CN105592964A - 往复动作工具 - Google Patents

Abstract

提供能够降低振动并提高切断速度的往复动作工具。其具备本体(12)、在本体(12)的内部设置的电动马达(16)、在电动马达(16)设置的驱动齿轮(19)、与驱动齿轮(19)连接的行星齿轮(22)、与行星齿轮(22)连接的齿圈(27)、将齿圈(27)的旋转转换为往复运动的运动转换部(49)、利用运动转换部(49)进行驱动的刀片(17)、以及抑制因往复运动而发生的振动的配重(36)，齿圈(27)利用电动马达(16)的动力绕旋转中心旋转。

Description

往复动作工具

技术领域

本发明涉及线锯等往复动作工具，特别涉及利用马达的旋转使切断刀往复动作的往复动作工具。

背景技术

图9示出了将电动机即马达的旋转轴的旋转转换为往复动作来切断对象物的现有的往复动作工具的纵剖面构造。如图9所示，作为往复动作工具的一例的线锯a具备作为驱动部的马达b和作为减速器的齿轮c。在该齿轮c的侧面上靠近外周部的位置安装有辊子状的连接件d。该连接件d能够以齿轮c的支轴e为中心绕转。

另一方面，线锯a具备在上下方向上驱动切断刀即刀片f的柱塞g。在该柱塞g上安装了具有与连接件d卡合的上下一对的导轨ha、hb的剖面为コ字状的连接器h。

利用该连接器h将连接件d的绕转运动转换为柱塞g的铅垂方向的往复运动。在柱塞g的下端安装锯刀即刀片f，并以锯的容量驱动该刀片f而能够切断对象物。并且，为了抑制柱塞g的往复运动所引起的振动，在齿轮c上安装有配重i，其以与柱塞g相反的相位进行动作。作为这种往复动作工具的例子，有专利文献1记载的线锯。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特许第4525532号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述线锯a中作为齿轮c采用了正齿轮，因此齿轮c在本体上方设置。因此，在上述齿轮c上介由连接件d联结的柱塞g的长度越长，则总的来看本体的重心位置就越高。由于在运转时会在刀片f上作用切断反作用力，因此当刀片f与重心之间的间隔增大时，则作用于重心的力矩会增大而本体容易发生振动，并且在马达b因切断负载而加减速时，则会因马达b的旋转反作用力而发生左右方向的振动。

本发明是为了解决上述课题而做出的。本发明的目的是提供一种往复动作工具，其能够降低振动并提高作业性。

用于解决课题的手段

本发明的往复动作工具，具备：本体；在上述本体的内部设置的动力源；在上述动力源设置的驱动齿轮；与上述驱动齿轮连接的行星齿轮；与上述行星齿轮连接的齿圈；将上述齿圈的旋转转换为往复运动的运动转换部；利用上述运动转换部进行驱动的前端工具；以及，抑制因上述往复运动而发生的振动的配重。上述齿圈利用上述动力源的动力绕旋转中心旋转。

在本发明的一方式中，可旋转地支撑上述行星齿轮的支轴固定于上述本体。

在本发明的另一方式中，上述驱动齿轮与上述齿圈相互反向地旋转。

在本发明的另一方式中，上述驱动齿轮的中心与上述齿圈内周的中心位于同轴上。

在本发明的另一方式中，上述行星齿轮的支轴夹着上述驱动齿轮上下配置，且固定于上述本体。

在本发明的另一方式中，当与上述电动马达同向旋转的组合零件和与上述齿圈同向旋转的组合零件的转动惯量的比值为y、各个转速比为x时，则0.46x≦y≦1.38x。

在本发明的另一方式中，0.73x≦y≦1.11x。

在本发明的另一方式中，0.82x≦y≦1.01x。

在本发明的另一方式中，在上述齿圈周向的一部分上设有使该齿圈内周的中心与外周的中心偏离地形成的厚壁的偏心凸轮部。

在本发明的另一方式中，在上述齿圈的外周设有用于使上述前端工具在前后方向上摆动的轨道凸轮。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种往复动作工具，其能够降低振动并提高作业性。

附图说明

图1是本发明实施方式的线锯，是表示柱塞位于上死点时的纵剖面图。

图2是图1的A-A线要部剖面图。

图3是图1的B-B线要部剖面图。

图4是本发明实施方式的线锯，是表示柱塞位于下死点时的纵剖面图。

图5是图4的A-A线要部剖面图。

图6是图4的B-B线要部剖面图。

图7是表示行星齿轮输入输出部的转动惯量比与作用于标准化的外壳的转矩的关系的图表。

图8是表示输入输出轴的转速比与行星齿轮输入输出部的力矩比的关系的图表。

图9是表示现有的线锯的纵剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施方式的往复动作工具即切断对象物的线锯进行说明。

图1是表示本实施方式的线锯11的整体构造的纵剖面图，图示的刀片17处于最上位置。图2、图3示出了线锯11的不同位置的剖面构造。图4是表示线锯11的整体构造的纵剖面图，图示的刀片17处于最下位置。图5、图6示出了线锯11的不同位置的剖面构造。

在用线锯11进行切断的对象物10(图1、图4)中例如包含木材、低碳钢板、不锈钢等。如图1所示，线锯11具有形成外壳的本体12。本体12具有在水平方向上延伸的第1筒部13、从第1筒部13的端部向上方延伸的第2筒部14、将第1筒部13的端部与第2筒部14的端部连接的把手部15。

这里，水平方向是指图1中的左右方向。第1筒部13的中心线与第2筒部14的中心线交叉。并且，在第2筒部14的前表面上设有开口部14a。该开口部14a被在第2筒部14的前表面上安装的盖罩14b覆盖。并且，在第1筒部13与第2筒部14相交的部分的下部设有载置于对象物10的表面10a并在该表面10a上移动的基座部12a。

在第1筒部13内设有输出驱动力的动力源即电动马达16。电动马达16具有定子、转子、与该转子一体旋转的旋转轴16a。利用电动马达16的动力并介由减速机构即行星齿轮机构的行星齿轮22使前端工具即刀片17进行往复驱动。电动马达16的输出部即旋转轴16a在第1筒部13内沿着其轴向配置。旋转轴16a被在第1筒部13的轴向的前后配置的第1轴承20及第2轴承20A可旋转地支撑。在旋转轴16a上设有对电动马达16进行冷却的风扇18和驱动齿轮19。在第1筒部13与第2筒部14相交的部分设有齿轮架21，并且在该齿轮架21上安装有第1轴承20。

如图1～图3以及图4～图6所示，在齿轮架21上介由支轴23、23可旋转地安装有与驱动齿轮19啮合的上下一对的行星齿轮22、22。即，可旋转地支撑行星齿轮22、22的支轴23、23介由齿轮架21固定于本体12。由此，驱动齿轮19的旋转方向与齿圈27的旋转方向彼此相反。因此，如后所述，在电动马达16驱动时能够抵消旋转力矩，并抑制本体12的偏摆而降低振动。

在第2筒部14内以与齿轮架21对置的状态设有隔壁部件24，并在该隔壁部件24上形成有以驱动齿轮19为中心的圆形的开口部25。并且，在开口部25内将在内周具有与行星齿轮22、22啮合的内齿部26的有底圆筒状的齿圈27介由在其外周的一部分(基部侧)配置的滚针轴承28可旋转地安装。

在齿圈27周向的一部分(前端侧外周的一部分)设有用于对后述的轨道机构29的轨道凸轮29a进行驱动的偏心凸轮部30。更具体而言，齿圈27的外形为圆形并在齿圈27内部以偏心状态设有圆形的空心部27a(参照图2)。即，齿圈27内周的中心与外周的中心相互偏离。其结果是在齿圈27周向的一部分形成了作为偏心凸轮部30的厚壁部。并且，在空心部27a的内周设有与行星齿轮22啮合的内齿部26。

如图2或图5所示，在轨道凸轮29a上形成有与齿圈27的外周面的上面部及下面部滑动接触的椭圆形的开口部31。该开口部31的纵径与齿圈27的外径大致相同，开口部31的横径是容许进行偏心运动的齿圈27的旋转的尺寸。

轨道凸轮29a由具有刚性的薄板材例如金属板形成。为了引导轨道凸轮29a的移动，在隔壁部件24上设置导销32，在轨道凸轮29a上设有能够与导销32滑动地卡合的沿上下方向的导槽33。

为了抑制伴随在第2筒部14内设置的柱塞34的上下方向的往复运动的本体12的振动，在齿圈27的前部介由环形凸轮35安装有配重36。环形凸轮35采用了与齿圈27的外形基本相同的形状。但是在环形凸轮35上没有像齿圈27那样设置内齿部26。

在环形凸轮35的开口部37上固定有圆形的覆盖部38，而包含环形凸轮35的覆盖部38利用螺栓39固定于齿圈27的前端部。在包含环形凸轮35的覆盖部38上偏离其中心的位置突设有曲柄轴40，并在该曲柄轴40上介由未图示的滚针轴承可旋转地安装有圆筒状的连接件41。环形凸轮35形成为相对于其旋转中心C1(在本实施例中大致为螺栓39的位置)配置于曲柄轴40侧的一侧的从旋转中心C1起到外周面为止的距离比较短(薄壁)，而相对于其旋转中心C1(在本实施例中大致为螺栓39的位置)配置于与曲柄轴40相反侧的一侧的从旋转中心C1起到外周面为止的距离比较长(厚壁)。由此，环形凸轮35用作使配重36往复运动的凸轮(详情后述)。配重36与曲柄轴40、柱塞34和刀片17以大致相反的相位往复运动。

如图3或图6所示，配重36由具有规定重量的金属板形成。配重36具有与轨道凸轮29a大致相同的形状。在配重36上设有在贯通于沿旋转中心的方向的水平方向上较长的开口部，并在该开口部内配置了具有覆盖部38的环形凸轮35。

在配重36的上部形成有矩形的突出部36a，并以规定限制该突出部36a的两侧面的方式在隔壁部件24上设有导销42。并且，在配重36的下部设有在上下方向上延伸的直线状的槽隙43，在隔壁部件24上固定有与槽隙43卡合的导销44，将配重36的移动方向规定限制于上下方向。

另一方面，在第2筒部14内，柱塞34介由柱塞座46在上下方向上可往复动作且在前后方向上可摆动地安装。柱塞座46形成筒状能够将柱塞34的上端部在上下方向上可滑动地支撑，在其上端部设有摆动支点部47。由于柱塞34也会成为振动源，因此为了降低振动，上端部分及下端部分为空心而实现了轻量化。

在柱塞34上设有与连接件41可滑动地卡合而将连接件41的公转运动转换为柱塞34的往复运动的连接器48。连接器48具有沿水平方向的卡合槽48a。由柱塞座46、连接件41、连接器48构成了运动转换部49。连接器48将连接件41的移动力转换为柱塞34的往复运动力。

另外，在柱塞34的下端设有把持刀片17的把持部50，利用该把持部50把持刀片17的基部。在基座部12a设有容许刀片17及轨道机构29的移动的开口部。在把手部15上设有扳机52。从把手部15与第1筒部13的交界部分引出电源线53。在本体12的内部设有控制部54。控制部54具有将电源线53与电动马达16连接的电路和在电路上设置的开关。控制部54基于扳机52的操作来连接或遮断开关。

接下来，适当参照图7或图8对线锯11的动作进行说明。图7是表示行星齿轮输入输出部的转动惯量比与作用于标准化的外壳的转矩的关系的图表。图8是表示输入输出轴的转速比与行星齿轮输入输出部的力矩比的关系的图表。

作业者在将电源线53与外部电源连接后，把持把手部15将本体12的基座部12a按压于对象物10的表面10a(参照图1)。接着，牵引扳机52来连接控制部54的开关，向电动马达16供电，旋转轴16a向一个方向旋转。旋转轴16a的转矩从驱动齿轮19介由行星齿轮22向齿圈27传递。此时的齿圈27的旋转速度比电动马达16的旋转速度低且齿圈27的转矩比电动马达16的转矩大。即，驱动齿轮19及行星齿轮22构成了减速机构，因此在将电动马达16的转矩向柱塞34传递时，齿圈27的旋转速度比旋转轴16a的旋转速度低。

当驱动齿轮19旋转时，则介由行星齿轮22使齿圈27进行旋转驱动。由此，齿圈27进行经过减速的转矩较大的旋转运动，环形凸轮35、螺栓39、曲柄轴40及连接件41一体地旋转。当齿圈27旋转时，则连接件41在垂直于旋转中心C1的平面内绕旋转中心C1公转。于是，曲柄轴40的移动力介由连接件41向连接器48传递，连接器48及柱塞34在沿中心线D1的方向上往复运动即反复进行上升及下降。并且，在柱塞34上安装的刀片17反复进行上升及下降，从而利用刀片17切断对象物10。这样，在线锯11中将电动马达16的旋转轴16a的旋转运动转换为柱塞34及刀片17的往复运动。并且，配重36被与槽隙43卡合的导销44引导，在与柱塞34及刀片17大致相反的相位上往复运动于上下方向。利用配重36的往复运动可降低柱塞34及刀片17的往复运动所引起的上下方向的振动。

而且，线锯11具备轨道机构29。轨道机构29在柱塞34反复进行上升及下降时使刀片17以摆动支点部47为支点在规定角度的范围内摆动。即，轨道机构29在柱塞34上升的过程中使刀片17与对象物10接触，并在柱塞34下降的过程中使刀片17从对象物10远离。由此，能够高效地切断对象物10。

图7、图8是用于说明本实施方式的效果的图。在图7中，所谓“行星齿轮输入输出部的转动惯量比”(图表横轴)是指以驱动齿轮19为界配置于电动马达侧的旋转的组合零件(电动马达16的转子、旋转轴16a等)的转动惯量设为1时的与配置于齿圈27侧的旋转的组合零件55的转动惯量的比值。并且，所谓“作用于标准化的外壳的转矩”(图表纵轴)是指在驱动齿轮19的来自电动马达16的输入转矩设为1时作用于外壳的转矩。如图7所示，当行星齿轮输入输出部的转动惯量比(横轴)较小时，则来自配置于电动马达侧的旋转的组合零件的反作用力的转矩，会沿着与电动马达16的旋转方向相反的方向作用于外壳。当行星齿轮输入输出部的转动惯量比(横轴)变大时，则作用于标准化的外壳的转矩(纵轴)会增加。并且，转速比越小则其增加的程度就越大。当作用于外壳的转矩变为0时，则配置于电动马达侧的旋转的组合零件所发生的转矩和配置于齿圈27侧的旋转的组合零件55所产生的转矩大小相等，此时旋转反作用力则变为最小。转动惯量比由各部件的形状或材质来决定。例如在增大行星齿轮输入输出部的转动惯量比的情况下，可以使电动马达16为无刷电动机或细径马达(例如转子的轴向长度为直径的2倍以上)，或者在齿圈27、环形凸轮35的至少一部分上设置采用比重大于转子的金属的或无助于动力传递的厚度(重量部)。

在图8中，所谓“转速比(输入轴转速/输出轴转速)”(图表横轴)是指电动马达16的旋转轴16a的转速与齿圈27的转速的比值。纵轴含意与图7的横轴相同。图8示出了作用于外壳的转矩为0时的转速比(x)与行星齿轮输入输出部的转动惯量比(y)的关系。即，只要设定满足下式的这种x及y，就能够使得作用于外壳的转矩为最小。

y＝0.92x－0.01最优选的马达转速、齿圈转速、转速比的一例如下所示。

马达转速：2800rpm齿圈转速：249rpm转速比：11.25这里，通过使作用于外壳的转矩减小为一半的程度，作业者能够感受到电动马达16起动时的转矩减小。该范围大致为(0.46x≦y≦1.38x)的范围。优选使作用于外壳的转矩减小为20％的程度，从而能够感受到转矩的大幅减小。为了该目的，优选(0.73x≦y≦1.11x)的范围，更优选(0.82x≦y≦1.01x)的范围。

如上所述，根据本实施方式的线锯11，能够降低振动。即，线锯11的前端工具即刀片17利用动力源即电动马达16的动力并介由驱动齿轮19、行星齿轮22、齿圈27及运动转换部49进行往复驱动。此时，齿圈27利用电动马达16的动力绕旋转中心旋转。另外，在线锯11上设有抑制因往复运动而发生的振动的配重36。因此，与以往的具有正齿轮的线锯相比，本体12的重心位置降低，刀片17与重心的距离缩短，作用于重心的力矩减小。并且，能够抑制或降低振动。

并且，电动马达16的旋转轴16a与齿圈27的中心同轴且旋转轴16a与齿圈27反向旋转，因此能够抑制或防止本体12的偏摆。另外，行星齿轮22的支轴23夹着驱动齿轮19在该驱动齿轮19的上下配置且固定于本体12，因此与行星齿轮22夹着驱动齿轮19在该驱动齿轮19的左右配置时相比，容易保持平衡而能够有效地抑制本体12的偏摆。

此时，当与齿圈27同向旋转的组合零件55和驱动齿轮19的转动惯量的比为y、各个转速比为x时，则y与x的关系为y＝0.92x－0.01。由此，能够使得作用于本体12即外壳的转矩为最小，并能够有效地抑制本体12的偏摆或振动。并且，由于在上述齿圈27的外周设有用于使上述刀片17在前后方向上摆动的轨道机构29，因此能够高效地切断对象物10并提高作业效率。另外，与齿圈27同向旋转的组合零件55是指齿圈27、环形凸轮35、螺栓39、曲柄轴40、连接件41。

以上对本发明的实施方式即往复动作工具进行了说明，但是本发明的往复动作工具不限于上述实施方式，而能够在各个方案记载的范围内进行各种变更。例如，往复动作工具不限于线锯而在往复动作工具中也包含切断工具、电钻和螺丝拧紧器等。并且，在往复动作工具中，除了将商用电源的电力介由电源线向电动马达供给的往复运动工具之外，也包含将安装于本体的电池组的电力向电动马达供给的往复动作工具。电池组容纳有电池单元并且电池组能够相对于本体进行装卸。

本发明的往复运动工具包含在从动力源到旋转部件的传动路径上设有齿轮传动装置、带传动装置、摩擦传动装置的工具。并且产生向前端工具传递的动力的动力源包含电动马达、发动机、液压马达。并且，本发明包含将动力源的动力向前端工具传递的往复运动工具，例如电锤、冲击螺丝刀、锤钻、刀锯(sabersaw)、修篱机(hedgetrimmer)。

符号说明

10-对象物；10a-对象物表面；11-线锯(往复动作工具)；12-本体；12a-基座部；13-第1筒部；14-第2筒部；14a-开口部；14b-盖罩；15-把手部；16-电动马达(动力源)；16a-旋转轴；17-刀片(前端工具)；18-风扇；19-驱动齿轮；20-第1轴承；20A-第2轴承；21-齿轮架；22-行星齿轮；23-支轴；24-隔壁部件；25-开口部；26-内齿部；27-齿圈；28-滚针轴承；29-轨道机构；29a-轨道凸轮；30-偏心凸轮部；31-开口部；32-导销；33-导槽；34-柱塞；35-环形凸轮；36-配重；37-开口部；38-覆盖部；39-螺栓；40-曲柄轴；41-连接件；42-导销；43-槽隙；44-导销；46-柱塞座；47-摆动支点部；48-连接器；49-运动转换部；50-把持部；52-扳机；53-电源线；54-控制部；55-组合零件；C1-旋转中心。

Claims (10)

1.一种往复动作工具，其特征在于，

具备：本体；在上述本体的内部设置的动力源；在上述动力源设置的驱动齿轮；与上述驱动齿轮连接的行星齿轮；与上述行星齿轮连接的齿圈；将上述齿圈的旋转转换为往复运动的运动转换部；利用上述运动转换部进行驱动的前端工具；以及，抑制因上述往复运动而发生的振动的配重，

上述齿圈利用上述动力源的动力绕旋转中心旋转。

2.根据权利要求1所述的往复动作工具，其特征在于，

可旋转地支撑上述行星齿轮的支轴固定于上述本体。

3.根据权利要求1所述的往复动作工具，其特征在于，

上述驱动齿轮与上述齿圈相互反向地旋转。

4.根据权利要求1所述的往复动作工具，其特征在于，

上述驱动齿轮的中心与上述齿圈内周的中心位于同轴上。

5.根据权利要求1所述的往复动作工具，其特征在于，

上述行星齿轮的支轴夹着上述驱动齿轮上下配置，且固定于上述本体。

6.根据权利要求1所述的往复动作工具，其特征在于，

当与上述动力源即电动马达同向旋转的组合零件和与上述齿圈同向旋转的组合零件的转动惯量的比值为y、各个转速比为x时，则0.46x≦y≦1.38x。

7.根据权利要求6所述的往复动作工具，其特征在于，

0.73x≦y≦1.11x。

8.根据权利要求6所述的往复动作工具，其特征在于，

0.82x≦y≦1.01x。

9.根据权利要求1所述的往复动作工具，其特征在于，

在上述齿圈周向的一部分上设有使该齿圈内周的中心与外周的中心偏离地形成的厚壁的偏心凸轮部。

10.根据权利要求9所述的往复动作工具，其特征在于，

在上述齿圈的外周设有用于使上述前端工具在前后方向上摆动的轨道凸轮。