JP5517109B2

JP5517109B2 - 往復動工具

Info

Publication number: JP5517109B2
Application number: JP2010222292A
Authority: JP
Inventors: 博幸斉藤
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: EP2621655A1; JP2012076170A; CN103140316A; US20130206437A1; WO2012043424A1

Description

本発明は、モータでブレードを上下方向に往復動させ、本体を前方に押し進めながら木材等の加工物を切断する往復動工具に関するものであり、特に従来よりブレードが非削材に食い込み易い機構を設けた往復動工具に関するものである。

従来の往復動工具を図１７から図１９を用いて説明する。
往復動工具１０１は、スイッチ１０８を有し、下方に切断作業時の案内部材となるベース１０５を取付け、内部に図示しないモータを有する本体１０２と、モータの回転力によって上下方向に往復動するプランジャ１１０とを備えた構成をしている。本体１０２は、プランジャ１１０にモータの回転力を伝えるプラスチック製ハウジング１０３と、ハウジング１０３に設けられたギヤホルダ１０４とから構成されている。プランジャ１１０の上方部は本体１０２内部に往復動可能に保持され、下方部が本体１０２外部に突出しており、プランジャ１１０の下方部にはブレード１０６が着脱可能に保持されている。（特許文献１参照）

ブレード１０６が下死点から上死点に移動する切削時について図１７を用いて述べる。切削時においては垂直方向の反力（切削反力）により、ブレード１０６からプランジャ１１０を通じて、本体２前部は下方向へ引っ張られるが、ベース１０５前方が木材と接触することで本体１０２を支えている。このとき、ベース１０５と木材は強く圧着しているから、木材および本体２の荷重を受ける部分では、変形により弾性力が蓄えられる。

次に、切削が終了しブレード１０６が上死点から下死点に移動する戻り時について図１８を用いて述べる。戻り時にはブレード１０６からプランジャ１１０を通じて本体１０２前部に下方向に作用していた荷重が無くなる。そのため、本体１０２の重心１２６から前側に蓄積された弾性力が開放されると、本体１０２は重心１２６を中心に後方へ仰け反る運動が発生する。本体１０２の回転運動により重心１２６の後方にあるベース１０５は木材と接触し、本体１０２はベース１０５後端を支点として後方へ回転する。

特開２００４−１３６３号公報

しかし上記した挙動が繰り返されることで本体１０２の振動が発生すると共に、充分な切削速度が保てない場合があった。さらに、高性能なモータの提供により、プランジャ往復運動が高速になったり、非削材が硬かったりするとブレードの非削材への食い付きが悪くなり、その結果切断時間が予想以上に掛かってしまうという問題があった。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、操作性の良い往復動工具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明によれば、回転軸を有するモータと、該モータを収容する外枠と、該外枠の下方に設けられるベースと、該モータによって回転駆動される回転部であって、回転軸と、該回転軸上に設けられるギヤと、該ギヤの偏芯した位置に設けられるピンとを有する回転部と、該ピンと係合し、該ピンの上下動に従って上下方向に往復動するプランジャと、を備えた往復動工具において、カムの外周面と当接し、該カムの外周面に従って上下方向に往復動する中間部材と、該外枠に揺動可能に設けられるローラホルダであって、該中間部材及び該ソーブレードと当接し、該中間部材が下方に移動すると該ソーブレードを前方に移動させ、該中間部材が上方に移動すると該ソーブレードを後方に移動させるよう構成されるローラホルダと、を備え、該プランジャは、該プランジャの往復方向と交差する方向に延び該ピンと係合する湾曲部が設けられ、該湾曲部は、プランジャが上方に移動するときにピンが当たる部分が上方に向かって湾曲した形状であることを特徴とする往復動工具を提供している。

また、該湾曲部は、該プランジャの往復動する軸に対して、略線対称の形状で形成することが好ましい。

また、該湾曲部は、略Ｕ字形状であることが好ましい。

また、該湾曲部は、該ピンが該往復動する軸上に位置している際の点を中心点とした場合に、該中心点に対して、略点対称の形状で形成することが好ましい。

また、該湾曲部は、該中心点に対して左側が上方に向かって湾曲した形状であることが好ましい。

該カムの外周面は、該回転軸中心からの距離が最も大きい頂部と、該頂部の回転方向側に位置し、回転するにつれて該回転軸中心からの距離が大きくなる第１の領域と、該頂部の回転方向逆側に位置し、回転するにつれて該回転軸中心からの距離が小さくなる第２の領域とを有する形状をしていると共に、前記第２の領域と前記回転軸との間の距離の変化率は、前記第１の領域と前記回転軸との間の距離の変化率よりも大きいことが好ましい。

請求項１の発明によれば、ブレードが非削材に、より食い込み易くなり切断速度が向上し、結果として作業性が向上する。

請求項２乃至３記載の発明によれば、ブレードが非削材に、食い込む前後のブレードの軌跡が従来よりも深くゆっくりとした速さで非削材に食い込むため、切断速度が向上し、結果として作業性が向上する。

請求項４乃至５の発明によれば、ブレードが非削材に、食い込む直前までは素早くブレードを作動させることができ、食い込む瞬間からはブレードの軌跡が従来よりも深くゆっくりとした速さで非削材に食い込むため、切断速度が向上し、結果として作業性が向上する。

請求項６の発明によれば、作業者が本体を前方に強く押しながら作業をした場合でも、ソーブレードは最上点に達した時点で既に被削面と離れており、本体に発生する振動が小さくなる。また切り粉が排出されやすくなると共に、ソーブレードと被削面との間の無駄な摩擦がなくなり、切削性が向上する。さらに、オービタル運動を伴ったブレードが非削材に、より食い込み易くなり切断速度が向上し、結果として作業性が向上する。

本発明の実施の形態にかかる往復動工具の全体構造断面図。図１においてカム及びギヤをＡ方向から見た外観図。図１の往復動工具においてソーブレードの軌跡を示す図。図１の往復動工具の切削作業時におけるベースとソーブレードの動作を示す図。図１の往復動工具の切削作業時におけるベースとソーブレードの動作を示す図。図１の往復動工具の切削作業時におけるベースとソーブレードの動作を示す図。図１の往復動工具の切削作業時におけるベースとソーブレードの動作を示す図。図１の往復動工具の切削作業時におけるベースとソーブレードの動作を示す図。本発明の実施の形態にかかる往復動工具の全体構造断面図。本発明の実施の形態にかかる往復動工具のプランジャ形状を示す図。図１０のプランジャの要部拡大図。本発明と従来の往復動工具におけるブレードの末端の切断軌跡を示す図。本発明の実施の形態にかかる往復動工具のブレードの速さを示す図。本発明の実施の形態にかかる往復動工具の第二のプランジャ形状を示す図。図１４の要部拡大図。本発明の実施の形態にかかる往復動工具の第二のプランジャ形状でのブレードの速さを示す図。従来の往復動工具における全体構造図。従来の往復動工具における全体構造図。従来の往復動工具における全体構造断面図。従来の往復動工具における全体構造正面断面図。

本発明の実施の形態にかかる往復動工具について、図１乃至図１６を参照しながら説明する。説明するにあたり、図１の右方を往復動工具１の前方、図１の左方を往復動工具１の後方、図１の上方を往復動工具１の上方、図１の下方を往復動工具１の下方ということにする。

図１に示すように、往復動工具（ジグソー）１は、前後方向に延びる回転軸２ａを有するモータ２と、モータ２を収容する外枠であるハウジング３と、ハウジング３の下方に設けられるベース４と、を備えている。

ハウジング３内には、回転軸２ａの先端に形成されたピニオン２ｂと噛み合って回転駆動される回転部５が設けられている。回転部５は、回転軸であるスピンドル６と、スピンドル６上に設けられるギヤ７と、ギヤ７の偏芯した位置に設けられるピン８と、スピンドル６上に設けられるカム９と、を備えている。

回転部５の前方にはプランジャ１０が設けられている。プランジャ１０は上下方向に延びる板状の部材からなり、その中程にはピン８と係合するピン係合部（湾曲部）１０ａが設けられ、ピン８の回転によって上下動するよう構成されている。プランジャ１０の下端には、前方に鋸歯を有するソーブレード１２がベース４と交差するように取付けられている。よって回転部５が回転すると、ピン８が偏芯運動を行い、プランジャ１０及びソーブレード１２が上下動する。

プランジャ１０はプランジャホルダ１１によって上下動可能に支持されており、プランジャホルダ１１はハウジング２に前後方向に揺動可能に支持されていると共に、プランジャホルダ１１とハウジング２との間に設けられたスプリング１６によって後方に押圧されている。よってソーブレード１２は、その後方に設けられた後述のローラ１３に押し当てられている。

カム９は略円板状であるが、後述のようにその外周面は回転するにつれて回転部５の回転軸中心５ａからの距離が変化するように形成されている。カム９の外周面にはハウジング２に上下動可能に支持された中間部材１４が当接している。そして中間部材１４の下方には、ハウジング２に前後方向に揺動可能に支持されたローラホルダ１５が設けられている。ローラホルダ１５は略Ｌ字状に形成されており、一端が中間部材１４に当接し、他端はローラ１３を回転可能に支持している。よって回転部５が回転すると、カム９の外周面の形状に従って中間部材１４が上下動し、ローラホルダ１５が回動し、ローラ１３がソーブレード１２を前後動させる。

図２は図１においてＡ方向からカム９及びギヤ７を見た状態を示すものである。図２の右下に描かれた太い矢印は、カム９及びギヤ７の回転方向を示している。カム９の外周面には、回転軸中心５ａからの距離が最も大きい頂部９ｂが形成されている。頂部９ｂの回転方向側には、回転するにつれて回転軸中心５ａからの距離が大きくなる第１の領域９ａが形成され、頂部９ｂの回転方向逆側には、回転するにつれて回転軸中心５ａからの距離が小さくなる第２の領域９ｃが形成されている。第２領域９ｃの回転方向逆側には、第３の領域９ｄが形成されており、第３の領域９ｄも回転するにつれて回転軸中心５ａとの距離がわずかに小さくなるが、その変化率は第２の領域に比べて大分小さいので、ここでは第２の領域９ｃとは分けて説明することにする。

以上のような構成により、ソーブレード１２の下端１２ａは図３に示すような軌跡を、矢印で示すように最下点ａ、最前点ｂ、最上点ｃの順にたどって移動することになる。なお図３乃至図８に示すソーブレード１２の軌跡は、実際はもっと縦方向に細長いものであるが、見やすくするため横方向に伸ばして描いてある。

またソーブレード１２が被削面１７から急激に後退するように、第２の領域９ｃと回転軸中心５ａとの間の距離の変化率は、第１の領域９ａと回転軸中心５ａとの間の距離の変化率よりも大きく設定されている。ここで回転軸中心５ａとの間の距離の変化率とは、カム９がある一定の角度だけ回転したときの、回転軸中心５ａとの間の距離の変化量を意味するものであるとする。

さらに本実施の形態では、ソーブレード１２が最上点ｃに達した時点で被削面１７から離れていれば、本体にかかる力の瞬間的な変化が緩和されることに着目した。ソーブレード１２が最前点ｂから最上点ｃに達するまでの後退量をＸとすれば、この後退量Ｘを大きくするほどソーブレード１２は被削面１７から早く離れようとするはずである。従来、後退量Ｘを約０．３ｍｍに設定した往復動工具はあるが、それよりも大きいものはなかった。そこで後退量Ｘを約０．９ｍｍに設定して実験を行ったところ、往復動工具１を前方に強く押しながら切断作業を行ったときの振動が従来よりも格段に小さくなることがわかった。この結果から、後退量Ｘが０．６ｍｍ程度でも従来よりは振動が小さくなり、０．８ｍｍ程度であれば格段に振動が小さくなるものと考えられる。なお実験においては、２×４工法で多用される３６ｍｍ厚の米マツ材を用い、通常の押し力を約２．０ｋｇｆ、強い押し力を約４．０ｋｇｆとした。

図４乃至図８は、往復動工具１で切断作業を行った場合、ベース４とソーブレード１２の動作を順に示したものである。各図の上方に描かれた矢印はベース４の進行方向を示しており、ベース４に付された矢印と、その下方の加工材に付された３本の縦線は、ベース４が加工材に対してどれくらい進んだかをわかりやすくするために示した目印である。

図４は、ソーブレード１２が鋸引きを終えて最前点ｂに達した状態を示している。この時点からソーブレード１２は後退を始め、図５に示すように最上点ｃに達して上昇から下降に切り替わる瞬間には被削面１７から離れている。そして図６及び図７に示す状態を経て、図８に示すようにソーブレード１２は最下点ａに達する。ここからソーブレード１２は下降から上昇に切り替わり、再び最前点ｂに達するまでの間、前進しながら鋸引きを行う。後はその繰り返しである。

このように本発明によれば、作業者が本体を前方に強く押しながら作業をした場合でも、本体にかかる力の瞬間的な変化が緩和され、振動が小さくなる。また切り粉が排出されやすくなると共に、ソーブレード１２と被削面１７との間の無駄な摩擦がなくなり、切削性がより向上する。従って振動が少なく切削性に優れた往復動工具を提供することができる。

図９に示すように、図１とは別の形状をした往復動工具１は、前後方向に延びる回転軸２ａを有するモータ２と、モータ２を収容する外枠であるハウジング３と、ハウジング３の下方に設けられるベース４と、を備えている。

図１０は、本発明の実施の形態におけるプランジャ１０であり、往復動工具１を切断方向側から見た断面図である。プランジャホルダ１１に支持されたプランジャ１０がプランジャホルダ１１に対して上下方向に摺動する構成となっている。プランジャ１０には、プランジャ１０が往復動する上下方向と交差する方向に、ピン８と係合した湾曲部１０ａが左右方向に形成され、湾曲部１０ａにピン８が貫通した構成となっている。湾曲部１０ａは、プランジャ１０の往復動する軸に対して略線対称の形状で形成されており、一例としてベース４を下と見たときに、略Ｕ字形状で形成されている。図１０では、略Ｕ字形状をしているが、逆Ｕ字形状等の構成で形成してもよい。また、湾曲部１０ａの曲線のＲ半径は、製品に応じた様々な値のＲ半径をとったものとしてもよい。このような、構成にすることによって、ブレードが非削材に、食い込む前後のブレードの軌跡が従来よりも深くゆっくりとした速さで非削材に食い込むため、全体としての切断速度が向上し、結果として作業性が向上する。

図１１は、図１０のプランジャ１０の要部拡大図であり、中心点８ｂは回転軸５ａを回転中心の軸線として回転するピン８が、プランジャ１０の往復動する軸上に位置しているときの状態を示したものであり、湾曲部１０ａの左右方向の中央に位置している。

図１２は、本実施の形態の往復動工具１と従来の往復動工具におけるブレードの末端１２ａの切断軌跡を示す図である。図に示したＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域、Ｄ領域について以下説明する。Ａ領域は、プランジャ１０に支持されたブレード１２が上死点から下降し、中間地点に位置するまでの領域を示したものである。Ｂ領域は、プランジャ１０に支持されたブレード１２が中間地点から下降し、下死点に位置するまでの領域を示したものである。Ｃ領域は、プランジャ１０に支持されたブレード１２が下死点から上昇し中間地点に位置するまでの領域を示したものである。Ｄ領域は、プランジャ１０に支持されたブレード１２が、中間地点から上昇し上死点に位置するまでの領域を示したものある。これらの領域を非削材の切断状況で記載すると、Ｂ領域からＣ領域に転換する地点で、ブレード１２は非削材に食い込み切断作業が開始される。Ｃ領域からＤ領域は、非削材が切断されている段階である。Ｄ領域からＡ領域に転換する地点で、ブレード１２は非削材から離間し断片的な切断作業が終了される。Ａ領域からＢ領域では、ブレード１２が、非削材に対して後退している状態を示す。このように、Ａ領域→Ｂ領域→Ｃ領域→Ｄ領域→Ａ領域と繰り返されることにより、非削材は連続的に切断されていく。

図２０に示されるような従来のプランジャ１０の形状（貫通部がストレート形状）では、Ｂ領域からＣ領域にかけて、ブレード１２が非削材に対して食い込みが浅い。一方、本発明のプランジャのプランジャ１０の形状（湾曲部１０ａを有する形状）では、ブレード１２が非削材に対して食い込みが深く、ゆっくりとした速さで非削材に食い込むため、切断速度が向上し、結果として作業性が向上する。

図１３は、本発明の実施の形態にかかる往復動工具のブレード１２の速さを示す図である。モータから伝達されるギヤ７の回転速度は一定であるが、湾曲部１０ａ内で係合したピン８が、湾曲部１０ａ内を左右に動く構成であるため、プランジャ１０の上下の往復動の速度が各々の領域内で変化する。Ｂ領域とＣ領域の境界にブレード１２が位置する際（下死点）及びＤ領域とＡ領域の境界にブレード１２が位置する際（上死点）は、ピン８は湾曲部１０ａの中央に位置し、Ａ領域とＢ領域の境界にブレード１２が位置する際（中間地点）及びＣ領域とＤ領域の境界にブレード１２が位置する際（中間地点）では、ピン８は湾曲部１０ａの左右の端部に位置することとなる。このような構成であるため、Ａ領域及びＤ領域では、プランジャ１０往復動の速度は速くなり、Ｂ領域及びＣ領域では、プランジャ１０の往復動の速度は遅くなる。

図１４は、本発明の実施の形態にかかる往復動工具の第二の湾曲部形状を示し、往復動工具１を切断方向側から見た断面図である。プランジャホルダ１１に支持されたプランジャ１０がプランジャホルダ１１に対して上下方向に摺動する構成となっている。プランジャ１０には、プランジャ１０が往復動する上下方向と交差する方向に、ピン８と係合した湾曲部１０ａが左右方向に形成され、湾曲部１０ａにピン８が貫通した構成となっている。湾曲部１０ａは、ピン８が往復動する軸上に位置している際の点を中心点８ｂとした場合に、中心点８ｂに対して、点対称の形状で形成されている。一例としてベース４を下と見たときに、湾曲部１０ａは、中心点８ｂに対して左側が上方に向かって湾曲した形状であり、逆に右側が下方に向かって湾曲した形状で構成されている。図１４では、上述した形状をしているが、左側のみ湾曲し、右側はストレート形状で形成するなど、実施の形態はこれに限定するものではない。すなわち、ブレード１２が下死点から上死点へ移動するとき（ピン８が下方から上方へ移動するとき）に、湾曲部１０ａのピン８を支持する部分が上方へ湾曲する形状であれば良い。ピン８また、湾曲部１０ａの曲線のＲ半径は、製品に応じた様々な値のＲ半径をとったものとしてもよい。このような構成にすることによって、ブレード１２が非削材に、食い込む直前までは素早くブレード１２を作動させることができ、食い込む瞬間からはブレード１２の軌跡が従来よりも深くゆっくりとした速さで非削材に食い込むため、切断速度が向上し、結果として作業性が向上する。

図１５は、図１４のプランジャ１０の要部拡大図であり、中心点８ｂは回転軸５ａを回転中心の軸線として回転するピン８が、プランジャ１０の往復動する軸上に位置しているときの状態を示したものであり、湾曲部１０ａの左右方向の中央に位置している。

図１６は、本発明の実施の形態にかかる往復動工具の第二の湾曲部形状でのブレードの速さを示す図である。モータから伝達されるギヤ７の回転速度は一定であるが、湾曲部１０ａ内で係合したピン８が、湾曲部１２ａ内を左右に動く構成であるため、プランジャ１０の上下の往復動の速度が各々の領域内で変化する。Ｂ領域とＣ領域の境界にブレード１２が位置する際（下死点）及びＤ領域とＡ領域の境界にブレード１２が位置する際（上死点）は、ピン８は湾曲部１０ａの中央に位置し、Ａ領域とＢ領域の境界にブレード１２が位置する際（中間地点）及びＣ領域とＤ領域の境界にブレード１２が位置する際（中間地点）では、ピン８は湾曲部１０ａの左右の端部に位置することとなる。このような構成であるため、Ｂ領域及びＤ領域では、プランジャ１０往復動の速度は速くなり、Ａ領域及びＣ領域では、プランジャ１０の往復動の速度は遅くなる。

今回、実施例をジグソーで説明したが、同様の構成を持つセーバーソーやハンマドリル等の往復動工具に適応してもよい。

また、発明の詳細な説明の前半で記述したオービタル機構と、後半で記述した湾曲部１０ａを組み合わせた構成の往復動工具としてもよい。

１往復動工具２モータ２ａ回転軸２ｂピニオン３ハウジング４ベース５回転部５ａ回転軸中心６スピンドル
７ギヤ８ピン８ａ中心８ｂ中心点９カム９ａ第１の領域９ｂ頂部９ｃ第２の領域９ｄ第３の領域１０プランジャ１０ａピン係合部（湾曲部）１１プランジャホルダ１２ソーブレード１２ａ下端１３ローラ１４中間部材１５ローラホルダ１６スプリング１７被削面ａ最下点ｂ最前点ｃ最上点ｄ位相 θ Ｘ後退量

Claims

回転軸を有するモータと、
該モータを収容する外枠と、
該外枠の下方に設けられるベースと、
該モータによって回転駆動される回転部であって、回転軸と、該回転軸上に設けられるギヤと、該ギヤの偏芯した位置に設けられるピンとを有する回転部と、
該ピンと係合し、該ピンの上下動に従って上下方向に往復動するプランジャと、
を備えた往復動工具において、
カムの外周面と当接し、該カムの外周面に従って上下方向に往復動する中間部材と、
該外枠に揺動可能に設けられるローラホルダであって、該中間部材及び該ソーブレードと当接し、該中間部材が下方に移動すると該ソーブレードを前方に移動させ、該中間部材が上方に移動すると該ソーブレードを後方に移動させるよう構成されるローラホルダと、を備え、
該プランジャは、該プランジャの往復方向と交差する方向に延び該ピンと係合する湾曲部が設けられ、該湾曲部は、プランジャが上方に移動するときにピンが当たる部分が上方に向かって湾曲した形状であることを特徴とする往復動工具。
該湾曲部は、該プランジャの往復動する軸に対して、略線対称の形状で形成したことを特徴とする請求項１に記載の往復動工具。
該湾曲部は、略Ｕ字形状であることを特徴とする請求項２に記載の往復動工具。
該湾曲部は、該ピンが該往復動する軸上に位置している際の点を中心点とした場合に、該中心点に対して、略点対称の形状で形成したことを特徴とする請求項１に記載の往復動工具。
該湾曲部は、該中心点に対して左側が上方に向かって湾曲した形状であることを特徴とする請求項４に記載の往復動工具。
該カムの外周面は、該回転軸中心からの距離が最も大きい頂部と、該頂部の回転方向側に位置し、回転するにつれて該回転軸中心からの距離が大きくなる第１の領域と、該頂部の回転方向逆側に位置し、回転するにつれて該回転軸中心からの距離が小さくなる第２の領域とを有する形状をしていると共に、
前記第２の領域と前記回転軸との間の距離の変化率は、前記第１の領域と前記回転軸との間の距離の変化率よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の往復動工具。