JP2006326764A

JP2006326764A - 回転工具

Info

Publication number: JP2006326764A
Application number: JP2005154681A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shinagawa; 壮品川; Fumiaki Sekino; 文昭関野; Satoshi Nakayama; 敏中山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】無端ベルトの摩擦力により動力を伝達させることで、騒音発生やエネルギ効率が悪いといった問題を解消するとともに、無端ベルトに大きな張力をかけることができて高トルクを伝達可能な回転工具とする。
【解決手段】モータ１の回転を駆動軸３にまで伝達する変速機２を備えて成る回転工具において、上記変速機２を、入力プーリ８と出力プーリ９の間に無端ベルト１０を巻装させて形成するとともに、テンションプーリ１１をベルト１０に押圧させてベルト張力を与える。テンションプーリ１１の位置を図中上下方向に移動させることで、ベルト張力は増大又は減少することとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インパクト工具等の回転工具に関するものである。

図８には、回転工具の構造として、例えば可搬型のインパクト工具の構造を示している（特許文献１参照）。図示のインパクト工具は、本体ハウジング３０の筒状部３０ａ内に、駆動源であるモータ１と、モータ１の回転を減速させたうえで伝達する変速機２と、変速機２により駆動される工具機構３１とを具備したものである。図示例の工具機構３１はインパクト動作によりねじ締めを行うインパクト機構であって、変速機２により回転駆動される駆動軸３と、駆動軸３にスライド自在に嵌合して共に回転運動を行なうハンマ３２と、ハンマ３２と噛合して共に回転運動を行なうアンビル３３と、ハンマ３２をアンビル３３側に付勢する付勢ばね３４と、アンビル３３側に或る一定以上の荷重が生じた場合に駆動軸３の回転運動をハンマ３２の後退運動に変換する為のカム機構３５とを備え、ハンマ３２の後退により該ハンマ３２とアンビル３３の噛合が外れた後に、ハンマ３２が再び打撃を伴ってアンビル３３と噛合し、該打撃の繰返しによりねじ締めを行うように設けている。

図示例の変速機２は、インボリュート歯型を用いた遊星回転伝達機構であって、モータ１のモータ軸１ａに嵌合されたピニオンギア４０と、該ピニオンギア４０の外周面に互いに等間隔を隔てて噛合うように複数配されたプラネットギア４１と、各プラネットギア４１の外周面と噛合うように形成された断面リング状の内歯ギア４２と、各プラネットギア４１の中心に回転自在に取付けられたプラネタリ軸４３と、各プラネタリ軸４３を固定して回転自在に配されるキャリア４４とを具備し、モータ１のモータ軸１ａの回転をピニオンギア４０、プラネットギア４１、内歯ギア４２の噛合いによりキャリア４４にまで減速させて伝達し、このキャリア４４と一体に駆動軸３を回転駆動させる構造になっている。

ここで、従来の回転工具においては上記構成の変速機２を用いていた為、各ギア４０，４１，４２同士の当りによるギア音が騒音発生の原因になるといった問題があった。特に図示例のインパクト工具においては打撃時のインパクトにより各ギア４０，４１，４２間のバックラッシュで往復衝突を生じるので、静粛な作業が要求される環境下では騒音発生が大きな問題となる。また、上記構成の変速機２はエネルギ効率が悪いので、特に充電式の回転工具においては電池の充電回数が増加して作業効率が低下するという問題がある。

これに対して、無端ベルトの摩擦力により動力を伝達する構造の変速機を用いた回転工具も提案されているが（特許文献２参照）、この回転工具にあっては無端ベルトを単に入力プーリと出力プーリとの間に巻装しているだけであるから、無端ベルトに大きな張力をかけることができず、したがって先端工具にまで高トルクを伝達することが困難であるという問題があった。
特開平１１−３３３７４２号公報特公平７−２５０１３号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、無端ベルトの摩擦力により動力を伝達させることで、騒音発生やエネルギ効率が悪いといった問題を解消するとともに、無端ベルトに大きな張力をかけることができて高トルクを伝達可能な回転工具とすることを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明を、モータ１の回転を駆動軸３にまで伝達する変速機２を備えて成る回転工具において、上記変速機２を、入力プーリ８と出力プーリ９の間に無端ベルト１０を巻装させて形成するとともに、ベルト張力を与える為に無端ベルト１０に押圧されるテンションプーリ１１を備えることを特徴としたものとする。このようにすることで、モータ１の回転力は無端ベルト１０の摩擦力によって駆動軸３にまで伝達されるので、騒音が小さく、またエネルギ効率も良好な回転工具となる。加えて、無端ベルト１０にはテンションプーリ１１を押圧して大きなベルト張力を発生させるので、高トルクが伝達可能となる。

また、テンションプーリ１１の位置を拘束する拘束部材１２と、拘束部材１２の位置をベルト張力が増大する方向又は減少する方向に自在に移動させる変位機構２４とを備えることも好適である。上記構成の回転工具にあっては、作業にかかる負荷トルクが所定トルクを超えた場合には無端ベルト１０を滑らせて動力伝達を遮断する、所謂トルククラッチの機能を働かせることができるが、動力遮断を開始する上記の所定トルクは無端ベルト１０にかかるベルト張力に依存するので、変位機構２４を用いてテンションプーリ１１の位置を変えることでベルト張力を変更すれば、上記の所定トルクを自在に変更することができる。

また、入力プーリ８及び出力プーリ９を、その軸方向に沿って径が変化するように設け、両プーリ８，９に対する無端ベルト１０の掛かり位置を変更することで変速比を変更する変速比変更手段を備えることも好適である。このようにすることで、変速比を容易に変更可能な回転工具となる。

また、外殻を成す本体ハウジング３０の変速機２近傍の部分に、無端ベルト１０の一部を外部から視認可能とする観察窓部２０を備えることも好適であり、このようにすることで、無端ベルト１０の駆動異常や劣化を確認して変速機２の修理、交換の目安とすることができる。

また、使用者が把持するグリップ部３０ｂを備え、モータ１と駆動軸３とを該グリップ部３０ｂを挟んだ反対側に配することも好適であって、このようにすることで、グリップ部３０ｂを把持した際の回転工具の操作感が向上し、作業者の疲労は軽減されるものである。

なお、以上述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜組合せ可能である。

本発明は、無端ベルトの摩擦力により動力を伝達させることで騒音発生やエネルギ効率が悪いといった問題を解消するとともに、無端ベルトに大きな張力をかけて高トルクを伝達可能にするという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。図１〜図３には、本発明の実施形態における一例の回転工具を示している。本例の回転工具は、図８に示した従来例と同様の携帯型のインパクト工具であり、本体ハウジング３０の筒状部３０ａ内に、駆動源であるモータ１と、モータ１の回転を減速させたうえで伝達する変速機２と、変速機２により駆動される工具機構３１とを具備したものである。工具機構３１はインパクト動作によりねじ締めを行うインパクト機構であり、従来例と同様の構成であることから、工具機構３１の各構成については従来例と同一符号を付し、詳しい説明は省略する。

本体ハウジング３０の筒状部３０ａの側周面からは、使用者が片手で把持可能な形状のグリップ部３０ｂを筒状部３０ａの軸方向と略直交する方向に向けて延設しており、グリップ部３０ｂの先端には箱型の充電池４を接続させている。グリップ部３０ｂ外面にはトリガースイッチ５や正逆切換スイッチ６を設け、グリップ部３０ｂ内には電気回路から成る制御部７を備え、この制御部７に上記の充電池４、モータ１、トリガースイッチ５、正逆切換スイッチ６等が電気的に接続するように設けている。

モータ１の回転力を工具機構３１の駆動軸３にまで伝達する変速機２は、両者の軸方向が平行となり且つ外周面が対向するように並設される円盤状の入力プーリ８及び出力プーリ９と、入力プーリ８及び出力プーリ９を連結させるように両プーリ８，９の外周面に巻装される無端ベルト１０とを配することで筒状部３０ａ内に形成されている。入力プーリ８は、モータ１から突設されるモータ軸１ａと連結して一体に回転駆動される構造であり、出力プーリ９は、駆動軸３から同軸上に突設される軸部９ａと連結して一体に回転駆動される構造である。

径が異なる入力プーリ８及び出力プーリ９に巻装される無端ベルト１０の、両プーリ８，９間に架け渡される左右一対の張架部分１０ａには、一対のテンションプーリ１１を左右両側方から互いに接近するように押圧させている。テンションプーリ１１は円柱状を成す部材であって、正面視三角形状の支持板である拘束部材１２の底辺近傍の左右両側部分に、軸部１１ａを介して回動自在に支持されている。また、上記拘束部材１２の頂点近傍部分に図中上下方向を長手方向として開口させてある長孔１２ａには、出力プーリ９の軸部９ａを上下方向にスライド自在に且つ回動自在に嵌合させており、これにより拘束部材１２は左右一対のテンションプーリ１１と一体に、変速機２に対して上下方向の所定範囲内でスライド自在となっている。

また、本体ハウジング３０の筒状部３０ａの内周面に固定してある係止部材２３には、引張コイルばねである弾性部材１３の一端側を係止させるとともに、該弾性部材１３の他端側をテンションプーリ１１の軸部１１ａに係止させている。左右両側の弾性部材１３は、左右両側のテンションプーリ１１を拘束部材１２と一体に図中上方に引き上げる付勢力を付与するようになっている。つまり、本例にあっては、一対のテンションプーリ１１の位置を拘束し且つ図中上下方向にのみスライド自在な上記の拘束部材１２と、テンションプーリ１１及び拘束部材１２を上方（即ち、入力プーリ８と比して大径である出力プーリ９側に接近する方向）に引寄せようとする弾性部材１３とで、テンションプーリ１１を無端ベルト１０に押当てるように弾性的に支持するものである。

図１に示す変位機構２４は、拘束部材１２の位置を変速機２に対して上下方向にスライド駆動させる為の機構であり、拘束部材１２の背面に固定されるラック１４と、このラック１４に噛合うピニオン１５と、一端側にピニオン１５を固定して他端側を外部に突出させた状態で本体ハウジング３０に軸支される支軸１６と、支軸１６の突出部分に固定されるトルク調節つまみ１７とで、主体を成している。上記変位機構２４には、支軸１６の回転をロックさせて拘束部材１２の位置を固定するロック手段を設けている。図示例にあっては上記ロック手段を、支軸１６に固定されるラチェット歯車１９と、ラチェット歯車１９に噛合わせる係止爪２１と、係止爪２１を操作して上記噛合いを解除させるレバー２２とで形成しているが、拘束部材１２のスライドをロック可能であれば他の構成であっても構わない。

上記の各構成から成る本例の回転工具にあっては、使用者がトリガースイッチ５を引込み操作すると、充電池４から供給される電力が制御部７を介してモータ１に印加され、モータ１の回転力を発生させる。ここでのモータ１の正転及び逆転は正逆切換スイッチ６によって切換え可能である。モータ１の回転力によって、モータ軸１ａに外嵌される入力プーリ８が回転し、この回転力が無端ベルト１０を介して出力プーリ９に伝達されて該出力プーリ９を回転させる。

ここで、無端ベルト１０には、無端ベルト１０の入力プーリ８及び出力プーリ９とは非接触な張架部分１０ａを両側方から挟み込む一対のテンションプーリ１１によって大きなベルト張力が付与されているので、入力プーリ８から出力プーリ９に至るまで無端ベルト１０を介して大きなトルクが滑らずに伝達可能になっている。また、入力プーリ８と出力プーリ９の径の違いによって、入力プーリ８の回転は出力プーリ９に変速されて伝達される構造である。

出力プーリ９の回転は該出力プーリ９が外嵌する軸部９ａを介して駆動軸３にまで伝達され、駆動軸３の回転が工具機構３１を構成するハンマ３２やアンビル３３に伝達される。そして、打撃を伴う回転力を先端工具に与えることでねじ締め等の作業を行うものである。なお、上記工具機構３１は本例のようなインパクト機構に限定されるものではなく、工具機構３１として他の機構を採用した場合には、ドリルドライバやカッター等のモータ１を駆動源とする回転工具全般に上記変速機２の構成を適用可能である。

更に、本例の回転工具にあっては、ラック１４やピニオン１５から成る上記の変位機構２４を用い、拘束部材１２を介して一対のテンションプーリ１１の位置を図中上下方向に移動させることで、無端ベルト１０にかかるベルト張力の大きさが変更可能である。図１の上向き矢印方向、つまり大径である出力プーリ９に接近する方向に一対のテンションプーリ１１を一体に移動させた場合には、図４に示すように無端ベルト１０の張架部分１０ａに対する両テンションプーリ１１の押付け量は増加し、無端ベルト１０にかかるベルト張力は増大する。逆に、図１の下向き矢印方向、つまり小径である入力プーリ８に接近する方向に一対のテンションプーリ１１を一体に移動させた場合には、無端ベルト１０の張架部分１０ａに対する両テンションプーリ１１の押付け量は低下し、無端ベルト１０にかかるベルト張力は減少する。なお、図４中の拘束部材１２は模式的に示している。

ここで、本例の変速機２は、作業にかかる負荷トルクが所定トルクを超えた場合には無端ベルト１０が滑りを生じることでモータ１から駆動軸３への動力伝達を遮断する、所謂トルククラッチの機能を有するものである。動力遮断を開始する上記の所定トルクは、無端ベルト１０の張り具合、つまり無端ベルト１０にかかるベルト張力に依存するので、変位機構２４を用いてテンションプーリ１１の位置を変えることでベルト張力を変更すれば、上記の所定トルクは変更自在となる。つまり、例えばトルク調整つまみ１７や本体ハウジング３０に目盛りを付しておき、この目盛りにあわせてトルク調整つまみ１７の回転位置、即ちテンションプーリ１１の上下位置を調整すれば、狙いの所定トルクで動力を遮断させることが可能であり、これにより、本例のようなインパクト工具にあっては締付トルクを設定するとともに、過負荷による機構破壊を防止することができる。

なお、図中にあっては入力プーリ８と出力プーリ９とが上下方向に並設されているので、拘束部材１２及びテンションプーリ１１のスライド方向を上下方向と表したが、上記スライド方向は、入力プーリ８の中心軸と出力プーリ９の中心軸とを含む面に沿って、両プーリ８，９の一方に接近して他方とは離れる方向であればよく、仮に入力プーリ８と出力プーリ９の並設方向が左右方向であれば上記スライド方向は左右方向となる。

図２や図３に示す観察窓部２０は、本体ハウジング３０の変速機２の近傍部分となる筒状部３０ａの背面壁に、無端ベルト１０の両張架部分１０ａが外部から視認可能となるように形成した透明或いは半透明状の部分であって、観察窓部２０を通じた外部からの観察によって無端ベルト１０の駆動状態や表面状態を確認することが可能である。これにより、無端ベルト１０の駆動異常や劣化を確認して変速機２の修理、交換の目安とすることができる。

次に、本発明の実施形態における他例の回転工具について、図５に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は上述した一例の構成と略一致するので、一例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、一例と相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

図５（ａ）に示すように、本例にあっては入力プーリ８及び出力プーリ９を、各プーリ８，９の中心軸に対して平行を成す非テーパ面２５と、中心軸に対して傾斜するテーパ面２６とが軸方向に交互に連続しながら径を縮小してゆく段付円柱形状に形成しており、両プーリ８，９を、互いの中心軸が平行となり、且つ互いの小径側が逆方向を向くように並設させている。上記テーパ面２６は、軸方向に隣接する非テーパ面２５と滑らかに連続するように適宜設計されている。図示例では、両プーリ８，９は共に３段を有しており、入力プーリ８側及び出力プーリ９側の複数の非テーパ面２５のうち無端ベルト１０が掛かるものを変更することで、変速比を３段階に変更可能になっている。スライド部材２７は、無端ベルト１０の掛かり位置を変更する変速比変更手段の一例であって、図５（ｂ）のように無端ベルト１０の張架部分１０ａが引掛かる凹溝２７ａを有するとともに、その一部が外部に突出して、両プーリ８，９の軸方向と平行にスライド操作自在となっている。

このように、径の相違する複数の非テーパ面２５を、軸方向の一方に近付くほどテーパ面２６を介して径が小さくなるように有して成る段付き円柱形状の入力プーリ８及び出力プーリ９を、両プーリ８，９の小径側が逆方向を向くように並設することで、スライド部材２７を用いて無端ベルト１０を軸方向にスライドさせれば、両プーリ８，９の複数の非テーパ面２５のうち無端ベルト１０が掛かるものが変更され、変速機２の変速比が変更されるものである。なお、無端ベルト１０のベルト張力が大きくてスライドさせ難い場合は、テンションプーリ１１を上下動させてベルト張力を弱めればよい。

次に、本発明の実施形態における更に他例の回転工具について、図６に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は上述した一例の構成と略一致するので、一例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、一例と相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

図示のように、本例にあっては入力プーリ８及び出力プーリ９を同一傾斜の円錐台形状に形成しており、両プーリ８，９を、互いの中心軸が平行となり、且つ互いの頂底面が逆方向を向くように並設させている。そして、入力プーリ８と出力プーリ９との間には、両プーリ８，９の中心軸と傾斜する姿勢でベルト１０を巻装して、動力伝達可能に設けている。

本例の減速比変更手段としては、図５に示すものと略同様のスライド部材２７を利用しており、このスライド部材２７には、図中に模式的に示される入力側カムディスク２８ａと出力側カムディスク２８ｂとをローラ２８ｃを介して噛合わせて成るローディングカム２８の上記出力側カムディスク２８ｂを、回動自在に且つ軸方向のスライド位置は拘束されるように連結させている。上記ローディングカム２８は、モータ軸１ａ中に介在し、負荷が増す程に出力側カムディスク２８ｂが軸方向に沿って入力側カムディスク２８ａと離れる方向に押出される構造なので、負荷が大きくなるほどにスライド部材２７は出力側カムディスク２８ｂと一体に図中左方向に移動して無端ベルト１０を左方向にスライドさせ、減速比を大きくする。これにより、モータ１の負荷は軽減される。逆に、負荷が小さくなればスライド部材２７は出力側カムディスク２８ｂと一体に図中右方向に移動して無端ベルト１０を右方向にスライドさせ、減速比を小さくする。勿論、図５に示すものと同様にスライド部材２７を手動でスライドさせる構造や、更に別の構造であっても構わない。なお、無端ベルト１０のベルト張力が大きくてスライドさせ難い場合は、テンションプーリ１１を上下動させてベルト張力を弱めればよい。

次に、本発明の実施形態におけるまた更に他例の回転工具について、図７に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は上述した一例の構成と略一致するので、一例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、一例と相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例にあっては、モータ１及び充電池４と、駆動軸３とを、本体ハウジング３０のグリップ部３０ｂを挟んだ反対側（図中の下側及び上側）に配し、グリップ部３０ｂ内に無端ベルト１０を配している。つまり、工具機構３１と駆動軸３と出力プーリ９とを筒状部３０ａ内に配し、出力プーリ９に一端側を引掛けた無端ベルト１０を筒状部３０ａから延設されるグリップ部３０ｂ内に通し、グリップ部３０ｂの先端側内部にて、無端ベルト１０の他端側を入力プーリ８に引掛けている。モータ１は、グリップ部３０ｂの先端側外面に固定しており、このモータ１のモータ軸１ａを入力プーリ８と連結させている。

上記配置によれば、グリップ部３０ｂを把持した際の回転工具の操作感が向上し、作業者の疲労は軽減されるものである。

本発明の実施形態における一例の回転工具の、背面壁を取外した状態の概略背面図である。同上の回転工具の断面形状を示す模式図である。同上の回転工具の概略背面図である。（ａ）、（ｂ）は同上の回転工具のベルト張力が変更される様子を示す説明図である。本発明の実施形態における他例の回転工具の断面形状を示し模式図である。本発明の実施形態における更に他例の回転工具の断面形状を示す模式図である。本発明の実施形態におけるまた更に他例の回転工具の断面形状を示す模式図である。従来の回転工具を示す断面図である。

符号の説明

１モータ
２減速機
３駆動軸
８入力プーリ
９出力プーリ
１０無端ベルト
１１テンションプーリ
２０観察窓部
２４変位機構
３０本体ハウジング
３０ｂグリップ部

Claims

モータの回転を駆動軸にまで伝達する変速機を備えて成る回転工具において、上記変速機を、入力プーリと出力プーリの間に無端ベルトを巻装させて形成するとともに、ベルト張力を与える為に無端ベルトに押圧されるテンションプーリを備えることを特徴とする回転工具。
テンションプーリの位置を拘束する拘束部材と、拘束部材の位置をベルト張力が増大する方向又は減少する方向に自在に移動させる変位機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の回転工具。
入力プーリ及び出力プーリを、その軸方向に沿って径が変化するように設け、両プーリに対する無端ベルトの掛かり位置を変更することで変速比を変更する変速比変更手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転工具。
外殻を成す本体ハウジングの変速機近傍の部分に、無端ベルトの一部を外部から視認可能とする観察窓部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転工具。
使用者が把持するグリップ部を備え、モータと駆動軸とを該グリップ部を挟んだ反対側に配することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転工具。