JP6519354B2 - 動力工具 - Google Patents

Description

本発明は、操作スイッチが原動機のオフを選択しているときに原動機に制動力を働かせる動力工具に関する。

従来から、下記特許文献１に示すグラインダのような、操作スイッチが原動機のオフを選択しているときに原動機に制動力を働かせるブレーキ機構を有する動力工具が知られている。グラインダにおける砥石交換等の際には、スピンドルの回転を規制するため、例えばギヤケースに備えられた固定用のピンをスピンドル側の係合部に係合させる。

特開２００４−２４９４２０号公報

ギヤケースに備えられた固定用のピンとスピンドル側の係合部は、所定の回転位置で係合可能となるため、使用者は、ピンを押しながらスピンドルを回転させてピンを係合部に係合させることになる。従来の動力工具では、操作スイッチが原動機のオフを選択しているときは原動機に対して制動力が働くため、ピンと係合部の回転位置を合わせるためにスピンドルを回転させるのに必要なトルクが大きく、作業性が悪かった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、従来と比較して回転規制機構によりスピンドルの回転を規制する際の作業性が良好な動力工具を提供することにある。

本発明のある態様は、動力工具である。この動力工具は、
原動機と、
前記原動機を収容するハウジングと、
前記原動機のオン、オフを切替え可能な操作スイッチと、
前記操作スイッチが前記原動機のオフを選択しているときに前記原動機に制動力を働かせるブレーキ機構と、
前記原動機によって回転駆動されるスピンドルと、
前記原動機の回転を前記スピンドルに伝達する回転伝達機構と、
前記スピンドルの回転を規制可能な回転規制機構と、
作業者が前記回転規制機構による規制を有効化するための操作部と、を備え、
前記操作部が操作されているときは、前記操作部が操作されていない場合と比較して、前記ブレーキ機構による制動力を小さくすることを特徴とする。

前記操作部が操作されているときは、前記ブレーキ機構による制動力を無くしてもよい。

前記操作部の操作を前記ブレーキ機構に伝達する伝達部材を備え、前記操作部の操作による前記伝達部材の動作により前記ブレーキ機構による制動力を小さくしてもよい。

前記操作部の操作を検出する検出スイッチと、前記検出スイッチにより前記操作部の操作が検出されると起動するアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータの動作により前記ブレーキ機構による制動力を小さくしてもよい。

前記操作部の操作を検出する検出スイッチと、前記原動機の駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出スイッチにより前記操作部の操作が検出されているときは、前記原動機を動作させなくてもよい。

前記ハウジング内に前方に向かう冷却風を発生させるファンを備え、前記ブレーキ機構は、前記ハウジング内の前記原動機より前方に配置されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、従来と比較して回転規制機構によりスピンドルの回転を規制する際の作業性が良好な動力工具を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るグラインダ１の、操作スイッチ５がオフかつロックピン４０が押されていない状態における、ハウジング３の一部を切り欠いた平面図。 図１の要部拡大図。 図１と同じ状態のグラインダ１の側断面図。 図３の要部拡大図。 図１と同じ状態のグラインダ１の、ギヤケース４の一部を切り欠いた正面図。 図５の要部拡大図。 グラインダ１の、操作スイッチ５がオフかつロックピン４０が半押しされた状態における、ハウジング３の一部を切り欠いた平面図。 図７の要部拡大図。 図７と同じ状態のグラインダ１の側断面図。 図９の要部拡大図。 図１と同じ状態のグラインダ１の、ギヤケース４の一部を切り欠いた正面図。 図１１の要部拡大図。 グラインダ１の、操作スイッチ５がオンかつロックピン４０が押されていない状態における側断面図。 本発明の実施の形態２に係るグラインダ２の、操作スイッチ５がオフかつロックピン４０が押されていない状態における側断面図。 グラインダ２の、操作スイッチ５がオフかつロックピン４０が半押しされた状態における側断面図。 グラインダ２の制御ブロック図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

実施の形態１
本実施の形態では、図１〜図１３により、動力工具の一例として、グラインダ１の構成を説明する。なお、図３により、前後上下の各方向を定義する。図３に示すように、グラインダ１は、先端工具（回転具）としての砥石１０を備え、コンクリートや石材などの表面を平坦にする研削作業などに用いられる。砥石１０は、円盤形状で、直径が例えば１００ｍｍ〜２５０ｍｍである。なお、先端工具としては、円板状の研磨用砥石や切断用砥石の他に、円板状のブラシやカッター等も取付け可能である。グラインダ１は、ハウジング３（例えば樹脂製）と、ギヤケース４とを備える。

ハウジング３は、全体として略円筒形状を成しており、ハウジング３の内部には、原動機としてのモータ（電動モータ）６が収容される。モータ６を保持しているハウジング３は、グラインダ１のハンドルとして用いられる。モータ６は、ここではブラシ付きモータである。モータ６は、ハウジング３の後端から引き出された電源コード７を介して商用電源等の外部交流電源に接続される。ハウジング３内においてモータ６の前方には、モータ６の出力軸６ａと一体に回転するファン９が設けられる。ファン９は、前方に向かう冷却風を発生する。冷却風は、ハウジング３の後部に設けられた複数の吸気口（風窓）３ｂからハウジング３内に取り込まれ、モータ６等を冷却し、ギヤケース４に設けられた複数の排気口（風窓）４ａから外部に排気される。モータ６の出力軸６ａの前端部には、第１のベベルギヤ２１が設けられる。ハウジング３には、モータ６への通電有無（モータ６の駆動、停止）を切り替える操作スイッチ（トリガスイッチ）５が設けられる。

操作スイッチ５は、ハウジング３の表面に露出した操作部５ａと、操作部５ａと係合しハウジング３内で前後に延びるスライドバー５ｂとを有する。スライドバー５ｂの後端部は、モータ６への通電有無を切り替えるスイッチレバー８と係合する。スイッチレバー８は、図３に示すように後方に傾いた状態がオフ、図１３に示すように前方に傾いた状態がオンである。操作スイッチ５は、付勢手段としてのスプリング５ｃによって後方（オフになる方向）に付勢されているが、操作部５ａを前方にスライドさせてハウジング３の図３に示す係止凸部３ａに引っ掛けることで、操作スイッチ５をオン状態（スイッチレバー８が前方に傾いた状態）に係止できる。なお、オン状態の操作スイッチ５は図１３に示される。

ギヤケース４は、例えばアルミ合金等の金属製であり、ハウジング３の前端部に取り付けられる。ギヤケース４の下端の開口部は、蓋部材としてのパッキングランド１１によって塞がれる。パッキングランド１１は、ギヤケース４に対してネジ止め等により固定される。パッキングランド１１は、後述のホイルガード３０を保持する保持部材となる。ギヤケース４の内部には、スピンドル２０が回転自在に保持される。スピンドル２０は、モータ６の出力軸６ａ（ロータ回転軸）と略直交しており、その一端はパッキングランド１１を貫通して外部に突出する。一方、ギヤケース４内に位置するスピンドル２０の他端側には、モータ６の出力軸６ａに取り付けられた第１のベベルギヤ２１と噛み合う第２のベベルギヤ２２が設けられる（取り付けられる）。モータ６の回転は、回転伝達機構（減速部）としての第１のベベルギヤ２１及び第２のベベルギヤ２２によって回転方向が９０度変換されると共に、回転速度が減速されてスピンドル２０に伝達される。すなわち、スピンドル２０はモータ６によって回転駆動される。

砥石１０は、ホイルワッシャ及びロックナットによってスピンドル２０に固定され、スピンドル２０と一体的に回転する。ハウジング３に設けられた操作スイッチ５が操作されると、モータ６に電力が供給され、モータ６の出力軸６ａが回転する。すると、第１のベベルギヤ２１及び第２のベベルギヤ２２を介して出力軸６ａに連結されているスピンドル２０が回転し、スピンドル２０に固定されている砥石１０が回転する。パッキングランド１１には、砥石１０の外周の少なくとも１／２以上を覆うホイルガード３０が取り付けられる。ホイルガード３０は、作業中にその回動位置が変化しないように回り止めされ、回り止めを解除すれば作業内容に合わせて回動位置を変更できるようになっている。

ギヤケース４には、砥石１０を交換する場合等にスピンドル２０の回転を規制（固定）するためのスピンドルロック用のロックピン（ロック部材）４０が設けられる。図４及び図６に示すように、ロックピン４０は、ギヤケース４の上方に露出したフランジ部４０ａと、フランジ部４０ａからギヤケース４内に延びるピン部４０ｂとを含む。第２のベベルギヤ２２には、ロックピン４０のピン部４０ｂの先端が嵌入（係合）可能な穴部（係合部）２２ａが設けられる。ロックピン４０のピン部４０ｂ及び第２のベベルギヤ２２の穴部２２ａが、本発明の回転規制機構の例示である。また、ロックピン４０のフランジ部４０ａは、回転規制機構による規制を有効化するための本発明の操作部の例示である。

回転規制機構による規制（スピンドルロック）を有効化するには、ロックピン４０を第２のベベルギヤ２２の上面に近接するまで押し下げ（半押し状態とし）、砥石１０を回転させ、ロックピン４０のピン部４０ｂと第２のベベルギヤ２２の穴部２２ａの位置が合ったところでピン部４０ｂを穴部２２ａ内に押し込めばよい。なお、ロックピン４０は、付勢手段としてのスプリング４１により上方に付勢されており、ロックピン４０から手を離せば、ロックピン４０は第２のベベルギヤ２２の穴部２２ａから抜け、スピンドルロックは解除される。

ハウジング３内において、モータ６及びファン９の前方には、ブレーキ機構が設けられる。ブレーキ機構は、操作スイッチ５がモータ６のオフを選択しているときにモータ６に制動力を働かせる。ブレーキ機構は、ブレーキホルダ５０と、付勢手段としてのスプリング５１と、ブレーキパッド５２と、ブレーキロータ５３とを有する。ブレーキホルダ５０は、下部がハウジング３に回動可能に支持される。ブレーキホルダ５０は、スプリング５１により後方に向けて付勢される。ブレーキパッド５２は、ブレーキホルダ５０の後面に設けられる。ブレーキロータ５３は、モータ６の出力軸６ａに一体回転可能に設けられ（取り付けられ）、ブレーキパッド５２を挟んでブレーキホルダ５０の後面と対向する。

図１〜図６に示す状態、すなわち操作スイッチ５がオフかつロックピン４０が押されていない状態では、スプリング５１によりブレーキホルダ５０はブレーキロータ５３側に付勢され、ブレーキパッド５２がブレーキロータ５３に押し付けられ、ブレーキ機構による制動力が働く。一方、詳細は後述するが、図７〜図１２に示す状態、すなわち操作スイッチ５がオフかつロックピン４０が半押しされた状態では、ロックピン４０の下降に連動してブレーキホルダ５０がスプリング５１の付勢に抗してブレーキロータ５３から離間する方向（前方）に回動され、ブレーキパッド５２がブレーキロータ５３から離間し、ブレーキ機構による制動力が小さくなる（好ましくは制動力が無くなる）。また、図１３に示す状態、すなわち操作スイッチ５がオンかつロックピン４０が押されていない状態では、操作スイッチ５のスライドバー５ｂによってブレーキホルダ５０がスプリング５１の付勢に抗して前方に回動され、ブレーキパッド５２がブレーキロータ５３から離間し、ブレーキ機構による制動力が無くなる（ブレーキが解除される）。

以下、ロックピン４０が半押し状態のときにブレーキ機構による制動力を小さくする構成について説明する。図２及び図４に示すように、ブレーキホルダ５０には、斜めに前方に延びる（立ち上がる）舌片部（係合部）５０ａが設けられる。一方、図２、図４及び図６に示すように、ロックピン４０の操作（上下動）を舌片部５０ａに伝達する伝達部材４２が、ギヤケース４に回転可能に支持される。伝達部材４２は、シャフト部４２ａと、アーム部４２ｂ,４２ｃとを含む。シャフト部４２ａは、ギヤケース４に回転可能の支持される。アーム部４２ｂは、シャフト部４２ａの前端部から延びてロックピン４０と係合する。アーム部４２ｃは、シャフト部４２ａの後端部から延びてブレーキホルダ５０の舌片部５０ａと係合する。シャフト部４２ａ及びアーム部４２ｂ,４２ｃの三者は相互に直交する。

図６及び図１２から明らかなように、ロックピン４０が半押しされると、伝達部材４２は、アーム部４２ｂがロックピン４０のフランジ部４０ａによって下方に押され、前方から見て反時計回りに回転する。すると、アーム部４２ｃと舌片部５０ａの係合状態が図２の状態から図８の状態に変化し（アーム部４２ｃが舌片部５０ａの斜面に沿ってスライドし）、ブレーキホルダ５０が舌片部５０ａに引っ張られてスプリング５１の付勢に抗して図１０に示すように前方に回動し、ブレーキパッド５２がブレーキロータ５３から離間し、ブレーキ機構による制動力が小さくなる（好ましくはゼロになる）。ロックピン４０から手を離すと、スプリング４１の付勢によりロックピン４０は上方に戻り、伝達部材４２も図６に示す元の回転位置に戻り、ブレーキ機構による制動力が復活する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) ロックピン４０が半押しされるとブレーキ機構による制動力が小さくなるため、作業者は、ロックピン４０を半押し後、砥石１０を軽い力（トルク）で回転させることができ、ロックピン４０のピン部４０ｂと第２のベベルギヤ２２の穴部２２ａとの相対位置を合わせやすく、スピンドルロックの作業性が良好となる。

(2) ブレーキ機構がモータ６の前方（モータ６より冷却風の風下）に設けられるため、ブレーキダストがモータ６内に入り込むことを抑制できる。

実施の形態２
本実施の形態では、図１４〜図１６により、動力工具の一例として、グラインダ２の構成を説明する。グラインダ２は、実施の形態１で示したグラインダ１と比較して、ロックピン４０の半押し時にブレーキ機構による制動力を小さくするための構成が相違する。図１４に示すように、ギヤケース４には、ロックピン４０のフランジ部４０ａと係合するマイクロスイッチ６１が保持される。マイクロスイッチ６１は、ロックピン４０の半押しを検出する検出スイッチであり、ロックピン４０が押されていない状態ではオフ、ロックピン４０が半押し以上に押されるとオンになる。

ハウジング３及びギヤケース４には、アクチュエータ６２が保持される。アクチュエータ６２は、電磁石によって可動部材６３（図１４及び図１５の拡大部参照）を直線移動させるものであり、例えば内部にソレノイド及びスプリングを有するソレノイドアクチュエータである。アクチュエータ６２が起動すると可動部材６３が電磁力によって引き込まれ（図１５）、アクチュエータ６２が停止するとスプリングによって可動部材６３が押し出される（図１４）。なお、アクチュエータ６２内のスプリングは省略してもよい。アクチュエータ６２は、マイクロスイッチ６１及び操作スイッチ５のいずれか一方がオンになると起動し、マイクロスイッチ６１及び操作スイッチ５の双方がオフになると停止する。

図１４及び図１５に拡大して示すように、アクチュエータ６２の可動部材６３は、ピン部６３ａ及びフランジ部６３ｂを含む。ピン部６３ａの先端にフランジ部６３ｂが設けられる。フランジ部６３ｂは、ブレーキホルダ５０の舌片部５０ａと係合する。舌片部５０ａは、ブレーキホルダ５０からフック状に延びて可動部材６３のフランジ部６３ｂに引っ掛かる（係合する）係合部である。

図１４に示すように、操作スイッチ５がオフかつロックピン４０が押されていないときは、アクチュエータ６２は停止状態で可動部材６３に引込み力は働かず、スプリング５１によりブレーキホルダ５０はブレーキロータ５３側に付勢され、ブレーキパッド５２がブレーキロータ５３に押し付けられ、ブレーキ機構による制動力が働く。一方、図１５に示すように、操作スイッチ５がオフかつロックピン４０が半押しされた状態では、ロックピン４０のフランジ部４０ａによってマイクロスイッチ６１がオンになりアクチュエータ６２が起動し、可動部材６３が引き込まれてブレーキホルダ５０が舌片部５０ａを前方に引っ張り、ブレーキホルダ５０がスプリング５１の付勢に抗して前方に回動し、ブレーキパッド５２がブレーキロータ５３から離間し、ブレーキ機構による制動力が小さくなる（好ましくはゼロになる）。操作スイッチ５がオンになった場合も同様に、アクチュエータ６２の動作によりブレーキ機構による制動力は無くなる。なお、本実施の形態では操作スイッチ５がオンの場合もアクチュエータ６２によりブレーキホルダ５０を前方に回動させて制動力を無くすため、操作スイッチ５のスライドバー５ｂが実施の形態１と比較して前方に短くなっている。

ハウジング３内の後部には、制御部としてのコントローラ６０が設けられる。コントローラ６０は、図１６に示すモータ駆動回路７０を構成する各ブロックを制御し、モータ６の駆動を制御する。モータ駆動回路７０において、電源回路７１は、例えばマイコンからなるコントローラ６０及びアクチュエータ６２に電流を供給するための回路である。コントローラ６０は、マイクロスイッチ６１のオンオフを監視し、マイクロスイッチ６１がオンになると、ＦＥＴ等のスイッチング素子７２をオンにし、電源回路７１の出力電流をアクチュエータ６２に供給してアクチュエータ６２を起動する（ブレーキ機構による制動力を解除する）。コントローラ６０は、マイクロスイッチ６１がオンのときは、操作スイッチ５がオンになってもモータ６を動作させない。抵抗７３は、モータ６に流れる電流を検出する検出抵抗である。コントローラ６０は、抵抗７３の端子電圧を検出し、モータ６に流れる電流が所定値を超えたことを検出すると、トライアック等のスイッチング素子７４をオフし、モータ６への通電を停止する（過電流防止機能）。

本実施の形態のその他の点は実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態では、操作スイッチ５がオンの時に電源コード７が抜けるとアクチュエータ６２が停止してブレーキ機構による制動力が復活するので、作業中に電源コード７が抜けた場合に砥石１０を迅速に停止できる。また、コントローラ６０は、マイクロスイッチ６１がオンのときは操作スイッチ５がオンになってもモータ６を動作させないため、砥石１０の交換時に不意に操作スイッチ５がオンになっても砥石１０が回転するリスクを抑制できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

動力工具は、グラインダ以外の他の種類のものであってもよい。例えば丸鋸やコンクリートカッタ、刈払機、芝刈機など、比較的慣性モーメントの大きな回転具を取付可能な動力工具に本発明は好適である。モータ６は、ブラシレスモータであってもよい。原動機は、電動モータ以外のもの（エンジン等）であってもよい。

１,２ グラインダ、３ ハウジング、３ａ 係止凸部、３ｂ 吸気口（風窓）、４ ギヤケース、４ａ 排気口（風窓）、５ 操作スイッチ（トリガスイッチ）、５ａ 操作部、５ｂ スライドバー、５ｃ スプリング、６ モータ（電動モータ）、６ａ 出力軸、７ 電源コード、８ スイッチレバー、９ ファン、１０ 砥石、１１ パッキングランド（保持部材）、２０ スピンドル、２１ 第１のベベルギヤ、２２ 第２のベベルギヤ、２２ａ 穴部（係合部）、３０ ホイルガード、４０ ロックピン（ロック部材）、４０ａ フランジ部（操作部）、４０ｂ ピン部、４１ スプリング、４２ 伝達部材、５０ ブレーキホルダ、５０ａ 舌片部（係合部）、５１ スプリング、５２ ブレーキパッド、５３ ブレーキロータ、６０ コントローラ（制御部）、６１ マイクロスイッチ（検出スイッチ）、６２ アクチュエータ、６３ 可動部材、６３ａ ピン部、６３ｂ フランジ部、７０ モータ駆動回路、７１ 電源回路、７２ スイッチング素子、７３ 抵抗、７４ スイッチング素子

Claims (6)

1. 原動機と、
   前記原動機を収容するハウジングと、
   前記原動機のオン、オフを切替え可能な操作スイッチと、
   前記操作スイッチが前記原動機のオフを選択しているときに前記原動機に制動力を働かせるブレーキ機構と、
   前記原動機によって回転駆動されるスピンドルと、
   前記原動機の回転を前記スピンドルに伝達する回転伝達機構と、
   前記スピンドルの回転を規制可能な回転規制機構と、
   作業者が前記回転規制機構による規制を有効化するための操作部と、を備え、
   前記操作部が操作されているときは、前記操作部が操作されていない場合と比較して、前記ブレーキ機構による制動力を小さくすることを特徴とする、動力工具。
2. 前記操作部が操作されているときは、前記ブレーキ機構による制動力を無くす、請求項１に記載の動力工具。
3. 前記操作部の操作を前記ブレーキ機構に伝達する伝達部材を備え、前記操作部の操作による前記伝達部材の動作により前記ブレーキ機構による制動力を小さくする、請求項１又は２に記載の動力工具。
4. 前記操作部の操作を検出する検出スイッチと、前記検出スイッチにより前記操作部の操作が検出されると起動するアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータの動作により前記ブレーキ機構による制動力を小さくする、請求項１又は２に記載の動力工具。
5. 前記操作部の操作を検出する検出スイッチと、前記原動機の駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出スイッチにより前記操作部の操作が検出されているときは、前記原動機を動作させない、請求項３に記載の動力工具。
6. 前記ハウジング内に前方に向かう冷却風を発生させるファンを備え、前記ブレーキ機構は、前記ハウジング内の前記原動機より前方に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の動力工具。

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