JP4456558B2 - 衝撃式作業工具 - Google Patents

Description

本発明は、先端工具が長軸方向への直線状の打撃動作を介して加工作業を行う衝撃式作業工具に関する。

特開昭６２−２７７２７９号公報（特許文献１）には、ハンマドリルにおいて、回転動作するシリンダの前端部分と、ハンマビットを保持するツールホルダの後端部分が互いに嵌合された状態で連結ピンによって連結された構成が開示されている。特許文献１では、ツールホルダとシリンダの嵌合部分に複数の連結ピンが径方向から貫通状に挿入されるとともに、それら連結ピンが、シリンダを回転可能に支持するべく当該シリンダの外周に配置されたボールベアリングによって抜け止めされる構造が図示されている。

特許文献１によれば、ボールベアリングが回転運動を行う回転部材を支えるという本来の機能に加え、連結ピンの抜け止め部材としても機能することになり、わざわざ連結ピンの抜け止め部材を設けなくてもよく、部品の削減を図る上で有効となるという長所を有する。しかしながら、ボールベアリングを利用した連結ピンの抜け止め構造では、連結ピンの軸方向長さの精度上のばらつきに原因するガタツキを抑えることができず、この点でなお改良の余地がある。
特開昭６２−２７７２７９号公報

本発明は、かかる点に鑑み、衝撃式作業工具において、シリンダとツールホルダとの固定に用いられる連結ピンの合理的な抜け止め技術を提供することを目的とする。

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、作業工具本体と、先端工具と、シリンダと、ツールホルダと、連結ピンと、を有する衝撃式作業工具が構成される。先端工具は、作業工具本体に取り付けられ、長軸方向への打撃動作によって所定の加工作業を行う。シリンダは、作業工具本体内に収容される。ツールホルダは、シリンダの長軸と同軸状に当該シリンダに連接され、先端工具が当該先端工具の長軸方向へと相対移動するのを許容した状態で当該先端工具を保持する。連結ピンは、シリンダとツールホルダのそれぞれに対してシリンダの径方向から挿入されることによって当該シリンダおよびツールホルダを固定する。本発明における「衝撃式作業工具」は、典型的には、ハンマビットが長軸方向の打撃動作を行うことで加工作業を行うハンマがこれに該当するが、ハンマビットが長軸方向の打撃動作に加え、長軸方向回りの回転動作を行うハンマドリルを好適に包含する。

本発明の衝撃式作業工具は、連結ピンに弾性力を作用させつつシリンダあるいはツールホルダの外周部に配置され、これによって連結ピンをシリンダの径方向に関して弾発状に保持する弾性要素と、シリンダの長軸方向に関し、弾性要素をシリンダあるいはツールホルダに固定する弾性要素軸方向固定部材と、シリンダの長軸方向に関し、弾性要素を作業工具本体に係合させる係合部とを有する。そしてシリンダおよびツールホルダの各長軸方向に作用する荷重が、シリンダの長軸方向に関して弾性要素軸方向固定部材と係合部との間に介在状に配置された弾性要素によって緩衝されるように構成した。なお本発明における「弾性要素」は、典型的には、ゴムがこれに該当する。また「介在状に配置する」態様としては、シリンダとツールホルダとの連接部位の外周領域に、当該連接部位の周方向の全域にわたって連続状に配置する態様が好ましいが、周方向に関し断続的に配置される構成でも構わない。また作業工具本体側の係合部と弾性要素との間には隙間がない態様が好ましいが、さらに両者の間に通常は隙間が形成されるとともに、シリンダおよびツールホルダの各長軸方向への荷重が作用した際に弾性要素の移動によって当該隙間が埋められ、これによって当該弾性要素による緩衝作用の実効性が確保される形態も適宜採用可能である。
本発明においては、連結ピンをシリンダの径方向に関して弾性要素によって弾発状に保持する構成としたことにより、当該連結ピンのシリンダあるいはツールホルダに対するガタツキを抑えつつ当該シリンダからの抜け落ちを確実に防止することができる。また弾性要素は、衝撃式作業工具による加工作業時において、シリンダおよびツールホルダに生ずる長軸方向の荷重を、弾性要素軸方向固定部材と係合部間での弾性変形によって緩衝し、作業工具本体の衝撃を低減することができる。

（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に記載の衝撃式作業工具における弾性要素は、シリンダの径方向につき、連結ピンに作用する弾性力を介して連結ピンのガタツキを防止する手段を構成するとともに、シリンダおよびツールホルダから連結ピンが抜け落ちるのを防止する連結ピン脱落防止手段をなす構成としている。本発明によれば、弾性要素によって、連結ピンのガタツキの防止および抜け落ちの防止を合理的に実現できる。

（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または２に記載の衝撃式作業工具において、弾性要素は、シリンダあるいはツールホルダの外周部において周方向に連続する円環状の弾性リングによって構成され、弾性リングの内径方向の収縮力によって連結ピンが弾発状に保持される構成とした。本発明によれば、弾性要素を円環状の弾性ゴムによって構成したことにより、連結ピンに対し径方向の弾性力を効果的に作用させることが可能となる。

（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の衝撃式作業工具において、弾性リングの側面には金属製のワッシャが配設され、弾性リングは、当該ワッシャを介在させた状態で、その内径側において弾性要素軸方向固定部材に固定され、外径側において係合部に係合される構成とした。本発明によれば、衝撃式作業工具による加工作業時において、シリンダおよびツールホルダに生じた各長軸方向の荷重が、金属製のワッシャを介して当該弾性リングに入力する際、当該荷重がワッシャによって周方向および径方向に分散される。このことにより、弾性リングの単位当たりの荷重を低減することが可能となり、弾性要素の耐久性を向上することができる。

本発明によれば、衝撃式作業工具において、シリンダとツールホルダとの固定に用いられる連結ピンの合理的な抜け止め技術が提供されることとなった。

以下、本発明の実施形態につき、図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は、衝撃式作業工具の一例として電動式のハンマドリルを用いて説明する。図１は本実施の形態に係る電動式ハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係るハンマドリル１０１は、概括的に見て、ハンマドリル１０１の外郭を形成する本体部１０３と、当該本体部１０３の先端領域（図示左側）に中空状のツールホルダ１３７を介して着脱自在に取付けられたハンマビット１１９と、本体部１０３のハンマビット１１９の反対側に連接された作業者が握るハンドグリップ１０９とを主体として構成されている。ハンマビット１１９は、ツールホルダ１３７によってその長軸方向への相対的な直線動作が可能に、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される。本体部１０３は、本発明における「作業工具本体」に対応し、ハンマビット１１９は、本発明における「先端工具」に対応する。なお説明の便宜上、ハンマビット１１９側を前、ハンドグリップ１０９側を後という。

本体部１０３は、駆動モータ１１１を収容したモータハウジング１０５と、運動変換機構１１３、打撃要素１１５および動力伝達機構１１７を収容したギアハウジング１０７とによって構成されている。駆動モータ１１１の回転出力は、運動変換機構１１３によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素１１５に伝達され、当該打撃要素１１５を介してハンマビット１１９の長軸方向（図１における左右方向）への衝撃力を発生する。また駆動モータ１１１の回転出力は、動力伝達機構１１７によって適宜減速された上でハンマビット１１９に伝達され、当該ハンマビット１１９が周方向に回転動作される。なお駆動モータ１１１は、ハンドグリップ１０９に配置されたトリガ１０９ａの引き操作によって通電駆動される。

運動変換機構１１３は、駆動モータ１１１によって水平面内にて回転駆動されるギア１２３、クランク板１２５、クランクアーム１２７、および駆動子としてのピストン１２９を主体として構成され、クランク板１２５、クランクアーム１２７、ピストン１２９によってクランク機構が構成されている。ピストン１２９は、シリンダ１４１内に摺動自在に配置されており、駆動モータ１１１が通電駆動されることに伴い当該シリンダ１４１に沿って直線動作を行う。

図２にはハンマドリル１０１の主要部を拡大した状態が断面図で示される。打撃要素１１５は、シリンダ１４１のボア内壁に摺動自在に配置された打撃子としてのストライカ１４３と、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ１４３の運動エネルギをハンマビット１１９に伝達する中間子としてのインパクトボルト１４５とを主体として構成される。ストライカ１４３は、ピストン１２９の摺動動作に伴うシリンダ１４１の空気室１４１ａの空気バネを介して駆動され、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置されたインパクトボルト１４５に衝突（打撃）し、当該インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９に打撃力を伝達する。

動力伝達機構１１７は、駆動モータ１１１によって図示省略のギアを介して水平面内にて回転駆動される小ベベルギア１３４、当該小ベベルギア１３４に噛み合い係合して鉛直面内にて回転する大ベベルギア１３５、当該大ベベルギア１３５に噛み合い係合して回転するスライドスリーブ１４７を主体として構成される。そしてスライドスリーブ１４７の回転出力は、当該スライドスリーブ１４７とともに回転するシリンダ１４１から当該シリンダ１４１に連結ピン１３１を介して連結されたツールホルダ１３７に伝達される。

ツールホルダ１３７は、シリンダ１４１とは別体に形成されるとともに、その後端部領域がシリンダ１４１のボア内の前端部領域に嵌入されている。これによりシリンダ１４１とツールホルダ１３７は、同心状に連接される。ツールホルダ１３７とシリンダ１４１の嵌合部（連結部）において、外側に位置するシリンダ１４１には径方向に貫通する複数の貫通孔１４１ｃが形成され、内側に位置するツールホルダ１３７には、貫通孔１４１ｃに対応する位置に内径側が塞がれた底付き孔１３７ｄが形成されている。これら貫通孔１４１ｃおよび底付き孔１３７ｄは、本実施の形態では嵌合部の周方向に９０度毎の間隔で４個ずつ設けられている（図３参照）。そして図２および図３に示すように、当該ツールホルダ１３７とシリンダ１４１を連結固定するための複数の連結ピン１７１が貫通孔１４１ｃおよび底付き孔１３７ｄに外径方向から挿入されている。連結ピン１７１の内径方向の位置は、当該連結ピン１７１の先端が底付き孔１３７ｄの底面に当接することによって規定される。

ツールホルダ１３７とシリンダ１４１との嵌合部の外側、すなわち、シリンダ１４１の外側には、連結ピン１７１の外周側への抜け止め用として弾性リング１７３が配置されている。弾性リング１７３は、本発明における「弾性要素」に対応する。弾性リング１７３は、ウレタンゴムから形成されるとともに、シリンダ１４１の外周部に嵌着されている。シリンダ１４１の外周部に嵌着された弾性リング１７３は、内径方向の収縮力（弾性復元力）を有する。すなわち、弾性リング１４１は、外径方向に弾性変形させた状態でシリンダ１４１に嵌合され、これによりその内径面が連結ピン１７１の外径方向端部に当接して当該連結ピン１７１に内径方向の弾性力を作用する。かくして、連結ピン１７１は、弾性リング１４１によって弾発状に保持され、当該連結ピン１７１のガタツキが抑えられる。

弾性リング１７３の軸方向（ハンマビット１１９の長軸方向）の前側（ハンマビット１１９側）の側面、および後側（ハンドグリップ１０９側）の側面には、それぞれ金属製のワッシャ１７４，１７５が配設されている。前後のワッシャ１７４，１７５は、弾性リング１７３の側面と概ね同一の側面広さを有するリング状に形成されるとともに、その内径側において、シリンダ１４１に対してそれぞれ止めリング１７６，１７７によって当該シリンダ１４１の長軸方向への移動が規制された状態に取り付けられている。すなわち、弾性リング１７３は、シリンダ１４１に対して長軸方向に関して固定されている。止めリング１７６，１７７は、本発明における「弾性要素軸方向固定部材」に対応する。

弾性リング１７３は、シリンダ１４１の長軸方向に関して、ギアハウジング１０７の内壁面に形成された荷重受用としての内径段部１０７ａの後面に前側のワッシャ１７４を介して係合されている。また弾性リング１７３は、同じくシリンダ１４１の長軸方向に関して、ギアハウジング１０７に固定状態に設けられた荷重受用としての筒状部材１７９の長軸方向前端面に係合されている。内径段部１０７ａおよび筒状部材１７９は、本発明における「係合部」に対応する。これにより、ハンマドリル１０１の加工作業時において、シリンダ１４１およびツールホルダ１３７に作用する長軸方向の荷重が、弾性リング１３３によって緩衝される構成としている。すなわち、本実施の形態における弾性リング１３３は、連結ピン１７１のガタツキを抑えつつ抜け落ちを防止する抜け止め部材としての機能と、加工作業時における衝撃緩衝材としての機能とを併有する構成とされる。

上記のように構成されるハンマドリル１０１は、使用者によるトリガ１０９ａの引き操作によって駆動モータ１１１が通電駆動されると、クランク機構を主体に構成される運動変換機構１１３を介してピストン１２９がシリンダ１４１に沿って直線状に摺動動作され、それに伴う当該シリンダ１４１の空気室１４１ａ内の空気の圧力変化、すなわち空気バネの作用により、ストライカ１４３はシリンダ１４１内を直線運動する。ストライカ１４３は、インパクトボルト１４５に衝突することで、その運動エネルギをハンマビット１１９に伝達する。

一方、駆動モータ１１１の回転出力は、動力伝達機構１１７を介してシリンダ１４１に伝達される。これにより、シリンダ１４１が鉛直面内にて回転駆動されるとともに、当該シリンダ１４１と連結ピン１７１によって連結固定されたツールホルダ１３７が回転駆動され、更にツールホルダ１３７にて保持されるハンマビット１１９が一体状に回転される。かくして、ハンマビット１１９が軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行い、被加工材（コンクリート）に穴開け作業を遂行する。

なお本実施の形態に係るハンマドリル１０１は、上述したドリルビット１１９にハンマ動作と周方向のドリル動作とを行わせる、ハンマドリルモードでの作業態様のほか、ドリルビット１１９にドリル動作のみを行わせる、ドリルモードでの作業態様に切り換えることが可能とされているが、このモードの切換機構については、本発明に直接関係しないため、その説明については省略する。

さて、本実施の形態によれば、シリンダ１４１の外周に嵌合された弾性リング１７３によって、連結ピン１７１に対しツールホルダ１３７の底付き孔１３７ｄの孔底に向かう方向（内径方向）に弾性力を作用させる構成としている。すなわち、連結ピン１７１をシリンダ１４１の径方向に関して弾性リング１７３によって弾発状に保持する構成としたものであり、これにより、当該連結ピン１７１のシリンダ１４１あるいはツールホルダ１３７に対するガタツキを抑えつつ当該シリンダ１４１からの抜け落ちを確実に防止することができる。

また本実施の形態によれば、衝撃式作業工具による加工作業時において、シリンダ１４１およびツールホルダ１３７に生ずる長軸方向の荷重を、弾性リング１７３が止めリング１７４，１７５と内径段部１０７ａあるいは筒状部材１７９間で弾性変形することによって緩衝することができる。すなわち、打撃子としてのストライカ１４３が中間子としてのインパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９を打撃動作する際、シリンダ１４１およびツールホルダ１３７に作用する前向きの荷重については、後側の止めリング１７５を介して弾性リング１７３が内径段部１０７ａに押圧されるときの、当該弾性リング１７３の弾性変形によって緩衝される。一方、ハンマビット１１９が被加工材に打撃作用を加えた際、当該被加工材からハンマビット１１９、インパクトボルト１４５を経てツールホルダ１３７およびシリンダ１４１に作用する反力としての後ろ向きの荷重については、前側の止めリング１７４を介して弾性リング１７３が筒状部材１７９に押圧されるときの、当該弾性リング１７３の弾性変形によって緩衝される。これにより、本体部１０３側の衝撃を低減することができる。

また本実施の形態では、弾性リング１７３の前側および後側の側面に、それぞれ金属製のワッシャ１７４，１７５を配置し、当該ワッシャ１７４，１７５が前後の止めリング１７６，１７７によってシリンダ１４１に固定される構成であり、またギアハウジング１０７に対しては、ワッシャ１７４，１７５が内径段部１０７ａ、および筒状部材１７９に係合する構成としている。このため、ワッシャ１７４，１７５を経てシリンダ１４１長軸方向の荷重が弾性リング１７３に入力される際、当該荷重をワッシャ１７４，１７５によって周方向および径方向に合理的に分散できるため、弾性リング１７３の単位当たりの荷重を低減することが可能となり、弾性要素の耐久性を向上することができる。

なお本実施の形態では、ツールホルダ１３７がシリンダ１４１のボア内に嵌入する構成としたが、ツールホルダ１３７の中空部内にシリンダ１４１が嵌入する構成に変更しても構わない。また本実施の形態では、シリンダ１４１とツールホルダ１３７との嵌合部（連結部）において、内側に位置するツールホルダ１３７に形成される連結ピン１７１の挿入孔につき、底付き孔１３７ｄとすることで連結ピン１７１の内径方向の位置、すなわち挿入位置を規定する構成としたが、底付き孔１３７ｄに変えて、シリンダ１４１およびツールホルダ１３７に形成される挿入孔をそれぞれテーパ孔によって形成する一方、連結ピン１７１をテーパピンによって形成することで、内径方向位置を規定する構成に変更してもよい。また本実施の形態は、衝撃式作業工具として、ハンマドリルを用いて説明したが、ハンマビットが長軸方向の打撃動作のみを行うことで加工作業を行うハンマに適用できることは当然である。

本発明の実施の形態に係るハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。 ハンマドリルの主要部を示す側面図である。 連結ピンによる連結構造および弾性リングによる保持構造を示す横断面図である。

符号の説明

１０１ ハンマドリル（衝撃式作業工具）
１０３ 本体部（作業工具本体）
１０５ モータハウジング
１０７ ギアハウジング
１０７ａ 内径段部（係合部）
１０９ グリップ
１０９ａ トリガ
１１１ 駆動モータ
１１３ 運動変換機構
１１５ 打撃要素
１１７ 動力伝達機構
１１９ ハンマビット（先端工具）
１２３ ギア
１２５ クランク板
１２７ クランクアーム
１２９ ピストン
１３４ 小ベベルギア
１３５ 大ベベルギア
１３７ ツールホルダ
１３７ｄ 底付き孔
１４１ シリンダ
１４１ａ 空気室
１４１ｃ 貫通孔
１４３ ストライカ
１４５ インパクトボルト
１４７ スライドスリーブ
１７１ 連結ピン
１７３ 弾性リング（弾性要素）
１７４ 前側のワッシャ
１７５ 後側のワッシャ
１７６ 前側の止めリング（弾性要素長軸方向固定部材）
１７７ 後側の止めリング（弾性要素長軸方向固定部材）
１７９ 筒状部材（係合部）

Claims (4)

1. 作業工具本体と、
   前記作業工具本体に取り付けられ、長軸方向への打撃動作によって所定の加工作業を行う先端工具と、
   前記作業工具本体内に収容されるシリンダと、
   前記シリンダの長軸と同軸状に当該シリンダに連接され、前記先端工具が当該先端工具の長軸方向へと相対移動するのを許容した状態で当該先端工具を保持するツールホルダと、
   前記シリンダと前記ツールホルダのそれぞれに対して前記シリンダの径方向から挿入されることによって当該シリンダおよびツールホルダを互いに固定する連結ピンと、
   前記連結ピンに弾性力を作用させつつ前記シリンダあるいはツールホルダの外周部に配置され、これによって前記連結ピンを前記シリンダの径方向に関して弾発状に保持する弾性要素と、
   前記シリンダの長軸方向に関し、前記弾性要素を前記シリンダあるいはツールホルダに固定する弾性要素軸方向固定部材と、
   前記シリンダの長軸方向に関し、前記弾性要素を前記作業工具本体に係合させる係合部と、を有し、
   前記シリンダおよびツールホルダの各長軸方向に作用する荷重が、前記シリンダの長軸方向に関して前記弾性要素軸方向固定部材と前記係合部との間に介在状に配置された前記弾性要素によって緩衝されるように構成したことを特徴とする衝撃式作業工具。
2. 請求項１に記載の衝撃式作業工具であって、
   前記弾性要素は、前記シリンダの径方向につき、前記連結ピンに作用する弾性力を介して前記連結ピンのガタツキを防止する手段を構成するとともに、前記シリンダおよび前記ツールホルダから前記連結ピンが抜け落ちるのを防止する連結ピン脱落防止手段をなすことを特徴とする衝撃式作業工具。
3. 請求項１または２に記載の衝撃式作業工具であって、
   前記弾性要素は、前記シリンダあるいはツールホルダの外周部において周方向に連続する円環状の弾性リングによって構成され、前記弾性リングの内径方向の収縮力によって前記連結ピンが弾発状に保持される構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。
4. 請求項３に記載の衝撃式作業工具であって、
   前記弾性リングの側面には金属製のワッシャが配設され、前記弾性リングは、当該ワッシャを介在させた状態で、その内径側において前記弾性要素軸方向固定部材に固定され、外径側において前記係合部に係合される構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。

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