JP4751706B2 - 衝撃式作業工具 - Google Patents

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Description

本発明は、先端工具が長軸方向への直線状の打撃動作、および当該長軸方向周りの回転動作を介して所定の加工作業を行う衝撃式作業工具に関する。
独国特許第4009762号公開公報(特許文献1)には、ハンマドリルが開示されている。特許文献1に記載のハンマドリルでは、ピストンおよびストライカが摺動自在に配置されるシリンダと、インパクトボルトが摺動自在に配置されるとともに、先端工具としてのハンマビットを保持するツールホルダとを分割した構成としている。そしてモータによって回転駆動されるシリンダの回転動作は、トルクリミッターを介してツールホルダに伝達される構成とされ、シリンダとツールホルダ間に予め定めた最大値以上の回転トルクが作用したときには、トルクリミッターによってシリンダからツールホルダへのトルク伝達が規制される構成である。
上記のように、シリンダとツールホルダが分割された構成においては、当該ツールホルダを前方(先端工具側)へと引き出してシリンダから取り外すことが可能とされる。このことは、ツールホルダ内に収容されているインパクトボルトあるいはそれに関連する部品を機外へと取り出して修理、あるいは交換等の作業を行う上で有利となる。ところが、上述した特許文献1の場合、トルクリミッターとツールホルダとは、その連結に関して互いに独立した形態となっておらず、このことがツールホルダのシリンダからの取り外し作業、ひいては修理、交換等の作業を効率的に行う上での障害となるものであり、この点においてなお改良の余地がある。
独国特許第4009762号公開公報
本発明は、かかる点に鑑み、衝撃式作業工具におけるツールホルダの取り外し性の向上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、先端工具と、駆動機構部と、シリンダと、ツールホルダと、シリンダ側回転トルク伝達部材と、バネ部材と、ツールホルダ側回転トルク伝達部材と、トルクリミッターと、ツールホルダ内部機構部と、後方荷重受部とを有する衝撃式作業工具が構成される。先端工具は、長軸方向への直線状の打撃動作、および当該長軸方向周りの回転動作を介して所定の加工作業を行う。なお先端工具の打撃動作および回転動作は、それらが同時に行われる態様はもとより、打撃動作のみが単独で行われる態様、回転動作のみが単独で行われる態様のいずれも好適に包含する。駆動機構部は、先端工具を打撃動作させるべく駆動する。駆動機構部としては、典型的には、シリンダ内を直線状に動作する駆動子としてのピストン、および当該ピストンの直線動作に伴い空気バネを介して直線状に動作する打撃子としてのストライカがこれに該当する。
シリンダは、駆動機構部を収容するとともに、先端工具を回転駆動するべく回転動作する。ツールホルダは、シリンダとは別体に構成されるとともに、当該シリンダの長軸先端領域に同一軸線上にて連接される。またツールホルダは、先端工具の長軸方向の相対移動を許容しつつ周方向の相対移動を規制した状態で当該先端工具を保持する。シリンダ側回転トルク伝達部材は、シリンダの外周上に、当該シリンダの長軸方向に相対移動可能かつ当該シリンダの長軸方向周りに相対回転不能に設けられる。バネ部材は、シリンダの外周上に配置され、シリンダ側回転トルク伝達部材をツールホルダ側へと押圧するように付勢力を作用させる。ツールホルダ側回転トルク伝達部材は、バネ部材によってツールホルダ側へと押圧されたシリンダ側回転トルク伝達部材と係合することでシリンダからの回転トルクをツールホルダへ伝達する。
トルクリミッターは、シリンダ側回転トルク伝達部材、バネ部材およびツールホルダ側回転トルク伝達部材を構成要素とする。そしてシリンダからツールホルダへと予め設定された最大値以上の回転トルクが作用した場合にバネ部材の付勢力に抗してシリンダ側回転トルク伝達部材とツールホルダ側回転トルク伝達部材との係合を解除し、これによってシリンダからツールホルダへの回転力の伝達を解除する。ツールホルダ内部機構部は、ツールホルダ内に収容される。なおツールホルダ内部機構部は、典型的には、打撃子の直線動作を先端工具に伝達する中間子としてのインパクトボルトがこれに該当する。後方荷重受部は、シリンダ内に配置され、ツールホルダ内部機構部からシリンダ方向へと先端工具の打撃動作と反対方向に作用する荷重を受ける。
本発明に係る衝撃式作業工具は、特徴的構成として、ツールホルダは、収容したツールホルダ内部機構部とともに、先端工具の打撃動作方向へと、シリンダから取り外し自在とされる。さらにシリンダは、バネ部材の付勢力が当該シリンダ外周上の所定位置以上に前方へと作用するのを規制する規制部を有し、ツールホルダがシリンダから取り外される場合にバネ部材が当該取り外し作業に干渉することを回避するように構成されている。なお本発明における「規制部」とは、典型的には、ツールホルダ側回転トルク伝達部材がシリンダ外周上の所定位置以上にツールホルダ側へと移動するのを規制する態様、あるいはシリンダ側回転トルク伝達部材がシリンダ外周上の所定位置以上にツールホルダ側回転トルク伝達部材へと移動するのを規制する態様、更にはバネ部材が所定位置以上にシリンダ側回転トルク伝達部材へと移動するのを規制する態様のいずれをも好適に包含する。
ツールホルダ内部機構部を構成する構成部材としての、例えばインパクトボルト、あるいは当該インパクトボルトとツールホルダの内壁面間に介在されるオーリング等につき、修理あるいは交換が必要とされた場合、それら構成部材をツールホルダから取り外すことになる。本発明によれば、ツールホルダ内部機構部を収容するツールホルダを当該ツールホルダ内部機構とともにシリンダから取り外すことができる。そしてツールホルダの取り外しの際、バネ部材の付勢力が当該シリンダ外周上の所定位置以上に前方へと作用するのを、シリンダに設けた規制部によって規制する構成のため、ツールホルダのシリンダからの取り外し作業をバネ部材の影響を受けることなく、容易かつ楽に行うことができる。
本発明によれば、衝撃式作業工具におけるツールホルダの取り外し性の向上に資する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。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。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、下端側がモータハウジング105の後端下部に連接され、上端側がギアハウジング107の後端に連接されている。なお駆動モータ111は、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筒状ピストン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、筒状ピストン129によってクランク機構が構成されている。筒状ピストン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。
打撃要素115は、筒状ピストン129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、筒状ピストン129の摺動動作に伴う当該筒状ピストン129の空気室129a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。筒状ピストン129およびストライカ143は、本発明における「駆動機構部」に対応する。
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。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からトルクリミッター161を経てツールホルダ137に伝達される。すなわち、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、当該シリンダ141の前端領域に同心状に配置されている。
トルクリミッター161は、シリンダ141の外側に同心状に配置されている。トルクリミッター161は、図2および図3の分解図に示されるように、軸方向において、互いに対向状に配置される駆動側リング163と被動側リング165、および両リング163,165を互いに接近する方向に付勢する付勢バネ167(圧縮コイルスプリング)を主体として構成されている。駆動側リング163は、本発明における「シリンダ側回転トルク伝達部材」に対応し、被動側リング165は、本発明における「ツールホルダ側回転トルク伝達部材」に対応する。駆動側リング163は、図4に示すように、その内周面に内径方向へと突出する複数の突部163bを有し、これらの突部163bがシリンダ141の外周面に形成された軸方向に延びる複数の溝141bに噛み合い係合されている。これにより、駆動側リング163は、シリンダ141に対して軸方向への相対移動が許容された状態で周方向には一体に回転する構成とされる。被動側リング165は、シリンダ141の外周面に相対回転可能に配置されるとともに、当該シリンダ141の外周に長軸方向への移動不能に設けられたサークリップ157によって軸方向前端側(ツールホルダ137側)への移動が規制されている。サークリップ157は、本発明における「規制部」に対応する。
駆動側リング163と被動側リング165は、互いに対向する軸方向の端面にそれぞれ歯163a、165aを有し、これら歯163a,165aが互いに噛み合い係合されている。これにより駆動側リング163から被動側リング165への動力の伝達が可能とされる。また被動側リング165は、駆動側リング163の反対側の軸方向端面がツールホルダ137の軸方向後端面と対向している。そして被動側リング165とツールホルダ137は、それぞれ対向する軸方向端面に歯165b,137cを有し、これら歯165b,137cが互いに噛み合い係合されている。これにより被動側リング165からツールホルダ137への動力の伝達が可能とされる。付勢バネ167は、駆動側リング163の後方に配置されるとともに、シリンダ141に固定状に止着されたバネ受リング168と、駆動側リング163との間に介在され、当該駆動側リング163を被動側リング165に近接する方向へと押圧付勢している。このため、付勢バネ167の付勢力は、被動側リング165をツールホルダ137側である前方へと押圧するように作用するが、本実施の形態では、前述したように、サークリップ157によって被動側リング165が所定位置以上に前方へ移動することが規制されており、これにより付勢バネ167の付勢力がツールホルダ137には作用しない構成とされる。
シリンダ141の回転出力は、トルクリミッター161の駆動側リング163、被動側リング165を経てツールホルダ137に伝達される。駆動側リング163の歯163aと被動側リング165の歯165aは、周方向において、軸方向に所定の角度で傾斜する係合面を介して係合している。このことにより、駆動側リング163と被動側リング165との間、すなわちシリンダ141とツールホルダ137間に所定値を超えるトルクが作用したときは、傾斜状の係合面間に滑りが生じ、駆動側リング163が付勢バネ167の付勢力に抗して被動側リング165から離間する方向へと移動し、これにより駆動側リング163の歯163aと被動側リング165の歯165aの係合が解除されて動力の伝達が遮断される。
ツールホルダ137は、前側ホルダ部137aと後側ホルダ部137bから構成されている。そして前側ホルダ部137aがハンマビット119を保持するとともに、インパクトボルト145を収容し、後側ホルダ部137bがトルクリミッター161の被動側リング165の歯165aと噛み合い係合する歯137cを有している。前側ホルダ部137aと後側ホルダ部137bは、前側ホルダ部137aの後端部に後側ホルダ部137bの前端部が被さるように嵌合されるとともに、互いに長軸方向への所定量の相対移動が許容された状態で周方向には一体となって回転するように、連結リング138を介して連接されている。また後側ホルダ部137aは、軸方向の後端側において、シリンダ141の前端外周部に対し前方向(ハンマビット119側)への分離可能に遊嵌状に嵌合されている。すなわち、ツールホルダ137は、シリンダ141に対して取り外し自在とされており、組付け状態にあっては、ギアハウジング107に固定状に止着されたストップリング139によって前方向(ハンマビット119側)への移動が規制されている。これにより、被動側リング165の歯165aとツールホルダ137の歯137cとの噛み合い係合が確実に維持される。
ツールホルダ137に収容されるインパクトボルト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を有する段付構造とされ、当該小径部145bの外周側に位置決め部材151が配置されている。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状態で加工作業を行う。このとき、インパクトボルト145は、ハンマビット119とともに後方(筒状ピストン129側)へと押し込まれる。つまり、インパクトボルト145には、加工作業を行う際にハンマビット119を被加工材に押し付けたときの反力が作用するが、この反力によるインパクトボルト145の後方への移動は、位置決め部材151がシリンダ141に設けた受リング153に当接することで受けられる。この受リング153は、本発明における「後方荷重受部」に対応し、またツールホルダ137に収容されるインパクトボルト137および位置決め部材151等は、本発明における「ツールホルダ内部機構部」に対応する。したがって、ツールホルダ137は、シリンダ141から取り外す際、これら「ツールホルダ内部機構部」とともに、取り外される。
ツールホルダ137の取り外しのために、ギアハウジング107は、軸方向において2分割された前側ハウジング部107aと後側ハウジング部107bから構成されている。前側ハウジング部107aと後側ハウジング部107bとは、突合せ状の接合領域において、例えばネジ(便宜上図示を省略する)によって分離可能に接合され、当該ネジを外すことによって分離される。そしてツールホルダ137の前方への移動を規制するストップリング139は、前側ハウジング部107aに設けられている。
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を介して筒状ピストン129がシリンダ141に沿って直線状に摺動動作され、それに伴う筒状ピストン129の空気室129a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からトルクリミッター161の駆動側リング163、および被動側リング165を介してツールホルダ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、上述したハンマビット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、ハンマビット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。この動作モードの切り換えは、スライドスリーブ147を軸方向にスライドさせて大ベベルギア135に対する歯の噛み合い係合を解除することで行われる。そしてハンマモードでハンマビット119を駆動するときは、ツールホルダ137およびハンマビット119の自由回転を規制する、つまりハンマビット119を所定の向き(周方向)に定めて固定する、いわゆるバリオロックを行う。本実施の形態では、このバリオロックについて、スライドスリーブ147に設けた歯147aを、ギアハウジング107に対して周方向に固定状態に設けられたロックリング149の歯149aに噛み合い係合することで行う構成としている。つまり、スライドスリーブ147は、単一部材でありながら、動力伝達機能とモード切換時のバリオロック機能とを有する構成とされる。なおスライドスリーブ147を軸方向にスライドさせるためのモード切換機構については、本発明に直接関係しないため、その説明を省略する。
さて、ハンマドリル101においては、ツールホルダ137に収容されたツールホルダ内部機構部を構成する構成部材としての、インパクトボルト145、および位置決め部材151の修理、あるいはそれに用いられるオーリング145c,152等の消耗部品の交換等のために、それらを本体部103内から取り外すことがある。このために、ギアハウジング107は、前側ハウジング部107aと後側ハウジング部107bとに分離されるが、この分離状態が図5に示される。図示のように、ギアハウジング107が前側ハウジング部107aと後側ハウジング部107bとに分離されると、それに伴いツールホルダ137は、当該ツールホルダ137内に収容されたインパクトボルト145および位置決め部材151とともに、シリンダ141およびトルクリミッター161の被動側リング165からそれぞれ離間する前方向へと移動されて取り外される。
この場合、本実施の形態においては、前述したように、トルクリミッター161の被動側リング165は、シリンダ141に対し所定位置以上に前方向、すなわちツールホルダ137の取り外し方向へ移動しないようにサークリップ157によって規制され、これにより付勢バネ167の付勢力がツールホルダ137に作用しない構成としている。すなわち、ツールホルダ137とトルクリミッター161との連結に関し、トルクリミッター161とツールホルダ137とは、周方向においては歯165a,137cを介して噛み合い係合されるが、軸方向についてはその連結に関して互いに独立した形態となってなる。このため、付勢バネ167の干渉を受けることなく、ツールホルダ137をシリンダ141から容易、かつ楽に取り外すことが可能になった。このことは、当然のことながら、ツールホルダ内部機構部の構成部材に関する修理作業あるいは交換作業後に行われる組付け作業時においても同様である。
また本実施の形態においては、トルクリミッター161をシリンダ141の外側に配置し、シリンダ141の回転力がトルクリミッター161の駆動側リング163に伝達される構成、つまり内側から外側へと伝達される構成としている。その結果、シリンダ141の外面端部に被さるように配置されたツールホルダ137に対する動力伝達を構造的に無理なく行うことができるとともに、シリンダ141に対するトルクリミッター161の組付け、およびツールホルダ137の組付けを楽に行うことができる。
また本実施の形態では、ツールホルダ137内に収容されるインパクトボルト145、位置決め部材151を、前方へと移動させて取り外す構成である。このため、加工作業時のハンマビット119の被加工材に対する押し付け反力を受ける受リング153の干渉を受けることなく、取り外すことができる。
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。 トルクリミッターを分解して示す側面図である。 トルクリミッターの駆動側リングを示す正面図である。 ギアハウジングを前側ハウジング部と後側ハウジング部に分離した状態を示す側断面図である。
符号の説明
101 ハンマドリル(衝撃式作業工具)
103 本体部
105 モータハウジング
107 ギアハウジング
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 筒状ピストン(駆動機構部)
129a 空気室
134 小ベベルギア
135 大ベベルギア
137 ツールホルダ
137a 前側ホルダ部
137b 後側ホルダ部
137c 歯
138 連結リング
139 ストップリング
141 シリンダ
141b 溝
143 ストライカ(駆動機構部)
145 インパクトボルト(ツールホルダ内部機構部)
145a 大径部
145b 小径部
145c オーリング
147 スライドスリーブ
147a 歯
151 位置決め部材(ツールホルダ内部機構部)
152 オーリング
153 受リング(後方荷重受部)
157 サークリップ(規制部)
161 トルクリミッター
163 駆動側リング(シリンダ側回転トルク伝達部材)
163a 歯
163b 突部
165 被動側リング(ツールホルダ側回転トルク伝達部材)
165a 歯
165b 歯
167 付勢バネ(バネ部材)
168 バネ受リング

Claims (1)

  1. 長軸方向への直線状の打撃動作、および当該長軸方向周りの回転動作を介して所定の加工作業を行う先端工具と、
    前記先端工具を打撃動作させるための駆動機構部と、
    前記駆動機構部を収容するとともに、前記先端工具を回転駆動するべく回転動作するシリンダと、
    前記シリンダとは別体に構成されるとともに、前記シリンダの長軸先端領域に同一軸線上にて連接され、前記先端工具の長軸方向の相対移動を許容しつつ周方向の相対移動を規制した状態で前記先端工具を保持する中空状のツールホルダと、
    前記シリンダの外周上に、当該シリンダの長軸方向に相対移動可能かつ当該シリンダの長軸方向周りに相対回転不能に設けられたシリンダ側回転トルク伝達部材と、
    前記シリンダの外周上に配置され、前記シリンダ側回転トルク伝達部材を前記ツールホルダ側へと押圧するように付勢力を作用させるバネ部材と、
    前記シリンダ外周上に配置されるとともに、前記バネ部材によって前記ツールホルダ側へと押圧された前記シリンダ側回転トルク伝達部材と係合することで前記シリンダからの回転トルクを前記ツールホルダへ伝達するツールホルダ側回転トルク伝達部材と、
    前記シリンダ側回転トルク伝達部材、バネ部材およびツールホルダ側回転トルク伝達部材を構成要素とするとともに、前記シリンダから前記ツールホルダへと予め設定された最大値以上の回転トルクが作用した場合に前記バネ部材の付勢力に抗して前記シリンダ側回転トルク伝達部材と前記ツールホルダ側回転トルク伝達部材との係合を解除し、これによって前記シリンダから前記ツールホルダへの回転力の伝達を解除するトルクリミッターと、
    前記ツールホルダ内に収容されたツールホルダ内部機構部と、
    前記シリンダ内に配置され、前記ツールホルダ内部機構部から前記シリンダ方向へと前記先端工具の打撃動作と反対方向に作用する荷重を受ける後方荷重受部と、を有する衝撃式作業工具であって、
    前記ツールホルダは、収容した前記ツールホルダ内部機構部とともに、前記先端工具の打撃動作方向へと、前記シリンダから取り外し自在とされ、
    さらに前記シリンダは、前記バネ部材の付勢力が当該シリンダ外周上の所定位置以上に前記先端工具の打撃動作方向へと作用するのを規制する規制部を有し、前記ツールホルダが前記シリンダから取り外される場合に前記バネ部材が当該取り外し作業に干渉することを回避するように構成されていることを特徴とする衝撃式作業工具。
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