JP4888329B2 - 往復動工具 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ及び回転シリンダを有する往復動工具に関するものである。

従来の往復動工具の一例としてハンマドリルを用いて図１を参照しながら説明する。

ハンマドリル１は、電源コード４Ｂによってハンマドリル内部に給電され、ハンドル４に設けられ操作可能なスイッチ４Ａを作業者が操作すると、モータハウジング２内部に収納される図示しないモータに給電されるものである。モータが回転すると、ギヤハウジング３内部に配設される図示しない往復動変換機構によってモータの回転力を往復動へと変換し、その往復動による打撃力をビット５へと伝達することができるものである。また、モータが回転すると、ギヤハウジング内部に配設される図示しない回転力伝達機構によって、回転力による回転力をビット５に伝達することができるものである。なお、ビット５は、回転力及び打撃力が伝達されるビット保持部６に着脱可能に保持されている。

また、サイドハンドル１６を有しており、スイッチ４Ａを操作する手以外とは異なる手で、サイドハンドル１６を把持することによって、しっかりとハンマドリル１を保持できるようになっており、また、図示しない被削材に所定の深さの穴を開ける際のガイドとなる深さ止め７を有している（例えば特許文献１）。

特開２００６−２８９５７６号公報

従来の往復動工具の一例としてハンマドリルを用いる。図３に示すようにハンマドリルは、往復動変換機構の一部であるクランク８Ｂ及びコネクティングロッド８Ｃによって、シリンダ１４内部の空気室１０に貯蔵される空気の圧力の変化させ、打撃力を発生させるものである。空気室１０の内部の圧力が高くなると打撃子１１が高くなった圧力によって反空気室１０の方向へと移動し、その打撃子１１の移動によって中間子１２が移動し、ビット５を打撃するものである。

ここで、この打撃によってシリンダ１４の一部、中間子１２、ビット５の一部を覆うように保持する回転シリンダ１３が、中間子１２によって打撃され、反空気室１０の方向へと移動することがあった。このように、回転シリンダ１３が反空気室１０の方向へ移動すると、シリンダ１４と回転シリンダ１３の間で係合しているピン１５によって、回転シリンダ１３で不具合が起きることがあった。

回転シリンダ１３には複数の穴１３Ａが設けられており、またシリンダ１４には複数の穴１４Aが設けられていた。その２つの穴の少なくとも一部を占めるピン１５で回転シリンダ１３及びシリンダ１４は係合されていた。ここで、回転シリンダ１３が反空気室１０の方向へ移動すると、ピン１５を介して回転シリンダ１３によってシリンダ１４が力を受け、また、逆に回転シリンダ１３はシリンダ１４によって力を受けていた。

ここで、回転シリンダ１３及びシリンダ１４は、ピン１５により曲げモーメントを受けることになり、穴から回転シリンダが破損することがあった。なお、図４に回転シリンダ１３の破損の様子を示す。回転シリンダの穴１３Ａを結ぶようにひび１３Ｃが入り、破損している。この破損は、図７の左側の従来例に示すように応力集中１３Ｄ１が穴１３Ａにおき、それが穴１３Ａをつなぐように発生するためにおきるものであった。

本発明の目的は、回転シリンダ１３が反空気室１０の方向へ移動することによって、回転シリンダ１３が破損することを抑制することができる往復動工具を提供することである。

モータと、該モータの回転力を往復動へと変換する往復動変換機構部と、該往復動変換機構に接続される打撃機構部と、前記打撃機構部により打撃されるビットとを有する往復動工具において、前記打撃機構部はその少なくとも一部を第１のシリンダに略覆われており、前記第１のシリンダは前記往復動変換機構の一部を構成する第２のシリンダと少なくとも一部で重なっており、前記第１のシリンダには第１の穴が設けられ、前記第２のシリンダには第２の穴が 設けられ、第１の穴及び第２の穴は、二つの穴のそれぞれ少なくとも一部を占めるピンで係合されており、前記第１のシリンダは、前記第１の穴から反先端工具方向の厚さが薄い薄肉部を有するを特徴とする往復動工具によって、解決することができる。

請求項１の発明は、第１のシリンダが、前記複数の第１の穴から反先端工具方向の厚さが薄い薄肉部を有する構成としたために、ピンから回転シリンダにかかるモーメントを抑制することによって、回転シリンダが破損することを抑制することができる。

また、請求項２の発明は、前記薄肉部が、前記複数の第１の穴より反先端工具方向に延びる構成としたために、回転シリンダにかかるモーメントを小さくしつつ、応力に対する強度を持つことができるようになる。

また、請求項３の発明は、前記薄肉部は、前記第１のシリンダの内周面に設けられる構成としたために、回転シリンダにかかるモーメントを効果的に抑制することができ、回転シリンダが破損することを抑制することができる。

本発明の一実施の形態を図２、図３、図５を用いて説明する。

本発明では、往復動工具の一例として、ハンマドリルを用いて説明する。

ハンマドリル１は、モータハウジング２、ギヤハウジング３、ハンドル４、工具保持部６を有する。ギヤハウジング３の一部にはサイドハンドル１６が設けられており、作業者がハンドル４を握る手とは異なる手で把持可能になっている。ハンドル４には、その下方に電源コード４Ｂが接続されており、ハンマドリル１へと給電可能となっている。ハンドル４にはスイッチ４Ａが設けられており、スイッチ４Ａの操作によって電源コード４Ｂからの電気をモータ７へと給電することができる。モータ７には、モータ軸７Ａが設けられており、モータ軸７Ａが回転軸である。モータ軸７Ａ上には、回転不可能にモータ軸ファン７Ｂが設けられており、モータ７に当るように空気を導入することができるようになっている。モータ軸７Ａ上には、ギヤ７Ｃが設けられている。ギヤ７Ｃは往復動変換機構の一部であるギヤ８Ａと係合しており、ギヤ７Ｃの回転をギヤ８Ａへと伝達可能である。

ギヤ８Ａの回転は、クランク８Ｂによってコネクティングロッド８Ｃに伝達される。この際に、コネクティングロッド８Ｃの往復動へと変換される。コネクティングロッド８Ｃに接続される蓋部材８Ｄは、シリンダ１４に取付けられており、空気室１０の一部となる。

空気室１０は、シリンダ１４、蓋部材８Ｄ及び打撃子１１に囲われることによって構成される。空気室１０の内部の空気の圧力は、モータ７の回転による蓋部材８Ｄの移動によって変動する。圧力が高くなると、打撃子１１が反空気室１０方向へと移動する。打撃子１１の移動によって、中間子１２が反空気室１０方向へと移動し、中間子１２の移動によりビット５は打撃され、図示しない被削材に対して所定の作業を行う。

ギヤ８Ａと同じ軸上にはギヤ８Ｅがあり、ギヤ８Ｅはギヤ９Ｂと係合している。ギヤ８Ａの回転により伝達されたギヤ８Ｅの回転は、ギヤ９Ｂへと伝達され、ギヤ９Ｂと同じ軸上に設けられるギヤ９Ｃへも伝達される。ギヤ９Ｃは、シリンダ１４の外周に固定されるギヤ１４Ｂと係合し、その回転をシリンダへ１４と伝達する。

シリンダ１４は、回転シリンダ１３を介してビット５を保持しており、工具保持部６の一部であるキー６Ａによって、ビット５は、回転シリンダ１３に保持される。ビット５は回転することによって、図示しない被削材に対して所定の作業を行う。なお、ビット５の回転及び打撃は同時に行われる。

図５に回転シリンダ１３のみを取り出した斜視図を示す。回転シリンダ１３の厚さの少なくとも一部を小さくした薄肉部１３Ｂを有している。なお、図５に示すように、回転シリンダ１３の複数の穴１３Ａのそれぞれに続くように薄肉部１３Ｂは設けられており、複数の穴１３Ａから空気室１０側（反ビット５側）へと伸びるように形成されている。なお、回転シリンダ１３の円筒形状の内周面に薄肉部１３Ｂは設けられている。なお、回転シリンダ１３が第１のシリンダであり、シリンダ１４が第２のシリンダである。

本発明の一実施例の動作について説明する。

ハンマドリル１の電源コード４Ｂの先にある図示しないプラグをコンセントに入れることによってハンマドリルに給電が行われる。給電が行われ、作業者がスイッチ４Ａを操作するとモータ７に給電が行われる。モータ７は給電によって、回転する。モータの回転は、その回転軸７Ａ上のギヤ７Ｂを介してギヤ８Ａへと伝達される。ギヤ８Ａの回転は、同じ軸上に設けられるギヤ８Ｅを回転させ、その回転によって、ギヤ９Ｃは回転する。ギヤ９Ｃの回転は、シリンダ１４に固定されるギヤ１４Ｂと係合しており、ギヤ１４Ｂを回転させることによってシリンダ１４が回転される。また、ギヤ８Ａの回転は、クランク８Ｂによってコネクティングロッド８Ｃに伝達される。この際に、コネクティングロッド８Ｃの往復動へと変換される。コネクティングロッド８Ｃに接続される蓋部材８Ｄは、空気室１０の一部となる。空気室１０は、蓋部材８Ｄのコネクティングロッド８Ｃの移動によって圧力変動を起こす。その圧力が高くなると、打撃子１１が反空気室１０方向へと移動する。打撃子１１の移動によって、中間子１２が反空気室１０方向へと移動し、中間子１２の移動によりビット５は打撃される。

中間子１２が反空気室１０方向へと移動すると、ビット５のみならず、回転シリンダ１３をも打撃することがある。この場合には、回転シリンダ１３も反空気室１０側へと移動する。ここで、シリンダ１４の穴１４Ａと回転シリンダの穴１３Ａの少なくとも一部を占めるピン１５が係合されている。回転シリンダ１３には、図５に示すように、複数の穴１３Ａが設けられており、そのそれぞれには、薄肉部１３Ｂが複数の穴１３Ａから空気室１０側へと伸びるように形成されている。

中間子１２が反空気室１０側へと移動すると、回転シリンダ１３は、反空気室１０側に移動していまい、その移動によって、ピン１５に力が掛かり、シリンダ１４へと力が掛かる。

図６に従来の回転シリンダ１３及びピン１５と、本発明の回転シリンダ１３及びピン１５とを示す。ピン１５は、複数の穴１３Ａの少なくとも一部及び図示しないシリンダ１４の複数の穴１４Ａの少なくとも一部を占めるように設けられている。ピン１５は、回転シリンダ１３の穴１３Ａに対してその端部１３Ｘで接するようにして力が加わる。図５に示すように、複数の薄肉部１３Ｂは、複数の穴１３Ａから空気室側へと延びる構成をしている。そのため、本発明の回転シリンダ１３には、ピン１５にかかる力Ｆに、端部１３Ｘ２と外周端部１３Ｙ２との距離Ｌ２の半分の距離を掛けたものがモーメントＭ２となる。これは、従来の、ピン１５にかかる力Ｆに、端部１３Ｘ１と外周端部１３Ｙ１との距離Ｌ１の半分の距離を掛けたものがＭ１であったことに比べて、小さい値となる。そのため、回転シリンダ１３にかかるモーメントが小さくなることになる。

図７に前記したモーメントによる応力の分布を示す。従来の回転シリンダ１３に示すように、モーメントによる回転シリンダ１３の穴１３Ａのそれぞれをつなぐように発生する応力集中である応力１３Ｄ１は、大きいものとなっているが、本発明の薄肉部１３Ｂが設けられている回転シリンダには、モーメントによる回転シリンダ１３の穴１３Ａのそれぞれをつなぐように発生する応力集中である応力１３Ｄ２が小さいものとなっている。このように薄肉部１３Ｂによって、回転シリンダにかかるモーメントが小さくなるために、発生する応力を小さくすることができ、回転シリンダ１３が破損することを抑制することができる。

図８に本発明の他の実施例を示す。左側は、回転シリンダ１３の内周面を薄くしたものである。また、右側の本発明２は、回転シリンダ１３の外周面側を薄くしたものである。なお、回転シリンダ１３の外周面全体ではなく、穴１３Ａのそれぞれに、薄肉部１３Ｂ２が複数の穴１３Ａから空気室１０側へと伸びるように設けられている。

右側の本発明の他の実施例においては、力Fがかかるのは、回転シリンダ１３の内周端部１３Ｘ３であり、モーメントの算出のための距離は、１３Ｘ３から１３Ｙ３までの距離Ｌ３の半分よりも少し小さいものになる。これは、薄肉部１３Ｂ２が複数の穴１３Ａから空気室１０側へと延びるように設けれられており、それ以外の空気室側の部分ではＬ３の厚さであり、内周面は一定の厚さであるために、回転シリンダ１３の内周面にかかるモーメントは、回転シリンダ１３厚さ（１３Ｘ３と１３Ｙ３の距離）にかかるようになり、内周面端部１３Ｘ３と仮想的な外周面端部１３Ｙ３の間の距離Ｌ３よりも少し小さいものになり、その半分に力Ｆを掛けたものになるためである。

この場合には、モーメントは従来の発明よりも小さくなり、そのためモーメントによる回転シリンダ１３の穴１３Ａのそれぞれをつなぐように発生する応力集中は小さくなるものである。このことによって、回転シリンダ１３の複数の穴１３Ａから空気室１０側へと延びるように外周面側を薄くすると、従来品よりも応力集中の値を小さくすることができるものである。しかしながら、その効果は、内周面に薄肉部を設けるものに比べると小さいものとなってしまう。

なお、本発明の一実施例では、複数の穴１３Ａが設けられており、そのそれぞれには、薄肉部１３Ｂが複数の穴１３Ａから空気室１０側へと伸びるように形成する構成としたが、少なくとも薄肉部１３Ｂが複数の穴１３Ａから空気室１０側へと伸びるように形成する構成であればよく、穴１３Ａから空気室１０側の回転シリンダ１３全体が薄肉部である構成であっても、本発明と同様の効果を奏し得ることができるものである。しかしながら、本発明の一実施例に野様に複数の穴１３Ａに薄肉部を設ける構成とすることによって、全体の強度低下を極力小さくしながら、モーメントを小さくして、回転シリンダ１３が破損してしまうことを抑制することができるものである。

なお、図８に示すように薄肉部１３Ｂは、回転シリンダ１３の内周面に設ける構成としたが、外周面に白に九部１３Ｂ２のように設けられる構成であっても、外周面及び内周面に設けられる構成であっても良いものである。このように、回転シリンダ１３の全体が薄肉部ではなく、複数の薄肉部１３Ｂを設ける構成とする場合には、外側に設けるよりも内側に設ける構成とするほうが、前記のように回転シリンダ１３を曲げあるいは破損することを効果的に抑制することができるものである。

なお、本発明の一実施例における給電は、電源コード４Ｂによってされる構成としたが、繰り返し充電が可能な充電池によって給電される構成であっても本発明と同様の効果を奏し得ることができるものである。

なお、本発明は往復動工具の一例としてビットの回転及び打撃をおこなうハンマドリルによって発明を説明したが、ビットの回転の動作を行わず打撃のみをおこなうハンマであっても本発明と同様の効果を奏し得ることができるものである。

なお、本発明の一実施例における往復動変換機構は、クランクによって行うものとしたが、他の機構によって往復動を変換する構成であっても本発明と同様の効果を奏し得ることができるものである。

本発明の往復動工具の一実施例を構成するハンマドリルを示す正面図 本発明の往復動工具の一実地例を示す要部断面図 本発明の往復動工具の一実施例を示す要部断面図 従来の回転シリンダを示す斜視図 本発明の一実施例を構成する回転シリンダを示す斜視図 本発明および従来の回転シリンダのピンによる力を受ける状態を示す図 本発明および従来の回転シリンダの応力の分布を示す図 本発明及び本発明の他の実施例を示す図

符号の説明

１ ハンマドリル
２ モータハウジング
３ ギヤハウジング
４ ハンドル
５ ビット
６ 工具保持部
７ 深さ止め
８ 往復動変換機構
９ 回転伝達機構
１０ 空気室
１１ 打撃子
１２ 中間子
１３ 回転シリンダ
１４ シリンダ
１５ ピン
１６ サイドハンドル

Claims (3)

1. モータと、
   該モータの回転力を往復動へと変換する往復動変換機構部と、
   該往復動変換機構に接続される打撃機構部と、
   前記打撃機構部により打撃されるビットとを有する往復動工具において、
   前記打撃機構部はその少なくとも一部を第１のシリンダに略覆われており、前記第１のシリンダは前記往復動変換機構の一部を構成する第２のシリンダと少なくとも一部で重なっており、
   前記第１のシリンダには第１の穴が複数設けられ、前記第２のシリンダには第２の穴が 複数設けられ、第１の穴及び第２の穴は、二つの穴のそれぞれ少なくとも一部を占める複数のピンで係合されており、
   前記第１のシリンダは、前記複数の第１の穴から反先端工具方向の厚さが薄い薄肉部を有することを特徴とする往復動工具。
2. 前記薄肉部は、前記複数の第１の穴より反先端工具方向に延びることを特徴とする請求項１記載の往復動工具。
3. 前記薄肉部は、前記第１のシリンダの内周面に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の往復動工具。

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