構による付勢力を可変設定する付勢力可変機構を備えることを特徴とする。

請求項５の発明にあっては、上記打撃子保持部が出力軸から離間するのを促進する離間促進機構を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、打撃子本体を出力軸に接近する方向に付勢する付勢機構を設けたため、モータや打撃子を大型化することなく、打撃力を増大させることができる。

また、打撃子保持部を介して打撃子本体を間接的に付勢するため、付勢機構のレイアウトの自由度を向上することができる。

請求項２の発明によれば、付勢機構を、弾性体を用いてより簡素に構成することができる。

請求項３の発明によれば、付勢機構を、磁石を用いてより簡素に構成することができる。

請求項４の発明によれば、作業内容等に応じて適切な打撃力に調整することができる。

請求項５の発明によれば、打撃前の位置に打撃子をより確実に戻すことができる上、打撃子保持部が出力軸から離間する方向の力を打撃力発生機構を介して出力軸の回転トルクに変換し、モータによる出力軸の回転駆動を補助することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる衝撃工具全体を側方から見た断面図、図２は、衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図、図３は、衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側に接近した位置にあるときの図である。

本実施形態にかかる衝撃工具１では、モータ２の回転が、ギヤ３，４を介して、衝撃工具１の本体部５に回転自在に支持される中間軸６に伝達され、さらに、該中間軸６の回転が、ギヤ７，８を介して、本体部５に回転自在に支持されるスピンドル９に伝達される。このスピンドル９には、ドリルビット等の出力軸１１を回転規制しながら保持する出力軸保持部１０が連結されており、かくしてモータ２により出力軸１１が回転駆動されるようになっている。

また、この衝撃工具１は、出力軸１１の後端側（本実施形態では中間子１８）を打撃する打撃子１７と、モータ２の回転を打撃子１７の往復動に変換して、打撃子１７を出力軸１１の後端に間欠的に打ち付ける打撃力発生機構とを備えている。

打撃力発生機構は、中間軸６に固定された軸受インナ１２と、該軸受インナ１２に回転自在に支持される軸受アウタ１３と、該軸受アウタ１３から径方向外側に伸びるアーム１４とを有している。ここで、軸受アウタ１３の回転軸方向は中間軸６の軸方向に対して所定の角度（平行および直交以外の角度）をもって傾斜するように設定される一方、軸受アウタ１３およびアーム１４については、本体部５に対する中間軸６周りの相対的な回転動作が規制されている。よって、軸受アウタ１３およびアーム１４は、中間軸６が１回転するたびに揺動し、具体的には、図２に示す位置（アーム１４の先端が出力軸１１側に接近した位置）と、図３に示す位置（アーム１４の先端が出力軸１１側から離間した位置）との間を往復することになる。

打撃子１７は、アーム１４の先端部に連結される打撃子保持部１５と、出力軸１１を打撃する部分としての打撃子本体３０とを備えている。スピンドル９には、出力軸１１の反対側に開口して該出力軸１１と同軸方向に伸びる有底円筒部が形成されており、打撃子保持部１５は、このスピンドル９の有底円筒部内に摺動かつ回動自在に嵌挿されている。

さらに、打撃子保持部１５には、出力軸１１の反対側に開口して該出力軸１１と同軸方向に伸びる有底円筒部１６が形成されており、打撃子本体３０は、この有底円筒部１６内に摺動自在に嵌挿されている。また、打撃子本体３０には、環状の溝が設けてあり、その溝にはＯリング等のシール部材２０が嵌装され、この部分で気密が保たれている。これにより、打撃子本体３０に対して出力軸１１の反対側で、打撃子保持部１５との間に空気室１９が形成される。

かかる構成において、アーム１４の先端部に連結される打撃子保持部１５は、アーム１４の揺動に応じて往復動し、さらに、打撃子本体３０も、シール部材２０やその他の部分における打撃子保持部１５との摺動抵抗、ならびに打撃子本体３０の前後の圧力差等によって、この打撃子保持部１５に追従して往復動する。ただし、打撃子本体３０は、打撃子保持部１５と完全に同期して動作するわけではなく、わずかに遅れをもって追従する。このため、往復動の途中で空気室１９が圧縮されて内圧が上昇し、この内圧上昇により、打撃子１７が出力軸１１側に向かうときに、打撃子本体３０は出力軸１１に接近する方向に付勢され、打撃子保持部１５の機械的な速度より高い速度で出力軸１１の後端側に打ち付けられ、より一層高い打撃力が生じる。なお、打撃子本体３０による打撃力は、出力軸１１の後端に当接する中間子１８を介して出力軸１１に伝達されるようになっている。この中間子１８は、出力軸保持部１０に設けられたシリンダ部２１内に摺動自在に嵌合されている。

さらに、本実施形態では、打撃子保持部１５および打撃子本体３０の双方に、それぞれ相互に反発しあう磁石３１，３２を設け、これらの反発力によって打撃子本体３０を出力軸１１に接近する方向に付勢し、より高い打撃力が得られるようにしてある。具体的には、打撃子保持部１５の有底円筒部１６の底面に円盤状の磁石３２を設ける一方、打撃子本体３０の該磁石３２と対向する位置（打撃子本体３０の後端面）には、該磁石３２と相互に反発しあう円盤状の磁石３１を設けている。こうすることで、打撃子１７の往復動の途中で空気室１９が圧縮されるタイミングで磁石３１，３２同士が接近すると、これら磁石３１，３２同士の反発力によって、打撃子本体３０は出力軸１１に接近する方向にさらに付勢され、より一層大きな打撃力が得られることとなる。本実施形態では、これら磁石３１，３２が付勢機構に相当する。

以上の本実施形態によれば、打撃子本体３０を出力軸１１に接近する方向に付勢する付勢機構を設けたため、モータ２や打撃子１７（打撃子本体３０）をほとんど大型化することなく、打撃力を増大させることができる。

また、本実施形態では、磁石３１，３２により、付勢機構を比較的簡素に構成することができる。

そして、本実施形態によれば、打撃子本体３０自体を直接的に付勢するため、より確実に打撃力を増大させることができる。

（第２実施形態）図４は、本実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図、図５は、衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側に接近した位置にあるときの図である。なお、本実施形態にかかる衝撃工具１Ａは、上記第１実施形態にかかる衝撃工具１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、打撃子保持部１５および衝撃工具１Ａの本体部５の双方に、それぞれ相互に反発しあう磁石３３，３４を設け、これらの反発力によって打撃子保持部１５を出力軸１１に接近する方向に付勢して、打撃子本体３０に間接的に当該方向の付勢力を与え、より高い打撃力が得られるようにしてある。具体的には、打撃子保持部１５のモータ２側の端面（打撃子保持部１５の後端面）に磁石３３を設ける一方、衝撃工具１Ａの本体部５には、打撃子保持部１５がモータ２側に位置するときの磁石３３と接近する位置に、この磁石３３と反発しあう磁石３４を設ける。かかる構成により、打撃子保持部１５には、出力軸１１側に接近する方向に付勢力が与えられ、この打撃子保持部１５に追従して動作する打撃子本体３０の加速度も上昇し、もって、出力軸１１に対し、より一層大きな打撃力を与えることができる。

以上の本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、磁石による付勢機構を備えたことによる上記効果が得られる。また、本実施形態のように、打撃子保持部１５を介して打撃子本体３０Ａを間接的に付勢するようにした場合、上記第１実施形態のように、打撃子本体３０を直接的に付勢する場合に比べて、付勢機構のレイアウトの自由度が向上する。

（第３実施形態）図６は、本実施形態にかかる衝撃工具の打撃子の断面図であって、打撃子本体が出力軸側から離間した位置にあるときの図、図７は、同じ打撃子の断面図であって、打撃子本体が出力軸側に接近した位置にあるときの図である。なお、本実施形態にかかる打撃子１７Ｂは、上記第１実施形態にかかる衝撃工具１内に、打撃子１７に替えて設けることができる。よって、打撃子１７Ｂ以外の構成要素についての詳細な説明を省略する。

本実施形態では、弾性体の弾性力を利用して打撃子本体３０Ａを打撃子保持部１５Ｂに対して出力軸１１に接近する方向に付勢し、より高い打撃力が得られるようにしてある。具体的には、打撃子保持部１５Ｂの有底円筒部１６Ｂの底部１６ｂと打撃子本体３０Ａとの間に、弾性体としてコイルスプリング（圧縮バネ）３６を設けている。この場合、打撃子１７Ｂの往復動の途中でコイルスプリング３６が圧縮される。よって、空気バネによる付勢力に加えて、コイルスプリング３６の復元力（反発力）により打撃子本体３０Ａは出力軸１１に接近する方向に付勢され、より一層大きな打撃力が得られることとなる。なお、本実施形態では、コイルスプリング３６を円錐型として、円筒型に比べてより大きな反発力が得られるようにしている。さらに、本実施形態では、有底円筒部１６Ｂの底部１６ｂに円柱状の突起３５を設け、この突起３５をコイルスプリング３６のガイドとして用いて、当該コイルスプリング３６が倒れたりずれたりしないようにしている。また、円錐の方向は逆にしてもよい。

以上の本実施形態によれば、付勢機構を設けた分、打撃力を増大させることができる上、弾性体としてのコイルスプリング３６により、当該付勢機構を比較的簡素に構成することができる。

（第４実施形態）図８は、本実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸から離間した位置にあるときの図である。なお、本実施形態にかかる衝撃工具１Ｃは、上記第１実施形態にかかる衝撃工具１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、打撃子本体３０Ｃと打撃子保持部１５Ｃとの間に、これらとは別体として構成された磁石を取り付けるのではなく、打撃子本体３０Ｃおよび打撃子保持部１５Ｃの少なくとも一部（それ自体）を磁性体によって構成し、これらが相互に反発して出力軸１１に接近する方向の付勢力が打撃子本体３０Ｃに作用するよう、打撃子本体３０Ｃおよび打撃子保持部１５を磁化したものである。具体的には、打撃子保持部１５Ｃの有底円筒部１６Ｃの底部１６ｂを磁化する一方、打撃子本体３０Ａの底部１６ｂ側を磁化し、これらの磁界が相互に反発しあう（すなわち、Ｎ極同士あるいはＳ極同士が対向する）ようにしている。

以上の本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、磁石による付勢機構を設けたことによる上記効果が得られる上、第１実施形態に比べて部品点数が減る分、製造の手間が減り、製造コストが安くなるという利点がある。

（第５実施形態）図９は、本実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子に対する付勢力を小さく設定している場合の図、図１０は、同じ衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子に対する付勢力を大きく設定している場合の図である。なお、本実施形態にかかる衝撃工具１Ｄは、上記第２実施形態にかかる衝撃工具１Ａと同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。

本実施形態にかかる衝撃工具１Ｄは、付勢機構によって発生させる付勢力を可変設定する付勢力可変機構を備え、作業内容等に応じて打撃力を可変設定できるようにしたものである。具体的には、上記第２実施形態と同様に、打撃子保持部１５および衝撃工具１Ｄの本体部５の双方に、それぞれ相互に反発しあう磁石３３，３４Ｄを設け、これらの反発力によって打撃子保持部１５を出力軸１１に接近する付勢する構成において、さらに、これら磁石３３，３４Ｄの接近距離を可変設定することで、反発力を可変設定できるようにしたものである。すなわち、磁石３４Ｄを、本体部５に出力軸１１の軸方向に沿ってスライド可能に支持される可動子３７に取り付け、この可動子３７の係合部３７ａと本体部５に設けた二つの被係合部３８ａ，３８ｂとが係合するようにし、これらが係合する二箇所で可動子３７を本体部５に固定できるようにしてある。よって、この可動子３７を操作して固定位置を変化させることで、磁石３４Ｄを、磁石３３から遠い位置（図９）と磁石３３に近い位置（図１０）との二箇所で切り替えて配置することができる。したがって、磁石３４Ｄが磁石３３に近い位置（図１０）に配置された場合には、それら磁石３３，３４Ｄの間に大きな反発力が生じて、打撃子１７Ｄに付勢力が付加される一方、磁石３４Ｄが磁石３３から遠い位置（図９）に配置された場合には、磁石３３，３４Ｄの間の反発力は小さくなり、打撃子１７Ｄに付加される付勢力が小さくなる。すなわち、かかる構成により、可動子３７の位置を切り替えることで、打撃子１７Ｄに作用する付勢力の大きさを切り替えることができる。なお、ここでは、付勢力が付加される場合とほとんど付加されない場合の二段階に切り替える構成を例示したが、これに限られるものではなく、より多段階に付勢力の大きさを切り替えられるようにしてもよい。

以上の本実施形態によれば、付勢機構を設けたことによる上記効果に加えて、当該付勢機構による付勢力を可変設定する付勢力可変機構を設けたため、作業内容等に応じて適切な打撃力に調整することができる。

また、本実施形態によれば、本体部５にスライド自在に支持された可動子３７に磁石３４Ｄを設け、この磁石３４Ｄと打撃子保持部１５に設けた磁石３３との距離を可変設定できるようにしたので、付勢力可変機構を比較的簡素な構成で具現化することができる。

（第６実施形態）図１１は、本実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図、図１２は、衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側に接近した位置にあるときの図、また、図１３は、衝撃工具に設けられる磁石の斜視図であって、（ａ）は図１１の状態にあるときの図、また（ｂ）は図１２の状態にある時の図である。なお、本実施形態にかかる衝撃工具１Ｅは、上記第１実施形態にかかる衝撃工具１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。

本実施形態にかかる衝撃工具１Ｅでは、打撃子保持部１５が出力軸１１から離間するのを促進する離間促進機構を設けたものである。具体的には、打撃子保持部１５には、中間軸６側に磁石３９を突設する一方、中間軸６には、円盤状で半周部分ずつＮ極部分とＳ極部分とに分けた磁石４０を設け、中間軸６の回転に応じて、Ｎ極部分とＳ極部分とが交互に磁石３９に接近するようにしてある。そして、打撃子保持部１５が出力軸１１に接近するタイミングでは、これら磁石３９，４０が相互に反発しあうようにし、出力軸１１から離間するタイミングでは、これら磁石３９，４０が相互に吸引しあうようにしている。一例として、図１１〜１３に示すように、打撃子保持部１５に設けた磁石３９のＳ極を、磁石４０に臨ませるように配置した場合には、打撃子１７Ｅが出力軸１１に接近する方向にストロークする区間、すなわち打撃子１７Ｅが図１１（図１３の（ａ））の状態から図１２（図１３の（ｂ））の状態まで移動する区間では、磁石４０のＳ極部分が磁石３９側に近づくようにすれば、この区間では、これら磁石３９，４０同士が反発しあい、打撃子１７Ｅに出力軸１１に接近する方向の付勢力が作用するようになる。また、その場合、打撃子１７Ｅが出力軸１１から離間する方向にストロークする区間、すなわち打撃子１７Ｅが図１２（図１３の（ｂ））の状態から図１１（図１３の（ａ））の状態まで移動する区間では、磁石４０のＮ極部分が磁石３９側に位置し、磁石３９，４０同士が吸引しあうことになるから、当該区間では、打撃子１７Ｅに出力軸１１からの離間を促進する方向の力が作用することになる。すなわち、かかる構成によれば、打撃子１７Ｅに、その往復動作を促進させる力を作用させることができる。そして、このように打撃子１７Ｅの動作を促進させる力は、打撃力発生機構を介して中間軸６の回転トルクに変換され、出力軸１１の駆動トルクを補助することになる。

以上の本実施形態によれば、離間促進機構により、打撃子１７を出力軸１１から離間した位置までより確実に戻すことができる上、出力軸１１の駆動トルクを補助することができる。

また、打撃子１７Ｅがモータ２側に接近するときに磁石３９，４０によって加速される分、打撃子本体３０Ａに作用する慣性力が増大して空気室１９がより圧縮されることとなり、その分、空気バネによる打撃子本体３０に対する付勢力が増大するという利点もある。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に種々の改変を施すことができる。例えば、上記磁石を電磁石として構成すれば、通電制御により磁力を可変させ、付勢力を可変設定することができるようになる。その場合、切替スイッチ（図示せず）の操作に応じて制御回路（図示せず）によって通電状態を切り替えるようにすればよい。また、上記各実施形態に示した構成は、適宜組み合わせて用いることができる。組み合わせた場合、付勢力を更に増大することができる。

本発明の第１実施形態にかかる衝撃工具全体を側方から見た断面図。本発明の第１実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図あって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図。本発明の第１実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図あって、打撃子が出力軸側に接近した位置にあるときの図。本発明の第２実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図。本発明の第２実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側に接近した位置にあるときの図。本発明の第３実施形態にかかる衝撃工具の打撃子の断面図であって、打撃子本体が出力軸側から離間した位置にあるときの図。本発明の第３実施形態にかかる衝撃工具の打撃子の断面図であって、打撃子本体が出力軸側に接近した位置にあるときの図。本発明の第４実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図。本発明の第５実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子に作用させる付勢力を小さく設定している場合の図。本発明の第５実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子に作用させる付勢力を大きく設定している場合の図。本発明の第６実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側から離間した位置にあるときの図。本発明の第６実施形態にかかる衝撃工具の要部の断面図であって、打撃子が出力軸側に接近した位置にあるときの図。本発明の第６実施形態にかかる衝撃工具に設けられる磁石の斜視図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ衝撃工具
２モータ
１１出力軸
１５，１５Ｂ，１５Ｃ打撃子保持部
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ打撃子
３０，３０Ａ，３０Ｃ打撃子本体
３１，３２，３３，３４，３４Ｄ，３９，４０磁石
３６コイルスプリング（弾性体）

Claims

モータによって回転駆動される出力軸を間欠的に打撃する打撃子本体と該打撃子本体を保持する打撃子保持部とを有し、該打撃子本体と打撃子保持部との間に空気室が形成された打撃子と、モータによる回転を打撃子の往復動に変換し、打撃子本体の出力軸への間欠的な打撃を生じさせる打撃力発生機構と、を備え、前記空気室に封入された空気の圧縮反力を利用して打撃力を増大させる衝撃工具において、
前記打撃子本体を出力軸に接近する方向に付勢する付勢機構を備え、
前記付勢機構は、打撃子保持部を衝撃工具本体に対して出力軸に接近する方向に付勢することにより、打撃子本体を間接的に付勢するものであることを特徴とする衝撃工具。
前記付勢機構は、弾性体を含み、その弾性力により付勢するものであることを特徴とする請求項１に記載の衝撃工具。
前記付勢機構は、磁石を含み、その磁力により付勢するものであることを特徴とする請求項１に記載の衝撃工具。
前記付勢機構による付勢力を可変設定する付勢力可変機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の衝撃工具。
前記打撃子保持部が出力軸から離間するのを促進する離間促進機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の衝撃工具。