JP5026834B2 - ハンマードリル - Google Patents

Description

本発明は、前端のビットに打撃と回転とを同時に付与可能としたハンマードリルに関する。

ハンマードリルとしては、例えば特許文献１に示すように、ハウジング内に、前端にビットを装着するツールホルダを軸支して、モータを、出力軸をツールホルダの軸線に向けて直交方向となるように配置すると共に、出力軸の回転に伴いクランク機構を介して往復動するピストンと、空気バネの作用でピストンと連動する打撃子とを備えた打撃機構を設けたものが知られている。また、このハンマードリルでは、ツールホルダとモータとの間に、トルクリミッタを備えてモータの回転を所定トルク内でツールホルダへ伝達可能としたシャフト（減速軸）を出力軸と平行に軸支して、このシャフトに、出力軸からの回転伝達の有無を切り替える切替機構を設けている。
これにより、モータが駆動すると、クランク機構を介してピストンが往復動し、ピストンに連動した打撃子が、インパクトボルト等の中間子を介してビットを間接的に打撃する一方、モータの回転がシャフトを介してツールホルダに伝わり、ビットには回転動作も加わるハンマードリルとして使用可能となる。なお、切替機構の作動によりシャフトへの回転伝達を遮断すると、ビットへは打撃のみが付与されるハンマーモードとなる。

特開平９−５７５１１号公報

上記従来のハンマードリルは、モータやクランク機構、シャフトがハウジングの後方側に配置されるため、重心が後方寄りに位置している。よって、穿孔作業等の際にビット先端を中心としてハンマードリルに発生するモーメントが大きくなり、打撃に伴う振動も増大して、作業者に不快感を与えたり、操作性や作業性が低下したりすることがあった。

そこで、本発明は、打撃に伴う振動を低減して操作性や作業性を良好とすることができるハンマードリルを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、クランク機構を形成するクランクシャフトを、出力軸よりも後方で出力軸と平行に配置して、減速軸と出力軸との間に、出力軸の回転を減速して減速軸へ伝達する中間減速軸を、出力軸よりも前方で出力軸と平行に配置して、減速軸を中間減速軸よりも前方に配置する一方、出力軸が減速軸の従動ギヤよりも上方へ突出するようにモータを配置して、モータをツールホルダの軸線に近づけたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、ビットへの回転伝達の切替操作を容易とするために、中間減速軸に、減速軸への回転伝達の有無を切替可能な切替機構を設けたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、減速軸を中間減速軸よりも前方に配置すると共に、モータをツールホルダの軸線に近づけて配置したことで、ハンマードリルの重心が前方且つ上方寄りに位置して全体の重量バランスが改善される。よって、穿孔作業等の際にビット先端を中心としてハンマードリルに発生するモーメントが小さくなり、打撃に伴う振動が低減されて操作性や作業性が良好となる。また、モータがツールホルダの軸線寄りとなることで高さ方向にコンパクトとなる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、トルクの小さい中間減速軸において切替機構の切替操作が容易に行える。特に、減速軸にトルクリミッタが設けられる場合は、減速軸よりも前段であるため、打撃による衝撃（負荷）が加わる前に切替操作が行えて良好な操作性が維持可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ハンマードリルの一例を示す一部縦断面図で、ハンマードリル１は、外ハウジング２の内部上方に、前方（図の左側）にツールホルダ７を突出させた回転・打撃ユニット３を収容する一方、その回転・打撃ユニット３の後方下側に、出力軸９を上向きにしたモータ８を収容している。この回転・打撃ユニット３は、ツールホルダ７を軸支するホルダハウジング４と、ホルダハウジング４の後方に連結されるクランクハウジング５と、クランクハウジング５の下方に連結されるギヤハウジング６とからなる内側ハウジングによって覆われて外ハウジング２内で区画され、モータ８の出力軸９は、ギヤハウジング６の下面に保持されたボールベアリング１０に軸支されて回転・打撃ユニット３内に挿入されている。１１，１２は、ツールホルダ７の突出部分及び出力軸９の挿入部分をシールするシールリングである。

ここで、クランクハウジング５における出力軸９の上方部分には、図２にも示すように、回転・打撃ユニット３を左右方向に貫通する貫通孔１３を有し、回転・打撃ユニット３の内部側の下面が出力軸９の端面と近接する筒状の近接部１４が形成されている。この近接部１４における出力軸９の端面との対向面には、出力軸９の軸線と同軸となる通気孔１５が形成されて、回転・打撃ユニット３の外部側となる貫通孔１３を回転・打撃ユニット３の内部と連通させている。また、近接部１４における通気孔１５の形成面には、出力軸９の端面へ近づくに従って徐々に先細りとなる円錐状の凸部１６が、通気孔１５と同軸で突設される一方、出力軸９の端面には、凸部１６のテーパに合わせて開口側が逆テーパ面１８となる円形の凹部１７が凹設されて、回転・打撃ユニット３内部において出力軸９の周囲から通気孔１５に至る間にラビリンス１９を形成している。

一方、ツールホルダ７は、前端にビット２０を差し込み装着可能となっており、ビット２０の後方に、中間子となるインパクトボルト２１を、所定のストロークで前後移動可能に収容している。２２は、ツールホルダ７の後端に連結されたベベルギヤである。
また、ツールホルダ７には、クランクハウジング５に保持されるシリンダ２３が後方から遊挿され、このシリンダ２３の内部に、前方に打撃子としてのストライカ２４が、その後方に空気室２５を介してピストン２６が、夫々前後移動可能に収容されている。ピストン２６は、コネクティングロッド２７を介してクランクシャフト２８の上面に突設された偏心ピン２９に連結されるもので、このクランクシャフト２８は、出力軸９の後方でクランクハウジング５とギヤハウジング６とに出力軸９と平行に軸支され、下方に設けたギヤ３０を出力軸９に噛合させている。すなわち、コネクティングロッド２７及びクランクシャフト２８からなるクランク機構によって出力軸９の回転をピストン２６の往復動に変換可能としたものである。

さらに、ツールホルダ７の下方で出力軸９の前方には、中間減速軸３１が、出力軸９と平行に軸支され、中間減速軸３１の前方には、減速軸３２が、中間減速軸３１と平行に軸支されている。まず中間減速軸３１は、上端をクランクハウジング５に保持されたボールベアリング３３に、下端をギヤハウジング６に保持されたニードルベアリング３４に夫々軸支され、上側に設けた第１ギヤ３５を出力軸９に、下側に設けた第２ギヤ３６を減速軸３２の従動ギヤとなる第３ギヤ３７に夫々噛合させている。
このように、ここでは出力軸９のピニオンが中間減速軸３１の上側の第１ギヤ３５と噛合して、減速軸３２の第３ギヤ３７よりも出力軸９が上方へ突出するようにモータ８が配置されている。すなわち、モータ８はツールホルダ７の軸線に近づく格好となっている。

但し、第１ギヤ３５は中間減速軸３１に対して回転可能に外装されており、中間減速軸３１における第１ギヤ３５の上方部位には、第１ギヤ３５の上面に設けた係止凹部３８，３８・・に係止可能な係止歯４０，４０・・を下面に突設した切替プレート３９が、スプライン結合によって軸方向へ移動可能且つ中間減速軸３１と一体回転可能に設けられている。この切替プレート３９は、コイルバネ４１によって第１ギヤ３５との係止方向へ付勢されており、外ハウジング２に設けた図示しない切替部材の操作によって、第１ギヤ３５との係止位置（図１の右側位置）と、第１ギヤ３５から離れる非係止位置（図１の左側位置）とにスライド操作可能となって、減速軸３２への回転伝達の有無を切替可能な切替機構を構成している。

そして、減速軸３２は、上端をクランクハウジング５に保持されたボールベアリング４２に、下端をギヤハウジング６に保持されたボールベアリング４３に夫々軸支されて、上端に設けたベベルギヤ４４を、ツールホルダ７のベベルギヤ２２に噛合させている。また、第３ギヤ３７は、減速軸３２へ別体回転可能に外装され、中間減速軸３１の第２ギヤ３６に噛合する上プレート４５と、減速軸３２と一体回転する下プレート４６とに分割されており、下プレート４６上には、コイルバネ４７によって放射方向での突出方向へ付勢される係合部材４８が設けられて、上プレート４５の内面に設けた係合部４９と係合している。すなわち、コイルバネ４７の押圧力によって係合部材４８が係合部４９と係合可能なトルク内では第２ギヤ３６の回転を減速軸３２へ伝達し、当該トルクを超えるトルクがツールホルダ７側に発生すると、コイルバネ４７の押圧力に抗して係合部材４８が係合部４９と離反して上プレート４５のみを空転させ、第２ギヤ３６から減速軸３２側へのトルク伝達を遮断するトルクリミッタを形成したものである。

以上の如く構成されたハンマードリル１においては、ツールホルダ７にビット２０を差し込み装着した状態で、外ハウジング２に設けた図示しないスイッチレバーを操作してモータ８を駆動させると、出力軸９の回転がクランクシャフト２８に伝わり、クランクシャフト２８の回転がコネクティングロッド２７を介してピストン２６の往復動に変換される。このピストン２６の往復動に空気室２５を介してストライカ２４が連動し、ビット２０の後端に押されてシリンダ２３内に突出しているインパクトボルト２１の後端を打撃する。よって、ビット２０にはストライカ２４による打撃が間接的に付与される。

一方、出力軸９の回転は、中間減速軸３１側ではまず第１ギヤ３５に伝達される。ここで、切替プレート３９が第１ギヤ３５との係止位置に切替操作されている場合は、第１ギヤ３５と中間減速軸３１とが一体回転するため、中間減速軸３１の回転は第２ギヤ３６から第３ギヤ３７を介して減速軸３２へ伝えられる。よって、減速軸３２のベベルギヤ４４から回転伝達されたツールホルダ７が回転し、ビット２０は打撃に加えて回転も行うハンマードリルモードとなる。逆に、切替プレート３９が第１ギヤ３５との非係止位置に切替操作されている場合は、第１ギヤ３５の回転は中間減速軸３１に伝わらないため、ツールホルダ７は回転せず、ビット２０には打撃のみが付与されるハンマーモードとなる。

ここで、減速軸３２は、出力軸９との間に中間減速軸３１を介在させた分、従来よりも大きく前方に配置されている。また、出力軸９は、従来のように減速軸３２下方の第３ギヤ３７でなく、中間減速軸３１上方の第１ギヤ３５に噛合させることができるので、モータ８の位置が上方に移動してツールホルダ７の軸線に近づくことになる。このように、ベベルギヤ４４やトルクリミッタを備えて比較的に重量が大きい減速軸３２の位置がシフトすると共に、モータ８もツールホルダ７の軸線に近づくことで、ハンマードリル１の重心が前方へ移動し、モータ８を含めた重量バランスも改善される。従って、ビット２０先端を中心としたモーメントが従来よりも小さくなり、穿孔作業等の際に発生する振動が好適に低減される。

そして、打撃動作により、ツールホルダ７を含めた打撃機構で発熱し、密閉される回転・打撃ユニット３内の空気が高温となることがあっても、回転・打撃ユニット３内は出力軸９の端面際に開口する通気孔１５によって貫通孔１３、すなわち回転・打撃ユニット３の外部と連通しているため、通気孔１５を介してエア抜きがなされ、回転・打撃ユニット３内での圧力の上昇は防止される。このとき、通気孔１５の回転・打撃ユニット３内への開口際では出力軸９が高速回転しているので、回転・打撃ユニット３内に充填されたオイルがラビリンス１９から通気孔１５に進入することは阻止され、オイルと分離された空気のみが確実に通気孔１５から排気される。従って、オイルによる良好な潤滑状態は維持される。

このように、上記形態のハンマードリル１によれば、減速軸３２と出力軸９との間に、出力軸９の回転を減速して減速軸３２へ伝達する中間減速軸３１を、出力軸９よりも前方で出力軸９と平行に配置して、減速軸３２を中間減速軸３１よりも前方に配置する一方、出力軸９が減速軸３２の第３ギヤ３７よりも上方へ突出するようにモータ８を配置して、モータ８を前記ツールホルダ７の軸線に近づけたことで、ハンマードリル１の重心が前方且つ上方寄りに位置して全体の重量バランスが改善される。よって、穿孔作業等の際にビット２０先端を中心としてハンマードリル１に発生するモーメントが小さくなり、打撃に伴う振動が低減されて操作性や作業性が良好となる。また、モータ８がツールホルダ７の軸線寄りとなることで高さ方向にコンパクトとなる。
また、中間減速軸３１に、減速軸３２への回転伝達の有無を切替可能な切替機構を設けているので、トルクの小さい中間減速軸３１において切替機構の切替操作が容易に行える。特に、トルクリミッタが設けられる減速軸３２よりも前段であるため、打撃による衝撃（負荷）が加わる前に切替操作が行えて良好な操作性が維持可能となる。

なお、上記形態では、切替機構に切替プレート等を用いているが、切替機構はこの構造に限らず、中間減速軸に設けたスライドキーを第１ギヤに対して係脱させたり、第１ギヤ側を軸方向にスライドさせて中間減速軸側のスプライン歯やキーに対して係脱させたり等、具体的な構造は適宜変更可能である。また、切替機構を減速軸に設けることもできるし、切替機構を省略することもできる。
さらに、上記形態では減速軸にトルクリミッタを設けているが、このトルクリミッタの構造も適宜設計変更可能で、省略することもできる。
その他、各減速軸の軸受の種類やギヤの形態等も適宜変更可能で、中間減速軸と減速軸との配置も、出力軸を含めて前後方向の直線上に配置するものに限らず、減速軸が従来よりも前方へシフトする前後関係が維持できれば、各軸が左右へ互い違いにずれるように配置しても差し支えない。

ハンマードリルの一部縦断面図である。 出力軸部分の拡大図である。

符号の説明

１・・ハンマードリル、２・・外ハウジング、３・・回転・打撃ユニット、４・・ホルダハウジング、５・・クランクハウジング、６・・ギヤハウジング、７・・ツールホルダ、８・・モータ、９・・出力軸、１３・・貫通孔、１４・・近接部、１５・・通気孔、１６・・凸部、１７・・凹部、１８・・逆テーパ面、１９・・ラビリンス、２０・・ビット、２１・・インパクトボルト、２３・・シリンダ、２４・・ストライカ、２５・・空気室、２６・・ピストン、２７・・コネクティングロッド、２８・・クランクシャフト、３１・・中間減速軸、３２・・減速軸、３５・・第１ギヤ、３６・・第２ギヤ、３７・・第３ギヤ、３９・・切替プレート、４４・・ベベルギヤ。

Claims (2)

1. 前端にビットを装着するツールホルダの後方に、モータを、出力軸を前記ツールホルダの軸線に向けて直交方向となるように配置すると共に、前記出力軸の回転に伴いクランク機構を介して往復動するピストンと、空気バネの作用で前記ピストンと連動する打撃子とを備えた打撃機構を設ける一方、前記出力軸とツールホルダとの間に、ベベルギヤを備えて前記出力軸の回転を前記ツールホルダへ伝達する減速軸を、前記出力軸と平行に配置したハンマードリルであって、
   前記クランク機構を形成するクランクシャフトを、前記出力軸よりも後方で前記出力軸と平行に配置して、
   前記減速軸と出力軸との間に、前記出力軸の回転を減速して前記減速軸へ伝達する中間減速軸を、前記出力軸よりも前方で前記出力軸と平行に配置して、前記減速軸を前記中間減速軸よりも前方に配置する一方、
   前記出力軸が前記減速軸の従動ギヤよりも上方へ突出するように前記モータを配置して、前記モータを前記ツールホルダの軸線に近づけたことを特徴とするハンマードリル。
2. 中間減速軸に、減速軸への回転伝達の有無を切替可能な切替機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のハンマードリル。

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