JP3559192B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ軸に設けた第一ギヤを、スピンドルに設けた第二ギヤと噛合させ、スピンドルにトルク伝達を可能としたグラインダ等の電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、グラインダでは、モータ軸に設けたピニオンギヤ等の第一ギヤを、スピンドルと一体のベベルギヤ等の第二ギヤと噛合させて、モータ軸の回転をスピンドルに伝達可能としている。又、グラインダには、モータの停止後に円盤状砥石等の工具の交換が迅速に行えるように、モータ軸に逆向きにトルクをかけてモータ軸の回転を強制的に終了させる電気ブレーキが設けられるものがある他、スピンドルに円盤状工具を固定するロックナットの締め外しを可能とするために、第二ギヤを任意にロック可能なロック部材が設けられるものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記グラインダにおいては、モータ軸から第一ギヤへ、第二ギヤからスピンドルへ夫々トルクがダイレクトに伝わるため、互いに噛合する第一ギヤと第二ギヤとのギヤ部間で不具合が発生しやすい。例えばモータの起動時には、ギヤ部間の衝突により、音の発生やギヤ部の変形や破損、摩耗等が起こりやすくなる。同様にモータの制動時には、電気ブレーキ付のものでは、回転を停止しようとするモータ軸と慣性で回転し続けようとするスピンドルとの速度差で、ギヤ部間に衝撃が加わることで、又、電気ブレーキがないものでは、ロック部材をブレーキ代わりに使用した際等に、回転するモータ軸とスピードダウンしようとするスピンドルとの速度差でギヤ部間に衝撃が加わることで、夫々同様の不具合が発生しやすい。
一方、ロックナットは、工具の回転で締まり勝手となるように螺合されているため、モータの起動時には締め方向の衝撃が加わって締まり過ぎを起こしやすく、逆に電気ブレーキがかかったりした場合には逆方向の衝撃が加わって緩みが生じるおそれがある。
【０００４】
このため、本件出願人は、第二ギヤをスピンドルに対して回動自在に設け、両者の間に、二重のコイルバネを跨るように巻回又は嵌挿して、一方のコイルバネで起動力を伝達させて起動時の緩衝効果を、他方のコイルバネで制動力を伝達させて制動時の緩衝効果を夫々得るようにした発明を既に提供している。しかし、ロックナットの緩みをなくすためには、起動力を伝達するコイルバネを強くして他方のコイルバネを弱くする必要があって、両コイルバネのバランスの設定が面倒で、このバランスが崩れると、ロック部材で第二ギヤをロックしてもロックナットを緩めることができなくなってしまう。又、コイルバネを２つ用いることで、第二ギヤとスピンドル間の形状変更や組み付けの手間が増加し、コストも大きくなる。
【０００５】
そこで、請求項１及び２に記載の発明は、このようなギヤ部間の緩衝構造をより簡単に実現できる電動工具を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スピンドルに工具装着用のインナーフランジ及びロックナットを、モータに電気ブレーキを夫々設けたものにおいて、前記第一ギヤを前記モータ軸に対して回動自在に設けると共に、互いに同心で対向する同径の軸部を夫々形成し、前記両軸部間に、前記モータ軸の回転方向と逆巻きのコイルバネを跨るように巻回して、前記モータ軸と第一ギヤとの間のトルク伝達を前記コイルバネにより行うことを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、スピンドルに工具装着用のインナーフランジ及びロックナットを、ハウジングに第二ギヤの回転をロック可能なロック部材を夫々設けたものにおいて、前記第一ギヤを前記モータ軸に対して回動自在に設けると共に、互いに同心で対向する同径の軸部を夫々形成し、前記両軸部間に、前記モータ軸の回転方向と逆巻きのコイルバネを跨るように巻回して、前記モータ軸と第一ギヤとの間のトルク伝達を前記コイルバネにより行うことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、モータ軸の振動防止効果と、より有効な緩衝効果とを得るために、モータ軸の軸受とその軸受を支持するハウジングとの間に、筒状の弾性リングを収納し、その弾性リングにおける前記軸受側の内周面に、収納状態で前記軸受の外周面を押圧可能な突起を設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、グラインダ１の部分断面図で、モータハウジング２に収容されたモータ４（電気ブレーキ付）のモータ軸５は、モータハウジング２前方（図１の左側）に連結されたギヤハウジング３内に突出してボールベアリング８に軸支される。モータ軸５におけるボールベアリング８からの先端部分は、軸部としての大径部６と小径部７との二段径に形成されており、小径部７には、同じく軸部としての基端部１０を大径部６と同径に形成した第一ギヤとしてのピニオンギヤ９が回動自在に遊嵌され、ボルト１２とワッシャー１３とにより抜け止め装着されている。そして、モータ軸５の大径部６とピニオンギヤ９の基端部１０との外周には、両者に半分ずつ跨るように断面角形のコイルバネ１４が巻回されている。このコイルバネ１４は、モータ４側から見て左巻きで、その内径は、大径部６と基端部１０との外径よりも僅かに小さく設定されているため、モータ４の停止状態では、大径部６と基端部１０とは、コイルバネ１４の巻回力によって一体に連結されることになる。尚、コイルバネ１４は、ボールベアリング８とピニオンギヤ９のギヤ部１１との間で軸方向への移動を規制されるため、大径部６と基端部１０への巻回量は変化しない。又、ここでのモータ軸５は固定子側から見て右回転する。
【０００８】
一方、ギヤハウジング３内でモータ軸５の前方には、上端をニードルベアリング１７で、中間部をボールベアリング１８でモータ軸５と直交状にスピンドル１５が軸支され、スピンドル１５の中間にキー結合されて一体回転する第二ギヤとしてのベベルギヤ１９のギヤ部２０が、ピニオンギヤ９のギヤ部１１と噛合している。更に、スピンドル１５の下端はギヤハウジング３の下方へ突出して雄ネジ部１６が形成され、その雄ネジ部１６にロックナット２１を螺合することで、スピンドル１５へ一体に嵌着されたインナーフランジ２２との間で円盤状砥石等の工具２３を狭持固定可能としている。尚、ロックナット２１は雄ネジ部１６に右ネジで螺合する。
【０００９】
そして、ギヤハウジング３においてベベルギヤ１９の上方に形成された筒状部２４には、スピンドル１５と平行なロック部材２５がスライド可能に収容される。ロック部材２５は、周設されたフランジ２６が筒状部２４の開口と干渉して上方へ抜け止めされ、フランジ２６の下方で外装されたコイルスプリング２７によって、ベベルギヤ１９から離反する図１の上限位置へ付勢されている。一方、ベベルギヤ１９の上面でギヤ部２０の内側には、ロック部材２５の下端が嵌合可能な凹部２８，２８・・が形成されている。よって、モータ４の停止状態で、工具２３を取り外すためにロックナット２１を緩める場合は、ロック部材２５を下方に押し込んでベベルギヤ１９の凹部２８の何れかに嵌合させれば、ベベルギヤ１９と共にスピンドル１５をロックできるため、ロックナット２１を回転させて雄ネジ部１６から取り外し、工具２３の交換等を行うことができる。これはロックナット２１を締め付ける場合も同様である。
【００１０】
一方、モータ軸５を軸支するボールベアリング８は、ギヤハウジング３の後方に形成されたベアリングボックス部２９に嵌入されているが、ベアリングボックス部２９とボールベアリング８との間には、図２にも示すように、断面四角形状の筒状体である弾性リング３０が介在されている。弾性リング３０は、ベアリングボックス部２９の開口後端際に段状に形成された収納部２９ａに収納されて、内周面中央に連続状に突設された突条３１（収納前は二点鎖線の状態）をボールベアリング８の外周面に押圧させることで、ボールベアリング８を弾性支持している。
【００１１】
以上の如く構成されたグラインダ１は、モータ４の起動によりモータ軸５が右回転を開始すると、コイルバネ１４は、回転しようとする大径部６の外周と停止しているピニオンギヤ９の基端部１０の外周との摩擦で巻き絞られる方向に力が加わるため、コイルバネ１４の巻回力が上昇し、大径部６と基端部１０とを強固に連結する。よって、ピニオンギヤ９もモータ軸５と一体に右回転し、噛合するベベルギヤ１９を上方から見て右回転させ、一体のスピンドル１５と工具２３とを右回転させる。この起動時のコイルバネ１４の作用によって、モータ軸５からピニオンギヤ９、ベベルギヤ１９へのトルク伝達は急激に行われず、コイルバネ１４がクッションとなるため、ギヤ部１１，２０間の衝撃を緩和して音の発生や変形、破損、摩耗等を防止できる。尚、この起動時には、スピンドル１５に追従して回転する工具２３との間の摩擦で、ロックナット２１には締め方向への力が加わるが、コイルバネ１４のクッション作用によって最終的にロックナット２１への衝撃も緩和されるため、ロックナット２１の締まり過ぎは生じない。
【００１２】
そして、モータ４を停止させると、電気ブレーキによって強制的にモータ軸５に制動力が加わるが、慣性によって工具２３及びスピンドル１５とベベルギヤ１９とが回転を続けようとし、ベベルギヤ１９に噛合するピニオンギヤ９もこれに追従するため、ピニオンギヤ９とモータ軸５との間に速度差が生じる。すると、大径部６の外周と基端部１０の外周との摩擦でコイルバネ１４に拡開する方向へ力が加わり、ピニオンギヤ９への制動力の伝達を抑えるため、ピニオンギヤ９のベベルギヤ１９への追従が無理なく維持される。
その後工具２３側の回転低下に伴ってピニオンギヤ９の回転が低下すると、速度差の減少に伴ってコイルバネ１４の巻回力が徐々に復帰し、ピニオンギヤ９とモータ軸５との回転速度が一致すると、コイルバネ１４の巻回力でモータ軸５の制動力がピニオンギヤ９に伝達するため、モータ軸５の停止と共にスピンドル１５と工具２３も停止する。このように、モータ軸５からピニオンギヤ９への制動力の伝達も、両者の間に速度差が生じてからピニオンギヤ９が追従するまで若干のタイムラグが生じ、コイルバネ１４がクッションとなるため、ギヤ部１１，２０間の衝撃は緩和され、音の発生や変形、破損、摩耗等を防止できる。尚、スピンドル１５の減速時には工具２３との間でロックナット２１に緩め方向への力が加わることになるが、制動時のコイルバネ１４のクッション作用により、工具２３からロックナット２１へ伝わる衝撃も緩和されるため、ロックナット２１が緩む虞れは生じない。
【００１３】
このようなコイルバネ１４によるクッション作用は、回転中の工具２３に瞬間的な負荷を受けた場合や、回転中にロック部材２５を偶発的に押し込んだりした場合にも得られる。即ち、これらの場合はモータ軸５の回転に対してベベルギヤ１９及びピニオンギヤ９の回転速度が低下することになり、コイルバネ１４には巻き絞られる方向へ摩擦が生じるが、ここではモータ軸５の大径部６がコイルバネ１４の巻回力に抗して回転し、コイルバネ１４を大径部６の周面で滑らせるため、衝撃がモータ軸５まで伝わらず、衝撃荷重によるキックバックやギヤ部１１，２０間の音の発生、変形等を防止できるのである。
尚、この制動時の緩衝作用は、電気ブレーキがないもので、慣性で回転する工具２３に対してロック部材２５を押し込んでブレーキ代わりに使用した場合も同様に得られる。
【００１４】
以上の如く上記形態によれば、モータ軸５に対してピニオンギヤ９を回動自在に設け、両者間のトルク伝達をコイルバネ１４で行うようにしたことで、ギヤ部１１，２０間の衝撃を効果的に緩和して、音や変形、破損、摩耗等の発生を防止可能となる。又、ロックナット２１の締まり過ぎや緩みが生じることもない。更に、この緩衝効果はグラインダ１の使用時の衝撃荷重等に対しても発揮できるため、キックバックの防止にも繋がる。一方、ロック部材２５によるスピンドル１５のロックに拘わりなく緩衝効果を得ているから、スピンドル１５とベベルギヤ１９との一体結合を維持して確実なロックが実現でき、工具２３の着脱作業がスムーズに行えるという副次的効果も得られる。
そして、コイルバネによる連結箇所をモータ軸５とピニオンギヤ９との間としたことで、上記効果は１つのコイルバネ１４で達成可能となる。即ち、起動時と制動時とで夫々別個に働くコイルバネを２つ設けるのに比べて構造が簡略化し、組み付け時においてもバネのバランスの考慮等が不要となるため、コストダウンと生産性の向上とが実現可能となるのである。
【００１５】
一方、上記形態では、弾性リング３０を採用したことで、突条３１のない長方形断面の弾性リングに比べ、モータ軸５に対してより有効なクッション作用が得られるため、モータ軸５の振動防止が可能となる。又、このクッション作用はモータ軸５先端のピニオンギヤ９に対しても働くから、コイルバネ１４による緩衝や音の発生防止が一層効果的に実現できることになる。
加えて、弾性リング３０の収納部２９ａをベアリングボックス部２９の開口後端際に配置しているため、ギヤハウジング３の金型に収納部２９ａを最初から形成可能となる。即ち、従来Ｏリング等の収納部をベアリングボックス部の中央に設けることで成形後に改めて溝状の収納部を加工する工程が必要であったことから、このような加工工程を省略でき、コストダウンに繋がるのである。
【００１６】
尚、上記形態では、右回転のモータ軸に対してコイルバネを左巻きで巻回しているが、モータ軸の回転が逆であれば、コイルバネは右巻きとなる。又、スピンドルがモータ軸と直交状に配置される形態に限らず、モータ軸と平行に配置されるスピンドルに平歯車等でトルク伝達を行うものであっても本発明は適用可能である。
更に、突条３１は複数列あっても差し支えないし、その他弾性リング３０の内周面に突設されて収納状態でボールベアリング８を押圧できる形状であれば、突条３１に代えて複数の突起を内周面に沿って１列又は複数列を断続的に設けても良い。そして、このような突条や突起の位置も弾性リング３０の中央でなく、ボールベアリング８の外周面に対してその軸方向の中心に当接するように前方側へずらせて設けることもできる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明によれば、モータ軸に対して回動自在とした第一ギヤをコイルバネで連結したことで、コイルバネによって第一ギヤと第二ギヤ間の衝撃を効果的に緩和でき、ギヤ部間での音や変形、破損、摩耗等の発生を防止可能となる。又、モータ回転中の工具への衝撃荷重等にも有効となるため、キックバックの防止にも繋がる。更に、コイルバネによる連結箇所をモータ軸と第一ギヤ間に特定したことで、上記効果を一つのコイルバネで達成可能となる。即ち、構造が簡略化して組み付けも容易となり、コストダウンと生産性の向上とが実現できるのである。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、モータ軸の軸受とその軸受を支持するハウジングとの間に収納される弾性リングに、収納状態で前記軸受の外周面を押圧可能な突起を設けたことで、モータ軸と第一ギヤに対して有効なクッション作用が得られ、モータ軸の振動防止効果に加えて、コイルバネによる緩衝や音の発生防止が一層効果的に実現できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】グラインダの一部断面図である。
【図２】弾性リングの断面説明図である。
【符号の説明】
１・・グラインダ、３・・ギヤハウジング、４・・モータ、５・・モータ軸、６・・大径部、８・・ボールベアリング、９・・ピニオンギヤ、１０・・基端部、１１，２０・・ギヤ部、１４・・コイルバネ、１５・・スピンドル、１９・・ベベルギヤ、２１・・ロックナット、２３・・工具、２５・・ロック部材、３０・・弾性リング、３１・・突条。

Claims (3)

1. ハウジング内に収容したモータのモータ軸に設けた第一ギヤを、スピンドルに設けた第二ギヤと噛合させ、前記スピンドルにトルク伝達を可能とすると共に、前記ハウジングから突出させた前記スピンドルの先端で、一体に嵌着したインナーフランジと螺合させたロックナットとによって工具を挟持固定可能とする一方、前記モータに、停止時には前記モータ軸へ強制的に制動力を加える電気ブレーキを備えた電動工具であって、
   前記第一ギヤを前記モータ軸に対して回動自在に設けると共に、互いに同心で対向する同径の軸部を夫々形成し、前記両軸部間に、前記モータ軸の回転方向と逆巻きのコイルバネを跨るように巻回して、前記モータ軸と第一ギヤとの間のトルク伝達を前記コイルバネにより行うことを特徴とする電動工具。
2. ハウジング内に収容したモータのモータ軸に設けた第一ギヤを、スピンドルに設けた第二ギヤと噛合させ、前記スピンドルにトルク伝達を可能とすると共に、前記ハウジングから突出させた前記スピンドルの先端で、一体に嵌着したインナーフランジと螺合させたロックナットとによって工具を挟持固定可能とする一方、前記ハウジング内への押し込み操作によって第二ギヤの回転をロック可能なロック部材を備えた電動工具であって、
   前記第一ギヤを前記モータ軸に対して回動自在に設けると共に、互いに同心で対向する同径の軸部を夫々形成し、前記両軸部間に、前記モータ軸の回転方向と逆巻きのコイルバネを跨るように巻回して、前記モータ軸と第一ギヤとの間のトルク伝達を前記コイルバネにより行うことを特徴とする電動工具。
3. モータ軸の軸受とその軸受を支持するハウジングとの間に、筒状の弾性リングを収納し、その弾性リングにおける前記軸受側の内周面に、収納状態で前記軸受の外周面を押圧可能な突起を設けた請求項１又は２に記載の電動工具。

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