JP2013123756A - 往復動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばレシプロソーであって、電動モータの回転出力をクランク機構を介して出力ロッドの往復運動に変換して出力する往復動工具において、機長方向のコンパクト化を図る。
【解決手段】低速回転、高トルクを出力可能なアウタロータモータを駆動源としての電動モータ１０に用いる。電動モータ１０の出力軸１４にクランク機構２０のクランク円板２１を同軸に設けて、従来の減速ギヤ列を省略したダイレクトドライブ式とすることにより機長方向のコンパクト化を図る。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えばレシプロソーと称される往復動切断工具であって、駆動モータの回転出力を直線運動に変換して出力する往復動工具に関する。往復動工具には、このレシプロソーの他に、ジグソー、ヘッジトリマ、ハンマ、ハンマドリル等が含まれる。

上記レシプロソーは、本体部に内装した駆動モータの回転出力を運動変換機構を介してブレードを装着した出力ロッドの直線往復運動に変換して出力する構成を備えるもので、係るレシプロソーに関する技術が下記の特許文献に開示されている。
この特許文献に開示されているように、一般的なレシプロソーでは、駆動モータの回転出力をギヤの噛み合いを経て減速した後、運動変換機構を経て出力ロッドの往復動として出力する構成を備えている。

特開２００９−２４１２４２号公報

従来レシプロソーの機長方向のコンパクト化を図るための工夫が種々なされているが、不十分であった。出力ロッドの往復動方向（機長方向）に対してモータ軸線を平行に沿わせた向き（横置き）に駆動モータを内装した構成の場合は言うまでもなく、上記の特許文献に開示されているように出力ロッドの往復動方向に対してモータ軸線を直交させた向き（縦置き）に駆動モータを内装した構成の場合であっても、ギヤの噛み合いを介在させる必要上、当該駆動モータを運動変換機構に対して機長方向に並列配置する必要があり、この点で当該レシプロソーの機長方向のコンパクト化を図ることが困難であった。
本発明は、係る従来の問題に鑑みてなされたもので、レシプロソー等の往復動工具について機長方向のコンパクト化を一層図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、駆動モータの回転出力を運動変換機構を介して出力ロッドの往復運動に変換して出力する往復動工具であって、運動変換機構は、駆動モータにより回転するクランク円板と、このクランク円板に偏心して取り付けたクランク軸と、このクランク軸の公転移動のうち出力ロッドの往復動方向成分のみを出力ロッドに伝達するスライダを備えており、駆動モータをクランク円板の回転軸線上に同軸に配置した往復動工具である。
第１の発明によれば、駆動モータがクランク円板と同軸に配置されていることから、機長方向に並列配置した従来構成に比して当該往復動工具の機長方向のコンパクト化を一層図ることができる。
第２の発明は、第１の発明において、駆動モータとしてアウタロータモータを用いた往復動工具である。
第２の発明によれば、低速回転高トルクを出力可能なアウタロータモータを駆動モータとして用いることにより、出力側のアウタロータにクランク円板を直接取り付けてダイレクトドライブ式の運動変換機構とすることができる。クランク円板に対してアウタロータモータが同軸に配置され、かつダイレクトドライブ式であることからギヤの噛み合いによる減速ギヤ列を省略することができることから、当該往復動工具の機長方向のコンパクト化を一層図りつつ、その静音化及び耐久性の向上を図ることができ、また動力伝達効率の向上を図ることができる。
第３の発明は、第１又は第２の発明において、駆動モータの出力軸が、単一の部材に取り付けた２つの軸受けを介して回転可能に支持された往復動工具である。
第３の発明によれば、組み付けの累積誤差の影響を受けることなく、駆動モータの出力軸の芯出しを高精度で行うことができる。また、駆動モータの出力軸を回転支持する軸受けをモータカバーに取り付ける必要がないので、このモータカバーを単なるカバー（蓋）としての機能を持たせれば足りることから、当該モータカバーの簡略化を図ることができる。
第４の発明は、第１〜第３の何れか一つの発明において、駆動モータを取り付けた本体ベースに、出力ロッドを往復動方向に往復動可能に支持する往復動支持部材を取り付けた往復動工具である。
第４の発明によれば、駆動モータから出力ロッドに至る動力伝達経路を１つの部材である本体ベースに組み付けてアッセンブリ化されることにより、当該動力伝達経路について組み付け誤差の累積を排除しつつ、往復動支持部材等の構成部材の簡略化を図ることができる。

本実施形態に係る往復動工具の全体側面図である。本図では、本体部が縦断面で示されている。 往復動工具の本体部の縦断面図である。 図２の(III)-(III)線断面矢視図であって、出力ロッド周辺の横断面図である。 本実施形態に係る往復動工具を、図１の矢印(IV)方向から見た下面図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図示するように本実施形態では、往復動工具１の一例として、いわゆるレシプロソーと称される往復動切断工具を例示する。この往復動工具１は、駆動源としての電動モータ１０を内装した本体部２と、本体部２の後部に設けられたハンドル部３を備えている。ハンドル部３の下部には、充電式のバッテリパック４が装着されている。このバッテリパック４は、リチウムイオンバッテリで、取り外して充電することにより繰り返し使用することができる。
本体部２は、電動モータ１０のモータ軸線Ｊ１０回りの回転出力を出力ロッド１１の軸線Ｊ１１方向の往復動に変換するための運動変換機構２０を内装している。電動モータ１０は、アルミニウム合金製の本体ベース１２に取り付けられている。本実施形態では、電動モータ１０としていわゆるアウタロータモータが用いられている。本体ベース１２には、円筒形状のモータ支持部１２ａが下方へ突き出す状態に一体に設けられている。このモータ支持部１２ａの外周側に電動モータ１０の固定子１３が取り付けられている。固定子１３の外周側に円筒形の回転子（アウタロータ）１７が出力軸１４を介して回転可能に支持されている。

モータ支持部１２ａの内周側に電動モータ１０の出力軸１４がモータ軸線Ｊ１０回りに回転可能に支持されている。出力軸１４は、下側の軸受け（ニードルベアリング）１５と上側の軸受け（ボールベアリング）１６を介して回転可能に支持されている。
回転子１７の下面であって出力軸１４の下部にはモータ冷却用のファン１８が取り付けられている。
電動モータ１０は、円筒形のモータカバー８で覆われている。このモータカバー８は、本体ベース１２の下面側に固定されている。前記したように電動モータ１０の出力軸１４を回転支持する２つの軸受け（ニードルベアリング１５、ボールベアリング１６）は、それぞれ本体ベース１２側に取り付けられており、図示するようにモータカバー８側には取り付けられていない。本実施形態において、モータカバー８は、単にカップ形を有して、主として回転子１７の周囲を覆う蓋としての機能を有している。但し、図４に示すようにこのモータケース８の底面には、外気を導入するための風窓８ａ〜８ａが設けられている。電動モータ１０の起動に伴うファン１８の回転により、風窓８ａ〜８ａを経て外気がモータカバー８内に導入される。導入された外気は、回転子１７に設けた通風孔１７ａ〜１７ａを経て回転子１７の内周側にも導入され、これにより固定子１３の冷却がなされる。導入された冷却風は、モータカバー８の後面に設けた排気孔８ｂ〜８ｂを経て排気される。

出力軸１４の上部側はモータ支持部１２ａの上部から突き出されており、その突き出し側の上端部には、円形のクランク円板２１が一体に設けられている。このクランク円板２１の上面であって、モータ軸線Ｊ１０とは一定距離だけ偏心した位置にクランク軸２２が設けられている。このクランク軸２２には、ニードルローラを介して外輪を回転自在に支持したクランクローラが用いられている。電動モータ１０の起動により出力軸１４がモータ軸線Ｊ１０回りに回転するとこれと一体でクランク円板２１が回転し、従ってクランク軸２２がモータ軸線Ｊ１０回りを公転する。
出力ロッド１１は、往復動支持部材２３，２４を介して軸線Ｊ１１方向に往復動可能な状態で本体ベース１２の上面側に支持されている。出力ロッド１１の長手方向中程の下面に断面コ字形を有するスライダ２５が一体に設けられている。このスライダ２５は、モータ軸線Ｊ１０に対して直交する方向（図２において紙面に直交する方向）に沿って長く設けられている。このスライダ２５にクランク軸２２が進入している。
電動モータ１０の起動により、出力軸１４が回転するとクランク円板２１がモータ軸線Ｊ１０回りに一体に回転する。クランク円板２１の回転によりクランク軸２２がモータ軸線Ｊ１０回りを公転する。このクランク軸２２は出力ロッド１１に設けたスライダ２５に係合されている。このため、クランク軸２２はスライダ２５内に沿って相対変位しつつモータ軸線Ｊ１０回りに公転し、これによりクランク軸２２の公転移動のうち軸線Ｊ１１方向の成分のみが出力ロッド１１に伝達される。このようにクランク円板２１、クランク軸２２及びスライダ２５等から構成される運動変換機構（クランク機構）２０によって、電動モータ１０の回転出力が出力ロッド１１の軸線Ｊ１１方向の往復運動に変換される。

出力ロッド１１を往復動可能に支持する前後２つの往復動支持部材２３，２４は、それぞれ高い摺動性と耐摩耗性を有する素材（軸受けメタル）で図３に示すように矩形のブロック体形状に形成されたもので、それぞれ軸線Ｊ１１方向に適度な間隔をおいて本体ベース１２の上面に取り付けられている。両往復動支持部材２３，２４の下側半分程度の範囲は、それぞれ本体ベース１２の上面に高精度で設けた位置決め凹部１２ａ内にガタツキなく挿入された状態で固定されている。このため、両往復動支持部材２３，２４の内周側の支持孔２３ａ，２４ａは相互に高精度で同軸かつ軸線Ｊ１１上に配置されている。
両往復動支持部材２３，２４は、固定ブラケット２６によって本体ベース１２上に固定されている。この固定ブラケット２６には、帯鋼板の両側部を折り曲げ加工してコ字形に成形した簡易な板金部品が用いられている。この固定ブラケット２６によって両往復動支持部材２３，２４はそれぞれ位置決め凹部１２ａ内に押え付けられた状態に固定されている。固定ブラケット２６は、固定ボルト２７〜２７に本体ベース１２の上面に固定されている。固定ブラケット２６の上面には、前後（軸線Ｊ１１方向）に長い逃がし窓２６ａが設けられている。
前後の往復動支持部材２３，２４及び固定ブラケット２６の上方は、本体カバー９で覆われている。本体カバー９は、本体ベース１２の上面側を覆う状態に取り付けられている。
本体ベース１２の前部には、概ね矩形に開口するノーズ部１２ｂが設けられている。出力ロッド１１の前部側がこのノーズ部１２ｂから前方へ向けて突き出されている。出力ロッド１１の先端にはチャック装置５が設けられている。このチャック装置５を介して出力ロッド１１に刃具７が取り付けられている。また、ノーズ部１２ｂの下面には、切断材に当接させるシュー６が装着されている。

以上のように構成した本実施形態の往復動工具によれば、駆動源としての電動モータ１０に、低速回転高トルクを出力可能なアウタロータモータが用いられている。このため、従来のギヤ減速機構等を介在させることなく、電動モータ１０の回転出力を直接運動変換機構２０に出力するダイレクトドライブ式の本体部２が構成されている。このダイレクトドライブ式の本体部２では、電動モータ１０の出力軸１４にクランク円板２１が一体に設けられて、当該クランク円板２１の回転中心がモータ軸線Ｊ１０に一致（同軸）している。このため、電動モータと運動変換機構との間に、ギヤの噛み合い等の減速手段を介在させた従来構成（並列配置）に比して、本体部２を機長方向（前後方向、軸線Ｊ１１方向）に大幅にコンパクト化することができる。
また、ギヤの噛み合いとの減速手段を省略することができることから、当該往復動工具１の機長方向のコンパクト化を図りつつ、その静音化及び耐久性の向上を図ることができ、また動力伝達効率の向上を図ることができる。
さらに、本実施形態の往復動工具１によれば、電動モータ１０の出力軸１４が、単一の部材である本体ベース１２に取り付けた２つの軸受け（ニードルベアリング１５とボールベアリング１６）を介して回転可能に支持されている。このため、２つの軸受けを別々の部材に取り付けた場合に発生する組み付けの累積誤差の影響を受けることなく、出力軸１４の芯出しを高精度で行うことができる。
また、電動モータ１０の出力軸１４を回転支持する軸受けをモータカバー８に取り付ける構成ではないので、このモータカバー８を単なるカバー（蓋）としての機能を持たせれば足りることから、当該モータカバー８の簡略化を図ることができる。
さらに、電動モータ１０を取り付けた本体ベース１２に、出力ロッド１１が軸線Ｊ１１方向に沿って往復動可能に支持された構成であり、電動モータ１０から出力ロッド１１に至る動力伝達経路を１つの部材である本体ベース１２に組み付けてアッセンブリ化された構成であることから、当該動力伝達経路について組み付け誤差の累積を排除しつつ、往復動支持部材２３，２４等の構成部材の簡略化を図ることができる。
また、電動モータ１０としてアウタロータモータを用いる構成であることから、回転子１７（アウタロータ）の大きな慣性力を、出力ロッド１１の軸力が大きく変化する往復運動に作用させることにより、フライホイール効果（出力ロッド１１の滑らかな往復運動）を得ることができる。

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、電動モータ１０にアウタロータモータを用いて、その出力軸１４にクランク円板２１を直結したダイレクトドライブ式とすることにより、電動モータ１０を運動変換機構２０のクランク板２１と同軸に配置する構成を例示したが、モータ支持部１２ａ内に例えば遊星歯車列（減速ギヤ列）を内装してインナロータ形の電動モータをクランク板に同軸に配置する構成としてもよい。この場合にも、電動モータと運動変換機構のクランク円板を同軸に配置することにより当該往復動工具の機長方向のコンパクト化を図ることができる。
また、例示した下側の軸受け（ニードルベアリング）１５をモータカバー側に取り付けて電動モータの出力軸を本体ベースとモータカバーとの間に跨った状態で回転支持する構成としてもよい。
また、電動モータ１０、運動変換機構２０及び出力ロッド１１を本体ベース１２上にアッセンブリ化した構成を例示したが、本体ベース１２とは別の部材に出力ロッド１１を往復動可能に支持する従来構成を適用した構成であってもよい。
さらに、往復動工具１としてバッテリ式のレシプロソーを例示したが、交流電源式のレシプロソーについても同様に適用することができる。また、レシプロソー（往復動切断工具）に限らず、ジグソー、ヘッジトリマ、ハンマ、ハンマドリル等であって電動モータの回転出力を運動変換機構を介してロッドの往復運動に変換して出力するその他往復動工具についても同様に適用することができる。

１…往復動工具（レシプロソー）
２…本体部
３…ハンドル部
４…バッテリパック
５…チャック装置
６…シュー
８…モータカバー、８ａ…風窓、８ｂ…排気孔
９…本体カバー
１０…電動モータ（アウタロータモータ）
Ｊ１０…モータ軸線
１１…出力ロッド
Ｊ１１…出力ロッド１１の軸線（往復動方向）
１２…本体ベース、１２ａ…モータ支持部、１２ｂ…ノーズ部
１３…固定子
１４…出力軸
１５…軸受け（ニードルベアリング）
１６…軸受け（ボールベアリング）
１７…回転子（アウタロータ）、１７ａ…通風孔
１８…ファン（モータ冷却用）
２０…運動変換機構（クランク機構）
２１…クランク円板
２２…クランク軸（クランクローラ）
２３，２４…往復動支持部材、２３ａ，２４ａ…支持孔
２５…スライダ
２６…固定ブラケット
２７…固定ボルト

Claims (4)

1. 駆動モータの回転出力を運動変換機構を介して出力ロッドの往復運動に変換して出力する往復動工具であって、
   前記運動変換機構は、前記駆動モータにより回転するクランク円板と、該クランク円板に偏心して取り付けたクランク軸と、該クランク軸の公転移動の前記出力ロッドの往復動方向成分のみを該出力ロッドに伝達するスライダを備えており、
   前記駆動モータを、前記クランク円板の回転軸線上に配置した往復動工具。
2. 請求項１記載の往復動工具であって、前記駆動モータとしてアウタロータモータを用いた往復動工具。
3. 請求項１又は２記載の往復動工具であって、前記駆動モータの出力軸が、単一の部材に取り付けた２つの軸受けを介して回転可能に支持された往復動工具。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載した往復動工具であって、前記駆動モータを取り付けた本体ベースに、前記出力ロッドを往復動方向に往復動可能に支持する往復動支持部材を取り付けた往復動工具。
   

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