JP6295156B2 - 往復動工具 - Google Patents

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Description

本発明は、ハウジング内にモータ制御用のコントローラを収容するハンマドリル等の往復動工具に関する。
モータ駆動によってピストンやスライダ等の往復動部材を往復動させる出力部を備えたハンマドリル等の往復動工具においては、モータを制御するためのコントローラを備えている。このコントローラは、例えば特許文献1に開示の如く、CPU等の電子部品を配置したプリント基板を樹脂製のケースに格納してなり、樹脂製のハウジング内に形成された収容部内に収容されて、ケースの外面が収容部に形成したリブ等に当接することで収容部内で保持されている。
特開2013−13960号公報
このような往復動工具においては、樹脂同士で当接するケースとリブ等との間では摩擦力が発生しにくいため、出力部で発生した振動がコントローラの収容部に伝わると、ケースとリブ等との間でずれが発生し、このためケースが摩耗してコントローラのがたつきが大きくなり、断線や動作不良のおそれが生じる。
そこで、本発明は、ケースの摩耗を防止してコントローラをがたつきなく強固に固定できる往復動工具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、ハウジング内に、モータと、そのモータの駆動で往復動する往復動部材を有する出力部と、モータの制御に係るコントローラとを収容しコントローラを、一対の平行な外面を有するケースを備えたものとして、ハウジングにおけるコントローラの収容部の内面とケースの各外面との間に、弾性体をそれぞれ介在させた往復動工具であって、ハウジングの外面が弾性材料で被覆されると共に、弾性材料がハウジングを貫通して収容部の内面に突設されることで弾性体が形成されており、弾性材料が貫通するハウジングの貫通孔の形状により、弾性体は、内面側が当該内面から突出してコントローラと当接する当接部、ハウジングの外面側が当接部よりも細い連結部となる二段軸形状となっている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の構成において、収容部が分割ハウジング同士の組み付けによって形成され、分割ハウジングの組み付け方向の前後に弾性体がそれぞれ介在されることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の構成において、出力部は、往復動部材を前後方向に往復動させるものであって、コントローラは、出力部との間にモータを挟んで出力部から下方へ離れた位置に配置されることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項の構成において、モータは、前向きに配置される出力部の下方で、出力軸を上向きにして出力部とコントローラとの間に配置され、コントローラは、モータの下方で出力軸と直交する姿勢で配置されていることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1又は2の構成において、モータの出力軸の軸方向とコントローラとが平行であることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5の何れかの構成において、モータはブラシレスモータであって、コントローラはブラシレスモータのコイルへの通電を制御するものである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、コントローラの収容部の内面とケースの各外面との間に弾性体をそれぞれ介在させたことで、両面間の摩擦力を大きくしてケースのずれを抑えることができる。よって、ケースの摩耗を防止してコントローラをがたつきなく強固に固定することができる。
また、弾性材料を利用して弾性体を容易に形成することができると共に、弾性体の二段軸形状によって弾性材料の剥離防止効果も得られる。
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、分割ハウジングの組み付け方向でコントローラが弾性支持されることで、組み付けと同時にコントローラが固定される合理的な構成となり、弾性体によって組み付け誤差も解消できる。
請求項3及び4に記載の発明によれば、請求項1又は2の効果に加えて、コントローラを出力部から離れた位置に配置したことで、コントローラへ伝わる振動を低減することができる。
請求項に記載の発明によれば、請求項1又は2の何れかの効果に加えて、コントローラを省スペースで収容することができる。
請求項に記載の発明によれば、請求項1乃至の何れかの効果に加えて、ブラシレスモータを採用しても制御用のコントローラをがたつきなく固定できる。
形態1のハンマドリルの縦断面図である。 図1のA−A線断面図である。 図2のB−B線断面図である。 形態2のハンマドリルの縦断面図である。 図4のC−C線断面図である。 図5のD−D線断面図である。 図5のE−E線断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[形態1]
図1は、往復動工具の一例であるハンマドリルの縦断面図である。このハンマドリル1は、前向き(図1の右側を前方とする。)の出力部2の下方に、ステータ4及びロータ5を有してロータ5の出力軸6を上向きにしたブラシレスモータ3及びコントローラ7を設け、ブラシレスモータ3及びコントローラ7の後方に電源となるバッテリーパック8を装着している。ハンマドリル1のハウジングは、図2に示すように左右一対の分割ハウジング9a,9bを組み付けて形成され、ブラシレスモータ3及びコントローラ7を収容する樹脂製の本体ハウジング9の上部前方に、同じく樹脂製で出力部2を収容する先細り筒状の前ハウジング10を連結してなる。前ハウジング10の後方で本体ハウジング9には、スイッチ12を収容してその前方にスイッチレバー13を設けたループ状のハンドル11が形成されて、ハンドル11の下方且つブラシレスモータ3の後方に、バッテリーパック8が後方からスライド装着される装着部14が形成されている。装着状態でバッテリーパック8はコントローラ7の後方に位置して本体ハウジング9の下面から下方へ突出しないようになっている。
出力部2は、前後方向の中間軸15と、中間軸15の上方で前後方向に延びる筒状のツールホルダ16とを備えており、ブラシレスモータ3の出力軸6の上端に設けた第1ギヤ17を、中間軸15の後部に設けた第2ギヤ18に噛合させている。中間軸15は、本体ハウジング9と前ハウジング10とに跨がって内設されたインナハウジング19に後端が、前ハウジング10の前側内面に前端が、それぞれボールベアリング20,20を介して軸支されている。中間軸15における第2ギヤ18の前方には、スワッシュベアリング22を介してアーム23を外装したボススリーブ21と、第3ギヤ24とが回転可能に外装されて、ボススリーブ21と第3ギヤ24との間に、クラッチ25が軸方向へスライド可能且つ一体回転可能に外装されている。このクラッチ25は、前ハウジング10の側面に設けた図示しない切替レバーの操作により、ボススリーブ21のみと係合する後退位置と、第3ギヤ24のみと係合する前進位置と、ボススリーブ21と第3ギヤ24との双方に係合する中間位置とにスライド位置を切替可能となっている。
ツールホルダ16は、インナハウジング19に保持されたメタル軸受26と前ハウジング10に保持されたボールベアリング27とによって回転可能に軸支されており、中間部に設けた第4ギヤ28を中間軸15の第3ギヤ24と噛合させている。ツールホルダ16の後部には、後端をアーム23と連結された往復動部材としてのピストンシリンダ29が往復動可能に収容されて、ピストンシリンダ29の内部には、空気室30を介して打撃子31が往復動可能に収容されている。打撃子31の前方でツールホルダ16には、先端に装着したドリルビット等の図示しない先端工具に当接する中間子32が設けられている。33はツールホルダ16に先端工具を着脱操作するための操作スリーブである。
そして、コントローラ7は、マイコンやコンデンサ、ステータ4に設けたコイルへの通電を制御するスイッチング素子等を搭載した図示しない制御回路基板を、扁平な矩形箱状で樹脂製のケース34に収容してなり、本体ハウジング9においてブラシレスモータ3の下方に形成した収容部35内で、ブラシレスモータ3の出力軸6と直交する姿勢で保持されている。7aは、制御回路基板からブラシレスモータ3側へ上向きに突設されてステータ4とリード線によって電気的に接続される端子である。
収容部35は、図2,3にも示すように、各分割ハウジング9a,9bの内面に形成されてケース34の下面及び前後面にそれぞれ当接するリブ36,36・・と、各分割ハウジング9a,9bの左右の内側面とによって形成される。但し、左右の内側面は、ケース34の一対の平行な外面である左右の側面34a,34aに当接しておらず、各内側面から突設した前後一対の弾性体37,37が各側面34aに当接するようになっている。
この弾性体37は、各分割ハウジング9a,9bの外面を被覆する弾性材料としてのエラストマ38を各分割ハウジング9a,9bに形成された貫通孔39,39内に注入して一体形成させたもので、貫通孔39の形状により、内側が当接部37a、外側が当接部37aよりも細い連結部37bとなる二段軸形状となっている。この二段軸形状によって当接部37aの先端が分割ハウジング9a,9bの内側面から突出する状態が好適に維持されると共に、エラストマ38の剥離防止にも繋がる。こうしてコントローラ7は、分割ハウジング9a,9bがネジ止めされると、左右の弾性体37,37によってケース34の左右両側面34a,34aが弾性的に押圧された状態で収容部35内に保持される。
以上の如く構成されたハンマドリル1においては、スイッチレバー13を押し込み操作してスイッチ12をONさせると、コントローラ7の制御回路基板がバッテリーパック8の電源をブラシレスモータ3に供給してブラシレスモータ3を駆動させる。すなわち、制御回路基板のマイコンが、ステータ4の図示しないセンサ回路基板の回転検出素子から出力されるロータ5の永久磁石の位置を示す回転検出信号を得てロータ5の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子のON/OFFを制御し、ステータ4の各コイルに対し順番に電流を流すことでロータ5を回転させる。よって、出力軸6が回転して第1ギヤ17及び第2ギヤ18を介して中間軸15を回転させる。
このとき、クラッチ25のスライド位置がボススリーブ21と係合する後退位置であれば、中間軸15の回転がボススリーブ21に伝わり、スワッシュベアリング22を介してアーム23の前後への揺動に変換される。よって、アーム23と共にピストンシリンダ29が往復動し、空気室30を介して打撃子31を連動させるため、中間子32を介して先端工具に打撃が伝わるハンマモードとなる。一方、クラッチ25のスライド位置が第3ギヤ24と係合する前進位置であれば、中間軸15の回転が第3ギヤ24に伝わり、第4ギヤ28を介してツールホルダ16を回転させる。よって、ツールホルダ16と共に先端工具が回転するドリルモードとなる。そして、クラッチ25のスライド位置がボススリーブ21及び第3ギヤ24と係合する中間位置であれば、先端工具に打撃及び回転が伝わるハンマドリルモードとなる。
そして、ハンマモードやハンマドリルモードの場合、出力部2で発生した振動が本体ハウジング9を介してコントローラ7に伝わることになるが、コントローラ7は、収容部35内でケース34が左右の弾性体37,37によって弾性的に保持されているため、ケース34の側面34aと弾性体37,37との間の摩擦力が大きくなってケース34にずれは生じず、収容部35内でしっかりと保持される。よって、ケース34の側面34aが摩耗することがなく、収容部35内でのコントローラ7のがたつきを好適に抑えることができる。
このように、上記形態1のハンマドリル1によれば、本体ハウジング9におけるコントローラ7の収容部35の内面とケース34の各側面34aとの間に、弾性体37,37をそれぞれ介在させたことで、両面間の摩擦力を大きくしてケース34のずれを抑えることができる。よって、ケース34の摩耗を防止してコントローラ7をがたつきなく強固に固定することができる。
特にここでは、収容部35を形成する分割ハウジング9a,9bの組み付け方向の前後(収容部35の左右)に弾性体37がそれぞれ介在されているので、分割ハウジング9a,9bの組み付け方向でコントローラ7が弾性支持されて、組み付けと同時にコントローラ7が固定される合理的な構成となり、弾性体37によって組み付け誤差も解消できる。
また、分割ハウジング9a,9bの外面をエラストマ38で被覆すると共に、エラストマ38を分割ハウジング9a,9bを貫通して収容部35の内面に突設させることで弾性体37を形成したことで、エラストマ38を利用して弾性体37を容易に形成することができる。
さらに、コントローラ7は、ピストンシリンダ29を前後方向へ往復動させる出力部2との間にブラシレスモータ3を挟んで出力部2から下方へ離れた位置に配置されているので、コントローラ7へ伝わる振動を低減することができる。
加えて、ブラシレスモータ3を採用してもその制御用のコントローラ7をがたつきなく固定できる。
なお、上記形態1では、弾性体をハウジング外面の弾性材料と一体に形成しているが、弾性材料と関係なく独立した弾性体をハウジングの内面に保持させてコントローラの外面に当接させるようにしてもよい。また、弾性体の数は左右一対ずつに限らず、増やすこともできる。
さらに、弾性体は軸形状に限らず、板状のラバーシートとしてハウジングの内面とコントローラの外面との間に介在させるようにしても差し支えない。この場合、左右共にラバーシートとする他、左右の一方側をピン形状、他方側をラバーシートとするような複合形態も考えられる。
[形態2]
次に、本発明の他の形態を説明する。但し、形態1と同じ構成部には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
図4に示すハンマドリル1Aにおいて、出力部2は、前向き(図4では左側を前方とする。)のツールホルダ16に加えて、上向きのクランク軸40及び中間軸41を備え、出力部2の下方に、ステータ43及びロータ44を有してロータ44の出力軸45を上向きにした整流子モータ42を配置している。ここでのハウジングは、整流子モータ42を収容する樹脂製のモータハウジング46と、モータハウジング46の上端に連結されて出力軸45を軸支すると共に、クランク軸40及び中間軸41の下端をそれぞれ軸支する金属製のギヤハウジング47と、ギヤハウジング47の上方に連結されてクランク軸40及び中間軸41の上端をそれぞれ軸支すると共に、ツールホルダ16の後部を支持する金属製のクランクハウジング48と、クランクハウジング48の前方に連結されてツールホルダ16の前部を支持する金属製の前ハウジング49と、モータハウジング46及びクランクハウジング48に後方から連結される樹脂製のハンドルハウジング50とからなる。
ハンドルハウジング50は、スイッチ12及びスイッチレバー13を備えたループ状のハンドル51を備えるが、このハンドル51は、上端が前後方向へ所定距離だけ移動可能に連結されてコイルバネ52によって後方へ付勢され、下端が軸53によって連結されることで、ハンドル51へ伝わる振動を緩衝する防振ハンドルとなっている。また、クランクハウジング48及び前ハウジング49の外側には、ハウジングカバー54及びクランクキャップカバー55が設けられている。モータハウジング46とハンドルハウジング50との間には、商用電源が供給される電源コード56が接続されている。
整流子モータ42の出力軸45は、ギヤハウジング47を貫通してクランクハウジング48内に突出し、クランク軸40に設けたギヤ57と噛合している。クランク軸40に設けた偏心軸58は、クランクハウジング48に保持されるシリンダ59内へ前後動可能に収容される往復動部材としてのピストン60に、コネクティングロッド61を介して連結されて、クランク軸40の回転をピストン60の往復動に変換可能としている。シリンダ59内でピストン60の前方には、空気室30を介して打撃子31が収容されて、打撃子31の前方でツールホルダ16内には、中間子32が収容されている。
一方、出力軸45は、その前方の中間軸41に設けたトルクリミッタ付きの中間ギヤ62と噛合しており、中間軸41の上端に設けた第1ベベルギヤ63は、ツールホルダ16の後端へ回転可能に外装された第2ベベルギヤ64と噛合している。
第2ベベルギヤ64の前方でツールホルダ16には、リング状のクラッチ65がスプライン結合され、その前方には、クランクハウジング48と一体のロックリング66が設けられて、クラッチ65は、第2ベベルギヤ64と係合する後退位置と、ロックリング66と係合する前進位置との間でスライド可能となっている。すなわち、クラッチ65が後退位置にあれば、第2ベベルギヤ64の回転がクラッチ65を介してツールホルダ16に伝達可能となり、クラッチ65が前進位置にあれば、第2ベベルギヤ64の回転はツールホルダ16に伝わらず、ロックリング66を介してツールホルダ16の回転がロックされる。また、クラッチ65が第2ベベルギヤ64とロックリング66との双方に係合しない中間位置にあれば、ツールホルダ16の回転はフリーとなるため、任意の回転角度が選択できる。このクラッチ65の前後位置及び中間位置は、クランクキャップカバー55の上面に設けたチェンジレバー67の回転操作によって選択可能となっている。
そして、モータハウジング46とハンドルハウジング50との間には、コントローラ69の収容部68が形成されている。このコントローラ69は、ロータ44の回転制御を行うと共に、整流子70に隣接して設けた磁石71,71を検知して実際の回転数を検出し、これをフィードバックしてロータ44の回転制御を修正するもので、図示しない制御回路基板を扁平な矩形箱状で樹脂製のケース72に収容してなり、ケース72の一面から、磁石71を検知する図示しないピックアップコイルを保持する突出部73を突設している。収容部68は、モータハウジング46の背面に、ツールホルダ16の軸方向と直交する平面と平行な受け座74を有しており、コントローラ69は、当該平面と平行で且つ突出部73を前方へ向けた縦向き姿勢で、前面を受け座74に当接させた状態で収容されている。この状態で突出部73は、受け座74に設けた貫通孔75を貫通してモータハウジング46内へ突出し、先端を磁石71に近接させている。
収容部68内でのコントローラ69の固定は、以下のようになされる。まず、ケース72における上方右側及び下方両側の3つのコーナー部には、図5〜7に示すように、薄肉部76,76・・が形成されており、この薄肉部76を、モータハウジング46側の受け座74とハンドルハウジング50の前面とからそれぞれ対向状に突設された円柱状のボス77,78により挟持することでコントローラ69は固定される。但し、各ボス77,78の先端部には、ボス77,78の端面よりも対向側へ突出する弾性体としての円柱状のラバーピン79,79がそれぞれ同軸で埋設されており、モータハウジング46にハンドルハウジング50をネジ止めすると、ラバーピン79,79がケース72の一対の平行な外面である薄肉部76の前後両面を押圧するため、コントローラ69は前後方向で弾性的に挟持固定される。なお、コントローラ69の上下及び左右の移動は、収容部68内で受け座74に設けたリブ80,80・・によって規制されている。
よって、このハンマドリル1Aにおいても、スイッチレバー13を押し込み操作してスイッチ12をONさせると、電源コード56から供給される電源が整流子モータ42へ供給され、ロータ44と共に出力軸45が回転する。すると、ギヤ57を介してクランク軸40を回転させるため、偏心軸58が偏心運動してコネクティングロッド61を介してピストン60が往復動する。よって、打撃子31が連動して前後動し、中間子32を打撃して先端工具に打撃を伝える。同時に中間ギヤ62を介して中間軸41が回転し、第1ベベルギヤ63を介して第2ベベルギヤ64を回転させる。このとき、クラッチ65が後退位置に切り替えられていれば、第2ベベルギヤ64の回転がクラッチ65を介してツールホルダ16に伝わり、先端工具は打撃に加えて回転動作を行う(ハンマドリルモード)。逆にクラッチ65が前進位置或いは中間位置に切り替えられていれば、第2ベベルギヤ64の回転はツールホルダ16に伝わらないため、先端工具には打撃のみが伝わるハンマモードとなる。
そして、ハンマモードやハンマドリルモードの場合、出力部2で発生した振動がモータハウジング46等を介してコントローラ69に伝わることになるが、コントローラ69は、ケース72が前後のラバーピン79,79によって弾性的に保持されているため、ケース72とラバーピン79,79との間も摩擦力が大きくなってケース72にずれは生じず、収容部68内でしっかりと保持される。よって、ケース72の薄肉部76が摩耗することがなく、収容部68内でのコントローラ69のがたつきを好適に抑えることができる。
このように、上記形態2のハンマドリル1Aにおいても、コントローラ69の収容部68の内面となるボス77,78とケース72の薄肉部76の前後両面との間に、ラバーピン79をそれぞれ介在させたことで、両者間の摩擦力を大きくしてケース72のずれを抑えることができる。よって、ケース72の摩耗を防止してコントローラ69をがたつきなく強固に固定することができる。
特にこの形態2においても、収容部68が分割ハウジングであるモータハウジング46とハンドルハウジング50同士の組み付けによって形成され、両ハウジング46,50の組み付け方向の前後にラバーピン79がそれぞれ介在されることで、両ハウジング46,50の組み付け方向でコントローラ69が弾性支持されて、組み付けと同時にコントローラ69が固定される合理的な構成となり、ラバーピン79によって組み付け誤差も解消できる。
また、弾性体をラバーピン79としているので、コントローラ69の弾性支持に好適な弾性体を採用することができる。
さらに、整流子モータ42の出力軸45の軸方向とコントローラ69とが平行であるので、コントローラ69を省スペースで収容することができる。
なお、上記形態2では、コントローラのケースの上方右側と下方両側との3つのコーナー部に薄肉部を形成してラバーピンによって挟持固定しているが、この薄肉部を形成する3つのコーナー部は適宜変更できる。また、3つのコーナー部に限らず全てのコーナー部に薄肉部を形成して同様にラバーピンで挟持固定させてもよい。さらに、コーナー部以外の場所に薄肉部を形成したり、薄肉部をケースから上下或いは左右へ突出形成して固定したりすることも可能である。収容部の形態によってはボスをなくして収容部の平坦な内面に直接ラバーピンを埋設することも考えられる。
さらに、薄肉部を設ける場合に限定せず、薄肉部を設けないコーナー部にラバーピンを当接させて挟持固定することも可能である。この場合も収容部の形態によってはボスをなくして、収容部の内面とケースの外面との間にラバーピンに代えてラバーシートを介在させることもできる。
そして、形態1,2に共通して、弾性体はラバーピンやラバーシートに限らず、コイルバネ等も採用できる。
また、往復動工具の形態も、例えば形態1ではモータを出力軸が上下方向でなく傾斜した姿勢で配置したり、バッテリーパックでなく商用電源を得る電源コードを備えるものとしたり、形態2では、中間軸の数を増やしたり、モータをブラシレスモータとしたり等、適宜変更可能である。勿論ハンマドリルに限らず、モータの駆動で往復動する往復動部材を有する出力部を備えたものであれば、電動ハンマやレシプロソー等の他の工具であっても本発明は適用可能である。
1,1A・・ハンマドリル、2・・出力部、3・・ブラシレスモータ、6,45・・出力軸、7,69・・コントローラ、9・・本体ハウジング、9a,9b・・分割ハウジング、15,41・・中間軸、16・・ツールホルダ、21・・ボススリーブ、23・・アーム、24・・第3ギヤ、25・・クラッチ、29・・ピストンシリンダ、31・・打撃子、34,72・・ケース、35,68・・収容部、37・・弾性体、38・・エラストマ、40・・クランク軸、42・・整流子モータ、46・・モータハウジング、50・・ハンドルハウジング、60・・ピストン、74・・受け座、76・・薄肉部、77,78・・ボス、79・・ラバーピン。

Claims (6)

  1. ハウジング内に、モータと、そのモータの駆動で往復動する往復動部材を有する出力部と、前記モータの制御に係るコントローラとを収容し
    前記コントローラを、一対の平行な外面を有するケースを備えたものとして、前記ハウジングにおける前記コントローラの収容部の内面と前記ケースの各前記外面との間に、弾性体をそれぞれ介在させた往復動工具であって、
    前記ハウジングの外面が弾性材料で被覆されると共に、前記弾性材料が前記ハウジングを貫通して前記収容部の内面に突設されることで前記弾性体が形成されており、前記弾性材料が貫通する前記ハウジングの貫通孔の形状により、前記弾性体は、前記内面側が当該内面から突出して前記コントローラと当接する当接部、前記ハウジングの外面側が前記当接部よりも細い連結部となる二段軸形状となっていることを特徴とする往復動工具。
  2. 前記収容部が分割ハウジング同士の組み付けによって形成され、前記分割ハウジングの組み付け方向の前後に前記弾性体がそれぞれ介在されることを特徴とする請求項1に記載の往復動工具。
  3. 前記出力部は、前記往復動部材を前後方向に往復動させるものであって、前記コントローラは、前記出力部との間に前記モータを挟んで前記出力部から下方へ離れた位置に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の往復動工具。
  4. 前記モータは、前向きに配置される前記出力部の下方で、出力軸を上向きにして前記出力部と前記コントローラとの間に配置され、前記コントローラは、前記モータの下方で前記出力軸と直交する姿勢で配置されていることを特徴とする請求項3に記載の往復動工具。
  5. 前記モータの出力軸の軸方向と前記コントローラとが平行であることを特徴とする請求項1又は2に記載の往復動工具。
  6. 前記モータはブラシレスモータであって、前記コントローラは前記ブラシレスモータのコイルへの通電を制御するものであることを特徴とする請求項1乃至の何れかに記載の往復動工具。
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