JP2015186833A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータケースとハンマケースとを分解せずに、グリースを供給することの可能なインパクトドライバを提供する。【解決手段】互いに着脱可能なモータケース及びハンマケース１４と、ハンマケース１４に設けられ、かつ、先端工具２０が取り付けられるアンビル１９と、を備えたインパクトドライバ１０であって、アンビル１９を動作可能に支持するメタル軸受２３と、ハンマケース１４に設けられ、かつ、アンビル１９とメタル軸受２３とが擦れ合う箇所にグリースを供給する雌ねじ穴４６と、メタル軸受２３に設けられ、かつ、雌ねじ穴４６に通じる油穴４５と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、動力源の動力を工具取り付け部材に伝達する作業機に関する。

従来、動力源の動力を工具取り付け部材に伝達する作業機が知られており、その作業機の例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された作業機はインパクトドライバであり、インパクトドライバは、第１ケースとしての作業機本体と、第２ケースとしてのハンマケースと、を有する。作業機本体内に、出力軸を備えた電動モータ、出力軸の回転力が伝達される減速機が収容されている。減速機は、遊星歯車機構により構成されており、遊星歯車機構の入力要素が出力軸に連結され、遊星歯車機構の出力軸にスピンドルが連結されている。

ハンマケースは作業機本体の開口端に取り付けられており、ハンマケース内に、スピンドルから出力された回転力が伝達されるハンマ、ハンマの回転力が伝達されるアンビルが収容されている。アンビルの一部は、ハンマケースの外に配置されており、アンビルに先端工具が取り付けられる。さらに、アンビルに支持孔が設けられており、スピンドルの端部が支持孔に挿入されて、スピンドルが回転可能に支持されている。そして、支持孔内にグリースが保持されている。また、ハンマケース内に、円筒形状の軸受が設けられており、アンビルは軸受により回転可能に支持されている。さらに、アンビルに油穴が設けられている。油穴の一端は、支持孔につながり、油穴の他端は、アンビルと軸受との隙間につながっている。

特許文献１に記載されたインパクトドライバは、電動モータの回転力が減速機、スピンドル、ハンマを経由してアンビルに伝達され、先端工具によりボルトが締め付けられる。ボルトの締め付け負荷が高くなると、ハンマがアンビルから離れる向きで移動し、かつ、ハンマがアンビルに対して所定角度の範囲内で回転する。そして、ハンマはアンビルに近づく向きで移動し、かつ、ハンマからアンビルに対して回転方向の打撃力が加えられる。

一方、ハンマの往復動によりハンマケース内の圧力が変化すると、支持孔内のグリースが押し出され、グリースは油穴を通り、アンビルとメタル軸受との隙間に送られる。このようにして、アンビルとメタル軸受との接触箇所を潤滑している。

特開２００４−１７４６５６号公報

上述の特許文献１に記載された作業機においては、支持孔にグリースを補給する場合、第１ケースと第２ケースとを分解する必要があった。

本発明の目的は、ケースを分解することなく、グリースを補給することのできる作業機を提供することにある。

本発明の作業機は、打撃機構を収容するケースと、前記ケースに設けられ、かつ、先端工具が取り付けられる工具取り付け部材と、を備えた作業機であって、前記工具取り付け部材を動作可能に支持する支持部材と、前記ケースに設けられ、かつ、前記工具取り付け部材と前記支持部材とが擦れ合う箇所にグリースを供給する第１供給路と、を有する。

本発明の作業機によれば、ケースを分解することなく、グリースを供給できる。

本発明の作業機の実施形態であるインパクトドライバを示す側面断面図である。 図１のインパクトドライバのハウジング内及びハンマケース内を示す側面断面図である。 図２の要部を示す拡大断面図である。

以下、本発明の作業機の一実施形態であるインパクトドライバを、図１〜図３を用いて詳細に説明する。インパクトドライバ１０は、充電及び放電が可能な電池セルを収容した電池パック１１と、電池パック１１から電力が供給されて駆動する電動モータ１２と、を有する。電動モータ１２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する動力源であり、例えば、ブラシレスモータを用いることができる。インパクトドライバ１０はモータケース１３を有しており、電動モータ１２はモータケース１３の内部に配置されている。また、モータケース１３の開口部を塞ぐハンマケース１４が設けられており、ハンマケース１４はモータケース１３に対して着脱が可能である。ハンマケース１４に用いる材料としては、金属、例えば、アルミニウムがある。

電動モータ１２は、回転子１５と固定子１６と、を有する。回転子１５は回転軸１７に固定されており、かつ、回転軸１７と共に一体回転可能である。回転軸１７は２個の軸受１８により回転可能に支持されている。

また、固定子１６は、回転子１５を囲むように配置されており、固定子１６のコイルを電流が通ると回転磁界が形成されて回転子１５が回転する。電動モータ１２は、固定子１６のコイルに通す電流の向きを切り替えることにより、回転子１５の回転方向を正逆に切り替えることができる。

ハンマケース１４は筒形状であり、ハンマケース１４の内部にアンビル１９が設けられている。アンビル１９は金属製であり、アンビル１９には軸線Ａ１と同心に工具取付孔１９ａが設けられている。工具取付孔１９ａは、アンビル１９のうち、モータケース１３の外部に露出した部分に開口されており、工具取付孔１９ａは先端工具２０を着脱するために設けられている。先端工具２０はねじ部材を締め付けたり緩めたりするためのドライバビットである。

ハンマケース１４は、大径筒部２１と、大径筒部２１よりも内径が小さい小径筒部２２とを有し、大径筒部２１はモータケース１３に固定されている。小径筒部２２内にメタル軸受２３が固定されている。メタル軸受２３は、金属、例えば、鉄で成形された円筒形状のすべり軸受である。そして、アンビル１９はメタル軸受２３の軸孔２３ａ内に配置され、かつ、メタル軸受２３により回転可能に支持されている。アンビル１９は軸線Ａ１を中心として回転可能である。アンビル１９における大径筒部２１側の端部には、半径方向に突出された突部１９ｃが設けられている。突部１９ｃは、アンビル１９の円周方向において１８０度の間隔で２個設けられている。さらに、アンビル１９における大径筒部２１側の端部には、軸線Ａ１と同心の保持軸１９ｂが設けられている。

一方、ハンマケース１４の大径筒部２１内に減速機２４が設けられている。軸線Ａ１に沿った方向で、減速機２４は、電動モータ１２とアンビル１９との間に配置されている。減速機２４は、電動モータ１２の回転力をアンビル１９に伝達する動力伝達装置であり、減速機２４はシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。減速機２４は、回転軸１７と同心状に配置されたサンギヤ２５と、サンギヤ２５の外周側を取り囲むように設けたリングギヤ２６と、サンギヤ２５及びリングギヤ２６に噛み合わされた複数のピニオンギヤ２７を自転、かつ、公転可能に支持したキャリヤ２８と、を有する。リングギヤ２６はハンマケース１４に固定されており、回転不可能である。

また、キャリヤ２８と共に軸線Ａ１を中心として一体回転するスピンドル２９が設けられている。つまり、電動モータ１２の回転軸１７、減速機２４、スピンドル２９、アンビル１９は、軸線Ａ１を中心として設けられている。スピンドル２９は、軸線Ａ１に沿った方向でアンビル１９と減速機２４との間に配置されており、スピンドル２９におけるアンビル１９側の端部には、軸線Ａ１を中心とする支持孔３０が形成されている、保持軸１９ｂは支持孔３０に回転可能に挿入されている。このため、アンビル１９とスピンドル２９とは、軸線Ａ１を中心として相対回転可能である。

モータケース１３内から大径筒部２１内に亘り、筒形状のホルダ３１が設けられている。ホルダ３１は回転しないように固定されており、ホルダ３１に軸受３２が取り付けられている。スピンドル２９の長手方向の端部は、軸受３２を介してホルダ３１により回転可能に支持されている。さらに、スピンドル２９の外周面に２本の第１カム溝２９ａが設けられている。

また、スピンドル２９の外周には、環状のハンマ３３が取り付けられている。ハンマ３３は大径筒部２１内に収容されており、ハンマ３３は、軸線Ａ１に沿った方向で、減速機２４とアンビル１９との間に配置されている。ハンマ３３は、スピンドル２９と相対回転可能であり、かつ、軸線Ａ１に沿った方向でスピンドル２９と相対移動可能である。ハンマ３３の内周面には、軸線Ａ１に沿った方向に延ばされた２つの第２カム溝３３ａが形成されている。

そして、第１カム溝２９ａ及び第２カム溝３３ａを１組として、１個のボール３４が保持されている。ボール３４は、金属製の転動体である。このため、ハンマ３３は、スピンドル２９に対して、ボール３４が転動可能な範囲で軸線Ａ１に沿った方向に移動可能である。また、ハンマ３３は、スピンドル２９に対して、ボール３４が転動可能な範囲で軸線Ａ１を中心とする円周方向に回転可能である。

さらに、スピンドル２９の外周であって、軸線Ａ１に沿った方向で第１カム溝２９ａとキャリヤ２８との間には、環状のプレート３５が取り付けられている。また、軸線Ａ１に沿った方向で、ハンマ３３とプレート３５との間には、圧縮ばね３６が圧縮された状態で設けられている。キャリヤ２８は、軸受３２、ホルダ３１に接触することで、軸線Ａ１に沿った方向の移動が規制されており、圧縮ばね３６の押圧力はハンマ３３に加えられている。ハンマ３３は、圧縮ばね３６の押圧力により、軸線Ａ１に沿った方向でアンビル１９に向けて押されている。

また、ハンマ３３におけるアンビル１９側の端部には、軸線Ａ１に沿った方向に突出された突部３８が設けられている。突部３８は、ハンマ３３の円周方向において１８０度の間隔で２個設けられている。突部３８及び突部１９ｃは、軸線Ａ１を中心とする同一円周上で互いに異なる位置に配置されており、突部３８と突部１９ｃとは係合及び解放が可能である。

モータケース１３に連続してグリップ３９が設けられている。グリップ３９は、軸線Ａ１に対して交差する向きで、モータケース１３の外面から延ばされている。グリップ３９は、作業者が手で握る箇所であり、グリップ３９とモータケース１３との接続箇所に、トリガレバー４０が設けられている。

さらに、グリップ３９におけるモータケース１３とは反対の端部に装着部４１が設けられており、装着部４１に本体側端子４２が設けられている。この装着部４１に電池パック１１が着脱される。電池パック１１内に複数の電池セルが収容されている。電池セルは、充電及び放電が可能な二次電池であり、電池セルは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池等を用いることができる。電池パック１１は、電池セルの電極に接続された電池側端子４３を有し、電池パック１１が装着部４１に取り付けられて、本体側端子４２と電池側端子４３とが接続される。

インパクトドライバ１０は、グリース供給機構４４を備えている。グリース供給機構４４は、メタル軸受２３とアンビル１９との接触箇所にグリースを供給する。アンビル１９が回転すると、アンビル１９の外面とメタル軸受２３の軸孔２３ａを形成する内面とが擦れ合う。グリース供給機構４４は、メタル軸受２３を半径方向に貫通する油穴４５と、小径筒部２２に設けた雌ねじ穴４６と、雌ねじ穴４６を塞ぐねじ部材４７と、を備えている。雌ねじ穴４６は、軸線Ａ１を中心する円周方向で、油穴４５と同じ位置に設けられている。雌ねじ穴４６の内径は、油穴４５の内径よりも大きい。

例えば、油穴４５の内径は２ｍｍに設定され、雌ねじ穴４６の内径は３ｍｍに設定される。雌ねじ穴４６は、小径筒部２２を半径方向に貫通している。ねじ部材４７は、軸の端面に溝が設けられており、かつ、頭部の無い「すり割り付きねじ」である。ねじ部材４７は金属製である。グリースは、油穴４５を介して軸孔２３ａ内に供給され、雌ねじ穴４６はねじ部材４７で塞がれている。

小径筒部２２にフロントキャップ４８が取り付けられている。フロントキャップ４８は環状であり、ゴム状弾性体により一体成形されている。フロントキャップ４８は、小径筒部２２に対して着脱可能である。小径筒部２２の外周面に、全周に亘り凸部２２ａが設けられている。フロントキャップ４８の内周面に全周に亘り溝４８ａが設けられている。フロントキャップ４８が小径筒部２２に取付けられた状態で、凸部２２ａが溝４８ａ内に位置する。フロントキャップ４８は、凸部２２ａとフロントキャップ４８との係合力により、軸線Ａ１に沿った方向に位置決め固定される。

メタル軸受２３の軸孔２３ａにオイルシール４９が取り付けられている。オイルシール４９は、軸線Ａ１に沿った方向で油穴４５と、ハンマケース１４の外部との間に配置されている。オイルシール４９のリップ部は、アンビル１９の外周面に接触している。

先端工具２０がアンビル１９から抜けることを防止する抜け止め機構５０が設けられている。抜け止め機構５０は、アンビル１９がハンマケース１４から露出している箇所に設けられている。抜け止め機構５０は、アンビル１９に設けたボール保持穴５１と、ボール保持穴５１に配置された金属製のボール５２と、アンビル１９に取り付けられたリング５３と、リング５３内に設けた金属製のストッパ５４と、弾性部材５５とを有する。

ボール保持穴５１は、アンビル１９を半径方向に貫通し、かつ、工具取付孔１９ａにつながっている。リング５３はアンビル１９に対して軸線Ａ１に沿った方向に移動可能である。ストッパ５４は環状であり、軸線Ａ１に沿った方向に移動可能である。弾性部材５５は、圧縮コイルばねであり、弾性部材５５の押し付け力はストッパ５４に対して軸線Ａ１に沿った方向に加えられている。

先端工具２０が工具取付孔１９ａに挿入されると、先端工具２０に設けた溝にボール５２が押し付けられるため、先端工具２０が工具取付孔１９ａから抜けることが防止される。ここで、ストッパ５４はボール５２の外側に位置しているため、ボール５２がアンビル１９の半径方向で外側に移動することはない。

これに対して、作業者が、リング５３を弾性部材５５の押し付け力に抗して移動させると、ストッパ５４が軸線Ａ１に沿った方向に移動する。すると、ボール５２が、アンビル１９の半径方向で外側に移動可能となる。そして、作業者が先端工具２０をアンビル１９から抜く向きで引くと、ボール５２と先端工具２０との係合が解除され、先端工具２０をアンビル１９から取り外すことができる。

次に、先端工具２０をアンビル１９で支持したインパクトドライバ１０の使用例を説明する。トリガレバーが操作されていなければ、電動モータ１２に電力が供給されず、回転軸１７は停止している。

これに対して、トリガレバーが操作されて、電動モータ１２に電力が供給されると、回転軸１７が回転する。回転軸１７の回転力は減速機２４のサンギヤ２５に伝達される。サンギヤ２５に回転力が伝達されると、リングギヤ２６が反力要素となり、キャリヤ２８が出力要素となる。すなわち、サンギヤ２５の回転力がキャリヤ２８に伝達されるとき、サンギヤ２５の回転速度に対してキャリヤ２８の回転速度が低速となることで、回転力が増幅される。

キャリヤ２８に回転力が伝達されると、スピンドル２９がキャリヤ２８と共に一体回転する。スピンドル２９の回転力は、ボール３４を介してハンマ３３に伝達される。ハンマ３３の回転力は、突部３８と突部１９ｃとの係合力によりアンビル１９に伝達され、アンビル１９が回転する。このため、アンビル１９の回転力は先端工具２０を介してねじ部材に伝達され、対象物が締め付けられる。対象物は、木材にねじ込まれるビス等を含む。先端工具２０を回転させるために必要な回転力が高くなると、アンビル１９は停止して、ボール３４と第２カム溝３３ａの内面との接触箇所で生じる反力により、ボール３４が第１カム溝２９ａ及び第２カム溝３３ａ内を転動し、ハンマ３３がアンビル１９から離れる向きで移動する。

ここで、ハンマ３３は、圧縮ばね３６の押圧力に抗して軸線Ａ１に沿って移動する。すると、突部３８と突部１９ｃとが解放され、ハンマ３３の回転力はアンビル１９に伝達されなくなる。さらに、ハンマ３３の回転が継続されて、突部３８が突部１９ｃを乗り越えると、ハンマ３３をアンビル１９から離れさせる向きの力よりも、圧縮ばね３６がハンマ３３に加える押圧力の方が高くなる。すると、ボール３４が第１カム溝２９ａ及び第２カム溝３３ａ内を転動することで、ハンマ３３とスピンドル２９とが所定の角度範囲内で相対回転し、かつ、ハンマ３３はアンビル１９に近づく向きで移動する。

その後、回転しているハンマ３３の突部３８が、停止しているアンビル１９の突部１９ｃに衝突し、アンビル１９及び先端工具２０に回転方向の打撃力が加えられる。なお、電動モータ１２の回転軸１７の回転方向を逆にすると、対象物を緩めることができる。

上記のインパクトドライバ１０において、軸孔２３ａに供給されたグリースは、アンビル１９の外周面とメタル軸受２３の内周面との接触箇所を潤滑する。したがって、アンビル１９の外周面とメタル軸受２３の内周面との接触箇所の摩耗、焼き付きを抑制できる。

一方、インパクトドライバ１０の小型化を目的として、アンビル１９とメタル軸受２３との接触箇所の長さを短くする設計が採用されることがある。このため、アンビル１９とメタル軸受２３との接触箇所におけるグリース保持量が少なくなり、インパクトドライバ１０の使用により、グリース量が不足することがある。

この場合は、作業者がフロントキャップ４８を軸線Ａ１に沿った方向に移動させ、フロントキャップ４８を小径筒部２２から取り外す。そして、ねじ部材４７を緩めて雌ねじ穴４６から抜き取る。さらに、グリースを、雌ねじ穴４６を介して油穴４５に供給する。その後、ねじ部材４７を雌ねじ穴４６に差し込んで締め付ける。さらに、フロントキャップ４８を小径筒部２２に取り付ける。

このように、ねじ部材４７を緩めて取り外せば、油穴４５からグリースを供給できる。したがって、インパクトドライバ１０を分解することなく、つまり、ハンマケース１４をモータケース１３から取り外すことなく、グリースの補給を行うことができる。したがって、グリースを補給する作業性が向上する。また、ねじ部材４７はフロントキャップ４８で覆われるため、インパクトドライバ１０の外観を損ねることもない。さらに、ねじ部材４７はフロントキャップ４８により覆われているため、ねじ部材４７の弛みを抑制できる。

本実施形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、電動モータ１２が、本発明の動力源に相当し、モータケース１３が、本発明のハウジングに相当し、アンビル１９が、本発明の工具取り付け部材に相当し、ハンマケース１４が、本発明のケースに相当し、インパクトドライバ１０が、本発明の作業機に相当し、メタル軸受２３が、本発明の支持部材及び軸受に相当する。また、雌ねじ穴４６が、本発明の第１供給路に相当し、油穴４５が、本発明の第２供給路に相当し、ねじ部材４７が、本発明の閉塞部材に相当し、フロントキャップ４８が、本発明のカバーに相当し、スピンドル２９、ハンマ３３、ボール３４、圧縮ばね３６が、本発明の打撃機構に相当し、小径筒部２２が、本発明の筒部に相当する。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、グリース供給機構４４は、インパクトドライバ１０の側面視で、油穴４５が軸線Ａ１に対して直交する方向に延ばされる構造の他、軸線Ａ１に対して傾斜する方向に延ばされている構造を含む。例えば、油穴４５は、メタル軸受２３の外周面側の開口部の方が、軸孔２３ａ側の開口部よりも、オイルシール４９に近くなる向きで傾斜させることが可能である。また、油穴４５は、軸孔２３ａ側の開口部の方が、メタル軸受２３の外周面側の開口部よりも、オイルシール４９に近くなる向きで傾斜させることが可能である。

さらに、グリース供給機構４４は、インパクトドライバ１０の側面視で、油穴４５の内径を一定とする構造の他、メタル軸受２３の外周面側から軸孔２３ａに近づくことに伴い油穴４５の内径を大きくする構造を含む。この油穴の構造によれば、軸線Ａ１に沿った方向でなるべく広い範囲にグリースを供給可能である。さらに、雌ねじ穴に代えて穴を設け、その孔をゴム製のプラグで塞ぐ構造としてもよい。

さらに、メタル軸受により支持される工具取り付け部材は、メタル軸受により回転可能に支持される構造の他、工具取り付け部材が、メタル軸受により往復運動可能に支持される構造を含む。つまり、「工具取り付け部材が動作可能に支持される」は、工具取り付け部材が回転可能に支持されること、または、工具取り付け部材が往復運動可能に支持されること、の少なくとも一方を含む。また、アンビルに着脱される先端工具は、ドライバビットの他、ドリルビットでもよい。

さらに、本発明の作業機は、インパクトドリル、ハンマ、ハンマドライバ、ハンマドリル等も含む。さらに、工具取り付け部材は、先端工具を直接支持する構造の他、連結工具を介して間接的に先端工具を支持する構造を含む。さらに、本発明の作業機は、電池パックの電力が電動モータに供給される構造の他、商用電源の電力が電力ケーブルを介して電動モータに供給される構造を含む。さらに、本発明において、工具取り付け部材に伝達する動力を発生する動力源は、電動モータの他、油圧モータ、空気圧モータ、内燃機関等を含む。なお、ケース及びハウジングは共に中空であり、内部に部品を収容するため、ケースを第１ケースと呼び、ハウジングを第２ケースと呼ぶことも可能である。

１０…インパクトドライバ、１２…電動モータ、１３…モータケース、１４…ハンマケース、１９…アンビル、２３…メタル軸受、２９…スピンドル、３３…ハンマ、３４…ボール、３６…圧縮ばね、４５…油穴、４６…雌ねじ穴、４７…ねじ部材、４８…フロントキャップ。

Claims (9)

1. 打撃機構を収容するケースと、前記ケースに設けられ、かつ、先端工具が取り付けられる工具取り付け部材と、を備えた作業機であって、
   前記工具取り付け部材を動作可能に支持する支持部材と、
   前記ケースに設けられ、かつ、前記工具取り付け部材と前記支持部材とが擦れ合う箇所にグリースを供給する第１供給路と、
   を有する、作業機。
2. 前記ケースは、筒部を備え、
   前記第１供給路は、前記筒部を半径方向に貫通している、請求項１に記載の作業機。
3. 前記支持部材は、円筒形状の軸受であり、
   前記工具取り付け部材の外面と前記軸受の内面とが擦れ合う箇所とを接続する第２供給路が、前記軸受に設けられ、
   前記第１供給路と前記第２供給路とが接続されている、請求項２に記載の作業機。
4. 前記第２供給路は、前記軸受を半径方向に貫通している、請求項３に記載の作業機。
5. 前記第１供給路と前記第２供給路とは、前記軸受の円周方向で同じ位置に配置されている、請求項４に記載の作業機。
6. 前記第１供給路を塞ぐ閉塞部材が設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業機。
7. 前記ケースに取付けられ、かつ、前記閉塞部材を覆うカバーが設けられている、請求項６に記載の作業機。
8. 前記ケースと着脱可能なハウジングが設けられ、
   前記工具取り付け部材に動力を伝達する動力源が、前記ハウジングに設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の作業機。
9. 前記動力源は、電動モータを含み、
   前記打撃機構は、前記電動モータの回転力を前記工具取り付け部材に伝達し、かつ、前記電動モータの回転力を回転方向の打撃力に変換して前記工具取り付け部材に伝達する、請求項８に記載の作業機。

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