JP2017213659A - 電動工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の特性を併有する部品を備えた電動工具を提供する。
【解決手段】電動工具の一例であるハンマドリル1において、鉄(鉄合金を含む)製の前部100と、前部100とは融点が異なるアルミニウム(アルミニウム合金を含む)製の後部102と、を有するツールホルダ8が設けられており、前部100と後部102は、溶接により接合されている。溶接は、レーザ溶接である。又、前記溶接によって前記第1の金属部分が前記第2の金属部分に対して溶け込む深さである溶け込み深さは、0.2mm以上0.3mm以下である。
【選択図】図2
【解決手段】電動工具の一例であるハンマドリル1において、鉄(鉄合金を含む)製の前部100と、前部100とは融点が異なるアルミニウム(アルミニウム合金を含む)製の後部102と、を有するツールホルダ8が設けられており、前部100と後部102は、溶接により接合されている。溶接は、レーザ溶接である。又、前記溶接によって前記第1の金属部分が前記第2の金属部分に対して溶け込む深さである溶け込み深さは、0.2mm以上0.3mm以下である。
【選択図】図2
Description
本発明は、被加工材にハンマ作業を行うハンマドリル等の電動工具に関する。
下記特許文献1に示されるように、前部においてハンマビットを着脱可能に保持しており、モータの回転出力をハンマビットに伝達するツールホルダを備えたハンマドリルが知られている。ツールホルダの後部には、前後に往復動するピストンやその内部で摺動するストライカが配置されており、ツールホルダは、前部から後部にかけて一体となっている。
上記ハンマドリルでは、ツールホルダが一体となっている。ツールホルダは、十分な強度を確保するため、鉄製(鍛造一体構造)とされており、重量が嵩む。
そこで、軽量化を図るため、ツールホルダをアルミニウム製とすることが考えられる。
しかし、アルミニウムでは、ツールホルダの強度、特に前部のハンマビット装着部分の強度を、十分に確保することができない。ハンマビット装着部分をアルミニウム製とすると、ハンマビット動作時にハンマビット装着部分が変形して、ハンマビットの以後の動作を妨げてしまう可能性が高い。
そこで、本発明は、十分な強度を備えながらより軽量であるというように、複数の特性を併せ持った部品を具備する電動工具を提供することを主な目的とするものである。
そこで、軽量化を図るため、ツールホルダをアルミニウム製とすることが考えられる。
しかし、アルミニウムでは、ツールホルダの強度、特に前部のハンマビット装着部分の強度を、十分に確保することができない。ハンマビット装着部分をアルミニウム製とすると、ハンマビット動作時にハンマビット装着部分が変形して、ハンマビットの以後の動作を妨げてしまう可能性が高い。
そこで、本発明は、十分な強度を備えながらより軽量であるというように、複数の特性を併せ持った部品を具備する電動工具を提供することを主な目的とするものである。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、第1の金属部分と、前記第1の金属部分とは融点が異なる第2の金属部分と、を有する部品が設けられており、前記第1の金属部分と前記第2の金属部分は、溶接により接合されていることを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、上記発明において、前記溶接は、レーザ溶接であることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、上記発明において、前記第1の金属部分は鉄(鉄合金を含む)製であり、前記第2の金属部分はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)製であることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、上記発明において、前記溶接によって前記第1の金属部分が前記第2の金属部分に対して溶け込む深さである溶け込み深さが、0.2mm以上0.3mm以下であることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、上記発明において、前記第1の金属部分と前記第2の金属部分は少なくとも2面において接触しており、それら接触する面のうち、少なくとも2面において、前記溶接が施行されることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、上記発明において、前記第2の金属部分における前記溶接の施行される部位の厚みは、前記溶接の施行されない部位の厚みより大きいことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、上記発明において、前記溶接は、レーザ溶接であることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、上記発明において、前記第1の金属部分は鉄(鉄合金を含む)製であり、前記第2の金属部分はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)製であることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、上記発明において、前記溶接によって前記第1の金属部分が前記第2の金属部分に対して溶け込む深さである溶け込み深さが、0.2mm以上0.3mm以下であることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、上記発明において、前記第1の金属部分と前記第2の金属部分は少なくとも2面において接触しており、それら接触する面のうち、少なくとも2面において、前記溶接が施行されることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、上記発明において、前記第2の金属部分における前記溶接の施行される部位の厚みは、前記溶接の施行されない部位の厚みより大きいことを特徴とするものである。
本発明によれば、複数の特性を併有する部品を備えた電動工具を提供することができる、という効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態やその変更例が、適宜図面に基づいて説明される。
当該形態や変更例における前後上下左右は、説明の便宜上定めたものであり、作業の状況や移動する部材の状態等により変化することがある。
尚、本発明は、下記の形態や変更例に限定されない。
当該形態や変更例における前後上下左右は、説明の便宜上定めたものであり、作業の状況や移動する部材の状態等により変化することがある。
尚、本発明は、下記の形態や変更例に限定されない。
図1は、本発明に係る電動工具(打撃工具)の一例であるハンマドリル1の中央縦断面図であり、図2は、図1の前部拡大図である。
ハンマドリル1は、各種部材を保持する枠であるハウジング2と、ハウジング2の後部(横長の図1の右部)に配置され動力を発生する動力部4と、動力部4の動力を変換したり伝達したりするため動力部4の前方に配置される中間部6と、中間部6の前方に配置されており、動力部4の動力が中間部6を経て適宜変換のうえで伝達される、先端工具保持部としてのツールホルダ8を備えている。
ハンマドリル1は、各種部材を保持する枠であるハウジング2と、ハウジング2の後部(横長の図1の右部)に配置され動力を発生する動力部4と、動力部4の動力を変換したり伝達したりするため動力部4の前方に配置される中間部6と、中間部6の前方に配置されており、動力部4の動力が中間部6を経て適宜変換のうえで伝達される、先端工具保持部としてのツールホルダ8を備えている。
動力部4はモータ10を含み、ハウジング2は、モータ10が配置される円筒状のモータハウジング12を含む。
モータハウジング12の後部には、半割の左部と右部を合わせて形成されたグリップハウジング18が接続されている。グリップハウジング18は、作業者によって把持されることが可能である。グリップハウジング18には、スイッチ20が配置されている。スイッチ20は、モータハウジング12の下側において前方へ突出するトリガ22と連結されている。スイッチ20は、トリガ22の押込みの有無や量に応じ、切り替わる。
又、グリップハウジング18内には、電源に接続可能なコード30が導入されている。
モータ10とコード30は、スイッチ20を介して、互いに接続されている。
モータ10は、軸周りで回転可能なモータ軸32を備えており、モータ軸32の方向が前後方向となる状態で、モータハウジング12内に配置されている。モータ軸32の前端部には歯が形成されている。
モータハウジング12の後部には、半割の左部と右部を合わせて形成されたグリップハウジング18が接続されている。グリップハウジング18は、作業者によって把持されることが可能である。グリップハウジング18には、スイッチ20が配置されている。スイッチ20は、モータハウジング12の下側において前方へ突出するトリガ22と連結されている。スイッチ20は、トリガ22の押込みの有無や量に応じ、切り替わる。
又、グリップハウジング18内には、電源に接続可能なコード30が導入されている。
モータ10とコード30は、スイッチ20を介して、互いに接続されている。
モータ10は、軸周りで回転可能なモータ軸32を備えており、モータ軸32の方向が前後方向となる状態で、モータハウジング12内に配置されている。モータ軸32の前端部には歯が形成されている。
中間部6は、駆動変換機構40と、動力伝達機構42と、打撃機構44と、これらの外郭となる半割の左部と右部が組み合わせられたギヤハウジング46を備えている。ハウジング2は、ギヤハウジング46を含む。
駆動変換機構40は、モータ軸32の回転出力を前後方向の往復出力に変換する機構であり、前後方向の中間軸50と、中間軸50の後端部に一体に取り付けられておりモータ軸32前端部の歯と噛み合うギヤ52と、中間軸50に一体に取り付けられた回転体54と、回転体54と接続された揺動部材56と、揺動部材56と接続されたピストン58を含む。
回転体54は、軸方向を前後方向とした円筒状の部材であり、その外面には、断面U字状の部分が閉じた螺旋状に一周する状態でつながって成るガイド62が、形成されている。
揺動部材56は、上下に延びており、複数のボール64,64を介して回転体54の外方に設けられている。各ボール64は、回転体54の回転に伴い、ガイド62を相対的に辿り、前後に移動することで、揺動部材56を前後に揺動する。
ピストン58は、軸方向を前後方向とし前方へ開口した有底円筒状の部材であり、その底部分(後端部)には、揺動部材56の上端部とつながるリンク66が一体に設けられている。ピストン58は、揺動部材56の揺動に伴い、リンク66を介して前後方向に往復移動する。
回転体54は、軸方向を前後方向とした円筒状の部材であり、その外面には、断面U字状の部分が閉じた螺旋状に一周する状態でつながって成るガイド62が、形成されている。
揺動部材56は、上下に延びており、複数のボール64,64を介して回転体54の外方に設けられている。各ボール64は、回転体54の回転に伴い、ガイド62を相対的に辿り、前後に移動することで、揺動部材56を前後に揺動する。
ピストン58は、軸方向を前後方向とし前方へ開口した有底円筒状の部材であり、その底部分(後端部)には、揺動部材56の上端部とつながるリンク66が一体に設けられている。ピストン58は、揺動部材56の揺動に伴い、リンク66を介して前後方向に往復移動する。
動力伝達機構42は、駆動変換機構40の中間軸50に伝達された回転駆動力をツールホルダ8に伝達する機構であり、第1ギヤ70と、第2ギヤ72を含む。
第1ギヤ70は、円筒状であり、前部外面に歯部を有していて、中間軸50の前部外側に固着されている。
第2ギヤ72は、リング状であり、外面に形成された歯部において第1ギヤ70の歯部と噛み合っている。
第1ギヤ70は、円筒状であり、前部外面に歯部を有していて、中間軸50の前部外側に固着されている。
第2ギヤ72は、リング状であり、外面に形成された歯部において第1ギヤ70の歯部と噛み合っている。
打撃機構44は、駆動変換機構40による前後方向への出力を、ツールホルダ8に装着されたビット(ツール,先端工具)に衝撃力として伝達する機構であり、打撃子としてのストライカ80と、インパクトボルト82を有する。
ストライカ80は、軸方向が前後方向である円柱状の部材であって、駆動変換機構40のピストン58の内径と同等の外径を有しており、ピストン58内において前後に摺動可能に配置されている。ストライカ80の後面とピストン58の内面後端部に囲まれる空間は、ピストン58の摺動動作を空気の圧力変動によってストライカ80に伝達する空気室84である。
インパクトボルト82は、前後方向に延びる円柱状の部材であり、ストライカ80の前側に配置されている。
ストライカ80は、軸方向が前後方向である円柱状の部材であって、駆動変換機構40のピストン58の内径と同等の外径を有しており、ピストン58内において前後に摺動可能に配置されている。ストライカ80の後面とピストン58の内面後端部に囲まれる空間は、ピストン58の摺動動作を空気の圧力変動によってストライカ80に伝達する空気室84である。
インパクトボルト82は、前後方向に延びる円柱状の部材であり、ストライカ80の前側に配置されている。
ツールホルダ8は、軸方向を前後方向とした円筒状の部材であり、シリンダ部90と、その前方に配置されるビット装着部92が設けられる。
シリンダ部90は、ピストン58の外径と同等の内径を有しており、シリンダ部90内には、ピストン58が前後移動可能に配置される。シリンダ部90の外側には、動力伝達機構42の第2ギヤ72が固着されている。
ビット装着部92には、ビットが挿入される。ビット装着部92の後側には、打撃機構44のインパクトボルト82の前部が配置されている。ビット装着部92には、ビットを固定するためのチャックボール94,94が配置されている。
シリンダ部90は、ピストン58の外径と同等の内径を有しており、シリンダ部90内には、ピストン58が前後移動可能に配置される。シリンダ部90の外側には、動力伝達機構42の第2ギヤ72が固着されている。
ビット装着部92には、ビットが挿入される。ビット装着部92の後側には、打撃機構44のインパクトボルト82の前部が配置されている。ビット装着部92には、ビットを固定するためのチャックボール94,94が配置されている。
ツールホルダ8は、ビット装着部92を含む鉄製の前部100(第1の金属部分)と、シリンダ部90を含むアルミニウム製の後部102(第2の金属部分)が溶接されて成る。ここで、鉄には鉄合金(例えばステンレススチール)が含まれ、アルミニウムにはアルミニウム合金(例えばジュラルミン、超ジュラルミン、超超ジュラルミン)が含まれる。鉄とアルミニウムは、互いに融点の異なる異種金属である。
前部100の後端部には、内径及び外径がその前側より拡大された拡径部110が配置されている。他方、後部102の前端部には、フランジ112が形成されている。
前部100の拡径部110内に、後部102におけるフランジ112より前方の円筒部114が入っており、拡径部110の内面がフランジ112より前方の外面と接していて(界面C)、拡径部110の後面がフランジ112の前面に接している(界面R)。
前部100の後端部には、内径及び外径がその前側より拡大された拡径部110が配置されている。他方、後部102の前端部には、フランジ112が形成されている。
前部100の拡径部110内に、後部102におけるフランジ112より前方の円筒部114が入っており、拡径部110の内面がフランジ112より前方の外面と接していて(界面C)、拡径部110の後面がフランジ112の前面に接している(界面R)。
溶接は、拡径部110(前部溶接施行部位)と、フランジ112ないし円筒部114(後部溶接施行部位)との間においてなされる。又、円筒部114の肉厚は、後部102における他の部分の肉厚より大きくなっている。尚、拡径部110(前部溶接施行部位)の肉厚が、前部100における他の部分の肉厚より大きくされていても良い。
溶接は、レーザを照射して行われる(レーザ溶接)。レーザは、図示しないレーザ出力装置のレーザヘッドから照射される。尚、溶接は、電子ビームを照射して行われる電子ビーム溶接であっても良い。
アルミニウム(後部溶接施行部位)より融点の高い鉄(前部溶接施行部位)が外側となっており、まず鉄に対してレーザが照射される。
溶接は、レーザを照射して行われる(レーザ溶接)。レーザは、図示しないレーザ出力装置のレーザヘッドから照射される。尚、溶接は、電子ビームを照射して行われる電子ビーム溶接であっても良い。
アルミニウム(後部溶接施行部位)より融点の高い鉄(前部溶接施行部位)が外側となっており、まず鉄に対してレーザが照射される。
レーザは、ツールホルダ8の軸周りにおける4箇所の円周(4本)に対して、それぞれ照射される。ここでは、前部100と後部102の接触部の前後長(拡径部110の前後長,円筒部114の前後長)が12.0mm(ミリメートル)であり、拡径部110後面(フランジ112前面)に近い円周と、その円周から3.5mmずつ前後間隔を空けた各円周に照射される。拡径部110の前後長(前部100と後部102の接触面積)は、溶接時の冷却時間がなるべく短くなるようにして溶接の品質を確保し、又溶接強度を確保するため、コンパクト化を妨げない範囲でなるべく長く(広く)とられ、好ましくは拡径部110の肉厚の2倍以上の長さとされる。尚、レーザの照射箇所の数は4本に限られず3本以下や5本以上であっても良いし、レーザ照射箇所の配置は、等間隔以外であっても良い。又、レーザの照射の順序はどのようなものでも良く、例えば、拡径部110後面に最も近い円周から、その前側に隣接する円周へ順次レーザが照射されても良いし、その逆であっても良いし、中央の円周に最初に照射されても良い。
各円周において、レーザの照射は、ツールホルダ8の前部100と後部102を合わせた(拡径部110に円筒部114を入れた)状態で、ツールホルダ8がレーザヘッドに対して所定の回転速度で相対的に回転(移動)されることで行われる。レーザヘッドは、ツールホルダ8の径方向(放射方向)の直線に対して、ツールホルダ8の回転進行方向の前側(上流側)に所定の角度で傾いた(前傾した)姿勢で配置されている。例えば、ツールホルダ8が前から見て右回りに回転され、レーザヘッドがツールホルダ8の真上に配置される場合、レーザヘッドは上下方向の直線に対して、右に所定角度傾いた姿勢で配置される。このとき、レーザヘッド先端が真上にあり、先端より上側の部分が右にある状態となる。かようにレーザヘッドが前傾姿勢とされることで、溶接時に発生する煙等がレーザにかかってレーザを遮ぎりレーザの作用を低下させる事態が防止される。但し、前傾させ過ぎると(前傾角度を大きくし過ぎると)、レーザヘッドの配置やツールホルダ8との相対回転が比較的に困難になって溶接の品質の確保も比較的に難しくなる。かような観点から、前傾角度(前進角)は、好ましくは20°以上30°以下とされる。
各円周において、レーザの照射は、ツールホルダ8の前部100と後部102を合わせた(拡径部110に円筒部114を入れた)状態で、ツールホルダ8がレーザヘッドに対して所定の回転速度で相対的に回転(移動)されることで行われる。レーザヘッドは、ツールホルダ8の径方向(放射方向)の直線に対して、ツールホルダ8の回転進行方向の前側(上流側)に所定の角度で傾いた(前傾した)姿勢で配置されている。例えば、ツールホルダ8が前から見て右回りに回転され、レーザヘッドがツールホルダ8の真上に配置される場合、レーザヘッドは上下方向の直線に対して、右に所定角度傾いた姿勢で配置される。このとき、レーザヘッド先端が真上にあり、先端より上側の部分が右にある状態となる。かようにレーザヘッドが前傾姿勢とされることで、溶接時に発生する煙等がレーザにかかってレーザを遮ぎりレーザの作用を低下させる事態が防止される。但し、前傾させ過ぎると(前傾角度を大きくし過ぎると)、レーザヘッドの配置やツールホルダ8との相対回転が比較的に困難になって溶接の品質の確保も比較的に難しくなる。かような観点から、前傾角度(前進角)は、好ましくは20°以上30°以下とされる。
レーザの作用は、拡径部110(鉄)の厚みを通過して、フランジ112前方部分(アルミニウム)の上面部分に達し(図2の点線参照)、界面Cにおいて鉄をアルミニウムに対して所定の溶け込み深さで溶け込ませるように調節される。溶け込み深さは、溶接対象の材質(鉄−アルミニウム)や寸法(厚み等)に応じ、レーザ出力と相対回転速度により調節可能である。レーザ出力は、入熱量を大き過ぎないようにして適切な接合を確保し易くする観点から好ましくは出力が5kW(キロワット)以下とされる。溶接物とレーザヘッドの相対回転速度は、入熱量や溶接効率に応じて設定され、好ましくは5m/min(メートル毎分)以下の速さとされる。
溶け込み深さは、浅過ぎると接合強度が弱過ぎ、異種金属溶接では深過ぎても却って接合強度が弱くなる。深過ぎる場合について、以下説明される。異種金属を溶接すると、温度や各金属の割合(原子数比率)に応じ、数種の金属間化合物が生成する。鉄(Fe)−アルミニウム(Al)2元系であれば、FeAl,Fe3Al,FeAl2,Fe2Al5,FeAl3といった金属間化合物が生成し得る。かような金属間化合物の多くは、溶接界面に沿って層状に脆く形成される。Fe−Al2元系では、FeAl層やFe3Al層であれば靭性や延性があるが、その他の金属間化合物の層は極めて脆い。そして、金属間化合物は、入熱量が多いほど多く発生するのであり、溶け込み深さを深くするほど入熱量は多くなるのである。かように金属間化合物の生成を少なくしつつ十分な接合強度を確保する観点から、溶け込み深さは、好ましくは0.2mm以上0.3mm以下とされる。尚、現状、さほど脆くない種類の金属間化合物(FeAl,Fe3Al)のみ生成するように制御可能な異種金属溶接は確立されていない。
溶け込み深さは、浅過ぎると接合強度が弱過ぎ、異種金属溶接では深過ぎても却って接合強度が弱くなる。深過ぎる場合について、以下説明される。異種金属を溶接すると、温度や各金属の割合(原子数比率)に応じ、数種の金属間化合物が生成する。鉄(Fe)−アルミニウム(Al)2元系であれば、FeAl,Fe3Al,FeAl2,Fe2Al5,FeAl3といった金属間化合物が生成し得る。かような金属間化合物の多くは、溶接界面に沿って層状に脆く形成される。Fe−Al2元系では、FeAl層やFe3Al層であれば靭性や延性があるが、その他の金属間化合物の層は極めて脆い。そして、金属間化合物は、入熱量が多いほど多く発生するのであり、溶け込み深さを深くするほど入熱量は多くなるのである。かように金属間化合物の生成を少なくしつつ十分な接合強度を確保する観点から、溶け込み深さは、好ましくは0.2mm以上0.3mm以下とされる。尚、現状、さほど脆くない種類の金属間化合物(FeAl,Fe3Al)のみ生成するように制御可能な異種金属溶接は確立されていない。
拡径部110後面に近い円周は、拡径部110後面とフランジ112前面の界面Rにおいても溶接がなされるようにするため、溶接施行部位の熱容量に応じ、その界面Rから所定の距離をとって配置される。この円周におけるレーザ照射により、その界面Rの(余熱による)溶接と、拡径部110下面と円筒部114上面の界面Cの(直接作用による)溶接が確保される(2面溶接)。これらの界面C,Rは、交差(ここでは直交)している。
上記所定の距離は、拡径部110後面とフランジ112前面の界面Rの溶接においても金属間化合物の生成を少なくしつつ十分な接合強度を確保する観点から、好ましくは400μ(ミクロン)以上600μ以下である。
拡径部110後面とフランジ112前面の界面Rが広がる方向(径方向)と、レーザの照射方向は同方向(ここでは平行)である。即ち、レーザは、その界面Rに隣接するように照射される。よって、レーザの熱が均等に当該界面に及び、当該界面Rにおいて均一な溶接が確保される。
上記所定の距離は、拡径部110後面とフランジ112前面の界面Rの溶接においても金属間化合物の生成を少なくしつつ十分な接合強度を確保する観点から、好ましくは400μ(ミクロン)以上600μ以下である。
拡径部110後面とフランジ112前面の界面Rが広がる方向(径方向)と、レーザの照射方向は同方向(ここでは平行)である。即ち、レーザは、その界面Rに隣接するように照射される。よって、レーザの熱が均等に当該界面に及び、当該界面Rにおいて均一な溶接が確保される。
このようなハンマドリル1の動作例を説明する。
作業者によりトリガ22の押込み操作がなされると、スイッチ20がオンとなってモータ10が作動し、モータ軸32が回転する。
モータ軸32の回転は、ギヤ52を介して中間軸50に伝わる。
中間軸50の回転体54は、揺動部材56を介して、ピストン58をツールホルダ8のシリンダ部90内で前後に往復動させる。ピストン58の往復動により、空気室84内の空気が弾性体として作用し、その作用によりストライカ80が前後に往復動する。ストライカ80は、往復動により、インパクトボルト82に連続して衝突し、その衝撃力がツールホルダ8に装着されたビットに伝達されて、前後方向への打撃力を発生する。ハンマドリル1は、この打撃力を発生する機構である駆動変換機構40や打撃機構44により、被加工材を打撃する動作(ハンマ動作)を行う。
他方、中間軸50の第1ギヤ70は、第2ギヤ72を介して、減速のうえでツールホルダ8を自身の前後方向の中心軸周りで回転させ、ツールホルダ8に装着されたビットに回転力が付与される。ハンマドリル1は、この回転力を発生する機構である動力伝達機構42により、被加工材を回転力で加工する動作(ドリル動作)を行う。
作業者によりトリガ22の押込み操作がなされると、スイッチ20がオンとなってモータ10が作動し、モータ軸32が回転する。
モータ軸32の回転は、ギヤ52を介して中間軸50に伝わる。
中間軸50の回転体54は、揺動部材56を介して、ピストン58をツールホルダ8のシリンダ部90内で前後に往復動させる。ピストン58の往復動により、空気室84内の空気が弾性体として作用し、その作用によりストライカ80が前後に往復動する。ストライカ80は、往復動により、インパクトボルト82に連続して衝突し、その衝撃力がツールホルダ8に装着されたビットに伝達されて、前後方向への打撃力を発生する。ハンマドリル1は、この打撃力を発生する機構である駆動変換機構40や打撃機構44により、被加工材を打撃する動作(ハンマ動作)を行う。
他方、中間軸50の第1ギヤ70は、第2ギヤ72を介して、減速のうえでツールホルダ8を自身の前後方向の中心軸周りで回転させ、ツールホルダ8に装着されたビットに回転力が付与される。ハンマドリル1は、この回転力を発生する機構である動力伝達機構42により、被加工材を回転力で加工する動作(ドリル動作)を行う。
ハンマドリル1の部品であるツールホルダ8は、鉄製の前部100とアルミニウム製の後部102が溶接されて成り、全て鉄製とした場合に比べて軽量化することができ、ハンマドリル1を軽量化することができる。特に、ツールホルダ8は、ハンマドリル1の重心から離れた前部に配置されており、軽量化によって作業時の振動が一層発生し難くなり、より安定してグリップすることが可能になる。
又、ビットの後部が入るビット装着部92を含む前部100が鉄製であるから、ビット装着部92において必要とされる強度、即ち加工中においてビットから受ける作用に耐え得る強度を確保することができる。他方、ピストン58が入るシリンダ部90を含む後部102がアルミニウム製であっても、シリンダ部90において必要とされる強度、即ちピストン58の前後動の案内に要する強度は確保される。
又、ビットの後部が入るビット装着部92を含む前部100が鉄製であるから、ビット装着部92において必要とされる強度、即ち加工中においてビットから受ける作用に耐え得る強度を確保することができる。他方、ピストン58が入るシリンダ部90を含む後部102がアルミニウム製であっても、シリンダ部90において必要とされる強度、即ちピストン58の前後動の案内に要する強度は確保される。
以上のハンマドリル1が奏し得る作用効果を説明する。
ハンマドリル1において、金属製の前部100と、前部100とは融点が異なる金属製の後部102と、を有するツールホルダ8が設けられており、前部100と後部102は、溶接により接合されている。よって、部品が異種金属の組み合わせにより形成されることとなり、各金属の特性(高強度や低重量等)を兼ね備えた部品を有するハンマドリル1が提供可能である。
又、溶接は、レーザ溶接であるから、異種金属間の接合であっても十分な強度が確保される。
更に、前部100は鉄(鉄合金を含む)製であり、後部102はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)製であるから、従来の鉄製の部品について、強度を確保しながら軽量化が図られる。
加えて、溶接によって前部100が後部102に対して溶け込む深さである溶け込み深さが、0.2mm以上0.3mm以下であるから、十分な食い込みを得つつ、接合部の脆化を招く金属間化合物の生成が抑制され、異種金属接合の強度が確保される。
又、前部100と後部102は少なくとも2面(拡径部110円筒面と円筒部114が接触する界面C、及び拡径部110後面とフランジ112前面が接触する界面R)において接触しており、それら接触する2面において、溶接が施行される。よって、溶接強度が更に高まる。
更に、後部112における円筒部114(後部溶接施行部位)の厚みは、円筒部114以外の部位の厚みより大きい。よって、溶接施行部位の機械強度が良好になる。又、溶接時に発生する熱をより素早く逃がすことができ、金属間化合物の生成を抑制することができて、異種金属接合においても十分な強度が確保される。
ハンマドリル1において、金属製の前部100と、前部100とは融点が異なる金属製の後部102と、を有するツールホルダ8が設けられており、前部100と後部102は、溶接により接合されている。よって、部品が異種金属の組み合わせにより形成されることとなり、各金属の特性(高強度や低重量等)を兼ね備えた部品を有するハンマドリル1が提供可能である。
又、溶接は、レーザ溶接であるから、異種金属間の接合であっても十分な強度が確保される。
更に、前部100は鉄(鉄合金を含む)製であり、後部102はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)製であるから、従来の鉄製の部品について、強度を確保しながら軽量化が図られる。
加えて、溶接によって前部100が後部102に対して溶け込む深さである溶け込み深さが、0.2mm以上0.3mm以下であるから、十分な食い込みを得つつ、接合部の脆化を招く金属間化合物の生成が抑制され、異種金属接合の強度が確保される。
又、前部100と後部102は少なくとも2面(拡径部110円筒面と円筒部114が接触する界面C、及び拡径部110後面とフランジ112前面が接触する界面R)において接触しており、それら接触する2面において、溶接が施行される。よって、溶接強度が更に高まる。
更に、後部112における円筒部114(後部溶接施行部位)の厚みは、円筒部114以外の部位の厚みより大きい。よって、溶接施行部位の機械強度が良好になる。又、溶接時に発生する熱をより素早く逃がすことができ、金属間化合物の生成を抑制することができて、異種金属接合においても十分な強度が確保される。
尚、本発明は上記形態に限定されず、例えば次のような変更を適宜施すことができる。
モータについて、ブラシレスモータ等の他の種類のものが用いられても良い。
ハウジングについて、モータハウジングとグリップ部が一体とされたり、モータハウジングとシリンダハウジングが一体とされたり、シリンダハウジングを更に分割したりする等、その構成は様々に変更されても良い。
第1の金属部分と第2の金属部分の接触面や溶接面の数、あるいは中間軸やギヤの数が増減されたり、部品における金属部分の分割数が3以上とされたり、電源コードに代えてバッテリ接続部が設けられてバッテリ駆動とされたり、ドリル動作に係る機構が省略されてハンマ動作に係る機構のみが配置されるようにしたり、第1の金属部分や第2の金属部分として他の金属が用いられるようにしたり、金属間化合物生成の特徴に応じて溶け込み深さや界面からの距離、レーザ出力やレーザヘッドと溶接対象との相対速度を調整したりする等、各種部材の個数・配置や設置の有無、材質等は適宜変更されて良い。
モータについて、ブラシレスモータ等の他の種類のものが用いられても良い。
ハウジングについて、モータハウジングとグリップ部が一体とされたり、モータハウジングとシリンダハウジングが一体とされたり、シリンダハウジングを更に分割したりする等、その構成は様々に変更されても良い。
第1の金属部分と第2の金属部分の接触面や溶接面の数、あるいは中間軸やギヤの数が増減されたり、部品における金属部分の分割数が3以上とされたり、電源コードに代えてバッテリ接続部が設けられてバッテリ駆動とされたり、ドリル動作に係る機構が省略されてハンマ動作に係る機構のみが配置されるようにしたり、第1の金属部分や第2の金属部分として他の金属が用いられるようにしたり、金属間化合物生成の特徴に応じて溶け込み深さや界面からの距離、レーザ出力やレーザヘッドと溶接対象との相対速度を調整したりする等、各種部材の個数・配置や設置の有無、材質等は適宜変更されて良い。
又、異種金属を組み合わせて形成する部品は、ツールホルダに代えて、あるいはツールホルダと共に、他の部品とされても良い。更に、他の形式のハンマドリルや他の電動工具、あるいはエア駆動の工具や、クリーナ、ブロワ、あるいは園芸用トリマや高枝切り鋏等の園芸工具等に、本発明を適用することができる。
例えば、ピストンとリンクが互いに異なる金属で形成され、これらが溶接されても良い。
又、インパクトドライバのスピンドルが、互いに融点の異なる2種以上の金属部分について溶接のうえで形成されても良い。
更に、高枝切り鋏の柄が、軽量化のうえで強度を確保するために、鉄部分とアルミニウム部分の溶接等により形成されても良い。高枝切り鋏の柄は長く、作業を容易にするため、強度を確保したうえでの軽量化が要求される。現状、かような要求に高い水準で応えるため、炭素繊維強化樹脂が広く用いられているところ、炭素繊維強化樹脂は高価であり、炭素繊維強化樹脂に代えて複合金属部品が用いられれば、かような要求に対してより低コストで応えることが可能となる。
例えば、ピストンとリンクが互いに異なる金属で形成され、これらが溶接されても良い。
又、インパクトドライバのスピンドルが、互いに融点の異なる2種以上の金属部分について溶接のうえで形成されても良い。
更に、高枝切り鋏の柄が、軽量化のうえで強度を確保するために、鉄部分とアルミニウム部分の溶接等により形成されても良い。高枝切り鋏の柄は長く、作業を容易にするため、強度を確保したうえでの軽量化が要求される。現状、かような要求に高い水準で応えるため、炭素繊維強化樹脂が広く用いられているところ、炭素繊維強化樹脂は高価であり、炭素繊維強化樹脂に代えて複合金属部品が用いられれば、かような要求に対してより低コストで応えることが可能となる。
ここで、電動工具部品の製造方法に係る発明の一部がまとめられる。
(1)第1の金属部分と、前記第1の金属部分とは融点が異なる第2の金属部分を、界面が存在する状態で組み合せ、
前記界面に対して、溶接を施行して、
前記第1の金属部分と前記第2の金属部分を含む電動工具部品を製造する
ことを特徴とする電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、第1の金属部分と第2の金属部分が互いに強固に結合した電動工具部品が製造され、第1の金属と第2の金属の特性を併せ持った電動工具部品が提供される。
(2)前記溶接は、レーザ溶接である
ことを特徴とする(1)に記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、異種金属間の接合であっても、十分な強度が確保される。
(3)前記第1の金属は鉄(鉄合金を含む)であり、前記第2の金属はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)である
ことを特徴とする(1)又は(2)に記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、従来の鉄製の部品について、強度を確保しながら軽量化が図られる。
(4)前記溶接によって前記第1の金属部分が前記第2の金属部分に対して溶け込む深さである溶け込み深さが、0.2mm以上0.3mm以下である
ことを特徴とする(1)ないし(3)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、十分な接合強度を得つつ、接合部の脆化を招く金属間化合物の生成が抑制され、異種金属接合の強度が確保される。
(5)前記界面は、2面以上存在しており、
それら界面のうち、少なくとも2面において、前記溶接が施行される
ことを特徴とする(1)ないし(4)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、溶接強度が更に高まる。
(6)前記第2の金属部分における前記溶接の施行される部位の厚みは、前記溶接の施行されない部位の厚みより大きい
ことを特徴とする(1)ないし(5)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、溶接施行部位の機械強度が良好になる。又、溶接時に発生する熱をより素早く逃がすことができ、金属間化合物の生成を抑制することができて、異種金属接合においても十分な強度が確保される。
(7)前記レーザは、レーザヘッドから照射され、
前記レーザヘッドは、前記レーザの照射時に、前記界面に対して相対的に移動され、更にその移動方向前側に傾けた姿勢とされている
ことを特徴とする(2)ないし(6)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、溶接時の煙がレーザを遮る事態が防止され、良質なレーザ溶接が提供される。
(8)前記レーザの出力は、5キロワット以下である
ことを特徴とする(2)ないし(7)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、脆い金属間化合物の生成が抑制され、十分な溶接強度が確保されることとなる。
(9)前記溶接の施行される2面の前記界面は、互いに交差しており、
レーザは、それら界面のうちの一方に交差し、他方に隣接するように照射される
ことを特徴とする(5)ないし(8)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、2面溶接が効率良く施行される。又、レーザに隣接する(レーザの方向と同方向に広がる)界面の溶接においても、その隣接距離を調節することで、脆い金属間化合物の生成が抑制され、十分な強度が確保されることとなる。
(1)第1の金属部分と、前記第1の金属部分とは融点が異なる第2の金属部分を、界面が存在する状態で組み合せ、
前記界面に対して、溶接を施行して、
前記第1の金属部分と前記第2の金属部分を含む電動工具部品を製造する
ことを特徴とする電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、第1の金属部分と第2の金属部分が互いに強固に結合した電動工具部品が製造され、第1の金属と第2の金属の特性を併せ持った電動工具部品が提供される。
(2)前記溶接は、レーザ溶接である
ことを特徴とする(1)に記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、異種金属間の接合であっても、十分な強度が確保される。
(3)前記第1の金属は鉄(鉄合金を含む)であり、前記第2の金属はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)である
ことを特徴とする(1)又は(2)に記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、従来の鉄製の部品について、強度を確保しながら軽量化が図られる。
(4)前記溶接によって前記第1の金属部分が前記第2の金属部分に対して溶け込む深さである溶け込み深さが、0.2mm以上0.3mm以下である
ことを特徴とする(1)ないし(3)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、十分な接合強度を得つつ、接合部の脆化を招く金属間化合物の生成が抑制され、異種金属接合の強度が確保される。
(5)前記界面は、2面以上存在しており、
それら界面のうち、少なくとも2面において、前記溶接が施行される
ことを特徴とする(1)ないし(4)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、溶接強度が更に高まる。
(6)前記第2の金属部分における前記溶接の施行される部位の厚みは、前記溶接の施行されない部位の厚みより大きい
ことを特徴とする(1)ないし(5)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、溶接施行部位の機械強度が良好になる。又、溶接時に発生する熱をより素早く逃がすことができ、金属間化合物の生成を抑制することができて、異種金属接合においても十分な強度が確保される。
(7)前記レーザは、レーザヘッドから照射され、
前記レーザヘッドは、前記レーザの照射時に、前記界面に対して相対的に移動され、更にその移動方向前側に傾けた姿勢とされている
ことを特徴とする(2)ないし(6)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、溶接時の煙がレーザを遮る事態が防止され、良質なレーザ溶接が提供される。
(8)前記レーザの出力は、5キロワット以下である
ことを特徴とする(2)ないし(7)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、脆い金属間化合物の生成が抑制され、十分な溶接強度が確保されることとなる。
(9)前記溶接の施行される2面の前記界面は、互いに交差しており、
レーザは、それら界面のうちの一方に交差し、他方に隣接するように照射される
ことを特徴とする(5)ないし(8)の何れかに記載の電動工具部品の製造方法。
この製造方法により、2面溶接が効率良く施行される。又、レーザに隣接する(レーザの方向と同方向に広がる)界面の溶接においても、その隣接距離を調節することで、脆い金属間化合物の生成が抑制され、十分な強度が確保されることとなる。
1・・ハンマドリル、8・・ツールホルダ(部品)、100・・前部(第1の金属部分)、102・・後部(第2の金属部分)、110・・拡径部(前部溶接施行部位)、112・・フランジ(後部溶接施行部位)、114・・円筒部(後部溶接施行部位)。
Claims (6)
- 第1の金属部分と、前記第1の金属部分とは融点が異なる第2の金属部分と、を有する部品が設けられており、
前記第1の金属部分と前記第2の金属部分は、溶接により接合されている
ことを特徴とする電動工具。 - 前記溶接は、レーザ溶接である
ことを特徴とする請求項1に記載の電動工具。 - 前記第1の金属部分は鉄(鉄合金を含む)製であり、前記第2の金属部分はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)製である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動工具。 - 前記溶接によって前記第1の金属部分が前記第2の金属部分に対して溶け込む深さである溶け込み深さが、0.2mm以上0.3mm以下である
ことを特徴とする請求項1ないしは請求項3の何れかに記載の電動工具。 - 前記第1の金属部分と前記第2の金属部分は少なくとも2面において接触しており、
それら接触する面のうち、少なくとも2面において、前記溶接が施行される
ことを特徴とする請求項1ないしは請求項4の何れかに記載の電動工具。 - 前記第2の金属部分における前記溶接の施行される部位の厚みは、前記溶接の施行されない部位の厚みより大きい
ことを特徴とする請求項1ないしは請求項5の何れかに記載の電動工具。
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