JP2013180374A - 回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動軸を一時的に固定して駆動軸にねじを結合可能とするのみでなく、専用工具を使用することなく、ねじを適正な締付トルクで締め付け可能とする。
【解決手段】回転自在に保持されている駆動軸５に取り付けられた回転刃６が駆動軸５と一体回転する刈払機１であって、駆動軸５の回転を規制する作動状態と駆動軸５の回転を規制しない非作動状態とに切り替え可能な回転規制機構４０を有し、回転規制機構４０は、作動状態にあるときに、駆動軸５の回転を規制するとともに、駆動軸５に作用する回転トルクが規定値に達すると規制を解除する。
【選択図】図４

Description

本発明は回転工具に関し、特に、駆動軸に装着された先端工具が駆動軸と一体的に回転する回転工具に関する。

回転工具の一例として、刈払機、丸のこ、ディスクグラインダなどがある。この種の回転工具は、回転駆動される駆動軸と、駆動軸に装着され、駆動軸と一体的に回転する先端工具とを備えている。具体的には、駆動軸が軸受によって回転自在に保持され、駆動軸の一端は先端工具に形成されている貫通穴に挿入されている。先端工具は、貫通穴を貫通して反対側に突出している駆動軸の一端に結合されたねじによって締め付けられ、駆動軸と一体的に回転する。

ここで、回転自在に保持されている駆動軸にねじを結合させて先端工具を締め付けるためには、駆動軸を一時的に固定しなければならない。換言すれば、駆動軸を一時的に回り止めしなければならない。

そこで、特許文献１には、駆動軸を保持する軸受が収容されているギヤケース内にスライド可能に設けられたピンであって、駆動軸に相対回転しないように連結された保持要素に形成されている係止穴に嵌合して駆動軸を一時的に固定するピンを備えた回転防止装置が記載されている。

特開平１０−１０９２４７号公報

駆動軸にピンなどを係合させれば、駆動軸を一時的に固定し、駆動軸にねじを結合させることは可能である。しかし、ねじの締付トルクが低いと回転工具の使用中にねじが緩んでしまう恐れがある一方、ねじの締付トルクが高いと、ねじ山が破損する恐れがある。しかしながら、トルクレンチなどの専用工具を使用しない限り、作業者がねじの締付トルクを正確に把握することは困難である。

本発明の目的は、駆動軸を一時的に固定して駆動軸にねじを結合可能とするのみでなく、専用工具を使用することなく、ねじを適正な締付トルクで締め付け可能とすることである。

本発明の回転工具は、回転自在に保持されている駆動軸に取り付けられた先端工具が前記駆動軸と一体回転する回転工具であって、前記駆動軸の回転を規制する作動状態と前記駆動軸の回転を規制しない非作動状態とに切り替え可能な回転規制機構を有し、前記回転規制機構は、前記作動状態にあるときに、前記駆動軸の回転を規制するとともに、前記駆動軸に作用する回転トルクが規定値に達すると前記規制を解除する。

本発明の回転工具における前記回転規制機構は、前記駆動軸および前記駆動軸と一体回転する部材以外の部材に設けられた規制部材と、前記駆動軸または前記駆動軸と一体回転する部材に設けられた係止部とを有し、前記規制部材と前記係止部とが係合することによって前記駆動軸の回転が規制されるとともに、前記駆動軸に作用する回転トルクが規定値に達すると前記係合が解除されて前記規制が解除される。

本発明の回転工具における前記回転規制機構は、前記駆動軸または前記駆動軸と一体回転する部材に設けられた規制部材と、前記駆動軸および前記駆動軸と一体回転する部材以外の部材に設けられた係止部とを有し、前記規制部材と前記係止部とが係合することによって前記駆動軸の回転が規制されるとともに、前記駆動軸に作用する回転トルクが規定値に達すると前記係合が解除されて前記規制が解除される。

本発明の回転工具における前記回転規制機構は、前記駆動軸に作用する回転トルクに起因して前記規制部材が受ける第一の押圧力に抗する第二の押圧力を前記規制部材に及ぼす弾性体を有し、前記第一の押圧力が前記第二の押圧力を上回ると、前記第二の押圧力に抗して前記規制部材が変位して前記係合が解除され、前記規制が解除される。

本発明の回転工具では、前記規制部材の前記係止部に対する係合面と前記係止部の前記規制部材に対する係合面との少なくともいずれか一方が曲面である。

本発明の回転工具では、前記規制部材の前記係止部に対する係合面および前記係止部の前記規制部材に対する係合面の少なくとも一部が、互いに対向し、かつ、同じ向きに傾斜するテーパ面である。

本発明の回転工具では、複数の前記係止部が前記駆動軸の軸心を中心とする円周上に設けられている

本発明によれば、駆動軸を一時的に固定して駆動軸にねじを結合可能であるのみでなく、専用工具を使用することなく、ねじを適正な締付トルクで締め付け可能な回転工具が実現される。

刈払機の一部省略の断面図であって、回転規制機構が非作動状態であるときの断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１に示される受け金具の平面図である。 刈払機の一部省略の断面図であって、回転規制機構が作動状態であるときの断面図である。 刈払機の一部省略の断面図であって、ピンが凹部に嵌合してないときの断面図である。 （ａ）は回転規制機構の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示される受け金具の平面図である。 （ａ）は回転規制機構の他の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示される受け金具の平面図である。

以下、本発明の回転工具の実施形態の一例について説明する。本実施形態に係る回転工具は、草刈などに用いられる刈払機である。図１は、本実施形態に係る刈払機１の一部省略の断面図である。

図１に示されるように、刈払機１は、中空の操作桿２と、操作桿２に内挿されたドライブシャフト３と、操作桿２の先端に取り付けられたギヤケース４と、ギヤケース４に保持されている駆動軸５と、駆動軸５に取り付けられた先端工具としての回転刃６とを有する。回転刃６はナット７によって締め付けられており、駆動軸５と一体的に回転する。

図示が省略されている操作桿２の後端には、動力源としての内燃エンジンや電動モータを備えた刈払機本体が設けられている。同じく図示が省略されているドライブシャフト３の後端は動力源の出力軸に接続されており、出力軸が回転すると、ドライブシャフト３、駆動軸５、回転刃６の順で回転駆動力が伝達される。以下、各部の構成について具体的に説明する。

ギヤケース４には操作桿２の先端が挿入される挿入穴１０が設けられており、挿入穴１０の内部には、軸受（ボールベアリング）１１によって回転自在に保持されたベベルギヤ１２が配置されている。挿入穴１０に挿入されている操作桿２の先端からはドライブシャフト３の先端が突出しており、ドライブシャフト３の先端はベベルギヤ１２の軸部に挿入されている。よって、ドライブシャフト３が回転すると、ベベルギヤ１２がドライブシャフト３と一体的に回転する。

さらに、ギヤケース４内には駆動軸５が配置されており、駆動軸５の一端側（先端側）はギヤケース４の底部を貫通して外部に突出している。一方、駆動軸５の他端側（後端側）は、軸線方向の二箇所において軸受（ボールベアリング）１３，１４により回転自在に保持されている。以下の説明では、ギヤケース４内に位置している駆動軸５の一部を“挿入部”、ギヤケース４から突出している駆動軸５の他の一部を“突出部”と呼んで区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。

駆動軸５の挿入部にはベベルギヤ１５が設けられており、このベベルギヤ１５がドライブシャフト３の先端に設けられているベベルギヤ１２と噛み合っている。よって、ドライブシャフト３とともにベベルギヤ１２が回転すると、駆動軸５が回転する。

駆動軸５の突出部には、環状の受け金具２０が嵌められている。具体的には、受け金具２０の中心には貫通穴２１が形成されており、この貫通穴２１に駆動軸５の突出部が挿入されている。さらに、駆動軸５の突出部の外周面と受け金具２０の貫通穴２１の内周面とには、互いに噛み合った複数のキー溝が形成されている。すなわち、駆動軸５と受け金具２０とはスプライン嵌合しており、受け金具２０は駆動軸５と一体的に回転する。

受け金具２０の下面中央は他の部分よりも一段高く形成されている。換言すれば、受け金具２０の下面には、貫通穴２１を取り囲む円形の段差部２２が形成されている。回転刃６は、その中央に形成されている取り付け穴の内周面が段差部２２の外周面に当接されることによって径方向における位置決めがなされている。

上記のようにして位置決めされている回転刃６は、押さえ金具３０によって受け金具２０との間に挟持されている。押さえ金具３０は、受け金具２０と略同一の環状金具であって、中央に形成されている貫通穴３１に、受け金具２０の貫通穴２１を貫通した駆動軸５の突出部が挿入されている。さらに、押さえ金具３０の貫通穴３１を貫通している駆動軸５の突出部の外周面には雄ねじが形成されており、この雄ねじにナット７の雌ねじが結合されている。換言すれば、回転刃６は、駆動軸５に結合されたナット７によって受け金具２０と押さえ金具３０との間で締め付けられ、駆動軸５と一体的に回転するように固定されている。

ここで、駆動軸５は回転自在に保持されているので、この駆動軸５に結合されたナット７を締め込んで回転刃６を固定する際には、駆動軸５の回転を規制しなくてはならない。また、駆動軸５に結合されているナット７を緩めて回転刃６の固定を解除する際にも、駆動軸５の回転を規制しなくてはならない。一方、回転刃６を固定した後は駆動軸５の回転規制を解除しなくてはならない。そこで、刈払機１には、駆動軸５の回転を一時的に規制する機構が設けられている。具体的には、刈払機１には、駆動軸５の回転を規制する作動状態と駆動軸５の回転を規制しない非作動状態とに切り替え可能な回転規制機構４０が設けられている。以下、回転規制機構４０について詳細に説明する。

図１、図２に示されるように、ギヤケース４の内部には、駆動軸５の軸線方向に沿って延びる空洞（設置空間）が形成されており、設置空間の下部には規制部ユニット４１が配置され、設置空間の上部には操作レバー５１が配置されている。

規制部ユニット４１は、設置空間内に収容された筒状のホルダ４２と、ホルダ４２によって保持されている規制部材としてのピン４３と、ホルダ４２内に収容されている弾性体としてのコイルスプリング４４とから構成されている。

ピン４３の一端（基端）にはフランジ４３ａが一体成形されており、他端（先端）は半球状に形成されており、フランジ４３ａがホルダ４２の底部に形成されている貫通穴４２ａの周囲に係止している。すなわち、ピン４３は、ホルダ４２の底部を貫通しているとともに、フランジ４３ａによってホルダ４２に対して抜け止めされている。コイルスプリング４４は、ホルダ４２内であって、該ホルダ４２の天井とピン４３のフランジ４３ａとの間に配置されている。

上記構成を有する規制部ユニット４１の下方にはコイルスプリング４５が配置されている。具体的には、ホルダ４２の底部外面と、設置空間の底を形成しているギヤケース４の底部内面との間にコイルスプリング４５が配置されている。コイルスプリング４５の内側は、ホルダ４２の底部に形成されている貫通穴４２ａと連通しており、貫通穴４２ａから突出しているピン４３がコイルスプリング４５の内側に挿入されている。さらに、ピン４３の先端は、コイルスプリング４５を貫通してギヤケース４の底部に形成されている貫通穴４ａに進入している。尚、図１に示されている状態では、ピン４３の先端は貫通穴４ａの内側に留まっており、ギヤケース４の底部外面よりも外側には突出してはいない。

図３に示されるように、ギヤケース４の底部外面と対向している受け金具２０の上面には、係止部としての凹部４６が複数形成されている。それぞれの凹部４６は半球状の窪みであって、駆動軸５（図１）の軸心を中心とする円周上に一定間隔で配置されている。

再び図１を参照する。設置空間の上部、すなわち、規制部ユニット４１を挟んでコイルスプリング４５と反対側には、操作レバー５１が配置されている。操作レバー５１は、支持軸５２によって図１中の矢印ａ−ｂ方向に回動可能となるように支持されている。操作レバー５１の一端はギヤケース４の外に突出しており、他端はカム形状を有する。

次に、回転規制機構４０の動作について説明する。回転規制機構４０は、操作レバー５１によって、駆動軸５の回転を規制する作動状態と駆動軸５の回転を規制しない非作動状態とに切り替えられる。図１に示されている回転規制機構４０は非作動状態にあり、図２，図４に示されている回転規制機構４０は作動状態にある。

図１に示されている操作レバー５１の一端が矢印ｂ方向に回動されると（操作レバー５１が倒されると）、図４に示されるように、カム形状を有する操作レバー５１の他端によってホルダ４２がコイルスプリング４５の弾性復元力に抗して押し下げられる。これと同時に、ホルダ４２にぶら下がっているピン４３もホルダ４２と一緒に降下する。ピン４３が降下すると、ピン４３の先端がギヤケース４の底部の貫通穴４ａを通してギヤケース４の底部外面から突出し、受け金具２０の上面に形成されている複数の凹部４６の一つに嵌合する。すなわち、規制部材としてのピン４３と係止部としての凹部４６とが係合する。これによって、受け金具２０の回転が規制され、受け金具２０と一体化されている駆動軸５の回転も規制される。このとき、互いに係合しているピン４３の先端および凹部４６は半球状である。すなわち、ピン４３の凹部４６に対する係合面（ピン４３の先端外面）および凹部４６のピン４３に対する係合面（凹部４６の内面）は曲面である。

尚、図１に示されている操作レバー５１の一端が矢印ｂ方向に回動されたときに、ギヤケース４の底部の貫通穴４ａが受け金具２０の上面に形成されている何れの凹部４６とも対面していない場合には、ピン４３の先端は凹部４６に嵌合しない（図５）。しかし、図５に示されているホルダ４２は、図４に示されているホルダ４２と同様に押し下げられている。よって、ホルダ４２とピン４３との間に介在しているコイルスプリング４４は同様に圧縮されており、ピン４３の先端は受け金具２０の上面に圧接されている。よって、駆動軸５（受け金具２０）を左右何れかの方向に僅かに回転させてギヤケース４の貫通穴４ａを最寄りの凹部４６と対面させれば、ピン４３の先端は自動的に凹部４６に嵌合する。駆動軸５の軸心を中心とする円周上に６つの凹部４６が一定間隔で設けられている本実施形態の場合には、駆動軸５（受け金具２０）を３０°回転させれば、貫通穴４ａと凹部４６とを必ず対面させることができる。

再び図４を参照する。上記のようにして駆動軸５の回転が規制された状態の下で、駆動軸５に結合されたナット７が締め込まれてゆくと、駆動軸５に作用する回転トルクが次第に増加する。そして、回転トルクが規定値（例えば１５[Ｎ・ｍ]）に達すると、駆動軸５の回転規制が解除される。具体的には、駆動軸５に回転トルクが作用すると、駆動軸５とスプライン嵌合している受け金具２０にも同一の回転トルクが作用する。すると、受け金具２０の上面に設けられている凹部４６と曲面を介して係合しているピン４３は、軸線方向上向きの押圧力（第一の押圧力）を受けて同方向に変位する（上昇する。）。一方、ピン４３とホルダ４２との間にはコイルスプリング４４が介在しており、ホルダ４２は操作レバー５１によって押さえられている。よって、第一の押圧力を受けたピン４３が上昇するとコイルスプリング４４が圧縮され、ピン４３は、圧縮されたコイルスプリング４４から第一の押圧力に抗する押圧力（第二の押圧力）を受ける。そして、駆動軸５に作用する回転トルクの増加に伴って増加する第一の押圧力が第二の押圧力を上回ると、ピン４３の先端が凹部４６から離脱して両者の係合が解除され、駆動軸５の回転規制が解除される。よって、ナット７を締め込んでいる作業者は、駆動軸５の回転規制が解除されたことによって締め付けトルクが規定値に達したことを認知することができる。

もっとも、ピン４３は、凹部４６から離脱した後も第二の押圧力と同じ方向に作用する押圧力をコイルスプリング４４から受け続ける。また、受け金具２０の上面には複数の凹部４６が設けられている。よって、回転規制が解除された駆動軸５は一定量だけ回転した後に再び固定される。駆動軸５の軸心を中心とする円周上に６つの凹部４６が一定間隔で設けられている本実施形態の場合には、駆動軸５（受け金具２０）が３０°回転すると、ピン４３が隣接する凹部４６に係合し、駆動軸５は再び固定される。したがって、駆動軸５の回転規制が解除された際に回転刃６を大きく回転することはない。

回転規制機構４０の動作説明に戻る。図４に示されている操作レバー５１の一端が矢印ａ方向へ回動されると（操作レバー５１が起こされると）、ホルダ４２がコイルスプリング４５の弾性復元力によって押し上げられる。これと同時に、ホルダ４２にぶら下がっているピン４３もホルダ４２と一緒に上昇し、ギヤケース４の底部外面から突出していたピン４３の先端が貫通穴４ａの内側に引き戻される（回転規制機構４０が図１に示されている非作動状態に戻る。）。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、互いに独立した複数の凹部４６が受け金具２０の上面に間隔を置いて設けられていた。しかし、受け金具の上面に複数の係止部が連続的に設けられている実施形態もある。かかる実施形態の一例を図６，図７に示す。図６，図７に示されている実施形態では、受け金具２０の上面であって、かつ、駆動軸５の軸心を中心とする円周上に、係止部としての凹部４６ａと凸部４６ｂが交互に繰り返し形成されている。さらに、図６（ａ），（ｂ）に示されている実施形態では、各凹部４６ａおよび各凸部４６ｂの表面が曲面であって、全体として波形の形態を呈している。一方、図７（ａ），（ｂ）に示されている実施形態では、ピン４３の先端外面および凹部４６ａの内面のうち、互いに対向する領域が同じ向きに傾斜するテーパ面に形成されている。

複数の係止部が連続的に設けられている実施形態では、係止部から離脱した規制部材は、その直後に隣接する係止部に係合する。換言すれば、駆動軸の回転は、一時的に解除された直後に再び規制される。よって、駆動軸の回転規制が解除された際の回転刃の回転量を極めて少なくすることができる。

なお、ここまでの実施形態においては、特に先端工具の取り付け時の回転規制機構の動作について説明を行ったが、本発明に係る回転規制機構は先端工具の取り外し時においても使用することができる。すなわち、先端工具が取り付けられた状態で、かつ、回転規制機構により駆動軸の回転が規制された状態で、駆動軸に締め込まれたナットを緩めることで、先端工具を取り外すことができる。

しかしながら、先端工具を取り外すときには、取り付ける時と同じ回転トルクを与えてもナットが外れないことがあり得る。これは、駆動軸に締め込まれたナットが作業中に緩むことを防止するため、作業中に先端工具に作用するトルクが、ナットが締め込まれる方向に向くよう構成されているためである。

そこで、図７に示した実施形態においては、操作性を損なうことなく作業が行えるよう、先端工具の取り外し時においては回転トルクによって規制が解除されないよう配慮がなされている。具体的には、図７に示される実施形態においては、上述の通り、係止部としての凹部４６ａと凸部４６ｂが繰り返し形成されており、互いに対向するテーパ面がピン４３の一方側である図中右側の面と凹部４６ａの一方側である図中左側の面に形成されている。これらの係止部は、先端工具としての回転刃６の取り付け時にはそれぞれのテーパ面が近づく方向に作用することで、押圧力により回転規制が解除される。ここで、ピン４３及び凹部４６ａの他方側の面には、駆動軸の軸方向に平行に形成された垂直面がそれぞれ形成されている。これらの垂直面は、回転刃６の取り外し時に、回転トルクが作用する方向に直交する面同士で係合するため、回転トルクが大きくなった場合でも係合は解除されない。すなわち、取り付け時と逆方向にナット７を回転させた場合には、ナット７に加えられた力は軸方向に逃げることなく作用するため、回転規制機構４０において設定された回転トルクの規定値以上の力を与えた場合においても、回転規制が解除されることなく、ナット７を容易に取り外すことができる。なお、回転規制機構４０においては、内部に配置されたばね（図７に示される実施形態においては、コイルスプリング４４）の設定値によって規制が解除される回転トルクが調節されるため、例えばばねの設定値を調節可能にすることでも対応可能と考えられるが、図７に示されるような構造にすれば部品点数の増加を抑制しながら更に容易に対応することができる。

これまで説明した実施形態では、駆動軸と一体回転する部材である受け金具に、係止部としての凹部や凸部が設けられていた。しかし、係止部としての凹部や凸部が駆動軸に設けられた実施形態もある。

また、これまで説明した実施形態では、駆動軸と一体回転することのないギヤケースに規制部材としてのピンが設けられ、駆動軸と一体回転する部材である受け金具に、係止部としての凹部や凸部が設けられていた。しかし、駆動軸または駆動軸と一体回転する部材に規制部材が設けられ、駆動軸および駆動軸と一体回転する部材以外の部材に係止部が設けられた実施形態もある。例えば、図１，図６および図７などに示されている規制部ユニット４１が受け金具２０に設けられ、凹部４６がギヤケース４に設けられている実施形態もある。

本明細書では、本発明が適用された回転工具の一例として刈払機について説明した。しかし、本発明は、回転駆動される駆動軸と、駆動軸に装着され、駆動軸と一体的に回転する先端工具とを備えている回転工具に広く適用することができ、例えば、丸のこ、ディスクグラインダなどに適用することができる。

１ 刈払機
２ 操作桿
３ ドライブシャフト
４ ギヤケース
４ａ 貫通穴
５ 駆動軸
６ 回転刃
７ ナット
１０ 挿入穴
１２ ベベルギヤ
２０ 受け金具
４０ 回転規制機構
４１ 規制部ユニット
４２ ホルダ
４３ ピン
４４ コイルスプリング
４５ コイルスプリング
４６，４６ａ 凹部
４６ｂ 凸部

Claims (8)

1. 回転自在に保持されている駆動軸に取り付けられた先端工具が前記駆動軸と一体回転する回転工具であって、
   前記駆動軸の回転を規制する作動状態と前記駆動軸の回転を規制しない非作動状態とに切り替え可能な回転規制機構を有し、
   前記回転規制機構は、前記作動状態にあるときに、前記駆動軸の回転を規制するとともに、前記駆動軸に作用する回転トルクが規定値に達すると前記規制を解除することを特徴とする回転工具。
2. 前記回転規制機構は、
   前記駆動軸および前記駆動軸と一体回転する部材以外の部材に設けられた規制部材と、
   前記駆動軸または前記駆動軸と一体回転する部材に設けられた係止部と、を有し、
   前記規制部材と前記係止部とが係合することによって前記駆動軸の回転が規制されるとともに、前記駆動軸に作用する回転トルクが規定値に達すると前記係合が解除されて前記規制が解除されることを特徴とする請求項１に記載の回転工具。
3. 前記回転規制機構は、
   前記駆動軸または前記駆動軸と一体回転する部材に設けられた規制部材と、
   前記駆動軸および前記駆動軸と一体回転する部材以外の部材に設けられた係止部と、を有し、
   前記規制部材と前記係止部とが係合することによって前記駆動軸の回転が規制されるとともに、前記駆動軸に作用する回転トルクが規定値に達すると前記係合が解除されて前記規制が解除されることを特徴とする請求項１に記載の回転工具。
4. 前記回転規制機構は、前記駆動軸に作用する回転トルクに起因して前記規制部材が受ける第一の押圧力に抗する第二の押圧力を前記規制部材に及ぼす弾性体を有し、
   前記第一の押圧力が前記第二の押圧力を上回ると、前記第二の押圧力に抗して前記規制部材が変位して前記係合が解除され、前記規制が解除されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転工具。
5. 前記規制部材の前記係止部に対する係合面と前記係止部の前記規制部材に対する係合面との少なくともいずれか一方が曲面であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の回転工具。
6. 前記規制部材の前記係止部に対する係合面および前記係止部の前記規制部材に対する係合面の少なくとも一部が、互いに対向し、かつ、同じ向きに傾斜するテーパ面であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の回転工具。
7. 複数の前記係止部が前記駆動軸の軸心を中心とする円周上に設けられていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の回転工具。
8. 前記回転規制機構は、前記規定値の回転トルクが、一方側に作用した場合には前記規制が解除されるとともに、他方側に作用した場合には前記規制が解除されないように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転工具。

Images