JP4509890B2

JP4509890B2 - 衝撃式作業工具

Info

Publication number: JP4509890B2
Application number: JP2005239118A
Authority: JP
Inventors: 陽之介青木
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: CN1915606B; JP2007050495A; CN1915606A

Description

本発明は、被加工材に直線状のハンマ作業を行う衝撃式作業工具において、ハンマ作業の際に被加工材から受ける反力を緩和する技術に関する。

特開平８−３１８３４２号公報（特許文献１）には、ハンマドリルにおいて、打撃動作後のビットの跳ね返りによる衝撃力を緩和する技術が開示されている。特許文献１に記載のハンマドリルでは、本体側部材であるシリンダの軸方向端面と、ビットに打撃を加える中間子としてのインパクトボルトとの間にラバーリング（緩衝部材）が介在されている。そしてビットの打撃動作後、当該被加工材から受ける反力でビットが跳ね返り、インパクトボルトがラバーリングに衝突したとき、当該ラバーリングが撓むことによって衝撃力を緩和する構成である。一方、ラバーリングは、ハンマ作業時における被加工材に対するハンマドリル本体の位置決め部材としても機能する。すなわち、ビットの打撃動作中は、使用者がハンマドリル本体に前方への押圧力を加えることで、ビットの先端を被加工材に押し付けた状態を維持する（ビットを打撃位置に保持する）が、このときのビットの押し付け力を本体側部材であるシリンダがラバーリングを介して受ける構成である。

上述したように、従来のラバーリングは、ハンマ作業時において、ビットの跳ね返りによる衝撃力を緩和する機能と、ハンマドリルの位置決め機能とを併有するものである。ビットの跳ね返りを緩衝するには、ラバーリングは柔らかいほうがよい。他方、ハンマドリルの位置決めをよくするにはラバーリングは硬いほうがよい。つまり従来のラバーリング構造では、当該ラバーリングには異なる性質が求められることになり、両機能を満足するような硬度に設定することが困難である、という点でなお改良の余地がある。
特開平８−３１８３４２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、打撃動作後のビットの跳ね返りによる衝撃力の低減に資する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、各請求項に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、工具本体と、工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、ハンマ作動部材を直線状に駆動する駆動機構とを有する衝撃式作業工具が構成される。なお本発明における「所定のハンマ作業」とは、ハンマ作動部材が直線状の打撃動作のみを行うハンマ作業のみならず、直線状の打撃動作と周方向の回転動作とを行うハンマドリル作業を包含する。また本発明における「ハンマ作動部材」とは、典型的には、工具ビットおよび当該工具ビットに当接した状態で打撃力を伝達するインパクトボルトがこれに該当する。本発明の衝撃式作業工具は、工具本体内にハンマ部材の長軸方向に移動可能に内蔵され、ハンマ作動部材が被加工材にハンマ作業をする際に、当該被加工材から受ける反力について、ハンマ作動部材と直接に当接した状態に置かれるか、または硬質金属製の介在物を介してハンマ作動部材と当接した状態に置かれるところの反力伝達位置において、ハンマ作動部材からの反力が伝達されるウェイトと、当該伝達された反力によって後方へと移動するウェイトに押されて弾性変形し、これによって当該ウェイトに伝達された反力を吸収する弾性要素と、ウェイトに作用する弾性要素の弾性力が反力伝達位置を越えて前方に作用しないように規制する規制手段と、を有する構成とされる。なお本発明における「ウェイト」は、典型的には、筒状部材によって形成されるが、周方向において互いに分離された複数の部材から構成する態様を包含する。また「弾性要素」としては、典型的にはバネがこれに該当するが、ゴムを適用してもよい。

ハンマ作業時において、ハンマ作動部材は打撃動作後に被加工材から反力を受けて跳ね返る。本発明によれば、ハンマ作動部材が被加工材から受ける反力につき、ウェイトが当該ハンマ作動部材に直接に当接した状態に置かれるか、または硬質の金属製の介在物を介して当接した状態に置かれるところの反力伝達位置において、ハンマ作動部材からウェイトへと伝達される構成としたものであり、当該反力がほぼ１００％伝達されることになる。換言すれば、ハンマ作動部材とウェイトとの間で運動量が交換される形態での反力の伝達であり、この反力の伝達によりウェイトは反力の作用方向である後方へと移動する。そして後方へと移動するウェイトの反力は、当該ウェイトが弾性要素を弾性変形させることで吸収される。すなわち、本発明によれば、ハンマ作動部材に生ずる跳ね返りによる衝撃力（反力）を、ウェイトの後方への移動と、当該ウェイトの移動による弾性要素の弾性変形によって吸収することができ、これにより衝撃式作業工具の低振動化が実現される。

ところで、衝撃式作業工具によるハンマ作業は、使用者が工具本体に前方への押圧力を加えてハンマ作動部材の先端を被加工材に押し付けた負荷状態（被加工材に対して衝撃式作業工具を位置決めした状態）で行われる。このとき、ハンマ作動部材は、駆動機構によって駆動される位置、すなわち打撃子がハンマ作動部材を打撃する打撃位置に保持される。本発明における「反力伝達位置」とは、駆動機構によってハンマ作動部材が駆動されたとき、ハンマ作動部材とウェイトが直接に接触しているか、または介在物を介して接触しているかを問わず、当該ハンマ作動部材に発生した被加工材からの反力がハンマ作動部材からウェイトに伝達される位置であり、したがって上記の打撃位置とほぼ同位置である。本発明によれば、弾性要素の弾性力が反力伝達位置を越えて前方に実質的に作用しないように規制する構成としている。なお「前方に作用しないように規制する」とは、弾性要素の弾性力が全く作用しないようにする態様、あるいは実用上全く問題にならない微少量が作用する態様のいずれも好適に包含する。ここで、実用上全く問題にならない微少量が作用する態様とは、例えばウェイトに作用する弾性力が、当該ウェイトに対して直接に接触状態に置かれるか、または介在物を介して接触状態に置かれるハンマ作動部材に対し、当該ハンマ作動部材を前方へ移動させない程度の力として作用する態様をいう。このため、打撃動作中、工具本体に前方への押圧力を加えてハンマ作動部材を打撃位置に保持する際、反力吸収のための弾性要素を備える構成でありながら、当該ハンマ作動部材の保持に不用な力が要することを防止できる。したがって、空打ち防止機構のように、常時にハンマ作動部材に前方への弾発力が作用する構成とは異なり、反力の吸収は行うが、反力吸収のための弾性力の悪影響が全く生じない合理的な機構を実現できる。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、工具本体と、工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、ハンマ作動部材を直線状に駆動する駆動機構と、ハンマ作動部材が被加工材にハンマ作業をする際に、当該被加工材から受ける反力について、ハンマ作動部材と直接に当接した状態に置かれるか、または硬質金属製の介在物を介してハンマ作動部材と当接した状態に置かれるところの反力伝達位置において、ハンマ作動部材からの反力が伝達されるウェイトと、伝達された反力によって後方へと移動するウェイトに押されて弾性変形し、これによって当該ウェイトに伝達された反力を吸収する弾性要素と、ウェイトに作用する弾性要素の弾性力が前記反力伝達位置を越えて前方に作用しないように規制する規制手段と、弾性要素とは別に、ハンマ作動部材と前記工具本体との間に介在し、前記ハンマ作動部材を工具本体に弾発状に連結する弾性部材と、を有する。そしてウェイトと弾性部材は、ハンマ作動部材の長軸上における同位置において径方向に並列状に配置されており、ハンマ作業時において、被加工材にハンマ作動部材を押し付けたときに当該ハンマ作動部材に作用する力を、弾性部材を介して工具本体によって受ける構成としている。なお本発明における「弾性部材」としては、典型的には、ゴム製のリング状部材、すなわちラバーリングが好適であるが、バネの適用を可能とする。

本発明によれば、使用者が工具本体に前方への押圧力を作用させてハンマ作動部材の先端を被加工材に押し付けてハンマ作業を行う際、当該ハンマ作動部材に作用する押し込み力（工具本体の押圧力とは反対向きの力）を弾性部材を介して工具本体によって受け、これによって被加工材に対する工具本体の位置決めを行う構成である。本発明によれば、打撃動作後にハンマ作動部材が被加工材から受ける反力は、請求項１の発明で説明したようにハンマ作動部材からウェイトにその大部分が伝達されるため、ハンマ作動部材は打撃位置から見てほぼ静止状態に置かれる。すなわち、ハンマ作動部材の後方への移動が抑えられるため、弾性部材に作用するハンマ作動部材からの反力は小さい。このため、当該反力による弾性部材の弾性変形量は極僅かとなり、したがってその後の反発力も低減する。またハンマ作動部材の跳ね返りによる衝撃力をウェイトおよび弾性要素により吸収することができる結果、弾性部材についてはこれを硬く形成し、当該弾性部材を介して行う工具本体の被加工材に対する位置決めの適正化を図ることができる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、工具本体と、工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、ハンマ作動部材を直線状に駆動する駆動機構と、ハンマ作動部材を長軸方向に直線運動可能に保持するツールホルダと、ツールホルダに対して長軸方向に移動可能に配置され、ハンマ作動部材が被加工材にハンマ作業をする際に、当該被加工材から受ける反力について、ハンマ作動部材と直接に当接した状態に置かれるか、または硬質金属製の介在物を介してハンマ作動部材と当接した状態に置かれるところの反力伝達位置において、前記ハンマ作動部材からの反力が伝達されるウェイトと、伝達された反力によって後方へと移動するウェイトに押されて弾性変形し、これによって当該ウェイトに伝達された反力を吸収する弾性要素と、ウェイトに作用する弾性要素の弾性力が反力伝達位置を越えて前方に作用しないように規制する規制手段と、を有する構成とした。

（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１または３に記載の衝撃式作業工具において、弾性要素とは別に、ハンマ作動部材と前記工具本体との間に介在し、ハンマ作動部材を工具本体に弾発状に連結する弾性部材を有する。またハンマ作業時において、被加工材にハンマ作動部材を押し付けたときに当該ハンマ作動部材に作用する力を、弾性部材を介して工具本体によって受ける構成としている。なお本発明における「弾性部材」としては、典型的には、ゴム製のリング状部材、すなわちラバーリングが好適であるが、バネの適用を可能とする。

（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか１つに記載の衝撃式作業工具における規制手段は、ウェイトと当接することで当該ウェイトが反力伝達位置を越えて前方に移動しないようにウェイトの動きを止めるストッパによって構成される。本発明によれば、ストッパによってウェイトの動きを機械的に制止するため、弾性要素による弾性力をウェイトに作用させた状態で当該ウェイトを反力伝達位置に確実に保持できる。このため、弾性部材の弾性力の設定、あるいはウェイトの重量の設定等、反力吸収のための設定を容易に行うことができる。

（請求項６に記載の発明）
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれか１つに記載の衝撃式作業工具におけるハンマ作動部材は、駆動機構による駆動力を受けるインパクトボルトと、当該インパクトボルトが衝突することで直線運動する工具ビットと、を有する。そしてインパクトボルトが、ウェイトとの当接状態を介して被加工材からの反力を当該ウェイトに伝達する構成とした。本発明によれば、被加工材から工具ビットを経てインパクトボルトへと伝達される反力を、伝達経路の途中から分岐することなく集中的にウェイトに伝達できる構成のため、ウェイトに対する反力の伝達効率が高く、結果として衝撃吸収機能を高めることができる。

（請求項７に記載の発明）
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれか１つに記載の衝撃式作業工具におけるハンマ作動部材は、駆動機構による駆動力を受けるインパクトボルトと、当該インパクトボルトが衝突することで直線運動する工具ビットと、を有する。そして工具ビットが、ウェイトとの当接状態を介して被加工材からの反力を当該ウェイトに伝達する構成とした。本発明によれば、被加工材からの反力をインパクトボルトよりも前方に位置する工具ビットからウェイトに伝達する構成のため、工具本体の先端領域に配置される工具ビットの後方において、ウェイトを配置するための広い空間が確保し易く、ウェイトの重量、あるいは軸方向の長さ等を設計する際の自由度が高くなる。

（請求項８に記載の発明）
請求項８に記載の発明によれば、請求項１〜７のいずれか１つに記載の衝撃式作業工具において、ウェイトとは別に、工具本体に接続されるとともに、ハンマ作動部材と同方向に直線状に移動することで制振を行う制振ウェイトが設けられた構成とされる。本発明によれば、ハンマ作動部材に生ずる跳ね返りによる衝撃力をウェイトの後方への移動と当該ウェイトの移動による弾性要素の弾性変形によって吸収して衝撃式作業工具の低振動化を実現でき、併せて制振ウェイトによってハンマ作業時に発生する工具ビット長軸方向の振動を制振することが可能となる。

本発明によれば、衝撃式作業工具において、打撃動作後のビットの跳ね返りによる衝撃力の低減に資する技術が提供されることとなった。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態につき、図１〜図５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り、ハンマビットが被加工材に押し付けられた負荷時を示している。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。本体部１０３は、本発明における「工具本体」に対応する。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される。ハンマビット１１９は、本発明における「工具ビット」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。ハンドグリップ１０９は、側面視で概ねコの字形に形成されるとともに、下端側が回動軸１０９ａを介してモータハウジング１０５の後端下部に前後方向に回動可能に連接され、上端側が振動吸収用の弾性バネ１０９ｂを介してモータハウジング１０５の後端上部に連接されている。これによって、本体部１０３からハンドグリップ１０９への振動の伝達が低減されている。

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。運動変換機構１１３は、駆動モータ１１１により水平面内にて回転駆動される駆動ギア１２１、当該駆動ギア１２１に噛み合い係合する被動ギア１２３、当該被動ギア１２３と一体に水平面内にて回転するクランク板１２５、当該クランク板１２５の回転中心から所定距離偏心した位置に一方の端部が偏心軸１２６を介して遊嵌状に連接されたクランクアーム１２７、当該クランクアーム１２７の他端部に連結軸１２８を介して取り付けられた駆動子としてのピストン１２９を主体として構成される。運動変換機構１１３は、本発明における「駆動機構」に対応する。上記のクランク板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る。

一方、動力伝達機構１１７は、駆動モータ１１１によって駆動される駆動ギア１２１、当該駆動ギア１２１に噛み合い係合する伝達ギア１３１、当該伝達ギア１３１とともに水平面内にて回転される伝達軸１３３、当該伝達軸１３３に設けられた小ベベルギア１３４、当該小ベベルギア１３４に噛み合い係合する大ベベルギア１３５、当該大ベベルギア１３５とともに鉛直面内にて回転されるツールホルダ１３７を主体として構成される。なおハンマドリル１０１は、ハンマビット１１９に対し長軸方向への打撃力のみを加えて被加工材の加工作業を行う、いわゆるハンマ加工作業と、長軸方向への打撃力と周方向への回転力とを加えて被加工材の加工作業を行う、いわゆるハンマドリル作業とを適宜切り替えて遂行できるように構成されるが、このことについては、本発明には直接的には関係しないため、その説明を省略する。被加工材については、便宜上その図示を省略する。

打撃要素１１５は、ピストン１２９とともにシリンダ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を主体に構成される。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中間子としてのインパクトボルト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。インパクトボルト１４５およびハンマビット１１９は、本発明における「ハンマ作動部材」に対応する。なおインパクトボルト１４５は、軸方向において、ツールホルダ１３７の筒孔内周面に密接状に嵌合する大径部１４５ａと、ツールホルダ１３７の筒孔内周面との間に所定大の空間を有する小径部１４５ｂと、それら両径部１４５ａ，１４５ｂの境界領域に形成されたテーパ部１４５ｃとからなり、大径部１４５ａが前側、小径部１４５ｂが後側となるようにツールホルダ１３７内に配置される。

ハンマドリル１０１は、使用者が本体部１０３に前方への押圧力を加えてハンマビット１１９を被加工材に押し付けた負荷状態において、ハンマビット１１９とともに後方（ピストン１２９側）へと押し込まれるインパクトボルト１４５と当接することによって被加工材に対し本体部１０３を位置決めする位置決め部材１５１を有する。位置決め部材１５１は、リング状に形成されたゴム製のラバーリング１５３と、当該ラバーリング１５３の軸方向前面側に接合された硬質の前金属座金１５５と、ラバーリング１５３の軸方向後面側に接合された硬質の後金属座金１５７とからなるユニット部品であり、インパクトボルト１４５の小径部１４５ｂに遊嵌状に嵌合されている。

位置決め部材１５１は、インパクトボルト１４５が後方へ押し込まれたとき、インパクトボルト１４５のテーパ部１４５ｃが位置決め部材１５１の前金属座金１５５に当接し、後金属座金１５７がシリンダ１４１の前端部に当接する構成とされる。これにより、位置決め部材１５１のラバーリング１５３は、インパクトボルト１４５をギアハウジング１０７に固定状に装着されたシリンダ１４１に弾発状に連結する。ラバーリング１５３は、本発明における「弾性部材」に対応する。なお前金属座金１５５は、その内径部がテーパ状に形成され、インパクトボルト１４５が後方へ押し込まれたとき、そのテーパ状内径部が当該インパクトボルト１４５のテーパ部１４５ｃに密接状に当接される。また後金属座金１５７は、インパクトボルト１４５の小径部１４５ｂと嵌合する所定長さの筒部と、当該筒部から外径方向に張り出すフランジ部とからなる断面略ハット形に形成され、フランジ部の後面がスペーサ１５９を介してシリンダ１４１の軸方向前端に当接される。

本実施の形態に係るハンマドリル１０１は、被加工材に対するハンマ作業時において、打撃動作後のハンマビット１１９の跳ね返りによる衝撃力（反力）を緩和するインパクトダンパ１６１を備えている。インパクトダンパ１６１は、ハンマビット長軸方向において、インパクトボルト１４５と前金属座金１５５を介して当接する硬質金属製の筒状ウェイト１６３と、当該筒状ウェイト１６３を常時にインパクトボルト１４５側（前方）に付勢するコイルバネ１６５とによって構成されている。筒状ウェイト１６３は、本発明における「ウェイト」に対応し、コイルバネ１６５は、本発明における「弾性要素」に対応し、前金属座金１５５は、本発明における「介在物」に対応する。

筒状ウェイト１６３は、位置決め部材１５１の外周面とツールホルダ１３７の内周面との間の空間に配置されてハンマビット長軸方向に移動可能とされるとともに、当該ツールホルダ１３７の内周面によって移動を案内される構成とされる。すなわち、筒状ウェイト１６３は、位置決め部材１５１に対しハンマビット１１９の長軸上の同位置において径方向に並列状に配置した構成とされている。筒状ウェイト１６３は、位置決め部材１５１の外周領域から更に後方へと延びてシリンダ１４１の外周前側領域に達しており、その後端部とツールホルダ１３７との間にコイルバネ１６５が介在されている。コイルバネ１６５は、筒状ウェイト１６３とツールホルダ１３７との間に所定の初期荷重が掛けられた状態で弾発状に介在されている。これにより筒状ウェイト１６３は、前方に付勢されるとともに、常時にはその前端がツールホルダ１３７に形成された段差状の位置規制用ストッパ１６９に当接されて打撃位置を越えて前方へ移動しないようにその動きが止められている。すなわち、筒状ウェイト１６３を前方へと付勢するコイルバネ１６５の付勢力（弾性力）は、当該筒状ウェイト１６３の打撃位置を越えて前方に実質的に作用しないように規制されている。なお打撃位置とは、ストライカ１４３がインパクトボルト１４５に衝突（打撃）する位置であり、この位置は、インパクトボルト１４５からの反力が筒状ウェイト１６３に伝達する位置でもある。この位置が、本発明における「反力伝達位置」に対応する。また位置規制用ストッパ１６９は、本発明における「規制手段」に対応する。

筒状ウェイト１６３は、インパクトボルト１４５がハンマビット１１９とともに後方へ押し込まれた負荷状態では、その軸方向前端が位置決め部材１５１における前金属座金１５５の外周側後面に面接触状態で当接される構成とされる。すなわち、筒状ウェイト１６３は、前金属座金１５５を介してインパクトボルト１４５と当接状態に置かれる。これにより、打撃動作後にハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５が被加工材から反力を受けて跳ね返ったとき、インパクトボルト１４５からの反力が、前金属座金１５５を介在物として当該インパクトボルト１４５と当接された状態の筒状ウェイト１６３へと伝達される構成とされる。すなわち、前金属座金１５５は、反力伝達部材を構成するものであり、ラバーリング１５３の外径よりも大径に形成されており、当該前金属座金１５５のラバーリング１５３外周面よりも外側領域に筒状ウェイト１６３の軸方向前端が当接されている。一方、コイルバネ１６５は、インパクトボルト１４５からの反力を受けた筒状ウェイト１６３が後方へと移動されたとき、当該筒状ウェイト１６３に押されて弾性変形し、これによって反力を吸収する。なおコイルバネ１６５は、軸方向一端が筒状ウェイト１６３の軸方向後端面に当接され、軸方向他端がツールホルダ１３７の固定されたバネ受リング１６７に当接されている。

また本実施の形態におけるハンマドリル１０１は、ハンマドリル１０１の構成を平断面で表す図３に示すように、動吸振器１７１を有する。動吸振器１７１は、ハンマビット１１９の長軸線を跨いで左右両側に配置されており、左右いずれの動吸振器１７１も構造自体は同一である。動吸振器１７１は、本体部１０３に隣接状に配置された筒体１７２と、当該筒体１７２内に配置されたウェイト１７３と、ウェイト１７３の左右に配置された付勢バネ１７４を主体として構成される。ウェイト１７３は、本発明における「制振ウェイト」に対応する。付勢バネ１７４は、ウェイト１７３が筒体１７２の長軸方向（ハンマビット長軸方向）に移動する際にウェイト１７３に対向状の弾発力を付与する。上記のように構成された動吸振器１７１は、ハンマビット１１９が駆動される際に発生する衝撃的かつ周期的な振動に対し制振機能を奏する。すなわち、ハンマドリル１０１の本体部１０３を、所定の外力（振動）が作用する制振対象体として見立てた場合、当該制振対象体である本体部１０３に対して、動吸振器１７１における制振要素であるウェイト１７３および付勢バネ１７４が協働して受動的な制振を行なう。これにより本実施の形態におけるハンマドリル１０１の振動が効果的に抑制されることとなる。

また本実施の形態に係る動吸振器１７１においては、筒体１７２内のウェイト１７３の左右両側部には、それぞれ第１作動室１７５および第２作動室１７６が形成される。第１作動室１７５は、第１連通部１７５ａを介して常時に外部と非連通状態とされた密閉構造のクランク室１７７に連通され、第２作動室１７６は、第２連通部１７６ａを介してギアハウジング１０７のシリンダ収容空間１７８に連通されて実質的には大気に通じている。クランク室１７７内の圧力は、運動変換機構１１３の駆動に伴い変動する。これは、運動変換機構１１３の構成部材であるピストン１２９がシリンダ１４１内を直線運動することに基づくものである。このクランク室１７７内の変動圧力を第１連通部１７５ａから第１作動室１７５に導入し、動吸振器１７１のウェイト１７３を積極的に駆動することによって動吸振器１７１に制振作用を行わせる構成としている。すなわち、動吸振器１７１は、ウェイト１７３を積極駆動する、強制加振による能動的な制振機構として作用し、ハンマ作業時に本体部１０３に生ずる振動を更に効果的に抑制する。

次に上記のように構成されるハンマドリル１０１の作用について説明する。図１に示す駆動モータ１１１が通電駆動されると、その回転出力により、駆動ギア１２１が水平面内にて回動動作する。すると、駆動ギア１２１に噛み合い係合される被動ギア１２３を介してクランク板１２５が水平面内を周回動作し、これによってクランクアーム１２７を介してピストン１２９がシリンダ１４１内を直線状に摺動動作される。ピストン１２９の摺動動作に伴うシリンダ１４１内の空気バネの作用により、ストライカ１４３はシリンダ１４１内を直線運動してインパクトボルト１４５に衝突（打撃）することで、その運動エネルギをハンマビット１１９へと伝達する。これにより、ハンマビット１１９は長軸方向の打撃動作を行い、被加工材にハンマ作業を遂行する。

ハンマドリル１０１がハンマドリルモードで駆動されるときは、駆動モータ１１１の回転出力によって回転される駆動ギア１２１に噛み合い係合する伝達ギア１３１、伝達軸１３３および小ベベルギア１３４が一体状に水平面内にて回転動作する。すると、小ベベルギア１３４に噛み合い係合する大ベベルギア１３５が鉛直面内にて回転し、この大ベベルギア１３５とともにツールホルダ１３７およびこのツールホルダ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、ハンマドリルモードでの駆動時には、ハンマビット１１９が長軸方向の打撃動作と周方向の回転動作を行い、被加工材にハンマドリル作業を遂行する。

さて、上記作業は、ハンマビット１１９が被加工材に押し付けられ、ハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５が後方へと押し込まれた状態で行われる。図１〜図４には全てこの状態が示される。ハンマビット１１９の後方への押し込みによってインパクトボルト１４５が後方へ押され、位置決め部材１５１の前金属座金１５５に当接されるとともに、後金属座金１５７がシリンダ１４１の前端部に当接される。すなわち、ハンマビット１１９の押し込み力は、本体部１０３側部材であるシリンダ１４１によって受けられ、これによって被加工材に対して本体部１０３が位置決めされ、この状態でハンマ作業あるいはハンマドリル作業が遂行されることになる。このとき、前述したようにインパクトダンパ１６１の筒状ウェイト１６３はその前端面が位置決め部材１５１の前金属座金１５５の後面に当接される。

そしてハンマビット１１９の被加工材に対する打撃動作後、当該ハンマビット１１９には被加工材からの反力によって跳ね返りが生ずる。この跳ね返りによってインパクトボルト１４５に後方に向う反力が作用する。このとき、インパクトダンパ１６１の筒状ウェイト１６３が位置決め部材１５１の前金属座金１５５を介してインパクトボルト１４５に当接している。このため、インパクトボルト１４５の反力は、当該前金属座金１５５を介しての当接状態において筒状ウェイト１６３に伝達される。換言すれば、インパクトボルト１４５と筒状ウェイト１６３との間で運動量が交換される。このような反力の伝達によりインパクトボルト１４５は、打撃位置にほぼ静止した状態に置かれ、一方、筒状ウェイト１６３は、反力の作用方向である後方へと移動する。そして後方へと移動する筒状ウェイト１６３の反力は、当該筒状ウェイト１６３がコイルバネ１６５を弾性変形させることで吸収される。この状態が図５に示される。

このとき、インパクトボルト１４５に対し前金属座金１５５を介して当接状態に置かれるラバーリング１５３にも当然のことながらインパクトボルト１４５の反力が作用する。ところで、力の伝達は、当接状態に置かれる物体のヤング率に対応して伝達率も高くなる。本実施の形態によれば、インパクトダンパ１６１の筒状ウェイト１６３が硬質の金属製であり、ヤング率が高い（大きい）。一方、ラバーリング１５３はゴム製であり、ヤング率が低い。このため、インパクトボルト１４５の反力は、その大部分が金属製のインパクトボルト１４５に硬質の前金属座金１５５を介して当接状態に置かれるヤング率の高い筒状ウェイト１６３に伝達されることになる。かくして、ハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５に生ずる跳ね返りによる衝撃力は、筒状ウェイト１６３の後方への移動と、当該筒状ウェイト１６３の移動によるコイルバネ１６５の弾性変形によって効率よく吸収することが可能となり、ハンマドリル１０１の低振動化が実現される。

このように、本実施の形態によれば、打撃動作後にハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５が被加工材から受ける反力は、当該インパクトボルト１４５から筒状ウェイト１６３にその大部分が伝達されるため、インパクトボルト１４５は打撃位置から見てほぼ静止状態に置かれる。このため、ラバーリング１５３に作用する反力は小さいものとなり、当該反力によるラバーリング１５３の弾性変形量は極僅かとなり、その後の反発力も低減する。またインパクトボルト１４５の反力を、筒状ウェイト１６３およびコイルバネ１６５から構成されるインパクトダンパ１６１によって吸収することができる結果、ラバーリング１５３についてはこれを硬く形成することができる。その結果、当該ラバーリング１５３を介して行う本体部１０３の被加工材に対する位置決めの適正化を図ることができる。

また本実施の形態においては、ストッパ１６９によってコイルバネ１６５の付勢力を規制する構成とし、コイルバネ１６５の付勢力が打撃位置を越えて前方に実質的に作用しないように規制する構成としている。このため、打撃動作中、本体部１０３に前方への押圧力を加えてハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５を打撃位置に保持する際、反力吸収のためのコイルバネ１６５を備える構成でありながら、当該ハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５の保持に不用な力が要することを防止できる。したがって、例えば空打ち防止機構のように、打撃動作中、常時にハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５に前方への弾発力が作用する構成とは異なり、反力の吸収は行うが、反力吸収のための弾性力の悪影響が全く生じない合理的な機構を実現できる。

また本実施の形態によれば、筒状ウェイト１６３の前方向の位置をストッパ１６９によって機械的に規制することで、コイルバネ１６５による付勢力を筒状ウェイト１６３に作用させた状態とした上で、当該筒状ウェイト１６３が打撃位置を越えて移動しないように規制できる。このため、コイルバネ１６５の付勢力の設定、あるいは筒状ウェイト１６３の重量の設定等、反力吸収のための条件設定が容易となる。
また本実施の形態によれば、被加工材からの反力を、ハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５を経て筒状ウェイト１６３に伝達する構成である。このため、被加工材からの反力が、経路途中で分散することなく筒状ウェイト１６３に集中的に伝達されることになる。これによって、筒状ウェイト１６３への反力の伝達効率が高くなり、衝撃吸収機能を高めることができる。

また本実施の形態においては、筒状ウェイト１６１と位置決め部材１５１は、ハンマビット１１９の長軸上の同位置において径方向に並列状に配置した構成としている。これにより、省スペース化を図る上での合理的な配置構成を実現することができる。また筒状ウェイト１６３とラバーリング１５３に対するインパクトボルト１４５の当接は、共通の硬質金属板である前金属座金１５５を介して行われる構成としている。したがって、共通の前金属座金１５５を介してインパクトボルト１４５の反力を当該インパクトボルト１４５の一箇所から筒状ウェイト１６３とラバーリング１５３との２つの経路に伝達できるとともに、構造の簡素化が可能となる。

（本発明の第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態につき、図６〜図８を参照しつつ説明する。この実施の形態は、打撃動作時の反力（跳ね返り）をハンマビット１１９からインパクトダンパ１６１に伝達する構成としたものであり、この構成を除いては、前述した第１の実施形態と同様に構成される。そのため、図示された各部材のうち、第１の実施形態と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略にする。この実施の形態においては、インパクトボルト１４５は、軸方向の中央部が大径部１４５ａとされ、当該大径部１４５ａの後側と前側にそれぞれ小径部１４５ｂ，１４５ｄを有する構成とされる。また後側の小径部１４５ｂと大径部１４５ａとの境界部にはテーパ部１４５ｃが形成され、このテーパ部１４５ｃに位置決め部材１５１の前金属座金１５５がテーパ面を介して当接されている。一方、インパクトボルト１４５の前側の小径部１４５ｄは、その外径がハンマビット１１９の外径よりも小径に設定されている。またインパクトボルト１４５の外周面とツールホルダ１３７の内周面との間には、所定大の空間が設定されている。

一方、インパクトダンパ１６１の構成部材である、硬質の金属からなる筒状ウェイト１６３は、位置決め部材１５１の外周面およびシリンダ１４１の外周前側領域と、ツールホルダ１３７の筒孔内周面との間に配置され、当該ツールホルダ１３７の内周面に接触した状態でハンマビット長軸方向に移動可能とされている。筒状ウェイト１６３は、本発明における「ウェイト」に対応する。また筒状ウェイト１６３は、軸方向の前側領域が後側領域よりも小径状に形成されるとともに、この小径部分がツールホルダ１３７の内周面とインパクトボルト１４５の外周面との間の空間を通って前方へと延出されている。そして前方へ延びる小径延長部１６３ａの筒孔内にインパクトボルト１４５の大径部１４５ａが軸方向に相対移動可能に嵌合され、更に小径延長部１６３ａの筒孔内周面の前端側領域には、インパクトボルト１４５の前側の小径部１４５ｄに向って内径側に張り出す鍔状の当接部１６３ｂが設けられている。この当接部１６３ｂの前面は、ハンマビット１１９が後方へと押し込まれた負荷状態において、ハンマビット１１９の頭部周縁部１１９ａ（後端部）に対してテーパ面を介して面接触状態で当接される。これによって、ハンマビット１１９の打撃動作後、当該ハンマビット１１９が被加工材から反力を受けて跳ね返ったとき、ハンマビット１１９の反力が当該ハンマビット１１９に直接に当接状態に置かれた筒状ウェイト１６３に伝達される構成とされる。

なお当接部１６３ｂは、その張り出し端部である内周面がインパクトボルト１４５の前側の小径部１４５ｄ外周に密接状に嵌合している。このため、インパクトボルト１４５は、大径部１５４ａと前側の小径部１４５ｄとの２箇所を筒状ウェイト１６３で支持されることになり、軸方向の相対移動動作の安定化が図られる。また位置決め部材１５１の前金属座金１５５の前面と、筒状ウェイト１６３における小径延長部１６３ａの段差部１６３ｃ後面との間には、当該筒状ウェイト１６３がハンマビット１１９からの反力で後方へ移動することを許容する上で必要な大きさの隙間が設定されている。

本実施の形態に係るハンマドリル１０１は、上記のように構成されている。したがって、ハンマビット１１９が被加工材に押し付けられた負荷状態では、ハンマビット１１９およびインパクトボルト１４５が後方へ押し込まれることによって、当該ハンマビット１１９の頭部が筒状ウェイト１６３の当接部１６３ｂに当接される。またインパクトボルト１４５のテーパ部１４５ｃが位置決め部材１５１の前金属座金１５５に当接するとともに、後金属座金１５７がシリンダ１４１の前端部に当接される。かくして、ハンマビット１１９の押し込み力は、本体部１０３側部材であるシリンダ１４１によって受けられる。この状態が図６および図８に示される。

かかる状態において、ハンマビット１１９の打撃動作が行われた場合、打撃動作後に当該ハンマビット１１９には被加工材からの反力によって跳ね返りが生じる。ハンマビット１１９の反力は、当該ハンマビット１１９と当接状態に置かれる筒状ウェイト１６３に伝達される。これにより、筒状ウェイト１６３は、反力の作用方向である後方へと移動し、コイルバネ１６５を弾性変形させる。かくして、ハンマビット１１９の跳ね返りによる衝撃力は、インパクトダンパ１６１によって吸収され、ハンマドリル１０１の低振動化が実現される。この状態が図７に示される。

本実施の形態によれば、被加工材からの反力をインパクトボルト１４５よりも前方に位置するハンマビット１１９から筒状ウェイト１６３に伝達する構成のため、本体部１０３の先端領域に配置されるハンマビット１１９の後方領域において、筒状ウェイト１６３を配置するための広い空間が確保し易く、筒状ウェイト１６３の重量、あるいは軸方向の長さ等を設計する際の自由度が高い。

なお上述した実施の形態は、衝撃式作業工具としてハンマドリル１０１を例にとって説明しているが、ハンマドリル１０１に限らず、ハンマに適用できることは当然である。また上述した実施の形態は、筒状ウェイト１６３に対する反力の伝達経路につき、インパクトボルト１４５から筒状ウェイト１６３に伝達する方式と、ハンマビット１１９から筒状ウェイト１６３に伝達する方式としたが、その両方式をそれぞれ備えた構成とすることが可能である。すなわち、本体部１０３に複数の筒状ウェイトを設定し、一方の筒状ウェイトにはインパクトボルトから反力を伝達し、他方の筒状ウェイトにはハンマビットから反力を伝達するように構成してもよい。またインパクトダンパ１６１の構成部材である筒状ウェイト１６３は、筒状以外の形状であっても差し支えない。またハンマビット１１９と同方向に直線状に移動することで制振を行う制振機構としては、動吸振器１７１に変えてカウンターウェイトを用いてもよい。
また上述した実施の形態では、ハンマビット１１９を直線状に駆動するために、駆動モータ１１１の回転出力を直線運動に変換する運動変換機構１１３としてクランク機構を用いた場合で説明したが、運動変換機構は、クランク機構に限られるものではなく、例えば軸方向に揺動運動を行うスワッシュプレート（斜板）を利用する運動変換機構を用いることが可能である。また上述した実施の形態では、ストッパ１６９によって筒状ウェイト１６３の前方への移動を禁止してコイルバネ１６５の付勢力を規制する構成とし、当該コイルバネ１６５の付勢力が打撃位置を越えて前方に実質的に作用しないように規制する構成としたが、ストッパ１６９による規制に変えて、例えば初期荷重が付与されない自由状態でコイルバネ１６５を配置する構成に変更してもよい。

上記発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することが可能とされる。
（態様１）
「請求項２または３に記載の衝撃式作業工具であって、
前記ウェイトと前記弾性部材は、前記ハンマ作動部材の長軸上における同位置において径方向に並列状に配置されていることを特徴とする衝撃式作業工具。」
態様１に記載の発明によれば、ウェイトと弾性部材が長軸上の同位置で径方向に並列状に配置されることで、省スペース化を図る上での合理的な配置構成が実現される。

（態様２）
「請求項２または３あるいは態様１に記載の衝撃式作業工具であって、
前記ハンマ作動部材の前記ウェイトと前記弾性部材とに対する当接は、前記ハンマ作動部材と前記ウェイトとの間、および前記ハンマ作動部材と前記弾性部材との間に介在された共通の硬質の金属製の反力伝達部材を介して行われる構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。」
態様２に記載の発明によれば、ハンマ作動部材のウェイトと弾性部材とに対する当接を共通の反力伝達部材を介して行う構成のため、部品点数を減らして構造の簡素化を図る上で有効となる。またハンマ作動部材の反力の伝達経路を、当該ハンマ作動部材の一箇所からウェイトと弾性部材とに分岐できる。

本発明の第１の実施形態に係る電動式のハンマドリルの全体構成を示す側断面図であり、ハンマビットが被加工材に押し付けられた負荷時を示している。ハンマドリルの主要部を示す拡大断面図である。動吸振器付きハンマドリルを示す平断面図である。ハンマドリルを示す平断面図であり、ハンマビットが被加工材に押し付けられた負荷時を示す。ハンマドリルを示す平断面図であり、インパクトダンパの作動時を示す。本発明の第２の実施形態に係る電動式のハンマドリルを示す平断面図であり、ハンマビットが被加工材に押し付けられた負荷時を示している。同じくハンマドリルを示す平断面図であり、インパクトダンパの作動時を示す。図６のＡ部拡大図である。

１０１ハンマドリル（衝撃式作業工具）
１０３本体部（工具本体）
１０５モータハウジング
１０７ギアハウジング
１０９ハンドグリップ
１０９ａ回動軸
１０９ｂ弾性バネ
１１１駆動モータ
１１３運動変換機構（駆動機構）
１１５打撃要素
１１７動力伝達機構
１１９ハンマビット（ハンマ作動部材）
１１９ａ頭部周縁部
１２１駆動ギア
１２３被動ギア
１２５クランク板
１２６偏心軸
１２７クランクアーム
１２８連結軸
１２９ピストン
１３１伝達ギア
１３３伝達軸
１３４小ベベルギア
１３５大ベベルギア
１３７ツールホルダ
１４１シリンダ
１４１ａ空気室
１４３ストライカ
１４５インパクトボルト（ハンマ作動部材）
１４５ａ大径部
１４５ｂ小径部
１４５ｃテーパ部
１４５ｄ小径部
１５１位置決め部材
１５３ラバーリング
１５５前金属座金（介在物）
１５７後金属座金
１５９スペーサ
１６１インパクトダンパ
１６３筒状ウェイト（ウェイト）
１６３ａ小径延長部
１６３ｂ当接部
１６３ｃ段差部
１６５コイルバネ（弾性要素）
１６７バネ受リング
１６９ストッパ（規制手段）
１７１動吸振器
１７２筒体
１７３ウェイト
１７４付勢バネ
１７５第１作動室
１７５ａ第１連通部
１７６第２作動室
１７６ａ第２連通部
１７７クランク室
１７８シリンダ収容空間

Claims

工具本体と、
前記工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、
前記ハンマ作動部材を直線状に駆動する駆動機構と、
前記工具本体内に前記ハンマ部材の長軸方向に移動可能に内蔵され、前記ハンマ作動部材が前記被加工材にハンマ作業をする際に、当該被加工材から受ける反力について、前記ハンマ作動部材と直接に当接した状態に置かれるか、または硬質金属製の介在物を介して前記ハンマ作動部材と当接した状態に置かれるところの反力伝達位置において、前記ハンマ作動部材からの前記反力が伝達されるウェイトと、
伝達された反力によって後方へと移動する前記ウェイトに押されて弾性変形し、これによって当該ウェイトに伝達された反力を吸収する弾性要素と、
前記ウェイトに作用する前記弾性要素の弾性力が前記反力伝達位置を越えて前方に作用しないように規制する規制手段と、を有することを特徴とする衝撃式作業工具。
工具本体と、
前記工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、
前記ハンマ作動部材を直線状に駆動する駆動機構と、
前記ハンマ作動部材が前記被加工材にハンマ作業をする際に、当該被加工材から受ける反力について、前記ハンマ作動部材と直接に当接した状態に置かれるか、または硬質金属製の介在物を介して前記ハンマ作動部材と当接した状態に置かれるところの反力伝達位置において、前記ハンマ作動部材からの前記反力が伝達されるウェイトと、
伝達された反力によって後方へと移動する前記ウェイトに押されて弾性変形し、これによって当該ウェイトに伝達された反力を吸収する弾性要素と、
前記ウェイトに作用する前記弾性要素の弾性力が前記反力伝達位置を越えて前方に作用しないように規制する規制手段と、
前記弾性要素とは別に、前記ハンマ作動部材と前記工具本体との間に介在し、前記ハンマ作動部材を前記工具本体に弾発状に連結する弾性部材と、を有し、
前記ウェイトと前記弾性部材は、前記ハンマ作動部材の長軸上における同位置において径方向に並列状に配置されており、
ハンマ作業時において、前記被加工材に前記ハンマ作動部材を押し付けたときに当該ハンマ作動部材に作用する力を、前記弾性部材を介して前記工具本体によって受ける構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。
工具本体と、
前記工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、
前記ハンマ作動部材を直線状に駆動する駆動機構と、
前記ハンマ作動部材を長軸方向に直線運動可能に保持するツールホルダと、
前記ツールホルダに対して長軸方向に移動可能に配置され、前記ハンマ作動部材が前記被加工材にハンマ作業をする際に、当該被加工材から受ける反力について、前記ハンマ作動部材と直接に当接した状態に置かれるか、または硬質金属製の介在物を介して前記ハンマ作動部材と当接した状態に置かれるところの反力伝達位置において、前記ハンマ作動部材からの前記反力が伝達されるウェイトと、
伝達された反力によって後方へと移動する前記ウェイトに押されて弾性変形し、これによって当該ウェイトに伝達された反力を吸収する弾性要素と、
前記ウェイトに作用する前記弾性要素の弾性力が前記反力伝達位置を越えて前方に作用しないように規制する規制手段と、を有することを特徴とする衝撃式作業工具。
請求項１または３に記載の衝撃式作業工具であって、
前記弾性要素とは別に、前記ハンマ作動部材と前記工具本体との間に介在し、前記ハンマ作動部材を前記工具本体に弾発状に連結する弾性部材を有し、
ハンマ作業時において、前記被加工材に前記ハンマ作動部材を押し付けたときに当該ハンマ作動部材に作用する力を、前記弾性部材を介して前記工具本体によって受ける構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の衝撃式作業工具であって、
前記規制手段は、前記ウェイトと当接することで当該ウェイトが前記反力伝達位置を越えて前方に移動しないように前記ウェイトの動きを止めるストッパによって構成したことを特徴とする衝撃式作業工具。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の衝撃式作業工具であって、
前記ハンマ作動部材は、前記駆動機構による駆動力を受けるインパクトボルトと、当該インパクトボルトが衝突することで直線運動する工具ビットと、を有し、
前記インパクトボルトが、前記ウェイトとの当接状態を介して前記被加工材からの反力を当該ウェイトに伝達する構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の衝撃式作業工具であって、
前記ハンマ作動部材は、前記駆動機構による駆動力を受けるインパクトボルトと、当該インパクトボルトが衝突することで直線運動する工具ビットと、を有し、
前記工具ビットが、前記ウェイトとの当接状態を介して前記被加工材からの反力を当該ウェイトに伝達する構成としたことを特徴とする衝撃式作業工具。
請求項１〜７のいずれか１つに記載の衝撃式作業工具であって、
前記ウェイトとは別に、前記工具本体に接続されるとともに、前記ハンマ作動部材と同方向に直線状に移動することで制振を行う制振ウェイトが設けられていることを特徴とする衝撃式作業工具。