JP2013144340A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ締め機等の電動工具において、スピンドルの回転軸線と工具本体部の端縁との間の高さ寸法（センタハイト）をコンパクト化することにより、壁際での作業効率を高める。
【解決手段】駆動源としての電動モータ１０に、低速回転高トルクを出力可能なアウタロータ形の電動モータを用いる。これにより減速ギヤ列による減速比を小さくして従動ギヤ２１の小径化を図り、これを収容するフロントハウジング２０を細くしてセンタハイトＨ１を小さくする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ねじ締め工具やディスクグラインダ等の主として手持ち式の電動工具であって、電動モータを駆動源として内装する電動工具に関する。

この種のねじ締め工具に関する技術が下記の特許文献に開示されている。この種のねじ締め工具では、内装した電動モータの回転出力を例えばギヤの噛み合いを経て減速した後に、ねじ締めビットを取り付けたスピンドルに出力することにより、適度な回転数で十分なねじ締めトルクが得られるようになっている。

特開平7-214476号公報

このように電動モータの回転出力を減速するための歯車列等の減速装置を内装するためその分だけ工具本体部の太さであって、スピンドル軸線から工具本体部の端縁（背面）までの高さ寸法（いわゆるセンタハイト）が大きくなる問題がある。このセンタハイトが小さいほど、例えば床材の端部であって壁際により接近した部位にねじ締めを行う際打ちに有利になる。また、ディスクグラインダにおいてセンタハイトを小さくすることにより、砥石の切り込み深さをより大きくすることができることから、その作業性を高めることができる。
このため、従来よりこの種の電動工具では、このセンタハイトのコンパクト化を図るための工夫がなされているが、電動モータのモータ軸とこれと平行に配置したスピンドルとの間に適切な減速比の歯車列等を介装する必要上、そのコンパクト化には限界があった。
本発明は、この種の電動工具におけるセンタハイトのコンパクト化をより一層図ることを目的とする。

上記の課題は、下記の発明によって解決される。
第１の発明は、電動モータの回転出力を歯車列を経て先端工具を取り付けたスピンドルに出力する電動工具であって、電動モータにアウタロータモータを用いることにより、インナロータモータを用いた場合に比して歯車列の減速比を小さくした電動工具である。
第１の発明によれば、電動モータとして、回転しない固定子の外周側に回転子を備えることにより低速回転高トルクを出力可能なアウタロータ形の電動モータ（アウタロータモータ）が用いられていることから、回転しない固定子の内周側に回転子を備えるインナロータ形の電動モータ（インナロータモータ）を用いた場合に比して歯車列の減速比をより小さく設定することができる。歯車列の減速比をより小さくすることができるので、その従動ギヤの径を小径化することができる。従動ギヤを小径化することにより、これが取り付けられたスピンドルの回転軸線から当該従動ギヤを収容する工具本体部の端縁までの高さ寸法（センタハイト）を小さくすることができる。
センタハイトがより小さくなることにより、スピンドルを例えば壁際により接近させてねじ締めや孔明け等の作業を行うことができ、当該電動工具のこの種の作業に対する作業性をより高めることができる。
第２の発明は、第１の発明において、スピンドルが電動モータのモータ軸線に平行に配置されており、スピンドルの回転軸線が電動モータのアウタロータの径内に位置する電動工具である。
第２の発明によれば、スピンドルが電動モータのモータ軸線（モータ軸の回転軸線）に平行に配置されて従動ギヤとして平歯車を備えた、例えばねじ締め工具において、電動モータにアウタロータモータを用いて従動ギヤを小径化することによりスピンドルの回転軸線とモータ軸線との間の軸間距離を小さくすることができ、これによりスピンドルの回転軸線をアウタロータの径内に位置する構成とすることができる。スピンドルの回転軸線がアウタロータの径内に位置する程度に従動ギヤが小径化されることにより、センタハイトを従来に比してより小さくすることができる。
第３の発明は、第１の発明において、スピンドルが電動モータのモータ軸線に交差して配置されており、スピンドルを回転支持する軸受けの径内に電動モータのモータ軸の先端部が進入した電動工具である。
第３の発明によれば、スピンドルが電動モータのモータ軸線に交差して配置されて従動ギヤとしてかさ歯車を備えた、例えばディスクグラインダにおいて、電動モータにアウタロータモータを用いて従動ギヤを小径化することにより、当該従動ギヤに噛み合う電動モータのモータ軸先端部（駆動ギヤ）を、スピンドルを回転支持する軸受けの径内に進入した構成とすることができる。電動モータのモータ軸の先端部がスピンドルを回転支持する軸受けの径内に進入する程度に従動ギヤが小径化されることにより、当該従動ギヤを収容する工具本体部（ギヤヘッド部）のセンタハイトを従来に比してより小さくすることができる。

本発明の第１実施形態に係る電動工具の全体縦断面図である。本図では、電動工具としてねじ締め工具が例示されている。 本発明の第２実施形態に係る電動工具の全体縦断面図である。本図では、電動工具としてディスクグラインダが例示されている。 アウタロータモータを内装した電動工具の全体側面図である。本図では、電動工具としてストレートタイプの孔明け工具が例示されている。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように第１実施形態では電動工具１として手持ち式のねじ締め工具を例示する。この電動工具１は、電動モータ１０を内装した工具本体部２と、ハンドル部３を備えている。ハンドル部３の基部にトリガ形式のスイッチレバー３ａを備えている。ハンドル部３を把持した手の指先でこのスイッチレバー３ａを引き操作すると、電動モータ１０が起動する。
電動モータ１０には、いわゆるアウタロータ形の電動モータが用いられている。アウタロータ形の電動モータ１０は、インナロータ形に比して低速回転高トルクを出力することができる。この電動モータ１０の固定子１１は、その台座部１１ａを介して本体ハウジング２ａの後部に固定されている。この固定子１１の外周側に円筒形の回転子（アウタロータ）１２が回転可能に支持されている。回転子１２にはモータ軸１３が一体に取り付けられている。このモータ軸１３は軸受け１４，１５を介してその軸線（モータ軸線Ｊ１０）回りに回転可能に支持されている。前側の軸受け１４は、本体ハウジング２ａの前部に結合した中間ベース１８に取り付けられている。後ろ側の軸受け１５は、本体ハウジング２ａの後部に取り付けられている。モータ軸１３には冷却用のファン１６が一体に取り付けられている。この電動モータ１０は起動すると、固定子１１の外周側で回転子１２が回転してモータ軸１３がモータ軸線Ｊ１０回りに回転する。
モータ軸１３の前端部は、前側の軸受け１４を経て中間ベース１８からさらに前方に突き出されてフロントハウジング２０内に進入している。フロントハウジング２０は、中間ベース１８を間に挟んだ状態で本体ハウジング２ａの前部に結合されている。フロントハウジング２０内に突き出した、モータ軸１３の前端部に駆動ギヤ１７が取り付けられている。

駆動ギヤ１７は、従動ギヤ２１に噛み合わされている。従動ギヤ２１は、駆動軸２２に固定されている。この従動ギヤ２１には、比較的小径で歯数の少ない平歯車が用いられている。このため、駆動源として上記アウタロータモータではなく、円筒形の固定子の内周側に回転子を備えるインナロータ形の電動モータを用いた場合よりも、駆動ギヤ１７と従動ギヤ２１とで構成される歯車列の減速比は小さく設定されており、これによりインナロータ形モータを駆動源として用いた場合に比して本実施形態ではより小径の従動ギヤ２１が用いられている。
駆動軸２２は、軸受け２３，２４を介して回転軸線Ｊ２２回りに回転可能に支持されている。駆動軸２２の回転軸線Ｊ２２は電動モータ１０のモータ軸線Ｊ１０に平行に配置されている。前側の軸受け２３は、ビットスリーブ２６の内周孔内に支持されている。ビットスリーブ２６は、軸受け２５を介して回転軸線Ｊ２２回りに回転可能かつ回転軸線Ｊ２２方向に変位可能な状態でフロントハウジング２０に支持されている。後ろ側の軸受け２４は、中間ベース１８に取り付けられている。
従動ギヤ２１の前面と、ビットスリーブ２６の後面との間には、噛み合いクラッチ３０が設けられている。従動ギヤ２１とビットスリーブ２６との間には圧縮ばね２７が介装されている。この圧縮ばね２７の付勢力によってビットスリーブ２６は前側へ付勢されており、これにより噛み合いクラッチ３０はその噛み合いが外れる方向（動力遮断側）に付勢されている。

ビットスリーブ２６に、スピンドル（出力軸）として機能するビットホルダ３１が装着されている。フロントハウジング２０にはアジャストスリーブ３２が取り付けられている。ビットホルダ３１はアジャストスリーブ３２内に進入している。ビットホルダ３１の先端にビット３３が装着されている。ビット３３はアジャストスリーブ３２から突き出されている。フロントハウジング２０には操作スリーブ３５が回転操作可能に設けられている。この操作スリーブ３５は、アジャストスリーブ３２の後部外周面に対してねじ結合されている。操作スリーブ３５を回転操作すると、アジャストスリーブ３２を軸方向に変位させてビット３３の突き出し寸法（ねじの締め込み量）を変化させることができる。
ビットスリーブ２６、ビットホルダ３１及びアジャストスリーブ３２は、駆動軸２２の回転軸線Ｊ２２に同軸に支持されている。
締め込むねじの頭部にビット３３を当接させた状態で、当該電動工具１をねじ締め込み方向に押し付けると、ビットホルダ３１及びビットスリーブ２６が一体で後退して、噛み合いクラッチ３０が噛み合わされる。噛み合いクラッチ３０が噛み合わされることにより、電動モータ１０の回転出力が駆動ギヤ１７と従動ギヤ２１の噛み合いにより減速された後にビットスリーブ２６を経てビット３３に伝達される。ねじ締めが進行してアジャストスリーブ３２の先端がねじ締め材に当接し、その後さらにねじ締めが進行することによりビット３３、ビットホルダ３１及びビットスリーブ２６が一体で前進し、これにより噛み合いクラッチ３０が外れると動力が遮断されてねじ締めが完了する。

以上のように構成した第１実施形態の電動工具１によれば、駆動源としていわゆるアウタロータ形の電動モータ１０が用いられている。この電動モータ１０は、インナロータ形の電動モータに比してより低速回転で高トルクを出力することができる。このため、駆動ギヤ１７と従動ギヤ２１から構成されるギヤ列の減速比は比較的小さく設定されており、これにより従動ギヤ２１には比較的小径のものが用いられている。
このように従動ギヤ２１に比較的小径のものが用いられていることから、その分だけ駆動軸２２の回転軸線Ｊ２２と、電動モータ１０のモータ軸線Ｊ１０との間の軸間距離は比較的小さく設定されている。インナロータ形の電動モータを駆動源とする場合に比して従動ギヤ２１を小径化することができるので、これを収容するフロントハウジング２０若しくは中間ベース１８若しくは本体ハウジング２ａの上端縁（工具本体部２の端縁）とビット３３の回転軸線Ｊ２２との間の高さ寸法（センタハイトＨ１）を小さくすることができる。
センタハイトＨ１がより小さくなることにより、スピンドルに装着したビット３３を例えば壁際により接近させてねじ締め作業を行うことができ、これにより当該電動工具１のこの種の作業に対する作業性をより高めることができる。
また、比較的小径の従動ギヤ２１が用いられていることにより、ビットホルダ３１（ビット３３）の回転軸線Ｊ２２と電動モータ１０のモータ回転軸線Ｊ１０との間の軸間距離を小さくすることができる。本実施形態では、ビットホルダ３１の回転軸線Ｊ２２が電動モータ１０の回転子１２（アウタロータ）の径内に位置する程度まで、両回転軸線Ｊ２２，Ｊ１０間の軸間距離が小さく設定されており、この点でも当該電動工具１のセンタハイトＨ１が小さく設定されている。

次に、第２実施形態の電動工具４０が図２に示されている。第２実施形態では、電動工具４０としてディスクグラインダが例示されている。この電動工具４０は、駆動源としての電動モータ４１を内装した工具本体部４２と、工具本体部４２の前部に結合されたギヤヘッド部５０を備えている。工具本体部４２の本体ハウジング４３は、円筒形状を有し、使用者が把持するグリップ部としての機能を備えている。
この第２実施形態においても電動モータ４１としてアウタロータ形の電動モータが用いられており、インナロータ形の電動モータに比して低速回転かつ高トルクを出力することができる。電動モータ４１は、固定子４４の外周側に円筒形の回転子（アウタロータ）４５を回転可能に支持した構成を備えている。固定子４４は、台座部４４ａを介して本体ハウジング４３の後部に固定されている。回転子４５に取り付けられたモータ軸４６は、軸受け４７，４８を介して本体ハウジング４３に回転可能に支持されている。回転子４５の前側においてモータ軸４６には冷却用のファン４９が取り付けられている。
モータ軸４６の先端部は本体ハウジング４３から突き出されてギヤヘッド部５０内に進入している。ギヤヘッド部５０内において、モータ軸４６の先端には駆動ギヤ５１が取り付けられている。この駆動ギヤ５１は、従動ギヤ５２に噛み合わされている。第２実施形態において、従動ギヤ５２には、かさ歯車（ベベルギヤ）が用いられている。この従動ギヤ５２は、スピンドル５３に取り付けられている。スピンドル５３は、軸受け５４，５５を介してギヤヘッド部５０のギヤヘッドハウジング５６に回転可能に支持されている。スピンドル５３の回転軸線Ｊ５３は、電動モータ４１のモータ軸線Ｊ４１に対して直交している。
スピンドル５３の下部側はギヤヘッドハウジング５６から下方へ突き出されている。この突き出し部分に、円形の砥石５７が受けフランジ５８と固定ナット５９に挟み込まれた状態で取り付けられている。砥石５７の後ろ側半周の範囲は、砥石カバー６０で覆われている。砥石カバー６０は、ギヤヘッドハウジング５６の下部に固定されている。

以上のように構成した第２実施形態の電動工具４０によれば、第１実施形態と同様、駆動源としての電動モータ４１には、インナロータ形の電動モータに比して低速回転かつ高トルクを出力可能なアウタロータ形の電動モータが用いられている。このため、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２から構成されるギヤ列の減速比は、インナロータ形の電動モータを駆動源とする場合に比して小さく設定されており、これにより従動ギヤ５２には比較的小径のものが用いられている。
このように第２実施形態においても、従動ギヤ５２に比較的小径のかさ歯車が用いられていることから、その分だけスピンドル５３の回転軸線Ｊ５３からギヤヘッドハウジング５６の前端縁までの距離（センタハイトＨ２）を小さくすることができる。ディスクグラインダにおいてセンタハイトＨ２を小さくすることができるので、砥石５７の加工材に対する切り込み深さをより大きくすることができ、これにより当該電動工具４０の作業性を高めることができる。
また、従動ギヤ５２がより小径であることにより、スピンドル５３（回転軸線Ｊ５３）がより電動モータ４１側（後ろ側）に接近した構成とすることができ、これにより当該従動ギヤ５２に噛み合う駆動ギヤ５１が相対的によりスピンドル５３の回転軸線Ｊ５３に接近した構成とすることができる。このため、第２実施形態では、図示するように駆動ギヤ５１の先端部であってモータ軸４６の先端部がスピンドル５３を回転支持する軸受け５５の径内に進入する状態となっている。このことから工具本体部４２からのギヤヘッド部５０の前方への張り出し寸法を小さくして当該電動工具４０の前部をコンパクト化することができ、これにより当該電動工具４０の作業性を高めることができる。

次に、図３には、主として孔明け作業及びねじ締め作業用の電動工具７０が示されている。この電動工具７０は、円柱体形の工具本体部７１を有するストレート形の手持ち工具で、図１に示す電動工具１とは異なり、使用者は工具本体部７１自体を把持して用いる。
工具本体部７１には、駆動源としての電動モータ７２が内装されている。工具本体部７１の後部には、電源としてのバッテリパック７３が装着されている。工具本体部７１の側部には、電動モータ７２を正転側に起動させる押しボタン式の正転スイッチ７４と、電動モータ７２を逆転側に起動させる押しボタン式の逆転スイッチ７５が設けられている。正転スイッチ７４を押し操作すると電動モータ７２が正転側に起動してドライバビットによるねじ締め作業を行うことができ、若しくはドリルビットによる孔明け作業を行うことができる。逆転スイッチ７５を押し操作すると電動モータ７２が逆転側に起動してドライバビットによるねじ緩め作業を行うことができる。正転スイッチ７４若しくは逆転スイッチ７５の押し操作を解除すれば、電動モータ７２が停止する。
電動モータ７２には、低速回転かつ高トルクを出力可能なアウタロータ形の電動モータが用いられている。この電動モータ７２は、固定子７２ａの外周側に回転子（アウタロータ）７２ｂを回転可能に支持した構成を備えている。固定子７２ａは、台座部７２ｃを介して本体ハウジング７１ａ側に固定されている。回転子７２ｂはモータ軸７２ｄに固定されている。モータ軸７２ｄは、軸受け７６，７７を介して回転可能に支持されている。
モータ軸７２ｄの先端部は、本体ハウジング７１ａの前部から前方へ突き出されている。この突き出し部分にドリルチャック７８が直接取り付けられている。このドリルチャック７８にドリルビット等の先端工具（図示省略）が装着される。このことから、電動モータ７２の回転出力は、例えば平歯車列や遊星歯車列等の歯車の噛み合いによる減速手段を経ることなくそのまま先端工具に出力されるのであり、当該電動工具７０はダイレクトドライブ式の孔明け工具となっている。

このように構成した電動工具７０によれば、低速回転高トルクを出力可能なアウタロータ形の電動モータ７２を駆動源として内装することから、歯車列等の減速手段を介装することなく先端工具に対して適切な回転数及び孔明けトルクを出力することができる。
電動モータ７２とドリルチャック７８との間に減速手段を備えないことから、その分だけ当該電動工具７０の全長（機長）をコンパクトに構成することができ、これにより当該電動工具７０の使い勝手及び作業性を高めることができる。
また、歯車の噛み合いによる減速手段を経ることなく電動モータ７２の回転動力が直接先端工具に出力されることから、エネルギーロスの少ない高い動力伝達効率を実現することができる。
さらに、遊星歯車列等ギヤの噛み合いによる減速手段を省略することができるので、工具本体部７１の機長方向のみならずその小径化を図ることができ、これにより当該電動工具７０の取り扱い性を一層高めることができる。

１…電動工具（ねじ締め工具）
２…工具本体部、２ａ…本体ハウジング
３…ハンドル部、３ａ…スイッチレバー
１０…電動モータ（アウタロータモータ）
Ｊ１０…モータ軸線
１１…固定子、１１ａ…台座部
１２…回転子（アウタロータ）
１３…モータ軸
１４，１５…軸受け
１６…ファン
１７…駆動ギヤ
１８…中間ベース
２０…フロントハウジング
２１…従動ギヤ
２２…駆動軸
Ｊ２２…回転軸線
２３，２４，２５…軸受け
２６…ビットスリーブ
２７…圧縮ばね
３０…噛み合いクラッチ
３１…ビットホルダ
３２…アジャストスリーブ
３３…ビット
３５…操作スリーブ
４０…電動工具（ディスクグラインダ）
４１…電動モータ（アウタロータモータ）
Ｊ４１…モータ軸線
４２…工具本体部
４３…本体ハウジング
４４…固定子、４４ａ…台座部
４５…回転子
４６…モータ軸
４７，４８…軸受け
４９…ファン
５０…ギヤヘッド部
５１…駆動ギヤ
５２…従動ギヤ
５３…スピンドル
Ｊ５３…回転軸線
５４，５５…軸受け
５６…ギヤヘッドハウジング
５７…砥石
５８…受けフランジ
５９…固定ナット
６０…砥石カバー
Ｈ１…センタハイト（第１実施形態）
Ｈ２…センタハイト（第２実施形態）
７０…電動工具（ストレート形の孔明け工具）
７１…工具本体部、７１ａ…本体ハウジング
７２…電動モータ
７２ａ…固定子、７２ｂ…回転子、７２ｃ…台座部、７２ｄ…モータ軸
７３…バッテリパック
７４…正転スイッチ
７５…逆転スイッチ
７６，７７…軸受け
７８…ドリルチャック

Claims (3)

1. 電動モータの回転出力を歯車列を経て先端工具を取り付けたスピンドルに出力する電動工具であって、前記電動モータにアウタロータモータを用いることにより、インナロータモータを用いた場合に比して前記歯車列の減速比を小さくした電動工具。
2. 請求項１記載の電動工具であって、前記スピンドルが前記電動モータのモータ軸線に平行に配置されており、前記スピンドルの回転軸線が前記電動モータのアウタロータの径内に位置する電動工具。
3. 請求項１記載の電動工具であって、前記スピンドルが前記電動モータのモータ軸線に交差して配置されており、前記スピンドルを回転支持する軸受けの径内に前記電動モータのモータ軸の先端部が進入した電動工具。
   

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