JPH0445302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、回転機械、より具体的には、回転機
械の部品を選択的にロツクするためのロツク機構
に関するものである。

先行技術の説明 種々の型式の回転動力機械、特に特定の型式の
手持ち動力工具に関して、機械の関連部品の取外
しや取換えの便宜のため、機械の動力伝達部品を
選択的にロツクすることが必要である。たとえ
ば、可搬型電気ドリルにおいて、工具保持チヤツ
クの取外しや交換を行うために出力スピンドルを
ロツクすることが望ましく、また手持ちグライン
ダ兼ポリツシヤおよび類似の表面処理機械におい
て、表面処理用円板（たとえばみがきパツド、研
摩円板または研削円板）を容易に交換することが
できるように、出力スピンドルを選択的にロツク
することが望ましい。

従来のロツク装置及び機構は、通常、引つ込ん
だ非ロツク位置と伸長したロツク位置との間に制
限された距離だけ動くことができるロツクピンを
工具ハウジングの中にもうけていた。ロツクピン
は通常、ばねにより、その後退（引つ込み）位置
の方へ付勢されており、ピンを手で押してその内
側先端を機械の動力伝達部品の一つに形成された
ピン受け穴の中に入れ、それと係合させるもので
ある。ピンは、軸、スピンドルまたは歯車に形成
された穴に隣接して、かつその中に挿入できるよ
うに、工具ハウジング内に取付けられる。このよ
うな従来のロツク装置は、全般的には満足すべき
ものであるが、若干の欠点も有する。たとえば、
高速空気または電動グラインダ兼ポリツシヤにお
いては、動力源を切つた後、回転部分が完全に停
止するまで惰力回転させる時間が必要である。工
具の操作者が、回転している動力伝達部品が完全
に停止する前にうつかりしてロツクピンを押すこ
とが多い。この場合、ロツクピンは、ピン受け穴
に入り機械を思いがけず急激にロツクしてしま
う。動力伝達部品がまだ運動している間にロツク
ピンが急激に係合すると衝撃負荷効果を生じ、ス
ピンドル、歯車および軸受けを損傷する。さら
に、ロツクピンが折れたり変形したりして機械を
動かなくすることが時々ある。

上記の問題を認識して、機械の回転部分がまだ
動いている間にロツクピンが意図しない係合をす
ることを防ぐための安全機構が開発されて来た。
例えば、本件出願と共に譲渡された米国特許第
3872951号においては、回転機械スピンドルにば
ね線の開放ループを取付け、そのワイヤループの
引きずられている端部がロツクピン受け穴の入口
を部分的に塞ぐようにしている。ばね線の引きず
られている端部は、手動による一連の操作を特に
行わない限りロツクピンが穴に入ることを防げ、
かかる一連の操作は、機械の回転部が完全に停止
した後にはじめて行うことができるようになつて
いる。この安全ロツク機構により完全に目的は達
成できるが、追加部品が必要になると共に、安全
ロツク機構を収容するために追加的な加工工程が
必要になるためコストが増加する。

他の設計においては、円板状部材が出力歯車に
隣接する工具出力軸にキー止めまたはスプライン
止めされており、一表面にロツクピンの伸長端部
を受け入れるための直径方向のみぞ穴を有してい
る。みぞ穴の間の軸方向面上にはカム表面がもう
けられ、工具部品が運動している時にはロツクピ
ンの伸長端部はカム表面と係合し工具の後退位置
の方向へ付勢されている。上記のばね線安全ロツ
クの場合のように、後者の場合も追加部品が必要
なのでコストが増加し、さらに、工具ハウジング
はその出力軸上に取付けられた追加部品を収容し
なければならないので工具外被の「小型化」可能
な下限が制限される。

発明の要約 上述したところに鑑み、本発明の第一の目的
は、機械の動力伝達部品を選択的にロツクしてそ
の回転を止めることができる、回転動力機械、特
に手持ち動力工具のためのロツク機構を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、操作の信頼性が高く、か
つ工具の運転時または惰性回転時における不注意
のロツクを、完全になくすることができないまで
も大巾に減少させることができる、回転動力工具
のためのロツク機構を提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は、部品の数が
少なくかつ組立時間が少ないため工具製造コスト
を全体的に減少させることができるので従来のも
のに比べてより低いコストで製造することができ
る、回転動力工具のためのロツク機構を提供する
ことである。

これらの目的およびその他の目的のために、本
発明は回転機械、特に回転動力工具のためのロツ
ク機構を提供するものであり、該機構は工具ハウ
ジングに取付けられたロツクピンを有し、該ピン
は、引込んだ後退位置と、工具の動力伝達部品に
形成されたピン受け穴にピンが伸長する、伸長、
ロツク位置との間を運動することができるもので
ある。くさび状のカム即ち傾斜表面が動力伝達部
品のピン受け穴に隣接して形成され、動力伝達部
品が運動しているときロツクピンの伸長端部と係
合する隆起した輪郭を有し、動力伝達部品が運動
している間ロツクピンをその後退位置の方向へ押
しつけてそれがピン受け穴に入ることを妨げるも
のである。

実施例においては、手持ち動力工具は出力歯車
を含み、該歯車には歯車胴体部に、回転軸と平行
にかつそれから間隔をおいて少くとも１個のピン
受け穴が形成されている。ロツクピンが出力歯車
に隣接して工具ハウジング内にもうけられ、後退
位置と伸長したロツク位置との間で制限された運
動をすることができ、ばねによりロツクピンをそ
の後退位置の方へ弾性的に付勢している。くさび
状のカムまたは傾斜部がピン受け穴に隣接して出
力歯車上に形成されている。出力歯車を含む、工
具の回転部品が運動しており、ロツクピンがその
伸長位置の方へ押されると、傾斜部がロツクピン
の伸長端部と係合し、ロツクピンを出力歯車から
遠ざかる方向に持ち上げてピンを後退位置の方へ
押しつけ、ピンがそのピン受け穴と意図しない係
合をすることを妨げる。出力歯車は粉末治金の技
術を使用して単一の構造体として形成する。

本発明によるロツク機構は、たとえば可搬式動
力工具のような回転動力機械のための効果的に機
械をロツクすることができるロツク装置を提供す
るものであり、この装置は機械の回転部品が運動
している間は機械をロツクしないものであり、か
つそれは従来の設計よりも部品数が少く、かつ組
立て時間が短いので、製造が比較的容易である。

実施例の説明 上記の説明および本発明の目的、特徴、および
利点は、以下の本発明の例示的な実施例の詳細な
説明を添付の図面と共に参照することにより、よ
り完全に理解されるであろう。

本発明のロツクピン機構を使用した回転動力機
械の一例が第１図に一部横断面図で示されてい
る。それは表面研摩およびみがき作業を行うため
の手持ちグラインダ兼ポリツシヤであり、図面に
おいては全体的にＴで示される。工具Ｔは、その
本体部１２に取付けられた電気モータ（特に図示
しない）により駆動される歯車ヘツド１０を含
む。電気モータはその作動電力を電気コードから
受け取り、従来の方法により手動スイツチで選択
的に作動される。

歯車ヘツド組立１０は出力スピンドル１４を含
み、該出力スピンドル１４はその後端に隣接する
ころがり軸受１６とその上端のスリーブ軸受１８
とにより回転可能に支持されている。軸受け１６
および１８は、上部および下部サブハウジング２
０ａ，２０ｂを嵌め合わせることで画定した歯車
ヘツドハウジング内に形成された適当な端ぐりに
より、それぞれ支持されている。歯車ヘツドハウ
ジングは鋳造金属、もしくは、より望ましくは、
繊維強化プラスチツクで作られる。出力スピンド
ル１４は、表面処理用円板Ｄを受け入れることが
できるようになつており、円板Ｄは種々の粗さと
組成の研摩または研削円板およびみがき円板また
はパツドを含む種々の形を取ることができる。表
面処理用円板Ｄは出力スピンドル１４の上に取付
けられ、スピンドルのつば部または肩部２４に接
する板２２とねじ山をもうけた留め具２６との間
に締めつけられている。保護板２８は円板Ｄの選
択された部分を被覆し、被覆されない部分を加工
表面に当接させるために露出させる。

歯車ヘツド組立１０は、電気モータから表面処
理用円板Ｄに動力を伝達する一組のかさ歯車を含
む。この歯車は、適当な固定装置（特に図示しな
い）により電気モータ軸３２に固定されたかさ歯
車ピニオン３０を含む。軸受３４（部分的に示
す）は電気モータ軸３２を支持する。出力がさ歯
車３６は、たとえばキー止め、スプライン止め、
その他の固定手段により出力スピンドル１４に固
定され、スピンドルと共に回転する。

出力歯車３６およびそれに連結された駆動部品
を選択的にロツクするためのロツクピン機構は、
出力歯車の上方に位置され、第１図および第２図
に示すように、細長い円筒状のピンＰを含み、該
ピンは、その上端付近に、それからは間隔をおい
て形成された円周方向に伸長するつば３８を含
む。ロツクピンＰは、歯車ヘツドハウジング内に
形成された円筒状の端ぐり４０の中に受け入れら
れている。内方に延びる縁またはリム４２が端ぐ
り４０の下端に形成されており、この縁またはリ
ム４２にはピンＰの下端が通過して延びるすきま
穴が形成されている。螺旋型コイルばね４４は圧
縮されて端ぐり４０の下方リム４２とつば部３８
との間に位置され、ロツクピンＰを上方の後退位
置へ弾性的に押しつけている。ロツクピンＰは端
ぐりにプレスばめされた星形ばねクリツプまたは
座金４６により端ぐり４０の中に保持されてい
る。第２Ａ図に示すように、星形クリツプ４６は
全体的に円形であり、ロツクピンが上方に延びる
ための同心すきま穴と、等間隔のみぞ穴またはく
ぼみ４８とを有している。星形クリツプ４６は、
まずその直径を小さくするために円周上の縁をそ
の中心部に関して下方に変形して端ぐりの中に挿
入してから縁を解放する。解放されたクリツプ４
６の円周部分は端ぐり４０の側壁にくい込むかま
たはその他の態様で側壁と係合する。たとえば第
２Ｂ図に示すように、リムまたはへりを端ぐり４
０にアプセツトまたはピーンする方法を含み、他
の固定方法も使用することができる。従つて、ロ
ツクピンＰは、ばね４４の復元力に打勝つために
矢印Ｆの方向に手で押しつけることができる。

第２図および第３図の細部図に示すように、出
力歯車３６は、歯車の胴体部に、回転軸から選択
された半径“ｒ”の位置において形成された少く
とも１個のロツクピン受け穴Ｂを有し、該受け穴
は回転軸にほぼ平行に配置されている。ピン受け
穴Ｂの直径“ｄ”は、ピンＰの軸と受け穴Ｂとが
一直線になつたときにピンＰを選択されたすき間
を持つて穴に出し入れすることができる大きさで
あり、ロツクピンを手で押して挿入し、その結果
出力歯車およびそれと連結された部品をロツクす
ることができる。回転軸からの半径“ｒ”は、係
合されたロツクピンＰにかかるトルクの有効モー
メントアームを表わす。半径“ｒ”が大きくなる
程ロツクピンにかかる力が小さくなり、半径
“ｒ”が小さくなるほどその力は増加する。

第２図および第３図に示すように、出力歯車３
６は、ロツクピン受け穴Ｂのそれぞれに隣接して
形成されたくさび状のカム表面または傾斜部Ｒを
有する。各傾斜部Ｒは、それぞれ、関連ロツクピ
ン受け穴Ｂの直径と少くとも等しい巾を有し、選
択された角度において歯車の回転軸のまわりに延
びて対応する長さを有し、歯車の局部面から選択
された高さ“ｈ”だけ隆起している。傾斜部Ｒ
は、それぞれ、高い方の端部がロツクピン受け穴
Ｂに隣接してもうけられ、低い方の先端を選択さ
れた回転方向に引きずる形となつている。傾斜部
表面は選択された上昇角度を有し直線であること
が望ましいが、以下に述べるように、希望する機
能を果すことができれば曲線であつてもよい。

出力歯車３６、ロツクピン受け穴Ｂおよび関連
傾斜部Ｒは、粉末金属焼結技術を利用して一体構
成体として形成される。即ち金属粉末を適当な寸
法の鋳型に入れて固め焼結に十分な温度まで加熱
すると希望する一体部品が出来上る。粉末金属焼
結の方法によれば完全な一体形成の歯車を一工程
で製作することができ、傾斜部のためのコストの
増加を最少限にとどめることができる。

第４Ａ図から第４Ｅ図までに連続的に示したよ
うに、傾斜部Ｒは、工具Ｔが惰性回転している
間、もしくはその動力運転中に、意図しないでロ
ツクピンＰが出力歯車３６のピン受け穴Ｂに入
り、その結果動力伝達部品がロツクされることを
防ぐ。工具部品が回転している間にうつかりして
ロツクピンを挿入すると、工具の種々の部品に望
ましくない衝撃負荷がかかるため、歯車、軸受、
スピンドルおよびハウジングを損傷し、ロツクピ
ンが折れたり曲つたりする。また電動工具が動力
運転中に意図しないでロツクされると、モータ巻
線に望ましくない過大電流が生じる。

第４Ａ図に示すように、ロツクピンＰを押すと
ピンは傾斜部Ｒの低い方の先端またはその付近に
おいて出力歯車３６の表面に接触し、出力歯車の
回転により傾斜部の隆起表面に乗り上げる。容易
に理解できるように、傾斜部Ｒの低い方の先端か
ら出力歯車の表面への移動は、意図しない跳ね上
りを防ぐために出来るだけなだらかにする。出力
歯車３６が回転を続けると、傾斜部Ｒの隆起した
輪郭によりロツクピンは第４Ｂ図に矢印で示した
方向にその後退位置へ押される。出力歯車３６が
回転を続けると、ロツクピンＰは傾斜部の最大の
高さ“ｈ”まで持上げられ、その時点においてロ
ツクピンは、傾斜部Ｒの高い方の端部から「弾き
出される」、即ち飛び出すことになる。出力歯車
３６の回転速度、高さ“ｈ”および傾斜部表面の
輪郭およびロツクピンＰの体積如何によつては、
ロツクピンは傾斜部との端部から飛び出した後も
その後退位置の方向へ運動を続けることができ
る。ロツクピンＰが傾斜部の端部から離れた後、
出力歯車３６が回転を継続している間に、ロツク
ピンを挿入する力Ｆをかけ続けると、ロツクピン
の運動方向が逆になり再び出力歯車の表面に接触
する。しかしながら、出力歯車３６は回転を継続
しているので、ロツクピンは出力歯車に接触して
もロツクピン受け穴Ｂには係合せず、従つて出力
歯車の運動中におけるロツクピンの挿入が防止さ
れる。当業者が容易に理解できるように、ロツク
ピンに対する一切の下方への合理的な作動力に対
して、選択された回転速度以上の場合にはロツク
ピンＰがそのピン受け穴Ｂに入ることを防げられ
るように、傾斜部Ｒの高さ“ｈ”とロツクピンの
慣性質量を容易に調節することができる。勿論、
選択回転速度は、低く、望ましくはゼロ近くの速
度まで選択される。

上記に説明し第１図乃至第４Ｅ図に示した傾斜
部は動力伝達部品が一方向のみに駆動される回転
動力工具および類似の機械に使用するのに適して
いる。たとえば逆転可能電気ドリルのように二方
向に駆動される機械には、第５図に示したような
２個の相対する傾斜部を有する構成が適当であ
る。図に示したように、傾斜部ＲおよびR′が、
ピン受け穴Ｂに隣接して、それらの高い方の端部
が穴の入り口を横切つてお互いに相対するように
もうけられる。ロツクピンＰをうつかり押した場
合でも、出力歯車の回転方向によりピンは傾斜部
のいずれか一方と係合し、傾斜部の傾斜輪郭の上
に乗り上げ、ピン受け穴を飛び越し、他方の傾斜
部の下方表面において歯車と再接触する。

回転軸と平行にかつそれから選択された半径位
置に形成されたロツクピン受け穴に挿入されるロ
ツクピンに関してロツクピン機構を例示した。容
易に理解されるように、ロツクピン受け穴は、
軸、スピンドル、つば、その他類似の回転機械部
品において、ロツクピン受け穴に隣接してその円
周上部材として構成された関連傾斜部と整列させ
ることは容易であり、その場合、ロツクピンはほ
ぼ半径方向に、往復運動するように取付けられて
ピン受け穴と選択的に係合する。

本発明のロツクピン機構は、部品が回転してい
る間、回転動力機械、特に手持ち動力工具の動力
伝達部を、その回転中の不注意によるロツクの可
能性を出来るだけ少くするかまたほとんど無くし
ながらロツクして回転を止める手段を提供するも
のである。さらに、このロツクピン機構は、単一
工程の粉末金属技術を利用して一体構成の多機能
部品により製作することができる。

当業者には明らかなように、特許請求の範囲お
よびそれらの法律的均等物から逸脱することな
く、ここに開示したロツクピン機構の実施例に対
し種々の変更を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のロツク機構を使用した手持
ち動力工具の１例の、一部横断面にした部分的側
立面図。第２図は第１図の手持ち動力工具の出力
歯車およびそれと協力するロツクピン組立の、一
部横断面にした側立面図。第２Ａ図は、第２図の
実施例においてロツクピンを保持するために使用
される、星形座金の平面図。第２Ｂ図は、ロツク
ピンを保持するためのもう一つの機構を示す、ロ
ツクピン組立の一部横断面にした部分的側立面
図。第３図は、第１図および第２図に示した出力
歯車の等角投像で、複数のロツクピン受け穴およ
びそれと協力するくさび状の傾斜部を示す。第４
Ａ図から第４Ｅ図は、第１図および第２図の出力
歯車の一部の連続立面図で、出力歯車が回転中に
ロツクされようとする場合の、ロツククピン受け
穴、関連するくさび状傾斜部およびロツクピンの
相対位置を示す。第５図は、第４Ａ図から第４Ｅ
図の出力歯車の一部の立面図で、ピン受け穴の両
側にもうけられたくさび状傾斜部を示す。 １０……歯車ヘツド、１４……出力スピンド
ル、３６……出力歯車、３８……つば部、４０…
…端ぐり、４４……コイルばね、４６……ばね座
金、Ｔ……回転動力工具、Ｄ……円板、Ｐ……ロ
ツクピン、Ｂ……ピン受け穴、Ｒ，R′……傾斜
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転動力の動力源とハウジング内に収納され
   た出力スピンドルを含む工具の回転動力伝達部品
   を選択的にロツクするためのロツク機構を有する
   回転動力工具であつて、 回転動力源と出力スピンドルとの間に少くとも
   １個の一体の回転動力伝達部品が連結されてお
   り、該動力伝達部品はその中に少くとも１個のロ
   ツクピン受け穴を有し、 ロツクピン手段が工具ハウジングに取付けられ
   て、後退した非ロツク位置と伸長したロツク位置
   との間を運動することができ、ロツク位置におい
   ては前記ロツクピンは前記ロツクピン受け穴の中
   に受け入れられて動力伝達部品をロツクしてその
   運動を止めることができ、かつ 傾斜部が前記動力伝達部品の一部として形成さ
   れ前記ロツクピン受け穴と隣接して位置され、前
   記動力伝達部品の第一方向への回転中に伸長した
   ロツクピンと係合して該ピンをその非ロツク位置
   の方向へ動かす、 回転動力工具。 ２ 前記動力伝達部品が回転軸のまわりに回転可
   能に取付けられ、前記ロツクピン受け穴が回転軸
   にほぼ平行に形成されかつ回転軸から選択された
   半径の間隔を有している、特許請求の範囲第１項
   記載の回転動力工具。 ３ 前記動力伝達部品が歯車から成る、特許請求
   の範囲第２項記載の回転動力工具。 ４ 前記歯車がかさ歯車から成る、特許請求の範
   囲第３項記載の回転動力工具。 ５ 前記歯車が粉末金属技術により製作される、
   特許請求の範囲第３項記載の動力工具。 ６ 前記ロツクピンが前記工具ハウジング内に形
   成された端ぐりの中に取付けられ、その後退した
   非ロツク位置とその伸長したロツク位置との間を
   動くことができる、特許請求の範囲第１項記載の
   回転動力工具。 ７ 前記ロツクピンが円筒状穴の内壁と係合しそ
   れに関して摺動する、直径の大きくなつた肩部
   と、前記ロツクピンを前記穴の中に保持する、円
   周上に伸長可能なばね座金とを含む、特許請求の
   範囲第６項記載の回転動力工具。 ８ 前記ロツクピンが円筒状の穴の内壁と係合し
   それに関して摺動する、直径の大きくなつた肩部
   を含み、穴縁のアプセツト部によつて前記円筒状
   穴の内壁内に保持されている、特許請求の範囲第
   ６項記載の回転動力工具。 ９ 前記動力伝達部品が前記第一の回転方向とは
   反対の方向に回転する際にロツクピンの伸長端部
   と係合するための第二の傾斜部が、前記動力伝達
   部品の一部として形成され、前記第一の傾斜部の
   反対側に位置されて、前記ロツクピンをその非ロ
   ツク位置の方向に動かす、特許請求の範囲第１項
   記載の回転動力工具。 １０ 後退した非ロツク位置と、伸長したロツク
   位置との間を選択的に動くことができるロツクピ
   ンを有する回転動力機械の動力伝達部品として使
   用するための、一体形成の歯車であつて、 歯車の胴体部が回転軸のまわりを回転する回転
   体として形成されその周辺のまわりに間隔をおい
   てもうけられた複数の歯を有し、 該歯車胴体部が、伸長したロツクピンの端部を
   受け入れる寸法を有する少くとも１個の開口を有
   し、 少くとも１個の傾斜部が前記歯車胴体部と一体
   構造として形成され、前記少くとも１個の開口に
   隣接して位置され、前記歯車胴体部がその回転軸
   のまわりを運動している時に伸長したロツクピン
   の端部と係合し該伸長したロツクピンをロツクピ
   ン受け穴から離れる方向に動かす、 一体形成の歯車。 １１ 前記歯車が粉末金属により一体構造として
   形成される、特許請求の範囲第１０項記載の一体
   形成歯車。