JP2012076189A - 回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクグラインダには、起動時の衝撃を緩和するための衝撃緩和機構を内装したものが提供されているが、スピンドルとこれに回転支持された従動ギヤの支持孔との間の摩耗によって従動ギヤに振動が発生しやすくなる。本発明は、衝撃緩和機構により起動時の衝撃を緩和するとともに、従動ギヤの支持孔とスピンドルとの間の摩耗を低減して電動モータの耐久性を高めることを目的とする。
【解決手段】電動モータ２の回転出力を衝撃緩和機構３０を経て起動ショックを緩和しつつ従動ギヤ１７からスピンドル１１へ伝達するとともに、従動ギヤ１７をスピンドル１１に対して第３の軸受け１９を介して相対回転可能に支持することにより両者間の面圧を低下させて摩耗を低減する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、ディスクグラインダ等の回転工具に関する。

一般に、この種の回転工具は、工具本体部に内装した電動モータの回転出力を減速ギヤ列を経て減速してスピンドルに出力する構成を備えている。ディスクグラインダの場合は、駆動側のかさ歯車を従動側のかさ歯車に噛み合わせた減速ギヤ列を備えており、電動モータの出力軸に対して直交する軸線回りに、円形の砥石を取り付けたスピンドルが回転可能に支持された構成を備えている。
減速ギヤ列では、適切なバックラッシュが設定されていることもあって電動モータ起動時にギヤ噛み合い（トルク伝達）による起動ショック（衝撃）が発生しやすい。このため、この種の回転工具では従来より、この起動ショックを解消若しくは低減するための工夫が種々なされている。
例えば、下記の特許文献には、起動時のショックを低減するための衝撃緩和機構に関する技術が開示されている。この衝撃緩和機構は、トルク伝達経路途中において従動ギヤ（駆動側）とスピンドル（従動側）との間に、径方向に弾性変形可能なＣ形のトルク伝達部材を介装し、モータ起動時にこのトルク伝達部材を拡径方向に弾性変形させることにより、起動ショックを吸収しつつ駆動トルクを従動ギヤからスピンドルに伝達する構成となっている。

特開２０１０−１７９４３６号公報 特開２００２−２６４０３１号公報

しかしながら、上記従来の衝撃緩和機構によれば、Ｃ形のトルク伝達部材を経て駆動トルクを伝達する構成とする必要上、スピンドルに対して従動ギヤを相対回転可能に支持する必要があり、そのために従動ギヤの支持孔（内周孔）にスピンドルが適度なクリアランスを介在させて相対回転可能に支持された構成となっていた。スピンドルに対する従動ギヤの支持孔のクリアランスは、例えば約０．００４ｍｍ〜０．０５０ｍｍ程度に設定されて、両者間のガタツキ（芯ぶれ）を極力抑制しつつその組み付け性が確保されるようになっている。このように僅かなクリアランスをおいて従動ギヤをスピンドルに対して相対回転可能に支持する構成であるため、従動ギヤの支持孔とスピンドルの外周面との間で摩耗が発生しやすく、摩耗が進行するとギヤとスピンドルにガタツキが生じるためギヤの噛み合いがずれて振動が発生し、その結果電動モータの耐久性が損なわれるおそれがあった。
本発明は、従来の衝撃緩和機構によりモータ起動時の衝撃を緩和しつつ、従動ギヤとスピンドルとの間の摩耗を低減して電動モータの耐久性を高めることを目的とする。

上記の課題は、下記の発明によって解決される。
第１の発明は、電動モータの回転出力を減速ギヤ列を経て減速して、第１及び第２の軸受けで回転支持されたスピンドルに出力する回転工具であり、前記減速ギヤ列の従動ギヤが前記スピンドルに対して相対回転可能に支持されるとともに、両者間に、弾性変形して駆動トルクを伝達するトルク伝達部材を介在させた衝撃緩和機構を備えた回転工具であって、前記従動ギヤを前記スピンドルに対して第３の軸受けを介して相対回転可能に支持した回転工具である。
第１の発明によれば、従動ギヤは、第３の軸受けを介してスピンドルに回転支持されているので、従動ギヤの支持孔と、この支持孔に挿通されたスピンドルとの間の面圧が低下する結果摩耗が低減され、これにより電動モータの耐久性を高めることができる。また、第３の軸受けを介してスピンドルに対して回転支持された従動ギヤと当該スピンドルとの間に介在された衝撃緩和機構によって、電動モータ起動時であって減速ギヤ列噛み合い時の衝撃が緩和されることからも電動モータの耐久性が高められている。
第２の発明は、第１の発明において、従動ギヤに支持ボス部を設け、この支持ボス部と、第１又は第２の軸受けを保持する軸受けホルダとの間に第３の軸受けを介在させて、従動ギヤをスピンドルに対して相対回転可能に支持した回転工具である。
第２の発明によれば、支持ボス部の外周側と軸受けホルダの内周側との間に第３の軸受けが介装されて、従動ギヤがスピンドルに対して間接的に回転支持される。従動ギヤが第３の軸受けを介してスピンドルに回転支持されることにより、従動ギヤの内周面とスピンドルの外周面との間の面圧が低下して両者間の摩耗が低減され、これにより従動ギヤの振動が低減されて電動モータの耐久性が高められる。
第３の発明は、第１又は第２の発明において、スピンドルに、従動ギヤの支持孔に対するフレッティング摩耗対策用の溝部を設けた回転工具である。
第３の発明によれば、従動ギヤの支持孔とスピンドルとの間にフレッティング摩耗が発生した場合であってもこれにより発生した摩耗粉が溝部内に入り込むことにより摩耗の促進を抑制し、また摩耗粉によるギヤとスピンドルとの固着（焼き付き）を防止することができる。

本実施形態に係る回転工具の全体側面図である。本図では、ギヤヘッド部が破断された縦断面で示されている。 ギヤヘッドアッセンブリの縦断面図である。 図２の(III)-(III)線断面矢視図であって、ギヤヘッドアッセンブリの平面図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る回転工具１を示している。図示するように本実施形態では、回転工具１の一例としてディスクグラインダを例示する。
この回転工具１は、電動モータ２を内装した工具本体部３と、工具本体部３の前部に結合したギヤヘッド部１０を備えている。工具本体部３は、使用者が手で把持しやすい太さの円柱体形状を有しており、その下面側に把持した手で引き操作する大型のスイッチレバー４が備えられている。このスイッチレバー４を図示上側へ引き操作すると、電動モータ２が起動する。引き操作を止めるとスイッチレバー４は図示下側のオフ位置に戻されて電動モータ２が停止する。このスイッチレバー４には、当該スイッチレバー４をオン位置に保持し、またオフ位置に保持するためのロックレバー４ａが設けられている。
ギヤヘッド部１０は、電動モータ２の回転出力を減速ギヤ列を経て減速してスピンドル１１に出力するもので、このギヤヘッド部１０に本実施形態の特徴である衝撃緩和機構３０を備えたギヤヘッドアッセンブリＳが組み込まれている。工具本体部３の前部には、下方に向けて開口するギヤヘッドハウジング１２が取り付けられている。このギヤヘッドハウジング１２内に電動モータ２の出力軸２ａが進入している。出力軸２ａには駆動ギヤ１３が取り付けられている。駆動ギヤ１３にはかさ歯車が用いられている。この駆動ギヤ１３の前側にギヤヘッドアッセンブリＳが組み込まれている。駆動ギヤ１３は、ギヤヘッドアッセンブリＳの従動ギヤ１７に噛み合わされている。駆動ギヤ１３と従動ギヤ１７との噛み合いによる減速ギヤ列によって電動モータ２の回転出力が減速されてスピンドル１１に出力される。このギヤヘッドアッセンブリＳの詳細が図２及び図３に示されている。
ギヤヘッドアッセンブリＳは、スピンドル１１上に主として軸受けホルダ１６と従動ギヤ１７と衝撃緩和機構３０を図２において下側から順に組み付けたもので、ギヤヘッドハウジング１２の下側開口部から進入させて組み付けられている。図１に示すように軸受けホルダ１６は４本の固定ねじ１６ａ〜１６ａによってギヤヘッドハウジング１２の下面に固定されている。
スピンドル１１は、軸受けホルダ１６に保持した第１の軸受け１４と、ギヤヘッドハウジング１２の上部に取り付けた第２の軸受け１５を介して軸回りに回転自在に支持されている。スピンドル１１の回転軸線は、電動モータ２の出力軸２ａの回転軸線に対してほぼ直交している。本実施形態では、第１及び第２の軸受け１４，１５としてボールベアリング（玉軸受け）が用いられている。
第１の軸受け１４の下面側であって軸受けホルダ１６の下部内周側にはリテーナ２４が締め付けられている。このリテーナ２４によって第１の軸受け１４が軸受けホルダ１６に対して軸方向に固定されている。このリテーナ２４の内周側に円環形状のフェルト材２４ａが取り付けられている。このフェルト材２４ａによって第１の軸受け１４の防塵がなされている。

スピンドル１１は、軸受けホルダ１６からさらに下方へ突き出されており、この突き出し部分に円形の砥石２０と、この砥石２０の主として後ろ側のほぼ半周の範囲を覆う砥石カバー２１が取り付けられている。砥石２０は、スピンドル１１の先端に取り付けた受けフランジ２２と固定ナット２３に挟み込まれた状態で強固に取り付けられている。
スピンドル１１上に支持された従動ギヤ１７にもかさ歯車が用いられている。本実施形態の場合、ギヤホルダ１８を介して従動ギヤ１７がスピンドル１１に相対回転可能に支持されている。ギヤホルダ１８は、従動ギヤ１７に対して一体に固定されており、実質的に従動ギヤ１７の一部をなしている。このギヤホルダ１８の支持孔１８ａ内にスピンドル１１が挿通されている。ギヤホルダ１８の下面側には支持ボス部１８ｂが設けられている。この支持ボス部１８ｂは、軸受けホルダ１６の内周側に進入している。この支持ボス部１８ｂが第３の軸受け１９を介して軸受けホルダ１６の内周側に回転可能に支持されている。本実施形態では、この第３の軸受け１９にも、第１及び第２の軸受け１４，１５と同様ボールベアリング（玉軸受け）が用いられている。本実施形態の場合、ギヤホルダ１８の支持孔１８ａとスピンドル１１との間のクリアランスは、従来と同様約０．００４ｍｍ〜０．０５０ｍｍ程度に設定されて、スピンドル１１に対する従動ギヤ１７（ギヤホルダ１８）の組み付け性が確保されるとともに、ガタツキ（芯ぶれ）が抑制されるようになっている。
このように第３の軸受け１９を介して従動ギヤ１７が間接的にスピンドル１１に対して相対回転可能に支持されることにより、両者の回転軸線間の芯ぶれが低減され、その結果トルク伝達時におけるスピンドル外周面に対するギヤホルダ１８の支持孔１８ａの面圧が低下して摩耗が低減されるようになっている。
ギヤホルダ１８の上部には、支持ボス部１８ｂよりも大径の受けボス部１８ｃが設けられている。受けボス部１８ｃと支持ボス部１８ｂは同軸に設けられている。この受けボス部１８ｃの外周側に従動ギヤ１７が本実施形態の場合圧入されて一体化されている。

受けボス部１８ｃの内周側に衝撃緩和機構３０が組み込まれている。この衝撃緩和機構３０を経て従動ギヤ１７の回転トルクがスピンドル１１に伝達される。この衝撃緩和機構３０は、基本的構成については従来公知のものと共通している。この受けボス部１８ｃの内周側において、スピンドル１１にはジョイントスリーブ３１が圧入により一体化されている。このジョイントスリーブ３１には放射方向外方に張り出す一つの従動凸部３１ａが設けられている。この従動凸部３１ａに対向して、受けボス部１８ｃの内周側には、放射方向内方に張り出す一つの駆動凸部１８ｄが設けられている。
ジョイントスリーブ３１の周囲であって受けボス部１８ｃの内周側に、Ｃ字形のトルク伝達部材３２が介装されている。このトルク伝達部材３２の両端部３２ａ，３２ｂ間に、上記駆動凸部１８ｄと従動凸部３１ａが位置している。図２に示すように、トルク伝達部材３２のスピンドル軸方向の位置ずれはストッパフランジ３３によって規制されている。このストッパフランジ３３は、止め輪３４によってスピンドル軸線方向の変位が規制されている。
駆動ギヤ１３との噛み合いを経て従動ギヤ１７に図３中白抜き矢印方向の回転トルクが伝達されると、これと一体に設けられた駆動凸部１８ｄによってトルク伝達部材３２の一端部３２ａが同方向に押される。トルク伝達部材３２の一端部３２ａが図３中白抜き矢印方向に押されると、その他端部３２ｂがスピンドル１１側の従動凸部３１ａに突き当てられる。こうして一端部３２ａが従動ギヤ１７側の駆動凸部１８ｄで押され、他端部３２ｂがスピンドル１１側の従動凸部３１ａに突き当てられることにより、当該トルク伝達部材３２が拡径方向に弾性変形して受けボス部１８ｃの内周面に沿って押し付けられた状態となり、これにより従動ギヤ１７とスピンドル１１が回転について一体化される。
こうして衝撃緩和機構３０を経て従動ギヤ１７とスピンドル１１が回転について一体化されることにより、図３中白抜き矢印方向の回転トルクが従動ギヤ１７を経てスピンドル１１に伝達され、従って砥石２０に対して大きな回転トルクが出力される。また、電動モータ２の起動時に、トルク伝達部材３２が拡径方向に弾性変形することにより、駆動ギヤ１３と従動ギヤ１７の噛み合い時の衝撃が吸収若しくは緩和される。
また、本実施形態では、ギヤホルダ１８の支持孔１８ａが摺接される範囲について、スピンドル１１の外周面に、フレッティング摩耗対策用の溝部１１ａが設けられている。本実施形態では、１本の溝部１１ａが螺旋状に設けられている。

以上のように構成した本実施形態の回転工具１によれば、従動ギヤ１７が第３の軸受け１９を介してスピンドル１１に回転支持されているので、従動ギヤ１７を一体に取り付けたギヤホルダ１８の支持孔１８ａと、この支持孔１８ａに挿通されたスピンドル１１との間の面圧が低下する結果、両者１８ａ，１１の摩耗が低減される。従動ギヤ１７とこれを支持するスピンドル１１との間の摩耗が低減されることによりトルク伝達による当該従動ギヤ１７の振動等を低減することができ、これにより電動モータ２の耐久性を高めることができる。
また、例示した回転工具１においても、従動ギヤ１７（ギヤホルダ１８）とスピンドル１１との間に、電動モータ２の起動時における減速ギヤ列噛み合いによる起動ショックを緩和するための衝撃緩和機構３０が介在されていることから、この点でも電動モータ２の耐久性が高められている。本実施形態は、衝撃緩和機構３０を設ける必要上、スピンドル１１に対してギヤホルダ１８（従動ギヤ１７）が相対回転可能に支持された構成とされ、これにより生ずるスピンドル１１と支持孔１８ａ間の摩擦の問題を解消するために、従動ギヤ１７（ギヤホルダ１８）とスピンドル１１との間に第３の軸受け１９を介在させて構成に大きな特徴を有している。
さらに、本実施形態の回転工具１によれば、スピンドル１１の外周面について、ギヤホルダ１８の支持孔１８ａに対向する範囲にフレッティング摩耗対策用の溝部１１ａが設けられている。このため、支持孔１８ａの内周面とスピンドル１１の外周面との間にフレッティング摩耗が発生した場合であってもこれにより発生した摩耗粉が溝部１１ａ内に入り込むことにより摩耗の促進を抑制し、また摩耗粉によるギヤとスピンドルとの固着（焼き付き）を防止することができる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、第３の軸受け１９を、支持ボス部１８ｂの外周側と軸受けホルダ１６の内周側との間に介在させて従動ギヤ１７を間接的にスピンドル１１に回転支持する構成としたが、係る第３の軸受けを支持ボス部１８ｂの内周側に介在させてスピンドル１１に対して直接回転支持する構成としてもよい。
また、第３の軸受けとしてボールベアリング（玉軸受け）を例示したが、ニードルベアリングやテーパころ軸受け、あるいは転がり軸受けに限らず滑り軸受けを用いる構成としてもよい。
さらに、予め別体で用意したギヤホルダ１８を従動ギヤ１７に一体化して当該従動ギヤ１７をスピンドル１１に回転支持する構成を例示したが、両者１７，１８を当初より一体物として製作する構成としてもよい。
また、フレッティング摩耗対策用の溝部１１ａを、スピンドル１１の外周面に螺旋状に配置する構成を例示したが、円環形の溝部を複数並列配置する構成としてもよく、さらには、係る溝部を支持孔１８ａ側に設ける構成としてもよい。
さらに、回転工具１としてディスクグラインダを例示したが、ディスクサンダ、ポリッシャ、丸鋸盤等の切断工具、刈り払い機、ポータブルバンドソー等のその他の形態の回転工具についても同様に適用することができ、また電動工具に限らすエア工具に適用することもできる。

１…回転工具（ディスクグラインダ）
２…電動モータ
３…工具本体部
４…スイッチレバー、４ａ…ロックレバー
Ｓ…ギヤヘッドアッセンブリ
１０…ギヤヘッド部
１１…スピンドル、１１ａ…溝部（フレッティング摩耗対策用）
１２…ギヤヘッドハウジング
１３…駆動ギヤ
１４…第１の軸受け
１５…第２の軸受け
１６…軸受けホルダ
１７…従動ギヤ
１８…ギヤホルダ
１８ａ…支持孔、１８ｂ…支持ボス部、１８ｃ…受けボス部、１８ｄ…駆動凸部
１９…第３の軸受け
２０…砥石
２１…砥石カバー
３０…衝撃緩和機構
３１…ジョイントスリーブ、３１ａ…従動凸部
３２…トルク伝達部材、３２ａ…一端部、３２ｂ…他端部
３３…ストッパフランジ
３４…止め輪

Claims (3)

1. 電動モータの回転出力を減速ギヤ列を経て減速して、第１及び第２の軸受けで回転支持されたスピンドルに出力する回転工具であり、前記減速ギヤ列の従動ギヤが前記スピンドルに対して相対回転可能に支持されるとともに、両者間に、弾性変形して駆動トルクを伝達するトルク伝達部材を介在させた衝撃緩和機構を備えた回転工具であって、
   前記従動ギヤを前記スピンドルに対して第３の軸受けを介して相対回転可能に支持した回転工具。
2. 請求項１記載の回転工具であって、前記従動ギヤに支持ボス部を設け、該支持ボス部と、前記第１又は第２の軸受けを保持する軸受けホルダとの間に前記第３の軸受けを介在させて、前記従動ギヤを前記スピンドルに対して相対回転可能に支持した回転工具。
3. 請求項１又は２記載の回転工具であって、前記スピンドルに、前記従動ギヤの支持孔に対するフレッティング摩耗対策用の溝部を設けた回転工具。
   

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