JP2014018914A - 動力工具及びチャック固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増やすことなく、スピンドルに対するチャックの緩み止めを可能とする動力工具を提供する。
【解決手段】モータで回転駆動されるスピンドル５のチャック固定側とは反対側の端面に、スピンドル５の回転止めのための凹部５ｅを形成しておき、バイス等で固定支持された治具２５に凹部５ｅを係合させてスピンドル５の回転方向の力を受ける状態にて、スピンドル５にチャック６を充分な回転トルクで螺着する構成である。
【選択図】図９

Description

本発明は、先端工具を着脱自在に保持するチャックを有する動力工具及びチャック固定方法に係り、とくにスピンドルに対するチャックの緩み止めに関する。

ドライバビット等の先端工具を着脱自在に保持するチャックを有するドライバドリル等の動力工具として、近年、駆動源として電動モータを用いかつバッテリ方式によるコードレスの電動工具製品が市場を大きく占めている。コードレスの電動工具製品は可搬性に優れ、室内、屋外、電源の有無を問わず使用でき、一方、太径ネジを締付けるために製品の出力トルクが大きくなってきている。

従来、チャックは製品の出力トルク以下の締付トルクでしかスピンドルに固定できないため（出力トルクより大きなトルクを加えると製品自体が損傷する可能性がでてくるため）、ネジ締め作業で発生するトルクでチャックが緩むといった不具合が生じており、止めネジを用いてチャックとスピンドルとを固定する構造となっていた。

図１５は従来の電動工具の一例であって、コードレスドライバドリルを示す。コードレスドライバドリル１Ａは、充電可能なバッテリ２を電源とし、モータ３を駆動源として回転伝達機構部４を駆動し、出力軸であるスピンドル５に回転力を与え、スピンドル５に固定したチャック６により保持されるドライバビット等（図示せず）の先端工具に回転力を伝達してネジ締めや穴あけ等の作業を行う構成である。

スピンドル５の先端部にはチャック固定雄ネジが形成されており、これにチャック６側の雌ネジを螺合することにより固定しているが、前述したように、チャック６の緩み防止のために、スピンドル５の先端面に雌ネジを形成し、これにチャック６側から止めネジ１３を螺合、締め付けしている。

特開２００２−２３９８１７号公報

しかし、上記技術によると止めネジが電動工具製品の出力トルクに耐えられず、折損する不具合が度々発生していた。また、止めネジの構造上、チャックに取り付けた先端工具の形状により、作業によっては止めネジの頭を破損させ、止めネジさらにはチャックが取れなくなる不具合や、止めネジで固定しているにも関わらず、製品の出力トルク以下でしかチャックや止めネジが固定できないために、チャックが緩むといった不具合が生じている。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は部品点数を増やすことなく、チャックの緩み止めを可能とする動力工具及びチャック固定方法を提供することにある。

本発明の第１の態様は動力工具であり、モータと、前記モータによって回転駆動されるスピンドルと、先端工具を保持するために前記スピンドルのネジ部に捩じ込まれるチャックとを備える構成において、
前記チャックと前記スピンドルのネジ部との間にかかる摩擦トルクを前記モータが発生しうる駆動トルクよりも大きくしたことを特徴とする。

本発明の第２の態様も動力工具であり、モータと、前記モータで回転駆動されるスピンドルと、先端工具を保持するために前記スピンドルに螺着されるチャックとを備える構成において、
前記スピンドルのチャック固定側とは反対側の端面に、前記スピンドルの回転止めのための凹部を形成したことを特徴とする。

本発明の第３の態様は動力工具におけるチャック固定方法であり、モータで回転駆動されるスピンドルのチャック固定側とは反対側の端面に、前記スピンドルの回転止めのための凹部を形成しておき、
前記凹部に治具を係合させて前記スピンドルの回転方向の力を受ける状態にて、前記スピンドルにチャックを螺着することを特徴とする。

前記第３の態様において、前記スピンドルは回転伝達機構部を介して前記モータで回転駆動されるものであり、前記スピンドルにチャックを螺着するときに生じる回転力は前記回転伝達機構部には加わらない構成であるとよい。

また、前記回転伝達機構部は前記治具を挿通させる貫通穴を有しているとよい。前記貫通穴は前記凹部の開口の輪郭を内側に含む内径であるとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、部品点数を増やすことなく、スピンドルに対するチャックの確実な緩み止めが可能である。つまり、チャックとスピンドルのネジ部との間にかかる摩擦トルクをモータが発生しうる駆動トルクよりも大きくすることが可能である。

本発明の第１の実施の形態であって、動力工具としてのドライバドリルの要部拡大断面図である。 ドライバドリルの全体構造を示す断面図である。 第１の実施の形態におけるスピンドルであって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は端面図である。 第１の実施の形態におけるスピンドルピースであって、（Ａ）は半断面図、（Ｂ）は端面図である。 前記スピンドルピースの作用を示す説明図である。 前記スピンドルピースをスピンドルから離脱させる操作を説明する断面図である。 本発明で使用できるスピンドルピースの第１の変形例であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は端面図である。 本発明で使用できるスピンドルピースの第２の変形例であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は端面図である。 本発明の第２の実施の形態であって、動力工具としてのドライバドリルにおけるスピンドルへのチャック固定工程を示す要部を断面とした側面図である。 第２の実施の形態の場合の前記ドライバドリルの全体構造を示す断面図である。 第２の実施の形態におけるスピンドルであって、（Ａ）は端面図、（Ｂ）は一部を断面とした側面図である。 本発明で使用できるスピンドルの第１の変形例であって、（Ａ）は端面図、（Ｂ）は一部を断面とした側面図である。 本発明で使用できるスピンドルの第２の変形例の端面図である。 本発明で使用できるスピンドルの第３の変形例の端面図である。 従来技術に係るドライバドリルの断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は本発明の第１の実施の形態であって、動力工具の一例としてのコードレスドライバドリルの要部構成を示し、図２は全体構成を示す。まず、図２を用いてコードレスドライバドリル１の全体構成を説明する。

コードレスドライバドリル１は、充電可能なバッテリ２を電源とし、モータ３を駆動源として回転伝達機構部４を駆動し、出力軸であるスピンドル５に回転力を与え、スピンドル５に固定したチャック６により保持されるドライバビット等の先端工具に回転力を伝達してネジ締めや穴あけ等の作業を行う構成である。

モータ３は、側面視で略Ｔ字状の形状を成すハウジング７の筒状の胴体部７ａ内に収容される。ハウジング７の胴体部７ａから略直角に一体に伸びるハンドル部７ｂ内の上部にはトリガスイッチ８が配設される。また、ハンドル部７ｂの下方のバッテリ取付け部７ｃには、リチウムイオン電池等で構成されるバッテリ２が着脱可能に装着される。

回転伝達機構部４は、複数段の遊星歯車機構などにより構成され、モータ３からの回転力を順次減速してスピンドル５に伝達する。スピンドル５は胴体部７ａに設けた軸受９により回転自在に支持され、スピンドル５の先端部が胴体部７ａの先端面から突出している。

図３（Ａ）,（Ｂ）に示すように、スピンドル５はチャック６を固定するため、先端部外周にチャック固定雄ネジ５ａが形成されており、また図４に示すスピンドルピース１０を挿入するための円柱状凹部５ｂがスピンドル５の先端面から所定深さで設けられている。円柱状凹部５ｂはチャック固定雄ネジ５ａの内周部に位置する。また、スピンドルピース１０の回転止めのため及びチャック固定雄ネジ５ａのネジ面が外側に広がることが容易となるように割溝（スリット状切欠）５ｃが例えば等角度間隔で２か所設けられている。また、スピンドル５のチャック固定雄ネジ５ａよりも後側にフランジ部５ｄが形成されている。図１や図５に示すように、このフランジ部５ｄは、チャック固定雄ネジ５ａに螺合する雌ネジ６ａを中心部に形成したチャック６の基端面６ｂが当接する部分である。

図４（Ａ）,（Ｂ）に示すように、スピンドルピース１０の円柱形状の外周部には、スピンドル５の円柱状凹部５ｂ内に圧入した時の回り止めのためのリブ（係合凸部）１１が２つ設けられている。また、スピンドルピース１０の長手方向（スピンドル５の軸方向となる）に貫通するようにネジ穴１２が設けられる。２つのリブ１１はスピンドル５の割溝５ｃに係合可能な形状である。また、スピンドルピース１０はスピンドル５のチャック固定雄ネジ５ａのネジ面を外側に広げるために僅かにテーパー（挿入端側が細く、反対側が太い）が付けられている。

図１を用いてスピンドル５に対するチャック６の固定手順を説明する。スピンドル５のフランジ部５ｄを仮想線で示す治具２５で保持した状態で、チャック固定雄ネジ５ａにチャック６の雌ネジ６ａを螺合し、フランジ部５ｄにチャック６の基端面６ｂが当たるまで捩じ込み、締め付ける。次いで、チャック６の内周部からスピンドル５の円柱状凹部５ｂ内にスピンドルピース１０を挿入し、スピンドル５のチャック固定雄ネジ５ａの内周部に圧入することでスピンドル５のチャック固定雄ネジ５ａのネジ面が外周方向に拡張し、チャック６との間の固着力が強固となる。つまり、図５の拡大図のように、スピンドル５のチャック固定雄ネジ５ａを矢印Ｙのように外側に広げると、ネジ面同士の接触圧が増すだけでなく、フランジ部５ｄにチャック６の基端面６ｂを突き当てる矢印Ｘ方向の力が働くので、スピンドル５に十分大きな締め付けトルクでチャック６が固定されることになる。従って、チャック６でドライバビット等の先端工具を保持してスピンドル５の回転力を伝達することで、ネジ締めや穴あけ等の作業を行うことができ、その際のチャック６の緩みを防止できる。

作業によってはチャック６の交換が必要になる。図６はチャック６の交換等のためにスピンドルピース１０を離脱用工具２０を用いて離脱させる工程を示す。離脱用工具２０はハンドル２１にネジ軸２２を一体化したものである。この場合、スピンドルピース１０には長手方向（スピンドル軸方向）に貫通するネジ穴１２が設けられおり、かつ、回り止めのリブ１１がスピンドル５の割溝５ｃに係合しているため、チャック６先端側から離脱用工具２０（ネジ軸２２の先端部がネジ穴１２と螺合するネジ形状）を用い螺合させることで、スピンドルピース１０の離脱が可能となる。つまり、スピンドルピース１０及び離脱用工具２０に相互に螺合するネジ部を形成しておくことで、スピンドル５の凹部５ｂの底面に突き当たるまで離脱用工具２０のネジ軸先端が入った後、さらに工具２０を回転させ、ネジを締めこむことでネジ構造によりスピンドルピース１０が工具２０側に呼び込まれ（スピンドル５から抜ける方向に移動し）、取り外すことができる。スピンドルピース１０を外した後、チャック６をスピンドル５から外れる方向に回転させて、スピンドル５からチャック６を外すことができる。

第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) モータ３と、モータ３によって回転駆動されるスピンドル５と、先端工具を保持するためにスピンドルのネジ部に捩じ込まれるチャック６とを備える構成において、チャック６とスピンドル５のネジ部（雄ネジ５ａ）との間にかかる摩擦トルクをモータ３が発生しうる駆動トルクよりも大きくすることが可能であり、モータ３がロックした場合でもチャック６とスピンドル５とが緩むのを防止できる。

(2) モータ３と、これで回転駆動されるスピンドル５と、先端工具を保持するためにスピンドル５に螺着されるチャック６とを備える構成において、スピンドル５のチャック固定雄ネジ５ａのネジ面を外側に広げるスピンドルピース１０をスピンドル５に設けることによって、スピンドル５とチャック６との固着力を向上させ、チャック緩みを確実に防止可能である。

(3) スピンドル５のチャック固定雄ネジ５ａを形成した先端部に割溝５ｃがあるため、チャック固定雄ネジ５ａのネジ面がスピンドルピース１０の挿入（圧入）で外側に広がり易い。

(4) スピンドルピース１０は割溝５ｃに係合する係合凸部としてのリブ１１を有するため、ピンドルピース１０はスピンドル５に対して回転しない。このため、離脱用工具２０をスピンドルピース１０のネジ穴１２に螺合することで、スピンドルピース１０を容易に離脱させることができる。従来技術のように、止めネジの頭を破損してチャック６の取り外しが不能になることが無い。

図９は本発明に係る動力工具の第２の実施の形態であって、動力工具の一例としてのコードレスドライバドリルにおけるスピンドルへのチャック固定工程を示す要部構成を示し、図１０は全体構成を示す。まず、図１０を用いてコードレスドライバドリル１の全体構成を説明する。

コードレスドライバドリル１は、充電可能なバッテリ２を電源とし、モータ３を駆動源として回転伝達機構部４を駆動し、出力軸であるスピンドル５に回転力を与え、スピンドル５に固定したチャック６により保持されるドライバビット等の先端工具に回転力を伝達してネジ締めや穴あけ等の作業を行う構成である。

モータ３は、側面視で略Ｔ字状の形状を成すハウジング７の筒状の胴体部７ａ内に収容される。ハウジング７の胴体部７ａから略直角に一体に伸びるハンドル部７ｂ内の上部にはトリガスイッチ８が配設される。また、ハンドル部７ｂの下方のバッテリ取付け部７ｃには、リチウムイオン電池等で構成されるバッテリ２が着脱可能に装着される。

回転伝達機構部４は、歯車ケース５０内に組み込まれた複数段の遊星歯車機構などにより構成され、モータ３からの回転力を順次減速して、回転伝達機構部４の出力側の歯車とかみ合うスピンドル５に伝達する。スピンドル５は、歯車ケース５０に設けた軸受９により回転自在に支持され、スピンドル５の先端部が胴体部７ａの先端面から突出している。回転伝達機構部４の中心部には図９で後述するスピンドルの回転止めのための治具６５を挿通させる貫通穴５１が形成されている。回転伝達機構部４が遊星歯車機構である場合、貫通穴５１は遊星歯車が回転自在に取り付けられた遊星キャリア４ａ，４ｂの中心部に設けられる。

図１１（Ａ）,（Ｂ）に示すように、スピンドル５にはチャック６を固定するため、先端部外周にチャック固定雄ネジ５ａが形成されている。また、図９のようにチャック６の雌ネジ６ａをチャック固定雄ネジ５ａに螺合する際のスピンドル回転止めとして、チャック固定側とは反対側の端面に四角柱状凹部５ｅが形成されている。スピンドル５のチャック固定雄ネジ５ａよりも後側にフランジ部５ｄが形成されている。このフランジ部５ｄは、雌ネジ６ａを中心部に形成したチャック６の基端面６ｂが当接する部分である。

図９を用いてスピンドル５に対するチャック６の固定工程を説明する。このチャック６の固定工程では、モータ３等を収容したハウジング７内に回転伝達機構部４及びスピンドル５を組み込む前の段階で行う。まず、バイス６０で四角柱状治具６５を固定保持し、回転伝達機構部４の貫通穴５１を挿通させてスピンドル５の四角柱状凹部５ｅに係合（嵌合）させ、スピンドル５が回転しないように保持する。この状態でチャック固定雄ネジ５ａにチャック６の雌ネジ６ａを螺合し、例えば、チャック６で保持されたレバー２６を利用してフランジ部５ｄにチャック６の基端面６ｂが当たるまで捩じ込み締め付ける。この際、スピンドル５にチャック６を螺着するときに生じる回転力は回転伝達機構部４には加わらないので、製品の出力トルク以上の締め付けトルクでチャック６をスピンドル５に確実に締め付け固定できる。

なお、貫通穴５１は、治具６５を挿通可能なようにスピンドル５の凹部５ｅの開口の輪郭を内側に含む内径である。

スピンドル５へのチャック６の固定後、回転伝達機構部４及びスピンドル５を組み込んだ歯車ケース５０をハウジング７の胴体部７ａに組み込み固定し、モータ３の出力軸を回転伝達機構部４に連結する（出力軸に一体のピニオンを回転伝達機構部４にかみ合わせる）。

十分な締め付けトルクでチャック６をスピンドル５に締め付け固定できるため、チャック６でドライバビット等の先端工具を保持してスピンドル５の回転力を伝達することで、高出力トルクでネジ締めや穴あけ等の作業を行うことが可能であり、その際のチャック６の緩みを防止できる。

チャック６の交換も、図９のようにハウジング７から回転伝達機構部４及びスピンドル５を外した状態で、前記凹部５ｅに治具６５を嵌合させた状態で、チャック６を固定時の螺合方向の反対向きに回転させることで行うことができる。

第２の本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

（1）モータ３と、これで回転駆動されるスピンドル５と、先端工具を保持するためにスピンドル５に螺着されるチャック６とを備える構成において、スピンドル５のチャック固定側とは反対側の端面に、スピンドル５の回転止めのための凹部５ｅを形成したので、固定支持された治具６５に対して凹部５ｅを嵌合させた状態でスピンドル先端部のネジ部（チャック固定雄ネジ５ａ）にチャック６の雌ネジ６ａを螺合して、充分大きな回転トルクで固定できる。従って、チャック６とスピンドル５の雄ネジ５ａとの間にかかる摩擦トルクをモータ３が発生しうる駆動トルクよりも大きくすることが可能であり、モータ３がロックした場合でもチャック６とスピンドル５とが緩むのを防止できる。

（2）スピンドル５は回転伝達機構部４を介してモータ３で回転駆動される構成であるが、回転伝達機構部４は治具６５を挿通させる貫通穴５１を有しているため、スピンドル５にチャック６を螺着するときに生じる回転力は回転伝達機構部４には加わらない。このため、製品の出力トルク以上の締め付けトルクでチャック６をスピンドル５に締め付け固定できる。

（3）チャック６の交換も、スピンドル５の凹部５ｅに治具６５を嵌合させた状態で、チャック６を固定時の螺合方向の反対向きに回転させることで行うことができ、従来技術のように、止めネジの頭を破損してチャック６の取り外しが困難になることが無い。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

第１の実施の形態においてスピンドルピースは円柱形状としたが、スピンドルピースは円柱形状に限定されず、角柱形状であってもよい。図７は断面が略正方形の角柱状スピンドルピース３０を示す。この場合、スピンドル側は角柱状スピンドルピース３０が挿入（圧入）可能な角柱状凹部が設けられている必要がある。角柱状スピンドルピース３０はそれ自体の形状が回転しない形状であるため、回り止めのためのリブ等は不要である。角柱状スピンドルピース３０の中心部には、離脱用工具と螺合可能な長手方向（スピンドル軸方向）に貫通するネジ穴３２が形成されている。

図８は断面が略長方形の角柱状スピンドルピース４０を示す。この場合、スピンドル側は角柱状スピンドルピース４０が挿入（圧入）可能な角柱状凹部が設けられている必要がある。角柱状スピンドルピース４０はそれ自体の形状が回転しない形状であるため、回り止めのためのリブ等は不要である。角柱状スピンドルピース４０の中心部には、離脱用工具と螺合可能な長手方向（スピンドル軸方向）に貫通するネジ穴４２が形成されている。

なお、図７及び図８のスピンドルピース３０，４０においても、スピンドルのチャック固定雄ネジ面を外側に広げるために僅かにテーパー（挿入端側が細く、反対側が太い）が付けられている。

さらに、図示は省略したが、スピンドルピースは三角柱形状、六角柱形状等の多角柱形状等であってもい。

第２の実施の形態において、前記スピンドル５のチャック固定側とは反対側の端面に形成するスピンドル回転止めのための凹部は、製品の出力トルクに応じてチャック６の必要な締付け力も変化することから，回転止め機能があれば、製品出力トルクに応じて任意の凹部形状が選択可能となる。

図１２（Ａ）,（Ｂ）は本発明で使用できるスピンドル５の第１の変形例であって、スピンドル５のチャック固定側とは反対側の端面にスピンドル５の回転止めのための三角柱状凹部５ｆを形成したものである。これに対応する治具としては、三角柱状凹部５ｆに嵌合する三角柱状治具を使用すればよい。

図１３は本発明で使用できるスピンドル５の第２の変形例であって、スピンドル５のチャック固定側とは反対側の端面にスピンドル５の回転止めのための六角柱状凹部５ｇを形成したものである。これに対応する治具としては、六角柱状凹部５ｇに嵌合する六角柱状治具を使用すればよい。

図１４は本発明で使用できるスピンドル５の第３の変形例であって、スピンドル５のチャック固定側とは反対側の端面にスピンドル５の回転止めのためのＸ形状乃至十字形状凹部５ｈを形成したものである。これに対応する治具としては、Ｘ形状乃至十字形状凹部５ｈに嵌合するＸ形状乃至十字形状凸部を有する治具を使用すればよい。

なお、治具はスピンドル側の凹部に挿入される部分が回り止めのために係合する構造であればよく、バイス側で固定支持される部分は保持が容易な任意形状であってもよい。

また、上記各実施の形態は、スピンドルを回転駆動する駆動源として電動モータを用いた電動工具を例示したが、本発明はスピンドルを回転駆動する駆動源として、圧縮エアを利用するエアモータを使用する場合にも適用できる。

１ コードレスドライバドリル
２ バッテリ
３ モータ
４ 回転伝達機構部
５ スピンドル
５ａ チャック固定雄ネジ
５ｂ 円柱状凹部
５ｃ 割溝
５ｄ フランジ部
５ｅ 角柱状凹部
５ｆ 三角柱状凹部
５ｇ 六角柱状凹部
５ｈ Ｘ形状乃至十字形状凹部
６ チャック
６ａ 雌ネジ
６ｂ 基端面
７ ハウジング
７ａ ハウジングの胴体部
７ｂ ハウジングのハンドル部
７ｃ ハウジングのバッテリ取付け部
８ トリガスイッチ
１０，３０，４０ スピンドルピース
１１ リブ
１２ ネジ穴
２０ 離脱用工具
５０ 歯車ケース
５１ 貫通穴
６５ 治具

Claims (6)

1. モータと、前記モータによって回転駆動されるスピンドルと、先端工具を保持するために前記スピンドルのネジ部に捩じ込まれるチャックとを備える動力工具において、
   前記チャックと前記スピンドルのネジ部との間にかかる摩擦トルクを前記モータが発生しうる駆動トルクよりも大きくしたことを特徴とする動力工具。
2. モータと、前記モータで回転駆動されるスピンドルと、先端工具を保持するために前記スピンドルに螺着されるチャックとを備える動力工具において、
   前記スピンドルのチャック固定側とは反対側の端面に、前記スピンドルの回転止めのための凹部を形成したことを特徴とする動力工具。
3. モータで回転駆動されるスピンドルのチャック固定側とは反対側の端面に、前記スピンドルの回転止めのための凹部を形成しておき、
   前記凹部に治具を係合させて前記スピンドルの回転方向の力を受ける状態にて、前記スピンドルにチャックを螺着することを特徴とする動力工具におけるチャック固定方法。
4. 前記スピンドルは回転伝達機構部を介して前記モータで回転駆動されるものであり、前記スピンドルにチャックを螺着するときに生じる回転力は前記回転伝達機構部には加わらないことを特徴とする請求項３に記載の動力工具におけるチャック固定方法。
5. 前記回転伝達機構部は前記治具を挿通させる貫通穴を有している請求項４に記載の動力工具におけるチャック固定方法。
6. 前記貫通穴は前記凹部の開口の輪郭を内側に含む内径である請求項５に記載の動力工具におけるチャック固定方法。