JPH0132037B2

JPH0132037B2 -

Info

Publication number: JPH0132037B2
Application number: JP58104558A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ihara; Hiroyuki Ando
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1983-06-10
Publication date: 1989-06-29
Also published as: JPS59232774A

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図のラチエツト式のもの（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からコネクテイングロツド
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がビツト７の底部に打撃を加
える形式となつている。一方、他の機構により、
同一のモータ１から回転がビツト７に伝えられ、
いわゆる回転打撃の作用によりビツト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ハンマ６に伝
わらないため、運動中は空気室５を密閉シールす
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がビツト７を打撃する直前は
空気室５の圧力は非常に大きくなり（文献では
2000Kg／cm²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。したがつて、
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、そ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。そのう
え、ピストン４とシリンダとの摩擦により発熱す
るという問題点がある。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り、前述の大モ
ータと併せて大型大重量になり易く、使い勝手も
悪い。

第２図のラチエツト式の場合、モータ１１の回
転はピニオン１２および減速歯車１３で減速され
てラチエツト板１４を回転させ、このラチエツト
板１４を相対する位置に回転不能に固定された同
一形状のラチエツト板１５と、ビツトを材料に押
付ける力によつて噛み合せて出力軸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つている。

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
動を利用するため、打撃力が弱い。測定したとこ
ろ、ハンマ方式の1/3〜1/4となる。そのため、モ
ルタル等の骨材を含まない壁面であれば穴あけが
可能であるが、骨材（岩石の小片）が入つたコン
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1KW程度の振動ドリルにしたとき
は骨材に当つても穴はあけられるが、本体重量が
５〜６Kg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つてしまう。穴あ
け時に、ビツトからの微振動の反力が固定された
ラチエツト板１５を通して手に伝わつてきて手が
しびれ、長時間作業に耐えられない。微振動衝
撃力を大きくし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エツト板１５をより強
くビツ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、作業者にとつて使い勝手の悪いものになつ
ている。さらに、強く押つける程、手のダンパ効
果が小さくなり、ますます振動が身体に伝わり、
実用に耐えないものになつている。

〔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、構造が簡単でかつ発熱の問題もな
く、また振動が手に伝わり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、このハ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
ばねに抗して前記ハンマを移動させ所定位置で前
記ハンマの保持を解放するカム機構とを備えたも
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
のスイツチ２４が設けられている。本体２０内に
モータ２３と、カム筒２５と、ハンマ２６と、出
力軸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、ビツト２８
を取付けるチヤツク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の中間にビツ
ト２８への回転伝達用のピニオン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
する摺動ピン３４が固定されている。摺動ピン３
４はローラが外嵌したものでもよい。ピニオン３
３は出力軸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、他端のピニオン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２
７がスラスト方向に振動するのでスプラインで結
合してある。

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ガ
イド筒３９内に軸方向移動自在に挿入されてい
る。ガイド筒３９内にはハンマ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ツシヨン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２５は駆動子となるもので
ある。カム筒２５は、外筒２５Ａとカム部材２５
Ｂとからなり、両者はシエアピン等で結合されて
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のピニ
オン３３から、歯車３６、伝達軸３５、ピニオン
３７および減速歯車３８を介して出力軸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の回転に伴なつて第５図のようにカ
ム筒２５のカム面を移動することにより、カム筒
２５とハンマ２６とが一体となつたものをばね４
０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側へ引張り上げるときに、ばね４
０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のエネルギでハンマ２６は出力軸２
７に衝突する。そのため、出力軸２７は回転と打
撃が組合わさつた運動を行う。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。

１／２kx²＝１／２mv² ここで、ｋ；ばね定数、ｖ；ハンマの最大速
度、ｘ；最大変位、ｍ；ハンマの質量（カム筒の
質量を加算したもの）、である。ｖ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／ｔここで、ｆ；衝撃力、ｔ；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
く、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４０に蓄えたエネルギで打撃力
を得るため、モータ２３が小型であつても打撃力
が大きくなり、コンクリート中の骨材でも破砕す
ることが可能となる。しかも、ビツト２８の衝撃
はばね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。また、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い。そのた
め、効率が良く、しかも密閉構造が不要で構造が
簡単となり、さらに摩擦による発熱がないという
利点がある。

なお、前記の式からわかるように、ハンマ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＝１／２π√ 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内にハンマ
２６′を嵌合してある。固定シリンダ４５はシリ
ンダキヤツプ部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４６は継
手４９で駆動軸３２に接続されている。ハンマ２
６′は駆動子を兼用するものであり、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に固定された摺動ピン５１が係合する。ハン
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′により出力軸２７′の先端側へ付勢され
ている。また、ハンマ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４５にはシリンダキヤツプ部４５ａの
内面にクツシヨン４１′が設けられ、かつ周壁に
クツシヨン４１′よりもわずかにモータ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′の周囲と対応する
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、ハンマ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、ハンマ２６′と出力軸２７′が長さ方向にお
いて重なり、その分だけ全体の長さが短くでき
る。そのため、本体２０を手で握つたときに、把
手２１とビツト２８の先端との距離が短くなつて
使い勝手が向上する。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２
６a′との嵌合部分や、出力軸２７′とハンマ２
６′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
を設けてあるので、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。

また、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。ハンマ２６′が出力軸２
７′を打撃し、穴あけを行うときは打撃によつて
運動エネルギが弱まつてシリンダキヤツプ４５ａ
にハンマ２６′が当る。そのため、シリンダキヤ
ツプ４５ａに損傷はない。しかし、空打ちのとき
はハンマ２６′が直接にシリンダキヤツプ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、クツシ
ヨン４１′の前面よりもＱだけハンマ２６′側に配
置してある。ハンマ２６′がシリンダキヤツプ４
５ａに当るとき、空間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
リンダキヤツプ４５ａのクツシヨン４１′で緩衝
作用が得られるが、これだけではクツシヨン４
１′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
あれば、ハンマ２６′が空気穴５４を通過するま
でシリンダキヤツプ４５ａに近づいたときに、残
りの空気の逃げ場がなくなり、空気ばねとして作
用する。そのため、ハンマ２６′の緩衝機能が向
上する。これにより、クツシヨン４１′を小型化
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。

〔発明の効果〕

この発明の振動ドリルは、ばねの付勢力で打撃
力を与えるものであるため、手で強く押す必要が
なく、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。そのため、作業者が疲れない。
また、モータの駆動によりカム機構を介してばね
に撓みエネルギを蓄え、前記カム機構によりハン
マの保持を解放することにより、前記ばねの撓み
エネルギで打撃力を得るものであるため、空気圧
によるものと異なり、密閉構造が不要で、構造が
簡単である。しかも、ピストンの摩擦で発熱する
という問題もない。さらに、１台のモータで打撃
と回転とを行わせているため、このことからも構
造が簡単という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面図、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図はその異なる動作状態の部分断面図、
第５図Ａ〜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Ａ，Ｂはその動作説
明図、第８図は同じくその部分拡大断面図であ
る。２０……本体、２３……モータ、２５……カム
筒（駆動子）、２６，２６′……ハンマ、２７，２
７′……出力軸、２８……ビツト、３１……遊星
歯車機構、３２……駆動軸、３４……摺動軸、３
９……ガイド筒、４０，４０′……ばね、４１，
４１′……クツシヨン、４５……固定シリンダ、
４６……回転シリンダ、５０……カム溝、５３〜
５５……空気穴。

Claims

【特許請求の範囲】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
モータで駆動されて前記ばねに抗して前記ハンマ
を移動させ所定位置で前記ハンマの保持を解放す
るカム機構とを備えた振動ドリル。２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。３前記ハ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
に空気孔を設けた特許請求の範囲第１項記載の振
動ドリル。４前記シリンダの前記ハンマの前面と対向する
端壁内面にクツシヨンを設け、前記空気孔の位置
を、前記クツシヨ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３項
記載の振動ドリル。