JP2023004288A - 電動工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動工具の安全装置に関する改良を提供する。【解決手段】電動工具は、モータ2と、最終出力シャフトと、工具本体10と、検知装置5と、ブレーキ装置6とを備える。モータは、ステータ21及びロータ23を含むモータ本体部20と、前記ロータから延設され、第1の回転軸A1周りに回転可能なモータシャフト25とを有する。最終出力シャフト3は、前記モータシャフトから伝達されたトルクによって第2の回転軸A2周りに回転駆動されるように構成されている。工具本体は、前記モータ及び前記最終出力シャフトを収容する。検知装置は、前記最終出力シャフトのロック状態を検知するように構成されている。ブレーキ装置は、機械式のブレーキ装置であって、前記ロック状態の検知に応じて、前記モータシャフトに直接的に作用して前記モータシャフトを制動するように構成されている。【選択図】図1
Description
本開示は、最終出力シャフトを回転駆動するように構成された電動工具に関する。
ハンマドリル等の電動工具の動作中に、例えば、先端工具が被加工材に噛み込む等の理由で、最終出力シャフトが回転不能な状態(ロック状態、ブロッキング状態ともいう)となる場合がある。このような場合、工具本体(ハウジング)に過大な反動トルクが作用して、工具本体が最終出力シャフトの回転軸周りに過度に回転してしまう現象(キックバック現象ともいう)が発生する可能性がある。このため、例えば、特許文献1には、安全装置を備えたドリル工具が提案されている。
上述の安全装置では、ロック状態の検知に応じて、工具本体に設けられた構造部材とスピンドルに設けられた構造部材とが互いに摩擦係合することで、スピンドルを制動する。最終出力シャフトであるスピンドルの回転速度は、モータの回転速度よりも低減されているため、スピンドルは比較的大きなトルクを発揮する。よって、回転スピンドルを制動するには、相応の大きな力が必要となる。
本発明は、かかる状況に鑑み、電動工具の安全装置に関する改良を提供することを目的とする。
本開示の一態様によれば、モータと、最終出力シャフトと、工具本体と、検知装置と、ブレーキ装置とを備えた電動工具が提供される。モータは、モータ本体部と、モータシャフトとを有する。モータ本体部は、ステータと、ロータとを含む。モータシャフトは、ロータから延設され、第1の回転軸周りに回転可能である。最終出力シャフトは、モータシャフトから伝達されたトルクによって、第2の回転軸周りに回転駆動されるように構成されている。工具本体は、モータ及び最終出力シャフトを収容する。検知装置は、最終出力シャフトのロック状態を検知するように構成されている。ブレーキ装置は、機械式のブレーキ装置である。ブレーキ装置は、ロック状態の検知に応じて、モータシャフトに直接的に作用してモータシャフトを制動するように構成されている。
本態様の電動工具は、最終出力シャフトが何らかの原因でロック状態に陥った場合に、安全装置であるブレーキ装置がモータシャフトを制動することで、工具本体が第2の軸周りに過度に回転するのを抑制することができる。また、ブレーキ装置は、モータシャフトに直接的に作用するように構成されている。このため、最終出力シャフトに直接的に作用する場合よりも小さな力でモータシャフトを制動し、工具本体の過度な回転を抑制することができる。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、電動工具は、モータシャフトのトルクを最終出力シャフトに伝達するように構成された伝達機構を更に備えてもよい。ブレーキ装置は、動力伝達経路において、モータと伝達機構との間に配置されていてもよい。この構成によれば、ブレーキ装置をモータに比較的近い位置に配置し、モータシャフトを効率的に制動することができる。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、電動工具は、第1の回転軸の延在方向において、モータ本体部とブレーキ装置の間に配置され、モータシャフトと一体的に回転するように構成されたファンを更に備えてもよい。ファンは、モータ本体部及びブレーキ装置を冷却する空気流を生成するように構成されていてもよい。この構成によれば、モータ本体部及びブレーキ装置の両方を効率的に冷却することができる。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、電動工具は、ブレーキ装置に動作可能に連結されたソレノイドを更に備えてもよい。ソレノイドは、ロック状態の検知に応じて起動され、ブレーキ装置を作動させるように構成されていてもよい。この構成によれば、比較的安価な電気部品であるソレノイドを利用して、速やかにブレーキ装置を作動させることができる。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、ブレーキ装置は、モータシャフトと一体的に回転可能に前記モータシャフトに固定された第1回転部材を含んでもよい。この構成によれば、モータシャフトに直接作用してモータシャフトを制動する合理的な構成が実現される。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、ブレーキ装置は、ブレーキ部材と、少なくとも1つの第1付勢部材と、押圧部材とを含んでもよい。ブレーキ部材は、第1回転部材との摩擦係合によってモータシャフトを制動するように構成されていてもよい。少なくとも1つの第1付勢部材は、ブレーキ部材を第1回転部材から離れる方向に付勢するように構成されていてもよい。押圧部材は、ロック状態の検知に応じて、少なくとも1つの第1付勢部材の付勢力に抗してブレーキ部材を第1回転部材に押し付けるように構成されていてもよい。この構成によれば、押圧部材を移動させることでモータシャフトを制動可能な合理的な構成が実現される。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、ブレーキ部材は、第1回転部材の第1の面に摩擦係合可能な第2の面を有してもよい。押圧部材は、支点を中心として回動し、ブレーキ部材を、第1の面と第2の面とが略平行な状態で、第1回転部材に対して直線状に移動させるように構成されていてもよい。この構成によれば、押圧部材の回動させることで、ブレーキ部材を直線状に移動させ、第1面と第2面とを比較的広い範囲で効果的に接触させることが可能となる。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、ブレーキ装置は、第2回転部材と、少なくとも1つの第2付勢部材と、ストッパとを含んでもよい。第2回転部材は、第1回転部材に摩擦係合した状態で、モータシャフト及び第1回転部材の回転に応じて第1の回転軸周りに回転可能に構成されていてもよい。少なくとも1つの第2付勢部材は、第2回転部材を第1回転部材に向けて付勢し、第1回転部材に摩擦係合させるように構成されていてもよい。ストッパは、常時には第2回転部材に干渉不能な第1位置に配置され、ロック状態の検知に応じて、第2回転部材に干渉可能な第2位置に移動することで、第2回転部材の回転を停止させるように構成されていてもよい。この構成によれば、ストッパを移動させることでモータシャフトを制動可能な合理的な構成が実現される。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、少なくとも1つの第2付勢部材は、少なくとも1つの皿バネであってもよい。この構成によれば、省スペースで高荷重を発揮することが可能な少なくとも1つの第2付勢部材が実現される。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、第2回転部材は、第1の回転軸周りの周方向において等間隔で配置された複数の干渉部を有してもよい。ストッパは、複数の干渉部の何れか1つに当接することで、第2回転部材の回転を停止させるように構成されていてもよい。この構成によれば、回転時のアンバランスが抑制され、且つ、ストッパによって速やかに停止可能な第2の回転部材が実現される。
本開示の1つ又はそれ以上の実施形態において、モータは、ブラシ付きモータであってもよい。この構成によれば、ブラシ付きモータへの通電停止後に慣性でロータ及びモータシャフトが回転を継続しても、ブレーキ装置によってモータシャフトを制動し、回転を停止させることができる。
以下、図面を参照して、本開示の代表的且つ非限定的ないくつかの実施形態について、具体的に説明する。以下の実施形態では、最終出力シャフトを回転駆動するように構成された電動工具として、ハンマドリルが例示される。
[第1実施形態]
以下、図1~図6を参照して、第1実施形態に係るハンマドリル1Aについて説明する。ハンマドリル1Aは、先端工具91を所定の駆動軸A2周りに回転駆動する動作(以下、回転動作という)と、先端工具91を駆動軸A2に沿って直線状に駆動する動作(以下、打撃動作という)とを遂行可能な電動工具である。ハンマドリル1Aは、いわゆる回転工具の一例であり、打撃工具の一例でもある。
以下、図1~図6を参照して、第1実施形態に係るハンマドリル1Aについて説明する。ハンマドリル1Aは、先端工具91を所定の駆動軸A2周りに回転駆動する動作(以下、回転動作という)と、先端工具91を駆動軸A2に沿って直線状に駆動する動作(以下、打撃動作という)とを遂行可能な電動工具である。ハンマドリル1Aは、いわゆる回転工具の一例であり、打撃工具の一例でもある。
まず、図1を参照して、ハンマドリル1Aの概略構成について説明する。図1に示すように、ハンマドリル1Aの外郭は、主に、工具本体10と、工具本体10に連結されたハンドル17とによって形成されている。
工具本体10は、ハウジングとも称される中空体であって、スピンドル3、モータ2、駆動機構4等を収容する。スピンドル3は、長尺の円筒状部材である。スピンドル3の軸方向の一端部は、ツールホルダ32として構成されている。ツールホルダ32は、先端工具91を、同軸状に、取り外し可能に保持するように構成されている。スピンドル3の長軸は、先端工具91の駆動軸A2を規定する。工具本体10は、駆動軸A2に沿って延在する。ツールホルダ32は、駆動軸A2の延在方向(以下、単に駆動軸方向ともいう)における工具本体10の一端部内に配置されている。
ハンドル17は、使用者によって把持される長尺状の中空体である。ハンドル17の軸方向の一端部は、駆動軸方向における工具本体10の他端部(ツールホルダ32が配置されているのとは反対側の端部)に連結されている。ハンドル17は、工具本体10の他端部から突出するように、駆動軸A2に交差する方向(詳細には、概ね直交する方向)に延びている。ハンドル17の突出端からは、外部の交流電源に接続可能な電源コード179が延出されている。ハンドル17は、使用者によって押圧操作(引き操作)されるトリガ171を有する。トリガ171が押圧操作されると、モータ2が通電され、駆動機構4が駆動されて、打撃動作及び/又は回転動作が行われる。
以下、ハンマドリル1Aの詳細構成について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、駆動軸A2の延在方向(工具本体10の長軸方向)を、ハンマドリル1Aの前後方向と規定する。前後方向において、ツールホルダ32が配置されている側をハンマドリル1Aの前側と規定し、反対側(ハンドル17が連結されている側)を後側と規定する。また、駆動軸A2に直交し、且つ、ハンドル17の長軸方向に概ね対応する方向を、ハンマドリル1Aの上下方向と規定する。上下方向において、工具本体10にハンドル17が連結されている側を上側と規定し、ハンドル17の突出端側を下側と規定する。また、前後方向及び上下方向に直交する方向を左右方向と規定する。
まず、工具本体10の詳細構成について説明する。
図1に示すように、工具本体10は、円筒状の前端部を有する。この円筒状の部分を、バレル部131という。工具本体10のうち、バレル部131以外の部分は、概ね矩形箱状に形成されている。工具本体10の内部空間は、工具本体10の内部に駆動軸A2に交差するように配置された隔壁15によって2つの空間に区画されている。本実施形態では、隔壁15は、工具本体10の内周に嵌め込まれ、工具本体10によって固定状に(工具本体10に対して実質的に移動不能に)保持されている。但し、隔壁15は、工具本体10と一体的に(工具本体10の一部として)形成されていてもよい。
隔壁15の後側の空間には、主としてモータ2が収容されている。隔壁15の前側の空間には、主としてスピンドル3及び駆動機構4が収容されている。以下、工具本体10のうち、隔壁15の後側の空間(つまり、モータ2の収容空間)に対応する部分を後側収容部11という。また、工具本体10のうち、隔壁15の前側の空間(つまり、スピンドル3及び駆動機構4の収容空間)に対応する部分(バレル部131を含む)を前側収容部13という。スピンドル3及び駆動機構4は基本的に潤滑を必要とするため、前側収容部13内には、潤滑剤(例えば、グリス)が入れられている。隔壁15は、後側収容部11の内部空間(モータ2の収容空間)を、潤滑剤から実質的に隔離する。また、詳細は後述するが、隔壁15は、各種シャフトの軸受の支持体としても機能する。
以下、工具本体10内の構成(要素)について説明する。
図1に示すように、後側収容部11内には、モータ2に加え、ファン27と、ブレーキ装置6と、ソレノイド8とが配置されている。また、前側収容部13内には、上述のように、スピンドル3及び駆動機構4が収容されている。以下、これらの要素について、順に説明する。
本実施形態では、モータ2は、ブラシ付きのモータであって、外部の交流電源から供給された電力で駆動される。図1に示すように、モータ2は、モータ本体部20と、モータシャフト25とを備える。モータ本体部20は、工具本体10に固定されたステータ21と、ステータ21の径方向内側に配置されたロータ23とを含む。モータシャフト25は、ロータ23から延設され、ロータ23と一体的に回転するように構成されている。本実施形態では、モータシャフト25の回転軸A1は、駆動軸A2の真下で、駆動軸A2と平行に延在する。駆動軸A2及び回転軸A1を含む仮想的な平面Pは、ハンマドリル1Aの左右方向の実質的な中心を通り、上下方向に延在する。
モータシャフト25は、2つの軸受251、252によって、工具本体10に対して回転軸A1周りに回転可能に支持されている。前側の軸受251は、隔壁15によって支持されている。後側の軸受252は、工具本体10の後端部(詳細には、後側収容部11内でモータ本体部20を収容するモータハウジング)に支持されている。モータシャフト25の前端部は、隔壁15を貫通し、前側収容部13内に突出している。この前側収容部13内に突出する部分には、駆動ギヤ461が固定されている。
ファン27は、モータシャフト25のうち、モータ本体部20と、前側の軸受251(隔壁15)との間の部分に固定されている。より詳細には、ファン27は、モータ本体部20の前方に、モータ本体部20に隣接配置されている。ファン27は、モータシャフト25と一体的に回転することで、モータ2を冷却するための空気流を生成する。
ブレーキ装置6は、動力伝達経路において、モータ2と駆動機構4との間に配置されている。より詳細には、ブレーキ装置6は、モータシャフト25の延在方向(つまり前後方向)において、モータ本体部20と軸受251との間に配置されている。更に詳細には、ブレーキ装置6は、ファン27と軸受251(隔壁15)との間(つまり、ファン27を挟んでモータ本体部20と反対側)に配置されている。詳細な図示は省略するが、本実施形態では、工具本体10(後側収容部11)の後部には、吸気口が設けられ、ブレーキ装置6の周囲には、排気口が設けられている。よって、ファン27の回転に応じて吸気口から工具本体10内に流入した空気は、後側収容部11内を前方へ流れつつモータ2及びブレーキ装置6を冷却し、排気口から流出する。このように、本実施形態では、モータ2及びブレーキ装置6を効率的に冷却する配置が実現されている。
ブレーキ装置6は、スピンドル3が何らかの理由で回転不能な状態(ロック状態)に陥った場合に、ソレノイド8によって作動され、モータシャフト25を制動するように構成されている。ソレノイド8は、後側収容部11内で、モータ2の上方に配置されている。ブレーキ装置6及びソレノイド8については、後で詳述する。
スピンドル3は、ハンマドリル1Aの最終出力シャフトである。図1に示すように、スピンドル3は、前側収容部13内に配置され、工具本体10に対して駆動軸A2周りに回転可能に支持されている。スピンドル3の前半部分は、ツールホルダ32を構成する。先端工具91は、その長軸が駆動軸A2と一致するように、ツールホルダ32の前端部に挿入される。先端工具91は、ツールホルダ32によって、ツールホルダ32に対する軸方向の移動が許容され、軸周りの回転が規制された状態で保持される。スピンドル3の後半部分は、後述するピストン413を摺動可能に保持するシリンダ33を構成する。
駆動機構4は、モータ2(モータシャフト25)に動作可能に連結され、モータ2の動力によって先端工具91を駆動するように構成されている。本実施形態では、駆動機構4は、打撃動作を遂行するように構成された打撃機構41と、回転動作を遂行するように構成された回転伝達機構46とを含む。打撃機構41は、モータシャフト25の回転運動を直線運動に変換して打撃要素に伝達することで、先端工具91を駆動軸A2に沿って直線状に駆動するように構成されている。回転伝達機構46は、モータシャフト25のトルクをスピンドル3に伝達することで、先端工具91を駆動軸A2周りに回転駆動するように構成されている。
詳細な図示及び説明は省略するが、本実施形態では、打撃機構41では、モータシャフト25の回転に応じて前後方向に揺動する揺動部材が、ピストン413をシリンダ33内で駆動軸A2に沿って往復動させる。ピストン413の往復動に応じて、インパクトボルト415が先端工具91を打撃することで、先端工具91を直線状に駆動する。回転伝達機構46は、モータシャフト25の駆動ギヤ461と、シリンダ33の外周に固定された被動ギヤ463と、これらのギヤに動作可能に連結された複数のギヤを含む。回転伝達機構46は、モータシャフト25の回転に応じてスピンドル3(ツールホルダ32)を回転させる。なお、打撃機構41及び回転伝達機構46には、夫々、上述の例とは異なる任意の公知の構成が採用されてもよい。
なお、本実施形態では、ハンマドリル1Aは、打撃動作のみが行われる打撃モード(hammering only)、回転動作のみが行われる回転モード(rotation only)、打撃動作と回転動作が同時に行われる回転打撃モード(hammering with rotation)の3つの動作モードを有する。詳細な図示及び説明は省略するが、駆動機構4は、操作部材を介して使用者によって選択された動作モードに応じて動作する。
以下、ハンドル17内の構成(要素)について説明する。
ハンドル17の上端部には、トリガ171が配置されている。ハンドル17の内部には、トリガ171の後側に隣接して、スイッチ172が配置されている。スイッチ172は、常時にはオフで維持され、トリガ171の押圧操作に応じてオンとされるように構成されている。
また、ハンドル17内のスイッチ172の下方には、コントローラ(制御ユニット)5が配置されている。詳細な図示は省略するが、コントローラ5は、回路基板に搭載された制御回路51、加速度センサ53等を含む。加速度センサ53は、検出した加速度を示す信号を制御回路51に出力するように構成されている。
コントローラ5は、図示しない電線を介して、スイッチ172、ソレノイド8等に電気的に接続されている。本実施形態では、コントローラ5の制御回路51は、スイッチ172がオン状態とされると、モータ2を駆動する。また、詳細は後述するが、制御回路51は、加速度センサ53の検出結果に基づいて、ソレノイド8を起動し、ブレーキ装置6を作動させるように構成されている。
以下、ブレーキ装置6について、詳細に説明する。
図2~図5に示すように、ブレーキ装置6は、ブレーキロータ61と、ブレーキ部材63と、付勢部材65と、押圧部材67とを備えている。
ブレーキロータ61は、ファン27と軸受251との間でモータシャフト25に固定されており、モータシャフト25と一体的に回転軸A1周りに回転する。ブレーキロータ61は、モータシャフト25に固定されたスリーブ611と、スリーブ611から径方向外側に突出する円盤状のディスク部615とを含む。ディスク部615の円環状の外周部の前面617は、前後方向に延在する直線に略直交するように配置されている。ブレーキロータ61は、金属(例えば、鉄)で形成されている。
ブレーキ部材63は、ブレーキロータ61の前側(ブレーキロータ61と軸受251との間)に配置されている。ブレーキ部材63は、モータシャフト25及びブレーキロータ61に対して前後方向に直線状に移動可能に配置されている。本実施形態では、ブレーキ部材63は、全体としては、中央部に開口を有する環状部材であって、モータシャフト25の周囲に配置されている。ブレーキ部材63は、ブレーキロータ61と摩擦係合することで、モータシャフト25を制動するように構成されており、受け板631と、摩擦材636とを含む。
受け板631は、円環状の中央部と、中央部から径方向外側に突出する複数の凸部634を含む。凸部634は、回転軸A1周りの周方向において、互いに間隔をあけて配置されている。凸部634のうち3つ(詳細には、下側、左上側、右上側の凸部634)には、夫々、ガイド孔635が設けられている。一方、隔壁15には、ガイド孔635に夫々対応して、3つのガイドピン151が固定され、後方に突出している。隔壁15は工具本体10に対して実質的に移動不能であるため、ガイドピン151は工具本体10に固定されているといってもよい。ガイドピン151は、夫々、ガイド孔635に摺動可能に挿通されており、モータシャフト25及びブレーキロータ61に対するブレーキ部材63の前後方向の移動を安定して案内する。なお、受け板631は、金属(例えば、鉄)で形成されている。
摩擦材636は、円環状に形成されている。摩擦材636は、ブレーキロータ61の外周部に概ね整合する大きさと形状を有し、受け板631の中央部の後面に固定されている。ブレーキ部材63の摩擦材636の後面637は、ブレーキロータ61の前面617と実質的に平行に配置され、前面617に対向している。後面637は、ブレーキロータ61の前面617と摩擦係合可能な摩擦面である。なお、ブレーキ部材63は、金属(例えば、鉄)で形成された単一部材として形成され、その後面がブレーキロータ61の前面617と摩擦係合可能であってもよい。
付勢部材65は、ブレーキ部材63をブレーキロータ61から離れる方向(つまり、前方)に付勢するように構成されている。本実施形態では、4つの付勢部材65が、回転軸A1周りの周方向において、互いに間隔をあけて配置されている。より詳細には、4つの付勢部材65は、上述の平面P(図4参照)の左側と右側に2つずつ、実質的に対称に配置されている。また、付勢部材65は、回転軸A1の上側と下側に2つずつ配置されている。本実施形態では、付勢部材65には、圧縮コイルバネが採用されている。付勢部材65は、前後方向において、工具本体10(後側収容部11のバネ受け部113)と、ブレーキ部材63(凸部634)との間に、圧縮状態で配置され、ブレーキ部材63を工具本体10に対して常に前方に付勢している。
押圧部材67は、後述するソレノイド8に動作可能に連結されており、ソレノイド8の起動に応じて移動(詳細には回動)することで、ブレーキ部材63を、付勢部材65の付勢力に抗してブレーキロータ61に押し付けるように構成されている。本実施形態では、押圧部材67は、全体としては、概ねホームベース型(五角形)の枠状部材であって、平面Pに対して略対称形状を有する。また、押圧部材67は、金属で形成されている。
押圧部材67は、2つの支点突起671と、2つの押圧突起673と、係合孔675とを有する。
各支点突起671は、前方に突出する突起である。支点突起671を左右方向に直交する断面で切ったときの断面形状は、略半円状である。2つの支点突起671は、押圧部材67の下端部に、左右方向に離間配置されている。なお、支点突起671は、平面Pに対して実質的に対称に配置されている。
各押圧突起673は、後方に突出する突起である。押圧突起673は、2つの押圧部材67の上下方向の略中央部(詳細には、側方からみたときに回転軸A 1と重なる位置)に、左右方向に離間配置されている。なお、押圧突起673は、平面Pに対して実質的に対称に配置されている。
係合孔675は、押圧部材67の上端部を前後方向に貫通する孔である。係合孔675には、長尺の連結部材68が挿通され、前後方向に延在している。連結部材68は、ロッド状の部材であって、連結部材68の前端部には、係合孔675よりも大径の円盤状のヘッド681が固定されている。連結部材68は、ヘッド681が押圧部材67の前側に配置された状態で係合孔675に挿通されている。連結部材68の後端部は、後述するソレノイド8ののプランジャ83に連結されている。
押圧部材67は、前後方向において、ブレーキ部材63と隔壁15との間に、前後方向に回動可能に配置されている。より詳細には、図5に示すように、隔壁15の下端部には、左右方向に離間して、2つの凹部153が形成されている。各凹部153は、支点突起671に整合する断面半円状に形成されている。支点突起671は、凹部153に係合している。このような構成により、押圧部材67は、2つの支点突起671を支点として(左右方向に延在する軸周りに)、工具本体10、ひいてはブレーキ部材63に対して前後方向に回動可能である。2つの押圧突起673は、夫々、前後方向において、ブレーキ部材63(詳細には受け板631の左中央部及び右中央部)に対向する位置に配置されている。
上述のように、付勢部材65がブレーキ部材63を常に前方に付勢するため、押圧部材67もブレーキ部材63を介して前方へ付勢されている。このため、図5に示すように、押圧部材67は、常時には、その上端部(係合孔675の下方の部分)が、隔壁15に設けられたストッパ155に後方から当接する位置(以下、初期位置ともいう)で保持されている。
また、ブレーキ部材63は、受け板631の中央部の前面633が、押圧部材67の押圧突起673に後方から当接する位置で保持されている。なお、押圧突起673は、平面Pに対して対称に、ブレーキ部材63の上下方向の略中央部でブレーキ部材63に当接している。このとき、ブレーキ部材63の摩擦材636の後面(摩擦面)637は、ブレーキロータ61の外周部の前面617から前方に離間している。以下、押圧部材67が初期位置にあるとき(後面637が前面617から離間しているとき)のブレーキ部材63の位置(図5に示す位置)を、離間位置ともいう。
以下、ソレノイド8について、詳細に説明する。
図1及び図5に示すように、ソレノイド8は、工具本体10内で、モータ本体部20の径方向外側に配置されている。より詳細には、ソレノイド8は、後側収容部11内で、モータ本体部20の真上に配置されている。本実施形態では、モータシャフト25の回転軸A1は、駆動軸A2よりも下方に位置するため、後側収容部11内においてモータ本体部20の真上には、スペースが形成される。そこで、このスペースが、ソレノイド8の配置空間として有効活用されている。
ソレノイド8は、コイルに電流を流すことで発生する磁界を利用して、電気的エネルギを、直線運動の機械的エネルギに転換するように構成された周知の電気部品である。ソレノイドは、ソレノイドアクチュエータ、リニアソレノイド等とも称されうる。
詳細な図示は省略するが、ソレノイド8は、フレーム内に収容されたコイルと、コイルへの通電に応じて直線状に移動可能なプランジャ83とを含む。ソレノイド8は、プランジャ83の移動軸A3が回転軸A1と実質的に平行に(つまり前後方向に)延在するように配置されている。このような配置により、上述のモータ本体部20の真上のスペースを最も効率的に利用することができる。プランジャ83の前端部は、フレームから前方へ突出し、連結部材68の後端部と連結されている。つまり、プランジャ83と押圧部材67とは、連結部材68を介して動作可能に連結されている。
本実施形態では、ソレノイド8は、いわゆるプル型のソレノイドであって、プランジャ83は、常時には最前方位置(図5に示す位置)に配置されている。コイルに電流が流されると、図6に示すように、プランジャ83は、移動軸A3に沿って後方に直線状に移動し、連結部材68も、プランジャ83と一体的に後方に直線状に移動する。
プランジャ83は、後方への移動に伴って、連結部材68の前端部のヘッド681を介して、押圧部材67の上端部を後方に引っ張る。これにより、押圧部材67は、付勢部材65の付勢力に抗して、支点突起671を支点として、初期位置から後方に(左からみて時計回り方向に)回動する。押圧部材67は、押圧突起673がブレーキ部材63に当接した状態で回動することで、ブレーキ部材63を後方に移動させ、ブレーキ部材63をブレーキロータ61に押し付ける。以下、このときの押圧部材67の位置(図6に示す位置)を、押圧位置ともいう。
押圧部材67が回動する間、ブレーキ部材63は、ガイドピン151によって案内され、摩擦材636の後面637がブレーキロータ61の前面617と実質的に平行な状態で、後方に直線状に移動する。なお、上述の付勢部材65及び押圧突起673の配置により、押圧部材67は、回動に応じて、付勢部材65の付勢力に抗してブレーキ部材63をバランスよく押圧し、移動させることができる。
ブレーキ部材63は、ブレーキロータ61に押し付けられ、ブレーキ部材63の後面637と、ブレーキロータ61の前面617とが当接し、摩擦係合するのに応じて、ブレーキロータ61を介してモータシャフト25を制動する。なお、摩擦係合とは、摩擦力による係合をいい、滑り状態で係合している状態も含む概念である。以下、ブレーキ部材63の後面637と、ブレーキロータ61の前面617とが摩擦係合するブレーキ部材63の位置(図6に示す位置)を、接触位置ともいう。
以下、ハンマドリル1Aの動作について説明する。
上述のように、トリガ171が押圧され、スイッチ172がオンとされると、コントローラ5の制御回路51は、モータ2に通電し、モータ2の駆動を開始する。駆動機構4は、選択された動作モードに応じて動作する。
制御回路51は、モータ2を駆動している間、加速度センサ53によって検出された加速度(加速度センサ53からの信号)に基づいて、ロック状態が発生したか否かを判断する。加速度センサ53によって検出される加速度は、工具本体10の駆動軸A2周りの回転状態、ひいてはスピンドル3のロック状態を示す物理量(指標)である。なお、ロック状態が発生したか否かの判断方法に関しては、いかなる方法が用いられてもよい。例えば、検出された加速度、又は加速度に基づいて算出された値(例えば、角加速度)が所定の閾値を超えた場合に、ロック状態が発生したと判断する方法が採用されうる。
制御回路51は、ロック状態が発生したと判断すると(つまり、ロック状態の発生を検知すると)、モータ2への通電、つまりモータ2の駆動を停止する。また、制御回路51は、モータ2への通電停止と実質的に同じタイミングで(あるいは、通電停止の直前又は直後に)ソレノイド8を起動することにより、ブレーキ装置6を作動させる。上述のように、プランジャ83及び連結部材68が後方に引き込まれ、押圧部材67によってブレーキ部材63が離間位置から接触位置へ移動される(図6参照)。
モータ2のロータ23及びモータシャフト25は、モータ2への通電が停止されても、慣性により、回転を継続しようとする。これに対し、接触位置に配置されたブレーキ部材63は、ブレーキロータ61と摩擦係合することで、モータ2のモータシャフト25を制動する。ブレーキロータ61は、ブレーキ部材63に対して滑りながらモータシャフト25と共に減速回転した後、回転を停止する。モータシャフト25の回転停止により、駆動機構4の動作も停止する。なお、本実施形態のモータ2はブラシ付きモータであるため、ブラシレスDCモータに比べて電気的に制動しにくい。よって、本実施形態では、機械的なブレーキ装置6を採用することで、モータ2への通電停止後にモータシャフト25を速やかに停止させる構成が採用されている。
その後、制御回路51は、トリガ171の押圧が解除され、スイッチ172がオフとされると、ソレノイド8への通電を停止する。あるいは、制御回路51は、プランジャ83の起動から所定時間経過後に通電を停止してもよい。これにより、プランジャ83が最前方位置へ復帰する。プランジャ83の最前方位置への復帰に応じて、付勢部材65の付勢力により、ブレーキ部材63は接触位置から離間位置へ復帰し、押圧部材67は押圧位置から初期位置へ復帰する(図5参照)。
以上に説明したように、本実施形態では、ハンマドリル1Aの最終出力シャフトであるスピンドル3が何らかの原因でロック状態に陥った場合に、安全装置であるブレーキ装置6がモータシャフト25に直接的に作用して制動する。これにより、工具本体10が反動トルクで駆動軸A2周りに過度に回転するのを抑制することができる。また、ブレーキ装置6は、モータシャフト25に直接的に作用するように構成されている。このため、最終出力シャフトであるスピンドル3に直接的に作用する場合よりも小さな力でモータシャフト25を制動し、工具本体10の過度な回転を抑制することができる。
また、ブレーキ装置6は、動力伝達経路において、モータ2と駆動機構4(回転伝達機構46)との間に配置ているため、モータ2に比較的近い位置で、モータシャフト25を効率的に制動することができる。また、スピンドル3に直接的に作用する場合に比べ、ブレーキ装置6を潤滑剤の影響を受けにくい位置に配置することができる。特に、本実施形態では、ブレーキ装置6は、潤滑剤が配置された前側収容部13から隔壁15によって区画された後側収容部11内に配置されている。よって、ブレーキ装置6を潤滑剤から容易且つ確実に隔離することができる。
また、本実施形態では、ブレーキ装置6(押圧部材67)に動作可能に連結されたソレノイド8が、ブレーキ装置6を作動させる。より詳細には、コントローラ5の制御回路51が、ロック状態の検知に応じてソレノイド8を起動し、ブレーキ装置6を作動させる。ソレノイド8は、比較的安価な電気部品である。よって、ロック状態の検知に応じて、速やかにブレーキ装置6を作動させる構成を、比較的低コストで実現することができる。また、電気部品であるソレノイド8も後側収容部11内に配置されているため、ソレノイド8を潤滑剤から保護することができ、且つ、ソレノイド8とブレーキ装置6(押圧部材67)とを容易に連結することができる。また、ブレーキ装置6及びソレノイド8の全体を、比較的小さなスペースに配置することができる。
更に、本実施形態では、ブレーキロータ61とブレーキ部材63とが、互いに摩擦係合することでモータシャフト25を制動する。ブレーキ部材63は、常時には付勢部材65によって付勢され、離間位置に配置されているが、ロック状態の検知に応じて、押圧部材67によって接触位置に移動され、ブレーキロータ61に押し付けられて摩擦係合する。本実施形態では、ソレノイド8が起動に応じて押圧部材67を移動させるだけで、モータシャフト25を制動可能な合理的な構成が実現されている。特に、本実施形態では、押圧部材67は、支点突起671を中心として回動することで、ブレーキ部材63を直線状に移動させ、ブレーキ部材63の後面637と、ブレーキロータ61の前面617とを比較的広い範囲で効果的に接触させることできる。
第1実施形態の構成(特徴)と本開示の構成(特徴)との対応を以下に示す。但し、実施形態の構成(特徴)は単なる一例であって、本開示あるいは本発明の構成(特徴)を限定するものではない。
ハンマドリル1Aは、「電動工具」の一例である。モータ2、モータ本体部20、ステータ21、ロータ23、モータシャフト25は、夫々、「モータ」、「モータ本体部」、「ステータ」、「ロータ」、「モータシャフト」の一例である。回転軸A1は、「第1の回転軸」の一例である。スピンドル3(ツールホルダ32)は、「最終出力シャフト」の一例である。駆動軸A2は、「第2の回転軸」の一例である。工具本体10は、「工具本体」の一例である。コントローラ5(制御回路51)は、「検知装置」の一例である。ブレーキ装置6は、「ブレーキ装置」の一例である。
駆動機構4(回転伝達機構46)は、「伝達機構」の一例である。ファン27は、「ファン」の一例である。ソレノイド8は、「ソレノイド」の一例である。ブレーキロータ61は、「第1回転部材」の一例である。ブレーキ部材63、付勢部材65、押圧部材67は、夫々、「ブレーキ部材」、「第1付勢部材」、「押圧部材」の一例である。ブレーキロータ61の前面617は、「第1回転部材の第1の面」の一例である。ブレーキ部材63の後面637は、「ブレーキ部材の第2の面」の一例である。
[第2実施形態]
以下、図7~図10を参照して、第2実施形態に係るハンマドリル1Bについて説明する。ハンマドリル1Bは、第1実施形態のハンマドリル1Aのブレーキ装置6とは異なるブレーキ装置7を備えている。また、ブレーキ装置7とソレノイド8との連結態様も第1実施形態とは異なっている。一方、これらの構成以外については、ハンマドリル1Bは、ハンマドリル1Aと実質的に同一の構成を有する。よって、以下の説明では、実質的に同一の構成には、第1実施形態と同一符号を付して図示及び説明を適宜省略又は簡略化し、主に、第1実施形態と異なる特徴について説明する。
以下、図7~図10を参照して、第2実施形態に係るハンマドリル1Bについて説明する。ハンマドリル1Bは、第1実施形態のハンマドリル1Aのブレーキ装置6とは異なるブレーキ装置7を備えている。また、ブレーキ装置7とソレノイド8との連結態様も第1実施形態とは異なっている。一方、これらの構成以外については、ハンマドリル1Bは、ハンマドリル1Aと実質的に同一の構成を有する。よって、以下の説明では、実質的に同一の構成には、第1実施形態と同一符号を付して図示及び説明を適宜省略又は簡略化し、主に、第1実施形態と異なる特徴について説明する。
図7~図9に示すように、ハンマドリル1Bのブレーキ装置7は、モータシャフト25の延在方向(つまり前後方向)において、ファン27と軸受251(隔壁15)との間(つまり、ファン27を挟んでモータ本体部20と反対側)に配置されている。ソレノイド8は、後側収容部11内で、モータ2の真上に配置されている。
ブレーキ装置7は、第1ロータ71と、第2ロータ72と、付勢部材75と、ストッパ77とを備えている。
第1ロータ71は、ファン27と軸受251との間でモータシャフト25に固定されており、モータシャフト25と一体的に回転軸A1周りに回転する。第1ロータ71は、モータシャフト25に固定されたスリーブ711と、スリーブ711から径方向外側に突出する円盤状のディスク部715とを含む。第1ロータ71は、金属(例えば、鉄)で形成されている。
第2ロータ72は、全体としては、円環状に形成されている。第2ロータ72の外径は、第1ロータ71のディスク部715の外径よりも大きい。第2ロータ72の前面側には、ディスク部715に概ね整合する凹部が形成されている。第2ロータ72は、第1ロータ71の後側に配置され、ディスク部715の外周部に後側から嵌め込まれている。第2ロータ72は、金属(例えば、鉄)で形成されている。また、第2ロータ72には、径方向外側に突出する2つの突起725が設けられている。2つの突起725は、同一形状を有し、回転軸A1を挟んで対角上に配置されている。
付勢部材75は、第2ロータ72を第1ロータ71に向けて付勢し、第1ロータ71に押し付けるように構成されている。本実施形態では、付勢部材75には、省スペースで高荷重を発揮することが可能な皿バネが採用されている。付勢部材75は、前後方向において、第2ロータ72と、保持リング712との間に、圧縮状態で配置されている。保持リング712は、第2ロータ72の後側で第1ロータ71のスリーブ711に固定されている。第1ロータ71のディスク部715の外周部の後面717と、第2ロータ72の前面722(凹部の底面)とは、常時には、付勢部材75の付勢力によって、摩擦係合している。このため、モータシャフト25及び第1ロータ71が回転するのに応じて、第2ロータ72も回転する。なお、第1実施形態と同様、第1ロータ71と第2ロータ72の一方に、摩擦材が固定されていてもよい。
ストッパ77は、ソレノイド8に動作可能に連結されており、ソレノイド8の起動に応じて移動(詳細には直線移動)することで、第2ロータ72に干渉(当接)し、第2ロータ72の回転を停止させるように構成されている。本実施形態では、ストッパ77は、円柱状のピンであって、その移動軸A4が回転軸A1と平行に(つまり前後方向に)延在するように配置されている。
ストッパ77の前部は、隔壁15に形成されたガイド孔157内に、前後方向に摺動可能に配置されている。また、隔壁15の後面には、ガイド孔161を有するガイド部材16が固定されている。ガイド孔161は、ガイド部材16のうち、ガイド孔157の後方でガイド孔157に対向する部分に形成されている。ストッパ77は、ガイド孔161内を前後方向に摺動可能である。ガイド孔157及びガイド孔161は、ストッパ77の前後方向の移動を安定して案内する。なお、ストッパ77の移動軸A4は、第2ロータ72の回転時の突起725の移動経路(突起725が通過する領域)に交差している。
以下、ブレーキ装置7(ストッパ77)とソレノイド8との連結態様について説明する。
図8に示すように、ストッパ77と、ソレノイド8のプランジャ83とは、連結部材78を介して動作可能に連結されている。連結部材78は、側方からみてL字状に屈曲する板状部材であって、前後方向に延びる第1部分781と、第1部分781の前端から下方に延びる第2部分782とを含む。第1部分781の後端部は、プランジャ83の前端部に連結されている。第2部分782には、支持孔783が形成されている。ストッパ77は、前後方向に摺動可能に支持孔783に挿通された状態で、連結部材78によって支持されている。
ストッパ77の前後方向の略中央部(常にガイド孔157の外部に配置される部分)には、径方向外側に突出するフランジ部771が設けられている。ストッパ77は、フランジ部771が第2部分782の後面に対向するように支持孔783に挿通されている。前後方向において、ガイド部材16とフランジ部771の間には、付勢部材79が配置されている。付勢部材79は、圧縮コイルバネである。付勢部材79は、前端がフランジ部771に当接し、後端がガイド部材16に当接して圧縮された状態で、ストッパ77に外装されている。よって、ストッパ77は、付勢部材79によって、常にガイド部材16から離れる方向(前方)に付勢され、フランジ部771が第2部分782の後面に当接する位置で保持されている。
ソレノイド8に電流が供給されていない初期状態では、プランジャ83及び連結部材78は、夫々の移動可能範囲内で最前方位置にある。よって、ストッパ77も、その移動可能範囲内で最前方位置にある。このとき、ストッパ77の後端は、第2ロータ72よりも前方に位置する。よって、ストッパ77は、第2ロータ72の突起725の移動経路上には位置しない。つまり、第2ロータ72が回転しても、ストッパ77は、突起725に物理的に干渉することはない。このことから、以下、ストッパ77の最前方位置(図8に示す位置)を、非干渉位置ともいう。
コイルに電流が流されると、プランジャ83は、移動軸A3に沿って後方に直線状に移動する。連結部材78は、プランジャ83と一体的に後方に直線状に移動し、ストッパ77を、付勢部材79の付勢力に抗して、移動軸A4に沿って後方に直線状に移動させる。ソレノイド8の起動に応じて、図10に示すように、ストッパ77がその移動可能範囲内で最後方位置まで移動されると、ストッパ77の後端は、第2ロータ72の後端よりも後方に位置する。ストッパ77は、突起725の移動経路上に配置され、第2ロータ72が回転すると、突起725に物理的に干渉(当接)することになる。このことから、以下、ストッパ77の最後方位置(図10に示す位置)を干渉位置ともいう。ストッパ77は、干渉位置において第2ロータ72の突起725に当接することで、第2ロータ72の回転を停止させ、第1ロータ71を介してモータシャフト25を制動する。
以下、ハンマドリル1Bの動作について説明する。
トリガ171が押圧され、スイッチ172がオンとされると、コントローラ5の制御回路51は、モータ2に通電し、モータ2の駆動を開始する。駆動機構4は、選択された動作モードに応じて動作する。
制御回路51は、モータ2を駆動している間、加速度センサ53によって検出された加速度(加速度センサ53からの信号)に基づいて、ロック状態が発生したか否かを判断する。制御回路51は、ロック状態が発生したと判断すると(つまり、ロック状態の発生を検知すると)、モータ2への通電、つまりモータ2の駆動を停止する。また、制御回路51は、モータ2への通電停止と実質的に同じタイミングで(あるいは、通電停止の直前又は直後に)ソレノイド8を起動することにより、ブレーキ装置7を作動させる。上述のように、プランジャ83及び連結部材78が後方に引き込まれ、ストッパ77が非干渉位置から干渉位置へ移動される(図10参照)。
モータ2のロータ23及びモータシャフト25は、モータ2への通電を停止しても、慣性により、回転を継続しようとする。これに対し、干渉位置に配置されたストッパ77は、第2ロータ72に当接して第2ロータ72の回転を直ちに停止させる。第2ロータ72が回転を停止すると、第1ロータ71は、第2ロータ72に対して滑りながらモータシャフト25と共に減速回転した後、回転を停止する。本実施形態では、ストッパ77と第2ロータ72(突起725)との当接(衝突)によって衝撃が発生する。これに対し、第2ロータ72と、モータシャフト25と一体化された第1ロータ71との間で滑りを発生させることで、この衝撃を緩衝することができる。モータシャフト25の回転停止により、駆動機構4の動作も停止する。
その後、制御回路51がソレノイド8への通電を停止すると、プランジャ83は最前方位置へ復帰する。プランジャ83の最前方位置への復帰に応じて、連結部材78も最前方位置へ復帰し、付勢部材79の付勢力により、ストッパ77は干渉位置から非干渉位置へ復帰する(図8参照)。
以上に説明したように、本実施形態でも、第1実施形態と同様、スピンドル3が何らかの原因でロック状態に陥った場合に、ソレノイド8の起動に応じて、安全装置であるブレーキ装置7がモータシャフト25に直接的に作用して制動する。これにより、工具本体10が反動トルクで駆動軸A2周りに過度に回転するのを抑制することができる。また、ブレーキ装置7は、モータシャフト25に直接的に作用するように構成されているため、スピンドル3に直接的に作用する場合よりも小さな力でモータシャフト25を制動し、工具本体10の過度な回転を抑制することができる。また、本実施形態でも、ブレーキ装置7及びソレノイド8は、後側収容部11内に配置されているため、第1実施形態と同様、潤滑剤からの保護、ソレノイド8とブレーキ装置7(ストッパ77)との容易な連結が実現される。
更に、本実施形態では、常時には、第1ロータ71と第2ロータ72とが、付勢部材75の付勢力によって互いに押し付けられて摩擦係合し、一体的に回転することでトルクを伝達する。そして、ストッパ77が、ロック状態の検知に応じて、非干渉位置から干渉位置へ移動され、第2ロータ72の回転を停止させることで、第1ロータ71を介してモータシャフト25を制動する。本実施形態では、ソレノイド8が起動に応じてストッパ77を移動させるだけで、モータシャフト25を制動可能な合理的な構成が実現されている。また、第2ロータ72には、干渉位置にあるストッパ77と干渉可能な2つの突起725が対角上に(つまり周方向に等間隔で)配置されている。これにより、回転時のアンバランスが抑制され、且つ、ストッパ77によって速やかに停止可能な第2ロータ72が実現されている。
第2実施形態の構成(特徴)と本開示の構成(特徴)との対応を以下に示す。但し、実施形態の構成(特徴)は単なる一例であって、本開示あるいは本発明の構成(特徴)を限定するものではない。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成については、記載を省略する。
ハンマドリル1Bは、「電動工具」の一例である。ブレーキ装置7は、「ブレーキ装置」の一例である。第1ロータ71は、「第1回転部材」の一例である。第2ロータ72、付勢部材75、ストッパ77は、夫々、「第2回転部材」、「第2付勢部材」、「ストッパ」の一例である。付勢部材75は、「皿バネ」の一例である。突起725は、「干渉部」の一例である。
なお、上記実施形態は単なる例示であり、本開示に係る電動工具は、上記実施形態に例示されたハンマドリル1A、1Bに限定されるものではない。例えば、下記に例示される非限定的な変更を加えることができる。また、これらの変更のうち少なくとも1つが、ハンマドリル1A、1Bの構成(特徴)の少なくとも一部、請求項に記載された構成(特徴)の少なくとも1つと組み合わされて採用されうる。
例えば、上記実施形態では、回転駆動されるように構成された最終出力シャフトを備えた電動工具の具体例として、回転動作及び打撃動作が可能なハンマドリル1A、1Bが挙げられている。しかしながら、本開示に係る電動工具は、回転動作のみが可能な電動ドリルや、ナットやボルトの締め付けが可能な締付工具として具現化されてもよい。また、例えば、打撃モード及び回転打撃モードの2つの動作モードを有するハンマドリルに適用されてもよい。
ハンマドリル1A、1Bは、外部の交流電源ではなく、充電式のバッテリから供給される電力で動作するように構成されていてもよい。この場合、電源コード179に代えて、例えば、ハンドル17の下端部に、バッテリを着脱可能なバッテリ装着部が設けられていてもよい。
モータ2は、モータシャフト25の回転軸A1が、駆動軸A2と交差するように配置されていてもよい。モータ2の配置の変更に応じて、工具本体10の構成も変更されうる。例えば、工具本体10はL字状に形成されていてもよい。また、工具本体10の内部空間は、隔壁15で区画されている必要はないし、別の位置で区画されていてもよい。なお、ブレーキ装置6、7は、工具本体10内で、潤滑剤が配置されていない空間に配置されることが好ましい。
ファン27の構成や配置、工具本体10内における空気の流路(吸気口)、排気口の配置)は、上記実施形態の例とは異なっていてもよい。例えば、ファン27は、モータ本体部20の後方に配置されてもよい。また、例えば、ファン27として、軸方向の二方向(前方及び後方)から空気を吸い込み可能なファンが採用されてもよい。
上記実施形態では、コントローラ5の制御回路51が、加速度センサ53によって検出された加速度に基づいて、ロック状態の発生を検知する例が説明されている。しかしながら、ハンマドリル1A、1Bは、加速度センサ53に代えて、工具本体10の駆動軸A2周りの回転状態を検出可能な別の種類の検出器(例えば、速度センサ、角速度センサ、又は角加速度センサ)を備えてもよい。あるいは、ハンマドリル1A、1Bは、工具本体10の回転状態とは異なる物理量(例えば、先端工具91に作用する負荷)を検出する検出器を備え、制御回路51は、検出された物理量に基づいてロック状態の発生を検知してもよい。また、加速度センサ53又は他の検出器は、コントローラ5(制御回路51)とは別個に設けられてもよい。制御回路51及び加速度センサ53は、ハンドル17内ではなく、工具本体10内に配置されてもよい。
ブレーキ装置6、7の構成(例えば、構成要素、及び、各構成要素の形状、数、配置)は、適宜、変更されうる。以下に、ブレーキ装置6、7において採用可能な変形例を挙げる。
ブレーキ装置6のブレーキ部材63には、ブレーキロータ61の前面617に摩擦係合可能な複数の摩擦材が取り付けられていてもよい。また、ブレーキ部材63は、例えば、ブレーキロータ61の径方向に移動するように構成されてもよい。また、ブレーキロータ61と、ブレーキ部材63とは、回転軸A1に直交する面同士ではなく、円錐面同士が摩擦係合するように構成されてもよい。ブレーキ部材63のガイド構造は、ガイドピン151とは異なる部材(例えば、工具本体10の内壁部)によって構成されてもよい。ガイドピン151の数は、4以外の数であってもよい。
押圧部材67の支点突起671及び/又は押圧突起673の数、配置は、上記実施形態の例に限られない。また、押圧部材67は、ブレーキ部材63をブレーキロータ61に押し付け可能である限り、支点突起671及び/又は押圧突起673を有しなくてもよい。例えば、押圧部材67は、工具本体10(後側収容部11)に支持された支持シャフトによって、回動可能に支持されていてもよい。押圧部材67は、直線状に前後方向に移動して、ブレーキ部材63をブレーキロータ61に押し付けるように構成されてもよい。あるいは、押圧部材67は省略されてもよい。例えば、ブレーキ部材63は、プランジャ83(連結部材68)に動作可能に連結され、ソレノイド8の起動に応じて移動されてもよい。
ブレーキ装置7の第1ロータ71と、第2ロータ72とは、回転軸A1に直交する面同士ではなく、円錐面同士が摩擦係合するように構成されてもよい。第2ロータ72の突起725の数は、1であってもよいし、3以上であってもよい。但し、第2ロータ72の回転時のアンバランスを抑制するために、複数の突起725が周方向に等間隔で配置されることが好ましい。また、第2ロータ72の突起以外の部位がストッパ77と当接可能であってもよい。例えば、円盤状の第2ロータ72に円弧状の溝が形成され、ストッパ77がこの溝に係合することで、第2ロータ72の回転を停止させてもよい。
ストッパ77は、干渉位置において、突起725に干渉(当接)して第2ロータ72の回転を停止できる限り、他の形状(例えば、角柱状)であってもよい。ストッパ77は、連結部材78の一部によって形成されてもよい。また、ストッパ77は、非干渉位置と干渉位置との間で第2ロータ72の径方向に移動可能であってもよい。ストッパ77のガイド構造は、隔壁15やガイド部材16以外の部分(例えば、工具本体10の内壁部)によって構成されてもよい。
連結部材68、78は、夫々、上記実施形態とは異なる形状であってもよいし、互いに連結された複数の部材で構成されてもよい。また、連結部材68と押圧部材67との連結態様、及び、連結部材78とストッパ77との連結態様は、上記実施形態の例とは異なってもよい。
付勢部材65、75は、夫々、上記実施形態の例とは異なる種類のバネ(例えば、引張りバネ、捩りバネ)又はバネ以外の弾性体(例えば、エラストマ)であってもよい。付勢部材65、75の数や配置も、上記実施形態の例とは異なっていてもよい。
ソレノイド8は、プル型ではなく、プッシュ型のソレノイドであってもよい。この場合、例えば、ブレーキ装置6では、前後方向において、ブレーキロータ61とソレノイド8の間にブレーキ部材63(及び押圧部材67)が配置されればよい。また、ブレーキ装置7では、ストッパ77は、初期状態では、第2ロータ72の突起725に干渉不能な最後方位置に配置され、ソレノイド8の起動に応じて、突起725に干渉可能な最前方位置に移動されてもよい。ソレノイド8は、複数設けられてもよい。
更に、本発明、上記実施形態及びその変形例の趣旨に鑑み、以下の態様が構築される。以下の態様のうち少なくとも1つが、上述の実施形態及びその変形例、並びに各請求項に記載された構成(特徴)の少なくとも1つと組み合わされて採用されうる。
[態様1]
前記ブレーキ装置は、複数の部材間の摩擦係合によって制動力を発揮する摩擦式ブレーキ機構である。
[態様2]
前記ブレーキ部材のうち、少なくとも、前記第1回転部材と摩擦係合する部分は、摩擦材で形成されている。
本態様によれば、ブレーキ部材は、第1回転部材を効率的に制動することができる。摩擦材636は、「摩擦材」の一例である。
[態様3]
前記ブレーキ部材を、前記第2の面が前記第1回転部材の前記第1の面から離間する離間位置と、前記第2の面が前記第1の面に当接して摩擦係合する接触位置との間で直線状に移動可能にガイドする少なくとも1つのガイドを備える。
本態様によれば、ブレーキ部材の移動を安定化することができる。ガイドピン151は、本態様の「ガイド」の一例である。
[態様4]
前記押圧部材は、前記ブレーキ部材に近づく方向に突出し、前記ブレーキ部材に当接する複数の押圧突起を有する。
押圧突起673は、本態様の「押圧突起」である。
[態様5]
前記工具本体の内部空間は、隔壁によって、少なくとも、前記モータが配置された第1空間と、潤滑剤と共に前記最終出力シャフト及び前記伝達機構が配置された第2空間とに区画されており、 前記ブレーキ装置は、前記第2空間に配置されている。
本態様によれば、隔壁によって、モータ本体部及びブレーキ装置を確実に潤滑剤から隔離することができる。隔壁15は、本態様の「隔壁」の一例である。後側収容部11の内部空間は、「第1空間」の一例である。前側収容部13の内部空間は、「第2空間」の一例である。
[態様6]
前記隔壁は、前記モータシャフトを回転可能に支持する軸受を支持する。
本態様によれば、第1空間と第2空間を区画する隔壁を、軸受の支持体として利用する合理的な構成が実現される。軸受251は、本態様の「軸受」の一例である。
[態様7]
前記ソレノイドは、前記第1空間に配置されている。
本態様によれば、ブレーキ装置とソレノイドとが、モータと共に、潤滑剤の不要な第1空間に配置されている。よって、ソレノイドとブレーキ装置との連結を容易にすることができる。
[態様8]
前記ソレノイドは、前記第1の回転軸に直交し、且つ、前記モータ本体部を通過する直線上に配置されている。
本態様によれば、モータ本体部の径方向外側にソレノイドが配置される。よって、第1の回転軸(モータシャフトの回転軸)の延在方向において、ソレノイドとブレーキ装置とを比較的コンパクトに配置することができる。
[態様9]
前記ソレノイドは、前記第1の回転軸に平行に直線状に移動するように構成され、前記ブレーキ装置に動作可能に連結された作動部を備えている。
本態様によれば、モータ本体部の径方向において、ソレノイドを比較的コンパクトに配置することができる。プランジャ83は、本態様の「作動部」の一例である。
[態様10]
前記作動部は、前記押圧部材に動作可能に連結され、起動に応じて前記押圧部材を移動させるように構成されている。
[態様11]
前記作動部は、前記ストッパに動作可能に連結され、起動に応じて前記ストッパを移動させるように構成されている。
[態様12]
前記ストッパは、前記第1回転軸の延在方向と平行に直線状に移動するように構成されている。
[態様13]
前記検知装置は、前記工具本体の前記第2の回転軸周りの回転状態に基づいて前記ロック状態を検知するように構成されている。
最終出力シャフトがロック状態に陥ると、工具本体が第2の回転軸周りに回転する。よって、本態様によれば、検知装置は、ロック状態を適切に検知することができる。
[態様14]
前記電動工具は、前記工具本体の前記第2の回転軸周りの前記回転状態を検出器を更に備える。
加速度センサ53は、「検出器」の一例である。
[態様15]
前記電動工具は、前記ロック状態の検知に応じて前記ソレノイドを起動させるように構成された制御装置を更に備える。
コントローラ5の制御回路51は、本態様の「制御装置」の一例である。
[態様16]
前記第1回転軸と前記第2回転軸は平行である。
[態様1]
前記ブレーキ装置は、複数の部材間の摩擦係合によって制動力を発揮する摩擦式ブレーキ機構である。
[態様2]
前記ブレーキ部材のうち、少なくとも、前記第1回転部材と摩擦係合する部分は、摩擦材で形成されている。
本態様によれば、ブレーキ部材は、第1回転部材を効率的に制動することができる。摩擦材636は、「摩擦材」の一例である。
[態様3]
前記ブレーキ部材を、前記第2の面が前記第1回転部材の前記第1の面から離間する離間位置と、前記第2の面が前記第1の面に当接して摩擦係合する接触位置との間で直線状に移動可能にガイドする少なくとも1つのガイドを備える。
本態様によれば、ブレーキ部材の移動を安定化することができる。ガイドピン151は、本態様の「ガイド」の一例である。
[態様4]
前記押圧部材は、前記ブレーキ部材に近づく方向に突出し、前記ブレーキ部材に当接する複数の押圧突起を有する。
押圧突起673は、本態様の「押圧突起」である。
[態様5]
前記工具本体の内部空間は、隔壁によって、少なくとも、前記モータが配置された第1空間と、潤滑剤と共に前記最終出力シャフト及び前記伝達機構が配置された第2空間とに区画されており、 前記ブレーキ装置は、前記第2空間に配置されている。
本態様によれば、隔壁によって、モータ本体部及びブレーキ装置を確実に潤滑剤から隔離することができる。隔壁15は、本態様の「隔壁」の一例である。後側収容部11の内部空間は、「第1空間」の一例である。前側収容部13の内部空間は、「第2空間」の一例である。
[態様6]
前記隔壁は、前記モータシャフトを回転可能に支持する軸受を支持する。
本態様によれば、第1空間と第2空間を区画する隔壁を、軸受の支持体として利用する合理的な構成が実現される。軸受251は、本態様の「軸受」の一例である。
[態様7]
前記ソレノイドは、前記第1空間に配置されている。
本態様によれば、ブレーキ装置とソレノイドとが、モータと共に、潤滑剤の不要な第1空間に配置されている。よって、ソレノイドとブレーキ装置との連結を容易にすることができる。
[態様8]
前記ソレノイドは、前記第1の回転軸に直交し、且つ、前記モータ本体部を通過する直線上に配置されている。
本態様によれば、モータ本体部の径方向外側にソレノイドが配置される。よって、第1の回転軸(モータシャフトの回転軸)の延在方向において、ソレノイドとブレーキ装置とを比較的コンパクトに配置することができる。
[態様9]
前記ソレノイドは、前記第1の回転軸に平行に直線状に移動するように構成され、前記ブレーキ装置に動作可能に連結された作動部を備えている。
本態様によれば、モータ本体部の径方向において、ソレノイドを比較的コンパクトに配置することができる。プランジャ83は、本態様の「作動部」の一例である。
[態様10]
前記作動部は、前記押圧部材に動作可能に連結され、起動に応じて前記押圧部材を移動させるように構成されている。
[態様11]
前記作動部は、前記ストッパに動作可能に連結され、起動に応じて前記ストッパを移動させるように構成されている。
[態様12]
前記ストッパは、前記第1回転軸の延在方向と平行に直線状に移動するように構成されている。
[態様13]
前記検知装置は、前記工具本体の前記第2の回転軸周りの回転状態に基づいて前記ロック状態を検知するように構成されている。
最終出力シャフトがロック状態に陥ると、工具本体が第2の回転軸周りに回転する。よって、本態様によれば、検知装置は、ロック状態を適切に検知することができる。
[態様14]
前記電動工具は、前記工具本体の前記第2の回転軸周りの前記回転状態を検出器を更に備える。
加速度センサ53は、「検出器」の一例である。
[態様15]
前記電動工具は、前記ロック状態の検知に応じて前記ソレノイドを起動させるように構成された制御装置を更に備える。
コントローラ5の制御回路51は、本態様の「制御装置」の一例である。
[態様16]
前記第1回転軸と前記第2回転軸は平行である。
1A、1B:ハンマドリル、10:工具本体、11:後側収容部、113:バネ受け部、13:前側収容部、131:バレル部、15:隔壁、151:ガイドピン、153:凹部、155:ストッパ、157:ガイド孔、16:ガイド部材、161:ガイド孔、17:ハンドル、171:トリガ、172:スイッチ、179:電源コード、2:モータ、20:モータ本体部、21:ステータ、23:ロータ、25:モータシャフト、251:軸受、252:軸受、27:ファン、3:スピンドル、32:ツールホルダ、33:シリンダ、4:駆動機構、41:打撃機構、413:ピストン、415:インパクトボルト、46:回転伝達機構、461:駆動ギヤ、463:被動ギヤ、5:コントローラ、51:制御回路、53:加速度センサ、6:ブレーキ装置、61:ブレーキロータ、611:スリーブ、615:ディスク部、617:前面、63:ブレーキ部材、631:受け板、633:前面、634:凸部、635:ガイド孔、636:摩擦材、637:後面、65:付勢部材、67:押圧部材、671:支点突起、673:押圧突起、675:係合孔、68:連結部材、681:ヘッド、7:ブレーキ装置、71:第1ロータ、711:スリーブ、712:保持リング、715:ディスク部、717:後面、72:第2ロータ、722:前面、725:突起、75:付勢部材、77:ストッパ、771:フランジ部、78:連結部材、781:第1部分、782:第2部分、783:支持孔、79:付勢部材、8:ソレノイド、83:プランジャ、91:先端工具、A1:回転軸、A2:駆動軸、A3:移動軸、A4:移動軸、P:平面
Claims (11)
- ステータ及びロータを含むモータ本体部と、前記ロータから延設され、第1の回転軸周りに回転可能なモータシャフトとを有するモータと、
前記モータシャフトから伝達されたトルクによって第2の回転軸周りに回転駆動されるように構成された最終出力シャフトと、
前記モータ及び前記最終出力シャフトを収容する工具本体と、
前記最終出力シャフトのロック状態を検知するように構成された検知装置と、
前記ロック状態の検知に応じて、前記モータシャフトに直接的に作用して前記モータシャフトを制動するように構成された機械式のブレーキ装置とを備えた電動工具。 - 請求項1に記載の電動工具であって、
前記モータシャフトの前記トルクを前記最終出力シャフトに伝達するように構成された伝達機構を更に備え、
前記ブレーキ装置は、動力伝達経路において、前記モータと前記伝達機構との間に配置されていることを特徴とする電動工具。 - 請求項1又は2に記載の電動工具であって、
前記第1の回転軸の延在方向において、前記モータ本体部と前記ブレーキ装置の間に配置され、前記モータシャフトと一体的に回転するように構成されたファンを更に備え、
前記ファンは、前記モータ本体部及び前記ブレーキ装置を冷却する空気流を生成するように構成されていることを特徴とする電動工具。 - 請求項1~3の何れか1つに記載の電動工具であって、
前記ブレーキ装置に動作可能に連結されたソレノイドを更に備え、
前記ソレノイドは、前記ロック状態の検知に応じて起動され、前記ブレーキ装置を作動させるように構成されていることを特徴とする電動工具。 - 請求項1~4の何れか1つに記載の電動工具であって、
前記ブレーキ装置は、前記モータシャフトと一体的に回転可能に前記モータシャフトに固定された第1回転部材を含むことを特徴とする電動工具。 - 請求項5に記載の電動工具であって、
前記ブレーキ装置は、
前記第1回転部材との摩擦係合によって前記モータシャフトを制動するように構成されたブレーキ部材と、
前記ブレーキ部材を前記第1回転部材から離れる方向に付勢する少なくとも1つの第1付勢部材と、
前記ロック状態の検知に応じて、前記少なくとも1つの第1付勢部材の付勢力に抗して前記ブレーキ部材を前記第1回転部材に押し付けるように構成された押圧部材とを含むことを特徴とする電動工具。 - 請求項6に記載の電動工具であって、
前記ブレーキ部材は、前記第1回転部材の第1の面に摩擦係合可能な第2の面を有し、
前記押圧部材は、支点を中心として回動し、前記ブレーキ部材を、前記第1の面と前記第2の面とが略平行な状態で、前記第1回転部材に対して直線状に移動させるように構成されていることを特徴とする電動工具。 - 請求項5に記載の電動工具であって、
前記ブレーキ装置は、
前記第1回転部材に摩擦係合した状態で、前記モータシャフト及び前記第1回転部材の回転に応じて前記第1の回転軸周りに回転可能な第2回転部材と、
前記第2回転部材を前記第1回転部材に向けて付勢し、前記第1回転部材に摩擦係合させる少なくとも1つの第2付勢部材と、
常時には前記第2回転部材に干渉不能な第1位置に配置され、前記ロック状態の検知に応じて、前記第2回転部材に干渉可能な第2位置に移動することで、前記第2回転部材の回転を停止させるように構成されたストッパとを含むことを特徴とする電動工具。 - 請求項8に記載の電動工具であって、
前記少なくとも1つの第2付勢部材は、少なくとも1つの皿バネであることを特徴とする電動工具。 - 請求項8又は9に記載の電動工具であって、
前記第2回転部材は、前記第1の回転軸周りの周方向において等間隔で配置された複数の干渉部を有し、
前記ストッパは、前記複数の干渉部の何れか1つに当接することで、第2回転部材の回転を停止させるように構成されていることを特徴とする電動工具。 - 請求項1~10の何れか1つに記載の電動工具であって、
前記モータは、ブラシ付きモータであることを特徴とする電動工具。
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