JP2007002931A - 回動軸屈曲機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 回動軸を任意の角度で屈曲させ得る回動軸屈曲機構、及びこのような回動軸屈曲機構を備えたことにより作業性を著しく向上させ得る作業装置を提供する。
【解決手段】 歯ブラシ装置１に設けられる揺動軸屈曲機構２２は、駆動モータ１３の回転軸４１と、回転軸４１に固定された歯車４２と、回転軸４１に直交する回転軸４３に固定された歯車４４と、回転軸４３の傾斜部４３Ｂに隣接して配置された揺動部材４５と、揺動部材４５に固定された揺動軸４６とから構成される。歯車４２を歯車４４に対して噛合させることにより、回転軸４１が回転すると、歯車４４及び回転軸４３が回転し、揺動部材４５及び揺動軸４６が揺動する。回転軸４１又は揺動軸４６が歯車４４に連係する角度を変更することによって、回転軸４１と揺動軸４６を互いに屈曲させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回動軸（回転軸又は揺動軸）を屈曲させるための機構に関する。

作業用部材を電動モータ等で回動（一方向への回転又は往復揺動）させ、この作業用部材を用いて各種作業を行う作業装置が知られている。例えば、歯ブラシ装置においては、ブラシを電動モータにより揺動運動させることにより、ブラシによる歯磨きがなされる。また、各種ルータ装置（例えば、歯医者用ルータ、研磨機、穴開け装置等）では、作業用ビット（例えば、刃、ヤスリ、キリ等の種々の加工用刃先）を回転させることにより、作業用ビットによる研磨、整形等の各種作業が行われる。また、本出願人は、特開２００４−３３７７３７号公報（特願２００３−１３７３５３号）において、揺動運動するブラシ部によって清掃を行う清掃機を提案している。さらに、この清掃機において用いられている回転・揺動変換機構については、同じく本出願人によるＰＣＴ／ＪＰ０３／０３９８２に開示されている。

なお、本明細書において、「回転」は、軸回りで一方向に連続的に回る動作を、「揺動」は、軸回りで時計回りに回る動作と反時計回りに回る動作を交互に繰り返す動作を、それぞれ意味する。また「回動」は、軸回りで回る動作一般を意味し、上記「回転」と「揺動」の両方を含む上位概念である。

特開２００４−３３７７３７号公報 ＰＣＴ／ＪＰ０３／０３９８２

これらの作業装置においては、使用者によって把持される部分（基部）に対して、作業用部材を備えた部分（回動部）が回動する。この場合、回動部を軽量にするために、回動部を駆動するための駆動手段（例えば電動モータ）は基部側に設けられ、この駆動手段の回転軸を回動部に連係させることになる。しかしながら、このような構成をとった場合、従来の装置では、基部に対する回動部の角度を変更することができなかった。言い換えると、駆動手段の回転軸に対して、回動部の回動中心軸を屈曲させることはできなかった。このように、基部に対する作業用部材の角度が固定であると、作業装置を用いて作業をする場合、作業が行いにくい場合があった。例えば、歯ブラシ装置において、基部に対して回動部が直列に配置されていると、歯磨きするために肘を高くあげる必要があるので、手ぶれをし易く、また腕が疲れ易い。また、自らを鏡に映しながら歯磨きをする場合に口元が基部及び自らの手の陰になってしまう。また、各種ルータ装置においても、作業箇所が作業者自身の手の陰になってしまい、更に手ぶれをし易いので作業が不安定になり、微細な加工等をする場合等に特に不便である。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回動軸を任意の角度で屈曲させ得る回動軸屈曲機構、及びこのような回動軸屈曲機構を備えたことにより作業性を著しく向上させ得る作業装置を提供することを目的とする。

本発明の回動軸屈曲機構は、回動軸を構成する複数の軸部分を互いに屈曲させる回動軸屈曲機構において、軸回りで回転可能な第１の軸部分と、軸回りで回動可能な第２の軸部分と、前記第１の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第１の軸部分と連係する第１の歯車と、前記第１の軸部分と直交する回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第１の歯車と連係する第２の歯車と、前記第２の歯車を前記第２の軸部分に連係させる連係手段とを備えた。

上記回動軸屈曲機構において、前記連係手段は、前記第２の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第２の軸部分と連係する第３の歯車を備え、前記第３の歯車が前記第２の歯車に連係するようにしてもよい。

上記回動軸屈曲機構において、前記第２の歯車の回転中心軸上に配置され且つ前記第２の歯車に固定された回転軸を備え、前記回転軸に前記回転中心軸に対して傾いた傾斜部を設け、前記傾斜部の両側に配置される一対の狭持面を有する揺動部材を備え、前記第２の軸部分を前記揺動部材に連係させることにより、前記連係手段を、前記回転軸と前記揺動部材から構成してもよい。

また本発明の作業装置は、軸回りで回転可能な第１の軸部分と、前記第１の軸部分と連係した駆動手段と、軸回りで回動可能な第２の軸部分と、前記第１の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第１の軸部分と連係する第１の歯車と、前記第１の軸部分と直交する回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第１の歯車と連係する第２の歯車と、前記第２の歯車を前記第２の軸部分に連係させる連係手段と、前記第２の軸部分と連係した作業用部材とを備えた。

上記作業装置において、前記連係手段は、前記第２の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第２の軸部分と連係する第３の歯車を備え、前記第３の歯車が前記第２の歯車に連係するようにしてもよい。

上記作業装置において、前記第２の歯車の回転中心軸上に配置され且つ前記第２の歯車に連係する回転軸を備え、前記回転軸に前記回転中心軸に対して傾いた傾斜部を設け、前記傾斜部の両側に配置される一対の狭持面を有する揺動部材を備え、前記第２の軸部分を前記揺動部材に連係させることにより、前記連係手段を、前記回転軸と前記揺動部材から構成してもよい。

上記作業装置において、前記第１の軸部分を保持する基部と、前記基部に対して屈曲可能に連結され且つ前記第２の軸部分を保持する屈曲部と、第２の軸部分に連係され且つ前記作業用部材を保持する回動部とを備えてもよい。

前記基部と前記屈曲部の間に、前記基部と前記屈曲部の屈曲角度を固定するための固定手段を備えてもよい。
前記固定手段は、前記基部及び前記屈曲部の一方に設けられた突起部と、前記基部及び前記屈曲部の他方に設けられた複数の凹部とを備え、前記突起部が前記複数の凹部の一つに係合することにより、前記基部と前記屈曲部との屈曲角度を固定するようにしてもよい。

前記駆動手段と前記第１の軸部分の間、前記第１の軸部分と前記第１の歯車の間、及び前記第２の軸部分と前記第２の歯車の間の少なくとも一つに、変速手段を備えてもよい。
前記作業用部材は、ブラシであってもよい。
前記作業用部材は、工作用ビットであってもよい。

本発明の回動軸屈曲機構（例えば揺動軸屈曲機構２２、回転軸屈曲機構７２）及び作業装置（例えば歯ブラシ装置１、ルータ装置５１）によれば、第１の軸部分（例えば回転軸４１、回転軸９１）は、第１の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能な第１の歯車（例えば歯車４２、９２）と、第１の軸部分と直交する回転中心軸（例えば回転軸４３、９３）の回りで回転可能な第２の歯車（例えば歯車４４、９４）とを介して、第２の軸部分（例えば揺動軸４６、従動回転軸９６）と連係する。この場合、第２の歯車は第１の軸部分と直交する回転中心軸の回りで対称な形状を持つものであるので、第１の軸部分と第２の軸部分が、上記第１の軸部分と直交する回転中心軸の回りで、互いにどのような角度で第２の歯車に連係したとしても、回動軸屈曲機構は全く同様に動作する。したがって、第１の軸部分と第２の軸部分の屈曲角度は、任意の角度に変更することができ、第２の軸部分と第２の軸部分を屈曲させた状態においても、第１の軸部分の回転運動は、第２の軸部分の回動運動に正しく変換される。

第２の歯車と第２の軸部分との連係手段として、第２の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能な第３の歯車（例えば歯車９５）を備えれば、第１の軸部分の回転により、第２の軸部分を回転させることができる。

第２の歯車と第２の軸部分との連係手段として、第２の歯車の回転中心軸上に固定され且つ傾斜部（例えば傾斜部４３Ｂ）を有する回転軸（例えば回転軸４３）と、傾斜部の両側に配置される一対の狭持面（例えば４５Ｂ、４５Ｃ）を有する揺動部材（例えば揺動部材４５）を備えれば、第１の軸部分の回転により、第２の軸部分を揺動させることが出来る。

また本発明の作業装置（例えば歯ブラシ装置１、ルータ装置５１）に、第１の軸部分を保持する基部（例えば基部２、５２）と、第２の軸部分を保持する屈曲部（例えば屈曲部３、５３）と、第２の軸部分に連係され作業用部材（例えばブラシ３２、工作用ビット８２）を保持する回動部（例えば揺動部４、回転部５４）とを備えるようにすれば、基部に対して回動部の角度を自由に変更することができる。したがって、使用者は、基部を把持しながら、回動部を基部に対して作業しやすい角度に屈曲させて、作業を行うことができ、作業効率が著しく高められる。例えば、歯ブラシ装置においては、屈曲角度を適切に調整することにより、肘を下ろした状態で歯磨きをすることができるので、このような姿勢自体が楽であるとともに、肘を体に密着させることが可能となり、これにより、手ぶれを防止することができる。また、基部及び自らの手を口元の前方から移動させることができ、鏡に映った口元を確認しながら歯磨きをすることが可能となる。また、ルータ装置においても同様に、屈曲角度を適切に設定することにより、無理のない姿勢で作業を行うことができ、また自らの手を作業箇所を隠してしまわない位置に配置でき、更に手ぶれ防止もできるので、微細加工等の精密性を要する作業であっても的確に行うことができる。

また、作業装置に、基部と屈曲部の屈曲角度を固定するための固定手段（例えば屈曲角度固定機構２４、７４）を備えれば、作業装置の使用時に、基部に対して回動部がぐらつかないようにできる。したがって、作業装置を安定して使用できる。

また、固定手段を、基部及び屈曲部の一方に設けられた突起部（例えば突起部２５、２６、７５、６６）と、基部及び屈曲部の他方に設けられた複数の凹部（例えば凹部１６、１７）とから構成すれば、新たな部材を必要とすることなく、固定手段を容易かつ低コストで形成することができる。また、屈曲角度の固定位置を、凹部の数だけ設けることができるので、様々な屈曲角度での固定を行い得る。

また、駆動手段と第１の軸部分の間、第１の軸部分と第１の歯車の間、及び第２の軸部分と第２の歯車の間の少なくとも一つに、変速手段（例えば変速用の歯車）を備えれば、第１の軸部分の回転運動を、適切な回転速度に変速して、第２の軸部分に伝達できる。したがって、駆動手段（例えば駆動モータ１３、６３）の回転速度を適切に変速して、作業用部材を適切な速度で回動させることができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図１及び図２には、本発明の第１実施形態を示す。本実施形態は、本発明の回動軸屈曲機構を、電動式の歯ブラシ装置１に用いたものである。図示されるように、歯ブラシ装置１は、基部２と、この基部２に対して屈曲可能に連結された屈曲部３と、この屈曲部３に連結された揺動部４とから構成される。

基部２は、歯ブラシ装置１の使用者によって把持される部分で、基部ハウジング１１と、この基部ハウジング１１内に収容された電池１２及び駆動モータ１３とを備えている。基部ハウジング１１は、屈曲部３側に延び出す上下一対の延長部１４、１５を備えている。これらの延長部１４、１５に対して、屈曲部３が連結される。

駆動モータ１３は、電動式モータであり、電池１２から電源供給を受けて作動する。駆動モータ１３は、回転軸４１を備え、この回転軸４１は、屈曲部３側に向けて、歯ブラシ装置１の長手方向に沿って延びている。回転軸４１の先端部には、回転軸４１と同軸上に配置された歯車４２が固定されている。歯車４２は、回転軸４１の外周方向を向いた側面に、複数の歯を有するものである。

屈曲部３は、主として、屈曲部ハウジング２１と、屈曲部ハウジング２１内に収容された揺動軸屈曲機構２２とから構成される。揺動軸屈曲機構２２は、前述した回転軸４１及び歯車４２と、回転軸４３と、歯車４４と、揺動部材４５と、揺動軸４６とから構成される。駆動モータ１３の回転軸４１が回転すると、この回転運動は、揺動軸屈曲機構２２を介して、揺動運動に変換されて、揺動部４に伝達される。この場合、揺動軸屈曲機構２２によれば、回転軸４１に対する揺動軸４６（揺動部４）の角度（屈曲角度）を自由に変更することができる。この詳細な構成については、図３とともに後述する。

屈曲部ハウジング２１は、基端側に開口を有する釣り鐘型の部材である。基部ハウジング１１の延長部１４、１５は、屈曲部ハウジング２１の基端側開口から、屈曲部ハウジング２１内に収容され、それぞれ結合軸２３、前述の回転軸４３を介して、屈曲部ハウジング２１に対して回動可能に取り付けられている。屈曲部ハウジング２１は、その先端部を貫通する支持穴２１Ａを備えている。揺動軸４６は、この支持穴２１Ａに回動可能に支持され、支持穴２１Ａを貫通して、揺動部４側に延び出している。

揺動部４は、本体部３１と、ブラシ３２とからなる。本体部３１の基端には、本体部３１の略中心軸上を延びる嵌合穴３１Ａが形成されている。屈曲部ハウジング２１から延び出した揺動軸４６が、この嵌合穴３１Ａに嵌合することにより、本体部３１は、揺動軸４６に対して同軸上に固定される。ブラシ３２は、軸回りに、放射状に延び出す多数の毛を備えたもので、本体部３１の先端に固定され、本体部３１と同軸上に延びている。これにより、揺動軸４６が揺動すると、ブラシ３２が軸回りで揺動運動し、ブラシ３２の毛による歯磨きができるようになっている。なお、使い古されたブラシ３２を交換可能とするためには、本体部３１を揺動軸４６に着脱可能とするか、ブラシ３２を本体部３１に対して着脱可能とすればよい。

図３には、揺動軸屈曲機構２２を詳細に示す。図示されるように、回転軸４３は、直線部４３Ａと、直線部４３Ａに対して所定の傾斜角度αで傾斜した傾斜部４３Ｂとを備えている。直線部４３Ａは、屈曲部ハウジング２１及び基部ハウジング１１の延長部１５に対して回転自在に支持され、屈曲部ハウジング２１の内側に向けて、駆動モータ１３の回転軸４１と直交する方向に延びている。これにより、傾斜部４３Ｂは、屈曲部ハウジング２１の略中程に配置されている。傾斜部４３Ｂが向く方向は、回転軸４３の回転角度に応じて変化する。図１及び図３には、傾斜部４３Ｂがとり得る配置の例を、実線及び一点鎖線で示す。

歯車４４は、回転軸４３の略中央付近に固定され、回転軸４３に対して同軸上に配置されている。つまり、歯車４４は、その表面及び裏面が回転軸４３に対して垂直となるように配置され、回転軸４３を回転中心軸として回転するようになっている。歯車４４は、複数の歯４４Ａを有している。これらの歯４４Ａは、歯車４４表面の外周縁部に沿って、外周縁部の全周に渡って形成されたもので、回転軸４３の軸方向を向いている。これらの歯４４Ａが、回転軸４１に固定された歯車４２の歯と噛合することにより、回転軸４１の回転運動が、歯車４２を介して、歯車４４及び回転軸４３に伝達されるようになっている。

揺動部材４５は、断面Ｕ字型の部材で、湾曲した底部４５Ａと、この底部４５Ａから略平行に延び出す一対の板状の挟持部４５Ｂ、４５Ｃとを備えている。底部４５Ａには、開口部４５Ｄが形成され、回転軸４３の直線部４３Ａは、この開口部４５Ｄを貫通して配置される。これにより、傾斜部４３Ｂは、挟持部４５Ｂ、４５Ｃの間に、僅かな隙間をもって挟み込まれた状態となっている。

揺動軸４６の基端は、揺動部材４５の底部４５Ａ付近に固定され、回転軸４３の屈曲位置（直線部４３Ａと傾斜部４３Ｂの境目）に対して側方から正対するように配置されている。また、揺動軸４６は、ハウジング２１の支持穴２１Ａに対して回動可能に支持され、支持穴２１Ａを貫通して配置されている。これにより、揺動軸４６の先端側は、揺動部４に向けて延び出している。

基部２と屈曲部３の間には、基部２に対する屈曲部３の屈曲角度（回転軸４１に対する揺動軸４６の屈曲角度）を固定するための屈曲角度固定機構２４が設けられている。屈曲角度固定機構２４は、屈曲部ハウジング２１の内周面に形成された突起部２５、２６（ロレットボス）と、この突起部２５、２６に係合する複数の凹部１６、１７（ロレット溝）とから構成される。図４に示すように、複数の凹部１６、１７は、基部ハウジング１１の延長部１４、１５の外側面１４Ａ、１５Ａ（屈曲部ハウジング２１内周面と対峙する面）にそれぞれ形成されるもので、回転軸４３を中心とする円弧の周に沿って配置されている。この場合、凹部１６、１７は、必要とされる屈曲角度の全域をカバーできるように、所定の範囲（例えば、左右に１２０度程度、全体で２４０度程度の角度範囲）に渡って形成される。突起部２５、２６は、基部２に対する屈曲部３の屈曲角度に応じて、複数の凹部１６、１７のうち、その屈曲角度において正対する位置にあるものと係合する。この係合により、基部２に対する屈曲部３の屈曲が、その屈曲角度で固定されるようになっている。

次に、歯ブラシ装置１の動作について説明する。
歯ブラシ装置１を使用する場合、使用者は、歯ブラシ装置１の基部を把持した状態で、駆動モータ１３を回転駆動する。これにより、回転軸４１に固定された歯車４２と噛合した歯車４３が回転駆動され、歯車４３が固定された回転軸４３が回転する。このように回転軸４３が回転すると、回転軸４３の傾斜部４３Ｂが、回転軸４３の回転中心軸回りで向きを変えていくので、傾斜部４３Ｂと接触した揺動部材４５が傾斜部４３Ｂに押されて動かされ、揺動部材４５及び揺動部材４５に固定された揺動軸４６が軸回りで揺動する。この結果、揺動軸４６に連結された本体部３１が揺動し、本体部３１先端に設けられたブラシ３２により歯磨きを行うことが出来る。

図５（Ａ）から図５（Ｃ）には、このような回転軸４３の回転に伴う揺動部材４５の揺動運動を詳細に示す。図５（Ｂ）において、揺動部材４５は、中立位置にある。この中立位置では、回転軸４３の傾斜部４３Ｂは、揺動軸４６と垂直な平面内にあり、揺動部材４５は、回転軸２の回転中心軸線の方向に起立している。この場合、傾斜部４３Ｂが、揺動軸４６側を向いている場合（図に破線で示す）と、回転軸４１側を向いている場合（図に一点鎖線で示す）とがある。以下の説明では、傾斜部４３Ｂが揺動軸４６側を向いた状態を初期位置とする。

この初期位置から、回転軸４３が図５で反時計回り方向に回転していくと、傾斜部４３Ｂは、狭持部４５Ｃ内側面に沿って滑りながら、図の右側を向いていく。この場合、揺動軸４６の軸線方向から見た傾斜部４３Ｂの傾斜角度は徐々に増大して行く。このため、揺動部材４５は、傾斜部４５Ｂに押されて、徐々に図の右側へと傾斜していく。これにより、揺動軸４６は、揺動部材４５と共に、時計回転方向に回動する。

図５（Ｃ）に示すように、傾斜部４３Ｂが揺動軸４６と垂直方向を向く位置まで回転すると、揺動部材４５は、右側の揺動限界に達する。この右側の揺動限界において、揺動部材４５は傾斜部４３Ｂの傾斜角度αだけ右側に傾いた状態となり、また揺動軸４６は角度αだけ時計回転方向へ回動した状態となる。この状態から、更に回転軸４３が回転していくと、傾斜部４３Ｂは、狭持部４５Ｂの内側面に沿って滑りながら、中立位置に戻って行く。この場合、揺動軸４６の軸線方向から見た傾斜部４３Ｂの傾斜角度は、徐々に減少していくので、揺動部材４５は、傾斜部４３Ｂに押されて、徐々に起立していく。この結果、揺動軸４６は、反時計回転方向に回動する。このようにして、傾斜部４３Ｂが、図５（Ｂ）に一点鎖線で示す位置に戻ると、揺動部材４５は再び中立位置に戻る。

この中立位置から、回転軸４３が更に回転していくと、傾斜部４３Ｂは、今度は左側に向けて動いていき、これにしたがって、揺動部材４５は左側に傾き、揺動軸４６は反時計回転方向に回動していく。傾斜部４３Ｂが図５（Ａ）に示す位置に達すると、揺動部材４５は、左側の揺動限界に達する。この左側の揺動限界において、揺動部材４５は、傾斜部４３Ｂの傾斜角度αだけ左側に傾斜した状態となり、揺動軸４６は、角度αだけ左側に回動した状態となる。

以降、傾斜部４３Ｂが、図５（Ｂ）に破線で示した初期位置に向けて動いていくにしたがって、揺動部材４６は起立していき、揺動軸４６は時計回転方向へ回動する。傾斜部４３Ｂが図５（Ｂ）に示す初期位置に戻ると、揺動の１サイクル（左右への角度αでの揺動）が終了する。

次に、図２、図6及び図7を用いて、揺動軸屈曲機構２２による、回転軸４１に対する揺動軸４６の屈曲角度の変更（基部２に対する屈曲部３及び揺動部４の屈曲角度の変更）について説明する。図２に示す初期状態において、歯ブラシ装置１の揺動軸４６は回転軸４１に対して直列に（同軸上に）配置されており、基部２、屈曲部３及び揺動部４は、直列に（略同一直線上に）配置されている。この状態から、使用者は、屈曲部３又は揺動部４を持って、屈曲部３及び揺動部４を基部２に対して屈曲させる。これにより、基部２に対する屈曲部３及び揺動部４の屈曲角度（つまり、回転軸４１に対する揺動軸４６の屈曲角度）は、左右それぞれに１２０度程度まで、自由に変更することができる。図6には、基部２に対して屈曲部３及び揺動部４を略４５度の角度で屈曲させた状態（回転軸４１に対して揺動軸４６を略４５度の角度で屈曲させた状態）を、図７には、基部２に対して屈曲部３及び揺動部４を略直角に屈曲させた状態（回転軸４１に対して揺動軸４６を略直角に屈曲させた状態）を、それぞれ示す。なお、このような屈曲角度の変更は、歯ブラシ装置１の使用時（駆動モータ１３の動作中）であっても、非使用時であっても、手動により容易に行い得る。

このように基部２に対する屈曲部３及び揺動部４の屈曲角度（回転軸４１に対する揺動軸４６の屈曲角度）を変更したとしても、歯車４４に対する回転軸１４の関係、及び歯車４４に対する揺動軸４６の関係は、機能的に見て、初期状態におけるときと変わらない。つまり、歯車４４は回転軸４３の周りで対称な形状を有するものであるので、回転軸４１に対して揺動軸４６が屈曲して、回転軸４１及び揺動軸４６が回転軸４３回りのどのような角度で歯車４４に連係していたとしても、歯車４４は全く同様に機能し、揺動軸屈曲機構２２の動作（回転軸４１の回転により歯車４４が回転し、この回転により揺動軸４６が揺動するという関係）は、全く変わらない。したがって、歯ブラシ装置１は、基部２に対して屈曲部３及び揺動部４を屈曲させたとしても、初期状態におけるのと全く同様に使用することができる。

このように、本実施形態の歯ブラシ装置１は、基部２に対して揺動部４を任意の角度に屈曲させた状態で動作するので、使用者は、基部２に対して揺動部４を自分の使いやすい角度に屈曲させながら歯磨きをすることができる。したがって、使用者は、歯磨きを容易かつ適切に行うことができる。例えば、歯ブラシ装置１を適切に屈曲させることにより、肘を下ろした状態で歯磨きをすることができるので、このような姿勢自体が楽であるとともに、肘を体に密着させることが可能となり、これにより、手ぶれを防止することができる。また、自らを鏡に映して歯磨きをするときに、初期状態にある歯ブラシ装置１では、基部２を把持する自らの手で口元が隠れてしまう場合でも、歯ブラシ装置１を適切に屈曲させることにより、基部２及び自らの手を口元の前方から移動させることができ、口元を確認しながら歯磨きをすることが可能となる。

また、屈曲角度は、屈曲角度固定機構２４の凹部１６、１７の間隔で、段階的に固定することができる。詳しく説明すると、屈曲部３及び揺動部４を基部２に対して屈曲させていくと、屈曲角度固定機構２４の突起部２５、２６は、屈曲動作前に係合していた凹部１６、１７から、隣接する凹部間のランド部分を乗り越えながら、屈曲方向に隣接する凹部１６、１７に順次係合していく。屈曲部３及び揺動部４を所望の屈曲角度まで屈曲させると、突起部２５、２６は、その屈曲角度において正対している凹部１６、１７内に嵌合する。これにより、屈曲部３及び揺動部４の基部２に対する角度は、その屈曲角度に固定される。このように基部２に対する揺動部４の屈曲角度は、屈曲角度固定機構２４によって所望の角度に固定されているので、歯ブラシ装置１の使用時に、基部２に対して揺動部４がぐらつくことはない。したがって、歯磨き作業を、安定して行うことができる。また、屈曲角度固定機構２４によって固定し得る位置は、凹部１６、１７の数だけあるので、様々な（多数の）屈曲角度を選択し得る。

また、屈曲角度固定機構２４は、屈曲部ハウジング２１に形成された突起部２５、２６と、基部ハウジング１１に形成された複数の凹部１６、１７から構成されるので、屈曲角度固定機構２４として新たな部材を組み込む必要はない。また、突起部２５、２６及び凹部１６、１７は、基部ハウジング１１及び屈曲部ハウジング２１の製造時に、容易に形成できる。したがって、コスト削減を図り得る。

図８及び図９には、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態は、本発明の回動軸屈曲機構をルータ装置に用いたものである。図示されるように、ルータ装置５１は、基部５２と、屈曲部５３と、回転部５４とを備えている。

基部５２は、使用者によって把持される部分であり、基部ハウジング６１と、この基部ハウジング６１内に収容されたモータ６３とを備えている。モータ６３は、屈曲部５３側に延び出す回転軸９１を備えるもので、この回転軸９１の先端には、歯車９２が固定されている。歯車９２は、回転軸９１の外周方向に向いた複数の歯を有するものである。

屈曲部５３の屈曲部ハウジング７１は、基部ハウジング６１の延長部６４、６５に対して、回転軸９３を介して回動自在に連結されている。屈曲部ハウジング７１内には、回転軸屈曲機構７２が備えられている。

回転軸屈曲機構７２は、回転軸９１と、歯車９２、９４、９５と、従動回転軸９６とから構成される。歯車９４は、回転軸９３が中心部を貫通するように回転軸９３に対して垂直に配置されたもので、回転軸９３の軸回りで回転可能となっている。歯車９４表面の外周縁部付近には、歯車９４の全周にわたって、回転軸９３の軸方向を向いた複数の歯９４Ａが形成されている。歯車９４に対して、回転軸９３に固定された歯車９４が噛合する。従動回転軸９６は、屈曲部ハウジング７１の支持穴７１Ａに、貫通状態で、回動可能に支持されたもので、その基端部には、歯車９５が固定されている。歯車９５は従動回転軸９６の外周方向を向いた多数の歯９７を備えたもので、歯車９４に噛合している。

基部ハウジング６１と屈曲部ハウジング７１の間には、屈曲角度固定機構７４が設けられる。屈曲角度固定機構７４は、屈曲部ハウジング７１の内面に設けられた突起部７５、７６（ロレット）と、基部ハウジング６１の延長部６４、６５に設けられた複数の凹部（ロレット溝）とから構成される。なお、図８、図９には図示しないが、複数の凹部は、上記第１実施形態における凹部１６、１７と同一の形態のものである。突起部７５、７６は、基部５２と屈曲部５３の屈曲角度に応じて、対応する位置に配置されている凹部に嵌合し、基部６１に対する屈曲部７１の屈曲角度を固定する。

回転部５４は、本体部８１と、工作用ビット８２とから構成される。本体部８１は、基端の嵌合穴８１Ａにおいて、従動回転軸９６の先端側に固定されている。工作用ビット８２は、例えば、刃、ヤスリ、キリ等の種々の加工用刃先であり、本体部８１の先端に固定され、本体部８１と同軸上に延びている。なお、工作用ビット８２を交換可能とするためには、本体部８１を従動回転軸９６に対して着脱自在としてもよいし、工作用ビット８２を本体部８１に対して着脱自在としてもよい。

このような構成により、駆動モータ６３の回転軸９１を回転駆動すると、歯車９２を介して回転軸９１と連係する歯車９４は、回転軸９３の軸回りで回転する。これにより、歯車９４に対して歯車９５を介して連係している回転軸９５が（一方向に）回転駆動される。この結果、回転軸９５に固定された回転部５４が回転し、回転部５４に設けられた工作用ビット８２により、各種作業を行うことができる。

基部５２に対する回転部５４の屈曲角度は、基部５２に対して屈曲部５３を回転軸９３の回りで屈曲させることにより、左右それぞれに１２０度程度（全体で２４０度程度）まで変更できる。図９には、基部５２に対して回転部５４が略直線上に配置された初期状態を実線で示し、また基部５２に対して回転部５４を略直角に屈曲させた状態を一点鎖線で示す。

このように基部５２に対する回転部５４の屈曲角度を変更したとしても、回転軸９１の回転により、従動回転軸９６が回転駆動される関係は変わらない。すなわち、歯車９４は、回転軸９３の周りで対称な形状のものであるので、回転軸９１と従動回転軸９６が、回転軸９３の周りで互いにどのような相対的な角度をもって歯車９４に連係していたとしても、回転軸屈曲機構７２の動作原理は全く変わらない。したがって、ルータ装置５１は、基部５２に対して回転部５４を屈曲させた状態でも、初期状態におけるのと全く同様に、適切に作動する。

このように本実施形態のルータ装置５１によれば、基部５２に対する回転部５４の屈曲角度を任意に設定することができるので、ルータ装置５１を用いた各種作業を著しく効率化できる。例えば、ルータ装置５１の屈曲角度を適切に設定することにより、肘を下げた姿勢で作業を行うことができるので、無理のない姿勢で、手ぶれせずに安定して作業を行うことができる。また、自らの手を作業箇所を隠してしまわない位置に配置できるので、ルータ装置５１を用いて微細加工等の精密性を要する作業を行う場合でも、適切な作業を行うことができる。

また、基部５２に対する回転部５４の屈曲角度は、屈曲角度固定機構７４の凹部の間隔で段階的に固定される。このように基部５２に対する回転部５４の屈曲角度は、屈曲角度固定機構７４によって所望の角度で固定されるので、ルータ装置５１の使用時に、基部５２に対して回転部５４はぐらつくことはない。よって、各種作業を、安定して行うことができる。

なお、上記各実施形態では、駆動モータ１３、６３の回転軸４１、９１に対して歯車４２、９２を直接固定し、また、この歯車４２、９２を歯車４４、９４に対して直接噛み合わせるようにしたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、これらの部材の間に変速手段（例えば、変速用の歯車）を介在させることもできる。例えば、駆動モータ１３、６３の回転軸４１、９１は、変速用歯車を介して歯車４２、９２に連係させてもよいし、歯車４２、９２は、変速用歯車を介して歯車４４、９４に連係させてもよい。また、上記第２の実施形態において、歯車９４を、変速用歯車を介して従動回転軸９６に連係させることも可能である。このように変速手段を用いることにより、揺動部４の揺動速度及び回転部５４の回転速度を、適切に変更、調整することができる。

また、上記各実施形態では、回転軸４１、９１及び従動回転軸９６と歯車９２、９４及び９５は別体としたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、例えば、回転軸４１、８１及び従動回転軸９６の外周に直接、歯車４４、９４と噛合する歯車を形成してもよい。

本発明の第１の実施形態における歯ブラシ装置を側方から見た断面図である。 同じく歯ブラシ装置を上方から見た断面図であり、基部に対して屈曲部及び揺動部が直列に配置された初期状態を示す。 同じく歯ブラシ装置の揺動軸屈曲機構付近を示す断面図である。 同じく屈曲角度固定機構の凹部を示す平面図である。 同じく歯ブラシ装置の揺動部材の動作を示す斜視図である。 同じく歯ブラシ装置を示す上方から見た断面図であり、基部に対して屈曲部及び揺動部が略４５度の角度で屈曲された状態を示す。 同じく歯ブラシ装置を示す上方から見た断面図であり、基部に対して屈曲部及び揺動部が略直角に屈曲された状態を示す。 本発明の第２の実施形態におけるルータ装置を側方から見た断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるルータ装置を上方から見た断面図である。

符号の説明

１ 歯ブラシ装置
２ 基部
３ 屈曲部
４ 揺動部
１１ 基部ハウジング
１２ 電池
１３ 駆動モータ
１４、１５ 延長部
１６、１７ 凹部（ロレット溝）
２１ 屈曲部ハウジング
２２ 揺動軸屈曲機構
２３ 結合軸
２４ 屈曲角度固定機構
２５、２６ 突起部（ロレット）
３１ 本体部
３２ ブラシ
４１ 回転軸
４２ 歯車
４３ 回転軸
４４ 歯車
４５ 揺動部材
４６ 揺動軸
５１ ルータ装置
５２ 基部
５３ 屈曲部
５４ 回転部
６１ 基部ハウジング
６３ 駆動モータ
６４、６５ 延長部
７１ 屈曲部ハウジング
７２ 回転軸屈曲機構
７４ 屈曲角度固定機構
７５、７６ 突起部（ロレット）
８１ 本体部
８２ 工作用ビット
９１ 回転軸
９２ 歯車
９３ 回転軸
９４ 歯車
９５ 歯車
９６ 従動回転軸

Claims (12)

1. 回動軸を構成する複数の軸部分を互いに屈曲させる回動軸屈曲機構において、
   軸回りで回転可能な第１の軸部分と、
   軸回りで回動可能な第２の軸部分と、
   前記第１の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第１の軸部分と連係する第１の歯車と、
   前記第１の軸部分と直交する回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第１の歯車と連係する第２の歯車と、
   前記第２の歯車を前記第２の軸部分に連係させる連係手段と
   を備えた回動軸屈曲機構。
2. 前記連係手段は、前記第２の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第２の軸部分と連係する第３の歯車を備え、前記第３の歯車が前記第２の歯車に連係するようにした請求項１に記載の回動軸屈曲機構。
3. 前記第２の歯車の回転中心軸上に配置され且つ前記第２の歯車に固定された回転軸を備え、前記回転軸に前記回転中心軸に対して傾いた傾斜部を設け、前記傾斜部の両側に配置される一対の狭持面を有する揺動部材を備え、前記第２の軸部分を前記揺動部材に連係させることにより、前記連係手段を、前記回転軸と前記揺動部材から構成した請求項１に記載の回動軸屈曲機構。
4. 軸回りで回転可能な第１の軸部分と、
   前記第１の軸部分と連係した駆動手段と、
   軸回りで回動可能な第２の軸部分と、
   前記第１の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第１の軸部分と連係する第１の歯車と、
   前記第１の軸部分と直交する回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第１の歯車と連係する第２の歯車と、
   前記第２の歯車を前記第２の軸部分に連係させる連係手段と、
   前記第２の軸部分と連係した作業用部材と
   を備えた作業装置。
5. 前記連係手段は、前記第２の軸部分と平行な回転中心軸の回りで回転可能であり且つ前記第２の軸部分と連係する第３の歯車を備え、前記第３の歯車が前記第２の歯車に連係するようにした請求項４に記載の作業装置。
6. 前記第２の歯車の回転中心軸上に配置され且つ前記第２の歯車に連係する回転軸を備え、前記回転軸に前記回転中心軸に対して傾いた傾斜部を設け、前記傾斜部の両側に配置される一対の狭持面を有する揺動部材を備え、前記第２の軸部分を前記揺動部材に連係させることにより、前記連係手段を、前記回転軸と前記揺動部材から構成した請求項４に記載の作業装置。
7. 前記第１の軸部分を保持する基部と、前記基部に対して屈曲可能に連結され且つ前記第２の軸部分を保持する屈曲部と、前記第２の軸部分に連係され且つ前記作業用部材を保持する回動部とを備えた請求項４から請求項６のいずれか一つに記載の作業装置。
8. 前記基部と前記屈曲部の間に、前記基部と前記屈曲部の屈曲角度を固定するための固定手段を備えた請求項７に記載の作業装置。
9. 前記固定手段は、前記基部及び前記屈曲部の一方に設けられた突起部と、前記基部及び前記屈曲部の他方に設けられた複数の凹部とを備え、前記突起部が前記複数の凹部の一つに係合することにより、前記基部と前記屈曲部との屈曲角度を固定する請求項８に記載の作業装置。
10. 前記駆動手段と前記第１の軸部分の間、前記第１の軸部分と前記第１の歯車の間、及び前記第２の軸部分と前記第２の歯車の間の少なくとも一つに、変速手段を備えた請求項４から請求項９のいずれか一つに記載の作業装置。
11. 前記作業用部材は、ブラシである請求項４から請求項１０のいずれか一つに記載の作業装置。
12. 前記作業用部材は、工作用ビットである請求項４から請求項１０のいずれか一つに記載の作業装置。

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