JP2006326763A

JP2006326763A - 回転工具

Info

Publication number: JP2006326763A
Application number: JP2005154680A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shinagawa; 壮品川; Fumiaki Sekino; 文昭関野; Satoshi Nakayama; 敏中山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】無端ベルトの摩擦力により動力を伝達させることで、騒音発生やエネルギ効率が悪いといった問題を解消するとともに、無端ベルトに大きな張力をかけることができて高トルクを伝達可能であり、且つ、無端ベルトの交換時期を適切に判断することが可能な回転工具を提供する。
【解決手段】モータ１の回転を駆動軸３にまで伝達する変速機２を備えて成る回転工具において、上記変速機２を、入力プーリ８と出力プーリ９の間に無端ベルト１０を巻装させて形成するとともに、ベルト張力を与える為に無端ベルト１０に押圧されるテンションプーリ１１と、テンションプーリ１１を無端ベルト１０に押圧する為の付勢力を付与する弾性部材１３と、弾性部材１３の変位量を測定する変位測定部１５と、変位測定部１５の測定結果に基づいてベルト張力を推定する制御部１７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インパクト工具等の回転工具に関するものである。

図７には、回転工具の構造として、例えば可搬型のインパクト工具の構造を示している（特許文献１参照）。図示のインパクト工具は、本体ハウジング３０の筒状部３０ａ内に、駆動源であるモータ１と、モータ１の回転を減速させたうえで伝達する変速機２と、変速機２により駆動される工具機構３１とを具備したものである。図示例の工具機構３１はインパクト動作によりねじ締めを行うインパクト機構であって、変速機２により回転駆動される駆動軸３と、駆動軸３にスライド自在に嵌合して共に回転運動を行なうハンマ３２と、ハンマ３２と噛合して共に回転運動を行なうアンビル３３と、ハンマ３２をアンビル３３側に付勢する付勢ばね３４と、アンビル３３側に或る一定以上の荷重が生じた場合に駆動軸３の回転運動をハンマ３２の後退運動に変換する為のカム機構３５とを備え、ハンマ３２の後退により該ハンマ３２とアンビル３３の噛合が外れた後に、ハンマ３２が再び打撃を伴ってアンビル３３と噛合し、該打撃の繰返しによりねじ締めを行うように設けている。

図示例の変速機２は、インボリュート歯型を用いた遊星回転伝達機構であって、モータ１のモータ軸１ａに嵌合されたピニオンギア４０と、該ピニオンギア４０の外周面に互いに等間隔を隔てて噛合うように複数配されたプラネットギア４１と、各プラネットギア４１の外周面と噛合うように形成された断面リング状の内歯ギア４２と、各プラネットギア４１の中心に回転自在に取付けられたプラネタリ軸４３と、各プラネタリ軸４３を固定して回転自在に配されるキャリア４４とを具備し、モータ１のモータ軸１ａの回転をピニオンギア４０、プラネットギア４１、内歯ギア４２の噛合いによりキャリア４４にまで減速させて伝達し、このキャリア４４と一体に駆動軸３を回転駆動させる構造になっている。

ここで、従来の回転工具においては上記構成の変速機２を用いていた為、各ギア４０，４１，４２同士の当りによるギア音が騒音発生の原因になるといった問題があった。特に図示例のインパクト工具においては打撃時のインパクトにより各ギア４０，４１，４２間のバックラッシュで往復衝突を生じるので、静粛な作業が要求される環境下では騒音発生が大きな問題となる。また、上記構成の変速機２はエネルギ効率が悪いので、特に充電式の回転工具においては電池の充電回数が増加して作業効率が低下するという問題がある。

これに対して、図８に示すような無端ベルト１０の摩擦力により動力を伝達する構造の変速機２を用いた回転工具も提案されているが（特許文献２参照）、この回転工具にあっては無端ベルト１０を単に入力プーリ８と出力プーリ９との間に巻装しているだけであるから、無端ベルト１０に大きな張力をかけることができず、したがって先端工具にまで高トルクを伝達することが困難であるという問題があった。また、無端ベルト１０の劣化具合を検知する手段もなく、無端ベルト１０の交換時期については使用者の各自判断に委ねるしかないという問題があった。
特開平１１−３３３７４２号公報特公平７−２５０１３号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、無端ベルトの摩擦力により動力を伝達させることで、騒音発生やエネルギ効率が悪いといった問題を解消するとともに、無端ベルトに大きな張力をかけることができて高トルクを伝達可能であり、且つ、無端ベルトの交換時期を適切に判断することが可能な回転工具を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明を、モータ１の回転を駆動軸３にまで伝達する変速機２を備えて成る回転工具において、上記変速機２を、入力プーリ８と出力プーリ９の間に無端ベルト１０を巻装させて形成するとともに、ベルト張力を与える為に無端ベルト１０に押圧されるテンションプーリ１１と、テンションプーリ１１を無端ベルト１０に押圧する為の付勢力を付与する弾性部材１３と、弾性部材１３の変位量を測定する変位測定部１５と、変位測定部１５の測定結果に基づいてベルト張力を推定する制御部７とを備えることを特徴としたものとする。

このようにすることで、モータ１の回転力は無端ベルト１０の摩擦力によって駆動軸３にまで伝達されるので、騒音が小さく、またエネルギ効率も良好な回転工具となる。加えて、無端ベルト１０にはテンションプーリ１１を押圧して大きなベルト張力を発生させているので、高トルクが伝達可能である。そして、このようにして発生させたベルト張力の大きさは、変位測定部１５での測定結果を基に制御部１７にて推定されるので、ここで得られたベルト張力を基にして無端ベルト１０の劣化具合を判断し、延いてはベルト交換時期を判断することができる。

上記構成の回転工具にあっては、制御部７を、上記の如く推定したベルト張力に基づいてベルト交換時期を判断するものとし、制御部７によりベルト交換時期であると判断した際にオンとされる交換時期表示部１７を備えることが好適である。このようにすることで、使用者に対して適切な交換時期を明確に通知することができる。

また、テンションプーリ１１の位置を拘束する拘束部材１２を着脱自在に備えることも好適であって、このようにすることで、拘束部材１２を取外せばテンションプーリ１１によって加えられる無端ベルト１０のベルト張力を解除することができ、この状態で無端ベルト１０は容易に交換可能となる。

更に、入力プーリ８及び出力プーリ９を、抜け止め部材２１，２２を介してそれぞれの軸部１ａ，９ａに着脱自在に装着させることも好適である。このようにすることで、抜け止め部材２１，２２を解除すれば入力プーリ８や出力プーリ９が容易に交換可能となる。

なお、以上述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜組合せ可能である。

本発明は、無端ベルトの摩擦力により動力を伝達させることで騒音発生やエネルギ効率が悪いといった問題を解消するとともに、無端ベルトに大きな張力をかけることができて高トルクが伝達可能であり、且つ、無端ベルトの交換時期を適切に判断することができるという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。図１〜図４には、本発明の実施形態における一例の回転工具を示している。本例の回転工具は、図７に示した従来例と同様の携帯型のインパクト工具であり、本体ハウジング３０の筒状部３０ａ内に、駆動源であるモータ１と、モータ１の回転を減速させたうえで伝達する変速機２と、変速機２により駆動される工具機構３１とを具備したものである。工具機構３１はインパクト動作によりねじ締めを行うインパクト機構であり、従来例と同様の構成であることから、工具機構３１の各構成については従来例と同一符号を付し、詳しい説明は省略する。

本体ハウジング３０の筒状部３０ａの側周面からは、使用者が片手で把持可能な形状のグリップ部３０ｂを筒状部３０ａの軸方向と略直交する方向に向けて延設しており、グリップ部３０ｂの先端には箱型の充電池４を接続させている。グリップ部３０ｂ外面にはトリガースイッチ５や正逆切換スイッチ６を設け、グリップ部３０ｂ内には電気回路から成る制御部７を備え、この制御部７に上記の充電池４、モータ１、トリガースイッチ５、正逆切換スイッチ６等が電気的に接続するように設けている。モータ１の回転数は、モータ１に設置される周波数ジェネレータから成る回転数検出部１８によって検知され、検知結果を制御部７に入力するようになっている。

モータ１の回転力を工具機構３１の駆動軸３にまで伝達する変速機２は、両者の軸方向が平行となり且つ外周面が対向するように並設される円盤状の入力プーリ８及び出力プーリ９と、入力プーリ８及び出力プーリ９を連結させるように両プーリ８，９の外周面に巻装される無端ベルト１０とを配することで筒状部３０ａ内に形成されている。入力プーリ８は、モータ１から突設されるモータ軸１ａと連結して一体に回転駆動される構造であり、出力プーリ９は、駆動軸３から同軸上に突設される軸部９ａと連結して一体に回転駆動される構造である。

径が異なる入力プーリ８及び出力プーリ９に巻装される無端ベルト１０の、両プーリ８，９間に架け渡される左右一対の張架部分１０ａには、一対のテンションプーリ１１を左右両側方から互いに接近するように押圧させている。テンションプーリ１１は円柱状を成す部材であって、正面視三角形状の支持板である拘束部材１２の底辺近傍の左右両側部分に、軸部１１ａを介して回転自在に支持されている。上記拘束部材１２はその頂点近傍部分にて、出力プーリ９の軸部９ａに図中上下方向にスライド自在に且つ回動自在に支持されている。本体ハウジング３０の筒状部３０ａの内周面に固定してある係止部材２３には、引張コイルばねである弾性部材１３の一端側を係止させるとともに、該弾性部材１３の他端側をテンションプーリ１１の軸部１１ａに係止させている。左右両側の弾性部材１３は、左右両側のテンションプーリ１１を拘束部材１２と一体に図中上方に引き上げる付勢力を付与するものである。つまり、本例にあっては、一対のテンションプーリ１１の移動方向を図中上下方向にのみ拘束する上記の拘束部材１２と、テンションプーリ１１を上方（即ち、入力プーリ８と比して大径である出力プーリ９側に接近する方向）に引き寄せようとする弾性部材１３とで、テンションプーリ１１を無端ベルト１０に押当てるように弾性的に支持する支持部１４を形成している。

上記構成の変速機２を具備する本例の回転工具にあっては、使用者がトリガースイッチ５を引込み操作すると、充電池４から供給される電力が制御部７を介してモータ１に印加され、モータ１の回転力を発生させる。ここでのモータ１の正転及び逆転は正逆切換スイッチ６によって切換え可能である。モータ１の回転力によって、モータ軸１ａに外嵌される入力プーリ８が回転し、この回転力が無端ベルト１０を介して出力プーリ９に伝達されて該出力プーリ９を回転させる。

ここで、無端ベルト１０には該無端ベルト１０の一対の張架部分１０ａを両外側から挟み込む一対のテンションプーリ１１によって大きなベルト張力が付与されているので、入力プーリ８から出力プーリ９にまで大きなトルクが滑らずに伝達可能である。また、入力プーリ８と出力プーリ９の径の違いによって、入力プーリ８の回転は出力プーリ９に変速されて伝達される構造である。

出力プーリ９の回転は該出力プーリ９が外嵌する軸部９ａを介して駆動軸３にまで伝達され、駆動軸３の回転が工具機構３１を構成するハンマ３２やアンビル３３に伝達される。そして、打撃を伴う回転力を先端工具に与えることでねじ締め等の作業を行うものである。なお、上記工具機構３１は本例のようなインパクト機構に限定されるものではなく、工具機構３１として他の機構を採用した場合には、ドリルドライバやカッター等のモータ１を駆動源とする回転工具全般に上記変速機２の構成を適用可能である。

次に、本例の回転工具にあって無端ベルト１０の交換時期を判断する為の構成について詳述する。本体ハウジング３０の筒状部３０ａ内には、両弾性部材１３に隣接させて該弾性部材１３の変位を測定する測距センサから成る変位測定部１５を配し、変位測定部１５の検知結果が制御部７に入力されるように設けている。テンションプーリ１１は、これを図中上方に引き上げるように弾性部材１３側から付与される力と、これを図中下方に押し戻すように無端ベルト１０側から付与される力とが釣合う位置に保持されるので、弾性部材１３の変位を基にして、無端ベルト１０の張り具合即ち該無端ベルト１０にかかるベルト張力を制御部７にて推定することが可能である。ここでの弾性部材１３の変位と無端ベルト１０のベルト張力との関係は、弾性部材１３やテンションプーリ１１や拘束部材１２の形状、位置関係等の各種条件に依り、実験等で具体的に決定することができる。

図３に示すように、本体ハウジング３０の筒状部３０ａの外面には、制御部７と電気的に接続されるＬＥＤライトから成る交換時期表示部１７を露出させており、制御部７において、上記の如く推定されるベルト張力に基づいてベルト交換時期に至ったと判断された場合には、制御部７を通じた通電により交換時期表示部１７を点灯或いは点滅させて無端ベルト１０の交換を催促する。

制御部７での交換時期の判断は、例えば上記の如く推定されるベルト張力が徐々に弱まって所定の閾値を下回ったときに、無端ベルト１０が劣化してベルト交換時期に至ったと判断してもよいし、或いは図５に示すように、回転数検出部１８によって検出されるモータ１の回転数と、変位測定部１５の検知結果を基に上記の如く推定されるベルト張力とが掛け合わされた積算値を算出し、この累計値が所定の閾値を超えたときにベルト交換時期であると判断してもよい。上記積算値の算出にあたっては、回転数やベルト張力の値の累乗値や、或いは回転数やベルト張力の値に所定係数をかけて得られる値の累乗値を用いる等、回転数やベルト張力が大きくなる程に大きな積算値が得られるような算出式を適宜設定すればよい。図５に示す判断手順によれば、無端ベルト１０に大きなベルト張力が負荷されていて劣化が急速に進行すると推定される場合には、交換時期を早めに判断することができる。

なお、図６に示すように、回転数検出部１８によって検出されるモータ１の回転数を累計してゆき、この累計値が所定の閾値を超えたときにベルト交換時期であると判断する判断手順であっても構わない。

劣化した無端ベルト１０を交換する際にはまず、モータ１の回転を停止させたうえで、本体ハウジング３０の筒状部３０ａの背面蓋１９を取外し、筒状部３０ａの背面開口側から拘束部材１２を取外す（図４参照）。拘束部材１２は、出力プーリ９の軸部９ａの先端部に挿通されるピン状の抜け止め部材２１を介して、軸部９ａに着脱自在に装着されており、この抜け止め部材２１を軸部９ａから引き抜くことで拘束部材１２は容易に取外し可能である。拘束部材１２はテンションプーリ１１の位置を拘束するものであるから、拘束部材１２の取外しにより無端ベルト１０へのテンションプーリ１１の押付けが解除されるとともに無端ベルト１０からベルト張力が解除され、無端ベルト１０を容易に取外し可能となる。新しい無端ベルト１０を装着する際は上記手順とは逆に、無端ベルト１０を巻装した後に、テンションプーリ１１を支持する拘束部材１２を取付けて無端ベルト１０にベルト張力を与え、この状態で軸部９ａに抜け止め部材２１を挿通させて拘束部材１２の脱落を防止すればよい。

また、入力プーリ８や出力プーリ９の劣化に伴ってこれらの部品交換を行う場合には、拘束部材１２や無端ベルト１０を上述の如く取外した後に各プーリ８，９を背面側から取外せばよい。入力プーリ８は、モータ軸１ａに対して、軸方向にはスライド自在に且つ回転方向には拘束されるように連結され、モータ軸１ａの先端部に挿通されるピン状の抜け止め部材２２によってその軸方向のスライドが拘束された構造であるから、抜け止め部材２２を引き抜くことで容易に取外し可能である。また、出力プーリ９は、駆動軸３から延設される軸部９ａに対して、軸方向にはスライド自在に且つ回転方向には拘束されるように連結され、軸部９ａの先端部に挿通される前述の抜け止め部材２１によって、拘束部材１２を介してその軸方向のスライドを拘束された構造であるから、軸部９ａから抜け止め部材２１や拘束部材１２を取外した後は容易に取外し可能である。

本発明の実施形態における一例の回転工具の、背面蓋を外した状態の斜視図である。同上の回転工具の概略断面図である。同上の回転工具の概略背面図である。同上の回転工具の概略分解斜視図である。同上の回転工具のベルト交換時期の判断手順を示すフローチャートである。同上の回転工具のベルト交換時期の他の判断手順を示すフローチャートである。従来の回転工具を示す断面図である。従来の他の回転工具の減速機を示す断面図である。

符号の説明

１モータ
１ａモータ軸
２減速機
３駆動軸
７制御部
８入力プーリ
９出力プーリ
９ａ軸部
１０無端ベルト
１０ａ張架部分
１１テンションプーリ
１２拘束部材
１３弾性部材
１５変位測定部
１７交換時期表示部
１８回転数検出部
２１抜け止め部材
２２抜け止め部材

Claims

モータの回転を駆動軸にまで伝達する変速機を備えて成る回転工具において、上記変速機を、入力プーリと出力プーリの間に無端ベルトを巻装させて形成するとともに、ベルト張力を与える為に無端ベルトに押圧されるテンションプーリと、テンションプーリを無端ベルトに押圧する為の付勢力を付与する弾性部材と、弾性部材の変位量を測定する変位測定部と、変位測定部の測定結果に基づいてベルト張力を推定する制御部とを備えることを特徴とする回転工具。
制御部を、推定したベルト張力に基づいてベルト交換時期を判断するものとし、制御部によりベルト交換時期であると判断した際にオンとされる交換時期表示部を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転工具。
テンションプーリの位置を拘束する拘束部材を、着脱自在に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転工具。
入力プーリ及び出力プーリを、抜け止め部材を介してそれぞれの軸部に着脱自在に装着させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転工具。