JP2013078820A - 回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑剤を入れた室に電磁クラッチが配置可能な回転工具を提供する。
【解決手段】 回転工具であって、モータ１１０と、モータ１１０から動力を受けて先端工具１１９を駆動するための動力伝達機構１５０と、動力伝達機構１５０を収容するとともに、当該動力伝達機構１５０を潤滑するための潤滑剤が入れられた動力伝達機構室１０５ａと、回転工具の所定の駆動状態に応じて動力伝達を遮断する電磁クラッチ１７０と、を有する。電磁クラッチ１７０は、駆動側回転部材１７１と被動側回転部材１７３とを有し、駆動側回転部材１７１と被動側回転部材１７３が互いに係合することで動力を伝達し、当該係合が解除されることで動力伝達を遮断するように設定されている。動力伝達機構室１０５ａ内において、駆動側回転部材１７１と被動側回転部材１７３の摩擦面を、潤滑剤から隔離するためのシール部材１８１，１８３を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、先端工具が回転動作することで被加工材に所定の加工作業を行なう回転工具に関する。

特開２０１１−９３０７１号公報（特許文献１）は、ハンマドリルにおいて、モータの動力をドリルビットに伝達する動力伝達機構に摩擦式の電磁クラッチを配置し、ハンマドリル作業中にドリルビットが被加工材に捕捉される等して不意にロックした場合に、動力伝達を遮断してハンマドリル本体がドリルビットの長軸回りに振り回されるのを防止する構成を開示している。

動力伝達機構が複数のギアで構成される場合、当該ギアを潤滑するために動力伝達機構は、潤滑剤を入れた室に収容されるが、摩擦式の電磁クラッチの場合、摩擦面に油分が付着すると、伝達トルクが大幅に低下するため、潤滑剤を入れた室に電磁クラッチを配置することが難しく、この点でなお改良の余地がある。

特開２０１１−９３０７１号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、潤滑剤を入れた室に電磁クラッチが配置できるように改良された回転工具を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の回転工具に係る好ましい形態によれば、モータと、モータから動力を受けて先端工具を回転動作させるための動力伝達機構と、動力伝達機構を収容するとともに、当該動力伝達機構を潤滑するための潤滑剤が入れられた動力伝達機構室と、動力伝達機構室において、動力伝達機構の一部を構成するとともに、回転工具の所定の駆動状態に応じて動力伝達機構における動力伝達を遮断する電磁クラッチと、を有する。なお、本発明における「回転工具の所定の駆動状態」とは、回転工具が、例えばハンマドリルの場合であれば、ビットが被加工材に捕捉されること等に起因してハンマドリルがビットの長軸回りに振り回される現象の予兆がこれに該当し、回転工具が、例えば丸鋸の場合であれば、鋸刃が被加工材に捕捉されること等に起因して丸鋸が切断進行方向と逆方向に跳ね返される現象（キックバック）の予兆がこれに該当する。

本発明の好ましい形態によれば、電磁クラッチは、駆動側回転部材と被動側回転部材とを有し、駆動側回転部材と被動側回転部材が互いに係合することで動力を伝達し、当該係合が解除されることで動力伝達を遮断するように設定されている。そして、回転工具は、動力伝達機構室内において、駆動側回転部材と被動側回転部材の係合領域を、潤滑剤から隔離するためのシール部材を備えている。なお、本発明における「係合領域」は、典型的には、駆動側回転部材と被動側回転部材との摩擦面の摩擦を利用して動力を伝達する領域がこれに該当し、摩擦面としては、平面を利用する態様、円錐面を利用する態様等を好適に包含する。
本発明によれば、駆動側回転部材と被動側回転部材の係合領域を、潤滑剤から隔離するためのシール部材を備えることで、係合領域への油分の付着を防止できる。このため、潤滑剤が入れられた動力伝達機構室への電磁クラッチの配置が可能となる。

本発明に係る回転工具の更なる形態によれば、電磁クラッチは、モータ側から動力が入力される入力軸と、先端工具側に動力を出力する出力軸とを有する。そして入力軸と出力軸は、同軸配置されるとともに、入力軸に動力を入力する動力入力部と出力軸から動力を出力する動力出力部の双方が、係合領域を基準にして入力軸ないし出力軸の軸方向の一方側に設定されている。この場合、入力軸が径方向外側に配置され、出力軸が径方向内側に配置される態様、あるいは入力軸が径方向内側に配置され、出力軸が径方向外側に配置される態様のいずれも構成可能である。
この形態によれば、電磁クラッチの軸方向に関する寸法短縮が可能となり、省スペースの合理的配置が可能となる。

また、本発明に係る回転工具の更なる形態によれば、シール部材は、入力軸と出力軸との間、及び入力軸と出力軸のうちの径方向外側に配置された軸と動力伝達機構室の内壁との間に配置されている。なお、本発明における「動力伝達機構室の内壁」は、駆動側回転部材と被動側回転部材の係合領域の軸方向周りを取り囲むように、動力伝達機構室の壁面から突出する筒状の壁として形成することが好ましい。そしてシール部材は、当該筒状の壁の突出端部と径方向外側に配置された軸の外周との間に配置される。
この形態によれば、シール部材により駆動側回転部材と被動側回転部材の係合領域を、動力伝達機構室内の潤滑剤から隔離された状態とすることができる。

また、本発明に係る回転工具の更なる形態によれば、電磁クラッチは、電磁コイルを内蔵したフィールドを有する。そして入力軸と出力軸のうちの径方向外側に配置された軸と動力伝達機構室の内壁との間に配置されたシール部材が、電磁クラッチの動力伝達時においてフィールドの連れ回りを抑止する構成とした。
この形態によれば、シール部材がフィールドの回り止めを兼務するので、フィールドの連れ回りを抑えるための別部材が不要となり、部品点数の削減に有効となる。

また、本発明に係る回転工具の更なる形態によれば、先端工具は、長軸回りに回転する長尺状のビットであり、電磁クラッチは、動力伝達を遮断することで、ビットが加工材に捕捉されて回転工具が当該ビットの長軸回りに振り回されるのを防止する。この場合、ビットに作用するトルク、及び／または回転工具本体に作用する速度又は加速度が予め設定された設定値を超えたことを検知したときに、電磁クラッチの動力伝達を遮断するように構成することが好ましい。

本発明によれば、潤滑剤を入れた室に電磁クラッチが配置できるように改良された回転工具が提供されることとなった。

本発明の実施形態に係るハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。 ハンマドリルの要部の構成を拡大して示す断面図である。 電磁クラッチのトルク伝達状態を拡大して示す断面図である。 電磁クラッチのトルク遮断状態を拡大して示す断面図である。 オイルシールを示す拡大図である。 電磁クラッチに関する変形例を示す断面図である。 変形例の電磁クラッチの拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図１〜図５を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態は、回転工具の一例として電動式のハンマドリルを用いて説明する。図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るハンマドリル１００は、概括的に見て、ハンマドリル１００の外郭を形成する工具本体としての本体部１０１を主体として構成される。本体部１０１の先端領域には、ハンマビット１１９が筒状のツールホルダ１５９を介して着脱自在に取付けられる。ハンマビット１１９は、ツールホルダ１５９に対し軸方向には相対移動可能とされ、周方向には一体回転するように装着される。本体部１０１の先端領域の反対側には、作業者が握るハンドグリップ１０７が連接されている。ハンマビット１１９は、本発明における「先端工具」及び「ビット」に対応する。なお、説明の便宜上、ハンマビット１１９側を前、ハンドグリップ１０７側を後という。

本体部１０１は、駆動モータ１１０を収容したモータハウジング１０３と、運動変換機構１２０、打撃要素１４０及び動力伝達機構１５０を収容したギアハウジング１０５とによって構成されている。駆動モータ１１０は、その回転軸線（モータ軸１１１の回転軸線）が本体部１０１の長軸方向（ハンマビット１１９の長軸方向）と概ね直交する縦方向（図１において上下方向）となるように配置される。駆動モータ１１０のトルクは、運動変換機構１２０によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素１４０に伝達され、当該打撃要素１４０を介してハンマビット１１９の長軸方向（図１における左右方向）への衝撃力を発生する。駆動モータ１１０は、本発明における「モータ」に対応し、動力伝達機構１５０が本発明における「動力伝達機構」に対応する。

また、駆動モータ１１０のトルクは、動力伝達機構１５０によって回転速度が適宜減速された上でツールホルダ１５９を介してハンマビット１１９に伝達され、当該ハンマビット１１９が周方向に回転動作される。駆動モータ１１０は、ハンドグリップ１０７に配置されたトリガ１０７ａの引き操作によって通電駆動される。

図２に示すように、運動変換機構１２０は、駆動モータ１１０のモータ軸１１１に形成された第１駆動ギア１２１及び当該第１駆動ギア１２１に噛み合い係合された被動ギア１２３を介して駆動されるクランク機構によって構成される。クランク機構は、被動ギア１２３と一体回転するクランク軸１２５、当該クランク軸１２５に軸線からずれた位置に設けられた偏心軸１２７、ピストン１３１、当該ピストン１３１と偏心軸１２７とを連接する連接ロッド１２９等で構成される。クランク軸１２５は、軸方向の両端部において上下の軸受１２４ａ，１２４ｂを介してギアハウジング１０５に回転自在に支持されている。ピストン１３１は、打撃要素１４０を駆動する駆動子として備えられ、シリンダ１４１内をハンマビット１１９の長軸方向と同方向に摺動可能とされる。駆動モータ１１０のモータ軸１１１とクランク軸１２５は、互いに平行にかつ横並びに配置される。また、駆動モータ１１０とシリンダ１４１は、長軸線が互いに直交するように配置される。シリンダ１４１は、ギアハウジング１０５に固定状に支持されている。

打撃要素１４０は、シリンダ１４１内に摺動自在に配置された打撃子としてのストライカ１４３と、ツールホルダ１５９内に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ１４３の運動エネルギをハンマビット１１９に伝達する中間子としてのインパクトボルト１４５とを主体として構成される。シリンダ１４１は、ツールホルダ１５９の後方に配置されるとともに、ピストン１３１及びストライカ１４３によって仕切られる空気室１４１ａを有する。ストライカ１４３は、ピストン１３１の摺動動作に伴う空気室１４１ａの圧力変動（空気バネ）を介して駆動され、インパクトボルト１４５に衝突（打撃）し、当該インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９に打撃力を伝達する。

動力伝達機構１５０は、第２駆動ギア１５１、第１中間ギア１６１、第１中間軸１６３、電磁クラッチ１７０、第２中間ギア１６５、機械式トルクリミッター１６７、第２中間軸１５３、小ベベルギア１５５、大ベベルギア１５７及びツールホルダ１５９を主体として構成され、駆動モータ１１０のトルクをハンマビット１１９に伝達する。ツールホルダ１５９は、略円筒状の筒状部材であり、ギアハウジング１０５によってハンマビット１１９の長軸周りに回転自在に保持される。第２駆動ギア１５１は、駆動モータ１１０のモータ軸１１１に固定され、第１駆動ギア１２１と共に水平面内にて回転駆動される。トルク伝達において、モータ軸１１１の下流側に位置する第１中間軸１６３及び第２中間軸１５３は、モータ軸１１１に対して平行かつ横並びに配置される。第１中間軸１６３は、上下の軸受１６４ａ，１６４ｂを介して軸方向（上下方向）の端部がギアハウジング１０５に回転自在に支持されている。また第２中間軸１５３は、上下の軸受１５４ａ，１５４ｂを介して軸方向（上下方向）の端部側においてギアハウジング１０５に回転自在に支持されている。第１中間軸１６３は、電磁クラッチ搭載用の軸として備えられ、モータ軸１１１と第２中間軸１５３との間に配置されるとともに、第２駆動ギア１５１と常時に噛み合い係合する第１中間ギア１６１により電磁クラッチ１７０を経て回転駆動される。なお、第１中間ギア１６１は、第２駆動ギア１５１に対して減速されるよう第２駆動ギア１５１に対する減速比が設定されている。

電磁クラッチ１７０は、駆動モータ１１０とハンマビット１１９との間、詳しくはモータ軸１１１と第２中間軸１５３との間において、トルクの伝達と遮断を行うものであり、ハンマドリル作業中において、ハンマビット１１９が被加工材に捕捉されてロックしたような場合に、本体部１０１側に作用する反動トルク（ハンマビット１１９の回転方向と逆方向に作用するトルク）が異常に増大して本体部１０１が振り回されることを防止する手段として備えられ、第１中間軸１６３上に設定されている。電磁クラッチ１７０は、第１中間軸１６３の長軸方向（上下方向）において第１中間ギア１６１の上方に配置されており、ストライカ１４３の動作軸線（打撃軸線）に対して第１中間ギア１６１よりも近接されている。電磁クラッチ１７０は、本発明における「電磁クラッチ」に対応する。

電磁クラッチ１７０は、摩擦を利用した摩擦式であり、図３及び図４に示すように、円盤状の駆動側クラッチ部材１７１、円盤状の被動側クラッチ部材１７３、クラッチバネ１７５、電磁コイル１７７、及び当該電磁コイル１７７を内蔵したコイル内蔵部材１７９を主体として構成される。駆動側クラッチ部材１７１と被動側クラッチ部材１７３は、第１中間軸１６３の長軸方向（電磁クラッチ１７０の長軸方向）において、駆動側クラッチ部材１７１が下側、被動側クラッチ部材１７３が上側となるように、対向状に相対移動可能に配置されている。そして、電磁コイル１７７が通電された場合には、当該通電により発生する電磁力によって互いに接近する方向へと相対移動されて摩擦接触（以下、係合という）され、これによりトルクを伝達する。電磁コイル１７７の通電が遮断された場合には、駆動側クラッチ部材１７１と被動側クラッチ部材１７３との係合を解除する方向へと常時に付勢力を作用する付勢部材として備えられたクラッチバネ１７５によって互いに離間する方向へと相対移動されて係合が解除され、これによりトルク伝達を遮断する。駆動側クラッチ部材１７１は、本発明における「駆動側回転部材」に対応し、被動側クラッチ部材１７３は、本発明における「被動側回転部材」に対応し、コイル内蔵部材１７９は、本発明における「フィールド」に対応する。

駆動側クラッチ部材１７１は、下方に向けて突出する筒状のボス部１７１ａを有し、当該ボス部１７１ａが内周側において第１中間軸１６３に対し軸受１７２を介して長軸方向周りに相対回転可能に取り付けられるとともに、当該ボス部１７１ａの外周面には第１中間ギア１６１のボス部１６１ａが圧入固定されている。これにより駆動側クラッチ部材１７１は、第１中間ギア１６１と一体回転する構成とされる。すなわち、駆動モータ１１０のトルクは、第１中間ギア１６１を経て電磁クラッチ１７０に入力される。駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａ及び第１中間ギア１６１のボス部１６１ａが、本発明における「入力軸」に対応し、第１中間ギア１６１と第２駆動ギア１５１の噛み合い係合部が、本発明における「動力入力部」に対応する。

一方、被動側クラッチ部材１７３は、上方に向けて突出する筒状のボス部１７３ａを有し、当該ボス部１７３ａが第１中間軸１６３の長軸方向の一端（上端）側に長軸方向には相対移動可能に、かつ周方向には一体回転するように嵌合されている。これにより、被動側クラッチ部材１７３は、駆動側クラッチ部材１７１に対して相対回転が可能で、かつ軸方向に相対移動可能とされている。そして、被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａと一体回転する第１中間軸１６３をボス部１７３ａの一部として見ると、当該ボス部１７３ａと駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａとは同軸配置とされるとともに、径方向の内外に配置された構成とされる。すなわち、被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａが径方向内側に配置され、駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａが径方向外側に配置されている。第１中間軸１６３の長軸方向の他端（下端）には、第２中間ギア１６５が設けられている。そして、被動側クラッチ部材１７３のトルクが、第２中間ギア１６５から当該第２中間ギア１６５に噛み合い係合する第３中間ギア１６８ａを経て機械式トルクリミッター１６７に出力される構成とされる。すなわち、この実施の形態では、第１中間軸１６３が電磁クラッチ１７０の出力軸として設定されている。被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａ及び第１中間軸１６３が、本発明における「出力軸」に対応し、
第２中間ギア１６５と第３中間ギア１６８ａの噛み合い係合部が本発明における「動力出力部」に対応する。

上記のように、本実施の形態では、駆動側クラッチ部材１７１と被動側クラッチ部材１７３とは、同軸配置されるとともに、駆動側クラッチ部材１７１にトルクを入力するための第２駆動ギア１５１と第１中間ギア１６１との噛み合い係合部、及び被動側クラッチ部材１７３からトルクを出力するための第２中間ギア１６５と第３中間ギア１６８ａとの噛み合い係合部が、両円板部１７１ｂ，１７３ｂを基準にして（挟んで）電磁クラッチ１７０の長軸方向の一方側（同じ側）に配置された構成とされる。

駆動側クラッチ部材１７１は、ボス部１７１ａの外周から径方向に一体状に張り出す円板部１７１ｂを有する。同様に、被動側クラッチ部材１７３は、ボス部１７３ａの外周から径方向に一体状に張り出す円板部１７３ｂを有する。すなわち、両円板部１７１ｂ，１７３ｂは、電磁クラッチ１７０の長軸方向（駆動側クラッチ部材１７１及び被動側クラッチ部材１７３の長軸方向）において互いに対向状に配置され、被動側クラッチ部材１７３の円板部１７３ｂが駆動側クラッチ部材１７１の円板部１７１ｂから離間する方向にクラッチバネ１７５の付勢力を常時に受けている。上記のように構成される電磁クラッチ１７０は、コントローラ１１３からの指令に基づく電磁コイル１７７の電流の断続によって被動側クラッチ部材１７３が長軸方向に移動される。そして両円板部１７１ｂ，１７３ｂが係合（摩擦接触）することでトルクを伝達（図３参照）し、係合を解除（離間）することでトルクの伝達を遮断（図４参照）する。駆動側クラッチ部材１７１の円板部１７１ｂと被動側クラッチ部材１７３の円板部１７３ｂとの摩擦面が、本発明における「係合領域」に対応する。

クラッチバネ１７５は、第１中間軸１６３の軸方向中程の外側において、当該第１中間軸１６３の外側に圧入固定されたスリーブ１６６の軸方向一端（上端）と、被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａの軸方向一端（下端）との間に介在状に配置されている。電磁コイル１７７を内蔵するコイル内蔵部材１７９は、被動側クラッチ部材１７３の円板部１７３ｂの上方に配置されている。コイル内蔵部材１７９は、電磁コイル１７７を内蔵する概ねリング状のコイル内蔵部１７９ａと、当該コイル内蔵部１７９ａの外縁部から下方へと一体に延在する筒状部１７９ｂとを有する。そして、コイル内蔵部１７９ａの中央リング孔内に被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａが所定の隙間を置いて遊嵌状に配置され、筒状部１７９ｂの内側に駆動側クラッチ部材１７１の円板部１７１ｂと被動側クラッチ部材１７３の円板部１７３ｂが所定の隙間を置いて遊嵌状に配置されている。

電磁クラッチ１７０から出力されるトルクは、機械式トルクリミッター１６７を介して第２中間軸１５３に伝達されるよう構成されている。機械式トルクリミッター１６７は、ハンマビット１１９にかかる過負荷に対する安全装置として備えられ、ハンマビット１１９に設計値（以下、最大伝達トルク値ともいう）を超える過大なトルクが作用したとき、ハンマビット１１９へのトルク伝達を遮断するものであり、第２中間軸１５３上に同軸で取り付けられている。

機械式トルクリミッター１６７は、第２中間ギア１６５と噛み合い係合する第３中間ギア１６８ａを有する駆動側部材１６８と、第２中間軸１５３と一体回転する被動側部材１６９を有する。詳細については便宜上図示を省略するが、第２中間軸１５３に作用するトルク値（ハンマビット１１９に作用するトルク値に相当する）が、スプリング１６７ａによって予め定めた最大伝達トルク値以下であれば、駆動側部材１６８と被動側部材１６９間でトルク伝達するが、第２中間軸１５３に作用するトルク値が最大伝達トルク値を超えたときには、駆動側部材１６８と被動側部材１６９間でのトルク伝達を遮断するように構成されている。なお、駆動側部材１６８の第３中間ギア１６８ａは、第２中間ギア１６５に対して減速されるよう速度比が設定されている。

第２中間軸１５３へと伝達されたトルクは、当該第２中間軸１５３に一体に形成された小べベルギア１５５から当該小べベルギア１５５に噛み合い係合する大べベルギア１５７、そして当該大べベルギア１５７と結合された最終出力軸としてのツールホルダ１５９を介してハンマビット１１９へと伝達されるように構成されている。

運動変換機構１２０及び動力伝達機構１５０は、ギアハウジング１０５によって囲まれる内部空間としての密閉状のギア収容空間１０５ａに収容されている。ギア収容空間１０５ａ内には、運動変換機構１２０及び動力伝達機構１５０を潤滑する潤滑剤が封入されている。ギア収容空間１０５ａは、本発明における「動力伝達機構室」に対応する。本実施の形態では、電磁クラッチ１７０として、駆動側クラッチ部材１７１と被動側クラッチ部材１７３の円板部１７１ｂ，１７３ｂの摩擦接触によってトルク伝達を行なう方式を採用しているため、係合面（摩擦面）に潤滑剤が付着した場合、係合面がスリップを引き起こしトルク伝達能力が低下する可能性がある。

そこで、本実施の形態では、ギアハウジング１０５に、ギア収容空間１０５ａから区画された態様でクラッチ収容空間１０５ｂを設け、当該クラッチ収容空間１０５ｂに電磁クラッチ１７０を収容し、ギア収容空間１０５ａの潤滑剤から隔離する構成としている。クラッチ収容空間１０５ｂは、図３及び図４に示すように、シリンダ１４１の下方領域において、ギアハウジング１０５の内部に形成されたインナハウジング部１０６を主体として形成されている。インナハウジング部１０６は、シリンダ１４１の下方領域において、ギアハウジング１０５の内壁面から下向きに一体に突出されるとともに、下方が開放された略円筒状部として設定されている。

クラッチ収容空間１０５ｂ内には、上側（インナハウジング部１０６の開放側から見て奥側）から下側にかけて、電磁コイル１７７を内蔵したコイル内蔵部材１７９、被動側クラッチ部材１７３、及び駆動側クラッチ部材１７１が上記の順序で配置されている。コイル内蔵部材１７９は、外径がインナハウジング部１０６の内径よりも僅かに小径に形成されており、インナハウジング部１０６の内側に遊嵌状に嵌め込まれるとともに、筒状部１７９ｂの端面がインナハウジング部１０６の筒状部端面と概ね面一に設定されている。また、コイル内蔵部材１７９のコイル内蔵部１７９ａの下方で筒状部１７９ｂの内側に被動側クラッチ部材１７３と駆動側クラッチ部材１７１が配置されている。そして、被動側クラッチ部材１７３と一体回転する出力軸としての第１中間軸１６３の一部（下部側）と、入力軸としての駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａの一部（下部側）がクラッチ収容空間１０５ｂ（インナハウジング部１０６の端面）よりも下方へと突出されている。

上記のように、電磁クラッチ１７０をクラッチ収容空間１０５ｂ内に配置した場合、相対回転する第１中間軸１６３と駆動側クラッチ部材１７１との間、及び相対回転する駆動側クラッチ部材１７１とインナハウジング部１０６との間の隙間を通じて潤滑剤がクラッチ収容空間１０５ｂ内に侵入する可能性がある。そこで、本実施の形態では、上記の隙間に第１のオイルシール１８１及び第２のオイルシール１８３を介在状に設けることにより、ギア収容空間１０５ａ内の潤滑剤のクラッチ収容空間１０５ｂへの侵入を抑制する構成としている。第１及び第２のオイルシール１８１，１８３は、本発明における「シール部材」に対応する。

図５に第１及び第２のオイルシール１８１，１８３が拡大して示される。第１中間軸１６３と駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａとの間には、第１のオイルシール１８１が設置される。第１のオイルシール１８１は、金属リングと合成ゴムを組み合わせた環状に形成されている。そして第１のオイルシール１８１は、第１中間軸１６３と駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａとの間に配置された軸受１７２よりも上方（クラッチ収容空間１０５ｂ側）に配置されており、外周側部材としての金属リングが駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａの内周面に圧入固定され、内周側部材としての合成ゴムのリップ部１８１ａが第１中間軸１６３の外面、実際には第１中間軸１６３に圧入されたスリーブ１６６の外面に弾性的に密着されている。

また、駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａとインナハウジング部１０６との間には、第２のオイルシール１８３が設置される。インナハウジング部１０６は、本発明における「動力伝達機構室の内壁」に対応する。第２のオイルシール１８３は、円板部中央に円筒部を有する略円盤状のシール部材として形成されている。第２のオイルシール１８３の円筒部１８３ａは、合成ゴムと金属リングからなり、合成ゴムの内周が、駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａに圧入固定された第１中間ギア１６１のボス部１６１ａの外面に弾性的に密着されている。第２のオイルシール１８３の円板部１８３ｂは、合成ゴムと金属円板との組み合わせで形成され、合成ゴムの外周側平面領域にはＯリング１８３ｃが一体的に形成され、当該Ｏリング１８３ｃがインナハウジング部１０６の端部に弾性的に密着されている。第２のオイルシール１８３は、本発明における「径方向外側に配置された軸と動力伝達機構室の内壁との間に配置されたシール部材」に対応する。

なお、第２のオイルシール１８３は、周方向の複数箇所において、取付ネジ１８４によりインナハウジング部１０６に締着固定され、これにより当該インナハウジング部１０６に対するＯリング１８３ｃの密着状態が確保されている。また、第２のオイルシール１８３は、Ｏリング１８３ｃの内周側において、円板部１８３ｂの合成ゴムによりコイル内蔵部材１７９の筒状部１７９ｂの端面を軸方向に弾性的に加圧している。これにより、コイル内蔵部材１７９は、クラッチ収容空間１０５ｂの内壁に軸方向に押付けられている。このため、コイル内蔵部材１７９は、インナハウジング部１０６側に固定されて駆動側クラッチ部材１７１又は被動側クラッチ部材１７３に対する連れ回りが防止される。

また、図２に示すように、動力伝達機構１５０には、加工作業時にハンマビット１１９に作用するトルクを検知する手段としてのロードセル１１５が設置されている。駆動モータ１１０のトルクをハンマビット１１９に伝達する際、小べベルギア１５５には、その構造上大べベルギア１５７との噛合い係合によって軸方向及び径方向の力（駆動反力）が生じ、この力は小べベルギア１５５と一体の第２中間軸１５３にそれぞれスラスト荷重及びラジアル荷重として作用する。本実施の形態では、この荷重のうちのスラスト荷重を、歪ゲージ式荷重センサとしてのロードセル１１５によって検知し、当該検知されたスラスト荷重によってハンマビット１１９に作用するトルク状態を判別する構成とされる。

小べベルギア１５５は、大べベルギア１５７に対し当該大ベベルギア１５７の鉛直面内下部領域において噛合い係合しており、このため、第２中間軸１５３にはスラスト荷重が下向きに作用する。ギアハウジング１０５の下部領域には、ロードセル１１５が第２中間軸１５３の下部の軸受１５４ｂを収容する軸受カバー１５４の軸方向端面と対向するように固定状に取付けられており、当該ロードセル１１５のゲージ部分が軸受カバー１５４の軸方向端面、すなわち第２中間軸１５３の長軸方向と交差する方向の平面に対して接触した状態に配置される。そして、第２中間軸１５３、下部の軸受１５４ｂ及び軸受カバー１５４を経て入力されるスラスト荷重を測定する構成とされる。

また、図１及び図２に示すように、コントローラ１１３には、ハンマビット１１９の長軸線周りの本体部１０１の運動状態を検知するための速度センサ（又は加速度センサ）１１４が取付けられている。なお、本実施の形態では、速度センサ１１４をコントローラ１１３に取付けているため、速度センサ１１４とコントローラ１１３との距離が短くなり、電気的接続の容易化を図ることができる。また、速度センサ１１４の取付位置については、コントローラ１１３に限られるものではなく、本体部１０１又はハンドグリップ１０７の運動状態を検知可能な箇所（本体部１０１と一体的に運動する部材）であればよいが、速度センサ１１４の検知感度を高めるという意味においては、ハンマビット１１９の回転軸線と交差する径方向において当該回転軸線から極力離れていることが好ましい。

ロードセル１１５によって測定されたトルク値は、コントローラ１１３へ出力される。また、速度センサ１１４によって測定された速度値は、コントローラ１１３へ出力される。コントローラ１１３は、ロードセル１１５から入力されたトルク値が予め定めた指定トルク値に達し、かつ速度センサ１１４から入力された速度値が予め定めた指定速度値に達した場合に限り、電磁クラッチ１７０の電磁コイル１７７に対する通電遮断指令を出力し、当該電磁クラッチ１７０の結合を解除する構成とされる。上記の指定トルク値及び指定速度値が、本発明における「予め設定された設定値」に対応する。なお、便宜上図示を省略するが、指定トルク値については、トルク調整手段（例えばダイヤル）の外部操作によって作業者が手動操作で任意に変更可能（調整可能）とすることが好ましい。また、トルク調整手段により調整される指定トルクは、機械式トルクリミッター１６７のスプリング１６７ａによって設定される最大伝達トルク値よりも低い範囲内に制限されている。

上記のように構成されたハンマドリル１００において、ハンドグリップ１０７を把持した作業者がトリガ１０７ａを引き操作して駆動モータ１１０を通電駆動すると、運動変換機構１２０のピストン１３１がシリンダ１４１に沿って直線状に摺動動作されることに伴う当該シリンダ１４１の空気室１４１ａ内の空気の圧力変化、すなわち空気バネの作用により、ストライカ１４３がシリンダ１４１内を直線運動する。ストライカ１４３は、インパクトボルト１４５に衝突することで、その運動エネルギをハンマビット１１９に伝達する。

一方、駆動モータ１１０のトルクは、動力伝達機構１５０のツールホルダ１５９に伝達される。これにより、当該ツールホルダ１５９が鉛直面内にて回転駆動されるとともに、当該ツールホルダ１５９と共にハンマビット１１９が一体に回転される。このようにして、ハンマビット１１９が軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行い、被加工材（コンクリート）にハンマドリル作業（穴開け作業）を遂行する。

なお、本実施の形態に係るハンマドリル１００は、上述したハンマビット１１９にハンマ動作と周方向のドリル動作とを行わせる、ハンマドリルモードでの作業態様のほか、ハンマビット１１９にドリル動作のみを行わせる、ドリルモードでの作業態様、あるいはハンマビット１１９にハンマ動作のみを行わせる、ハンマモードでの作業態様に切替えることが可能とされている。しかしながら、モードの切替機構については、本発明に直接関係しないため、その説明については省略する。

本実施の形態によれば、上記のハンマドリル作業中において、小べベルギア１５５及び第２中間軸１５３に生ずるスラスト荷重値をロードセル１１５が測定してコントローラ１１３に出力する。一方、速度センサ１１４が本体部１０１（と一体に動くコントローラ１１３）の速度値を測定し、コントローラ１１３に出力する。そして、何らかの原因によってハンマビット１１９が被加工材に捕捉されて不意にロックし、ロードセル１１５からコントローラ１１３に入力される測定値が指定した指定トルク値に達し、かつ速度センサ１１４からコントローラ１１３に入力される測定値が指定速度値に達したときに、コントローラ１１３が電磁クラッチ１７０の係合を解除するべく電磁コイル１７７の通電遮断指令を出力する。このため、電磁コイル１７７の通電が遮断し、それに伴い電磁力が消えることで被動側クラッチ部材１７３の円板部１７３ｂがクラッチバネ１７５の付勢力によって駆動側クラッチ部材１７１の円板部１７１ｂから引き離される。すなわち、電磁クラッチ１７０がトルク伝達状態からトルク遮断状態に切り替わり、駆動モータ１１０からハンマビット１１９へのトルク伝達が遮断される。これによりハンマビット１１９がロックしたことに起因して本体部１０１に作用する過大な反動トルクによって当該本体部１０１が振り回されることを防止できる。

本実施の形態においては、ギアハウジング１０５内に、ギア収容空間１０５ａから区画されたクラッチ収容空間１０５ｂを設定し、当該クラッチ収容空間１０５ｂに電磁クラッチ１７０を配置するとともに、第１及び第２のオイルシール１８１，１８３によって潤滑油から隔離する構成とした。このため、駆動側クラッチ部材１７１の円板部１７１ｂと、被動側クラッチ部材１７３の円板部１７３ｂとの摩擦面に潤滑剤が付着することによる当該摩擦面のスリップを回避し、電磁クラッチ１７０のトルク伝達性能を維持することができる。

また、本実施の形態によれば、駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａと、被動側クラッチ部材１７３と一体回転する第１中間軸１６３との間に第１のオイルシール１８１を配置する一方、駆動側クラッチ部材１７１と一体回転する第１中間ギア１６１のボス部１６１ａとインナハウジング部１０６との間に第２のオイルシール１８３を配置している。このように構成することで、クラッチ収容空間１０５ｂとギア収容空間１０５ａとの間の隙間を完全にシールすることが可能となり、クラッチ収容空間１０５ｂをギア収容空間１０５ａの潤滑剤から隔離された密閉空間として設定することが可能となる。特にハンマドリル１００の場合、その駆動時において、運動変換機構１２０、打撃要素１４０及び動力伝達機構１５０等の駆動機構の駆動に伴う発熱でギア収容空間１０５ａ内が高圧化するが、第１及び第２のオイルシール１８１，１８３に耐圧性のものを用いることで、たとえギア収容空間１０５ａ内が高圧化しても潤滑剤のクラッチ収容空間１０５ｂへの侵入を確実に防止できる。

また、本実施の形態によれば、第２のオイルシール１８３にＯリング１８３ｃを一体成形し、当該Ｏリング１８３ｃによってインナハウジング部１０６の筒端面を弾性的に押圧してシールする構成としたので、当該筒端面のシール効果が向上する。

また、本実施の形態では、第２のオイルシール１８３の合成ゴムによりコイル内蔵部材１７９の筒状部１７９ｂの端面を軸方向に弾性的に加圧し、当該コイル内蔵部材１７９をクラッチ収容空間１０５ｂの内壁に軸方向に押付ける構成としている。このため、コイル内蔵部材１７９は、インナハウジング部１０６側にしっかりと固定されることになり、駆動側クラッチ部材１７１又は被動側クラッチ部材１７３に対する連れ回りが防止される。すなわち、第２のオイルシール１８３がコイル内蔵部材１７９の回り止めを兼務するので、コイル内蔵部材１７９の連れ回りを防止するための別部材が不要となり、部品点数の削減に有効となる。

また、本実施の形態によれば、駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａと、被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａに一体化された第１中間軸１６３が同軸配置とされ、それらが径方向の内側と外側に配置される構成としている。これにより、電磁クラッチ１７０の摩擦面から見て、同じ軸端側（下端側）での入力と出力が可能となる。すなわち、第２駆動ギア１５１と第１中間ギア１６１との噛み合い係合部、及び第２中間ギア１６５と第３中間ギア１６８ａとの噛み合い係合部につき、両円板部１７１ｂ，１７３ｂを基準にして電磁クラッチ１７０の長軸方向の一方側に配置することが可能となる。このため、電磁クラッチ１７０の長軸方向の寸法を短縮できるとともに、電磁クラッチ１７０をストライカ１４３の動作線（打撃軸線）側に寄せて配置することが可能となり、加工作業時にハンマドリル１００に生ずる当該ハンマドリル１００の重心位置を支点とする打撃方向モーメント（振動）を低減することができる。

なお、本実施の形態は、ロードセル１１５によるトルク検知と速度センサ１１４による速度検知との両方に基づいて電磁クラッチ１７０のトルク伝達を遮断する場合で説明したが、いずれか一方の検知に基づいて電磁クラッチ１７０のトルク伝達を遮断するように構成しても構わない。

次に本発明の実施形態に係る電磁クラッチ１７０の変形例につき、図６及び図７を参照しつつ説明する。この変形例においては、第２駆動ギア１５１と噛み合い係合する第１中間ギア１６１が第１中間軸１６３に一体回転するように取付けられている。すなわち、この変形例では、第１中間軸１６３が入力軸として設定されている。第１中間軸１６３が、本発明における「入力軸」に対応し、第１中間ギア１６１と第２駆動ギア１５１の噛み合い係合部が本発明における「動力入力部」に対応する。

このため、変形例では、第１中間軸１６３と一体回転する回転部材が駆動側クラッチ部材１７１として設定され、第１中間軸１６３に対して軸受１７２を介して相対回転可能に取付けられる回転部材が被動側クラッチ部材１７３として設定される。そして、被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａに、機械式トルクリミッター１６７の第３中間ギア１６８ａと噛み合い係合する第２中間ギア１６５のボス部１６５ａが圧入固定されている。被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａ及び第２中間ギア１６５のボス部１６５ａが、本発明における「出力軸」に対応し、第２中間ギア１６５と第３中間ギア１６８ａの噛み合い係合部が本発明における「動力出力部」に対応する。すなわち、この変形例では、第１中間軸１６３と被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａとは、同軸配置されるとともに、入力側（第１中間軸１６３）が径方向内側に配置され、出力側（被動側クラッチ部材１７３）が径方向外側に配置された構成であり、前述した実施の形態とは逆転配置となっている。

また、駆動側クラッチ部材１７１のボス部１７１ａが第１中間軸１６３に長軸方向に相対移動可能に取付けられている。すなわち、駆動側クラッチ部材１７１が電磁コイル１７７の電流の断続によって長軸方向に移動される構成であり、駆動側クラッチ部材１７１の円板部１７１ｂが被動側クラッチ部材１７３の円板部１７３ｂに係合（摩擦接触）することでトルクを伝達し、係合を解除（離間）することでトルクの伝達を遮断する。駆動側クラッチ部材１７１の円板部１７１ｂと被動側クラッチ部材１７３の円板部１７３ｂが、本発明における「係合領域」に対応する。

しかして、環状に形成される第１のオイルシール１８１は、第１中間軸１６３と被動側クラッチ部材１７３のボス部１７３ａとの間に配置され、略円盤状に形成される第２のオイルシール１８３は、第２中間ギア１６５のボス部１６５ａとインナハウジング部１０６との間に配置されている。なお、第１及び第２のオイルシール１８１，１８３の詳細な構成については、前述した実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

上記のように構成された変形例によれば、前述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本実施形態では回転工具の一例として電動式のハンマドリル１００の場合で説明したが、ハンマドリル以外の回転工具、例えば被加工材の切断作業を行う丸鋸等の回転式切断機、研削や研磨作業に用いられる電動ディスクグラインダ、あるいはネジ締め作業を行うネジ締め機等にも適用することが可能である。
特に丸鋸に適用した場合には、回転刃物が被加工材に捕捉されてロックした場合に発生する、切断進行方向と逆方向に跳ね返される現象、すなわちキックバック対策として電磁クラッチ１７０が有効に作用する。

また、本実施形態では、電磁クラッチ１７０として、摩擦面が平坦な円板部１７１ｂ、１７３ｂを有する円板クラッチの場合で説明したが、摩擦面が円錐形の円錐クラッチを用いても構わない。また、電磁クラッチ１７０として、トルク伝達を歯の噛み合い係合によって行う形式のものを用いても構わない。

１００ ハンマドリル（回転工具）
１０１ 本体部
１０３ モータハウジング
１０５ ギアハウジング
１０５ａ ギア収容空間（動力伝達機構室）
１０５ｂ クラッチ収容空間
１０６ インナハウジング部（動力伝達機構室の内壁）
１０７ ハンドグリップ
１０７ａ トリガ
１１０ 駆動モータ（モータ）
１１１ モータ軸
１１３ コントローラ
１１４ 速度センサ
１１５ ロードセル
１１９ ハンマビット（先端工具）
１２０ 運動変換機構
１２１ 第１駆動ギア
１２３ 被動ギア
１２４ａ，１２４ｂ 軸受
１２５ クランク軸
１２７ 偏心軸
１２９ 連接ロッド
１３１ ピストン
１４０ 打撃要素
１４１ シリンダ
１４１ａ 空気室
１４３ ストライカ
１４５ インパクトボルト
１５０ 動力伝達機構
１５１ 第２駆動ギア
１５３ 第２中間軸
１５４ 軸受カバー
１５４ａ，１５４ｂ 軸受
１５５ 小べベルギア
１５７ 大べベルギア
１５９ ツールホルダ
１６１ 第１中間ギア
１６１ａ ボス部（入力軸）
１６３ 第１中間軸（出力軸、入力軸）
１６４ａ，１６４ｂ 軸受
１６５ 第２中間ギア
１６５ａ ボス部（出力軸）
１６６ スリーブ
１６７ 機械式トルクリミッター
１６７ａ スプリング
１６８ 駆動側部材
１６８ａ 第３中間ギア
１６９ 被動側部材
１７０ 電磁クラッチ
１７１ 駆動側クラッチ部材（駆動側回転部材）
１７１ａ ボス部（入力軸）
１７１ｂ 円板部（係合領域）
１７２ 軸受
１７３ 被動側クラッチ部材（被動側回転部材）
１７３ａ ボス部（出力軸）
１７３ｂ 円板部（係合領域）
１７５ クラッチバネ
１７７ 電磁コイル
１７９ コイル内蔵部材（フィールド）
１７９ａ コイル内蔵部
１７９ｂ 筒状部
１８１ 第１のオイルシール（シール部材）
１８１ａ リップ部
１８３ 第２のオイルシール（シール部材）
１８３ａ 円筒部
１８３ｂ 円板部
１８４ 取付ネジ

Claims (8)

1. 少なくとも先端工具の回転動作によって被加工材に所定の加工作業を行う回転工具であって、
   モータと、
   前記モータから動力を受けて前記先端工具を駆動するための動力伝達機構と、
   前記動力伝達機構を収容するとともに、当該動力伝達機構を潤滑するための潤滑剤が入れられた動力伝達機構室と、
   前記動力伝達機構の一部を構成するとともに、前記回転工具の所定の駆動状態に応じて動力伝達を遮断する電磁クラッチと、
   を有し、
   前記電磁クラッチは、駆動側回転部材と被動側回転部材とを有し、前記駆動側回転部材と前記被動側回転部材が互いに係合することで動力を伝達し、当該係合が解除されることで動力伝達を遮断するように設定されており、
   前記動力伝達機構室内において、前記駆動側回転部材と被動側回転部材の係合領域を、前記潤滑剤から隔離するためのシール部材を備えていることを特徴とする回転工具。
2. 請求項１に記載の回転工具であって、
   前記電磁駆クラッチは、前記モータ側から動力が入力される入力軸と、前記先端工具側に動力を出力する出力軸とを有し、
   前記入力軸と前記出力軸は、同軸配置されるとともに、前記入力軸に動力を入力する動力入力部と前記出力軸から動力を出力する動力出力部の双方が、前記係合領域を基準にして前記入力軸ないし前記出力軸の軸方向の一方側に設定されていることを特徴とする回転工具。
3. 請求項２に記載の回転工具であって、
   前記入力軸が径方向外側に配置され、前記出力軸が径方向内側に配置されていることを特徴とする回転工具。
4. 請求項２に記載の回転工具であって、
   前記入力軸が径方向内側に配置され、前記出力軸が径方向外側に配置されていることを特徴とする回転工具。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の回転工具であって、
   前記シール部材は、前記入力軸と前記出力軸との間、及び前記入力軸と前記出力軸のうちの径方向外側に配置された軸と前記動力伝達機構室の内壁との間に配置されていることを特徴とする回転工具。
6. 請求項５に記載の回転工具であって、
   前記電磁クラッチは、電磁コイルを内蔵したフィールドを有し、
   前記入力軸と前記出力軸のうちの径方向外側に配置された軸と前記動力伝達機構室の内壁との間に配置された前記シール部材が、前記電磁クラッチの動力伝達時における前記フィールドの連れ回りを抑止することを特徴とする回転工具。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の回転工具であって、
   前記先端工具は、長軸回りに回転する長尺状のビットであり、
   前記電磁クラッチは、動力伝達を遮断することで、前記ビットが加工材に捕捉されて前記回転工具が当該ビットの長軸回りに振り回されるのを防止することを特徴とする回転工具。
8. 請求項７に記載の回転工具であって、
   前記ビットに作用するトルク、及び／または工具本体に作用する速度又は加速度が予め設定された設定値を超えたときに、前記電磁クラッチの動力伝達を遮断することを特徴とする回転工具。

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