JPS59232774A - 振動ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は振動ドリルに関するものである。

〔背景技術〕

従来、振動ドリルとして、第１図に示すピストンハンマ
式のもの（特公昭５３−４６７６１号公報）や、第２図
のラチェット式のもの〔特開昭４８−５３３８３号公報
〕が提案されている。

第１図のピストンハンマ式のものは、モータ１の回転を
偏心カム軸２からコネクティングロッド３でピストン４
の往復運動に変換し、ピストン４は空気室５を介してフ
リーハンマ６に往復動を伝え、フリーハンマ６がビット
７の底部に打撃を加える形式となっている。一方、他の
機ｌｆ４により、同一のモータ１から回転がビット７に
伝えられ、いわゆる回転打撃の作用によりビット７が岩
石やコンクリートに穴をあけていく。この形式の欠点は
、空気室５を密閉しておかなければ、ピストン４の往復
エネルギが効率良くフリー・・ンマ６に伝わらないため
、運動中は空気室５を密閉シヘルする必要があることで
ある。この図の例では、ピストン４のシール８と、フリ
ーハンマ６のシール９とがこの機能を果たす。しかしな
がら、動作中、特にフリーハンマ６がビット７を打撃す
る直前は空気厘５の圧力は非常に大きくなｐ（文献では
２０００　Ｋ　ｙ、／−にもなるといわれている）、シ
ール８゜９（普通はＯリング）の緊迫力を相当に強くし
ておかなければ空気が洩れてしまう。したがって、ピス
トン４やフリーハンマ６を円滑に駆動させるためには、
七の緊迫力によるシリンダとの摩擦力に打ち−勝つ大き
な動力が必要になり、モータ１も大型で大出力のものに
しなければならない。通常、消費電力で４００Ｗ以上の
ものとなる。また、摺動部の信頼性、特に寿命を向上さ
せるために油潤滑が必要で、このためのシール機構等も
複雑になシ、前述の大モータと併せて大型大重量になシ
易く、使い勝手も悪い。

第２図のラチェット式の場合、モータ１１０回転はピニ
オン１２および減速歯車１３で減速されてラチェツト板
１４を回転させ、このラチェツト板１４を相対する位置
に回転不能に固定された同一形状のラチェツト板１５と
、ビットを材料に押付ける力によって噛み合♂て出力軸
１６に微振動を与え、その振動と回転力で岩石やコンク
リートに穴をあける構造となっている。

この形式のものでは次の欠点がある。■ピストンハンマ
方式とは異なり、打撃力ではなく、微振動をオＵ用する
ため、打撃力が弱い。測定したところ、・・ンマ方式の
１，１となる。そのため、モル　　　４ タル等の骨材を含まない壁面であれは穴あけが可能であ
るが、骨材（岩石の小片）が入ったコンクリートの場合
は、力不足で少しずつしか削れず、穴あけ時間が極端に
長くなる。また、モータ動力を上げてＩＫＷ程度の撮動
ドリルにしたときは骨材に肖っても穴はあけられるが、
本体重量が５〜６Ｋｙ程度と非常に重くなり、いずれに
しろ使い勝手の非常に悪“い道具となってしまう。■穴
あけ時に、ビットからの微振動の反力が固定されたラチ
ェット板１５全通して手に伝わってきて手がしびれ、長
時間作業に耐えられない。■微振動衝撃力を大キくシて
速く穴をあけようとすると、反力を受ける固定されたラ
チェツト板１５をより強くピント側に押圧する必要があ
る。すなわち、手で本体を強く押さないと穴があかない
ことになる。

これでは、例えば天井の穴あけ等のように、足元が不安
定な場所での穴あけ作業は非常に行い難く、作業者にと
って使い勝手の悪いものになっている。

さらに、強く押つける程、手のダンパ効果が小さくなシ
、ますます振動が身体に伝わ力、実用に耐えないものに
なっている。

〔発明の目的〕

この発明は、小型で効率良く大きな打撃を与えることが
でき、また振動が手に伝わｐ難くて疲れない振動ドリル
を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

この発明の振動ドリルは、モータと、このモータから回
転伝達される出力軸と、この出力軸に打撃を与えるハン
マと、このノ）ンマを前記出力軸側に付勢するばねと、
前記モータで駆動されて前記ばねを撓ませる駆動子とを
備えたものである。

ばねの反発力で打撃力が得られるため、手で強く押す必
要がない。また、ばねで打撃の衝撃が吸収され、手に振
動が伝わらない。

実施例 この発明の一実施例を第３図ないし第６図に示す。図に
おいて、２０は本体であり、把手２１と電池収納部２２
を有する。把手２１にモータ２３のスイッチ２４が設け
られている。本体２０内にモータ２３と、カム筒２５と
、ノーンマ２６と、出力＠２７とが同軸心上に配置され
ている。出力軸２７の本体２０から突出した部分に、ビ
ット２８を取付けるチャック２９が設けられている。出
力軸２７は本体２０の先端の軸受３０で回転自在かつ−
軸方向移動自在に支持されている。モータ２３の回転は
遊星歯車機構３１を介して減速されて駆動軸３２に伝え
られる。駆動軸３２の中間にピット２８への回転伝達用
のビニオン３３が圧入等で固定されており、先端にカム
筒２５のカム面に接する摺動ビン３４が固定されている
。摺動ピン３４はローラが外嵌したものでもよい。ビニ
オン３３は出力＠２７と平行に設けられた伝達軸３５の
一端の歯車３６に噛合い、他端のビニオン３７および減
速歯車３８を介して出力軸２７に回転伝達する。減速歯
車３８と出力軸２７とは、出力軸２７がスラスト方向に
振動するのでスプラインで結合しである。

ハンマ２６は先端に拡径部２６ａを有する丸軸状に形成
され、出力軸２７の後端に固定されたカイト筒３９内に
軸方向移動自在に挿入されている。

ガイド筒３９内にけハンマ２６を出力軸２７側に付勢す
るばね４０が収容され、ガイド筒３９の先端の端壁内面
にクソクヨン４１が設けられている。

ハンマ２６の後端には前記カム筒２５が固定されている
。カム筒２５Ｆｉ駆動子となるものである。

カム筒２５は、外筒２５Ａと六本部材２５Ｂ：とからな
Ｑ、両者はシェアビン等で結合されている。

動作 モータ２３の回転は、遊星歯車機構３１で減速されて駆
動軸３２に伝えられ、駆動軸３２のビニオン３３から、
歯車３６．伝達軸３５．ビニオン３７および減速歯車３
８′ｆ：介して出力軸２７に伝達される。また、駆動軸
３２の先端の摺動軸３４が駆動軸３２の回転に伴なって
第５図のようにカム筒２５のカム面全移動することによ
り、カム筒２５と・・ンマ２６とが一体となったものを
ばね４０に抗して往復動させる。カム筒２５がハンマ２
６をモータ２３側へ引張フ上げるときに、ばね４０を撓
ませてばね４０にエネルギを蓄積させる。そして、カム
面の頂部を摺動軸３４が通過したとき、ばね４０のエネ
ルギでノ・ンマ２６は出力軸２７に衝突する。そのため
、出力軸２７は回転と打撃が組合わさった運動を行う。

ばね４０に蓄えられるエネルギがハンマ２６の運動エネ
ルギに変換される変換式は次のようになる。

±ｋ　ｘ”　＝　Ｌｍ　ｖ” ２ ここで、ｋ；ばね定数、ｖ；ハンマの最大速度。

Ｘ；最大変位９ｍ；ハンマの質量（カム筒の質量を加算
したもの）、である。■という速度を与えられたハンマ
２６が出力軸２７に衝突する衝撃力は次式で表わされる
。

ｆ＝ｍｖ／ｌ ここで、ｆ；衝撃力、【；衝撃時間、である。

このように、ばね４０にエネルギを蓄えて打撃力を得る
ため、本体２０を手で強く押す必要がなも ぐ、天井のような足場の悪い所でも簡単に作業できる。

また、ばね４Ωに蓄えたエネルギで打撃力を得るため、
モータ２３が小型であっても打撃力が大きくな９．コン
クリート中の骨材でも破砕することか可能となる。しか
も、ピント２８の衝撃はけね４０を介して本体２０に伝
わるため、振動が手に伝わり難く、疲れない、！、た、
従来のピストンハンマ式のように密閉性を得るために摩
擦等の抵抗を生じさせるという問題がなく、効率が良い
。

なお、自ＯＢ己の式かられかるように、ノ・ンマ２６に
カム筒２５を一体化させていることから、質量が増大し
、衝撃力が増す。そのため、小型で打撃力の大きいもの
とすることができる。また、ばね４０の共振を利用すれ
ば、ハンマ２６の衝撃力を大幅に増大することができる
。このとき、打撃数は次の式で示す周波数に略等しい値
に設定する。

ｆ−１πＶ１フ着 ここで、ｆ；周波数（Ｈｚ）、　　π；円周率、である
。

第６図ないし第８図は他の実施例を示す。固定シリンダ
４５内に回転シリンダ４６を軸受４７で回転自在に設置
し、回転シリンダ４６内にノ・ンマ２６′を嵌合しであ
る。固定シリンダ４５はシリンダキャップ部４５ａで取
付部材４８を介して本体２０に固定されている。回転シ
リンダ４６Ｌｒｉ継手４９で駆動軸３２に接続されてい
る。・・ンマ２６′は駆動子を兼用するものてあり、外
周面にカム溝５０を有する。カム溝５０には回転シリン
ダ４６に固定された摺動ビン５１が係合する。・・ンマ
２６′は先端外周に拡径部２６ａ′を有し、回転シリン
ダ４６と拡径部２６ａ′との間に設けられたばね４０′
によシ出力軸２７′の先端側へ付勢されている。また、
・・ンマ２６′は中央に凹所５２を有し、出力軸２７′
の後端が軸方向移動自在に嵌合している。凹所５２は空
気穴５３を有する。固定シリンダ４５ＶＣはシリンダキ
ャップ部４５ａの内面にクッション４１′が設けられ、
かつ８壁にクンジョン４１’、ｌ：５もわずかにモータ
２３側に位置して空気穴５４が設けられている。また、
固定シリンダ４５のハンマ２６′の周回と対応する部分
にも空気穴５５が設けられている。

このように構成した場合、・・ンマ２６′に凹所５２を
設けて出力軸２７′の一部を収容しているので。

・・ンマ２６′と出力軸２７′が長さ方向において及な
り、その分だけ全体の長さが短くできる。そのため、本
体２０を手で握ったときに、把手２１とビット２８の先
端との距離が短くなって使いルＪ手が向上する。また、
前記実施例と同様に、ハンマ２６′にカム部分が一体に
設けられていることから、゛ハンマ２６′の質量が増大
でき、打撃力を増すことができる。

固定シリンダ４５のハンマ２６′の拡径部分淘′との嵌
合部分や、出力軸２７′と・・ンマ２６′の凹所５２と
の嵌合部分は円滑な動作のために密に嵌合させることが
望ましい。そのようにした場合、空気溜りが生じて逆に
動作の抵抗が生じるが、各空気溜りとなる箇所に空気穴
５３〜５５を設けであるので、この抵抗をなくすことが
できる。そのため、効率低下が防止でき、モータ２３や
電池の小型軽量化が図れる。

捷た、ハンマ２６′の空打ちに対する衝撃緩和が次のよ
うに得られる。・・ンマ２６′が出力軸２７′を打撃し
、穴あけを行うときは打撃によって運動エネルギが弱ま
ってシリンダキャップ４５ａにハンマ２６′が当る。そ
のため、シリンダキャップ４５ａに損傷はない。しかし
、空打ちのときは・・ンマ２６′が直接にシリンダキャ
ップ４５ａに当り、運動エネルギが大きいだけに、その
ままであるとその損傷も大きい。これを解決するために
、空気穴５４の位置を第８図のように、クッション４１
　　の前面よジもＱだけハンマ２６′側に配置しである
。ハンマ２６　　がシリンダキャップ４５ａＫ当るとき
、２　ｒｋＪＪ　５６（第８図）内の空気を空気穴５４
から逃がしながら当る。このとき、シリンダキャップ４
５ａのクッション４１′で緩衝作用が得られるが、これ
だけではクッション４１′を非常に大きくしないとその
機能を果たせない。しかし、空気穴５４を前記のように
配置してあれは、ハンマ２Ｇ′が空気穴５４ケ通過する
までシリンダキャップ４５ａに近づいたときに、残りの
空気の逃げＳがなくなり、空気ばねとして作用する。；
ｅ：のため、ハンマ２６′の緩衝機能が向上する。これ
によシ、クッション４１′ヲ小型化でき、その分全体長
さを短くできる。その他は第１の実施例と同様である。

第９図ないし第１２図はさらに他の実施例を示す。ガイ
ドシリンダ６０を取付部材６１で本体２０に固定し、ガ
イド筒３９内にハンマ２６′を軸方向移動自在に＠挿し
、かつコンロッド６２の一端の駆動子６３を収容する。

ハンマ２６′は出力軸２７′の後端を軸方向移動自在に
嵌挿した凹所５２　　を有する。駆動子６３と・・ンマ
２６′とはけね４０’で連結する。フンロッド６２はガ
イドシリンダ６０の端部に設けられた軸受６４で軸方向
移動目在に嵌挿されている。コンロッド６２はロッドリ
ング６２ａ分有し、軸方向と直交する長穴６５が設けら
れている。長穴６５には傘歯車６６に突設された偏心ピ
ン６７が係合している。傘歯車６６はモータ２３のモー
タ軸２３ａに設けられた傘歯車６８と噛み合っている。

モータ２３から出力軸２７’に回転を伝達する機構Ｉ′
ｉＭ１の実■例と同様であるので、対応部分に同一符号
を付してその説明を省略する。

なお、ガイドシリンダ６０にはクッション４１′と空気
穴５４′が設けられ、・・ンマ２６″には空気孔５３′
が設けられている。

動作を説明する。モータ２３の回転は伝達軸３５を介し
て出力軸２７’ｌｔ’ｔＣ伝えられる。また、モータ２
３の回転は、傘歯車６６に伝えられ、ロンドリンク６２
ａの長穴６５内をころがり移動する偏Ｉロピン６７によ
ってコンロッド６２の往俵運動に変換される。第１０図
において、Ｓは偏心ビン６７の軌跡である。その往復運
動は、さらに駆動子６３およびばね４０’を経て・・ン
マ２６′に伝達され、・・ンマ２６′はその往復運動に
より出力軸２７′を打撃する。

・・ンマ２６　　によるばね４０′を利用した打撃作用
を説明する。第１１図Ｗは駆動子６３の後退によるばね
の引張り開始状態を示す。駆動子６３が後退すると、ハ
ンマ２６′の慣性によｐばね４０’だけが伸びる（第１
１図（Ｂ））。さらに駆動子６３が後退すると、・・ン
マ２６′がばね４０’で引張られて移動を始める（第１
１図（Ｃ））。駆動子６３がストローク端で前進を始め
ると、駆動子６３とハンマ３′との移動方向が互いに逆
になり、ばね４０　　は圧縮され、エネルギが蓄えられ
る（第１１図（ＤＪ　）。駆動子６３が前進を続けるこ
とによシ、ばね４０″に蓄えられたエネルギは、ハンマ
２６″を通して出力軸２７’に打撃で伝えられる。この
ような動作により、第１２図のように駆動子６３のサイ
ンカーブＡの運動は、ハンマ２６′の略三角波形Ｂの運
動になり、強力な打撃力が得られる。第１２図において
、Ｔは打撃区間を示す。さらに、前述のばねとハンマと
で形成される系の共振を利用することにより、一段と大
きい打撃力が得られる。その他は第１の実施例と同様で
ある。

〔発明の効果〕

この発明の振動ドリルは、小型で効率良く大きな打撃を
与えることができ、また振動が手に伝わり難くて疲れな
いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｒよ従来例の断面図、第２図は他の従来例の断面
図、第３図はこの発明の一実施例の断面図、第４図ｒよ
その異なる動作状態の部分断面図、第５図囚〜（Ｃ）は
同じくその動作説明図、第６図は他の実施例の断面図、
第７図（５）、　ＣＢ）はその動作説明図、第８図は同
じくその部分拡大断面図、第９図はさらに他の実施例の
断面図、第１０図はそりロッドリングの平面図、第１１
図囚〜（５））Ｉ／′ｉ同じくその動作説明図、第１２
図は同じくその動作説明図である。 ２０・・・本体、２３・・・モータ、２５・・・カム筒
（駆動子）、２６〜２６′・・・ノ・ンマ、２７〜２７
′・・・出力軸、２８・・・ビット、３１・・・遊星歯
車機構、３２・・・駆動軸、３４・・・摺動軸、３９・
・ガイド筒、４０〜４０・・・ばね、４１　、４１’・
・・クッション、４５・・・固足シリンダ、４６・・・
回転シリンダ、５０・・・カム溝、５３〜５５・・・空
気穴、６０・・・ガイドシリンダ、６３・・駆動子、６
７・・・偏心ビン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　モータと、このモータから回転伝達される出
   力軸と、この出力軸に打撃を与えるハンマと、このハン
   マを前記出力軸側に付勢するばねと、前記モ〜りで駆動
   されて前記ばねを撓ませる駆動子とを備えた振動ドリル
   。
2. （２）前記駆動子と前記ハンマとを分離し、その間に前
   記ばねを配設した特許請求の範囲第（１）項記載の振動
   ドリル。
3. （３）　　前記駆動子と前記ハンマとを一体化し、この
   一体化したものを前記はねて前記出力軸側に付勢した特
   許請求の範囲第（１）項記載の振動ドリル。
4. （４）前記ハンマの中心に凹所を設け、この凹所に前記
   出力軸の後端を軸方向移動自在に収容した特許請求の範
   囲第（１）項記載の振動ドリル。
5. （５）゛　前記−・ンマに外嵌してこのハンマを軸方向
   移動自在に支持するシリンダを設け、このシリンダに空
   気へ七設けた特許請求の範囲第（１）項記載の振動ドリ
   ル。
6. （６）　　前記シリンダの前記ハンマの前面と対向する
   端壁内面例クッションを設け、前記空気穴の位置を、前
   記クッシロンの先端面よりも若干前記端壁内面から離れ
   た位置とした特許請求の範囲第（５）項記載の振動ドリ
   ル。