JP2011088233A - 充電式電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 充電式電動工具において、本機の重心位置を先端工具の動作線に近付ける技術を提供する。
【解決手段】 バッテリ１１０と、バッテリ１１０から供給される電力で駆動されるモータ１１１と、モータ１１１から回転動力を受けて先端工具１１９を駆動するメカ機構部１１３，１１５，１１７と、モータ１１１及びメカ機構部１１３，１１５，１１７を収容するとともに、先端領域に先端工具１１９が配置される工具本体１０３と、を有し、先端工具１１９が当該先端工具１１９の長軸方向に動作することで加工作業を遂行する充電式電動工具であって、モータ１１１の重量とバッテリ１１０の重量を加算した重量が、メカ機構部１１３，１１５，１１７の重量よりも軽く設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータをバッテリで駆動する充電式電動工具に関し、特に先端工具が当該先端工具の長軸方向に動作することにより被加工材に所定の加工作業を遂行する充電式電動工具に関する。

この種の充電式電動工具として、例えば特開２００６−１７５５９２号公報（特許文献１）には、モータを駆動するバッテリが搭載された充電式の電動ハンマドリルが開示されている。この公報に記載の充電式ハンマドリルは、バッテリで駆動されるモータ及び当該モータからの回転動力を受けてハンマビットを駆動するメカ機構部（ハンマビットを長軸方向に直線動作させる運動変換機構及び長軸方向周りに回転動作させる動力伝達機構によって構成される）が工具本体としてのハウジングに収容されている。モータは当該モータの回転軸線が先端工具としてのハンマビットの動作方向である長軸方向と交差するように配置されている。また、工具本体の後方（ハンマビットの反対側）には、作業者が握るハンドグリップがハンマビットの長軸方向と交差する方向に延在して設けられ、その延在端部である下端部（モータの後方）にバッテリが装着される構成としている。

ハンマドリルのような電動工具は、例えばハンマビットを垂直な壁に向けて水平に加工作業を行う態様、天井に向けて上向きに加工作業を行う態様、床面に向けて下向きに加工作業を行う態様等、様々な使用態様で用いられる。このため、作業者の疲労を軽減するには、電動工具を使用する際の操作性（使い勝手）を向上することが重要となる。特にハンマドリルの場合、作業者はハンドグリップを把持して前方への押圧力を加えつつ被加工材にハンマビットを押し付けた状態で加工作業を遂行するが、当該加工作業時に生ずるハンマビットの打撃方向の振動（重心周りの前後方向のモーメント）が大きいほど作業者の受ける負担が大となる。上記のモーメントの大きさは、電動工具の重心位置が大きく影響する。すなわち、重心位置がハンマビットの長軸線（動作線）から遠いほど大きくなる。

特開２００６−１７５５９２号公報

本発明は、上記に鑑み、充電式電動工具において、本機の重心位置を先端工具の動作線に近付ける技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明に係る充電式電動工具の好ましい形態によれば、バッテリとモータとメカ機構部と工具本体とを有し、先端工具が当該先端工具の長軸方向に動作することで加工作業を遂行する充電式電動工具が構成される。モータはバッテリから供給される電力で駆動される。メカ機構部はモータから回転動力を受けて先端工具を駆動する。なお、本発明における「先端工具が当該先端工具の長軸方向に動作する」とは、先端工具が工具本体に対し長軸方向に相対的に動作する態様のみならず、先端工具が工具本体と共に長軸方向に動作する態様を包含する。また「メカ機構部」とは、例えば電動工具が、被加工材としてのコンクリート壁等に対する穴開け作業に用いられるハンマドリルの場合であれば、モータの回転運動を直線運動に変換して先端工具としてのハンマビットを長軸方向に打撃する機械的な機構部と、モータの回転動力をハンマビットに伝達して当該ハンマビットを長軸周りに回転させる機械的な機構部がこれに該当する。また、本発明における「充電式電動工具」としては、典型的には、被加工材に対するハツリ作業、穴開け作業に用いられるハンマ、ハンマドリルのような打撃工具が該当するが、ネジ締め作業に用いられるネジ締め機、あるいは釘やステープル等の打込み作業に用いられる打込み機等を広く包含する。

本発明においては、特徴的な構成としてモータの重量とバッテリの重量を加算した重量が、メカ機構部の重量よりも軽く設定された構成とされる。先端工具の動作線と交差する方向において、モータ及びバッテリは、先端工具を駆動するメカ機構部よりも先端工具の動作線から離れた位置に配置されている。このため、モータの重量とバッテリの重量との加算重量をメカ機構部の重量よりも軽く設定したことで、電動工具の重心位置を先端工具の動作線に接近させることが可能となり、加工作業時に生ずる先端工具の長軸方向の重心周りの振動、特に前後方向のモーメントを低減することができる。その結果、作業者の負担が軽減するとともに、操作性が向上する。

本発明に係る充電式電動工具の更なる形態によれば、先端工具が、少なくとも長軸方向に直線状に動作するハンマビットとして設定されており、メカ機構部が、ハンマビットの長軸方向に直線状に動作してハンマビットを打撃する打撃子を含んで構成される。
本発明によれば、ハンマビットを長軸方向に打撃動作するハンマ、あるいはハンマビットが打撃動作しつつ長軸周りに回転動作するハンマドリル等の打撃工具において、加工作業時のハンマビット長軸方向の振動を低減することができる。

本発明に係る充電式電動工具の更なる形態によれば、メカ機構部を挟んで先端工具と反対側に作業者が把持する把持部を有する。そして把持部は、少なくともその一部が先端工具の動作線上の後方領域に配置されている。このように、把持部の少なくとも一部を先端工具の動作線上に配置することで、作業者は把持部を把持して先端工具を被加工材に押し付けつつ加工作業を行うとき、被加工材に対して押し易くなり、操作性が向上する。

本発明に係る充電式電動工具の更なる形態によれば、モータの回転軸線が先端工具の長軸方向の動作線に対して交差し、かつ傾斜するようにモータが配置されている。このように傾斜配置とすることで、直交状に配置する場合に比べて当該モータの重心位置を先端工具の動作線上に近付けることが可能となり、結果として電動工具自体の重心位置を先端工具の動作線上により一層近付けることができる。

本発明に係る充電式電動工具の更なる形態によれば、メカ機構部を挟んで先端工具と反対側に作業者が把持する把持部を有し、当該把持部は、先端工具の長軸方向と交差する方向に延在されるとともに、当該延在方向の一端部にバッテリが装着されている。そして、把持部の中心軸線に対しバッテリの中心軸線が先端工具と反対側に位置するように配置されている。このような配置とすることで、電動工具の重心位置が先端工具側から把持部側へと移動する。すなわち電動工具の重心位置が把持部の中心軸線に近付くことになり、その分、本体部１０３の先端側が軽くなり、操作性を向上できる。

本発明に係る充電式電動工具の更なる形態によれば、モータが直流ブラシレスモータである。直流ブラシレスモータは、音が静かで寿命が長いことに加え、小型化が可能なことから、電動工具の軽量化を図る上で有効となる。

本発明に係る充電式電動工具の更なる形態によれば、バッテリがリチウムイオン電池である。このように、バッテリとしてリチウムイオン電池を用いることにより、パワー（電力）を落とすことなく、軽量化を図ることが可能となる。

本発明によれば、充電式電動工具において、本機の重心位置を先端工具の動作線に近付け、これにより操作性の向上に資する技術が提供されることとなった。

本発明の実施形態に係るハンマドリルの全体構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図１を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態では、充電式電動工具の一例として電動式のハンマドリルを用いて説明する。本実施形態のハンマドリル１０１は、図１に示すように、概括的に見て、ハンマドリル１０１の外郭を形成する本体部１０３、当該本体部１０３の先端領域（図示左側）にツールホルダ１３７を介して着脱自在に取付けられるハンマビット１１９を主体として構成されている。本体部１０３は、本発明における「工具本体」に対応し、ハンマビット部１１９は、本発明における「先端工具」に対応する。また、ハンマビット１１９は、ツールホルダ１３７によってその長軸方向への相対的な往復動が可能に、かつその周方向への相対的な回動が規制された状態で保持される。なお説明の便宜上、本体部１０３がハンマビット１１９の長軸方向を水平方向とする向きに置かれた状態において、ハンマビット１１９側を前、その反対側を後という。

本体部１０３は、半割構造のハウジングによって形成されており、駆動モータ１１１を収容したモータ収納部１０５と、運動変換機構１１３、打撃要素１１５及び動力伝達機構１１７を収容したギア収納部１０７と、作業者が握るハンドグリップ１０９とを一体に備えている。運動変換機構１１３、打撃要素１１５及び動力伝達機構１１７によってハンマビット１１９の駆動機構部が構成されており、当該駆動機構部が、本発明における「メカ機構部」に対応する。ハンドグリップ１０９は、本発明における「把持部」に対応する。モータ収納部１０５は、ハンマビット１１９の長軸方向を水平方向とした状態において、ギア収納部１０７の下方に形成されている。ハンドグリップ１０９は、ギア収納部１０７の後方に形成されている。

駆動モータ１１１の回転出力は、運動変換機構１１３によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素１１５に伝達され、当該打撃要素１１５を介してハンマビット１１９の長軸方向（図１における左右方向）への衝撃力を発生する。また、駆動モータ１１１の回転出力は、動力伝達機構１１７によって適宜減速された上でハンマビット１１９に伝達され、当該ハンマビット１１９が周方向に回転動作される。駆動モータ１１１は、本発明における「モータ」に対応する。駆動モータ１１１は、出力軸１１２の軸線（モータ回転軸線）の延長線がハンマビット１１９の長軸線（動作線）に対し後方に傾斜した状態で交差するように配置されている。本実施の形態では、駆動モータ１１１として、ＤＣ（直流）ブラシレスモータが用いられている。駆動モータ１１１は、ハンドグリップ１０９のグリップ部１０９Ａに配置されたトリガ１０９ａを作業者が引き操作することによって通電駆動される。

ハンドグリップ１０９は、ハンマビット１１９の長軸方向と交差する上下方向に延在するグリップ部１０９Ａを有するとともに、当該グリップ部１０９Ａの上端部と下端部には、それぞれ前方に向かって突出する連接部１０９Ｂ，１０９Ｃが形成され、上の連接部１０９Ｂがギア収納部１０７の後部に連接され、下の連接部１０９Ｃがモータ収納部１０５の後部に連接されている。これによりハンドグリップグ１０９は、ループ状ハンドル（Ｄ形ハンドル）を構成している。ハンドグリップ１０９のグリップ部１０９Ａにおける一方の延在端部である下側の連接部１０９Ｃ側には、バッテリ装着部１０９Ｄが形成され、当該バッテリ装着部１０９Ｄには、バッテリパック１１０が着脱自在に装着されている。

バッテリパック１１０は、モータ収納部１０５の後方領域に配置され、その下端面がモータ収納部１０５の下端面と概ね同一平面となるように設定されている。また、バッテリパック１１０の中心軸線Ｘがハンドグリップ１０９のグリップ部１０９Ａの中心軸線Ｙよりも後方となるように設定されている。バッテリパック１１０は、駆動モータ１１１に電力を供給する複数の充電用電池を容器でまとめたものであり、本実施の形態では充電式電池として１８Vのリチウムイオン二次電池を用いている。バッテリパック１１０は、本発明における「バッテリ」に対応する。

運動変換機構１１３は、駆動モータ１１１の出力軸１１２から小傘歯車１２１及び大傘歯車１２３を介して回転駆動される中間軸１２５、中間軸１２５の回転に伴い回転体１２７を介して当該中間軸１２５の長軸方向（ハンマビット１１９の長軸方向）に揺動される揺動部材としての揺動リング１２９、揺動リング１２９の揺動動作に伴いシリンダ１４１内をハンマビット１１９の長軸方向に直線状に往復移動する筒状ピストン１３１を主体として構成される。なおシリンダ１４１は、ツールホルダ１３７の後方領域に一体に形成された筒状部材である。一方、動力伝達機構１１７は、中間軸１２５と共に回転する小径の第１平歯車１３３及び当該第１平歯車１３３と噛み合い係合する大径の第２平歯車１３５等の複数のギアからなるギア減速機構を主体として構成され、駆動モータ１１１の回転力をツールホルダ１３７に伝達する。これによりツールホルダ１３７が鉛直面内にて回転され、それに伴い当該ツールホルダ１３７により保持されたハンマビット１１９が回転する構成とされる。なお、運動変換機構１１３及び動力伝達機構１１７の構成については、従来周知ゆえ、その詳細な説明を省略する。

打撃要素１１５は、筒状ピストン１３１内に摺動自在に配置された打撃子としてのストライカ１４３と、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置された中間子としてのインパクトボルト１４５とを主体として構成される。ストライカ１４３は、筒状ピストン１３１の摺動動作に伴う空気室１３１ａの空気バネ（圧力変動）を介して駆動され、インパクトボルト１４５に衝突（打撃）し、当該インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９に打撃力を伝達する。

上記のように構成されるハンマドリル１０１においては、トリガ１０９ａの手指による引き操作によって駆動モータ１１１が通電駆動されると、その回転出力は、運動変換機構１１３を介して直線運動に変換された後、打撃要素１１５を介してハンマビット１１９に長軸方向の直線動作（ハンマ動作）を行わせる。またハンマビット１１９には、上記の直線動作に加え、駆動モータ１１１の回転出力によって駆動される動力伝達機構１１７により周方向の回転動作（ドリル動作）が加えられる。すなわち、ハンマドリル１０１は、ハンマビット１１９を被加工材（例えば、コンクリート）に押し付けた状態において、当該ハンマビット１１９に長軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行わせ、これによって被加工材に穴開け作業を遂行することができる。

ハンマドリル１０１の場合、作業者はハンドグリップ１０９を把持して前方への押圧力を加えつつ加工作業を行うが、当該加工作業時に生ずるハンマビット１１９の打撃方向の振動、特に重心周りの前後方向のモーメントが大きいほど作業者が受ける負担も大きくなる。上記のモーメントの大きさは、ハンマドリル１０１の重心位置が影響する。ハンマビット１１９の長軸方向と交差する上下方向において、駆動モータ１１１及びバッテリパック１１０が、ハンマビット１１９の駆動機構部よりもハンマビット１１９の長軸線から離れた下方位置に配置された構成では、ハンマドリル１０１の重心位置は、一般にハンマビット１１９の長軸線よりも下方に位置している。

さて、本実施の形態では、駆動モータ１１１をＤＣブラシレスモータによって構成する一方、バッテリパック１１０を１８Vのリチウムイオン二次電池によって構成し、これにより、バッテリパック１１０の重量と駆動モータ１１１の重量とを加算した重量（以下、モータ等の重量という）を、ハンマビット１１９を長軸方向に直線駆動し、かつ長軸周りに回転駆動する駆動機構部としての、運動変換機構１１３、打撃要素１１５及び動力伝達機構１１７の総重量（以下、メカ機構部の重量という）よりも軽くなるように設定している。なお、駆動機構部とは、より具体的には、駆動モータ１１１の回転運動を直線運動に変換してハンマビット１１９を打撃するために備えられるところの、出力軸１１２からインパクトボルト１４５に至る一連の部材と、駆動モータ１１１の回転動力をハンマビット１１９に伝達するために備えられるところの、出力軸１１２からツールホルダ１３７に至る一連の部材（一部の部材は直線駆動と回転駆動を兼用する）とをいう。

因みに、本出願人が製造している既存の同一機種のハンマドリルの場合、ハンマビットの駆動機構部の重量とモータ等の重量との重量比が、駆動機構部の重量を１としたとき、モータ等の重量が略１．２であった。これに対し、本実施の形態では、上記構成、すなわち駆動モータ１１１をＤＣブラシレスモータによって構成する一方、バッテリパック１１０を１８Vのリチウムイオン二次電池によって構成したことにより、ハンマビット１１９の駆動機構部の重量とモータ等の重量との重量比につき、駆動機構部の重量を１としたとき、モータ等の重量を略０．９に設定することができた。

上記のように、モータ等の重量を駆動機構部の重量よりも軽くしたことにより、ハンマドリル１０１の重心位置が上方へと変位されることになる。すなわち、本実施の形態によれば、ハンマドリル１０１の重心位置を既存のハンマドリルに比べてハンマビット１１９の長軸線（動作線）に接近させることができる。これにより、作業者がハンドグリップ１０９を把持して本体部１０３に前方への押圧力を加えつつハンマビット１１９を被加工材に押し付けた状態で加工作業を行うとき、ハンマビット１１９の打撃動作に伴い長軸方向に生ずる重心周りの振動、特に前後方向のモーメントを低減することが可能となり、その結果、作業者の負担が軽減するとともに、操作性を向上することができる。また、駆動モータ１１１をＤＣブラシレスモータによって構成するとともに、バッテリパック１１０を１８Vのリチウムイオン二次電池によって構成したことにより、パワーを落とすことなく、ハンマドリル１０１の軽量化をも実現することができる。

また、本実施の形態では、本体部１０３の後端部（ハンマビット１１９と反対側）に連接されるハンドグリップ１０９が、ハンマビット１１９の長軸線の延長線上に位置するように配置されている。このため、作業者はハンドグリップ１０９のグリップ部１０９Ａを把持してハンマビット１１９を被加工材に押し付けつつ加工作業を行うとき、被加工材に対して押し易くなる。すなわち、比較的軽い力でハンマビット１１９の被加工材に対する当接状態を維持することが可能となり、操作性が向上する。

また、本実施の形態によれば、駆動モータ１１１につき、出力軸１１２がハンマビット１１９の長軸方向に対して後方に傾斜して交差する配置とされている。このように傾斜配置とすることで、直交状に配置する場合に比べて当該駆動モータ１１１の重心位置をハンマビット１１９の長軸線に近付く上方へと変位することが可能となり、ハンマドリル１０１の重心位置をハンマビット１１９の長軸線により一層近付けることができる。

また、本実施の形態によれば、バッテリパック１１０の中心軸線Ｘがハンドグリップ１０９のグリップ部１０９Ａの中心軸線Ｙよりも後側となるように、バッテリパック１１０をハンドグリップ１０９のバッテリ装着部１０９Ｄに配置している。このような配置としたときは、ハンマドリル１０１の重心位置が後方へと変位することになる。このことは、ハンマドリル１０１の重心位置がハンドグリップ１０９の中心軸線Ｘに近付くことになるため、ハンマビット１１９の長軸方向（前後方向）の重量バランスがよくなる。つまり、本体部１０３の先端側が比較的軽くなり、ハンマドリル１０１を取り扱う際の操作性を向上できる。

なお、上述した実施の形態は、ハンマビット１１９が長軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行うハンマドリル１０１の場合で説明したが、ハンマビット１１９が長軸方向のハンマ動作のみを行なうハンマに適用できることは勿論である。
また、ハンマドリル、ハンマといった打撃工具に限らず、ドライバビットに長軸周りの衝撃を加えつつ回転動作させてネジ締めを行うことが可能なインパクトドライバ、あるいはドライバビットを長軸周りに回転動作させてネジ締めを行うスクリュドライバのようなネジ締め機、更にはドライバが長軸方向に直線動作することで釘、あるいはステープルを打込む各種打込み機等に適用することが可能である。

１０１ ハンマドリル（充電式電動工具）
１０３ 本体部（工具本体）
１０５ モータ収納部
１０７ ギア収納部
１０９ ハンドグリップ（把持部）
１０９Ａ グリップ部
１０９Ｂ 上の連接部
１０９Ｃ 下の連接部
１０９Ｄ バッテリ装着部
１０９ａ トリガ
１１０ バッテリパック（バッテリ）
１１１ 駆動モータ
１１２ 出力軸
１１３ 運動変換機構（メカ機構部）
１１５ 打撃要素（メカ機構部）
１１７ 動力伝達機構（メカ機構部）
１１９ ハンマビット（先端工具）
１２１ 小傘歯車
１２３ 大傘歯車
１２５ 中間軸
１２７ 回転体
１２９ 揺動リング
１３１ 筒状ピストン
１３１ａ 空気室
１３３ 第１平歯車
１３５ 第２平歯車
１３７ ツールホルダ
１４１ シリンダ
１４３ ストライカ
１４５ インパクトボルト

Claims (7)

1. バッテリと、
   前記バッテリから供給される電力で駆動されるモータと、
   前記モータから回転動力を受けて先端工具を駆動するメカ機構部と、
   前記モータ及びメカ機構部を収容するとともに、先端領域に前記先端工具が配置される工具本体と、
   を有し、
   前記先端工具が当該先端工具の長軸方向に動作することで加工作業を遂行する充電式電動工具であって、
   前記モータの重量とバッテリの重量を加算した重量が、前記メカ機構部の重量よりも軽く設定されていることを特徴とする充電式電動工具。
2. 請求項１に記載の充電式電動工具であって、
   前記先端工具が、少なくとも長軸方向に直線状に動作するハンマビットとして設定されており、前記メカ機構部が、前記ハンマビットの長軸方向に直線状に動作して前記ハンマビットを打撃する打撃子を含んで構成されることを特徴とする充電式電動工具。
3. 請求項１又は２に記載の充電式電動工具であって、
   前記メカ機構部を挟んで前記先端工具と反対側に作業者が把持する把持部を有し、当該把持部は少なくとも一部が前記先端工具の動作線上の後方領域に配置されていることを特徴とする充電式電動工具。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の充電式電動工具であって、
   前記モータの回転軸線が前記先端工具の長軸方向の動作線に対して交差し、かつ傾斜するように前記モータが配置されていることを特徴とする充電式電動工具。
5. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の充電式電動工具であって、
   前記メカ機構部を挟んで前記先端工具と反対側に作業者が把持する把持部を有し、当該把持部は、前記先端工具の長軸方向と交差する方向に延在されるとともに、当該延在方向の一端部に前記バッテリが装着されており、
   前記バッテリの中心軸線に対し前記把持部の中心軸線が前記先端工具側に位置するように配置されていることを特徴とする充電式電動工具。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の充電式電動工具であって、
   前記モータが直流ブラシレスモータであることを特徴とする充電式電動工具。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の充電式電動工具であって、
   前記バッテリがリチウムイオン電池であることを特徴とする充電式電動工具。

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