JPH0616992B2 - 衝撃工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、電気や空気圧等を動力源とし、空気ばねを
介してハンマを駆動する衝撃工具に関するものである。

〔背景技術〕

従来、空気ばねを利用した衝撃工具として特公昭３７−
１５３８４号公報に示すもの等がある。これと同様な原
理でハンマを駆動する衝撃工具として、第１４図に示す
ものを提案した。

これは、モータ１００の回転運動を歯車列からなる回転
伝達機構１０１と、クランク軸等のクランク機構１０２
により、シリンダ１０３内のピストン１０４に往復運動
として伝達する。シリンダ１０３内には摺動自在にハン
マ１０５が嵌挿されており、シリンダ１０３内でハンマ
１０５とピストン１０４間に密閉された空気室を形成し
ている。ピストン１０４が往復動する時、この密閉され
た空気室は圧縮と膨張を繰り返し、外気大気圧との圧力
差により、ハンマ１０５は往復動を行なう。そしてハン
マ１０５がストライカ１０６を打撃し、ビット１０７に
打撃力を与える。また、モータ１００の回転は、ハンマ
１０５の往復動発生機構経路とは別に、回転伝達経路１
０８を介してビット１０７に回転として伝達している。

このような打撃発生機構において、ピストン１０４，ハ
ンマ１０５，そして空気室の圧力状態は第１５図に示す
ようになっている。すなわち、ピストン１０４の変位を
sin ωｔとすると、ハンマ１０５の変位はsin（ωｔ＋
）となる。ｔは時間、は移相差である。空気圧Ｐ
は、ピストン１０４とハンマ１０５間の距離ｌの関数で
あり、 ただし、Ｐ_０：大気圧、Ａ：シリンダ１４の断面積、Ｖ
_０：初期空気体積、γ：ポリトロピック指数である。距
離ｌは、 である。

このように、空気圧Ｐの変化がなだらかで、ハンマ１０
５の移動がなだらかであるため、強い打撃力が得られな
いという欠点があった。

〔発明の目的〕

この発明は、強い打撃力が得られる衝撃工具を提供する
ことを目的とする。

〔発明の開示〕

この発明の衝撃工具は、駆動装置により往復動するピス
トンを収容したシリンダと、このシリンダに嵌挿されて
前記ピストンの往復動により空気圧を介して往復駆動さ
れ中間打撃伝達部材を介してビットを打撃するハンマ
と、前記ハンマの往復動行程の途中位置で前記シリンダ
に設けられて押圧体の押付力により前記ハンマを前記空
気圧に抗して所定空気圧以下で係止する係止部材とを備
えたものである。

この構成によると、ピストンが移動しても、シリンダ内
の空気圧が高まるまでは、ハンマは係止部材で係止され
る。所定の圧力まで空気圧が高まると、係止部材を押圧
する押圧体の押付力に打ち勝ち、ハンマは係止部材から
外れて、それまで蓄えられた空気圧により一挙に移動し
てハンマを打撃する。そのため、強い打撃力が得られ
る。

実施例 この発明の一実施例を第１図ないし第１３図に示す。図
において、１はハウジングであり、後部にハンドル２が
一体に形成され、かつ回転および打撃の駆動源となるモ
ータ４が収容されている。５はその電源となる蓄電池、
８はメインスイッチとなるスイッチ、８′はスイッチ操
作子である。モータ４の回転は、その出力軸に取付けら
れたピニオン９から、中間軸１０の一端のギヤ１１に伝
えられる。この回転は、一つの経路においては、中間軸
１０の他端に取付けられたピニオン１２とギヤ１３によ
り、シリンダ１４に伝えられる。シリンダ１４は軸受１
５，１６でギヤボックス１７に回転自在に支持されてい
る。シリンダ１４の先端側には筒状の中間打撃伝達部材
４４が嵌合され、シリンダ１４およびスピンドル２０に
設けられたキー溝に、ストップキー２１′が挿入される
ことでシリンダ１４の回転はスピンドル２０に伝えら
れ、ビット２１に伝えられる。ビット２１とスピンドル
２０とは伝達キー２２で噛み合っている。２６は押えナ
ットである。スピンドル２０にはチャックスリーブ２３
と、ビットカバー２４と、防塵壁リング２５が設けてあ
る。

一方、中間軸１０の回転は、その外周に設けられたイン
ボリュートスプライン凸部と、可動クラッチ部材２８に
設けられたインボリュートスプライン凹部との噛合によ
り可動クラッチ部材２８に伝えられる。可動クラッチ部
材２８の傘歯車３０側の端部には噛み合いクラッチの爪
２８ａが形成されており、傘歯車３０にもこのクラッチ
爪２８ａと噛み合うようにクラッチ爪が形成されてい
る。３１はコイルばね、３２は皿ばねである。第１図に
示すように、クラッチ爪２８ａが噛み合っている時は中
間軸の回転は傘歯車３０，３３を通して偏心軸３５，３
６に伝えられ、コンロッド３７の先端に設けられたピス
トン３８は、シリンダ１４内を往復動する。３８′は駆
動ピンである。同じくシリンダ１４内に中間打撃伝達部
材４４を介して打撃するハンマ３９が摺動自在に設けて
ある。中間打撃伝達部材４４は、スピンドル２０内に軸
方向移動自在に設けてあり、かつその外周に形成した溝
にＯリング等のシール部材４５を嵌着してある。

シリンダ１４には前端に径大部５０を形成してある。ま
たシリンダ１４には前端近傍に複数個の空気穴１８を設
け、かつその近くにシリンダ１４の軸方向に延びる複数
個の長穴５１が設けてある。長穴５１は、球形の係止部
材５２を移動自在に収容したものであり、吸排気穴とし
ての役を兼用している。係止部材５２は、押圧体となる
ばね体５３に押えられてハンマ３９の外周の溝５４に係
合し、ハンマ３９の移動を一時停止させるものである。
なお、ばね体５３に代えて、電磁石あるいは永久磁石等
を押圧体として用いてもよい。ハンマ３９は外周にシー
ル部材５５が嵌着してある。ばね体５３は、第８図ない
し第９図に示すように、リング状に形成した切起しばね
片５３ａを設けてものであり、シリンダ１４に回転自在
に外嵌している。ばね体５３は、ハウジング１のレバー
穴５６から突出したばね圧調整レバー５７を一体に固定
してある。ばね体５３は、係止部材５２が長穴５１内の
ビット２１側位置にあるときのみ係止部材５２を押える
ものである。係止部材５２は、長穴５１内をピストン３
８側へ移動すると、ばね体５３から外れるがこの外れた
位置で、リング状の係止部材規制体５８がシリンダ１４
に外嵌させてある。係止部材規制体５８は、係止部材５
２がシリンダ１４の半径方向外方へ逃げることを阻止す
るものである。係止部材規制体５８とばね体５３とにわ
たり、その外周にリング状のばね押え５９が設けてあ
る。

電池５の収容部につき説明する。ハウジング１に電池収
納部６０が形成してあり、かつこの電池収納部６０に電
池５を電池押え片６１で押える電池係止装置６２が設け
てある。６３は電池端子である。電池固定片６１は、ハ
ウジング１に設けた固定片収納穴６４に挿脱自在に配置
され、ねじりコイルばねからなる第３ばね６５により引
込付勢されている。固定片６１は係合溝６１ａを有し、
これに固定片押え棒６６の先端が係合している。固定片
押え棒６６は、第２クランク軸６７と、第１回転カム６
８および第２回転カム６９で連結され、第２クランク軸
６７は第１クランク軸７０にピン結合されている。第１
クランク軸７０はクランク軸支点７１回りに回動自在で
あり、一端に操作子７２が連結してある。７３は第１ば
ね、７４は第２ばねである。また、７５はハウジング１
に形成した電池係止装置収納空間である。第１回転カム
６８は、第１２図に示すように、長い突条６８ａと短い
突条６８ｂを有し、第２回転カム６９は深い溝６９ａと
浅い溝６９ｂとを有する。これらの突条６８ａ，６８ｂ
と溝６９ａ，６９ｂとの噛み合い深さの違いにより、第
２クランク軸６７と固定片押え棒６６との連結体は、長
さの異なった２つの状態を作る。

ハンドル２とスイッチ８とにつき説明する。第２図およ
び第３図に示すように、ハンドル凹所７２がハウジング
１の後端部に形成されたハンドル２と、ハウジング１と
の中間位置上にあり、またハウジング１の後端部よりビ
ット先端の方へハンドル凹溝７３を形成している。ハン
ドル凹溝７３の長さは、人間の標準親指長さ以上あり、
溝内面は作業者が手を当てたとき違和感がないように、
曲面で仕上げられている。ハンドル凹溝７３は、ハウジ
ングの左右に設けられ、溝長さ形状ともに同一である。
７５は正逆切換スイッチである。第１図のように、メイ
ンのスイッチ８はハウジング１とハンドル２との交差位
置に配設されている。

動作 モータ４の回転は、ピニオン９，ギヤ１１から中間軸１
０に伝達され、ピニオン１２およびギヤ１３によりシリ
ンダ１４に伝えられる。そのため、ビット２１はシリン
ダ１４とともに回転する。また、中間軸１０の回転はク
ラッチ部材２８および傘歯車３０，３３を介して偏心軸
３５，３６に伝えられ、コンロッド３７に設けられたピ
ストン３８がシリンダ１４内を往復する。このため、シ
リンダ１４内の空気の圧縮・膨張が繰り返され、ハンマ
３９が中間打撃伝達部材４４を打撃し、ビット２１に往
復動が与えられる。クラッチ部材２８を切換レバー８１
（第２図）で傘歯車３０から外すと、ピストン３８にモ
ータ４の駆動が伝わらず、ビット２１は回転のみを行な
う。そのため、被穿孔材に応じ回転のみによる穿孔と、
回転打撃とを選択することができる。

打撃につき、さらに詳しく説明する。ピストン３８はシ
リンダ１４内を往復動するが、同じくシリンダ１４内に
摺動自在に設けられたハンマ３９は、ピストン３８と共
に気密の空気室を形成しているため、ピストン３８の往
復動がこの空気室内の空気を圧縮または膨張させること
により、この空気と大気圧との圧力差が生じ、ハンマ３
９にはシリンダ１４内を往復動させる力が作用する。こ
こで、この発明において、第５図のように、ばね体５３
によってシリンダ１４に押圧されて係止しているボール
状の係止部材５２は、シリンダ１４の内部に突出してお
り、ハンマ３９に設けた溝５４と係合し、ハンマ３９を
係止している。そして、いま、ピストン３８がハンマ３
９側に往復動を始めて空気を圧縮し、所定の圧力に達し
た時、ハンマ３９をビット２１側に移動させる力が、ハ
ンマ３９を係止している係止部材５２を押圧するばね体
５３のばね力に勝り、ハンマ３９は係止部材５２の係止
から外れて中間打撃伝達部材４４を打撃し、ビット２１
に打撃力を伝える（第６図）。中間打撃伝達部材４４に
当たったハンマ３９は、中間打撃伝達部材４４との衝突
時の反発力と、ピストン３９のモータ側への戻り工程に
おける空気室の膨張による空気希薄化による空気室圧力
と大気圧（ハンマ３９の中間打撃伝達部材４４側は大気
圧）との圧力差による力との２つの力により、ピストン
３９側に移動する。この時、ハンマ３９に生じる力が、
係止部材５２を押圧するばね力に抗して係止部材５２を
押し上げ、係止部材５２がハンマ３９に設けた溝５４に
係合した時、ハンマ３９は往復動を止め、その位置に止
まる。なお、その係止動作を確実にするため、シリンダ
１４の内径部にピストン３８の運動範囲外で突起（図示
せず）を設けて、ハンマ３９の係止を行なってもよい。

ここで、シリンダ１４に設けた係止部材５２の配置用の
穴は、シリンダ１４の軸方向に長い長穴５１とし、また
係止部材５２のシリンダ半径方向の動きを、ビット２１
側ではばね体５３により弾性的に移動可能とし、かつピ
ストン３８側では係止部材規制体５８により移動不可と
している。これは、この長穴５１が単に略正円形であっ
て、ばね体５３に押圧される係止部材５２によって円形
穴が閉じられる構造であると、空気室の圧縮工程時に
は、ばね体５３のばね力に抗して係止部材５２を押し上
げて空気が漏れ、空気室の膨張工程時には係止部材５２
が穴をふさいで空気が入り込まず、ピストン３８の往復
動の繰り返しによって、空気室内の空気は希薄となって
大気圧となり、空気室体積が初期に比べて小さくなり、
所定のピストンストロークでは高衝撃力を発生させるこ
とができなくなる。このため、ピストン３８とハンマ３
９で構成される空気室には空気量調整用の第２の空気穴
を設ける必要があるが、係止部材５２の配置用の穴が長
穴５１であると、圧縮空気によってハンマ３９は係止部
材５２と共に中間打撃伝達部材４４側へ移動し、長穴５
１のビット側端部において、ばね体５３のばね力に抗し
て係止部材５２を押し上げ、係止部材５２はハンマ３９
の溝５４から外れて、ハンマ３９は中間打撃伝達部材４
４を打撃する。この時、長穴５１の一部（係止部材５２
が嵌っていない部分）は圧縮空気の吐出口となり得る。
また、中間打撃伝達部材４４を打撃したハンマ３９がピ
ストン３８の動きに連動してモータ４側に戻ってくる
時、前記吐出口は空気の流入口となる。そして、ばね体
５３のばね力に抗して係止部材５２を押し上げ、係止部
材５２がハンマ３９に設けた溝５４に嵌った後、ハンマ
３９と係止部材５２は共にモータ４側に移動する。すな
わち、係止部材５２は長穴５１のピストン側に嵌合さ
れ、ここで係止部材規制体５８で規制されてシリンダ１
４の半径方向外方向に移動不可となる（第４図）。これ
は、係止部材５２の動きを規制してハンマ３９を確実に
位置止めするためである。

このように、この実施例においては、ばね体５３のばね
力に抗するある圧縮空気圧になるまでハンマ３９を保持
し、それまで蓄えたエネルギを、一挙にハンマ３９に付
勢することにより、ハンマ３９に大きな運動エネルギを
与えることができ、ビット２１に大きな打撃力を伝える
ことになる。したがって、コンクリート等の穴あけ作業
を楽に，効率良く行なうことができる。また、同一の高
衝撃力を得るための駆動パワーが小さくなり、モータ４
の小型化が図れ、コストダウン，衝撃工具の軽量化によ
る使い勝手の良さにつながる。なお、第１１図は、ピス
トン３８およびハンマ３９の変位と、空気室の圧力の関
係を示す。同図からわかるように、ハンマ３９の打撃時
間における立ち上りが鋭く、したがってハンマ３９の速
度が大きく、ハンマ３９のエネルギが大きい。

係止部材５２によるハンマ３９の係止力は、第８図に示
すばね圧調整レバー５７を回動可能範囲Ｒ内で回転させ
ることにより調整できる。すなわち、ばね圧調整レバー
５７を回転させると、切起しばね片５３ａの屈曲点と係
止部材５２の接触点との間の長さＬ（第９図）が変わ
り、ばね圧が変わる。このように、ばね力が可変である
ため、対象部材に合わせて打撃力を調整できる。そのた
め、対象部材の穴あけ加工がきれいに行なえる。例え
ば、ぜい性のコンクリート部材に穴をあける時に打撃力
が大きいと、部材端部では部材が欠け、また穴あけ開始
時のはつり量が必要穴周辺にまで広がって、きれいな穴
に仕上がらない。このような問題が解消できる。また、
電池式の工具においては、そのエネルギを有効に作業に
活用できる。

さらに、この実施例では、前述のようにシリンダ１４に
設けた長穴５１に係合する係止部材５２のシリンダ半径
方向外方移動をピストン３８側で移動不可としてあるの
で、係止部材５２によるハンマ３９の係止を、確実にか
つ簡単に行なうことができる。

なお、長穴５１の吸排気は、次の目的のために行なう。
すなわち、ピストン３８とハンマ３９との間の空気室の
圧力は、圧縮工程においては大気圧との圧力差が大き
く、ピストン３８およびハンマ３９と、シリンダ１４と
のシール部から空気が漏れるが、膨張行程においては空
気室の空気圧と大気圧との圧力差は小さく、そのためシ
ール部から空気が流入する量は、前記漏れ量よりもかな
り少ない。そのため、空気室の体積は稼動時間に従い小
さくなり、やがてはハンマ３９にピストン３８が付着し
てしまう。これを防止するために長穴５１より空気の吸
排気を行なわせるものである。

つぎに、空打ち防止等につき説明する。ビット２１を装
置して被対象物にビットを押し付けている時は、中間打
撃伝達部材４４は所定の位置にきており、中間打撃伝達
部材４４はハンマ３９に打撃されてビット２１に打撃力
が与えられる。この時、中間打撃伝達部材４４とハンマ
３９がシリンダ１４内に形成する空気室には、空気穴１
８という空気の出入口があるため、減衰することなく打
撃力を与える。空打ち時においては、空打ち１発目に中
間打撃伝達部材４４はシリンダ１４内からスピンドル２
０内に移動する。また、ハンマ３９も抵抗となるものが
ないため、シリンダ１４の奥に飛ばされ、シリンダ１４
の径大部５０においてハンマ３９に装着されたシール部
材５５は、半径外方向に大きくなり支持される（第７
図）。この時、ピストン３８の往復動により流動する空
気は、空気穴１８より吸排気されるため、空気室内の圧
力は大気圧に比べて大きな圧力差を生じず、ハンマ３９
はシリンダ１４からの係止を外れることなく支持されて
いる。なお、シリンダ１４の径大部５０は、一部に凹部
を設けて形成してもよい。また、シール部材５５はＯリ
ングで図示しているがピストンリングのような切欠きを
設けて半径方向にばね性のあるものとしてもよい。

このように、空打ち防止の構造がシール部材５５で兼用
できて簡単となる。また、空打ち時の往復動は、ピスト
ン３８のみとなり消費電力が少なくなる。特に、充電池
式のものにおいては有利である。さらに、空打ち防止が
確実に、しかも機構部への振動などの負荷を与えずに行
なえるため、本体寿命が向上する。

電池５の着脱操作につき説明する。電池５を取り出した
状態では、第１図の状態と異なり、電池固定片６１は固
定片収納穴６４内に全体が収納され、第１回転カム６８
と第２回転カム６９とは、長さの短い連結状態となって
いる。すなわち、第１回転カム６８の長い突条６８と、
第２回転カム６９の短い溝６９ａとが噛み合った状態と
なっている。この状態で、電池５を右方向から挿入する
と操作子７２を電池５が押し、その力が第１クランク軸
７０に伝わってクランク軸支点７１を中心として回動
し、第２クランク軸６７に伝わる。第２クランク軸６７
に伝わった力は第１回転カム６８を押し、さらに第２回
転カム６９を押し、固定片押え棒６６を押す。固定片押
え棒６６の先端はテーパになっており、固定片押え棒６
６に伝わった力は第３ばね６５の力でハウジング１内に
収まっていた電池固定片６１の溝６１ａに、固定片押え
棒６６のテーパ面から伝えられ、電池固定片６１を押し
上げる。この状態における第１回転カム６８と第２回転
カム６９は、長さの短い状態であるが、この状態で圧縮
されていた第２ばね７４は、元の状態に戻ろうとして固
定片押え棒６６を押し上げるが、その時に働く第３ばね
６５のねじれ力で第２回転カム６９を回転させて、第１
回転カム６８との噛み合い状態を変え、長さの長い状態
になる。長さの長い状態での第１回転カム６８と第２回
転カム６９の噛み合い状態における電池の固定状態が第
１図である。

次に、電池５を外す場合は、第１図の状態で電池５を右
から押し、前に説明した方向で第１回転カム６８と第２
回転カム６９の噛み合いを長さの短い状態にし、電池５
が外せる状態にする。このような操作で、電池５のワン
タッチ着脱が行なえる。

穿孔時のハウジング１の保持の方法を説明する。作業者
は被穿孔物の穴あけ時に、ハウジング１の後端部のハン
ドル凹所７２に親指と人差指との付根を押し付け、ハン
ドル凹溝７３に親指と人差指を挿入した状態で、ハウジ
ング１を保持する。親指と人差指以外の残りの指で、ハ
ウジング１とハンドル２との交差位置に配設されたスイ
ッチ８を握る。もう一方の手でハウジング１を支え、被
穿孔物の穴あけを行なう。このように、作業者がハウジ
ング１を保持するために手の指を挿入するハンドル凹所
７２とハンドル凹溝７３がハウジング１とハンドル２の
中間位置上でビット軸線上に対してハンドル２側にある
のでスイッチ８との操作性がよく作業効率が良いという
利点がある。作業者の穴あけ時のハウジング１を保持す
る手の位置がビット軸線上に近いため、ビット２１の押
し付け力が強く、さらにビット２１から受ける反力によ
るハウジング１にかかるモーメントを防げるという効果
がある。

第１３図は、ダストカップ８０を用いた使用状態を示
す。ダストカップ８０は、ゴム等からなり円筒状に形成
されて、ハウジング１のダストカップ取付溝８２に、弾
性的に着脱自在に取付けられている。ダストカップ８０
は、中央部が薄肉となっており、穿孔の進行により、被
穿孔物に押されて弾性的に変形し、穿孔による切りくず
を収納する。このように、ダストカップ８０で切粉の飛
散を防止でき、上向き等の穿孔作業がやりやすく安全で
ある。ダストカップ８０を使用しない時は、ダストカッ
プ８０を中央の薄肉部分で反転させ、ハウジング１に被
せる（第２図の状態）。これにより、邪魔にならず作業
がやりやすく、またダストカップ８０を紛失しない。ま
た、このダストカップ８０によると、構造簡単で安価で
ある。

なお、前記実施例では、駆動装置として電動のモータ４
を用いているが、これ以外に液体や空気等の流体圧で駆
動されるベーンモータや、液体を間欠的に供給してピス
トン３８の往復動を行なう駆動装置を用いることができ
る。

〔発明の効果〕

この発明の衝撃工具は、係止部材でハンマを一時保持
し、空気圧が高まるとこの保持力に抗して係止部材の係
合が外れ、それまで蓄えられた空気圧で一挙にハンマを
移動させるので、強い打撃力が得られるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図はその側
面図、第３図は同じくその背面図、第４図ないし第７図
は同じくその動作説明図、第８図は同じくその係止部材
配置箇所におけるハウジングの断面図、第９図は同じく
その係止部材とばね体との関係を示す断面図、第１０図
は同じくそのばね体の部分斜視図、第１１図は同じくそ
のピストンとハンマの変位と空気圧の関係の説明図、第
１２図は同じくその電池係止装置のカムの斜視図、第１
３図は同じくそのダストカップを用いた使用状態の説明
図、第１４図は従来例の断面図、第１５図はその動作説
明図である。 １……ハウジング、２……ハンドル、４……モータ、５
……電池、１０……中間軸、１３……ギヤ、１７……ギ
ヤボックス、１８……空気穴、２０……スピンドル、２
１……ビット、３５，３６……偏心軸、３７……コンロ
ッド、３８……ピストン、３９……ハンマ、４４……中
間打撃伝達部材、５０……径大部、５１……長穴、５２
……係止部材、５３……ばね体（押圧体）、５４……
溝、５５……シール部材、５８……係止部材規制体、８
０……ダストカップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動装置により往復動するピストンを収容
   したシリンダと、このシリンダに嵌挿されて前記ピスト
   ンの往復動により空気圧を介して往復駆動され中間打撃
   伝達部材を介してビットを打撃するハンマと、前記ハン
   マの往復動行程の途中位置で前記シリンダに設けられて
   押圧体の押付力により前記ハンマを前記空気圧に抗して
   所定空気圧以下で係止する係止部材とを備えた衝撃工
   具。
2. 【請求項２】前記シリンダに、軸方向に沿う吸排気用の
   長穴を設け、この長穴内に前記係止部材を移動自在に配
   置した特許請求の範囲第(1)項記載の衝撃工具。
3. 【請求項３】前記係止部材は、前記長穴内のビット側位
   置でのみ前記押圧体で前記シリンダの半径方向外方へ逃
   げ可能に支持されて、ピストン側位置では前記押圧体か
   ら外れるものとし、このピストン側位置で前記係止部材
   がシリンダの半径方向外方へ逃げることを阻止する係止
   部材規制体を設けた特許請求の範囲第(2)項記載の衝撃
   工具。
4. 【請求項４】前記押圧体がばね体からなる特許請求の範
   囲第(1)項記載の衝撃工具。