JP4135294B2 - 電動往復動工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽天バーといわれる建築用鋼製下地材などの形鋼を切断する切断機、端子を圧着する圧着機、コーキング剤を吐出するコーキングガンなどに適用可能な電動往復動工具に関するものである。以下往復動工具を建築用鋼製下地材を切断する切断機として説明する。
【０００２】
【従来の技術】
ビル建築において、天井スラブから吊りボルトを下げ、この吊りボルトで野縁受けや天井野縁で格子状に下地を組み、ここにボードを張る軽量鉄骨天井がある。これに用いる野縁や野縁受けは、ＪＩＳなどの規格で定められた建築用鋼製下地材が用いられる。この鋼製下地材は通常０．５mm程度の鉄板をコの字状に折り曲げた板状の形鋼である。以下これらの鋼製下地材を形鋼という。
【０００３】
従来ボードの長さに合わせて形鋼を電動グラインダーなどで切断していた。切断は電動なので数秒と速いものの、高速回転する砥石による切断のため、切り粉がかかったり、周囲に火花が飛び散るなどの問題があった。
【０００４】
これを解決すべく特開平９−１０８９３１号などで周知の手動式工具が提案されている。この工具は、形鋼の形に合わせ形鋼を支持する受け板に対向する薄い鋭利な可動刃を多数回のレバー操作によって受け板に向かって移動させ剪断により押し切るものである。可動刃で押し切るため切り粉が出ないメリットがある反面、手動式のため手が疲れると共に切断に要する時間が長いという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した疲れをなくすと共に切断時間を短くするために電動化することが考えられるが、電動化にはつぎのような問題がある。
【０００６】
受け板と可動刃間は形鋼をセットするため大きなスペースを必要とするが、このスペース分切断に要する時間が長くなると共に切断時に形鋼以外の異物が入らないように安全策を考慮しなければならない。また６００〜８００Ｋｇの大きな切断力を必要とするが、この大きな切断力をどうやって得るか。油圧を利用する方法が考えられるが、構造が複雑になると共に高価であるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記した問題に着目し、簡単な構造で安価な電動往復動工具を提供することである。
【０００８】
【発明が解決するための手段】
上記した目的は、ねじ部を有し、減速手段を介してモータにより減速回転される出力軸により回転される送りねじ軸と、送りねじ軸のねじ部とねじ嵌合するねじ部を有し、軸方向に沿って進退する移動軸と、移動軸の先端に装着された可動体とを設け、可動体を固定体に対して進退させる構成とすることにより達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を図１〜図６を用いて説明する。工具本体はモータ５が入るモータ室１と作業者が握るハンドル２がＴ字形に配されたハウジング３で形成され、ハンドル２下部には着脱可能な蓄電池４があり、ハンドル２内にはモータ５への通電を入り切りするメインスイッチ６と、モータ５への通電方向を切り替えモータ５の回転方向を切り替えるプッシュボタン７がある。モータ５の回転は、3段の遊星歯車列８で約１／１００に減速され、本発明出力軸を構成するジョイントスピンドル９に伝達される。図５においてジョイントスピンドル９の先端には両側に突出するピン１０が圧入で固定され、ジョイントスピンドル９外周には中空の本発明送りねじ軸を構成するスクリューシャフト１１が遊嵌にて配置されている。スクリューシャフト１１には軸方向に対して約４５度傾斜した長溝１１ａが１８０度対称の位置に２個設けられている。長溝１１ａはスクリューシャフト１１の内周に刻設された雌ねじ１１ｂが右ねじならば、長溝１１ａの４５度の傾斜方向は左傾斜であり、もし左ねじならば、長溝１１ａは右傾斜とされている。ジョイントスピンドル９から突出したピン１０は摺動可能に長溝１１ａに係合しており、ジョイントスピンドル９の回転はピン１０を介してスクリューシャフト１１に伝達される。スクリューシャフト１１には中空軸部１１ｃの前部に台形雌ねじ１１ｂ（右ねじ）が刻設されており、これにねじ嵌合する雄ねじ１２ｂが刻設された本発明移動軸を構成するシャトルスクリュー１２が収納されている。
【００１０】
シャトルスクリュー１２の台形雄ねじ１２ｂの前後両側にはねじが刻設されていない丸軸部１２ａ、１２ｂが設けられている。先端側の丸軸部１２ｃは、シャトルスクリュー１２が最も後退し、後述する可動刃１３が後退した状態で雄ねじ１２ｂがスクリューシャフト１１の雌ねじ１１ｂとのねじ嵌合が外れ、スクリューシャフト１１が空転可能な長さに設定されており、またシャトルスクリュー１２の後端側の丸軸部１２ａは、シャトルスクリュー１２が最も前進し、可動刃１３が前進した状態で雄ねじ１２ｂがスクリューシャフト１１の雌ねじ１１ｂとのねじ嵌合が外れ、スクリューシャフト１１が空転可能な長さに設定されている。
【００１１】
スクリューシャフト１１は前後２箇所を鉄製のメタル軸受１４，１５を介してギヤカバー１６に支持されている。また前方はスクリューシャフト１１のフランジ部１１ｄとメタル軸受１４の間に設けられたスラストニードル軸受１７により支持されている。シャトルスクリュー１２の先端にはブレードホルダ１８が装着され、ブレードホルダ８には厚さが約１．２ｍｍの先端が鋭利な可動刃１３が図示しないねじ２本により固定されている。
【００１２】
ブレードホルダ１８は、ホルダ１９に設けられたスリットに沿って往復移動可能にホルダ１９に保持されている。可動刃１３の進行方向前面には受け板２０が設けられている。受け板２０には、図１のように、幅の狭い形鋼３０がはまる一対の溝２０ａと幅の広い形鋼３０がはまる一対の溝２０ｂ計４個の溝２０ａ、２０ｂが設けられている。受け板２０はブレードホルダ１８が通過可能な間隔を空けて前後一対の受け板により構成される（図２参照）。受け板２０の一端は支軸２１を介してホルダ１９に回動可能に保持され、他端はバネ２２で押圧されたラッチ２３が取り付けられている。従って受け板２０は支軸２１を中心に９０度開いた状態（図２）と、回動して受け板２０がホルダ１９と平行になる閉じた状態（図３）があり、この閉じた際に、ラッチ２３がホルダ１９の側部１９ａに引っかかり、受け板２０の開きを防止できる。またラッチ２３のレバー２３ａを押せば、ラッチ２３の係合が外れ受け板２０が開き可能になる。受け板２０が閉じた状態では、可動刃１３が最も後退し開いた状態でも、可動刃１３先端と受け板２０間の距離δ１は、８ｍｍ以下と指などが入らない寸法に設定されている。
【００１３】
ホルダ１９の側壁も同様に受け板２０との開口寸法が８ｍｍ以下に設定してある。ラッチ２３の下部にはマイクロスイッチ２４が設けられ、マイクロスイッチ２４はメインスイッチ６と直列に接続され、マイクロスイッチ２４がオンしない限りメインスイッチ６を操作しても、モータ５は回転しない。
【００１４】
次に上記した切断機の動作を説明する。
【００１５】
図２に示すごとく、受け板２０を支軸２１を中心に可動刃１３に対して９０度開いた状態にする。この時受け板２０の下には切断する形鋼３０を通過挿入する十分なスペースが開いている。前記マイクロスイッチ２４はオフの状態なので万一メインスイッチ６が誤って操作してもモータ５が回転することはない。また万が一モータ５が回転して可動刃１３が前進したとしても可動刃１３の前方には受け板２０がないので、手などの異物が可動刃１３の進行方向にあっても異物が切断される恐れはない。
【００１６】
次に受け板２０の溝２０ａまたは２０ｂに形鋼３０をセットし、受け板２０を９０度回動させて可動刃１３に平行にすると、図３のようにラッチ２３がホルダ１９の側面に引っ掛かり係止される。この時、ラッチ２３はバネ２２で押圧されているので、受け板２０が側面から外れて開くことはない。この時、ホルダ１９に設けられたマイクロスイッチ２４はラッチ２３に押されオンの状態になり、メインスイッチ６の入り切りでモータ５は回転可能になる。受け板２０と可動刃１３の間の隙間δ１は上記したごとく８ｍｍ以下に設定してあるので、誤って指などの異物が入る危険性はない。
【００１７】
メインスイッチ６を操作するとモータ５は２００００ＲＰＭで回転し、その回転は３段の遊星歯車８で約１／１００に減速される。遊星歯車列８の回転はジョイントスピンドル９に伝わり、ピン１０と長溝１１ａにより係止されたスクリューシャフト１１を左回転で回す。図４ｃにおいて、スクリューシャフト１１に刻設された雌ねじ１１ｂにねじ嵌合するシャトルスクリュー１２の雄ねじ１２ｂの作用で、シャトルスクリュー１２すなわち可動刃１３は前進方向に６００〜８００ｋｇの力で押し出され、形鋼３０に食い込んで形鋼３０を押し切って切断する。この時の切断は可動刃１３が鋭利でゆっくりした動きなので、火花が出ずまた剪断のため切り粉の発生もない。
【００１８】
図４ｄにおいて、可動刃１３が約４０ｍｍ前進して切断が終了すると、シャトルスクリュー１２の雄ねじ１２ｂとスクリューシャフト１１の雌ねじ１１ｂのねじ嵌合も終わり、雌ねじ１１ｂがシャトルスクリュー１２の丸軸部１２ｃに達すると、スクリューシャフト１１が左回転を続けてもスクリューシャフト１１は空転するだけでシャトルスクリュー１２は前進しない。これにより、操作者が切断完了後メインスイッチ６を引いていても、モータ５がロックすることはない。
【００１９】
次に戻りの動作について説明する。プッシュボタン７を押しモータ５への通電方向を逆にしてメインスイッチ６を引くと、モータ５に流れる電流の向きが反転してモータ５は逆回転する。従ってジョイントスピンドル９も上記とは逆に右回転する。しかし、これだけではスクリューシャフト１１が右回転しても、ねじ嵌合が外れたスクリューシャフト１１の雌ねじ１１ｂとシャトルスクリュー１２の雄ねじ１２ｂはねじ嵌合せずスクリューシャフト１１が空転するのみである。
【００２０】
しかし図４ｅに示すごとく、ジョイントスピンドル９が右回転すると４５度左傾斜の長溝１１ａの斜面の作用で、スクリューシャフト１１には先端側に押し出される力Ｆｍが作用する。この状態でスクリューシャフト１１が右回転すると、スクリューシャフト１１の雌ねじ１１ｂとシャトルスクリュー１２の雄ねじ１２ｂはねじ嵌合しながら回転し、シャトルスクリュー１２は強制的に引き込まれ可動刃１３は後退する。この時の戻る力は、ねじの軸力で強大な力があるので、もしも可動刃１３と切断した形鋼３０の間に噛み込みなどで大きな摩擦力があったとしても強制的に戻せる（図４ｆ）。可動刃１３が約４０ｍｍほど後退し戻りが終了すると、図４ａに示すごとく、シャトルスクリュー１２の雄ねじ１２ｂとスクリューシャフト１１の雌ねじ１１ｂのねじ嵌合も終わり、シャトルスクリュー１２の丸軸部１２ａに達すると、スクリューシャフト１１が右回転を続けてもスクリューシャフト１１空転するだけでシャトルスクリュー１２は後退しない。これにより、操作者が戻り完了後にメインスイッチ６を引いていてもモータ５がロックする恐れはない。
【００２１】
切断された形鋼３０は、レバー２３ａを押すことでラッチ２３を外し、受け板２０を９０度回動することで、受け板２０の下側が開放され取り外せるようになる。この時マイクロスイッチ２４がオフするのでメインスイッチ６を誤って操作してもモータ５が回転することはなく安全である。また何らかの原因でモータ５が回転し可動刃１３が前進したとしても、受け板２０は可動刃１３とは９０度ずれた位置関係にあるので、異物が可動刃１３と受け板２０の間に挟まる危険性はない。
【００２２】
次に別の形鋼３０を切断する場合は、この状態から新たに形鋼３０をセットし、受け板２０を９０度回動して閉じる過程は上記と同様である。プッシュボタン７を正回転側に押してモータ５の回転方向を正回転側に替えメインスイッチ６を操作するとモータ５は正回転する。従ってジョイントスピンドル９も先程とは逆に左回転する。ただし、これだけではスクリューシャフト１１が左回転しても、ねじ嵌合が外れたスクリューシャフト１１の雌ねじ１１ｂとシャトルスクリュー１２の雄ねじ１２ｂはねじ嵌合せずスクリューシャフト１１は空転するのみである。図４ｂに示すごとく、ジョイントスピンドル９が左回転すると、４５度左傾斜の長溝１１ａの斜面の作用で、スクリューシャフト１１は後方に引き込まれる力Ｆｈが作用する。この状態でスクリューシャフト１１が左回転すると、スクリューシャフト１１の雌ねじ１１ｂとシャトルスクリュー１２の雄ねじ１２ｂはねじ嵌合しながら回転し、シャトルスクリュー１２すなわち可動刃１３は強制的に押し出され形鋼３０を切断する。
【００２３】
上記実施形態によれば次のような効果を奏し得るようになる。
（１）受け板２０で切断する形鋼３０を支持すると共に薄い可動刃１３を往復動させて強大な力で押し切るため、切り粉や火花を発生することがなく、作業環境が大幅に改善される。
（２）可動刃１３は６００〜８００Ｋｇの大荷重による往復動であるが、手動式ではなく電動なので、疲れることなく格段にスピーディに能率よく切断できる。
（３）受け板２０を従来例のような切断方向に動かすのではなく、支軸２１を中心に切断とはほぼ直交方向に回動させ、形鋼３０の挿入時に受け板２０と可動刃１３が９０度ずれた形にしたので、受け板２０の下には大きなスペースが生まれ、形鋼３０を容易にセットできる。また、受け板２０を９０度回転させ、受け板２０と可動刃１３を平行な関係にした際に、受け板２０と可動刃１３の間隔δ１あるいはホルダ１９の開口δ２を８ｍｍ以下の狭い間隔にしたので、上記した大きなスペースはなくなり、異物が入りにくく安全性が増す。
（４）モータ５により雌ねじ１１ｂを刻設したスクリューシャフト１１を回転させ雌ねじ１１ｂに螺合する雄ねじ１２ｂを有するシャトルシャフト１２を介して可動刃１３を押すので、小さな回転力から大きな切断力を発生できる。
（５）可動刃１３の進退をスクリューシャフト１１の回転方向を切り替えるだけで達成でき、また戻りの際にも大きな力を出せるので、切断時のバリなどに可動刃１３が引っかかったしても、可動刃１３を強制的に戻せ信頼性が増す。
（６）雌ねじ１１ｂと雄ねじ１２ｂのねじ嵌合を、切断が終了したら、また可動刃１３が初期位置に戻ったら、外れるように雌ねじ１１ｂと雄ねじ１２ｂの長さ方向の位置関係を設定し、スクリューシャフト１１が空転するようにしたので、モータ５を回転し続けたとしても、モータ５がロックすることがなく、メインスイッチ６のコントロールも容易で、複雑なクラッチ機構なども不要となり、切断機を安価に提供できるようになる。
（７）スクリューシャフト１１に約４５度の長溝１１ａを形成し、長溝１１ａにジョイントスピンドル９から突出したピン１０を係合させ、ジョイントスピンドル９の正逆回転でスクリューシャフト１１に軸方向に進退する力を発生させ、回転方向によるスラスト力の方向とねじ嵌合方向を一致させたので、正回転から逆回転移行時、雌ねじ１１ｂを雄ねじ１２ｂに食い込ませる方向に力が発生し、逆回転すれば、ねじ嵌合がスムーズに達成される。また、逆回転で空転中に、正回転に移行する際は、上記とは逆に、雌ねじ１１ｂに雄ねじ１２ｂが食い込む方向に力が作用するので、正回転すれば、ねじ嵌合がスムーズに達成される。
（８）受け板２０を９０度回動させて形鋼３０をセットするので、形鋼セット時に、可動刃１３の進行方向に受け板２０がないように配置でき、万が一可動刃１３が前進しても安全である。またこの状態ではマイクロスイッチ２４がオフしているので、たとえメインスイッチ６を誤って操作しても可動刃１３は動かずより安全である。
【００２４】
図７は本発明を圧着機に適用した本発明の他の実施形態を示すもので、前記可動刃１３および受け板２０をそれぞれポンチ４０およびダイス４１に替え、ダイス４１に支持された端子４２にポンチ４０を押し付けることにより端子４２を圧着するようにしたものである。
【００２５】
図８は本発明をコーキングガンに適用した本発明の他の実施形態を示すもので、前記可動刃１３および受け板２０をそれぞれピストン５０およびシリンダ５１に替え、ピストン５０を前進させることによりシリンダ５１内に収納されたコーキング剤５２をシリンダ前端のノズル５３から吐出するようにしたものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば簡単な構造で安価な電動往復動工具を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明電動往復動工具を形鋼切断機に適用した一実施形態を示す断面側面図。
【図２】図１の切断機の切断作業前の状態を示す斜視図。
【図３】図１の切断機の切断作業状態を示す斜視図。
【図４】図１の切断機の動作原理を説明するための要部を示す説明用側面図。
【図５】図１の切断機を構成するジョイントスピンドル、シャトルスクリューの側面図。
【図６】図１の切断機を構成するスクリューシャフトの側面図。
【図７】電動往復動工具を圧着機に適用した本発明の他の実施形態を示す断面側面図。
【図８】電動往復動工具をコーキングガンに適用した本発明の他の実施形態を示す断面側面図。
【符号の説明】
１はモータ室、５はモータ、６はメインスイッチ、７はプッシュボタン、９はジョイントスピンドル、１０はピン、１１はスクリューシャフト、１２はシャトルスクリュ、１３は可動刃、１８はブレードホルダ、１９はホルダ、２０は受け板、２３はラッチ、２４はマイクロスイッチ、３０は形鋼である。

Claims (5)

1. モータと、減速手段を介してモータにより減速回転される出力軸と、出力軸により回転され、ねじ部を有する送りねじ軸と、送りねじ軸のねじ部とねじ嵌合するねじ部を有し、軸方向に沿って進退する移動軸と、移動軸の先端に装着された可動体とを備え、前記移動軸が最も先端及び後端に位置した際に、前記ねじ部のねじ嵌合が外れる構成をし、前記出力軸先端及び送りねじ軸後端のいずれか一方に軸方向に対して傾斜した溝を設けると共に他方に溝内に入るピンを設け、該ピンが溝の先端及び後端に位置した時に送りねじ軸が出力軸により回転され、出力軸との軸方向における相対的位置が移動可能で、該移動により前記ねじ部の再嵌合が可能な構成をしたことを特徴とした電動往復動工具。
2. 前記固定体および可動体をワークを支持する受け板および先端に鋭利な刃部を有する可動刃とし、可動刃を受け板に向かって移動させてワークを剪断により切断することを特徴とした請求項１記載の電動往復動工具。
3. 前記受け板を可動刃の周囲を覆うホルダに回動可能に装着したことを特徴とする請求項２記載の電動往復動工具。
4. 前記固定体および可動体を圧着される端子を支持するダイスおよびポンチとし、ポンチをダイスに向かって移動させて端子を圧着することを特徴とした請求項１記載の電動往復動工具。
5. 前記固定体および可動体をコーキング剤を収納したシリンダおよびシリンダ内を移動するピストンとし、ピストンを移動させてシリンダ内のコーキング剤を吐出することを特徴とした請求項１記載の電動往復動工具。

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