JP4964642B2 - 回転刃具の固定装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば携帯丸鋸等の回転工具において、特別の工具を用いることなく鋸刃等の回転刃具をスピンドルに固定するための装置（ツールレスブレードクランプ）に関する。

従来、この種の固定装置に関する技術として、例えば下記の特許文献１には、ラチェット機構を利用して締まり過ぎを防止することにより工具を用いることなく手動で緩めることができるツールレスブレードクランプアッセンブリ（固定ねじ）が記載されている。
また、特許文献２には、スピンドルのねじ軸部に締め付ける固定ナットに格納式のレバー部を設け、このレバー部を把持して大きなトルクで当該固定ナットをスピンドルのねじ軸部に対して締め込むことができ、これにより作業者は例えばスパナ等の特別の工具を用いることなく回転刃具をスピンドルに対して強固に固定できる。締め付け完了後にはレバーを固定ナットからはみ出さない状態に格納しておくことにより回転刃具の回転動作に支障を来さないようになっている。また、固定ナットを緩める場合にも、このレバーを取り出して大きなトルクで当該固定ナットを緩め方向に回転することができるので、この場合も作業者は特別の工具を用いることなく手で固定ナットを緩めて回転刃具を取り外すことができる。
米国特許第６８４３６２７号公報 特表平２００１−５２０７３４号公報

しかしながら、前者の特許文献１に記載された固定ねじは、使用者が手で操作することを特徴とするものの、これをより強固に締め付けるための技術については開示されていない。
また、後者の特許文献２に記載された技術は、切断機本体のスピンドルに対して鋸刃を固定するための固定ナットであって、大きなトルクで締め付け、緩めることができる固定ナットであるものの、その径方向若しくは厚さ方向にコンパクト化を図る技術については何ら開示されていない。
本発明は、使用者が手で回転操作する固定装置において、大きなトルクで締め付け、あるいは緩めることができるとともに、その径方向若しくは厚さ方向にコンパクト化を図って、例えば携帯丸鋸におけるいわゆる傾斜切り時の切り込み深さが十分に確保されるようにすることを目的とする。

上記の課題は下記の発明によって解決される。
第１の発明は、回転工具のスピンドルに回転刃具を固定するための装置であって、回転刃具を挟むアウタフランジとインナフランジと、スピンドルのねじ孔に締め込まれるねじ軸部とこのねじ軸部の頭部側から周囲に張り出してアウタフランジの外面側に押圧されるねじフランジ部を有するねじ本体を備え、ねじフランジ部は、アウタフランジ部側が大径となる円錐台形状を有し、かつその外面に、表裏反転方向に回動させて収納位置と使用位置との間を回動操作可能な操作レバーを備え、この操作レバーは、収納位置に回動されると、円錐台形状の外面に設けたレバー収納凹部内に収納されてその先端側を当該ねじフランジ部の周縁からはみ出さない状態に収納され、使用位置に回動されるとその先端側を当該ねじフランジ部の周縁から放射方向へ突き出した状態となる固定装置である。
第１の発明によれば、ねじ本体をその径方向及び厚さ方向について大型化することなく操作レバーを備えていることから、例えば既存の携帯丸鋸に適用した場合に、その傾斜切り作業時における携帯丸鋸本体の傾斜角度を維持しつつ鋸刃の十分な切り込み深さを確保することができ、これに加えてツールレスクランプ（工具不要な固定装置）としての機能を持たせることができる。
すなわち、固定装置の操作レバーは、その使用位置に取り出し、これを経てねじ本体にトルクを付加することにより当該ねじ本体に大きな回転力を付加することができるため、特別の工具を用いることなくねじ本体を強固に締め付けることができる。
また、ねじフランジ部は円錐台形状を有しており、操作レバーはこのねじフランジ部の周縁からはみ出さない状態に収納されるため、当該回転工具が鋸刃を有する本体部と、この本体部を傾動可能に支持するベースを備えた携帯丸鋸である場合に、当該固定装置がベースに対して干渉しない範囲で本体部をベースに対して傾斜させて鋸刃を一定角度に傾斜させつつ鋸刃のベース下面側への突き出し寸法すなわち切り込み深さを十分に確保することができる。
以上のことから、第１の発明に係る固定装置を既存の携帯丸鋸に用いることにより、その傾斜切り時の切り込み深さを犠牲にすることなくツールレス機能を追加することができる。
ねじフランジ部の外形形状については、厳密（正確）に円錐台形状である必要はなく、要は先端側が細径となるテーパ形のねじフランジ部であれば、回転工具を傾斜させた場合に当該固定装置と他部位との干渉を回避できる結果、当該回転工具の傾斜角度を大きく設定することができる。

第２の発明は、第１の発明において、操作レバーは、レバー収納凹部に収納されてねじフランジ部の円錐台形状の外面からはみ出さない状態となる固定装置である。
第２の発明によれば、操作レバーはレバー収納凹部に収納されると、正面から見ても、側方から見てもねじフランジ部の周縁からはみ出さない状態に収容されることから、当該固定装置をその厚さ方向及び径方向にコンパクトに構成することができ、これにより回転工具本体の傾斜角度を大きく設定することができる。
第３の発明は、第２の発明において、操作レバーは、収納位置側に付勢された固定装置である。
第３の発明によれば、使用者は操作レバーを付勢力に抗してレバー収納凹部からその使用位置に取り出すことができ、使用位置に取り出した操作レバーは使用者が離せば自動的にレバー収納位置に戻される。この点で、当該固定装置の使い勝手をよくすることができる。
第４の発明は、第１の発明において、ねじフランジ部とアウタフランジとの間に両者間の回転方向の摩擦抵抗を低減するための摩擦低減部材を介在させた固定装置である。
第４の発明によれば、操作レバーを経てねじ本体に付加したねじ締め方向又はねじ緩め方向の回転トルク（回転操作力）が効率よくねじ軸部に付加される。すなわち、使用者がねじ本体に加えた回転トルクが、ねじフランジ部とアウタフランジとの摩擦抵抗（回転抵抗）に費やされず、そのほぼ全てがねじ軸部に付加される。この点で、ねじ軸部を締め付け、あるいは緩めるために必要な回転トルクを小さくすることができ、従って必要な回転操作力をより一層小さくすることができる。

次に、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る固定装置１０を用いて円形の鋸刃２を固定した携帯丸鋸１を示している。本実施形態は、回転工具の一例として携帯丸鋸１を例示し、回転刃具の一例として円形の鋸刃２を例示する。携帯丸鋸１自体の構成については従来公知のものと同様であり、本実施形態において特に変更を要しない。鋸刃２の上側半周の周縁はブレードケース３で覆われている。このブレードケース３の背面側に駆動モータ及び減速機構が配置されている。この駆動モータの出力が減速機構を経てブレードケース内側に突き出されたスピンドル５に伝達される。このスピンドル５に鋸刃２を固定するために以下説明する固定装置１０が用いられている。
図１において符号４は、切断材Ｗに当接させるベースを示している。このベース４の上面にブレードケース３が支持されており、鋸刃２の下部側はこのベース４の下面側に突き出されている。この突き出し部分によって切断材が切断される。ブレードケース３はベースに対して上下に傾動可能に支持されており、これにより鋸刃の突き出し寸法を変更して切断材に対する切り込み深さを調整できるようになっている。また、ブレードケース３は、ベース４に対して切断方向左右（紙面に交差する方向）に傾動可能に支持されている。通常、鋸刃２の上部側を手前側（切断進行方向に向かって右側）に変位させる方向にブレードケース３を傾動させることにより、いわゆる傾斜切りを行うことができる。これら切り込み深さ調整機構及び傾斜切り機構についても従来公知の技術が用いられている。

本実施形態の固定装置１０の詳細が図２以下に示されている。この固定装置１０は、鋸刃２を挟むアウタフランジ１１とインナフランジ１２とねじ本体２０を備えている。アウタフランジ１１とインナフランジ１２はいずれもスピンドル５の先端部に形成した二面幅部５ｂ，５ｂに装着されて当該スピンドル５に対して回転不能に装着されている。アウタフランジ１１が鋸刃２の外面側（図３，５において左側面）に当接され、インナフランジ１２が内側面（図３，５において右側面）に当接されている。
インナフランジ１２にはボス部１２ａが設けられている。このボス部１２ａが鋸刃２の取り付け孔２ａ内にがたつきなく挿入されている。
ねじ本体２０は、スピンドル５のねじ孔５ａに締め込まれるねじ軸部２１と、このねじ軸部２１の頭部側（図３において左端部側）から周囲に張り出すねじフランジ部２２を備えている。
ねじフランジ部２２は、アウタフランジ１１側が大径となる方向に外周面（円錐面）が傾斜する円錐台形状を有している。このねじフランジ部２２の外面側には、支軸２３を介して操作レバー２４が回動操作可能に支持されている。支軸２３の周囲であって操作レバー２４とねじフランジ部２２との間には捩りばね２５が介装されている。この捩りばね２５によって操作レバー２４が後述する収納位置（図２及び図３に示す位置）側に付勢されている。
ねじフランジ部２２の外面には、レバー収容凹部３０が設けられている。図３に示すように操作レバー２４はその収納位置に位置する状態では、レバー収容凹部３０内に収容されて円錐面２２ａからほぼはみ出さない状態となる。これに対して図５に示すように操作レバー２４は捩りばね２５に抗してその使用位置に取り出すと、その大部分がレバー収納部３０からはみ出して、当該ねじフランジ部２２から放射方向は大きく突き出した状態となる。使用者が指先で操作レバー２４を捩りばね２５に抗して使用位置に取り出し、この使用位置に取り出し状態において指先を離すと操作レバー２４は捩りばね２５によって収納位置に戻される。

図３及び図５に示すように操作レバー２４の先端側は樹脂カバー２４ａで覆われている。また図２及び図４に示すように操作レバー２４の先端側の幅寸法は徐々に細くなっている。一方、ねじフランジ部２２の図２及び図４において上部は欠落（欠落部２２ｂ）されており、操作レバー２４が収納位置に位置する状態（図２に示す状態）では、その先端部がねじフランジ部２２の欠落部２２ｂから若干はみ出る状態となる。このはみ出る部分を指先で摘んで使用者は当該操作レバー２４を収納位置から容易に使用位置に取り出すことができる。
操作レバー２４は、当該ねじフランジ部２２の円錐台形状に合わせて概ね山形（Ｖ形）に屈曲した形状を有しており、その屈曲先端部付近に断面山形（Ｖ形）の受け台座部２４ｂを備えている。図５に示すようにこの受け台座部２４ｂは、当該操作レバー２４を使用位置に取り出すと、レバー収納凹部３０の底部に形成された概ね山形（Ｖ形）の受け凹部３０ａ内にぴったりと嵌り込む。これにより、使用位置に取り出した操作レバー２４に対して付加される取り出し方向の外力（図５において白抜きの矢印で示す方向の押し力）がねじフランジ部２２で受けられる。
また、操作レバー２４の幅寸法は、レバー収納凹部３０の幅寸法に対してがたつきなく収容可能は幅寸法に設定されている。このため、図４に示すように操作レバー２４を使用位置に取り出した状態では、その当該操作レバー２４がレバー収納凹部３０内に幅方向にがたつきなく嵌り込んだ状態となる。このため、使用位置に取り出した状態の操作レバー２４に対してねじ回転方向の外力（図４において白抜きの矢印で示す方向）が付加された場合に、これがレバー収納凹部３０の両側部で受けられ、支軸２３側への付加が低減されている。

ねじフランジ部２２とアウタフランジ１１との間には、摩擦低減部材４０が挟み込まれている。この摩擦低減部材４０の詳細が図６に示されている。この摩擦低減部材４０は、多数の鋼球４１〜４１とこれを軸線Ｊ回りの同一円周上に一定の間隔おいて保持する保持リング４２と、これらの軸線Ｊ方向の位置ズレを規制する金属カバー４３を備えている。各鋼球４１は、アウタフランジ１１に設けた転動溝１１ａ内に嵌り込んでいる。
また、金属カバー４３は保持リング４２に沿った円環形状を有しており、その側面には、上記アウタフランジ１１の転動溝１１ａに対向して転動溝４３ａが設けられている。各鋼球４１は、この転動溝４３ａ内にも嵌り込んでいる。アウタフランジ１１の転動溝１１ａと金属カバー４３の転動溝４３ａとの間に各鋼球４１が転動可能な状態で挟み込まれている。
また、金属カバー４３の内周面には係合溝４３ｃが全周にわたって形成されている。この係合溝４３ｃに対向して、アウタフランジ１１のボス部１１ｃの外周にも係合溝１１ｂがその全周にわたって形成されている。金属カバー４３の係合溝４３ｃと、アウタフランジ１１の係合溝１１ｂとの両者に跨ってゴムリング４４が装着されている。このゴムリング４４を介してアウタフランジ１１のボス部１１ｃの外周側に金属カバー４３が保持され、ひいては当該摩擦低減部材４０が保持されている。
ねじ本体２０のスピンドル５に対する締め付け、緩め動作に伴ってそのねじフランジ部２２をアウタフランジ１１に対して相対回転させる際に、各鋼球４１が転動溝１１ａに沿って転動されることにより、両者間２２，１１の摩擦（相対回転抵抗）が大幅に低減され、これにより当該ねじ本体２０を小さな操作力でスピンドル５のねじ孔５ａに強固に締め付けることができ、また逆に緩めることができる。

次に、操作レバー２４の重心Ｇの位置は下記の条件に適合するようその形状若しくは重量配分等が適切に設定されている。図７に示すようにねじ本体２０のねじ軸部２１の軸線Ｊ（スピンドル５の回転軸線）とこの軸線Ｊに直交し、かつ当該操作レバー２４の回転中心（支軸２３の軸線）を通る基準線Ｈにより区画される四つの領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を考えたときに、収納位置に位置する操作レバー２４の重心Ｇが領域（Ｂ）若しくは領域（Ｄ）に位置するように設定されている。本実施形態では、操作レバー２４の重心Ｇが領域（Ｂ）であって山形の受け台座部２４ｂの近傍に位置するように当該操作レバー２４の形状若しくは重量配分が適切に設定されている。
このように操作レバー２４の重心Ｇの位置を設定したことにより、鋸刃２の高速回転に伴って発生する遠心力が当該操作レバー２４を収納位置に保持する方向（図７において白抜きの矢印で示す時計回り方向）の力として作用することから、プランジャ等の保持手段を別途設けることなく当該操作レバー２４を確実に収納位置に保持しておくことができ、これにより鋸刃２の高速回転に伴う操作レバー２４の不用意な起立方向（使用位置側）への回動（浮き上がり）を確実に防止することができる。

以上のように構成した本実施形態の固定装置１０によれば、ねじ本体２０が操作レバー２４を備えており、この操作レバー２４は使用位置に取り出すと、当該ねじ本体２０のねじフランジ部２２の周縁部よりもさらに外周側に突き出された状態となる。このことから、使用者はこの操作レバー２４を指先で把持して当該ねじ本体２０を回転させることができる。この場合、単にねじフランジ部２２を摘んで回転させた場合よりも大きなトルクをねじフランジ部２２に作用させることができるので、当該ねじ本体２０をスピンドル５に対して強固に締め付けることができ、これにより鋸刃２を確実に固定することができる。
また、ねじフランジ部２２よりも外周側に突き出す操作レバー２４を用いてねじ本体２０を緩め方向に回転させることができるので、使用者は小さな操作力で大きなトルクをねじ本体２２に加えて緩めることができ、これにより鋸刃２の交換作業等を楽に行うことができる。
また、本実施形態の固定装置１０によれば、ねじ本体２０のねじフランジ部２２が円錐台形状の外形を備え、かつこの円錐台形状をなすねじフランジ部２２の内側にアウタフランジ１１がほぼ収容された状態に配置されて、当該固定装置１０の鋸刃２からの突き出し寸法が従来よりも小さくなっているとともに、その全体形状としてほぼ円錐台形状を有している。

このことから、鋸刃２の回転軸線（ねじ軸Ｊ）をよりベース４側に近い高さ（低い位置）に設定して鋸刃２のベース４の下面側への突き出し寸法（切り込み深さ）を大きく設定しても、当該固定装置１０のベース４に対する干渉を回避しつつ、丸鋸本体（丸鋸２）をベース４に対して従来通り５０°傾斜させることができるようになることから、本実施形態の固定装置１０によれば、傾斜切り時の傾斜角度を犠牲にすることなく鋸刃２の回転軸線Ｊをより低く設定することにより、当該鋸刃２の切り込み深さ（ベース４の下面からの突き出し寸法）をより大きくすることができる。この点が図８に示されている。
図８には、例示した本実施形態に係る固定装置１０のアウタフランジ１１とは異なって比較的厚さ寸法が大きな円柱体形状のアウタフランジ及びその他の部材によりその全体形状として円柱体形状部５１の厚さＴ１が大きい固定装置５０が示されている。この固定装置５０の場合、仮に鋸刃２からの突き出し寸法Ｔ０及び径方向の寸法が本実施形態に係る固定装置１０と同じであっても、図中二点鎖線で示すように本実施形態に係るねじフランジ部２２の円錐面２２ａからの突き出し量が大きくなるため、これに相当する分だけねじ軸線Ｊ（鋸刃２の回転中心）のベース４からの芯高さを大きくして傾斜切り時の傾斜角度５０°を確保する必要があり、従って鋸刃２の切り込み深さＫ１は、本実施形態の固定装置１０による場合の切り込み深さＫ０よりも小さくなる。

このように本実施形態に係る固定装置１０によれば、使用者は操作レバー２４を使用位置に取り出し、この使用位置に保持しつつ操作レバー２４を経てねじ本体を回転させることにより、ねじ本体部２０のねじフランジ部２２を直接指先で摘んで回転させる場合に比して、より小さな力で当該ねじ本体を大きなトルク（操作力）で回転させることができるので、ねじ回し用のドライバ等の特別の工具を用いることなく、ねじ本体２０をスピンドルに対して強固に締め付けて回転刃具を強固に取り付けることができる。
逆に、操作レバーを用いることにより使用者は小さな力でねじ本体を緩め方向に回転させることができ、これにより回転刃具の交換作業を楽に行うことができるようになる。
しかも、ねじフランジ部２２に収納凹部３０が設けられ、この収納凹部３０内に操作レバー２４が収納されて、当該ねじフランジ部２２の外面（円錐面）からほぼはみ出ない構成であるので鋸刃２からの突き出し寸法Ｔ０を極力小さくすることができ、またねじフランジ部２２の外面が円錐台形状に形成されていることから、当該固定装置１０の径方向（鋸刃２の面方向に沿った方向）の寸法をも実質的に小さくすることができる。このことから、既存の携帯丸鋸１における傾斜切り時の傾斜角度を確保しつつその切り込み深さをも従来通り十分に確保することができる。
以上説明したように本実施形態の固定装置１０によれば、傾斜切り作業時の切り込み深さを十分に確保しつつ（犠牲にすることなく）、回転操作用の操作レバー２４を備えることにより使用者は小さな力で鋸刃２をより強固に固定でき、逆に小さな力で楽にこれを取り外すことができるようになることから、当該固定装置１０を既存の携帯丸鋸１に適用してそのツールレス化を図ることができる。

また、例示した固定装置１０によれば、支軸２３を中心としてレバー２４を回動操作する構成であり、当該操作レバー２４はその使用位置に取り出された状態では、受け台座部２４ｂがアウタフランジ１１側の受け凹部３０ａに嵌り込んで、当該操作レバー２４に付加される図５において白抜きの矢印で示す方向の押し付け力を十分に受けることができる。このため、使用者は指先で当該操作レバー２４を同方向に軽く押し付けて使用位置に保持しながら、当該操作レバー２４を介してねじ本体２０を締め込み若しくは緩め方向に回転させることができる。この点で、本例の固定装置１０では、ねじ本体２０の回転操作についてその良好な使い勝手（回転操作性）が確保されている。
さらに操作レバー２４をその使用位置に取り出すと、その幅方向両側部がレバー収納凹部３０の両側部間にほぼがたつきなく嵌り込んだ状態となり、これによりそのねじ軸回転方向のがたつきが排除若しくは抑制された状態となる。このため、当該操作レバー２４に付加されるねじ軸回転方向（図４において白抜きの矢印で示す方向）の操作力を支軸２３側で全て受ける場合に比して当該支軸２３の耐久性を確保しつつ当該操作レバー２４の回転操作性を確保することができる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、摩擦低減部材として鋼球４１〜４１を用いる構成を例示したが、これに代えてニードルローラを用いる構成若しくは単に摺動性の高いライナーを挟み込む構成としてもよい。
なお、アウタフランジ１１とインナフランジ１２の鋸刃２に当接する面（座面）に、硬質重金属を含有する塗料を塗布する等の高摩擦係数処理を施すことにより、当該両フランジ１１，１２の鋸刃２に対する摩擦係数を高めることができ、これにより鋸刃２の滑りをより一層確実に防止することができる。
さらに、回転工具として携帯丸鋸を例示し、回転刃具として鋸刃を例示したが、本発明に係る固定装置は、例えば卓上型の丸鋸盤や手持ち式のグラインダ等その他の回転工具について回転刃具を固定するための固定ボルトとして広く適用することができる。

本発明の実施形態に係る固定装置を備えた携帯丸鋸の正面図である。 固定装置の正面図である。本図は、レバーが収納位置に位置する状態を示している。 図２中(3)-(3)線断面矢視図であって、固定装置の縦断面図である。 固定装置の正面図である。本図は、レバーが使用位置に取り出された状態を示している。 図４中(5)-(5)線断面矢視図であって、固定装置の縦断面図である。 図３中(6)部の拡大図であって、摩擦低減部材の縦断面図である。 レバーの側面図である。本図では、レバーの重心位置と一定条件で区画した四つの領域との関係により遠心力の作用方向が異なることを理解することができる。 固定装置及びその周辺の縦断面図である。本図では、固定装置のサイズによって傾斜切り時の切り込み深さが異なることを理解することができる。

符号の説明

１…携帯丸鋸（回転工具）
２…鋸刃（回転刃具）、２ａ…取り付け孔
３…ブレードケース
４…ベース
５…スピンドル、５ａ…ねじ孔、５ｂ…二面幅部
Ｊ…スピンドルの回転軸線
１０…固定装置
１１…アウタフランジ
１１ａ…転動溝、１１ｂ…係合溝、１１ｃ…ボス部
１２…インナフランジ、１２ａ…ボス部
２０…ねじ本体
２１…ねじ軸部
２２…ねじフランジ部、２２ａ…円錐面、２２ｂ…欠落部
２３…支軸
２４…操作レバー、２４ａ…樹脂カバー、２４ｂ…受け台座部
２５…捩りばね
３０…レバー収容凹部、３０ａ…受け凹部
４０…摩擦低減部材
４１…鋼球
４２…保持リング
４３…金属カバー、４３ｃ…係合溝
４４…ゴムリング
Ｇ…操作レバーの重心
Ｈ…基準線

Claims (4)

1. 回転工具のスピンドルに回転刃具を固定するための装置であって、前記回転刃具を挟むアウタフランジとインナフランジと、前記スピンドルのねじ孔に締め込まれるねじ軸部と該ねじ軸部の頭部側から周囲に張り出して前記アウタフランジの外面側に押圧されるねじフランジ部を有するねじ本体を備え、
   前記ねじフランジ部は、前記アウタフランジ部側が大径となる円錐台形状を有し、かつその外面に、表裏反転方向に回動させて収納位置と使用位置との間を回動操作可能な操作レバーを備え、
   該操作レバーは、前記ねじフランジ部の円錐台形状に合わせて山形に屈曲した形状を有してその山形先端に断面山形の受け台座部を備えており、
   前記収納位置に回動されると、前記円錐台形状の外面に設けたレバー収納凹部内に収納されてその先端側を当該ねじフランジ部の周縁からはみ出さない状態に収納され、
   前記使用位置に回動されると前記受け台座部を前記レバー収納凹部に設けたＶ形の受け凹部内に嵌り込ませてその先端側を当該ねじフランジ部の周縁から放射方向へ突き出した状態となる固定装置。
2. 請求項１記載の固定装置であって、前記操作レバーは、前記レバー収納凹部に収納されて前記ねじフランジ部の円錐台形状の外面からはみ出さない状態となる固定装置。
3. 請求項２記載の固定装置であって、前記操作レバーは、前記収納位置側に付勢された固定装置。
4. 請求項１記載の固定装置であって、前記ねじフランジ部と前記アウタフランジとの間に両者間の回転方向の摩擦抵抗を低減するための摩擦低減部材を介在させた固定装置。

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