JP2024042767A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の良好な工具保持装置を備えた作業機を提供する。
【解決手段】作業機１の工具保持装置は、ビット７０の挿入過程において、エラストマ５０の弾性変形により金属球３９がビット挿入穴３７の径方向外側に退避することを許容し、かつエラストマ５０の弾性変形の復元力により金属球３９をビット７０の溝部７２に係合させる構成であって、エラストマ５０がガイドスリーブ４０によって支持される構成である。エラストマ５０は、ガイドスリーブ４０が後方位置にあり金属球３９が後方位置にあるときに、アンビル３３の径方向において金属球３９の外側に位置し、後方位置にある金属球３９が前記径方向における外側に移動すると弾性変形する。
【選択図】図３

Description

本発明は、作業機に関する。

下記特許文献１の図１０－１６には、インパクトドライバにおける工具保持装置であって、ツールスリーブを操作することなくビットを装着可能な工具保持装置を開示する。この工具保持装置は、ビットを挿入可能なツールホルダと、ツールホルダの長孔に移動可能に設けられた係合部材であってビットをツールホルダに挿入すると径方向外側に移動する係合部材と、係合部材が径方向外側に移動すると拡径するリング状の弾性部材と、を備える。ツールホルダの外周には長孔と交わる溝が全周に亘って形成され、この溝に弾性部材が収容される。

特開2000-218412号公報

本発明者は、次の課題を見出した。すなわち、特許文献１の工具保持装置では、リング状の弾性部材がツールホルダの溝に嵌まってツールホルダに支持され、ビットの挿入の度にツールホルダ及び長孔の開口縁部と摺動するため、摩耗しやすい。このため、工具保持装置として耐久性が低くなる虞がある。

本発明の目的は、耐久性の良好な工具保持装置を備えた作業機を提供することにある。

本発明のある態様は、作業機である。この作業機は、
モータと、
前記モータによって回転される工具保持装置と、
を有する作業機であって、
前記工具保持装置は、
前後方向に延びるツールホルダであって、前方から後方に向かってビットを挿入可能な挿入穴と、前記ビットと係合可能な係合部材を前方位置と後方位置の間で移動可能に支持する長孔と、を有するツールホルダと、
前記ツールホルダの外周において前方位置と後方位置の間で移動可能なガイドスリーブであって、前記ガイドスリーブが後方位置にあり前記係合部材が前方位置にあるときに、前記ツールホルダの径方向において前記係合部材の外側に位置して前記係合部材の前記径方向における外側への移動を規制する規制部を有するガイドスリーブと、
前記ガイドスリーブが後方位置にあり前記係合部材が前記後方位置にあるときに、前記径方向において前記係合部材の外側に位置する弾性部材であって、前記後方位置にある前記係合部材が前記径方向における外側に移動すると弾性変形する弾性部材と、
を有し、
前記弾性部材は、前記ガイドスリーブによって支持されている。

本発明は「電動作業機」や「電動工具」、「電気機器」等と表現されてもよく、そのように表現されたものも本発明の態様として有効である。

本発明によれば、耐久性の良好な工具保持装置を備えた作業機を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る作業機１の側断面図。 (Ａ)は、作業機１の工具保持装置の側断面図。(Ｂ)は、図２(Ａ)のガイドスリーブ４０の斜視図。 作業機１の工具保持装置にビット７０を挿入する途中の断面図。 作業機１の工具保持装置にビット７０を挿入した状態の断面図。 作業機１の工具保持装置からビット７０を引き抜く途中の断面図。 (Ａ)は、本発明の実施の形態２の作業機の工具保持装置の側断面図。(Ｂ)は、図６(Ａ)のエラストマ５０とその内周面に設けられた金属部材５１の斜視図。 (Ａ)は、本発明の実施の形態３の作業機の工具保持装置の側断面図。(Ｂ)は、図７(Ａ)のコイルスプリング５８の斜視図。 (Ａ)は、本発明の実施の形態４の作業機の工具保持装置の側断面図。(Ｂ)は、図８(Ａ)のセットリング５９の斜視図。 (Ａ)は、本発明の実施の形態５の作業機の工具保持装置の側断面図。(Ｂ)は、本発明の実施の形態６の作業機の工具保持装置の側断面図。

（実施の形態１）
図１～図５は、本発明の実施の形態１に係る作業機１に関する。作業機１は、インパクトドライバである。図１により、作業機１における互いに直交する前後、上下方向を定義する。前後方向は、モータ軸２１と平行な方向である。

作業機１は、ハウジング１０を有する。ハウジング１０は、例えば左右二分割構造の樹脂成形体である。ハウジング１０は、モータ収容部１１、ハンドル部１２、及び電池パック装着部１３を含む。

モータ収容部１１は、中心軸が前後方向と略平行な筒状部である。ハンドル部１２は、上端がモータ収容部１１の前後方向の中間部に接続されて前記中間部から下方に延びる。電池パック装着部１３は、ハンドル部１２の下端に設けられ、電池パック１７を着脱可能に装着できる。作業機１は、電池パック１７の電力で動作する。

作業機１は、モータ収容部１１の後側の開口に接続されて当該開口を覆うテールカバー１４を有する。テールカバー１４は、ねじ止め等によりモータ収容部１１に固定される。

作業機１は、モータ収容部１１の前部に接続されたハンマケース１８を有する。ハンマケース１８は、例えば金属製、例えばアルミ製であり、モータ収容部１１に保持されてモータ収容部１１から前方に延びる。

作業機１は、ハンドル部１２の上端部に、ユーザがモータ２０の駆動、停止を切り替えるためのトリガスイッチ１５を有する。作業機１は、モータ収容部１１とハンドル部１２との境界部付近に、ユーザがモータ２０の正転、逆転を切り替えるための正逆切替スイッチ１６を有する。作業機１は、電池パック装着部１３内に第１制御基板３５を有する。第１制御基板３５は、モータ２０の駆動を制御するマイコン等の制御部を搭載する。

作業機１は、モータ収容部１１及びハンマケース１８の内側に、モータ２０、減速機構２８、スピンドル２９、回転打撃機構３０、ファン３４、第２制御基板３６を有する。

モータ２０は、インナーロータ型のブラシレスモータであり、前後方向と平行なモータ軸２１を有する。

ファン３４は、モータ２０のうちモータ軸２１を除く部分（以下「モータ本体」）の後方においてモータ軸２１に取り付けられ、モータ軸２１と一体に回転し、モータ２０等を冷却する冷却風を発生する。

第２制御基板３６は、モータ本体の前方に設けられる。第２制御基板３６は、モータ２０の回転位置を検出するためのホールＩＣ等の磁気センサや、ステータコイル２４に駆動電流を供給するためのスイッチング素子（インバータ回路）を搭載する。

減速機構２８は、モータ２０の回転を減速してスピンドル２９に伝達する。スピンドル２９は、回転打撃機構３０を駆動する。回転打撃機構３０は、作業機１の出力部であってモータ２０により駆動される。

回転打撃機構３０は、スプリング３１、ハンマ３２、アンビル３３を含む。ハンマ３２は、スピンドル２９とカム係合し、かつスプリング３１によって前方に付勢される。スピンドル２９によって駆動されるハンマ３２がアンビル３３を回転打撃する。アンビル３３は、前端部にビット挿入穴３７を有する。ビット挿入穴３７は、前方に開口し、図３～図５に示すビット７０等の先端工具を保持する。

作業機１は、ビット７０等の先端工具を保持する工具保持装置に特徴を有する。

図２(Ａ)に示すように、作業機１の工具保持装置は、ツールホルダとしてのアンビル３３、係合部材としての金属球３９、ガイドスリーブ４０、バネ４３、弾性部材としてのエラストマ５０を有する。

アンビル３３は、前後方向に延びる金属体であり、ビット挿入穴３７に対して前方から後方に向かってビット７０を挿入可能に構成される。アンビル３３は、ビット挿入穴３７の側周部の上部と下部にそれぞれ長孔３８を有する。長孔３８は、ビット７０の溝部７２と係合可能な金属球３９を前方位置と後方位置の間で移動可能に支持（収容）する。溝部７２は、例えば円弧状に湾曲した断面形状を有し、ビット７０の外周面を一周する

金属球３９は、アンビル３３の径方向において最も内側に位置するときは、長孔３８の開口であってアンビル３３の径方向における内側の開口から所定長だけ突出し、部分的にビット挿入穴３７の内側に延在する。

ガイドスリーブ４０は、略円筒状に形成された金属であり、アンビル３３の前端部（筒部）の外周部を覆うようにアンビル３３に取り付けられる。ガイドスリーブ４０は、アンビル３３の外周において前方位置と後方位置の間で移動可能である。ガイドスリーブ４０の後端部がアンビル３３の外周部の段差部４６（図５）と当接（係合）することで、ガイドスリーブ４０の後端位置が定められる。

ガイドスリーブ４０は、溝部４１と、規制部としての凸部４２と、を有する。

溝部４１は、ガイドスリーブ４０の後部内周面を周方向に一周する凹部（凹条部）である。溝部４１内に後述のエラストマ５０が設けられる。溝部４１は、図２(Ａ)に示すようにガイドスリーブ４０が後方位置にあるとき、長孔３８の後部と対面する。溝部４１は、図５に示すようにガイドスリーブ４０が前方位置にあるとき、長孔３８の前部と対面する。

凸部４２は、ガイドスリーブ４０の後部内周面を周方向に一周する凸条部である。凸部４２は、溝部４１の前壁部を成し、ガイドスリーブ４０の内周面から径方向内側に突出する突出部である。凸部４２は、図２(Ａ)に示すようにガイドスリーブ４０が後方位置にあり金属球３９が前方位置にあるとき、溝部４１の前方において長孔３８と対面すると共に、アンビル３３の径方向において金属球３９の外側に位置して金属球３９の前記径方向における外側への移動を規制する。図２(Ａ)の状態のとき、前後方向において金属球３９の重心と凸部４２の存在範囲がオーバーラップする。凸部４２は、図５に示すようにガイドスリーブ４０が前方位置にあるとき、長孔３８より前方に位置して長孔３８と対面せず、金属球３９の前記径方向における外側への移動を規制しない。

バネ４３は、中心軸方向がアンビル３３の中心軸方向、すなわち前後方向と平行な圧縮コイルバネである。バネ４３は、ガイドスリーブ４０をアンビル３３に対して後方に付勢、すなわちガイドスリーブ４０を後方位置に向けて付勢する。バネ４３は、ガイドスリーブ４０の内周面とアンビル３３の外周面との間に設けられる。バネ４３の後端は、ガイドスリーブ４０の凸部４２に支持される。バネ４３の前端は、アンビル３３の前端部に設けられたバネ受け部材４４に支持される。バネ４３は、凸部４２及びバネ受け部材４４により前後方向に圧縮される。バネ受け部材４４は、アンビル３３の前端部に設けられた止め輪４５により、アンビル３３に対する前方への移動が規制されている。これにより、バネ４３およびバネ受け部材４４はアンビル３３から脱落しないよう構成されている。

エラストマ５０は、リング状ないし円筒状の例えばゴムであり、ガイドスリーブ４０の溝部４１内に例えば一体成形により設けられる。エラストマ５０は、ガイドスリーブ４０の溝部４１の内面に例えば接着等により固定されてもよい。エラストマ５０は、図３に示すようにガイドスリーブ４０が後方位置にあり金属球３９が後方位置にあるときに、アンビル３３の径方向において金属球３９の外側に位置し、後方位置にある金属球３９が前記径方向における外側に移動すると弾性変形する。

ビット挿入穴３７にビット７０を挿入する際、金属球３９は、ビット７０の後端部の傾斜形状部（テーパー形状部）に押され、図３に示すように長孔３８の後部、すなわち後方位置へ移動する。これにより金属球３９は、凸部４２よりも後方に位置してエラストマ５０と対面し、アンビル３３の径方向において外側に移動可能となる。

更にビット７０を挿入していくと、金属球３９は、ビット７０の後端部の傾斜形状部（テーパー形状部）に沿って、アンビル３３の径方向において外側に押され、エラストマ５０を弾性変形させながら、図３に示すようにアンビル３３の径方向において外側に移動し、図３に示すようにビット７０の更なる挿入を妨げない位置関係となる。

更にビット７０を挿入していくと、ビット７０の溝部７２が前後方向において長孔３８と重なる位置となり、溝部７２と長孔３８が対面する。すると金属球３９は、エラストマ５０の反発力を受け、溝部７２の表面形状に沿って、図４に示すようにアンビル３３の径方向において内側に移動する。

図４の状態において金属球３９は、ビット７０の溝部７２及びガイドスリーブ４０の凸部４２と係合し、ビット７０をロックする。図４の状態からビット７０を前方に引き抜こうとすると、金属球３９は、溝部７２の表面形状に沿ってアンビル３３の径方向において外側に移動しようとするが、凸部４２によって外側への移動が規制される。よって金属球３９はビット７０の溝部７２に引っ掛かる。このためガイドスリーブ４０を操作しない限り、ビット７０は図４の状態から前方に抜けない。

ビット７０を引き抜く際には、まずガイドスリーブ４０を前方に引っ張り、前方位置に移動させる。すると、ガイドスリーブ４０の凸部４２が金属球３９よりも前方に移動し、エラストマ５０が金属球３９と対面した状態となる。この状態でビット７０を前方に引っ張ると、金属球３９は、溝部７２の表面形状に沿って、エラストマ５０を弾性変形させながらアンビル３３の径方向において外側に移動し、図５に示すようにビット７０の更なる引抜を妨げない位置関係となる。更にビット７０を前方に引っ張れば、ビット７０をビット挿入穴３７から取り外せる。

本実施の形態は、下記の作用効果を奏する。

(1) 作業機１の工具保持装置は、図２(Ａ)、図３、図４に示すビット７０の挿入過程において、エラストマ５０の弾性変形により金属球３９がビット挿入穴３７の径方向外側に退避することを許容し、かつエラストマ５０の弾性変形の復元力により金属球３９をビット７０の溝部７２に係合させる構成であって、エラストマ５０がガイドスリーブ４０によって支持される構成である。よって、エラストマ５０がアンビル３３の外周に設けられる場合と異なり、エラストマ５０が長孔３８の開口縁部と接触しない構成となる。このため、エラストマ５０の摩耗が抑制され、工具保持装置として耐久性が高められる。長孔３８の開口縁部は、角張っていたり、カエリ（バリ）があったりして、エラストマ５０が接触したり摺動したりするとエラストマ５０を急激に摩耗させる。本実施の形態はこのようなエラストマ５０の摩耗を好適に抑制するものである。

(2) エラストマ５０の材質や厚さ、溝部４１の深さ等の組合せにより、ビット７０の挿入に必要な荷重を任意に設定でき、ビット７０の挿入作業性を高めやすい。エラストマ５０をアンビル３３の外周に設ける構成の場合、上述した摩耗の問題から、エラストマ５０と比較的剛性が高く厚いものを採用せざるを得ず、ビット７０の挿入に必要な荷重を小さめに設定することが難しい。本実施の形態はそのような問題を好適に解決するものである。本実施の形態によれば、ビット挿入穴３７にビット７０を挿入する際に必要な最大挿入荷重を例えば１０Ｎ以下にでき、ビット７０の挿入作業性が良い。

(3) 弾性体５０はガイドスリーブ４０と一体成形でき、そうすることで工具保持装置の組立工数の増加を抑制できる。

（実施の形態２）
図６(Ａ)は、本発明の実施の形態２の作業機の工具保持装置の側断面図である。本実施の形態は、実施の形態１のエラストマ５０の内周面に、エラストマ５０より高い強度（耐久性）を備えた保護部材としての金属部材５１を設けたものである。金属部材５１は、例えば、Ｃ型ないしＯ型の金属板、あるいは金属テープである。図６(Ｂ)の例では、金属部材５１は、半周分ずつ２つに分かれ、周方向に２箇所の隙間５２があるようにエラストマ５０の内周面に設けられる。本実施の形態によれば、金属部材５１が金属球３９とエラストマ５０との間に介在し、エラストマ５０と金属球３９との直接接触が抑制されるため、エラストマ５０の摩耗を一層抑制できる。

（実施の形態３）
図７(Ａ)は、本発明の実施の形態３の作業機の工具保持装置の側断面図である。本実施の形態は、実施の形態１のエラストマ５０に替えてコイルスプリング５８を弾性部材としたものである。コイルスプリング５８は、外力が無い状態で図７(Ｂ)に示すように所定の外径、内径を有し、弾性的に拡径、縮径できる弾性リングである。

外力が無い状態でのコイルスプリング５８の外径は、溝部４１の前後におけるガイドスリーブ４０の内径よりも大きく、溝部４１の位置におけるガイドスリーブ４０の内径よりも小さい。コイルスプリング５８は、弾性的に縮径させた状態でガイドスリーブ４０の内周側に入れ込んで溝部４１の位置にセットされ、自然径（外力が無いときの径）の状態で溝部４１内に支持される。コイルスプリング５８の内周部が金属球３９に押されると、コイルスプリング５８が溝部４１内で弾性的に拡径される。

外力が無い状態でのコイルスプリング５８の内径は、アンビル３３のうちコイルスプリング５８の内周部と対向する部分の外径よりも大きいとよい。これによりコイルスプリング５８の内周部が長孔３８の開口縁部に接触することを抑制し、コイルスプリング５８の摩耗を抑制できる。

（実施の形態４）
図８(Ａ)は、本発明の実施の形態４の作業機の工具保持装置の側断面図である。本実施の形態は、実施の形態１のエラストマ５０に替えて金属製のセットリング５９を弾性部材としたものである。図８(Ｂ)に示すように、セットリング５９は、切欠６０を有し、切欠６０の長さが変わることで弾性的に拡径、縮径できる弾性リングである。

外力が無い状態でのセットリング５９の外径は、溝部４１の前後におけるガイドスリーブ４０の内径よりも大きく、溝部４１の位置におけるガイドスリーブ４０の内径よりも小さい。セットリング５９は、弾性的に縮径させた状態でガイドスリーブ４０の内周側に入れ込んで溝部４１の位置にセットされ、自然径の状態で溝部４１内に支持される。セットリング５９の内周部が金属球３９に押されると、セットリング５９が溝部４１内で弾性的に拡径される。

外力が無い状態でのセットリング５９の内径は、アンビル３３のうちセットリング５９の内周部と対向する部分の外径よりも大きいとよい。これによりセットリング５９の内周部が長孔３８の開口縁部に接触することを抑制し、セットリング５９の摩耗を抑制できる。

（実施の形態５）
図９(Ａ)は、本発明の実施の形態５の作業機の工具保持装置の側断面図である。本実施の形態は、実施の形態１のエラストマ５０に替えてＯリング６１を弾性部材としたものである。複数のＯリング６１を溝部４１内で前後に並べることで、エラストマ５０と同等の機能を実現できる。

（実施の形態６）
図９(Ｂ)は、本発明の実施の形態６の作業機の工具保持装置の側断面図である。本実施の形態は、実施の形態１の構成においてガイドスリーブ４０の外周部にエラストマ５６を追加したものである。エラストマ５６は、エラストマ５０と共に、ガイドスリーブ４０と一体成形できるため、組み立て工数が増加することがない。エラストマ５６は滑り止めとして機能し、例えば軍手をした作業者にとってもガイドスリーブ４０を操作しやすくなる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、本発明は実施の形態に限定されない。実施の形態で具体的に説明した各事項には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能である。

ガイドスリーブ４０は、樹脂成形体としてもよい。これによれば、エラストマの一体成形が容易となる。この場合において、ガイドスリーブ４０のうち金属球３９との係合による摩耗が懸念される箇所、例えば凸部４２を複合成型により金属にしてもよい。長孔３８の位置は、ビット挿入穴３７の側周部の左部と右部に変更してもよい。長孔３８及び金属球３９の個数は１つにしてもよい。本発明は、インパクトドライバに限定されず、ビット等の先端工具を保持する任意の作業機に適用できる。

１…作業機、１０…ハウジング、１１…モータ収容部、１２…ハンドル部、１３…電池パック装着部、１４…テールカバー、１５…トリガスイッチ、１６…正逆切替スイッチ、１７…電池パック、１８…ハンマケース、２０…モータ、２１…モータ軸、２８…減速機構、２９…スピンドル、３０…回転打撃機構、３１…スプリング、３２…ハンマ、３３…アンビル（ツールホルダ）、３４…ファン、３５…第１制御基板、３６…第２制御基板、３７…ビット挿入穴、３８…長孔、３９…金属球（係合部材）、４０…ガイドスリーブ、４１…溝部（凹部）、４２…凸部（規制部）、４３…バネ、４４…バネ受け部材、４５…止め輪、５０…エラストマ（弾性部材）、５１…金属テープ（保護部材）、５２…隙間、５６…エラストマ、５８…コイルスプリング（弾性リング）、５９…セットリング（弾性リング）、６０…切欠、６１…Ｏリング（弾性部材）、７０…ビット（先端工具）、７２…溝部。

Claims (8)

1. モータと、
   前記モータによって回転される工具保持装置と、
   を有する作業機であって、
   前記工具保持装置は、
   前後方向に延びるツールホルダであって、前方から後方に向かってビットを挿入可能な挿入穴と、前記ビットと係合可能な係合部材を前方位置と後方位置の間で移動可能に支持する長孔と、を有するツールホルダと、
   前記ツールホルダの外周において前方位置と後方位置の間で移動可能なガイドスリーブであって、前記ガイドスリーブが後方位置にあり前記係合部材が前方位置にあるときに、前記ツールホルダの径方向において前記係合部材の外側に位置して前記係合部材の前記径方向における外側への移動を規制する規制部を有するガイドスリーブと、
   前記ガイドスリーブが後方位置にあり前記係合部材が前記後方位置にあるときに、前記径方向において前記係合部材の外側に位置する弾性部材であって、前記後方位置にある前記係合部材が前記径方向における外側に移動すると弾性変形する弾性部材と、
   を有し、
   前記弾性部材は、前記ガイドスリーブによって支持されている、
   ことを特徴とする作業機。
2. 請求項１に記載の作業機であって、
   前記弾性部材は、前記ガイドスリーブに固定され又は前記ガイドスリーブと一体に設けられたエラストマである、
   ことを特徴とする作業機。
3. 請求項２に記載の作業機であって、
   前記エラストマは前記ガイドスリーブの内周部と外周部に一体的に設けられている、
   ことを特徴とする作業機。
4. 請求項２に記載の作業機であって、
   前記工具保持装置は、前記エラストマの内周部に設けられた保護部材であって前記エラストマより高い強度を備えた保護部材を有する、
   ことを特徴とする作業機。
5. 請求項１に記載の作業機であって、
   前記弾性部材は、弾性リングであって、内径が前記ツールホルダのうち前記弾性リングの内側に位置する部分の外径よりも大きく、前記ガイドスリーブに拡径可能に支持されている、
   ことを特徴とする作業機。
6. 
   請求項１に記載の作業機であって、
   前記ガイドスリーブが後方位置にあり前記係合部材が前方位置にあるときに、前後方向において前記係合部材の重心と前記規制部の存在範囲とがオーバーラップする、
   ことを特徴とする作業機。
7. 請求項１に記載の作業機であって、
   前記挿入穴にビットを挿入する際に必要な最大荷重が１０Ｎ以下である、
   ことを特徴とする作業機。
8. 請求項１に記載の作業機であって、
   前記弾性部材は、コイルスプリングである、
   ことを特徴とする作業機。

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