JP2017154195A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転工具をスピンドルに固定するナットが緩むことを防止する。【解決手段】軸線Ａ２を中心として回転可能なスピンドル１５と、スピンドル１５に設けたワッシャ３５と、スピンドル１５に設けた雄ねじ３２と、雄ねじ３２に取り付けられる雌ねじ３９を設けたナット３８と、ワッシャ３５とナット３８とにより挟まれてスピンドル１５に固定される砥石１６と、を有する作業機であって、砥石１６とナット３８との間に設けられるプレート３７と、プレート３７に設けられ、かつ、軸線Ａ２に対して傾斜した傾斜面５０と、ナット３８に設けられて軸線Ａ２に対して傾斜面５０と同じ向きに傾斜し、かつ、傾斜面５０に押し付けれる傾斜面４５と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、回転工具をスピンドルに固定した作業機に関する。

回転工具をスピンドルに固定した作業機の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１には作業機としてのディスクグラインダが記載され、ディスクグラインダは、モータを内部に収納するハウジングと、モータの出力軸に設けたピニオンギヤと、モータにより回転される歯車装置と、を有する。歯車装置は、ピニオンギヤに噛み合う歯車部と、歯車部が固定されたスピンドルと、を有する。ハウジングは、軸受によりスピンドルを回転可能に支持している。回転工具としての砥石は、スピンドルに取り付けられている。ワッシャ及び雄ねじがスピンドルに設けられており、雌ねじを有するナットが、雄ねじに取り付けられる。ナットが締め付けられており、砥石はワッシャとナットとの間に挟まれて、スピンドルに固定されている。

特許文献１に記載されたディスクグラインダは、作業者がスイッチをオンにすることによりモータが回転する。モータのトルクは、ピニオンギアから歯車装置に伝達されてスピンドルが回転し、砥石が回転する。

特許文献１に記載されたディスクグラインダを停止する場合は、作業者がスイッチから手を離すことによりスイッチがオフされ、モータの出力軸に電磁ブレーキ力が与えられる。その結果、スピンドルと共に砥石が停止する。

特開２００７−２７５９９９号公報

しかし、従来のディスクグラインダにおいて、モータからスピンドルに動力が伝達される際には、ナットが締まる方向の力が加わるものの、モータへの電力供給を遮断した際には砥石及びナットの慣性力がモータの出力軸に動力を伝達することととなる。その結果、ナットがスピンドルに対して緩む方向に回転する可能性があった。特に特許文献１に記載されたディスクグラインダはモータにブレーキ力を加えるため、ブレーキ時において特に砥石及びナットの慣性力による影響が大きい。

本発明の目的は、回転工具を固定しているナットが、スピンドルに対して緩む方向に回転することを抑制することができる作業機を提供することである。

一実施形態の作業機は、軸線を中心として回転可能なスピンドルと、前記スピンドルに設けた支持部と、前記スピンドルに設けた雄ねじと、前記雄ねじに取り付けられる雌ねじを設けたナットと、前記支持部と前記ナットとにより挟まれて前記スピンドルに固定される回転工具と、を有する作業機であって、前記回転工具と前記ナットとの間に設けられる中間部材と、前記中間部材に設けられ、かつ、前記軸線に対して傾斜した第１傾斜面と、前記ナットに設けられて前記軸線に対して前記第１傾斜面と同じ向きに傾斜し、かつ、前記スピンドルの円周方向の一部で前記第１傾斜面に押し付けられる第２傾斜面と、を有する。

一実施形態の作業機は、スピンドルの回転速度が低下する際に、ナットがスピンドルに対して緩む方向に回転することを防止できる。

ディスクグラインダを側面視した断面図である。 スピンドルに砥石を取り付ける固定具の実施の形態１を示す断面図である。 固定具の実施の形態１を分解して示す断面図である。 （Ａ）は、固定具の要素であるプレート及びナットの平面図、（Ｂ）は、ナットの底面図である。 固定具の実施の形態２を示す断面図である。 固定具の実施の形態２を分解して示す断面図である。 （Ａ）は、図６に示したプレートの底面図、（Ｂ）は、ナットの平面図である。 図７のプレート及びナットを重ねた状態を示す模式的な平面図である。 固定具の実施の形態３を示す断面図である。 固定具の実施の形態２を分解して示す断面図である。 図１０に示す固定具の要素であるプレート及びナットの模式的な平面図である。

以下、作業機の実施形態を、図面を参照して説明する。

作業機としてのディスクグラインダが、図１に示されている。ディスクグラインダ１０は、筒形状のハウジング１１と、ハウジング１１内に設けた電動モータ１２と、ハウジング１１の開口部を覆うギヤケース１３と、ギヤケース１３内に設けた動力伝達機構１４と、電動モータ１２のトルクで回転するスピンドル１５と、スピンドル１５に取り付けられたディスク形状の砥石１６と、を有する。砥石１６は対象物の表面を研削する作業に用いられる。

電動モータ１２は、ロータ１７及びステータ１８を有するユニバーサルモータである。ロータ１７は出力軸１９を有する。ハウジング１１は、軸受２０により出力軸１９を回転可能に支持する。ハウジング１１は筒形状であり、作業者は手でハウジング１１の外周を握る。ステータ１８はハウジング１１に固定されており、ロータ１９とステータ１８は巻線を有しており、ロータ１９は、駆動用巻線と、制動用巻線とを有する。電動モータ１２は、ハウジング１１の端部から引き出された電源コードを介して電源５８に接続される。電源５８は交流電源を含む。電動モータ１２は出力軸１９を一方向にのみ回転させる。

動力伝達機構１４は、第１ベベルギヤ２１及び第２ベベルギヤ２２を有する。第１ベベルギヤ２１の歯数は、第２ベベルギヤ２２の歯数よりも少ない。第１ベベルギヤ２１は、出力軸１９に固定されている。第２ベベルギヤ２２は、スピンドル１５に固定されている。第２ベベルギヤ２２は第１べべルギヤ２１に噛み合っている。ギヤケース１３は、軸受２３を介してスピンドル１５を回転可能に支持している。筒形状のホルダ２４は、ねじ部材２５によりギヤケース１３に固定され、ホルダ２４は軸受２６を介してスピンドル１５を回転可能に支持している。出力軸１９の中心線Ａ１は、スピンドルの軸線Ａ２と交差、つまり、直角に配置されている。

スピンドル１５は、軸線Ａ２方向の一部がギヤケース１３内に配置され、残りの箇所がギヤケース１３の外に配置されている。砥石１６は、スピンドル１５のうち、ギヤケース１３の外に配置された箇所に取り付けられている。

砥石１６は、環状の内側部２７と、内側部２７の外側に連続された環状の傾斜部２８と、傾斜部２８の外側に連続された環状の外側部２９と、を有する。内側部２７の径方向の幅は、外側部２９の径方向の幅よりも小さい。内側部２７は軸孔３０を有し、軸線Ａ２方向で、内側部２７の配置範囲と外側部２９の配置範囲とが、一部で異なる。内側部２７及び外側部２９は、中心線Ａ１に対して直角な方向に沿って配置され、傾斜部２８は、内側部２７と外側部２９とを接続している。砥石１６の径方向で、外側部２９の内側に、凹部３１が形成されている。

砥石１６の取り付け構造は、次の通りである。スピンドル１５は、雄ねじ３２、小径部３３及び大径部３４を有する。雄ねじ３２は軸線Ａ２に対して傾斜したねじ山を有する。大径部３４は、軸線Ａ２方向で雄ねじ３２と軸受２６との間に配置されている。小径部３３は、軸線Ａ２方向で雄ねじ３２と大径部３４との間に配置されている。小径部３３の外径は、大径部３４の外径よりも小さい。

環状のワッシャ３５が小径部３３に取り付けられ、固定具３６が雄ねじ３２に取り付けられている。ワッシャ３５は鋼材製である。砥石１６はワッシャ３５と固定具３６との間に配置されている。固定具３６が締め付けられて、砥石１６はワッシャ３５と固定具３６とにより軸線Ａ２方向に挟まれ、ワッシャ３５は大径部３４に押し付けられている。固定具３６の実施の形態を、順次説明する。

（実施の形態１）
図２及び図３に示すように、固定具３６は、環状のプレート３７及びナット３８を有する。プレート３７及びナット３８は鉄、焼結材等でそれぞれ一体成形されている。プレート３７及びナット３８は、同じ材質または異なる材質の何れでもよいが、耐久性の高い金属製が好ましい。図４のように、軸線Ａ２に対して垂直な平面視で、ナット３８の外周形状は円形である。また、ナット３８の外径は、内側部２７の外径以下である。ナット３８は、雌ねじ３９を有する筒部４０と、筒部４０から外側に延ばされたフランジ４１と、フランジ４１の外周端から軸線Ａ２方向に延ばされた突出部４２と、を有する。

筒部４０の外径は、軸孔３０の内径よりも小さい。雌ねじ３９は軸線Ａ２を基準として設けられている。雌ねじ３９を形成するねじ山は、軸線Ａ２に対して傾斜している。雄ねじ３２は雌ねじ３９にねじ込まれ、スピンドル１５とナット３８とがねじ結合、つまり、螺合される。突出部４２は、図４（Ａ）のように軸線Ａ２を中心として環状に配置されている。突出部４２は、フランジ４１から内側部２７に近づく向きで突出されている。筒部４０と突出部４２との間に収容部４３が形成されている。収容部４３は、筒部４０の径方向で、筒部４０の外側に環状に形成されている。

収容部４３は空間であり、収容部４３は、環状の内側端面４４と、内側端面４４の外端に連続した環状の傾斜面４５と、傾斜面４５の外端に連続した外側端面４６と、内側部２７から最も離れた箇所に形成された端面５５と、を有する。内側端面４４、外側端面４６及び端面５５は、軸線Ａ２に対して直角であり、内側端面４４と外側端面４６とは、軸線Ａ２方向で異なる位置に配置されている。内側端面４４は、軸線Ａ２方向で外側端面４６と端面５５との間に配置されている。収容部４３は、図３のように軸線Ａ２方向の深さＷ１を有する。深さＷ１は、軸線Ａ２方向で、内側端面４４から突出部４２の先端までの距離である。

傾斜面４５は軸線Ａ３を中心として環状に形成されている。軸線Ａ３は、軸線Ａ２から径方向に距離Ｌ３だけ偏心した位置にある。傾斜面４５は、径方向で外側に向かうほど、端面５５から離れる向きで傾斜している。図３のように、傾斜面４５と外側端面４６との間に形成される角度θ１は鋭角であり、角度θ１は、１０度乃至３０度の範囲に設定可能である。

図４（Ａ）のように、軸線Ａ２，Ａ３に対して垂直な平面視で、内側端面４４の外周端は、傾斜面４５の内周端と共通であり、傾斜面４５の外周端は、外側端面４６の内周端と共通である。内側端面４４の内周端は、軸線Ａ２を中心として形成されている。内側端面４４の外周端及び傾斜面４５の内周端は、軸線Ａ３を中心として形成されている。傾斜面４５の外周端及び外側端面４６の内周端は、軸線Ａ３を中心として形成されている。

内側端面４４の径方向の幅は、円周方向に亘って徐々に変化している。内側端面４４は、軸線Ａ２，Ａ３を通る直線Ｌ１を基準として線対称の形状である。傾斜面４５の径方向の幅は、全周に亘って一定である。外側端面４６の径方向の幅は、円周方向に亘って徐々に変化している。外側端面４６は、直線Ｌ１を基準として線対称の形状である。

ナット３８は、図３及び図４（Ｂ）に示すように工具用穴５５Ａを有する。工具用穴５５Ａは、フランジ４１に設けられ、かつ、端面５５に開口されている。工具用穴５５Ａは、軸線Ａ２を中心とする同一円周上に複数配置されている。作業者は、工具に設けられた突起を工具用穴５５Ａに挿入し、工具を操作することでナット３８を回転させることができる。なお、直接手で突出部４２を掴んでナット３８を回しても良い。

プレート３７は収容部４３に配置されている。プレート３７は、環状の端面４７、環状の内側端面４８、環状の外側端面４９及び環状の傾斜面５０を有する。端面４７、内側端面４８、外側端面４９及び傾斜面５０は、共に軸線Ａ２を中心として形成されている。軸線Ａ２に対して垂直な平面視で、傾斜面５０と傾斜面４５とは、互いに偏心して配置されている。端面４７、内側端面４８及び外側端面４９は、軸線Ａ２に対して垂直であり、傾斜面５０は軸線Ａ２に対して傾斜している。

外側端面４９は、軸線Ａ２方向で端面４７と内側端面４８との間に配置されている。内側端面４８は、プレート３７の径方向で外側端面４９よりも内側に配置されている。傾斜面５０は、プレート３７の径方向で、内側端面４８と外側端面４９との間に配置されている。傾斜面５０が軸線Ａ２に対して傾斜した向きは、傾斜面４５が軸線Ａ３に対して傾斜した向きと同じである。傾斜面５０と内側端面４８との間に角度θ１が設定されている。傾斜面５０の外径は、傾斜面４５の外径よりも小さく、かつ、傾斜面４５の内径よりも大きい。また、傾斜面５０の内径は、傾斜面４５の内径よりも小さく、かつ、内側端面４４の内径よりも大きい。軸線Ａ２，Ａ３に対して垂直な平面視で、傾斜面４５の配置領域は、傾斜面５０の配置領域と略重なっている。

プレート３７は、図３のように軸線Ａ２方向の厚さＴ１を有する。厚さＴ１は、軸線Ａ２方向で端面４７から内側端面４８までの距離である。プレート３７の厚さＴ１は、図３に示す収容部４３の深さＷ１よりも大きい。

ストッパ５１が、プレート３７の内周面から突出して設けられている。ストッパ５１は、軸線Ａ２を中心として環状に設けられている。軸線Ａ２方向におけるストッパ５１の配置領域は、内側端面４８と外側端面４９との間にある。環状の抜け止め５２が、筒部４０の外周面に取り付けられている。抜け止め５２は金属製であり、抜け止め５２の外径Ｒ１は、ストッパ５１の内径Ｒ２よりも大きい。抜け止め５２の外径Ｒ１は、軸孔３０の内径よりも小さい。抜け止め５２は、固定具３６がスピンドル１５に取り付けられていない状態で、プレート３７がナット３８から外れることを防止する。抜け止め５２を筒部４０に固定する固定機構は、ねじ結合またはスナップリングを含む。

カバー５３がホルダ２４の外周面に取り付けられている。カバー５３は合成樹脂製であり、砥石１６の外周側を回転方向の半分程度の領域で覆う。カバー５３は、砥石１６の回転方向で、軸線Ａ２と電動モータ１２との間に相当する領域を覆っている。バンド５４は、カバー５３をホルダ２４に固定する締結具である。

砥石１６をスピンドル１５に取り付ける作業は、次の通りである。固定具３６は、スピンドル１５に取り付けられていない状態で、ナット３８の収容部４３にプレート３７が配置され、かつ、抜け止め５２が筒部４０に取り付けられている。また、傾斜面４５は軸線Ａ３を中心として配置され、傾斜面５０は軸線Ａ２を中心として配置されている。傾斜面４５は、図４（Ａ）に示すナット３８の平面視で、ナット３８の円周方向に沿って配置された第１領域Ｄ１及び第２領域Ｄ２を有する。第１領域Ｄ１及び第２領域Ｄ２は、軸線Ａ２から距離をおいて配置されている。軸線Ａ２からの距離は、第２領域Ｄ２が第１領域よりも遠い。第１領域Ｄ１と第２領域Ｄ２とを仕切る境界は存在せず、あくまでも軸線Ａ２からの相対的な距離が異なる。

そして、傾斜面４５と傾斜面５０とが、ナット３８の円周方向における一部、つまり、直線Ｌ１上の１箇所に接触部Ｋ１が形成される。ナット３８の平面視で、接触部Ｋ１は第１領域Ｄ１に位置する。円周方向で接触部Ｋ１以外の領域では、傾斜面４５と傾斜面５０との間に隙間Ｇ１が形成される。ナット３８の平面視で、隙間Ｇ１は第２領域Ｄ２に位置する。ナット３８の平面視で、軸線Ａ２または軸線Ａ３を中心として接触部Ｋ１から円周方向に離れることに伴い、隙間Ｇ１の量は大きくなる。このように、接触部Ｋ１と隙間Ｇ１とが、スピンドル１５の回転方向で異なる箇所に配置されている。

作業者は、スピンドル１５の小径部３３にワッシャ３５を取り付ける。ワッシャ３５は、大径部３４に接触し、軸線Ａ２方向の移動が規制される。そして、作業者は、スピンドル１５の雄ねじ３２を、砥石１６の軸孔３０に挿入する。さらに、作業者は、固定具３６を雄ねじ３２に固定するにあたり、プレート３７と砥石１６とを対向させ、かつ、スピンドル１５の雄ねじ３２と、ナット３８の雌ねじ３９とを同心状に位置させる。

作業者は、ナット３８を一方向に回転させて締める。ナット３８は、回転に伴い砥石１６に近づく。ナット３８が砥石１６に近づく方向に移動中、プレート３７が内側部２７に接触していない状態では、プレート３７はナット３８と共に回転する。

ナット３８の回転に伴い、プレート３７の端面４７が砥石１６の内側部２７に押し付けられると、ワッシャ３５は大径部３４に押し付けられる。また、プレート３７はワッシャ３５とナット３８とにより挟まれ、軸線Ａ２方向の圧縮荷重を受ける。さらに、端面４７と内側部２７とが接触する箇所Ｋ２で摩擦力が生じてプレート３７の回転が停止し、ナット３８の締め付けが完了する。接触部Ｋ１では、ナット３８がプレート３７に押し付けられる力の反力で、ナット３８を径方向に押す分力が生じる。つまり、ナット３８とプレート３７との間に、楔が打ち込まれたことと同じ状態になる。

なお、ナット３８の締め付けが完了した状態で、内側端面４４と内側端面４８とは、接触する構造または離れている構造の何れでもよい。また、外側端面４６と外側端面４９とは、接触する構造または離れている構造の何れでもよい。このようにして、砥石１６は、ワッシャ３５と固定具３６との間に挟持され、かつ、スピンドル１５に対して回転不可能に固定され、かつ、軸線Ａ２方向に固定される。さらに、ナット３８の締め付けが完了した状態で、抜け止め５２は軸孔３０内に位置する。

ディスクグラインダ１０の使用例を説明する。作業者が操作部を操作すると、図１に示す電源５８から電圧が電動モータ１２に印加され、出力軸１９が回転する。なお、操作部は図示されていない。電動モータ１２の出力軸１９が回転すると、出力軸１９のトルクは、第１ベベルギヤ２１及び第２ベベルギヤ２２を介してスピンドル１５に伝達される。砥石１６はスピンドル１５と共に一体回転する。作業者はハウジング１１に軸線Ａ２方向の力を加え、砥石１６を対象物に押し付けて、対象物を研削する処理を行う。なお、作業状況により、砥石１６を軸線Ａ２に対して交差する方向、または軸線Ａ２に対して直角な方向に対象物へ押し付けることもある。

雄ねじ３２及び雌ねじ３９を形成するねじ山が、軸線Ａ２に対して傾斜した向きは、スピンドル１５の回転に伴い、ナット３８が雄ねじ３２に対して締め付けられる向きである。したがって、スピンドル１５の回転によりナット３８が緩むことを防止できる。つまり、固定具３６が砥石１６をスピンドル１５に固定する機能を確保できる。

作業者が研削作業を終了し、電動モータ１２を停止するために操作部を操作すると、ロータ１７の駆動用巻線に対する電力供給が停止して電動モータ１２が停止する。また、電動モータ１２を停止するにあたり、ロータ１７に巻かれた制動用巻線に電力が供給され、回転している出力軸１９に制動力を加えるブレーキ制御を行うことができる。詳細には、制動用巻線に電力が供給されると、回生作用によって回転しているロータ１７の回転力が制動用巻線で消費され、ロータ１７の回転が停止する。この仕組みは、従来の回生ブレーキと同様である。

ブレーキ制御を行う場合と、ブレーキ制御を行わない場合とを比べると、スピンドル１５の回転速度が低下し始めた時点から、スピンドル１５が停止するまでの時間を、なるべく短くすることができる。

ブレーキ制御を行うと、スピンドル１５の回転速度が低下する過程で、固定具３６は軸線Ａ２を中心として回転方向の慣性力をもつ。つまり、ナット３８を緩める向きのトルクが発生する。しかし、固定具３６がスピンドル１５に固定された状態で、プレート３７がナット３８に対して径方向に押し付けられている。したがって、スピンドル１５の回転速度が低下して、慣性力に応じたトルクがナット３８に作用した場合でも、プレート３７とナット３８との間に働く摩擦力及び径方向外側に向かう押圧力によってナット３８が緩むことを防止できる。

また、砥石１６をスピンドル１５に取り付け、かつ、ナット３８を締め付けて、固定具３６をスピンドル１５に固定すると、固定具３６は、砥石１６の凹部３１に配置される。ここで、軸線Ａ２方向で、端面４７からナット３８の端面５５までの距離を厚さＴ２とすると、厚さＴ２は、凹部３１の深さＷ２よりも大きい。例えば、厚さＴ２は深さＷ２の２倍に設定可能である。そして、固定具３６の一部が凹部３１に収容されているため、固定具３６が凹部３１から露出する量を低減できる。

固定具３６が凹部３１から露出する量を低減すると、固定具３６が外側部２９の表面２９Ａから突出する量Ｌ２を低減できる。量Ｌ２は軸線Ａ２方向の長さである。このため、外側部２９を対象物に押し付ける際に、固定具３６が邪魔になることを回避でき、作業性が向上する。さらに、軸線Ａ２方向で、スピンドル１５及び固定具３６の配置長さをなるべく短くすることができる。したがって、スピンドル１５及び砥石１６が径方向に振動する幅の増加を抑制でき、作業性が向上する。

さらに、プレート３７は、ナット３８の収容部４３に配置されている。このため、軸線Ａ２方向で、プレート３７の配置領域は、ナット３８の配置領域と重なる。つまり、固定具３６の厚さＴ２をなるべく小さくできる。このため、固定具３６を軸線Ａ２方向に小型化することができる。したがって、固定具３６が外側部２９の表面２９Ａから突出する量Ｌ２を、更に低減できる。また、スピンドル１５の軸線Ａ２方向の全長が増加することを抑制できる。したがって、作業者がハウジング１１に軸線Ａ２方向の力を加えて、砥石１６を対象物に押し付ける場合に、押し付け力を砥石１６に伝達し易い。

さらに、突出部４２の外周面、ナット３８の外周面、及び雌ねじ３９の内周面は、それぞれ軸線Ａ２を中心とした真円形状であり、傾斜部２８の形状に近似している。このため、固定具３６をスピンドル１５に取り付けるために、固定具３６を回した時に、固定具３６はスピンドル１５を中心に回転するので、取り付け操作が簡単である。

さらに、プレート３７はナット３８の収容部４３に配置されており、固定具３６で砥石１６をスピンドル１５に固定した状態で、突出部４２はプレート３７の外側に配置される。したがって、砥石１６が対象物を研削または研磨して生じる粉塵が、プレート３７に衝突すること、傾斜面４５と傾斜面５０との間に侵入すること、を防止できる。

また、固定具３６をスピンドル１５に固定した状態で、抜け止め５２が軸孔３０に位置し、抜け止め５２は、スピンドル１５と砥石１６とを径方向に位置決めする役割を果たす。プレート３７は筒部４０の外側に配置されている。このため、抜け止め５２がスピンドル１５と砥石１６とを径方向に位置決めする機能と、ナット３８が緩むことを防止する機能と、を両立できる。

抜け止め５２は、固定具３６がスピンドル１５に取り付けられていない状態で、プレート３７がナット３８から外れることを防止する。したがって、固定具３６をスピンドル１５に取り付ける際に、取り付け作業性がよい。さらに、ナット３８の外周形状が円形であるため、スピンドル１５が回転中に、ナット３８が対象物に接触した場合でも、ナット３８の変形を抑制できる。

（実施の形態２）
固定具３６の実施の形態２は、図５及び図６に示されている。固定具３６の要素であるナット３８は、図７（Ｂ）のように、内側端面４４の内周端は、軸線Ａ２を中心とする円形である。内側端面４４の外周端と傾斜面４５の内周端とが共通であり、傾斜面４５の外周端と外側端面４６の内周端とが共通である。傾斜面４５の内周端及び外周端は、軸線Ａ２を中心とする楕円形である。傾斜面４５の内周端から軸線Ａ２までの距離は、円周方向で徐々に変化している。傾斜面４５の外周端から軸線Ａ２までの距離は、円周方向で徐々に変化している。外側端面４６の外周端は軸線Ａ２を中心とする円形である。

傾斜面４５は、ナット３８の平面視で第１領域Ｄ３及び第２領域Ｄ４を有する。軸線Ａ２からの距離は、第２領域Ｄ４の方が第１領域Ｄ３よりも遠い。第１領域Ｄ３と第２領域Ｄ４とを仕切る境界は無く、あくまでも相対的な距離である。楕円形の傾斜面４５の短軸は第１領域Ｄ３に位置し、楕円形の傾斜面４５の長軸は第２領域Ｄ４に位置する。

固定具３６の要素であるプレート３７は、図７（Ａ）のように、内側端面４８、傾斜面５０、外側端面４９が、軸線Ａ２を中心として同心状に配置されている。傾斜面５０の内周端から軸線Ａ２までの距離は、円周方向で一定である。傾斜面５０の外周端から軸線Ａ２までの距離は、円周方向で一定である。固定具３６の実施の形態２における他の構造は、固定具３６の実施の形態１の構造と同じである。

固定具３６の実施の形態２は、ナット３８を締め付けると、砥石１６がナット３８とワッシャ３５との間に挟まれ、砥石１６がスピンドル１５に固定される。固定具３６の実施の形態２では、ナット３８の締め付けが完了すると、図８のように、傾斜面４５における短軸方向の第１領域Ｄ３と、傾斜面５０とが互いに接触して接触部Ｋ１を形成する。ナット３８の平面視で、直線Ｌ１は軸線Ａ２を通り、かつ、傾斜面４５の短軸に沿って配置されている。軸線Ａ２を中心とする円周方向で、接触部Ｋ１以外の箇所では、傾斜面４５と傾斜面５０とが接触せず、隙間Ｇ１が形成される。ナット３８の平面視で、隙間Ｇ１は第２領域Ｄ４に位置する。隙間Ｇ１は、傾斜面４５の長軸に近づくことに伴い大きくなる。このように、接触部Ｋ１と隙間Ｇ１とが、スピンドル１５の回転方向で異なる箇所に配置されている。

固定具３６の実施の形態２においても、傾斜面４５が径方向の分力で傾斜面４５に押し付けられ、ナット３８に径方向で外側に向かう力を加えるという、楔効果を得られる。したがって、固定具３６の実施の形態２は、固定具３６の実施の形態１と同じ効果を得ることができる。固定具３６の実施の形態２において、固定具３６の実施の形態１と同じ構成部分は、固定具３６の実施の形態１と同じ効果を得ることができる。

（実施の形態３）
固定具３６の実施の形態３は、図９及び図１０に示されている。ナット３８に形成した傾斜面４５は、軸線Ａ２方向で、内側端面４４と外側端面４６との間に配置されている。傾斜面４５は、軸線Ａ３に対して垂直な平面視で、軸線Ａ３を中心として形成されている。すなわち、内側端面４４の外周端は傾斜面４５の内周端と共通であり、傾斜面４５の外周端は外側端面４６の内周端と共通である。傾斜面４５は軸線Ａ３に対して傾斜している。傾斜面４５が傾斜した方向は、図２で傾斜面４５が傾斜した向きとは逆である。傾斜面４５と外側端面４６との間に角度θ１が設定されている。つまり、図９及び図１０に示す傾斜面４５は、ナット３８の径方向で外側に向かうほど、端面５５に近づく向きで傾斜している。傾斜面４５の径方向の幅は、全周に亘って均一である。図６に示す収容部４３の深さＷ１は、外側端面４６から突出部４２の先端までの距離である。

図１０及び図１１に示すプレート３７は以下の構造を有する。内側端面４８は、軸線Ａ２方向で端面４７と外側端面４９との間に配置されている。内側端面４４、傾斜面４５及び外側端面４６は、共に軸線Ａ２を中心として同心状に配置されている。また、傾斜面４５の径方向の幅は、円周方向において一定である。

傾斜面５０は、プレート３７の径方向で、内側端面４８と外側端面４９との間に配置されている。図１１のように、内側端面４８の径方向の幅は、円周方向で一定である。内側端面４８の外周端と傾斜面５０の内周端とが共通であり、傾斜面５０の外周端と外側端面４９の内周端とが共通である。

傾斜面５０の内周端は軸線Ａ２を中心として形成され、傾斜面５０の外周端は軸線Ａ３を中心として形成されている。傾斜面５０の径方向の幅は、円周方向で徐々に変化している。軸線Ａ２に対して垂直な平面視で、傾斜面４５と傾斜面５０とは、互いに偏心して配置されている。図１０で傾斜面４５が軸線Ａ２に対して傾斜した向きは、図３で傾斜面４５が軸線Ａ３に対して傾斜した向きと逆である。図１０で傾斜面４５と外側端面４６との間に角度θ１が設定されている。つまり、傾斜面４５は、ナット３８の径方向で外側であるほど、端面５５に近づく向きで傾斜している。

図１０において、傾斜面５０が軸線Ａ２に対して傾斜した向きは、傾斜面４５が軸線Ａ２に対して傾斜した向きと同じである。図１０で傾斜面５０と外側端面４９との間に角度θ１が設定されている。つまり、傾斜面５０は、プレート３７の径方向で外側であるほど、外側端面４９に近づく向きで傾斜している。

プレート３７の平面視で、傾斜面５０の円周方向に第１領域Ｄ５及び第２領域Ｄ６が配置されている。プレート３７の径方向で、軸線Ａ２から第２領域Ｄ６の外端までの距離は、軸線Ａ２から第１領域Ｄ５の外端までの距離よりも大きい。傾斜面５０の円周方向で、第１領域Ｄ５と第２領域Ｄ６とを仕切る境界は無く、あくまでも相対的な距離である。第１領域Ｄ５は、傾斜面５０の円周方向で、直線Ｌ１が通る部分に配置されている。傾斜面５０において、第１領域Ｄ５以外の部分は全て第２領域Ｄ６である。第２領域Ｄ６の幅は、プレート３７の円周方向で第１領域Ｄ５から離れることに伴い広くなっている。

図９及び図１０に示す固定具３６のその他の構造は、図２に示す固定具３６の構造と同じである。図９及び図１０に示す固定具３６を用いて砥石１６をスピンドル１５に固定すると、傾斜面４５が傾斜面５０に押し付けられ、ナット３８に対して径方向の分力が加わる。傾斜面４５と傾斜面５０とが軸線Ａ２を中心として１箇所の接触部Ｋ１で接触する。接触部Ｋ１は、プレート３７の平面視で第１領域Ｄ１であり、直線Ｌ１と重なる位置にある。軸線Ａ２を中心とする円周方向で、接触部Ｋ１以外の箇所では、傾斜面４５と傾斜面５０とが接触せず、隙間Ｇ１が形成される。隙間Ｇ１は、プレート３７の円周方向で、第２領域Ｄ６に位置する。このように、接触部Ｋ１と隙間Ｇ１とが、スピンドル１５の回転方向で異なる箇所に配置されている。

そして、図９及び図１０に示す固定具３６を用いて砥石１６をスピンドル１５に固定した状態で、図１に示す電動モータ１２を停止する際にブレーキ制御を行うと、前述と同様の原理でナット３８の緩みを防止できる。図９及び図１０に示す固定具３６のその他の効果は、図２に示す固定具３６の効果と同じである。

実施の形態で説明した事項の意味を説明すると、ワッシャ３５が支持部に相当し、砥石１６が回転工具に相当し、ディスクグラインダ１０が作業機に相当し、プレート３７が中間部材に相当し、傾斜面５０が第１傾斜面に相当し、傾斜面４５が第２傾斜面に相当し、電動モータ１２のロータ１７に巻かれた駆動用巻線及び制動用巻線が、速度調整機構に相当する。

作業機は、実施形態に記載したものに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、固定具３６の実施の形態１を、次のように設計変更することも可能である。内側端面４４、傾斜面４５、外側端面４６を、軸線Ａ２を中心として同心状に配置する。また、傾斜面５０を、軸線Ａ３を中心として配置する。そして、第１領域及び第２領域は、傾斜面４５に代えて傾斜面５０に形成する。

固定具３６の実施の形態１の設計変更例においても、ナット３８を締め付けると、傾斜面４５が傾斜面５０に対して径方向に押し付けられる。したがって、固定具３６の実施の形態１を有するディスクグラインダ１０と同様の効果を得ることができる。

また、固定具３６の実施の形態２を、次のように設計変更することも可能である。図５及び図６に示す傾斜面４５，５０を、図９及び図１０に示す傾斜面４５，５０と同じ向きに傾斜する。固定具３６の実施の形態２の設計変更例においても、ナット３８を締め付けると、傾斜面４５が傾斜面５０に対して径方向に押し付けられる。したがって、固定具３６の実施の形態２を有するディスクグラインダ１０と同様の効果を得ることができる。

さらに、固定具３６の実施の形態２を、次のように設計変更することも可能である。第１領域及び第２領域を、ナット３８に代えて、プレート３７の傾斜面５０に設けることである。この場合、ナット３８の傾斜面４５は、軸線Ａ２を中心とする円形とする。

さらに、固定具３６の実施の形態３を、次のように設計変更することも可能である。内側端面４８、傾斜面５０、外側端面４９を、軸線Ａ２を中心として同心状に配置する。また、傾斜面４５を、軸線Ａ３を中心として配置する。固定具３６の実施の形態３の設計変更例においても、ナット３８を締め付けると、傾斜面４５が傾斜面５０に対して径方向に押し付けられる。したがって、実施の形態３の固定具３６を有するディスクグラインダ１０と同様の効果を得ることができる。

固定具３６の実施の形態３を、次のように設計変更することも可能である。第１領域及び第２領域を、傾斜面５０に代えて傾斜面４５に設ける。

また、ディスク形状の回転工具は、砥石の他、不織布を有するもの、綿バフを有するもの、スポンジパットを有するもの、ワイヤブラシを有するもの及びダイヤモンドカッタを含む。また、回転工具の回転により対象物に施される処理は、切断、切削、溝形成、つや出し及び清掃を含む。つまり、作業機は、ディスクグラインダに限らず、サンダ、切断機及び清掃機を含む。

電動モータに電力を供給する電源は、直流電源、交流電源を含む。直流電源は、作業機とは別体で設けられる電池、または、作業機に着脱可能な電池を含む。さらに、出力軸１９を回転させるモータは、電動モータ、油圧モータ、空気圧モータ及び内燃機関のうち、何れであってもよい。

本実施形態は、ブレーキ機構を有する作業機に用いると効果が大きいが、ブレーキ機構を有していない作業機においても、ナットの不意な緩みまたは脱落を抑制することができる。

スピンドルの回転速度を調整する速度調整機構は、ブレーキ力を発生させるブレーキ機構を含む。本明細書に記載した実施形態のブレーキ機構は回生ブレーキ、つまり、発電ブレーキである。ブレーキ機構は、制御による電磁ブレーキ機構や、機械的な摩擦ブレーキ機構でも良い。摩擦ブレーキ機構は、出力軸またはスピンドルを含む回転要素と、操作部の操作により回転要素に押し付けられるブレーキパッドと、を有する。ブレーキパッドが回転要素に押し付けられると、ブレーキ力が発生する。ブレーキパッドが回転要素から離れると、ブレーキ力が解除される。摩擦ブレーキ機構は、ドラムブレーキまたはディスクブレーキの何れでもよい。

さらに、スピンドルの回転速度を低下する状況は、回転しているスピンドルを停止する状況に限らない。例えば、減速前の回転速度よりも減速後の回転速度の方が低ければ、減速後にスピンドルが回転する状況でもよい。このような状況は、スピンドルの回転速度を段階的、または無段階に変更できる作業機で生じる。電動モータの場合、インバータ回路のスイッチのオン・オフタイミングを制御して、電動モータの出力軸の回転速度を変更すると、スピンドルの回転速度を変更できる。

スピンドルまたは出力軸にブレーキ力を与えることが可能であれば、電動モータは、直流電動モータまたは交流電動モータの何れでもよく、ブラシレスモータを用いても良い。ブラシレスモータを使用する場合、インバータ回路に搭載されたスイッチング素子を制御することによりモータに制動力を与えることができる。さらに、スピンドルに設ける支持部は、スピンドルとは別部材である環状のワッシャの他、スピンドルと一体に設けた外向きフランジを含む。回転工具は、外向きフランジと固定具との間に挟まれて、スピンドルに固定される。

ナットの外周形状は、軸線に対して垂直な平面視で、円形、六角形の何れでもよい。また、回転工具が対象物に押し付けられる方向は、回転工具の用途、種類によって異なる。回転工具は、対象物に対して、軸線と交差する方向、または、軸線と直交する方向に押し付けられることもある。

１０…ディスクグラインダ、１２…電動モータ、１５…スピンドル、１６…砥石、１２…電動モータ、３０…軸孔、３１…凹部、３２…雄ねじ、３５…ワッシャ、３７…プレート、３８…ナット、３９…雌ねじ、４０…筒部、４１…フランジ、４２…突出部、４３…収容部、４５，５０…傾斜面、５２…抜け止め、５６…インバータ回路、５７…制御部、Ａ２…軸線、Ｄ１，Ｄ３，Ｄ５…第１領域、Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６…第２領域、Ｇ１…隙間、Ｋ１…接触部。

Claims (11)

1. 軸線を中心として回転可能なスピンドルと、前記スピンドルに設けた支持部と、前記スピンドルに設けた雄ねじと、前記雄ねじに取り付けられる雌ねじを設けたナットと、前記支持部と前記ナットとにより挟まれて前記スピンドルに固定される回転工具と、を有する作業機であって、
   前記回転工具と前記ナットとの間に設けられる中間部材と、
   前記中間部材に設けられ、かつ、前記軸線に対して傾斜した第１傾斜面と、
   前記ナットに設けられて前記軸線に対して前記第１傾斜面と同じ向きに傾斜し、かつ、前記スピンドルの円周方向の一部で前記第１傾斜面に押し付けられる第２傾斜面と、
   を有する、作業機。
2. 前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面は、前記軸線に対して垂直な平面視で共に環状に設けられ、
   前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面の円周方向の一部に設けられ、かつ、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とが押し付け合う接触部と、
   前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面の円周方向の一部に設けられ、かつ、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間に形成した隙間と、
   を有する、請求項１記載の作業機。
3. 前記第１傾斜面または前記第２傾斜面は、
   前記平面視で前記軸線から距離をおいて配置された第１領域と、
   前記平面視で前記軸線からの距離が前記第１領域よりも遠い第２領域と、
   を有し、
   前記接触部は、前記平面視で前記第１領域に配置され、
   前記隙間は、前記平面視で前記第２領域に配置されている、請求項２記載の作業機。
4. 前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とが、前記軸線に対して垂直な平面視で互いに偏心して配置されている、請求項１乃至３の何れか１項記載の作業機。
5. 前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とが、前記軸線に対して垂直な平面視で互いに同心状に配置されている、請求項１乃至３の何れか１項記載の作業機。
6. 前記スピンドルの回転速度を低下する速度調整機構が設けられている、請求項１乃至５の何れか１項記載の作業機。
7. 前記速度調整機構は、前記スピンドルを回転させ、かつ、回転速度を調整可能なモータを含む、請求項６記載の作業機。
8. 前記回転工具は、
   前記スピンドルが配置される軸孔と、
   前記軸孔の外側に環状に設けられた凹部と、
   を有し、
   前記ナットは、前記凹部に配置されている、請求項１乃至７の何れか１項記載の作業機。
9. 前記ナットは、
   前記雌ねじを有する筒部と、
   前記筒部の外側に設けたフランジと、
   前記フランジの外周端に設けた突出部と、
   前記ナットの径方向で、前記筒部と前記突出部との間に形成された環状の収容部と、
   を有し、
   前記中間部材は、前記収容部に配置されている、請求項８記載の作業機。
10. 前記中間部材が前記収容部内で前記軸線方向に移動することを防止する抜け止めが設けられている、請求項９記載の作業機。
11. 前記抜け止めは、前記軸孔内に配置され、かつ、前記回転工具を前記スピンドルに対して径方向に位置決めする、請求項１０記載の作業機。

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