JP2013129025A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構造で十分な防塵性能を持つベアリング防塵構造を備えた電動工具を提供する。
【解決手段】駆動源であるモータ３１と、モータ３１のモータ軸３２と、モータ軸３２を軸支するベアリング１８とを備える電動工具において、ベアリング１８の外輪１８ａに装着されるラビリンス形成部材２０と、モータ軸３２に固定される防塵カラー４０とを備え、ラビリンス形成部材２０と防塵カラー４０との間にラビリンス隙間を形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電動工具において、モータ軸を軸支するベアリングの防塵構造に関するものである。

従来より、駆動源としてモータを使用する電動工具においては、モータ軸を軸支するベアリングに切削粉などの塵芥が侵入することを防止するために、防塵構造を付与することが行われていた。例えば、下記特許文献１に記載の電動工具では、ベアリングに隣接して設置された絶縁部材（防塵カラー）とモータケースのベアリング収納穴の周囲に形成された突出部とによりラビリンス隙間を形成することで、ベアリングへの塵芥の侵入を防止している。

特開平７−２９９６０６号公報

上述の構成では、モータケースに形成された突出部の内周面及び側端面の両方と防塵カラーとの間にラビリンス隙間を形成することで、ベアリングまでの塵芥の侵入路を長くして防塵効果を向上している。この構成では、ベアリング収納穴の周囲にラビリンス隙間を形成しているため、防塵ラビリンス構造が大型化してしまう。その結果、装置全体の大型化や重量増加を招き、作業性が低下する虞がある。

また、防塵ラビリンス構造の大型化により、モータケースのベアリング収納穴の周囲に開口される冷却風の通風孔が、防塵ラビリンス構造のさらに外周側にしか形成できないことになる。このため、この通風孔の下流側において、モータ軸に近い領域に配置される発熱部材の冷却効率が低下する虞がある。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、その目的は、コンパクトな構造で十分な防塵性能を持つベアリング防塵構造を備えた電動工具を提供することである。

本発明に係る電動工具は、駆動源であるモータと、前記モータのモータ軸と、前記モータ軸を軸支するベアリングと、を備える電動工具において、前記ベアリングの外輪に装着されるラビリンス形成部材と、前記モータ軸に固定され前記ラビリンス形成部材と共に防塵ラビリンス構造を形成する防塵カラーとを備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る電動工具において、前記ラビリンス形成部材は、大径円筒部と小径円筒部と有する段付き円筒形状として形成され、前記大径円筒部は、前記ベアリングの外輪に挿嵌され、前記小径円筒部は、前記モータ軸の軸線方向において、前記ベアリングより突出していることとすることができる。

また、本発明に係る電動工具において、前記防塵カラーは、前記小径円筒部を囲う逃がし部を備えていることとすることができる。

本発明によれば、コンパクトな構造で十分な防塵性能を持つベアリング防塵構造を備えた電動工具を提供することができる。

本実施形態に係る電動工具の平面図である。 図１における断面Ａ−Ａを示す図である。 図２における断面Ｂ−Ｂを示す図である。 図３の要部拡大図である。 別の実施形態を示す図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。なお、以下の実施形態では、本発明を手持ち式電動グラインダに適用する場合を例示して説明する。また、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は本実施形態に係る電動工具の平面図である。図２は図１における断面Ａ−Ａを示す図である。図３は図２における断面Ｂ−Ｂを示す図である。図４は図３の要部拡大図である。

図１〜図４に示されるように、本実施形態に係る電動工具である手持ち式電動グラインダ１０は、作業者が把持することができるように略円筒状に形成されたハウジング１１と、研削作業を行うための回転工具である円盤状の砥石２１とを備えている。

ハウジング１１は、駆動源となるモータ３１を内部に収納するケーシングとしてのモータケース１２と、モータ３１からの回転駆動力を砥石２１に伝達するための複数の歯車群等からなる駆動力伝達手段を収納するギアケース１３と、モータ３１に対して電力を供給するための電力コードやスイッチボックス等の給電機器が収納されたカバー部材としてのテールカバー１４とを主要な構成部材として形成されている。

モータケース１２は、樹脂又はアルミニウム合金などの金属製の部材によって構成されており、このモータケース１２におけるモータ収納部分の外周が、操作者に把持される把持部として構成されている。モータケース１２の外郭形状は、操作者が把持し易いように略円筒状に形成されており、その表面には、滑り止めのための凹凸形状１２ａが形成されている。

モータケース１２の前方側にインナーケース１６を介在させて連結されるギアケース１３は、例えばアルミニウム合金などの金属製の部材により構成されている。そして、このギアケース１３の下部には、研削作業を行うこととなる回転工具としての砥石２１が配置されており、砥石２１の背面側（後側）には、操作者に対して切粉などが飛散しないようにするために、安全カバー２２が設置されている。

テールカバー１４は、樹脂によって構成されている。このテールカバー１４は、上下で分割できるように構成されており、例えば、下面側の半割部材を取り外すことによって、内部に設置された給電機器等のメンテナンスを行えるようになっている。

手持ち式電動グラインダ１０の内部構造を描いた図２及び図３にて示されるように、モータケース１２の内部には砥石２１を駆動するための駆動源となるモータ３１が収納されている。モータ３１は、モータケース１２内に固定される固定子３１ａと、固定子３１ａの内部に回転可能に配置される回転子３１ｂとを備えている。回転子３１ｂはモータ軸３２と整流子３３を備えており、モータ軸３２の前端部３２ａがモータケース１２内からギアケース１３内へと突出し、ギアケース１３に装着された前部ベアリング１７に軸支されている。一方、モータ軸３２の後端部３２ｂは、モータケース１２の後部において後部ベアリング１８に軸支されている。後部ベアリング１８は、モータケース１２の後部のベアリング支持部１２ｃに形成された有底のベアリング収納穴１２ｂに、後述するベアリングゴム４１とラビリンス形成部材２０を介して挿嵌されている。したがって、モータ軸３２は、前後部のベアリング１７，１８により両端部３２ａ，３２ｂを軸支されることで、高速回転できるように構成されている。なお、本実施形態においては、前後部のベアリング１７，１８としてシール付きの深溝玉軸受けを採用している。また、ベアリング収納穴１２ｂの内径は、整流子３３の外径より小さく設定されている。

モータ軸３２の前端部３２ａの側には、モータ３１に隣接して設置される略椀形状のファンケーシング３６と、ファンケーシング３６に隣接して設置され、モータ軸３２に固定される冷却ファン１９が備えられている。冷却ファン１９は、モータケース１２内に配置されることで、モータケース１２の内部に冷却風を通す役割を果たしている。すなわち、モータ軸３２と共に冷却ファン１９が回転すると、外気がテールカバー１４の開口から取り込まれ、モータケース１２内の隙間を通ってモータ３１等を冷却した後、図２において矢印線Ｃで示すように、ギアケース１３の排出口から機外に排出されることとなる。

回転子３１ｂは整流子３３を備えており、整流子３３はモータ軸３２の後端部３２ｂの側に取り付けられている。整流子３３にはモータケース１２とテールカバー１４に挟持されたブラシボルダ３８に摺動可能に案内されたブラシ３５が接触している。ブラシホルダ３８は、ブラシ３５を整流子３３の方向に安定して案内するため、整流子３３の外周に接近した位置まで延設されている。整流子３３とブラシ３５およびブラシホルダ３８についても、上述した冷却ファン１９の作用によって取り入れられた冷却風により、冷却が実施される。

次に、図４を参酌図に加えて、後部ベアリング１８部に形成される防塵ラビリンス構造について説明する。

後部ベアリング１８は、外輪１８ａと内輪１８ｂおよび複数の鋼球を備えており、内輪１８ｂは、モータ軸３２の後端部３２ｂに圧入固定されている。外輪１８ａは、ベアリングゴム４１とラビリンス形成部材２０を介して、モータケース１２に形成された有底のベアリング収納穴１２ｂに挿嵌されている。ベアリングゴム４１はＮＢＲ等の弾性体で形成されており、モータ３１の回転に起因する振動の制振、および部品の誤差によるモータ軸３２のミスアライメントの吸収を目的に設置されている。なお、電動工具の種類によっては、ベアリングゴム４１を設けず、ラビリンス形成部材２０のみを介して、後部ベアリング１８がモータケース１２に形成された有底のベアリング収納穴１２ｂに挿嵌される場合もある。

後部ベアリング１８には、金属製の薄板で形成されたラビリンス形成部材２０が装着されている。ラビリンス形成部材２０は、後述する防塵カラーと共に防塵ラビリンス構造を形成する部材である。ラビリンス形成部材２０は、後部ベアリング１８の外輪１８ａが挿嵌される円筒形状の大径部２０ａと、大径部２０ａより小径に形成され、整流子３３の方向（前側）に突出する円筒形状の小径部２０ｂと、大径部２０ａと小径部２０ｂを接続する段付き部２０ｃを備えている。モータ軸３２の軸線方向において、大径部２０ａの幅寸法は、後部ベアリング１８の幅寸法より予め大きく形成されており、大径部２０ａに後部ベアリング１８を段付き部２０ｃに当接する位置まで挿嵌した後、後部ベアリング１８の後側に突出した大径部２０ａを外輪１８ａに対してかしめることで、ラビリンス形成部材２０を後部ベアリング１８に装着している。

ラビリンス形成部材２０の小径部２０ｂは、後述する防塵カラー４０と共に防塵ラビリンス構造のラビリンス隙間を形成する。本実施形態においては、小径部２０ｂの外径は、後部ベアリング１８の外輪１８ａの内径と略一致させている。また、小径部２０ｂの段付き部２０ｃから前側への突出量は、防塵カラー４０と共に形成される防塵ラビリンス構造における塵芥の侵入経路の長さが、防塵機能を十分発揮できる寸法になるように設定されている。

防塵カラー４０は、整流子３３と後部ベアリング１８との間に配置されており、モータ軸３２の後端部３２ｂに固定されている。防塵カラー４０は略円筒形状であり、その外径は大径部２０ａの外径と略一致させている。また、防塵カラー４０は、後部ベアリング１８側（後側）の側面に、ラビリンス形成部材２０の段付き部２０ｃおよび小径部２０ｂとの間に所定にラビリンス隙間が形成されるように逃がし部４０ａが設けられている。

モータケース１２には、ベアリング支持部１２ｂの周囲に複数の冷却風の通風孔１２ｄが形成されている。この通風孔１２ｄを冷却ファン１９の回転により発生した冷却風が通過し、モータ３１における発熱部材である整流子３３とブラシ３５を冷却する。またブラシ３５の発熱により加熱されたブラシホルダ３８についても同様に冷却する。

図２および図３に示されるように、ギアケース１３内には、モータ軸３２の前端部３２ａに固定される小傘歯車２３と、この小傘歯車２３に噛み合う大傘歯車２４が収納されている。大傘歯車２４は、ギアケース１３内にベアリング２５，２６を介して垂直に支持された駆動軸２７に固定されており、この駆動軸２７がギアケース１３の下方に突出し、この突出箇所に砥石２１が着脱自在に固定されている。これら小傘歯車２３、大傘歯車２４、駆動軸２７等の部材が駆動力伝達手段として機能することにより、直交配置されたモータ軸３２と駆動軸２７との間での回転駆動力の伝達が実現されている。したがって、モータ３１が回転すると、この回転駆動力がモータ軸３２から小傘歯車２３、大傘歯車２４へと伝達され、最終的に駆動軸２７を介して砥石２１が回転することになるので、被加工対象物に対する研削加工が実行可能となる。

テールカバー１４には、オン・オフスイッチ２８やその他の給電機器が収納されており、操作者がオン・オフスイッチ２８を切り替え操作することによって、モータ３１が回転又は停止し、手持ち式電動グラインダ１０の操作を行うことが可能となっている。

上記構成により、本実施形態の手持ち式電動グラインダ１０においては、モータケース１２を防塵ラビリンスの構成部材とせず、後部ベアリング１８に装着されたラビリンス形成部材２０と、モータ軸３２に固定された防塵カラー４０とでラビリンス隙間を形成したので、防塵ラビリンス構造をコンパクトに構成することができ、それにより、装置の大型化や重量増加による作業性の低下を防止することができる。

本実施形態の手持ち式電動グラインダ１０においては、回転子３１ｂのモータ軸３２に防塵カラー４０とラビリンス形成部材２０が装着された後部ベアリング１８を組み込んだ段階で、防塵ラビリンスが形成されることになる。これにより、この段階でラビリンス形成部材２０が装着された後部ベアリング１８を回転させることで、防塵ラビリンスを構成するラビリンス隙間が確保されているか容易に確認することができる。すなわち、ラビリンス形成部材２０および防塵カラー４０の形状のばらつきや組み立て不具合等により、これらの部材間にラビリンス隙間が形成されず接触している場合を容易に選別することができる。仮に、これらの部材が接触している場合は、モータ３１の回転により接触部で磨耗粉が発生し、これにより後部ベアリング１８が早期に損傷する虞がある。なお、従来の構成においては、モータケースのベアリング収納穴の周囲に形成された突出部が防塵ラビリンスの構成部材となっていたため、モータケースに回転子を組み込んだ段階で防塵ラビリンスが形成される。よって、防塵ラビリンスを構成するラビリンス隙間が確保されているかを確認するには回転子を回転させることとなり、接触の有無を容易に確認することが困難であった。

本実施形態の手持ち式電動グラインダ１０は、組立て作業において、回転子３１ｂのモータ軸３２に防塵カラー４０とラビリンス形成部材２０が装着された後部ベアリング１８を組み込み、さらに、ラビリンス形成部材２０の大径部２０ａにベアリングゴム４１を装着した状態で、モータケース１２の内部に前側より進入させて、ベアリングゴム４１をベアリング収納穴１２ｃに挿嵌させることになるが、整流子３３より後方に配置される部材の外径を整流子３３の外径より小さくしたことで、ブラシホルダ３８にこれらの部材が干渉することがない。よって、ブラシホルダ３８を整流子３３の外周に接近させて配置できるため、ブラシホルダ３８によりブラシ３５を安定して案内することができる。

また、上記構成の手持ち式電動グラインダ１０で加工作業を行う場合、操作者がモータケース１２を片手で把持し、他方の手の指でオン・オフスイッチ２８をＯＮにすると、モータ３１が回転し、モータ軸３２から小傘歯車２３、大傘歯車２４へと動力が伝達され、砥石２１が回転する。これにより、被加工対象物に対して研削加工を行うことができる。このとき、モータ軸３２の回転と同時に冷却ファン１９が回転するので、外気がテールカバー１４の開口から取り込まれ、モータケース１２の内の隙間を通ってモータ３１や整流子３３、ブラシ３５などの発熱部材を冷却した後、ギアケース１３の排出口を通り抜けて機外に排出される。本実施形態においては、防塵ラビリンス構造をコンパクトに構成したことで、通気孔１２ｄをモータ軸３２により近づけて形成することが可能となった。従って、図４において矢印線Ｄで示すように、通気孔１２ｄを通過した冷却風が整流子３３とブラシ３５およびブラシホルダ３８に効果的に作用することで、これらの部材の温度上昇が抑制され、安全・安定した手持ち式電動グラインダ１０の動作が実現されている。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲に限定さない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

たとえば、図５に示すように、ベアリング支持部１２ｂに防塵カラー４０の外周部まで延設した延設部１２ｅを設け、防塵カラー４０の外周部を拡径し、延設部１２ｅの内周と防塵カラー４０の外周部との間にラビリンス隙間を形成して防塵ラビリンス構造とすることで、塵芥の侵入経路をより長くして、防塵効果を更に高めることも可能である。この場合、延設部１２ｅの先端部外周に縮径部１２ｆを設けることで、図５の矢印線Ｅで示されるように、通風孔１２ｄを通過した冷却風を整流子３３に向かって偏向させて、整流子３３の冷却効果が低下しないようにしている。なお、本実施形態においては、防塵カラー４０の後部ベアリング１８側の外周端部に凹形状４０ｂを形成し、この凹形状４０ｂにより、図５の符号Ｓで示されるように、ラビリンス隙間における塵芥の侵入経路の途中にラビリンス隙間より広い空間を形成している。これにより、ラビリンス隙間に侵入した塵芥をこの空間で滞留させることができるため、より防塵機能が向上している。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 手持ち式電動グラインダ、１１ ハウジング、１２ モータケース、１２ａ 凹凸形状、１２ｂ ベアリング収納穴、１２ｃ ベアリング支持部、１２ｄ 通風孔、１２ｅ 延設部、１２ｆ 縮径部、１３ ギアケース、１４ テールカバー、１６ インナーケース、１７ 前部ベアリング、１８ 後部ベアリング、１８ａ 外輪、１８ｂ 内輪、１９ 冷却ファン、２０ ラビリンス形成部材、２０ａ 大径部、２０ｂ 小径部、２０ｃ 段付き部、２１ 砥石、２２ 安全カバー、２３ 小傘歯車、２４ 大傘歯車、２５ ベアリング、２６ ベアリング、２７ 駆動軸、２８ オン・オフスイッチ、３１ モータ、３１ａ 固定子、３１ｂ 回転子、３２ モータ軸、３２ａ 前端部、３２ｂ 後端部、３３ 整流子、３５ ブラシ、３６ ファンケーシング、３８ ブラシホルダ、４０ 防塵カラー、４０ａ 逃がし部、４０ｂ 凹形状、４１ ベアリングゴム

Claims (3)

1. 駆動源であるモータと、前記モータのモータ軸と、前記モータ軸を軸支するベアリングと、を備える電動工具において、
   前記ベアリングの外輪に装着されるラビリンス形成部材と、前記モータ軸に固定され前記ラビリンス形成部材と共に防塵ラビリンス構造を形成する防塵カラーと、を備えていることを特徴とする電動工具。
2. 前記ラビリンス形成部材は、大径円筒部と小径円筒部と有する段付き円筒形状として形成され、前記大径円筒部は、前記ベアリングの外輪に挿嵌され、前記小径円筒部は、前記モータ軸の軸線方向において、前記ベアリングより突出していることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記防塵カラーは、前記小径円筒部を囲う逃がし部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。

Images