(57)【要約】【課題】衝撃子の運動エネルギーを打撃によって工具に伝達して加工作業を行う電動工具において、打撃を伝達する機構における緩衝および外部からの異物侵入防止に関する構造を合理化するのに資する技術を提供する【解決手段】モータを介して直線運動する衝撃子１３３と、衝撃子１３３による打撃によって当該衝撃子１３３の移動方向に移動する中間子１５１と、中間子１５１による打撃によって所定の加工作業を行う工具１７１と、少なくとも中間子１５１を保持するホルダ１５５を有する電動工具であって、衝撃子１３３による打撃によって移動する中間子１５１のホルダ１５５への打撃力を緩衝する緩衝部材１８１が設けられるとともに、緩衝部材１８１は、中間子１５１とホルダ１５５との間のシール部材１８３を兼用する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを介して直線運動する衝撃子と、前記衝撃子による打撃によって当該衝撃子の移動方向に移動する中間子と、前記中間子による打撃によって所定の加工作業を行う工具と、少なくとも前記中間子を保持するホルダを有する電動工具であって、
前記衝撃子による打撃によって移動する前記中間子の前記ホルダへの打撃力を緩衝する緩衝部材が設けられるとともに、当該緩衝部材は、前記中間子と前記ホルダとの間のシール部材を兼用することを特徴とする電動工具。
【請求項２】
請求項１に記載の電動工具であって、
前記緩衝部材は、ロッド状に形成された前記中間子の外周面と摺接しつつ当該外周面を周回するように配置される弾性材によって規定され、
前記中間子が当該中間子の長軸方向に移動する際、前記弾性材は、前記中間子の大径部を介して入力された前記中間子の打撃力を、前記中間子の長軸方向に変形することによって緩衝することを特徴とする電動工具。
【請求項３】
請求項２に記載の電動工具であって、
前記弾性材の前記中間子の長軸方向への変形量が制限されていることを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動ハンマー等のように、直線運動する衝撃子の運動エネルギーを打撃によって工具に伝達することで加工作業を行う電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動工具の一例として、特開平９−１７４３１７号（特許文献１）に電動ハンマーの構成が開示されている。この電動ハンマーは、筒状に形成されたツールホルダ内に同軸上で摺動可能に収容された衝撃子、中間子および工具を有する。衝撃子はモータを介して直線運動し、中間子は直線運動する衝撃子の打撃によって直線運動する。また工具は、直線運動する中間子の打撃によって所定のハンマー加工作業を行うよう構成される。すなわち衝撃子および中間子は工具に対して打撃力を作用させる打撃要素の意義を有する。
【０００３】
ところで上記した従来の電動ハンマーでは、工具に対する衝撃子および中間子の相対的な位置関係を特に制御していないため、中間子が衝撃子の打撃によって直線運動を行う際に、工具は中間子に対し最も近接した位置と最も離間した位置との間の何処に位置するか必ずしも定常的ではない。このため中間子の打撃を工具が十分に受承できない場合が生じ得る。この場合、衝撃子から伝達された中間子の運動エネルギーは、中間子がツールホルダに当接した際に当該ツールホルダ側へ打撃力として伝達され、電動工具本体に衝撃を与えることになるため、所定の対策が要請される。
【０００４】
また上記打撃要素は、ツールホルダ内を摺動しつつ直線運動をする部材であるため、かかる打撃要素の配置領域には外部から塵埃等が侵入して摺動動作を阻害することがないよう所定の対策が必要となる。一方、電動ハンマー内部には限られたスペース中に各種の機械要素が密に配置される関係上、上記衝撃対策や、塵埃等の侵入防止対策を講じる場合、可能な限り各対策のための設計を合理化することが望ましい。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１７４３１７号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、衝撃子の運動エネルギーを打撃によって工具に伝達して加工作業を行う電動工具において、打撃を伝達する機構における緩衝および外部からの異物侵入防止に関する構造を合理化するのに資する技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。請求項１に記載の発明によれば、モータを介して直線運動する衝撃子と、当該衝撃子による打撃によって衝撃子の移動方向に移動する中間子と、中間子による打撃によって所定の加工作業を行う工具と、少なくとも中間子を保持するホルダを有する電動工具が構成される。さらに本発明は、中間子が衝撃子による打撃によって移動する際の当該中間子のホルダに対する打撃力を緩衝する緩衝部材を有する。この緩衝部材は、中間子とホルダとの間のシール部材を兼用するよう構成される。緩衝部材がシール部材を兼用する構成により、中間子のホルダへの打撃力を緩衝するための対策と、外部の塵埃等がホルダと中間子の間から電動工具内部に侵入するのを防止するための対策とを個々に実施する必要が無く、電動工具の耐久性、省スペース性を合理的に確保することが可能となる。なお緩衝部材は、中間子の打撃力につき、当該中間子とホルダとの間に配置されて緩衝する態様、ホルダを複数のパーツで構成しつつパーツ間に配置されて緩衝する態様など、各種の態様を好適に包含するものとする。また、緩衝部材による緩衝の度合いとしては、中間子の打撃力を完全に吸収する態様、緩和する態様のいずれも好適に包含可能である。
【０００８】
なお本発明における「衝撃子」は、モータを介して直線運動するとともに、当該直線運動による運動エネルギーを打撃によって中間子に伝達する部材であり、ストライカとも称呼される。モータを介して衝撃子を直線運動させる態様としては、シリンダ内の一端側にピストン状の衝撃子を摺動可能に配置するとともに、他端側にはモータ側に連結されて往復動する駆動側ピストンを配置し、モータを介して当該駆動側ピストンを往復動する際のシリンダ内の空気バネの作用により、ピストン状の衝撃子を駆動する態様、シリンダ内の一端側にピストン状の衝撃子を摺動可能に配置するとともに、シリンダの他端側をモータ側に連結して往復動させ、かかるシリンダをモータによって往復動する際のシリンダ内の空気バネの作用により、ピストン状の衝撃子を駆動する態様、モータ側に連結されて往復動するピストンをシリンダ内の一端側に配置するとともに、当該ピストンを収容するシリンダを衝撃子として配置しておき、モータによってピストンを往復動する際の空気バネの作用により、シリンダ状の衝撃子を駆動する態様など、各種の形態が採用可能である。
【０００９】
またモータの回転出力を駆動部材の往復動作に変換するには、例えばクランクシャフトを用いた運動変換機構、斜板を用いた運動変換機構等、各種の機構が採用可能である。
【００１０】
本発明における「中間子」は、工具に対する打撃によって衝撃子の運動エネルギーを当該工具へ伝達するための部材であり、インパクトボルトとも称呼される。また「打撃による所定の加工作業」としては、典型的には被加工材に対するハンマー作業がこれに該当する。なお本発明においては、電動工具が打撃以外による加工作業、例えばドリルによる加工作業を兼務することを妨げない。例えば工具を往復動して加工作業を行うハンマーと、工具を回転して加工作業を行うドリルとを併用したハンマードリル等の構成が可能である。また本発明における「ホルダ」は、少なくとも中間子を保持する部材であれば足り、工具を保持するツールホルダとは別個に構成してもよいし、あるいは工具と中間子の双方を保持するツールホルダとして構成してもよい。またホルダは中間子を全体的に保持する構成としてもよいし、あるいは中間子の一部を保持する構成としてもよく、ホルダを一つのパーツで構成する態様、複数のパーツを組み合わせて構成する態様のいずれも好適に採用可能である。また複数のパーツを組み合わせてホルダを構成する場合、上記緩衝部材は、いずれかのパーツに配置してもよく、あるいは各パーツの間に配置してもよい。
【００１１】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の電動工具における緩衝部材が、ロッド状に形成された中間子の外周面と摺接しつつ当該外周面を周回するように配置される弾性材によって規定される。弾性材としては、例えばゴム材を環状に成形したラバーリング等がこれに該当する。本発明では、中間子が当該中間子の長軸方向に移動する際、弾性材は、中間子の大径部を介して入力された中間子の打撃力につき、中間子の長軸方向に変形することによって緩衝する。弾性材が中間子の外周面に周回状に摺接することで中間子とホルダ間のシール性が確保され、かつ当該弾性材が中間子の長軸方向に変形することで、中間子の大径部を介して入力された中間子の打撃力の緩衝がなされる。なお中間子の「大径部」は、中間子の外周部において他よりも径方向に相対的に大きくなるように形成された部分をいい、例えば中間子外周部に形成されたフランジ部等がこれに該当する。
【００１２】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の電動工具において緩衝部材を構成する弾性材につき、当該弾性材の中間子の長軸方向への変形量が制限されるように構成される。弾性材の変形量が制限されることで、当該弾性材による緩衝能力には一定の制限が加えられることになるものの、当該弾性材はシール部材を兼務する関係上、中間子の打撃力を緩衝する際の変形量を規制することで、緩衝部材の劣化を遅らせ、経時的な緩衝能力確保とシール能力確保のバランスを効果的に図ることが可能となる。なお緩衝部材の変形量を規制するには、例えば、弾性材が中間子の打撃力によって変形する際に、中間子の所定量以上の移動をストッパで規制することで弾性材の所定量以上の変形を制限するといった構成が好適に採用可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明の実施の形態では、図１に示すように電動ハンマー１０１を用いて説明する。なお本電動ハンマー１０１は、ハンマーとドリル双方の機能を切り替え可能に併有するタイプとして構成されている。図１に示すように、本実施の形態に係る電動ハンマー１０１は、概括的に見て、モータハウジング１０３ａ、ハンドグリップ１０３ｂおよびギアハウジング１０３ｃからなるハウジング１０３内に各種部材および機構が配置されてなる。具体的にはモータハウジング１０３ａ内にモータ１１１が設けられ、ハンドグリップ１０３ｂにトリガスイッチ１１３が設けられ、ギアハウジング１０３ｃ内に運動変換機構１２０、エアシリンダ機構１３０、打撃力伝達機構１５０および緩衝シール機構１８０が設けられる。さらにギアハウジング１０３ｃの先端側（図中左側）には先端工具機構１７０が着脱自在に接続される。
【００１４】
モータ１１１は、作業者がトリガスイッチ１１３を投入することによって通電駆動され、モータ出力軸１１１ａに回転駆動力が出力される。一方、運動変換機構１２０は、モータ出力軸１１１ａと噛み合い係合するギア１２１、ギア１２１に連接されたギアシャフト１２３、ギアシャフト１２３に嵌装されたボス１２５、スチールボール１２７を介してボス１２５に係合されたアーム１２９を主体として構成される。
【００１５】
エアシリンダ機構１３０は、上記運動変換機構１２０を構成するアーム１２０が一端側に遊嵌されたシリンダ１３１、シリンダ１３１内のボア内に往復動可能に収容されたストライカ１３３、シリンダ１３１とストライカ１３３とによってボア内に区画形成されるエアチャンバー１３５を主体として構成される。さらに電動ハンマー１０１の主要部の構成を詳細に示す図２から理解されるように、ストライカ１３３の外周部には当該ストライカ１３３の外周面を周回するようにシール部材１３４が配置され、シリンダ１３１のボア内壁とストライカ１３３との間をシールし、これによってエアチャンバー１３５を外部から遮断している。なお、ストライカ１３３は本発明における「衝撃子」に対応する要素である。
【００１６】
打撃力伝達機構１５０は、図１および図２に示されるように、エアシリンダ機構１３０を介して高速で直線運動するストライカ１３３の打撃を受承して直線運動するインパクトボルト１５１を主体として構成される。インパクトボルト１５１は本発明における「中間子」に対応する要素である。当該インパクトボルト１５１は、その直線運動の方向（図中左右方向）に長軸を有するロッド状部材として構成されるとともに、スリーブ１５３およびツールホルダガイド１５５内に往復摺動可能に収容される。ツールホルダガイド１５５は、インパクトボルト１５１を摺動可能に収容するとともに、後述するツールホルダ１７５が係合することで先端工具機構１７０を電動ハンマー１０１側に止着するための部材である。またインパクトボルト１５１は、その中央領域後部側における外周部にフランジ部１５２を有する。なおフランジ部１５２は本発明における「大径部」に対応する要素である。
【００１７】
スリーブ１５３も、ツールホルダガイド１５５と同様にインパクトボルト１５１を摺動可能に収容する部材であり、その内周部には肩部１５３ａが形成され、インパクトボルト１５２が先端工具機構１７０方向（電動ハンマー１０１の先端方向）に移動する際、インパクトボルト１５１のフランジ部１５２が当該肩部１５３ａに当接可能とされる。フランジ部１５２が肩部１５３ａに当接することで、インパクトボルト１５１の長軸方向（図中左方向）への打撃力がスリーブ１５３に伝達されることとなる。なお、スリーブ１５３およびツールホルダガイド１５５は、それぞれ本発明における「ホルダ」に対応する要素である。
【００１８】
緩衝シール機構１８０はラバーリング１８１を主体として構成される。ラバーリング１８１は、本発明における「緩衝部材」に対応する要素であり、スリーブ１５３とツールホルダガイド１５５の間にて、インパクトボルト１５１の外周面に摺接しつつ当該外周面を周回するように配置されたゴム製の環状リング部材として構成される。ラバーリング１８１は、その中央領域に小径部１８５が形成されるとともに、両端側にインパクトボルト１５１の外周面に摺接する一対のシール部１８３が形成されている。かくしてインパクトボルト１５１のフランジ部１５２がスリーブ１５３の肩部１５３ａに当接することで、インパクトボルト１５１の打撃力がスリーブ１５３に伝達された場合、ラバーリング１８１は、スリーブ１５３とツールホルダガイド１５５との間でインパクトボルト１５１の長軸方向（図中左右方向）に圧縮変形しつつ、インパクトボルト１５１の打撃力を緩衝（緩和）する。ラバーリング１８１は、当該ラバーリング１８１のうち変形に対する剛性が小さくなるように設定された小径部１８５により円滑に変形可能である。またシール部１８３がインパクトボルト１５１の外周部に周回状に摺接することで、外部の塵埃等がクリアランス１８７から打撃力伝達機構１５０およびエアシリンダ機構１３０側へ侵入することが阻止される。
【００１９】
なおラバーリング１８１は、ツールホルダガイド１５５のスリーブ１５３側の内端部１５５ａから、インパクトボルト１５１の長軸方向（図中左右方向）に関し当該スリーブ１５３に向かって距離Ｄだけ突出するように配置される。これによりスリーブ１５３がインパクトボルト１５１の打撃を受承して図中左方向に移動した場合、当該スリーブ１５３の先端がツールホルダガイド１５５の内端部１５５ａに当接することで、ラバーリング１８１の圧縮変形量が規制される。換言すればラバーリング１８１は、上記距離Ｄだけ変形することが許容される。
【００２０】
先端工具機構１７０は、ツールホルダガイド１５５に止着されるツールホルダ１７５と、ツールホルダ１７５に摺動可能に保持されて被加工材にハンマー作業を遂行する工具ビット１７１と、ツールホルダ１７５に工具ビット１７１を着脱自在に保持させるための工具ビット止着部１７３を主体として構成される。工具ビット１７１は本発明における「工具」に対応する要素である。
【００２１】
上記のように構成される電動ハンマー１０１の作用および使用方法について以下に説明する。作業者がトリガスイッチ１１３を投入すると、モータ１１１が通電駆動される。モータ１１１が駆動されると、当該モータ１１１の回転駆動力はモータ出力軸１１１ａおよびギア１２１を通じてギアシャフト１２３に伝達され、ギアシャフト１２３が回転駆動される。なおモータ出力軸１１１ａに対するギア１２１のギア比を選択することでモータ１１１からギアシャフト１２３への変速比が適宜設定される。ギアシャフト１２３の回転により、当該ギアシャフト１２３に嵌装されたボス１２５が回転する。ボス１２５が回転すると、当該ボス１２５のスチールボール１２７に面する斜面の作用により、アーム１２９が図１中左右方向に揺動し、これによってアーム１２９の図中上端側に遊嵌状に連結されたシリンダ１３１が図中左右方向に往復直線運動を行う。シリンダ１３１の往復直線運動に伴い、当該シリンダ１３１とピストン状のストライカ１３３との間のエアチャンバー１３５が適宜圧縮膨張作用を繰り返し、これによってストライカ１３３が図中左右方向に直線運動可能とされる。
【００２２】
例えばシリンダ１３１が電動ハンマー１０１の先端方向（図中左方向）に直線運動すると、エアチャンバー１３５が圧縮される。これによりストライカ１３３は、いわゆる空気バネの作用によってシリンダ１３１の移動速度よりも高速でインパクトボルト１５１に向かって直線運動する。ストライカ１３３がインパクトボルト１５１に衝突することで、ストライカ１３３の運動エネルギーがインパクトボルト１５１に伝達され、当該インパクトボルト１５１は工具ビット１７１に向かって高速で直線運動する。インパクトボルト１５１が工具ビット１７１に衝突することで、インパクトボルト１５１の運動エネルギーが工具ビット１７１に伝達され、当該工具ビット１７１は前方に高速で直線運動し、これによって特に図示しない被加工材に対するハンマー作業が遂行されることとなる。
【００２３】
なおストライカ１３３の駆動については、特に詳細に図示しないものの、シリンダ１３１に穿設された吸気孔の位置および直径、ストライカ１３３の重量、アーム１２９の揺動距離、シリンダ１３１のボア径等といった様々なパラメータを総合して適宜設定可能である。
【００２４】
本実施の形態における電動ハンマー１０１では、ストライカ１３３およびインパクトボルト１５１に対する工具ビット１７１の相対的な位置関係は自動的にコントロールされるものではなく、ストライカ１３３およびインパクトボルト１５１が最適のタイミングで工具ビット１７１を打撃駆動しない場合が生じ得る。例えば図２に示す状態では、工具ビット１７１が電動ハンマー１０１の奥部側（図中右側）に位置することにより、インパクトボルト１５１のフランジ部１５２がスリーブ１５３の肩部１５３ａから十分離間した状態で、インパクトボルト１５１が工具ビット１７１に当接するため、ストライカ１３３の運動エネルギがインパクトボルト１５１を介して工具ビット１７１に効率よく伝達される。しかしながら、図２に示す状態よりも工具ビット１７１が先端側（図中左側）に位置する場合には、ストライカ１３３の打撃によって直線運動するインパクトボルト１５１が工具ビット１７１に当接する前に、フランジ部１５２がスリーブ１５３の肩部１５３ａに当接する可能性が生じる。
【００２５】
さらに、例えば工具ビット１７１が被加工材に当接しない無負荷の状態で電動ハンマー１０１が駆動される場合がある。この場合、工具ビット１７１は被加工材に当接しないため長軸方向への移動が全く規制されない状態となり、従ってインパクトボルト１５１は、工具ビット１７１に衝突しつつ、さらに工具ビット１７１側（図中左側）へと移動し、インパクトボルト１５１のフランジ部１５２がスリーブ１５３の肩部１５３ａに衝突し、インパクトボルト１５１がスリーブ１５３を打撃することとなる。
【００２６】
このようにインパクトボルト１５１がフランジ部１５２を介してスリーブ１５３を打撃する場合、当該スリーブ１５３は、ツールホルダガイド１５５に向かってインパクトボルト１５１の長軸方向（図中左方向）に移動しようとする。このとき上記した緩衝シール機構１８０を構成するラバーリング１８１は、スリーブ１５３とツールホルダガイド１５５との間において、インパクトボルト１５１の長軸方向に圧縮変形することによって、インパクトボルト１５１によるスリーブ１５３の打撃力を緩衝する。ラバーリング１８１は、変形に対する剛性が小さくされた当該ラバーリング１８１の小径部１８５を介して円滑に変形することが可能であり、緩衝時の変形時間遅れが極力回避される。かくしてインパクトボルト１５１の打撃力がスリーブ１５３に伝達された場合には、ラバーリング１８１が変形することで当該打撃力を効果的に緩衝することが可能である。
【００２７】
さらに当該ラバーリング１８１は、小径部１８５を挟んで、インパクトボルト１５１の外周面に摺接しつつ当該外周面を周回するように配置された一対のシール部１８３により、電動ハンマー１０１外部の塵埃等が、ツールホルダ１７５と工具ビット１７１との間およびツールホルダガイド１５５とインパクトボルト１５１との間のクリアランス１８７を通じて、打撃力伝達機構１５０さらにはエアシリンダ機構１３０側へ侵入することが阻止される。
【００２８】
なお上記のように、緩衝時におけるラバーリング１８１は、ツールホルダガイド１５５のスリーブ１５３側の内端部１５５ａから当該スリーブ１５３への突出量Ｄだけ変形可能とされており、インパクトボルト１５１の打撃力の緩衝性能が若干低下するものの、その分ラバーリング１８１の変形による劣化を抑制することが可能とされている。すなわちインパクトボルト１５１からスリーブ１５３に伝達された打撃力を緩衝する際に、ラバーリング１８１が軸方向に大きな変形を繰り返すと、緩衝能力を最大限に発揮することが可能となるものの、当該ラバーリングを形成するゴムの繊維が経時的に劣化してシール能力の低下を招来する可能性がある。さらに打撃力緩衝の際にラバーリング１８１の軸方向変形量が大きいと、シール部１８３（特にスリーブ１５３に近接する側のシール部１８３）がインパクトボルト１５１の外周面に沿って摺動する距離が大きくなるとともに、変形に伴ってシール部１８３が摺動面へ強く押圧されることで、シール部１８３の摺動面の磨耗の度合いが大きくなり、これによってシール部１８３のシール能力が経時的に低下する可能性がある。このため本実施の形態では、ラバーリング１８１の変形量を距離Ｄに限定することで、シール部１８３の軸方向への変形量ないし摺動距離を限定し、当該シール部１８３の摺動時の変形ないし磨耗による劣化を可及的に抑制し、これによって緩衝シール機構１８０の緩衝能力とシール能力のバランスを効果的に図っている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、衝撃子の運動エネルギーを打撃によって工具に伝達して加工作業を行う電動工具において、打撃を伝達する機構における緩衝および外部からの異物の侵入防止に関する構造を合理化するのに資する技術が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電動ハンマーの全体構成を示す平面断面図である。
【図２】本実施の形態に係る電動ハンマーの主要部の構成を示す部分的断面図である。
【符号の説明】
１０１　電動ハンマー
１０３　ハウジング
１１１　モータ
１１３　トリガスイッチ
１２０　運動変換機構
１２１　ギア
１２３　ギアシャフト
１２５　ボス
１２７　スチールボール
１２９　アーム
１３０　エアシリンダ機構
１３１　シリンダ
１３３　ストライカ（衝撃子）
１３４　シール部材
１３５　エアチャンバー
１５０　打撃力伝達機構
１５１　インパクトボルト（中間子）
１５２　フランジ部
１５３　スリーブ（ホルダ）
１５５　ツールホルダガイド（ホルダ）
１５７　ストッパ
１７０　先端工具機構
１７１　工具ビット（工具）
１７３　工具ビット止着部
１７５　ツールホルダ
１８０　緩衝シール機構
１８１　ラバーリング（緩衝部材）
１８３　シール部
１８５　小径部
１８７　クリアランス
【図１】
2004106136.tif 000003
【図２】
2004106136.tif 000004