JP2006255866A - 作業工具 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動側回転部材と被動側回転部材の同期回転を維持するべく保持力を付加する同期回転保持部の配置位置に関し、自由度を高める技術を提供する。
【解決手段】駆動側回転部材１２１と、駆動側回転部材の回転軸線を貫通した状態で当該駆動回転部材に相対回動可能に嵌合された被動側回転部材１２３とを有し、駆動側回転部材の回転力は動力伝達部１２１ａと動力受部１５３の当接状態を介して被動側回転部材１２３に伝達される。作業工具本体１０７には、同期回転するときには、当該被動側回転部材の回転を許容し、被動側回転部材が駆動側回転部材に対して相対回動したときには、当該被動側回転部材の回転を固定するロック部材１６５が設けられる。その保持力を超える外力が被動側回転部材に作用したときには、駆動側回転部材に対する当該被動側回転部材の相対回動を許容する同期回転保持部１７１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばディスクグラインダのように、先端工具の回転運動を利用して加工作業を行う作業工具に関する。

特開平１１−７２１２２号公報（特許文献１）には、工具交換を容易にするためのスピンドルロック機構を備えた手持ち式の電動ネジ締め工具が開示されている。このネジ締め工具では、駆動側回転部材としての駆動軸と被動側回転部材としてのスピンドルが軸継手を介して連接されている。軸継手は、駆動軸側から回転力が入力された場合には、駆動側軸継手の爪部が被動側軸継手の爪部に周方向において当接し、これによって駆動軸の回転力をスピンドルに伝達するが、スピンドル側から回転力（外力）が入力された場合には、被動側軸継手とハウジングに固定されたロックリングとの間にロック部材が噛み付き、これによって被動軸の回転が固定される構成である。このような構成のスピンドルロック機構を備えた電動ネジ締め工具によれば、工具を交換する際にスピンドルの回転をわざわざロックする必要がなく、工具交換を容易に行うことができる。
上記形式のスピンドルロック機構の場合、駆動側軸継手の爪部と被動側軸継手の爪部が互いに当接する位置と、ロック部材が被動側軸継手とロックリング間に噛み付く位置との間には、周方向に所定の遊びが必要となる。このため、スピンドルの回転駆動中において、被動側の回転負荷の変化（増減）によってスピンドルの回転が駆動軸の回転よりも速くなったり遅くなったりする。すなわち、上記の遊びに伴いスピンドルと駆動軸との間に相対回動が生じ、その結果、駆動側軸継手の爪部と被動側軸継手の爪部との間で離間動作と当接動作が繰り返されて振動あるいは異音が発生することになる。このことに鑑み、特許文献１では、駆動側軸継手と被動側軸継手との間に、両軸継手の相対回動を抑える、すなわち両軸継手の同期回転を維持するように制動力（保持力）を付加する制動部を設けている。

しかしながら、特許文献１の場合、駆動側軸継手と被動側軸継手が軸方向において互いに対向するように配置され、その対向端部において、両軸継手の爪部が周方向で互いに当接して動力の伝達がなされる構成である。このため、駆動側軸継手と被動側軸継手との同期回転を維持するべく制動力を付加する制動部の配置位置が爪部の当接領域と同じ領域に制約されてしまう。すなわち、特許文献１の構成では、制動部の配置位置に関する自由度が低いものであり、かかる点でなお改良の余地がある。
特開平１１−７２１２２号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、回転式の先端工具を備えた作業工具において、駆動側回転部材と被動側回転部材の同期回転を維持するべく保持力を付加する同期回転保持部の配置位置に関し、自由度を高める上で有効な技術を提供することを目的とする。

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、作業工具本体に配置されて駆動源によって回転される駆動側回転部材と、作業工具本体に配置されるとともに駆動側回転部材の回転軸線を貫通した状態で当該駆動回転部材に同軸にて回動可能に嵌合された被動側回転部材と、当該被動側回転部材に径方向に突出状に設けられた動力受部と、駆動側回転部材とともに回転し、動力受部に当接して当該駆動側回転部材の回転力を被動側回転部材に伝達する動力伝達部と、被動側回転部材を介して回転駆動されることで所定の加工作業を遂行する先端工具と、を有する作業工具が構成される。本発明における「駆動源」としては、典型的には、電動モータがこれに該当するが、当該電動モータに限らず、エアモータあるいはエンジン等を広く包含する。また本発明における「作業工具」は、典型的には、先端工具としての砥石の回転動作によって被加工材に研削作業や研磨作業を遂行するディスクグラインダがこれに該当するが、ディスクグラインダに限らず、回転動作を行う先端工具によって被加工材に対し所定の加工作業を遂行する作業工具であれば、広く適用することが可能である。

本発明の作業工具は、作業工具本体に設けられ、被動側回転部材が動力伝達部と動力受部との当接状態を介して駆動側回転部材と同期して回転するときには、当該被動側回転部材の回転を許容し、被動側回転部材が駆動側回転部材に対して相対回動したときには、当該被動側回転部材の回転を固定するロック部材と、を有している。すなわち、被動側回転部材に対して当該被動側回転部材を回転させる方向に外力が作用した場合には、被動側回転部材が駆動側回転部材に対して相対回動したときに、ロック部材によって当該被動側回転部材の回転が固定される構成である。このため、例えば先端工具の交換作業時において、被動側回転部材に駆動側回転部材に対する相対回動方向の外力を作用させると、当該被動側回転部材はロック部材によって回転を固定されることになり、これによって先端工具の取り付け、取り外し作業を楽に行うことができる。ここで「同期回転」とは、駆動側回転部材と被動側回転部材が周方向のずれを伴うことなく一体に回転する状態をいう。

本発明の作業工具は、駆動側回転部材と被動側回転部材が動力伝達部と動力受部との当接状態を介しての同期回転を維持するように、当該駆動側回転部材と被動側回転部材に対して相対回動を抑えるべく保持力を付加し、被動側回転部材に保持力を超える周方向の外力が作用したときには、駆動側回転部材に対する当該被動側回転部材の相対回動を許容する同期回転保持部が備えられている。本発明によれば、所定の加工作業を遂行するべく先端工具が駆動されている状態において、被動側回転部材の回転負荷の変化（増減）によって被動側回転部材の回転が駆動側回転部材の回転よりも速くなる、すなわち先行しようとしても、その動きが同期回転保持部の保持力によって抑えられる。その結果、動力伝達部と動力受部との当接状態が維持されて駆動側回転部材と被動側回転部材との同期回転が維持される。これにより、動力伝達部と動力受部との間で離間動作と当接動作が繰り返されることによる振動あるいは異音の発生が防止される。

ところで、駆動側回転部材と被動側回転部材が互いに対向する軸端部間で回転力を伝達する構成の従来装置であれば、同期回転保持部の配置位置が軸端部間に限られることとなる。しかるに、本発明によれば、被動側回転部材が駆動側回転部材を貫通する構成としているため、駆動側回転部材と被動側回転部材との間に同期回転保持部を設けるに際し、当該同期回転保持部の配置位置が駆動側回転部材と被動側回転部材の軸方向における任意の位置に設定することが可能とされる。すなわち、本発明によれば、同期回転保持部の配置位置に関して自由度を得ることができる。また被動側回転部材が駆動側回転部材を貫通する構成のため、両回転部材の嵌め合いによって軸相互の芯だしが可能となる。その結果、ハウジングへの組み付けに当っては、芯だしが不要となって組付け性が向上する。更には被動側回転部材が駆動側回転部材を貫通する構成としたことにより、被動側回転部材を軸方向の両側において軸受によって支持する、いわゆる両持ちによる支持構造とすることが可能となる。そして両持ちによる支持構造とすれば、駆動側回転部材と被動側回転部材間の回転力伝達を軸受間で安定した状態で行うことができる。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作業工具において、駆動側回転部材の軸方向の一端側に動力伝達部と動力受部が配置され、駆動側回転部材の軸方向の他端側に保持部が配置された構成とされる。かかる構成によれば、駆動側回転部材の回転力を被動側回転部材に伝達する機構の配置領域と、駆動側回転部材と被動側回転部材との相対回動を抑える同期回転保持部の配置領域を、駆動側回転部材の軸方向の異なる端部を利用して設定できるため、それぞれにつき広いスペースを用いて組付けることが可能となって組付け性の向上に有効とされる。

（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１に記載の作業工具における動力伝達部、動力受部および同期回転保持部が、駆動側回転部材の軸方向の一端側において概ね同一平面上に位置するように配置された構成とされる。かかる構成としたときは、軸方向長さの短縮化を図る上で有効とされる。

（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の作業工具における同期回転保持部は、被動側回転部材の軸方向において互いに対向状に配置された第１および第２の部材を有し、それら第１および第２の部材は、周方向の相対移動に対して抵抗力が作用する抵抗部を介して互いに連接され、これによって駆動側回転部材と被動側回転部材に対して相対回動を抑える保持力が付与される構成としている。本発明における「周方向の相対移動に対して抵抗力が作用する抵抗部を介して互いに連接される」とは、対向状に配置される第１の部材と第２の部材が、凸部と凹部との係合によって抵抗力を付与する態様、対向状に配置される第１の部材と第２の部材が、互いに弾発状に弾性付勢された状態での摩擦接触によって抵抗力を付与する態様、対向状に配置される第１の部材と第２の部材をゴムやバネ等の弾性体を介して連接し、当該弾性体の弾性変形によって抵抗力を付与する態様、等広く包含する。

本発明によれば、回転式の先端工具を備えた作業工具において、駆動側回転部材と被動側回転部材との同期回転を維持するべく保持力を付加する同期回転保持部の配置位置に関し、自由度を高める上で有効な技術が提供されることとなった。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態につき、図１〜図１３を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態では、作業工具の一例として、金属、コンクリート、石材等の各種被加工材の研削作業あるいは研磨作業に用いられる手持ち式の電動ディスクグラインダを用いて説明する。図１には電動ディスクグラインダ１０１の全体構成が縦断面図によって示されている。なお便宜上、図１では後側（図示右側）の一部を省略している。図２は動力伝達機構部を示す縦断面図である。図３は動力伝達機構部の断面構造を示す図であり、図２の断面指示線（Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線）に基づく断面構造が上段と下段にそれぞれ示され、また左側から右側に向って各断面構造部分の作動態様が順次示されており、（Ｉ）は加工作業時、（II）は砥石の取り外し時、（III）は砥石の取り付け時を示す。また図４〜図１３はそれぞれ動力伝達機構部の各構成部品を示す部品図であり、図４〜図６はギアを示し、図７および図８はスピンドルを示し、図９および図１０はロックカムを示し、図１１および図１２はロックリングを示し、図１３はリーフスプリングを示している。

図１に示すように、電動ディスクグラインダ１０１は、長軸方向を前後方向（図示左右方向）とするものであって、モータハウジング１０５およびギアハウジング１０７からなる本体部１０３によって外郭が構成されている。本体部１０３は本発明における「作業工具本体」に対応する。モータハウジング１０５は、概ね円筒形状に形成され、当該モータハウジング１０５内には、駆動モータ１１１が収容されている。駆動モータ１１１は、本発明における「駆動源」に対応する。駆動モータ１１１は、その回転子１１３の回転軸線方向が電動ディスクグラインダ１０１の長軸方向となるように配置されている。駆動モータ１１１のモータ軸１１５の前端部側（図示左側）には、小ベベルギア１１７が取り付けられるとともに、冷却ファン１１９が当該モータ軸１１５と一体回転するように取り付けられている。なお本実施の形態においては、駆動モータ１１１の回転方向は、一方向に定められている。

モータハウジング１０５の前端部に連接されるギアハウジング１０７内には、駆動モータ１１１の回転出力を砥石１４１に伝達する動力伝達機構部１０９が収容されている。砥石１４１は、本発明における「先端工具」に対応する。図２に示すように、動力伝達機構部１０９は、小ベベルギア１１７（図１参照）、ギア１２１、スピンドル１２３、ロックカム１５１を主体として構成される。ギア１２１は、本発明における「駆動側回転部材」に対応し、スピンドル１２３は、本発明における「被動側回転部材」に対応する。なお駆動モータ１１１によって駆動されるギア１２１は、図３に示す矢印方向（右回転）に回転されるものとする。

ギア１２１は、外周領域に小ベベルギア１１７（図１参照）と常時に噛み合い係合する歯を有し、その軸方向が駆動モータ１１１の回転軸線に直交する方向、すなわち上下方向となるように配置される。スピンドル１２３は、ギア１２１の軸孔を貫通して同心状に配置されるとともに、当該ギア１２１に相対回転可能に嵌合されている。スピンドル１２３は、上下に延在されるとともに、その上下部においてそれぞれ軸受１２５，１２６（図１参照）を介してギアハウジング１０７に回転自在に支持された両持ちによる支持構造とされる。

図１に示すように、スピンドル１２３の先端（下端）は、ギアハウジング１０７の下面から突出され、その突出端部には二面幅とネジ部を有する砥石装着部１３１が形成されている。そして砥石装着部１３１には、砥石１４１が内側（砥石上面側）と外側（砥石下面側）の取付フランジ１３３，１３５を介して上下方向から挟み込むようにして着脱自在に装着される。砥石１４１の上面側に位置する内側の取付フランジ１３３は、砥石装着部１３１に二面幅を介して相対回動不能に取り付けられ、下面側に位置する外側の取付フランジ１３５をネジ部にねじ込むことで砥石１４１を取り付ける構造である。外側の取付フランジ１３５は、ネジ孔を有する部材であり、スピンドル１２３の回転方向と逆方向が締まり方向となるように設定される。つまり砥石１４１の回転駆動時に締まり勝手となるように設定されている。なお砥石１４１の後ろ半分は、カバー１４３によって覆われている。

ロックカム１５１は、図９および図１０に示すように、スプライン孔１５１ａを有する概ね円筒形に形成され、ギア１２１の軸方向の一端部である下面側に、当該ギア１２１と同心状に配置されている。ロックカム１５１はスピンドル１２３に形成されたスプライン軸部１２３ａとスプライン嵌合により連結され、これによりスピンドル１２３と一体に回転する構成とされる。なおギア１２１およびロックカム１５１は、図２に示すように、下部側の軸受１２６と、スピンドル１２３にサークリップ１５７を介して取り付けられたワッシャ１５９とによってスピンドル１２３に対する軸方向の移動が規制されている。ロックカム１５１は、その外周面において、互いに周方向に１８０度の位相差を有する２個の爪部１５３と、この爪部１５３に対して周方向にそれぞれ９０度の位相差を有する（したがって互いには１８０度の位相差を有する）２個の平面カム部１５５を備えている。爪部１５３は、径方向に所定長さで突出する態様で設けられ、平面カム部１５５は、互いに平行をなす平面によって形成されている。なおロックカム１５１の爪部１５３は、ギア１２１に設けられる動力伝達用としての２つの爪部１２１ａ（図５および図６参照）から回転力を受けてスピンドル１２３に伝達するべく設けられており、この回転力の伝達構成については、後述する。

図１、図２および図３に示すように、ギア１２１と下部の軸受１２６との間であって、かつロックカム１５１の外周には円形のロックリング１６１が配置されている。ロックリング１６１は、外周に径方向に突出する複数の突起１６１ａ（図１１および図１２参照）を有し、この突起１６１ａがギアハウジング１０７の内壁面に当該突起１６１ａに対応して形成された凹部１０７ａ（図１参照）と係合されることによって周方向の動きが規制されている。ロックリング１６１はロックカム１５１の爪部１５３を含む領域の外径よりもやや大きい内径の内周面を有し、当該内周面とロックカム１５１の外周面との間、および平面カム部１５５との間にそれぞれ所定の隙間１５６が形成されている（図３参照）。

ロックリング１６１の内周面とロックカム１５１の平面カム部１５５との間の隙間１５６には、図３に示すように、円柱形状に形成された転動体１６５が配置されている。転動体１６５は本発明における「ロック部材」に対応する。ロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面とによって形成される隙間１５６の径方向間隔は、平面カム部１５５の周方向中央部において最大となり、端部において最小となる。転動体１６５の外径は、隙間１５６の最大間隔よりも小さく、最小間隔部よりも大きく設定されている。このため、転動体１６５は、隙間１５６の最大間隔部に位置した状態（図３の（I）に示す状態）では、スピンドル１２３の回転を許容するが、最大間隔部から遊びの領域（可動領域）を移動した状態（図３の（II）および（III）に示す状態）では、ロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面間に噛み付き、これによって当該ロックカム１５１とロックリング１６１間がロック状態となり、スピンドル１２３の回転が固定される。すなわち、上記のロックカム１５１、ロックリング１６１および転動部材１６５によって、スピンドルロック機構が構成されている。

前記ギア１２１の下面側には、当該ギア１２１の軸線回りに互いに９０度の位相差を有する４個の爪部１２１ａ，１２１ｂ（図５参照）が設けられている。各爪部１２１ａ，１２１ｂはギア１２１の軸方向および周方向にそれぞれ所定長さで延在する断面弧状に形成されており、図３に示すように、ロックカム１５１の爪部１５３と平面カム部１５５との間にそれぞれ位置するように、ロックカム１５１の外周面とロックリング１６１の内周面間の隙間に挿入した状態で配置される。ギア１２１側の４個の爪部１２１ａ，１２１ｂのうち、軸線を挟んで対向する２個の爪部１２１ａの周方向の一端部（回転方向の前面側）が、ロックカム１５１の爪部１５３の周方向の一端部に当接して当該ロックカム１５１に矢印方向（右回り）の回転力を与え、スピンドル１２３を同方向に回転させる。すなわち、ギア１２１の爪部１２１ａとロックカム１５１の爪部１５３とによって、ギア１２１の回転力をスピンドル１２３に伝達する回転力伝達機構が構成されている。ギア１２１の爪部１２１ａ，１２１ｂのうち、ロックカム１５１の爪部１５３に当接する２個の爪部１２１ａは、本発明における「動力伝達部」に対応し、ロックカム１５１および爪部１５３は、本発明における「動力受部」に対応する。

上記のように、ギア１２１とスピンドル１２３がギア１２１側の爪部１２１ａとロックカム１５１側の爪部１５３との当接状態を介して回転する同期回転状態では、ギア１２１側の他の２個の爪部１２１ｂは、周方向の一端が転動体１６５に当接し、当該転動体１６５を隙間１５６の最大間隔部に保持してロックカム１５１とロックリング１６１間への噛み付きを回避する。すなわち、スピンドル１２３のギア１２１との同期回転を許容する。

図３に示すように、ロックカム１５１の爪部１５３は、当該爪部１５３を挟んで位置するギア１２１の爪部１２１ａ，１２１ｂに対して周方向に所定の隙間（以下、遊びという）を有する。すなわち、ロックカム１５１は、ギア１２１に対し遊びの範囲内での周方向の相対回動が許容されている。このため、スピンドル１２３の回転動作中において、当該スピンドル側（被動側）の回転負荷が変化（増減）し、それに伴いスピンドル１２３の回転がギア１２１の回転に対して先行あるいは遅れたときは、ギア１２１側の爪部１２１ａ，１２１ｂとロックカム１５１側の爪部１５３との間で、離間動作と当接動作が繰り返され、振動あるいは異音が発生することになる。かかる現象を回避してスピンドル１２３とギア１２１の同期回転を維持するべく、ギア１２１とスピンドル１２３との相対回動を抑えるように保持力を作用する同期回転保持部１７１が設けられている。

同期回転保持部１７１は、リーフスプリング１７３とスチールボール１７５（鋼球）から構成されている。リーフスプリング１７３は、本発明における「第１の部材」に対応し、スチールボール１７５は本発明における「第２の部材」に対応する。リーフスプリング１７３は、中央部にスプライン孔１７３ａ（図１３参照）が形成された弾性材料からなる板状部材であり、ギア１２１の上面に対向状に配置されるとともに、スピンドル１２３のスプライン軸部１２３ａとスプライン嵌合によって連結（図３参照）されている。なおリーフスプリング１７３は、図１および図２に示すように、スピンドル１２３にサークリップ１５７を介して取り付けられたワッシャ１５９により軸方向の移動が規制されている。スチールボール１７５は、ギア１２１の上面側に形成されたボール取付凹部１２１ｃ（図６参照）によって保持されており、その一部がリーフスプリング１７３に設けたボール保持孔１７３ｂに係合することによって、スピンドル１２３のギア１２１に対する相対回動（先行する方向への回動）を抑えるべく保持力（抵抗力）を付与し、これによってギア１２１側の爪部１２１ａとロックカム１５１側の爪部１５３との当接状態を維持する。

本実施の形態に係る電動ディスクグラインダ１０１は、上記のように構成されている。次にその作用および使用方法を説明する。駆動モータ１１１の通電駆動により、モータ軸１１５、小ベベルギア１１７、ギア１２１が回転されると、図３の（I）の下段側に示すように、ギア１２１の２つの爪部１２１ａがロックカム１５１の爪部１５３に当接し、当該ロックカム１５１に右方向の回転力を与え、スピンドル１２３を右回転させる。またギア１２１の他の２つの爪部１２１ｂが転動体１６５に同時に当接し、当該転動体１６５をロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面間における隙間１５６の最大間隔部に保持して一体に回転させる。このため、転動体１６５のロックカム１５１とロックリング１６１間に対する噛み付きは生じない。このとき、図３の（I）の上段側に示すように、リーフスプリング１７３のボール保持孔１７３ｂにスチールボール１７５の一部が係合しており、ギア１２１の爪部１２１ａとロックカム１５１の爪部１５３との当接状態を保持している。このため、スピンドル１２３とギア１２１は、相互の相対回動が抑えられることで同期回転状態が維持されることになり、被動側の回転負荷の変化に基づきギア１２１の爪部１２１ａ，１２１ｂとロックカム１５１の爪部１５３との間で離間動作と当接動作が繰り返されるといった現象の発生が回避される。

次に砥石１４１をスピンドル１２３から取り外す場合につき説明する。この場合は、スピンドル１２３の静止状態において、ロックナットレンチ（図示省略）を用いて外側の取付フランジ１３５を緩めるべく右回り（スピンドル１２３の回転方向）に回転力を加えると、スピンドル１２３にスプラインを介して連結されているリーフスプリング１７３にその回転力が伝わる。そのとき、リーフスプリング１７３のボール保持孔１７３ｂにはスチールボール１７５が嵌り込んでおり、ギア１２１の爪部１２１ａとロックカム１５１の爪部１５３の当接状態が保持されているが、ギア１２１は駆動モータ１１１のアーマチュアに連結されていて回転負荷があるため、スピンドル１２３とともにリーフスプリング１７３がギア１２１に対して相対的に右回りに回動する。その結果、図３の（II）に示すように、当該リーフスプリング１７３のスピンドル軸方向（図１の上方）への弾性変形を介してボール保持孔１７３ｂからスチールボール１７５が抜け出る。このスピンドル１２３とギア１２１との相対回動により、当該スピンドル１２３とスプラインを介して連結されているロックカム１５１が回動し、ロックカム１５１の爪部１５３がギア１２１の爪部１２１ａから離れる。すなわち、ロックカム１５１がギア１２１に対して右回りに相対回動する。この相対回動により、転動体１６５がギア１２１の爪部１２１ｂから離れ、可動領域を移動することに伴いロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面との間に対して転動体１６５の噛み付きが発生し、スピンドル１２３の回転が固定される。その後は、固定状態のスピンドル１２３に対して取付フランジ１３５を右回りに回転することによって当該取付フランジ１３５をスピンドル１２３の砥石装着部１３１から取り外すとともに、砥石１４１を取り外すことができる。

次に砥石１４１をスピンドル１２３に取付ける場合につき説明する。スピンドル１２３の静止状態（図３の（II）の状態）において、砥石１４１を砥石装着部１３１に嵌め込むとともに取付フランジ１３５を左回りに回転して締め付けるが、当該締め付けに伴いスピンドル１２３に回転力が加わると、図３の（III）に示すように、スピンドル１２３とともにリーフスプリング１７３がギア１２１に対して左回りに相対回動する。これによりリーフスプリング１７３のボール保持孔１７３ｂにスチールボール１７５が嵌り込む。と同時にロックカム１５１がスピンドル１２３とともにギア１２１に対して左回りに相対回動し、それに伴い転動体１６５が平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面との間に噛み付き、スピンドル１２３の回動が固定される。この状態で取付フランジ１３５を所定の強さで締め付けることによって砥石１４１をスピンドル１２３に取付けることができる。

上述したように、本実施の形態によれば、砥石１４１をスピンドル１２３から取り外す場合、あるいは取付ける場合において、スピンドル１２３側から回転力（外力）が入力されると、ロックカム１５１、ロックリング１６１および転動体１６５によって構成されるスピンドルロック機構が作動する。すなわち、スピンドル１２３を外部から固定操作することなく、当該スピンドル１２３の回転を固定できる。このため、砥石１４１の着脱の操作性を向上できる。

また駆動モータ１１１の駆動により、動力伝達機構部１０９を介して砥石１４１が回転駆動されている状態においては、ギア１２１とスピンドル１２３との間には、同期回転保持部１７１を介して当該ギア１２１とスピンドル１２３に相対回動を抑えるべく保持力が作用する構成としている。このため、被動側の回転負荷の変動によるギア１２１とスピンドル１２３間での相対回動が規制される結果、ギア１２１の爪部１２１ａ，１２１ｂとロックカム１５１の爪部１５３との間での、当接と離間の繰り返しによる振動あるいは異音の発生を未然に防止することができる。

さて、本実施の形態によれば、スピンドル１２３がギア１２１を貫通するとともに、当該スピンドル１２３の両端部を軸受１２５，１２６によって支持する、いわゆる両持ちによる支持構造である。このため、ギア１２１とスピンドル１２３間での回転力の伝達を安定した状態で行うことができる。またスピンドル１２３がギア１２１を貫通した状態で当該ギア１２１を相対回転可能に支持する構成である。このため、スピンドル１２３とギア１２１との嵌め合いによって当該スピンドル１２３とギア１２１相互の、いわゆる芯だしが行われることになり、その結果、スピンドル１２３をギアハウジング１０７に組み付けるに当っては芯だしを考える必要がない。このため、組付け性が向上する。
また、スピンドル１２３の両端部を支持する構成とすることによって、回転力の伝達が安定化し、ギア１２１およびスピンドル１２３にかかる力が均等になるため、ギア１２１の爪部１２１ａ、ロックカム１５１の爪部１５３、あるいは転動体１６５等の回転力の伝達に関わる構成部材の寿命を向上できる。

更には、スピンドル１２３がギア１２１を貫通する構成としたことにより、ギア１２１とスピンドル１２３との間に同期回転保持部１７１を設定するに際し、当該同期回転保持部１７１の設定位置をスピンドル１２３の軸方向における任意の位置に設定できる。すなわち、本実施の形態によれば、同期回転保持部１７１を、ギア１２１の回転力をスピンドル１２３に伝達する機構およびスピンドル１２３の回転を固定するロック機構が設定されるギア下面側領域とは異なるギア上面側の領域を利用して配置することができる。これにより、限られたスペースに複数種類の機構を組付ける必要がなくなり、全体としての組付け性の向上に有効とされる。また本実施の形態では、電動ディスクグラインダ１０１において、元々デッドスペースとして存在しているギア上面側の空き領域を有効に利用して同期回転保持部１７１を配置する構成であり、製品を大型化することなく、同期回転保持部１７１を設定することができる。

また本実施の形態に係る同期回転保持部１７１は、リーフスプリング１７３のボール保持孔１７３ａにスチールボール１７５の一部を嵌め込む（係合する）ことによって保持力を作用する構成である。このように、ギア１２１の軸線方向において対向状に配置されたリーフスプリング１７３とスチールボール１７５とを係合させることによって、ギア１２１の軸線方向と直交する方向を係合面として保持力を得る構成のため、ギア１２１の軸線方向を係合面とする構成に比べて、同期回転保持部１７１の軸方向長さの短縮化を図る上で有効となる。

（本発明の第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態につき図１４および図１５を参照して説明する。第２の実施形態は、先端工具としての、例えば砥石１４１（図１参照）を右回転（正転）および左回転（逆転）することが可能な正逆転モデルでの構造に関するものである。この実施形態では、駆動モータ１１１（図１参照）によりギア１２１が右回転されるときには、４つの爪部１２１ａ，１２１ｂのうち、ギア１２１の回転軸線を挟んで対向する一方の２つの爪部１２１ａが右回転力伝達用として機能し、他方の２つの２つの爪部１２１ｂが転動体１６５保持用として機能し、そしてギア１２１が左回転されるときには、爪部１２１ａ，１２１ｂの機能が逆転する、つまり他方の２つの爪部１２１ｂが左回転力伝達用として機能し、一方の２つの爪部１２１ａが転動体１６５保持用として機能する構成とされる。また同期回転保持部１７１を構成するリーフスプリング１７３は、右回転時用のボール保持孔１７３ｂと、左回転時用のボール保持孔１７３ｃを有する構成とされている。右回転用のボール保持孔１７３ｂと左回転用のボール保持孔１７３ｃは、周方向に所定の間隔を置いて配置されており、その間隔は、ロックカム１５１の爪部１５３と、当該爪部１５３を挟んで配置されるギア１２１の爪部１２１ａ，１２１ｂとの間に設定される周方向間隔に対応する。

本実施の形態は、上記の構成を除いては、第１の実施形態と同様に構成される。図１４は駆動モータ１１１により駆動されるギア１２１が右回転（したがって、砥石１４１が右回転）する場合を示している。このとき、図１５の（Ｉ）に示すように、ギア１２１の右回転用の２つの爪部１２１ａがロックカム１５１の爪部１５３に当接し、ギア１２１の他の２つの爪部１２１ｂが転動体１６５に当接し、当該転動体１６５をロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面間の隙間１５６における最大間隔部に保持する。このため、ロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面間への転動体１６５の噛み付きが生じなく、ギア１２１とスピンドル１２３がギア１２１の爪部１２１ａとロックカム１５１の爪部１５３との当接状態を介して一体に回転する。このとき、同期回転保持部１７１においては、リーフスプリング１７３の右回転時用のボール保持孔１７３ｂにスチールボール１７５が嵌り込み、スピンドル１２３とギア１２１との相対回動を抑えるように保持力を作用し、これによって被動側の回転負荷変動に拘わらず、スピンドル１２３とギア１２１の同期回転状態を維持する。

砥石１４１による右回転での研削作業あるいは研磨作業後において、砥石１４１を取り外す場合は、スピンドル１２３の静止状態において、取付フランジ１５３（図１参照）を緩める方向（右回り）に回転する。このとき、ギア１２１には駆動モータ１１１のアーマチュアの回転負荷が作用しているため、図１４の（II）の上段側に示すように、スピンドル１２３とともにリーフスプリング１７３が当該ギア１２１に対して相対回動する。この回動動作によってギア１２１側に保持されているスチールボール１７５がリーフスプリング１７３のボール保持孔１７３ｂから当該リーフスプリング１７３をスピンドル軸方向（図１の上方）へ弾性変形させつつ抜け出る。一方、スピンドル１２３とギア１２１との相対回動により、図１４の（II）の下段側に示すように、当該スピンドル１２３とスプラインを介して連結されているロックカム１５１が回動し、ロックカム１５１の爪部１５３がギア１２１の爪部１２１ａから離れる。すなわち、ロックカム１５１がギア１２１に対して右回りに相対回動する。この相対回動により、転動体１６５がギア１２１の爪部１２１ｂから離れ、可動領域を移動することに伴いロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面との間に対して転動体１６５の噛み付きが発生し、スピンドル１２３の回転が固定される。その後は、固定状態のスピンドル１２３に対して取付フランジ１３５を右回りに回転することによって当該取付フランジ１３５をスピンドル１２３の砥石装着部１３１から取り外すとともに、砥石１４１を取り外すことができる。

次に砥石１４１をスピンドル１２３に取付ける場合につき説明する。スピンドル１２３の静止状態（図１４の（II）の状態）において、砥石１４１を砥石装着部１３１に嵌め込むとともに取付フランジ１３５を左回りに回転して締め付けるが、当該締め付けに伴いスピンドル１２３に回転力が加わると、図１４の（III）に示すように、スピンドル１２３とともにリーフスプリング１７３がギア１２１に対して左回りに相対回動する。これによりリーフスプリング１７３のボール保持孔１７３ｂにスチールボール１７５が嵌り込む。と同時にロックカム１５１がスピンドル１２３とともにギア１２１に対して左回りに相対回動し、それに伴い転動体１６５が平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面との間に噛み付き、スピンドル１２３の回動が固定される。この状態で取付フランジ１３５を所定の強さで締め付けることによって砥石１４１をスピンドル１２３に取り付けることができる。

図１５の（Ｉ）は、砥石１４１を左回りに回転させて研削作業あるいは研磨作業を行う場合を示している。この場合は、ギア１２１が駆動モータ１１１により左回りに回転される。このとき、リーフスプリング１７３の右回転時用のボール保持孔１７３ｂにスチールボール１７５が嵌り込んでいると、被動側の回転負荷によってギア１２１がスピンドル１２３に対して左方向に相対回動し、その相対回動に伴いスチールボール１７５がリーフスプリング１７３の右回転時用のボール保持孔１７３ｂから抜け出た後、左回転時用のボール保持孔１７３ｃに嵌り込む（図１５の（Ｉ）上段参照）このとき、ギア１２１の左回転用の２つの爪部１２１ｂがロックカム１５１の爪部１５３に当接し、他の２つの爪部１２１ａが転動体１６５に当接する。これにより転動体１６５は、ロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面間の隙間１５６における最大間隔部に保持される（図１５の（Ｉ）下段参照）。このため、ロックカム１５１の平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面間への転動体１６５の噛み付きが生じなく、スピンドル１２３がギア１２１と一体となって左回転する。一方、同期回転保持部１７１においては、リーフスプリング１７３の左回転時用のボール保持孔１７３ｃにスチールボール１７５が嵌り込んでおり、その状態でスピンドル１２３とギア１２１との相対回動を抑えるように保持力を作用し、これによって被動側の回転負荷変動に拘わらず、スピンドル１２３とギア１２１の同期回転状態を維持する。

次に砥石１４１による左回転での研削作業あるいは研磨作業後において、砥石１４１を取り外す場合は、スピンドル１２３の静止状態において、取付フランジ１５３（図１参照）を緩める方向（右回り）に回転する。このとき、図１５の（II）に示すように、ロックカム１５１の爪部１５３がギア１２１の左回転用の爪部１２１ｂに当接しているため、取付フランジ１５３に対し、駆動モータ１１１のアーマチュアの回転負荷を上回る外力（回転力）を作用させる。これによりギア１２１とともにロックカム１５１が回動し、それに伴い転動体１６５が平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面との間に噛み付き、スピンドル１２３の回動が固定される。この場合、ギア１２１とロックカム１５１が共回りするため、スチールボール１７５はリーフスプリング１７３の左回転時用のボール保持孔１７３ｃに対する嵌り込み状態が維持される。その後は、固定状態のスピンドル１２３に対して取付フランジ１３５を右回りに回転することによって当該取付フランジ１３５をスピンドル１２３の砥石装着部１３１から取り外すとともに、砥石１４１を取り外すことができる。

次に砥石１４１をスピンドル１２３に取付けるときは、当該スピンドル１２３の静止状態（図１５の（II）の状態）において、砥石１４１を砥石装着部１３１に嵌め込むとともに取付フランジ１３５を左回りに回転して締め付けるが、当該締め付けに伴いスピンドル１２３に回転力が加わると、図１５の（III）に示すように、スピンドル１２３とともにリーフスプリング１７３がギア１２１に対して左回りに相対回動する。これによりリーフスプリング１７３の左回転時用のボール保持孔１７３ｃからスチールボール１７５が抜け出る。またロックカム１５１がスピンドル１２３とともにギア１２１に対して左回りに相対回動し、それに伴い転動体１６５が平面カム部１５５とロックリング１６１の内周面との間に噛み付き、スピンドル１２３の回動が固定される。この状態で取付フランジ１３５を締め付けることによって砥石１４１をスピンドル１２３に取付けることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、砥石１４１の回転駆動時には、右回転、左回転のいずれの場合であっても、同期回転保持部１７１を介してスピンドル１２３とギア１２１に相対回動を抑える保持力を作用させ、被動側の回転負荷の変化に拘わらず、スピンドル１２３とギア１２１の同期回転を維持することができる。また砥石１４１をスピンドル１２３から取り外す場合、あるいは取付ける場合において、スピンドル１２３側から回転力が入力されると、ロックカム１５１、ロックリング１６１および転動体１６５によって構成されるスピンドルロック機構の作動を介してスピンドル１２３を外部から固定操作することなく、当該スピンドル１２３の回転を固定できる。このため、砥石１４１の着脱の操作性を向上できる。また前述した第１の実施形態と同様、スピンドル１２３がギア１２１の軸中心を貫通する構成であり、このことによる作用効果については、第１の実施形態と同様である。

なお本実施の形態では、同期回転保持部１７１につき、ギア１２１の上面側に配置する構成としたが、ギア１２１の下面側に配置する構成、すなわちギア１２１の回転力をスピンドル１２３に伝達する機構およびスピンドル１２３の回転を固定するロック機構が配置される領域に同期回転保持部１７１を配置する構成に変更してもよい。また実施の形態では、転動体１６５として円柱形状のものを用いるとしたが、転動体１６５を鋼球によって構成してもよい。
また本実施の形態では、リーフスプリング１７３と当該リーフスプリング１７３のボール保持孔１７３ｂに係合するスチールボール１７５によって同期回転保持部１７１を構成するとしたが、これに限定されない。すなわち、ギア１２１とスピンドル１２３とに対して、それらの相対回動を抑えることが可能な保持力を作用できる構成であれば差し支えなく、例えばギア１２１とスピンドル１２３とをゴムまたはバネ等の弾性体を介して連結する形態、あるいは弾発状に弾性付勢された２つの部材が相互に摩擦接触することで保持力を作用する形態、等が考えられる。したがって、第１の実施形態におけるリーフスプリング１７３のボール保持孔１７３ｂ、あるいは第２の実施形態におけるリーフスプリング１７３の右回転用と左回転用の２つのボール保持孔１７３ｂ，１７３ｃをそれぞれ廃止し、リーフスプリング１７３のバネ性を利用して当該リーフスプリング１７３がスチールボール１７５に面当りで抵抗を与える構成に変更してもよい。
また本実施の形態は、作業工具の一例として研削作業あるいは研磨作業に用いられる電動ディスクグラインダ１０１の場合で説明したが、これに限られるものではなく、例えばネジ締め工具のように、先端工具の回転動作によって所定の加工作業を行う作業工具であれば、適用することが可能である。

上記発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することが可能とされる。
（態様１）
「請求項４に記載の作業工具であって、
前記第１の部材は、前記駆動側回転部材に設けられた球体として構成され、前記第２の部材は、前記被動側回転部材に設けられた板状部材として構成され、前記球体と前記板状部材に設けた球体保持部との係合を介して駆動側回転部材と前記被動側回転部材との相対回動を抑える保持力が付与されることを特徴とする作業工具。」
態様１に記載の発明によれば、簡単な構造の同期回転保持部を提供できる。

第１の実施形態に係る電動ディスクグラインダの全体構成を示す縦断面図である。 動力伝達機構部の拡大断面図である。 図２の断面指示線（Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線）に基づく回転力伝達部、ロック機構部、同期回転保持部の断面図であり、（Ｉ）は加工作業時、（II）は砥石の取り外し時、（III）は砥石の取り付け時を示す。 ギアの平面図である。 ギアの底面図である。 ギアの断面図である。 スピンドルの正面図である。 スピンドルの半断平面図である。 ロックカムの平面図である。 ロックカムの断面図である。 ロックリングの平面図である。 ロックリングの断面図である。 リーフスプリングの平面図である。 第２の実施形態に係る回転力伝達部、ロック機構部、同期回転保持部の断面図であり、（Ｉ）は砥石の右回転による加工作業時、（II）は砥石の取り外し時、（III）は砥石の取り付け時を示す。 第２の実施形態に係る回転力伝達部、ロック機構部、同期回転保持部の断面図であり、（Ｉ）は砥石の左回転による加工作業時、（II）は砥石の取り外し時、（III）は砥石の取り付け時を示す。

符号の説明

１０１ 電動ディスクグラインダ（作業工具）
１０３ 本体部
１０５ モータハウジング
１０７ ギアハウジング
１０７ａ 凹部
１０９ 動力伝達機構部
１１１ 駆動モータ（駆動源）
１１３ 回転子
１１５ モータ軸
１１７ 小ベベルギア
１１９ 冷却ファン
１２１ ギア（駆動側回転部材）
１２１ａ 爪部
１２１ｂ 爪部
１２１ｃ ボール取付凹部
１２３ スピンドル（被動側回転部材）
１２３ａ スプライン軸部
１２５ 軸受
１２６ 軸受
１３１ 砥石装着部
１３３ 内側の取付フランジ
１３５ 外側の取付フランジ
１４１ 砥石（先端工具）
１４３ カバー
１５１ ロックカム
１５１ａ スプライン孔
１５３ 爪部
１５５ 平面カム部
１５７ サークリップ
１５９ ワッシャ
１６１ ロックリング
１６１ａ 突起
１６５ 転動体
１７１ 同期回転保持部
１７３ リーフスプリング
１７３ａ スプライン孔
１７３ｂ ボール保持孔
１７３ｃ ボール保持孔
１７５ スチールボール

Claims (4)

1. 作業工具本体に配置されて駆動源によって回転される駆動側回転部材と、
   前記作業工具本体に配置されるとともに前記駆動側回転部材の回転軸線を貫通した状態で当該駆動回転部材に同軸にて回動可能に嵌合された被動側回転部材と、
   前記被動側回転部材に径方向に突出状に設けられた動力受部と、
   前記駆動側回転部材とともに回転し、前記動力受部に当接して当該駆動側回転部材の回転力を前記被動側回転部材に伝達する動力伝達部と、
   前記被動側回転部材を介して回転駆動されることで所定の加工作業を遂行する先端工具と、
   前記作業工具本体に設けられ、前記駆動側回転部材と前記被動側回転部材が前記動力伝達部と前記動力受部との当接状態を介して同期回転するときには、当該被動側回転部材の回転を許容し、前記被動側回転部材が前記駆動側回転部材に対して相対回動したときには、当該被動側回転部材の回転を固定するロック部材と、を有し、
   前記駆動側回転部材と前記被動側回転部材が前記動力伝達部と前記動力受部との当接状態を介しての同期回転を維持するように、当該駆動側回転部材と被動側回転部材に対して相対回動を抑えるべく保持力を付加し、前記被動側回転部材に前記保持力を超える周方向の外力が作用したときには、前記駆動側回転部材に対する当該被動側回転部材の相対回動を許容する同期回転保持部が備えられていることを特徴とする作業工具。
2. 請求項１に記載の作業工具であって、
   前記駆動側回転部材の軸方向の一端側に前記動力伝達部と前記動力受部が配置され、前記駆動側回転部材の軸方向の他端側に前記同期回転保持部が配置されていることを特徴とする作業工具。
3. 請求項１に記載の作業工具であって、
   前記動力伝達部、前記動力受部および前記同期回転保持部が、前記駆動側回転部材の軸方向の一端側において概ね同一平面上に位置するように配置されていることを特徴とする作業工具。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の作業工具であって、
   前記同期回転保持部は、前記被動側回転部材の軸方向において互いに対向状に配置された第１および第２の部材を有し、それら第１および第２の部材は、周方向の相対移動に対して抵抗力が作用する抵抗部を介して互いに連接され、これによって前記駆動側回転部材と前記被動側回転部材に対して相対回動を抑える保持力が付与される構成としたことを特徴とする作業工具。

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