JP7338460B2

JP7338460B2 - 打撃作業機

Info

Publication number: JP7338460B2
Application number: JP2019236211A
Authority: JP
Inventors: 太郎岡部
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2023-09-05
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2021104555A

Description

本発明は、ハンマドリル等の打撃作業機に関する。

ハンマドリルは、一般に、シリンダ内にピストンと打撃子を備える。ピストンと打撃子との間には、空気室が設けられる。ピストンの往復運動によって空気室の圧力が変動すると、打撃子が中間子に対し打撃運動を行い、中間子から先端工具に打撃力が伝達される。ハンマドリル等の打撃作業機において、打撃作業の終了後に中間子及び打撃子が前後動を継続してしまう空打ちが生じてしまうことがある。耐久性の観点からは空打ちを抑制することが望しい。

下記特許文献１は、空打ち防止機構を備えたハンマドリルを開示する。この空打ち防止機構は、シリンダの外周に設けられて前方に付勢されるスライドスリーブと、このスライドスリーブと当接するスライドリング（円環部材）と、を有する。スライドリングは、中間子を前方に付勢する。

特開２００４－３２２２６３号公報

特許文献１の空打ち防止機構では、スライドリングの腕部がシリンダの孔を通過して外側に延び、スライドスリーブと当接する。この構成では、中間子が後退して腕部がシリンダの孔の内周面と当接すると破損の恐れがある。このため、中間子の後退位置規制のためにダンパが設けられるが、部品点数及び重量の増大につながっていた。

本発明の目的は、部品点数及び重量の増大を抑制しながら耐久性を向上させることの可能な打撃作業機を提供することである。

本発明のある態様は、打撃作業機である。この打撃作業機は、
駆動源と、
シリンダと、
前記シリンダの内部に配置され、前記駆動源の駆動力により前記シリンダの軸方向に往復動するピストンと、
前記シリンダの内部に配置され、前記ピストンよりも前記軸方向の一方側に位置し、前記シリンダの内部において前記ピストンとの間に空気室を形成し、前記ピストンの往復動による前記空気室の圧力変化により駆動されて先端工具を打撃する打撃部と、
前記軸方向の他方側から前記打撃部に当接して、前記打撃部を前記軸方向の前記一方側へ付勢する当接部と、
前記シリンダの径方向外側に配置され、前記当接部を前記軸方向の前記一方側に付勢する付勢部と、を備え、
前記当接部は、前記シリンダと同心の環状部と、前記環状部の径方向外側に延びる腕部と、を有し、
前記付勢部は、前記腕部と当接して前記当接部を前記軸方向の前記一方側に付勢し、
前記シリンダは、
前記腕部が挿通される穴部と、
前記環状部の外縁よりも内側において前記環状部と当接して、前記当接部が前記軸方向の前記他方側へ所定量以上移動することを規制する規制部と、を有する。

前記規制部は、前記環状部よりも内径が小さい環状であってもよい。

前記打撃部は、前記ピストンの往復動による前記空気室の圧力変化により前記軸方向に移動される打撃子と、前記打撃子によって打撃されて先端工具に対して打撃力を伝達する中間子と、を含んでもよい。

前記シリンダは、前記軸方向における所定範囲に前記空気室を形成し、
前記規制部は、前記所定範囲における前記シリンダの内周面よりも径方向外側に位置してもよい。

前記シリンダは、前記所定範囲と内径が等しい小径部と、前記小径部よりも前記軸方向の前記一方側に位置するとともに前記小径部よりも内径が大きい大径部と、を有し、
前記規制部は、前記シリンダの内周面の、前記小径部と前記大径部との境界に位置する段差部であってもよい。

前記付勢部は、前記シリンダの外周に配置されて前記当接部と当接する筒状のスリーブと、前記スリーブを前記軸方向の前記一方側に付勢するスプリングと、を含んでもよい。

前記スリーブは、筒状部と、前記シリンダの周方向において前記腕部と重なる位置に設けられて前記筒状部から前記軸方向の前記一方側に延びる延伸部と、を有し、前記延伸部の先端部が前記当接部と当接してもよい。

前記当接部は、前記付勢部と当接するスライドリングと、前記スライドリングと前記打撃部との間に介在するダンパと、を含んでもよい。

前記スライドリングは、径方向内部に前記打撃部が挿通されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、部品点数及び重量の増大を抑制しながら耐久性を向上させることの可能な打撃作業機を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る打撃作業機１の側断面図。打撃作業機１の、スライドリング１８が最後退位置にあるときの要部側断面図。打撃作業機１の、スライドスリーブ１７が最前進位置にあるときの要部側断面図。打撃作業機１を後方右上から見た要部斜視断面図であって、ハウジング２を省略した斜視断面図。打撃作業機１を前方右上から見た要部斜視断面図であって、ハウジング２を省略した斜視断面図。打撃作業機１のシリンダ１１及びその周辺構成を後方右上から見た斜視図。シリンダ１１及びその周辺構成を前方右上から見た斜視図。シリンダ１１を後方右上から見た斜視図。シリンダ１１を前方右上から見た斜視図。シリンダ１１を後方右上から見た斜視断面図。シリンダ１１を前方右上から見た斜視断面図。シリンダ１１及びそれに対して最後退位置にあるスライドリング１８の組合せを後方右上から見た斜視断面図。同組合せを前方右上から見た斜視断面図。スライドスリーブ１７及びスライドリング１８を前方右上から見た分解斜視図。スライドスリーブ１７及びスライドリング１８を後方右上から見た分解斜視図。スライドリング１８の前面を含む平面で切断した、シリンダ１１及びその周辺構成の正断面図。

以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本実施の形態は、打撃作業機１に関する。図１により、打撃作業機１における互いに直交する前後及び上下方向を定義する。前後方向は、シリンダ１１の中心軸方向と平行である。上下方向は、モータ３の回転軸方向と平行である。左右方向は、前方を見た場合を基準に定義する。打撃作業機１は、交流駆動のハンマドリルであり、先端工具１０に回転力と打撃力を加えることで、コンクリートや石材等の被削材に対して、斫り作業、穴あけ作業、破砕作業を行うことができる。

打撃作業機１において、ハウジング２の後部は、メインハンドル２ａである。メインハンドル２ａには、使用者がモータ３の駆動、停止を切り替えるためのトリガスイッチ１６が設けられる。メインハンドル２ａの下端部から、外部の交流電源に接続するための電源コード１５が延びる。図示は省略したが、ハウジング２に、サブハンドルが設けられてもよい。ハウジング２内に、モータ３、運動変換機構４、回転伝達機構５、シリンダ１１の後部、シリンダケース３１の後部、及びクランクケース３２が設けられる。

シリンダケース３１の前方には、ゴム等の弾性体からなるシール部材を介してフロントカバー２１が取り付けられる。シリンダケース３１の後方には、ゴム等の弾性体からなるシール部材を介してクランクケース３２が取り付けられる。シリンダケース３１及びクランクケース３２は、ハウジング２の内部にクランク室を形成する。クランク室内に、シリンダ１１及びドライバ（リテーナスリーブ）１２が設けられる。シリンダ１１及びドライバ１２は、前後方向を軸としてハウジング２に対して一体に回転自在である。シリンダ１１及びドライバ１２内には、ピストン６、打撃子８及び中間子９が、前後方向に往復動可能に設けられる。ピストン６と打撃子８との間は、空気室（圧力室）７となっている。打撃子８及び中間子９は、打撃部の例示である。ドライバ１２の前端部に、先端工具１０が着脱可能に保持される。図２及び図３に示すように、中間子９は、互いに同心の大径部９ａ及び小径部９ｂを有する。大径部９ａは、中間子９の前部である。小径部９ｂは、中間子９の後部である。大径部９ａと小径部９ｂとの間は、段差部９ｃによって接続される。

駆動源としてのモータ３は、ここではインナーロータ型のブラシレスモータであり、ハウジング２の下部に設けられる。ハウジング２内においてモータ３の後方には、モータ３の駆動を制御するための制御部を搭載した制御基板４０が設けられる。上下方向を軸とするモータ３の回転（駆動力）は、クランク機構等の運動変換機構４により、ピストン６の前後方向の往復動に変換される。ピストン６の往復動により、空気室７の圧力（空気圧）が変化（膨張／圧縮）し、打撃子８が前後に往復駆動される。打撃子８が中間子９を打撃し、中間子９が先端工具１０を打撃する。運動変換機構４、ピストン６、打撃子８、及び中間子９が、打撃機構を構成する。上下方向を軸とするモータ３の回転は、一対のベベルギアを含む回転伝達機構５により、一対のキー２２を介して前後方向を軸とするシリンダ１１の回転に変換される。キー２２は、シリンダ１１の後部外周面の上部及び下部にそれぞれ設けられた図１０等に示す凹部１１ｅに嵌合する。シリンダ１１と一体に回転するドライバ１２と共に、先端工具１０が回転駆動される。なお、先端工具１０に回転力を加えずに打撃力を加える場合、先端工具１０として、ドライバ１２内に挿通される部分の断面が円形のものを用いる。この場合、先端工具１０は、フロントカバー２１に保持される。

以下、打撃作業機１における空打ち防止機構を説明する。図６～図１３に示すように、シリンダ１１は、例えば金属製であって、互いに同心の大径部１１ａと小径部１１ｂを有する。大径部１１ａは、小径部１１ｂと比較して、内径及び外径が大きい。大径部１１ａは、シリンダ１１の前部である。小径部１１ｂは、シリンダ１１の後部である。小径部１１ｂの内側の所定範囲に空気室７が形成される。シリンダ１１は、上部及び下部にそれぞれ穴部としての長穴１１ｃを有する。長穴１１ｃは、大径部１１ａ及び小径部１１ｂに跨がる。

大径部１１ａの内周面と小径部１１ｂの内周面との間は、第１規制部としての内周側段差部（第１段差部）１１ｆによって接続される。内周側段差部１１ｆは、後述の長穴１１ｃの部分が切り欠かれた環状かつ前方に臨む面である。大径部１１ａの外周面と小径部１１ｂの外周面との間は、第２規制部としての外周側段差部（第２段差部）１１ｇによって接続される。外周側段差部１１ｇは、内周側段差部１１ｆよりも後方に位置する。外周側段差部１１ｇは、長穴１１ｃの部分が切り欠かれた環状かつ後方に臨む面である。シリンダ１１は、自身の周方向（以下、単に「周方向」とも表記）に沿って複数の呼吸穴（通気口）１１ｄを有する。呼吸穴１１ｄは、通常時は打撃子８によって閉じられる（換言すると、空気室７と呼吸孔１１ｄとの間が打撃子８によってシールされ、連通しなくなる）が、打撃子８が図３に示す最前進位置まで移動すると開通し、空気室７の内外を連通させる。

シリンダ１１の外周面に、例えば金属製のワッシャーリング１３が固定される。ワッシャーリング１３の前方に、例えば金属製のスライドスリーブ１７が設けられる。ワッシャーリング１３とスライドスリーブ１７との間に、スプリング１４が設けられる。スプリング１４は、小径部１１ｂの周囲を周回するコイルスプリングである。スプリング１４の後端は、ワッシャーリング１３に支持される。スプリング１４の前端は、スライドスリーブ１７の後端部に支持される。スプリング１４は、スライドスリーブ１７を前方に付勢する。スプリング１４及びスライドスリーブ１７は、付勢部の例示である。

図１４及び図１５に示すように、スライドスリーブ１７は、筒状部１７ａ及び一対の延伸部１７ｂを有する。筒状部１７ａは、シリンダ１１と同心であって小径部１１ｂを囲む円筒形状である。筒状部１７ａの内周面は、小径部１１ｂの外周面と接触する。筒状部１７ａの内周面と小径部１１ｂの外周面との係合により、スライドスリーブ１７は、シリンダ１１に対して前後方向に摺動可能である。延伸部１７ｂは、筒状部１７ａの上部及び下部からそれぞれ前方に延びる（突出する）。延伸部１７ｂの周方向位置は、長穴１１ｃの周方向位置と一致する。

スライドスリーブ１７の前方に、例えば金属製のスライドリング（ダンパホルダ）１８が設けられる。図１４及び図１５に示すように、スライドリング１８は、環状部１８ａ及び一対の腕部１８ｂを有する。環状部１８ａは、シリンダ１１と同心の円状である。環状部１８ａの内側を中間子９の小径部９ｂが貫通する。環状部１８ａの外径は、シリンダ１１の大径部１１ａの内径よりも僅かに小さい。環状部１８ａの外周面は、大径部１１ａの内周面と接触する。環状部１８ａの外周面と大径部１１ａの内周面との係合により、スライドリング１８は、シリンダ１１に対して前後方向に摺動可能である。腕部１８ｂは、環状部１８ａの上部及び下部からそれぞれシリンダ１１の径方向（以下、単に「径方向」とも表記）に突出する凸部である。

腕部１８ｂは、シリンダ１１の長穴１１ｃを貫通し、大径部１１ａの外周面から径方向外側に突出する。腕部１８ｂの周方向位置は、延伸部１７ｂの周方向位置と一致する。延伸部１７ｂの先端部（前端面）は、スライドリング１８の腕部１８ｂの背面と接触する。腕部１８ｂが延伸部１７ｂにより前方に押され、スライドリング１８が前方に付勢される。図１６における腕部１８ｂのハッチング部分は、延伸部１７ｂとの接触部分の範囲を示す。接触部分は、シリンダ１１の長穴１１ｃ内から、大径部１１ａの径方向外側まで延在する。スライドリング１８の前後方向への摺動に伴い、腕部１８ｂは、長穴１１ｃに沿って前後方向に移動する。

環状部１８ａの外径は、小径部１１ｂの内径よりも大きい。このため、スライドリング１８が所定量後退すると、図１２に示すように環状部１８ａの背面と内周側段差部１１ｆとが接触する。これによりスライドリング１８の最後退位置が定められる。すなわち、内周側段差部１１ｆは、スライドリング１８が後方へ所定量以上移動することを規制する。図１６における環状部１８ａのハッチング部分は、内周側段差部１１ｆとの接触部分の範囲を示す。接触部分は、環状部１８ａの、長穴１１ｃに臨む部分を除く全周に渡る。

シリンダ１１の大径部１１ａ内において、スライドリング１８の前方に、ワッシャー１９及びダンパ２０が設けられる。ワッシャー１９及びダンパ２０は、共にシリンダ１１と同心の環状である。ワッシャー１９及びダンパ２０の内径は、中間子９の大径部９ａの外径よりも小さい。ワッシャー１９は、例えば金属製であり、中間子９の段差部９ｃと接触する。ダンパ２０は、ゴム等の弾性体である。ダンパ２０は、環状部１８ａとワッシャー１９との間に挟まれる。ワッシャー１９及びダンパ２０は、スライドリング１８によって前方に押され、中間子９を前方に付勢する。スライドリング１８、ワッシャー１９及びダンパ２０は、当接部の例示である。

スライドスリーブ１７が前進すると、図６に示すように、スライドスリーブ１７の筒状部１７ａの前端が、延伸部１７ｂの形成部分を除き、全周に渡ってシリンダ１１の外周側段差部１１ｇと接触する。これによりスライドスリーブ１７の最前進位置が定められる。また、図６においてはワッシャー１９とドライバ１２との間にわずかな隙間が空いており、ワッシャー１９がドライバ１２と当接するまで前進した位置が、スライドリング１８、ワッシャー１９及びダンパ２０の最前進位置となる。

先端工具１０が被削材に押し当てられていない状態では、スプリング１４の付勢力により、スライドスリーブ１７、スライドリング１８、ダンパ２０、及びワッシャー１９を介して、中間子９が図３に示す位置に移動される。図３に示す位置まで中間子９が前進すると、図３に示す位置まで打撃子８が前進可能となり、呼吸穴１１ｄが開通する。すると、ピストン６が往復動しても空気室７の圧力変化がなくなり、打撃子８の往復動が止まり、空打ちが防止される。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) スライドリング１８は、空打ち防止のために中間子９を前方に付勢する部材であると共に、中間子９の最後退位置を決める部材でもある。このため、中間子９を前方に付勢する部材とは別に中間子９の最後退位置を決める部材を設ける場合と比較して、部品点数及び重量の増大を抑制できる。また、同場合と遜色なく、空打ちの防止により耐久性を向上させることができる。

(2) スライドリング１８の環状部１８ａがシリンダ１１の内周側段差部１１ｆと接触することで、スライドリング１８の最後退位置が定められる。このとき、長穴１１ｃの形成部分を除き、全周に渡って環状部１８ａと内周側段差部１１ｆとが当接する。よって、先端工具１０を打撃した反力で後退する中間子９からの衝撃力を広い当接範囲で受け止めることができ、スライドリング１８の破損リスクが抑制される。

(3) スライドスリーブ１７の筒状部１７ａの前端が、シリンダ１１の外周側段差部１１ｇと接触することでスライドスリーブ１７の最前進位置が定められる。このため、最前進位置にあるスライドリング１８の腕部１８ｂに延伸部１７ｂが当接することでスライドスリーブ１７の最前進位置が定められる場合と比較して、腕部１８ｂに加わる力を抑制でき、スライドリング１８の破損リスクが抑制される。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例に触れる。

打撃作業機１は、着脱可能に装着した電池パックの電力で動作するコードレスタイプであってもよい。打撃作業機１は、ハンマであってもよい。モータ３は、ブラシ付きモータであってもよい。ハウジング２にモード設定ダイヤルを設け、ハンマモード（打撃モード）とハンマドリルモード（回転打撃モード）との切替えを可能な構成にしてもよい。ハンマモードは、先端工具１０に回転力は加えずに打撃力を加えるモードである。ハンマドリルモードは、先端工具１０に回転力及び打撃力の双方を加えるモードである。打撃部を構成する打撃子８と中間子９は、一体であってもよい。

１打撃作業機、２ハウジング、２ａメインハンドル、３モータ（電動モータ）、４運動変換機構、５回転伝達機構、６ピストン、７空気室（圧力室）、８打撃子、９中間子、９ａ大径部、９ｂ小径部、９ｃ段差部、１０先端工具、１１シリンダ、１１ａ大径部、１１ｂ小径部、１１ｃ長穴、１１ｄ呼吸穴（通気口）、１１ｅ凹部、１１ｆ内周側段差部（第１段差部）、１１ｇ外周側段差部（第２段差部）、１２ドライバ（リテーナスリーブ）、１３ワッシャーリング、１４スプリング、１５電源コード、１６トリガスイッチ、１７スライドスリーブ、１７ａ筒状部、１７ｂ延伸部、１８スライドリング（ダンパホルダ）、１８ａ環状部、１８ｂ腕部（凸部）、１９ワッシャー、２０ダンパ、２１フロントカバー、２２キー、３１シリンダケース、３２クランクケース、４０制御基板（制御部）。

Claims

駆動源と、
シリンダと、
前記シリンダの内部に配置され、前記駆動源の駆動力により前記シリンダの軸方向に往復動するピストンと、
前記シリンダの内部に配置され、前記ピストンよりも前記軸方向の一方側に位置し、前記シリンダの内部において前記ピストンとの間に空気室を形成し、前記ピストンの往復動による前記空気室の圧力変化により駆動されて先端工具を打撃する打撃部と、
前記軸方向の他方側から前記打撃部に当接して、前記打撃部を前記軸方向の前記一方側へ付勢する当接部と、
前記シリンダの径方向外側に配置され、前記当接部を前記軸方向の前記一方側に付勢する付勢部と、を備え、
前記当接部は、前記シリンダと同心の環状部と、前記環状部の径方向外側に延びる腕部と、を有し、
前記付勢部は、前記腕部と当接して前記当接部を前記軸方向の前記一方側に付勢し、
前記シリンダは、
前記腕部が挿通される穴部と、
前記環状部の外縁よりも内側において前記環状部と当接して、前記当接部が前記軸方向の前記他方側へ所定量以上移動することを規制する規制部と、を有する、打撃作業機。
前記規制部は、前記環状部よりも内径が小さい環状である、請求項１に記載の打撃作業機。
前記打撃部は、前記ピストンの往復動による前記空気室の圧力変化により前記軸方向に移動される打撃子と、前記打撃子によって打撃されて先端工具に対して打撃力を伝達する中間子と、を含む、請求項１又は２に記載の打撃作業機。
前記シリンダは、前記軸方向における所定範囲に前記空気室を形成し、
前記規制部は、前記所定範囲における前記シリンダの内周面よりも径方向外側に位置する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の打撃作業機。
前記シリンダは、前記所定範囲と内径が等しい小径部と、前記小径部よりも前記軸方向の前記一方側に位置するとともに前記小径部よりも内径が大きい大径部と、を有し、
前記規制部は、前記シリンダの内周面の、前記小径部と前記大径部との境界に位置する段差部である、請求項４に記載の打撃作業機。
前記付勢部は、前記シリンダの外周に配置されて前記当接部と当接する筒状のスリーブと、前記スリーブを前記軸方向の前記一方側に付勢するスプリングと、を含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載の打撃作業機。
前記スリーブは、筒状部と、前記シリンダの周方向において前記腕部と重なる位置に設けられて前記筒状部から前記軸方向の前記一方側に延びる延伸部と、を有し、前記延伸部の先端部が前記当接部と当接する、請求項６に記載の打撃作業機。
前記当接部は、前記付勢部と当接するスライドリングと、前記スライドリングと前記打撃部との間に介在するダンパと、を含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載の打撃作業機。
前記スライドリングは、径方向内部に前記打撃部が挿通される、請求項８に記載の打撃作業機。