JP5190748B2 - ハンマドリル - Google Patents

Description

本発明はハンマドリルに関する。

従来からドリルビットを回転させると共に打撃力を加えるハンマドリルが知られている。このハンマドリルは打撃力を発生させるために、モータと、シリンダと、シリンダ内に配置されたピストンと、モータの回転力をピストンの往復運動に変換する運動変換機構と、ピストンにより打撃駆動される打撃子とを備えている（例えば、特許文献１参照）。上述のシリンダは、ハンマドリルの外殻となるケーシング部に接続された支持部材により、ハンマドリル内で支持されている。また支持部材のシリンダを支持する部分には、メタル軸受や、ボールベアリングが圧入やネジ止めにより設けられており、シリンダを回転可能に支持している。
特開２００５−０４０８８０号公報

ハンマドリルでは、打撃に伴う振動が発生するため、全体的に高剛性に構成されている。この高剛性化に伴い、製品重量が重くなることがあった。またハンマドリルを製造するにあたっては、複数の工程を経て製造されている。しかし構成点数が多いため、製造工程が煩雑となり、生産性が劣る場合があった。

そこで本発明は、製造工程を簡略化し、軽量化を図ることができるハンマドリルであって、かつシリンダの回転時にシリンダが支持部材に衝突してしまうことを防止するハンマドリルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、駆動軸部を備えたモータと、少なくとも該モータを内蔵するケーシング部と、該ケーシング部内に設けられ中心軸が規定され該駆動軸部により該中心軸回りに回転駆動される略円筒状のシリンダ部と、該ケーシング部に接続されて該シリンダ部を支持する支持部材と、を備え、該支持部材は、樹脂を基材として成形され、該ケーシング部に接続される基部と、該基部から該中心軸方向と略平行な方向に延出されるシリンダ支持部とを有し、該シリンダ支持部には該シリンダ部を回転可能に当接支持する軸受部が設けられ、該軸受部は、該シリンダ部に当接して支持する軸受内面を有し、該シリンダ支持部は、該シリンダ部の少なくとも一端部が配置される空間を画成するシリンダ支持部内面を有し、該中心軸方向における該基部寄りの該シリンダ部の端部は該軸受部に当接する当接面を有し、該シリンダ支持部内面の一部であって該軸受部と隣接し該軸受部より該基部側に位置する部分は、該軸受内面より該中心軸側に突出しているか又は該軸受内面と面一であり、該当接面に続く該基部側の接続面は、該中心軸方向における該軸受部の一端と他端との間の位置から該軸受部に対して離間し始めているハンマドリルを提供している。

中心軸方向における基部寄りのシリンダ部の端部は軸受部に当接する当接面を有し、当接面に続く基部側の接続面は、中心軸方向における軸受部の一端と他端との間の位置から軸受部に対して離間し始めているため、シリンダ部の一部であって接続面を含めた接続面よりも基部側の部分が、シリンダ部支持部内面と当接することを抑制することができる。よってシリンダ部支持部の破損を防止し、かつシリンダ部の回転負荷が発生することを抑制することができる。また、該シリンダ支持部内面の一部であって該軸受部と隣接し該軸受部より該基部側に位置する部分は、軸受内面より中心軸に近接するよう突出しているか又はシリンダ支持部内面と軸受内面とは面一であるため、中心軸方向において軸受部を確実に位置決めすることができる。

また、該接続面は、該接続面と該当接面との接続位置から該シリンダ部の最も基部寄りの端縁に向かって該シリンダ部の外径が縮径するテーパー面をなすことが好ましい。

接続面は、接続面と当接面との接続位置からシリンダ部の最も基部寄りの端縁に向かってシリンダ部の外径が縮径するテーパー面をなすため、ハンマドリルの製造に際してシリンダ部を支持部材に容易に挿入することができる。このため、ハンマドリルの製造工程を簡単にすることができる。

また、該支持部材は該軸受部を含んで一体成形されていることが好ましい。支持部材は軸受部を含んで一体成形されているため、支持部材を構成する際に軸受部を支持部材と一体にすることができる。このため、軸受部を圧入やネジ止め等によって支持部材に取り付ける必要が無くなり、製造工程を短縮することができる。

本発明によれば、製造工程を簡略化し、かつ軽量化を図ることができるハンマドリルであって、かつシリンダの回転時にシリンダが支持部材に衝突してしまうことを防止するハンマドリルを提供することができる。

本発明の電動工具をハンマドリルに適用した第１の実施の形態について、図１乃至図３に基づき説明する。ハンマドリル１は、互いに接続されたハンドル部１０及びモータケーシング２０と、ギヤケーシング３０とを含んで構成されるケーシング部２を外殻として構成されている。

ハンドル部１０は、モータケーシング２０に、モータケーシング２０の反ギヤケーシング３０側位置の側面から延出されて設けられている。ハンドル部１０には電源ケーブル１１が取り付けられていると共に、スイッチ機構１２が内蔵されている。スイッチ機構１２には使用者により操作可能なトリガ１３が機械的に接続されている。電源ケーブル１１はスイッチ機構１２を外部電源（図示せず）に接続し、トリガ１３を操作することにより、スイッチ機構１２と電源との接続と断続とが切換えられる。尚、ハンマドリル１において、ケーシング部２の長手方向においてハンドル部１０が設けられている側を後側と定義し、長手方向反対側を前側と定義する。この前後方向が、後述のシリンダ４４の回転の中心軸方向と同一になっている。またハンドル部１０のケーシング部２からの延出方向であって前後方向と略直交する方向を下側と定義し、反下側を上側と定義する。

モータケーシング２０は樹脂成型品で、ハンドル部１０と一体成型されている。モータケーシング２０内には電動モータ２１が収納されている。電動モータ２１は駆動軸である出力軸部２２を備え、回転駆動力を出力している。出力軸部２２は、後述のベアリング３１Ａにより軸支され、その前側先端がギヤケーシング３０内に位置している。また出力軸部２２のギヤケーシング３０内に位置している前側先端部分には、第一ギヤ２２Ｂが設けられている。

ギヤケーシング３０はモータケーシング２０の反ハンドル部１０側に設けられている。ギヤケーシング３０の内部には支持部材３１が設けられている。支持部材３１は、ナイロン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリウレタン等の一般的にエンジニアリングプラスチックと呼ばれる樹脂を基材として、モータケーシング２０に接続される基部３２と、基部３２から前側へ向けて延出されるシリンダ部支持部３３とを備えている。また支持部材３１は、後述のメタル軸受３４を含んで一体成形されている。

基部３２は、前後方向と直交する板状に構成されており、その略中央部分に出力軸部２２が挿通される孔３２ａが形成されており、モータケーシング２０に接続される図示せぬネジを通す図示せぬ孔が複数形成されている。また図１に示されるように、基部３２のモータケーシング２０と接続される面には、出力軸部２２を軸支するベアリング３１Ａが配置される穿孔が形成されており、ギヤケーシング３０側の面には、後述の中間軸部４１を軸支するベアリング４１Ｂが配置される穿孔が形成されている。

シリンダ部支持部３３には、図１に示されるように、延出方向の先端部分に環状のメタル軸受３４が設けられている。シリンダ部支持部３３のメタル軸受３４と基部３２との間には、前後方向と直交する断面が半円弧と半円弧の両端から略平行に延出される一対の辺から規定される略Ｕ字状を成し、下側へ向けて開口する空間３３ａが形成されている。

図１、図２に示されるように、メタル軸受３４の内面には軸受内面３４Ａ（図２）が規定され、シリンダ部支持部３３の内面には支持部内面３３Ａが規定されている。シリンダ部支持部３３及びメタル軸受３４をメタル軸受３４の中心軸を通り前後方向と平行な断面で切断した場合に、支持部内面３３Ａと軸受内面３４Ａとは図２に示されるように面一になっている。このため、当該中心軸方向においてメタル軸受３４を確実に位置決めすることができる。

ギヤケーシング３０内の支持部材３１の下側部分には、後述の回転伝達機構を収容する減速室４０ａが画成されている。減速室４０ａ内には、中間軸部４１が配置されている。中間軸部４１は、出力軸部２２と平行であり、ベアリング４１Ｂ等を介してギヤケーシング３０と支持部材３１とにより、その軸心を中心に回転可能に支承されている。また、ギヤケーシング３０の、後述する工具保持部１５近傍には、サイドハンドル１６が設けられている。

中間軸部４１の後側となる電動モータ２１側端部には、第一ギヤ２２Ｂと噛合する第二ギヤ４１Ａが中間軸部４１と同軸固定されている。中間軸部４１の前側には中間軸部４１と共回りし、かつ中間軸部４１の軸方向に摺動可能なクラッチ４２が配置されている。またクラッチ４２の前側には、後述の第四ギヤ４４Ａと噛合可能な第三ギヤ４３Ａが設けられている。

ギヤケーシング３０内であって中間軸部４１の他端側かつ上側近傍位置には、シリンダ４４が設けられている。シリンダ４４は中間軸部４１と平行に延び、支持部材３１においてシリンダ部支持部３３のメタル軸受３４と、ギヤケーシング３０においてベアリング４０Ｄとにより回転可能に支承されている。シリンダ４４の外周であって第三ギヤ４３Ａ近傍には第四ギヤ４４Ａがシリンダ４４と同軸回転可能に固定されている。第三ギヤ４３Ａと第四ギヤ４４Ａとの噛合により、シリンダ４４はその軸心を中心としてギヤケーシング３０に対して回転可能である。

また第四ギヤ４４Ａとシリンダ４４との間には、遮断機構が介在している。遮断機構は、シリンダ４４の第四ギヤ４４Ａ近傍位置に設けられた鍔部４４Ｂと、第四ギヤ４４Ａを挟んで鍔部４４Ｂの反対側に設けられて第四ギヤ４４Ａを鍔部４４Ｂに付勢するバネ４４Ｃとから構成されている。通常回転時では、バネ４４Ｃにより第四ギヤ４４Ａを鍔部４４Ｂに付勢し、第四ギヤ４４Ａとシリンダ４４とを一体に回転させる。図示せぬ先端工具が被削材に食い込む等の急激な回転の変化があった場合には、バネ４４Ｃの付勢力に抗ってシリンダ４４が第四ギヤ４４Ａに対して空転し、急激な回転の変化の伝達を遮断することができる。

シリンダ４４は、内部に空間４４ａが画成されており、空間４４ａはシリンダ４４の前側及び後側でそれぞれ開口している。シリンダ４４後端の開口部分から空間４４ａ内にピストン５４が往復方向及び周方向に摺動可能に配置されている。シリンダ４４の前側には図示せぬ先端工具の装着箇所となる工具保持部１５が設けられている。工具保持部１５では、シリンダ４４の前側の開口から空間４４ａ内に図示せぬ先端工具を挿入可能となっており空間４４ａ内に挿入された先端工具を固定可能となっている。

中心軸方向における基部３２寄りのシリンダ４４の端部は、図２に示されるように、シリンダ４４の外周面が縮径するように構成された段部４４Ｄを有しており、当該段部４４Ｄよりも基部３２側の部分が縮径部４４Ｅとなっている。縮径部４４Ｅにおいてはシリンダ４４の外径がシリンダ４４の軸方向において略一定の値となっている。段部４４Ｄ近傍であって段部４４Ｄよりも反基部側の部分は、メタル軸受３４の軸受内面３４Ａに当接する当接面４４Ｆを有する当接部をなしており、当接面４４Ｆは段部４４Ｄにおいて中心軸方向へ向かう垂直面４４Ｇと接続されており、垂直面４４Ｇは、縮径部４４Ｅを規定する縮径部周面４４Ｈに接続されている。垂直面４４Ｇは、中心軸方向、即ち、図２の左右方向におけるメタル軸受３４の一端と他端との間の位置からメタル軸受３４に対して離間し始める位置関係をなしている。垂直面４４Ｇは接続面に相当する。

このような構成としたため、シリンダ４４の一部であって垂直面４４Ｇを含めた垂直面４４Ｇよりも基部３２側の部分が、支持部内面３３Ａと当接することを抑制することができる。よってシリンダ部支持部３３の破損を防止し、かつシリンダ４４の回転負荷が発生することを抑制することができる。

ピストン５４は、筒部５４Ａと接続部５４Ｂとから一体に構成されている。筒部５４Ａは前側が開口し後側が閉塞された略円筒状に構成されており、内部に空気室５４ａが画成されている。空気室５４ａを画成する壁部分であってピストン５４の側面部分には、複数の空気孔５４ｂが形成されている。また筒部５４Ａの外径は、空間４４ａの後端側の内径と略同一に構成されている。接続部５４Ｂは筒部５４Ａの後端側に設けられており、後述の腕部５２Ａと連結されている。

ピストン５４の空気室５４ａ内には、打撃子５６が往復摺動可能に配置されている。打撃子５６は、ピストン５４が後側から前側へと移動した際に、空気室５４ａ内の圧縮された空気の圧力により、前側へと移動可能に構成されている。またシリンダ４４の空間４４ａ内において、ピストン５４と工具保持部１５との間の部分には、打撃子５６及び工具保持部１５で保持された図示せぬ先端工具とそれぞれに接触可能な中間子５７が摺動可能に配置されている。よって打撃子５６が中間子５７を打撃した際に、その打撃力は中間子５７を介して図示せぬ先端工具に加えられる。

中間軸部４１において、第二ギヤ４１Ａとクラッチ４２との間には、カム部５１が設けられている。カム部５１は略半球状に構成されており、中間軸部４１とは通常非接続となっている。よってクラッチ４２と接続されない限り、カム部５１が中間軸部４１と供回りすることはない。

カム部５１は表面に中間軸部４１の軸と交差する方向に球面外周全周に亘る溝５１ａが形成されている。またカム部５１には運動変換部材５２が設けられている。運動変換部材５２は、略環状に構成され、環状の内部に複数のボール５２Ｂを備え、このボール５２Ｂが溝５１ａと係合してカム部５１に取り付けられている。運動変換部材５２の上方に位置する環状の側面からは腕部５２Ａが延出され支持部材３１の空間３３ａ内に挿入され、ピストン５４の後端部分と連結されている。このカム部５１と運動変換部材５２とボール５２Ｂとから運動変換機構が構成される。

ギヤケーシング３０の下部であってクラッチ４２近傍位置には、チェンジレバ４５が設けられている。チェンジレバ４５は、使用者が操作することにより、クラッチ４２をそれぞれ前後に摺動させ、クラッチ４２とカム部５１とが連結・非連結を制御している。

上記構成のハンマドリル１において使用者が作業をする場合には、先ずチェンジレバ４５により、先端工具を回転駆動するか、回転・打撃駆動するか選択する。

先端工具を回転・打撃駆動する場合には、クラッチ４２とカム部５１とを連結する。そしてトリガ１３を引き、電動モータ２１に電力を供給することにより、シリンダ４４が回転し、シリンダ４４の先端に取り付けられた図示せぬ先端工具はシリンダ４４と一緒に回転する。また、カム部５１により、回転運動を往復運動に変換することにより、ピストン５４が前後に往復し、図示せぬ先端工具に打撃力が加えられる。

支持部材３１が樹脂により構成されているので、ハンマドリル１全体として軽量化されており、長時間の作業においても、作業者にかかる負担が小さくなり、作業性が向上する。

また図１に示されるように、メタル軸受３４がシリンダ部支持部３３の前側先端に設けられ、メタル軸受３４の前後方向と直交する端面であって後側の側面である第一側面３４Ｂのみがシリンダ部支持部３３と接触している。この構成において、メタル軸受３４はシリンダ部支持部３３と癒着しているため、メタル軸受３４が支持部材３１と一体成型された後に、支持部材３１から剥離して脱落することを抑制することができる。

ハンマドリル１を製造する工程において支持部材３１を成形する際には、支持部材３１の外周形状を画成する図示せぬ金型と、図３に示されるように内周形状を画成する第一中子６１、第二中子６２とを使用する。

第一中子６１は、基部３２の主な形状であるベアリング３１Ａが配置される穿孔や、出力軸部２２が貫通する孔３２ａを画成する。第二中子６２は、シリンダ部支持部３３の空間３３ａを画成する。また、支持部材３１に対するメタル軸受３４の位置を規定すると共に、シリンダ部支持部３３の延出方向の端部を画成する。

図示せぬ金型内に第一中子６１、及びメタル軸受３４を装着した第二中子６２を配置し、図示せぬ金型と第一〜第二中子６１〜６２との間に形成される隙間（キャビティ）に溶融した樹脂を充填し、支持部材３１を射出成形する。第二中子６２には、メタル軸受３４が装着されているため、溶融した樹脂が流し込まれて硬化することにより、樹脂と一体に接合されて一体成形される。よって支持部材３１にメタル軸受３４を圧入等の装着する工程が省略され、製造工程を短縮することができる。

またメタル軸受３４は、粉末状の金属を高温、具体的には融点の９０％程度の温度で焼結して成形されているため、その融点は樹脂である支持部材３１の融点より高くなっている。よって支持部材３１を形成時に、溶融した樹脂がメタル軸受３４に付着したとしても、メタル軸受３４の軸受としての性能を損なうことは抑制されている。

溶融した樹脂が硬化した後に、図５に示されるように、第一中子６１と第二中子６２とが前後方向であって互いに離間する方向に引き抜かれる。これにより、支持部材３１の主な形状が形成され、この後に、中子で成形することができない箇所の機械加工を行い、支持部材３１が完成する。この支持部材３１をモータケーシング２０に図示せぬネジで装着し、その他部品を組み合わせることによりハンマドリル１が製造される。

本発明のハンマドリルは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、中心軸方向における基部３２寄りのシリンダ４４の端部は、シリンダ４４の外周面が縮径するように構成された段部４４Ｄを有しており、当該段部４４Ｄよりも基部３２側の部分が縮径部４４Ｅとなっており、縮径部４４Ｅは、シリンダ４４の外径が略一定の値となっていたが、この形状に限定されず、当接面に続く基部側の接続面が、中心軸方向におけるメタル軸受の一端と他端との間の位置からメタル軸受に対して離間し始めていればよい。

例えば、図４に示されるように、当接面１４４Ｆに続く基部３２（図１）寄りの接続面がテーパー面１４４Ｇをなしていてもよい。テーパー面１４４Ｇは、テーパー面と当接面１４４Ｆとの接続位置からシリンダ１４４の最も基部３２寄りの端縁に向かってシリンダ１４４の外径が縮径するように設けられている。

また、図５に示されるように、当接面２４４Ｆに続く反基部側の面２４４Ｊが、中心軸方向におけるメタル軸受３４の一端と他端との間の位置からメタル軸受３４に対して離間し始めるようにして、当接面２４４Ｆと当接面２４４Ｆに続く反基部側の面とで段部２４４Ｉを規定してもよい。

また、シリンダ部支持部３３及びメタル軸受３４をメタル軸受３４の中心軸を通り前後方向と平行な断面で切断した場合に、支持部内面３３Ａと軸受内面３４Ａとは面一になっていたが、これに代えて支持部内面が軸受内面よりも中心軸に近接するよう突出していてもよい。また、支持部材３１を樹脂以外の高剛性の素材、例えば金属等から成形しても良く、この場合であっても軸受３４内径と支持部内面３３Ａの内径とを略同径とすることができ、軸受３４の電動モータ２１側への移動を支持部材３１が効果的に抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るハンマドリルの側面断面図。 本発明の実施の形態に係るハンマドリルのメタル軸受の部分を示す要部断面図。 本発明の実施の形態に係るハンマドリルの支持部材の成形時の中子と支持部材との関係を示す図。 本発明の実施の形態に係るハンマドリルの変形例のメタル軸受の部分を示す要部断面図。 本発明の実施の形態に係るハンマドリルの変形例のメタル軸受の部分を示す要部断面図。

符号の説明

１・・ハンマドリル ２・・ケーシング部 １０・・ハンドル部 １１・・電源ケーブル
１２・・スイッチ機構 １３・・トリガ １５・・工具保持部 １６・・サイドハンドル
２０・・モータケーシング ２１・・電動モータ ２２・・出力軸部
２２Ｂ・・第一ギヤ ３０・・ギヤケーシング ３１・・支持部材
３１Ａ・・ベアリング ３２・・基部 ３２ａ・・孔
３３・・シリンダ部支持部 ３３Ａ・・支持部内面 ３３Ｂ・・リブ ３３ａ・・空間
３４・・メタル軸受 ３４Ａ・・軸受内面 ３４Ｂ・・第一側面 ３４Ｃ・・第二側面
４０Ｄ・・ベアリング ４０ａ・・減速室 ４１・・中間軸部 ４１Ａ・・第二ギヤ
４１Ｂ・・ベアリング ４２・・クラッチ ４３Ａ・・第三ギヤ ４４・・シリンダ
４４Ａ・・第四ギヤ ４４Ｂ・・鍔部 ４４Ｃ・・バネ ４４Ｄ・・・段部
４４Ｅ・・・縮径部 ４４Ｆ・・・当接面 ４４Ｇ・・・垂直面 ４４ａ・・空間
４５・・チェンジレバ ５１・・カム部 ５１ａ・・溝 ５２・・運動変換部材
５２Ａ・・腕部 ５２Ｂ・・ボール ５４・・ピストン ５４Ａ・・筒部
５４Ｂ・・接続部 ５４ａ・・空気室 ５４ｂ・・空気孔 ５６・・打撃子
５７・・中間子 ６１・・第一中子 ６２・・第二中子

Claims (3)

1. 駆動軸部を備えたモータと、
   少なくとも該モータを内蔵するケーシング部と、
   該ケーシング部内に設けられ中心軸が規定され該駆動軸部により該中心軸回りに回転駆動される略円筒状のシリンダ部と、
   該ケーシング部に接続されて該シリンダ部を支持する支持部材と、を備え、
   該支持部材は、樹脂を基材として成形され、該ケーシング部に接続される基部と、該基部から該中心軸方向と略平行な方向に延出されるシリンダ支持部とを有し、
   該シリンダ支持部には該シリンダ部を回転可能に当接支持する軸受部が設けられ、
   該軸受部は、該シリンダ部に当接して支持する軸受内面を有し、
   該シリンダ支持部は、該シリンダ部の少なくとも一端部が配置される空間を画成するシリンダ支持部内面を有し、
   該中心軸方向における該基部寄りの該シリンダ部の端部は該軸受部に当接する当接面を有し、
   該シリンダ支持部内面の一部であって該軸受部と隣接し該軸受部より該基部側に位置する部分は、該軸受内面より該中心軸側に突出しているか又は該軸受内面と面一であり、
   該当接面に続く該基部側の接続面は、該中心軸方向における該軸受部の一端と他端との間の位置から該軸受部に対して離間し始めていることを特徴とするハンマドリル。
2. 該接続面は、該接続面と該当接面との接続位置から該シリンダ部の最も基部寄りの端縁に向かって該シリンダ部の外径が縮径するテーパー面をなすことを特徴とする請求項１記載のハンマドリル。
3. 該支持部材は該軸受部を含んで一体成形されていることを特徴とする請求項１記載のハンマドリル。

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