JP4971602B2 - 工具ホルダ - Google Patents

Description

本発明は，手持ち式の電動工具装置，例えばダイヤモンドドリル装置等における駆動スピンドルに回転結合される工具ホルダに関し，特に，交換可能な工具を，円形断面のシャフト部分を通じて軸線方向及び回転方向に固定するための固定装置を具える工具ホルダに関するものである。

上述した構成を有する工具ホルダは，円形断面を有するシャフトを把持することが可能である。それにより，手持ち式工具装置に異なる市販工具，例えばドリルビットやダイヤモンドドリル等を装着して使用することができる。その結果，手持ち式工具装置に装着する工具は，低額の製造コストで簡単なシャフト形状に製造することが可能である。

国際公開パンフレットＷＯ９６／３５５３５（特許文献１）は，工具を軸線方向及び回転方向に迅速固定するための工具ホルダを開示している。この工具ホルダは，複数のクランプローラを有するクランプ手段を具える。クランプローラは，支持スリーブに対応して設けられている受け部材により保持される。支持スリーブは，作動スリーブ内に配置される。作動スリーブの内側には，クランプローラのために各別のランプ領域が設けられている。作動スリーブを支持スリーブに対して回動すると，クランプローラがランプ領域により受け部材から支持スリーブの長手方向孔内に部分的に押し込まれる。その前に長手方向孔に挿入された工具シャフトは，クランプローラにより堅固にクランプされる。この係止位置にクランプローラを保持するため，作動スリーブを支持スリーブに対して形状結合又は摩擦結合により固定する。
国際公開パンフレットＷＯ９６／３５５３５

上述した既知の工具ホルダは，クランプ手段が，回転運動の伝達のみならず，工具の軸線方向固定機能にも関与する点で有利である。軸線方向の固定は，工具ホルダが回転しているか，又は静止しているかに係わりなく実現されるものである。

その反面，既知の工具ホルダは，作動スリーブを支持スリーブに対して確実に固定するために構造が比較的複雑となる点で不利である。すなわち，工具ホルダが故障し易いのみならず，製造コストも高額である。加えて，作動スリーブの支持スリーブに対する所定の位置で，特定の直径を有するシャフト部分しか工具ホルダに固定することができない。更に，作動スリーブを支持スリーブに対して固定するために比較的大きな労力及び時間を必要とする。

本発明の課題は，円形断面のシャフト部分を把持するための既知の工具ホルダにおける問題点を克服することであり，特に，工具を軸線方向及び回転方向に確実に固定しつつ，必要に応じて工具をワンタッチで迅速に着脱可能とした工具ホルダを提案することにある。

この課題を解決するため，本発明に係る工具ホルダは，交換可能な工具を，円形断面のシャフト部分を通じて軸線方向及び回転方向に固定するための固定装置が，互いに分離したクランプ手段及び連れ回し手段を具え，連れ回し手段とシャフト部分のスリップ時にクランプ手段と連れ回し手段との相対回転を可能とする回転軸受を，クランプ手段及び連れ回し手段の間に配置したことを特徴とする。すなわち，本発明によれば，ある程度のスリップが生じたとしても，トルクがもっぱら連れ回し手段のみにより伝達され，クランプ手段を介して伝達されるものではない。クランプ手段に作用する応力は，スピンドルの静止状態で工具を軸線方向に保持するための保持力のみに限定される。この最小化された応力により，特に操作が容易で安価に製造可能なクランプ手段が使用可能となり，このクランプ手段により工具の迅速な交換が可能となる。

クランプ手段と連れ回し手段とを軸線方向に結合すると共に回転方向では確実に分離可能とするため，回転軸受を転動軸受で構成するのが有利である。

特に好適な実施形態において，連れ回し手段はスピンドルの回転方向で自動的に係止されるフライホイル・スリーブを具える。スピンドルが駆動されると，円形断面を有するシャフト部分が自動的に工具ホルダに対して堅固にクランプされる。このような結合状態は，ダイヤモンドドリル等のように低トルク，高回転の工具の使用に特に適している。フライホイル・スリーブは，工具の極めて正確なセンタリングを保証すると共に，有害なアンバランスを低減する。更に、この種の工具の使用においては，フライホイル・スリーブとシャフト部分との間で自動的に達成される摩擦結合が，作動中に生じるトルクを僅かなスリップ状態で伝達可能とするに十分なものである。スピンドルの停止状態では，フライホイル・スリーブのクランプローラが最小限の保持力だけを伝達するため，工具を容易にホルダから取り外すことができる。

クランプ手段は，シャフト部分を受けるための貫通開口を形成する弾性クランプ素子を具え，該貫通開口の直径は，クランプ素子の無負荷状態ではシャフト部分の外径よりも小とするのが好適である。この場合，工具が工具ホルダに装着されると，クランプ手段は自動的に作動する。その結果，工具は，特に簡便かつ迅速に工具ホルダに固定可能となる。

クランプ手段を特に低コストで製造可能とするため，クランプ素子をO‐リングで構成するのが好適である。この実施形態におけるクランプ手段は，同時に，工具ホルダの内部を外部に対して密閉するシール手段としても機能する。

他の実施形態においては，クランプ素子を皿ばねで構成する。この場合，所要スペースを最小化し，工具を工具ホルダに対して特に安定な条件下で軸線方向に固定することができる。

クランプ手段は，皿ばねを解除位置まで変位させるための解除機構を具える構成とするのが有利である。この場合，工具を僅かな労力で工具ホルダから迅速に取り外すことができる。

解除機構を変位可能なスリーブで構成し，このスリーブにより皿ばねを，貫通開口を包囲する環状領域において押圧可能とするのが好適である。この場合，クランプ手段が解除された状態で皿ばねが工具のシャフト部分上で傾動することはなく，したがって工具を容易かつ確実に工具ホルダから取り外すことが可能である。

以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。

図１に示した工具ホルダ２は，ダイヤモンドドリル装置等の手持ち式電動工具装置４のネック部に装着される。工具ホルダ２は電動工具装置４の駆動スピンドル６に対して回転方向に結合されるため，スピンドル６により中心軸線Ａの回りで回転する。

工具ホルダ２は長手方向孔１０を具える。ダイヤモンドドリル等の交換可能な工具におけりシャフト部分８は，長手方向孔１０に挿入可能である。シャフト部分８は，長手方向孔１０内に挿入される全長に亙って円形断面を有する。

駆動スピンドル６とは反対側に位置する長手方向孔１０の工具側端部にクランプ手段１２が配置されており，このクランプ手段１２によりシャフト部分８は，工具ホルダ２に対して軸線方向で固定されるものである。長手方向孔１０のスピンドル側端部には，シャフト部分８のためのストッパ１４が設けられている。このストッパ１４は，工具ホルダ２のハウジング１６により形成されるものである。ストッパ１４の他にも，連れ回し手段１８が配置されている。連れ回し手段１８は，工具ホルダ２とシャフト部分８との間を相対回転不能に結合するものである。クランプ手段１２及び連れ回し手段１８は，互いに協働して固定装置を形成する。この固定装置により，使用される工具が，円形断面を有するシャフト部分８を通じて工具ホルダ2内で完全に固定可能となる。

クランプ手段１２と連れ回し手段１８との間に回転軸受２０，好適には転動軸受を配置する。回転軸受２０は，クランプ手段１２を連れ回し手段１８から分離して回動可能とするものである。したがって，工具装置の作動中は，連れ回し手段１８における若干のスリップがあるとしても，回転運動がクランプ手段１２によりシャフト部分８に伝達されることはない。

図２は，クランプ手段１２の上半部を示す拡大断面図である。クランプ手段１２は，皿ばね２２で構成したクランプ素子を具える。クランプ手段１２は貫通開口２４を形成し，この貫通開口の直径は図示の皿ばね２２の無負荷状態ではシャフト部分８の外径及びこの部分に十分に適合させた長手方向孔１０の内径よりも小とする。したがって，無負荷状態の皿ばね２２は，長手方向孔１０内に挿入することが可能である。

シャフト部分８が破線で示すように長手方向孔１０内に挿入されると，貫通開口２４はシャフト部分８の直径まで拡径される。皿ばね２２は，内周がシャフト部分８に対して押圧され，シャフト部分を工具ホルダ２に対して軸線方向に固定する。

例えば，装着された工具を他の工具に取替える目的でシャフト部分８を長手方向孔１０から引き出し可能とするため，解除機構２６を設けることができる。解除機構２６は，基本的に長手方向孔１０の工具側端部に対して伸縮変位可能に保持されるスリーブ２８で構成される。スリーブ２８は長手方向孔１０に挿入されると共に，貫通開口２４の周囲の端面領域３０で皿ばね２２に対して環状で接触する。端面領域３０の反対側では，スリーブ２８が外部から操作可能な作動部分３２を具える。

図３に示すように，長手方向孔１０のスピンドル側第２端部の方向で圧力Ｐが作動部分３２に及ぼされると，スリーブ２８は長手方向孔１０内に挿入可能となる。端面領域３０が皿ばね２２に対して押圧されると共に，貫通開口２４を更に拡径させる。貫通開口の直径は，シャフト部分８の外径よりも僅かに大となる。この皿ばね２２の解除位置において，シャフト部分８は，さしたる抵抗もなく長手方向孔１０から引き出される。

図４に示す実施形態に係るクランプ手段３４は，基本的に工具ホルダ２のハウジング１６内に挿入されたＯ‐リング３６を具える。Ｏ‐リング３６は，破線で示すように，無負荷状態で長手方向孔１０内に挿入する。シャフト部分８を長手方向孔１０内に押し込む際に，Ｏ‐リング３６は図示のように長手方向孔１０から環状凹所３８に押し込まれ，貫通開口３７は拡径される。Ｏ‐リング３６には復元変形力が生じる。この復元変形力により，Ｏ‐リング３６はシャフト部分８に対して押圧される。復元変形力が十分に大きいため，装置ネック部４の向きのいかんに拘わらず，工具を，シャフト部分８の全長に亙って重力に抗して工具ホルダ２内に確実に保持することができる。

図５に拡大して示した連れ回し手段１８は，基本的にフライホイル・スリーブ４０で構成されるものである。フライホイル・スリーブ４０は，スピンドル６の回転方向に一致する工具ホルダ２の回転方向Ｄで係止する。フライホイル・スリーブ４０は，ローラ形状とした複数の転動体４２を具える。シャフト部分８が装着されると，転動体４２はフライホイル・スリーブ４０の内側４６とシャフト部分８との間に形成された環状スリット４４内に配置される。内側４６から内方に傾いたランプ部分４８が各転動体４２に対応する。その結果，環状スリット４４は転動体４２の回転方向Ｄとは反対側に向けて狭まる。

スピンドル６及び工具ホルダ２が回転方向Ｄに回転駆動されるならと、転動体４２はランプ部分４８に向けて変位し，破線で示すようにランプ部分４８沿って内側に誘導される。その際，転動体４２はフライホイル・スリーブ４０とシャフト部分８との狭まった環状スリット４４において挟止され，回転方向Ｄに向けての回転駆動を可能にする。

更に，それぞれの転動体４２を隣接するランプ部分４８に向けて押圧する弾性素子５０が，各ランプ部分４８に配置されている。この弾性素子５０により，転動体４２は，工具ホルダが回転方向Ｄに向けて回動すると，フライホイル・スリーブ４０とシャフト部分８との間で直ちにクランプされる。

スピンドル６が回転駆動されなくなると，シャフト部分８には僅かな保持力しか作用していないため，シャフト部分８を工具ホルダから容易に引き抜くことができる。

本発明の工具ホルダを示す縦断面図である。 図１の領域ＩＩにおけるクランプ手段を固定位置で示す拡大断面図である。 図１の領域ＩＩにおけるクランプ手段を解除位置で示す拡大断面図である。 他の実施形態に係るクランプ手段を示す縦断面図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿う連れ回し手段の横断面図である。

符号の説明

２ 工具ホルダ
４ 手持ち式工具装置
６ スピンドル
８ シャフト部分
１０ 長手方向孔
１２，３４ クランプ手段
１４ ストッパ
１６ ハウジング
１８ 連れ回し部材
２０ 回転軸受
２２ 皿ばね
２４，３７ 貫通開口
２６ 解除機構
２８ スリーブ
３０ 端面領域
３２ 作動部分
３６ Ｏ‐リング
３８ 環状凹所
４０ フライホイル・スリーブ
４２ 転動体
４４ 環状スリット
４８ ランプ部分
５０ 弾性素子

Claims (8)

1. 手持ち式電動工具装置（４）における駆動スピンドル（６）に回転結合される工具ホルダ（２）であって，交換可能な工具を，円形断面のシャフト部分（８）を通じて軸線方向及び回転方向に固定するための固定装置を具える工具ホルダにおいて，該固定装置が，互いに分離したクランプ手段（１２；３４）及び連れ回し手段（１８）を具え，該連れ回し手段（１８）と前記シャフト部分（８）のスリップ時にクランプ手段（１２；３４）と連れ回し手段（１８）との相対回転を可能とする回転軸受（２０）を，前記クランプ手段（１２；３４）及び連れ回し手段（１８）の間に配置したことを特徴とする工具ホルダ。
2. 請求項１記載の工具ホルダにおいて，前記回転軸受（２０）を転動軸受で構成したことを特徴とする工具ホルダ。
3. 請求項１又は２に記載の工具ホルダにおいて，前記連れ回し手段（１８）が，前記スピンドル（６）の回転方向（D）で自動的に係止されるフライホイル・スリーブ（４０）を具えることを特徴とする工具ホルダ。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の工具ホルダにおいて，前記クランプ手段（１２；３４）が，前記シャフト部分（８）を受けるための貫通開口（２４；３７）を形成する弾性クランプ素子を具え，該貫通開口の直径が，該クランプ素子の無負荷状態ではシャフト部分（８）の外径より小であることを特徴とする工具ホルダ。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の工具ホルダにおいて，前記弾性クランプ素子をO‐リング（３６）で構成したことを特徴とする工具ホルダ。
6. 請求項１〜４の何れか一項に記載の工具ホルダにおいて，前記弾性クランプ素子を皿ばね（２２）で構成したことを特徴とする工具ホルダ。
7. 請求項６記載の工具ホルダにおいて，前記クランプ手段（１２）が，前記皿ばね（２２）を解除位置まで変位させるための解除機構（２６）を具えることを特徴とする工具ホルダ。
8. 請求項７記載の工具ホルダにおいて，前記解除機構（２６）を変位可能なスリーブ（２８）で構成し，該スリーブ（２８）により前記皿ばね（２２）を，前記貫通開口（２４）を包囲する環状領域において押圧可能としたことを特徴とする工具ホルダ。
   

Images