JP2021122885A - Electric tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータにより駆動される電動工具に関する。 The present invention relates to an electric tool driven by an electric motor.
電動モータ、圧縮空気で作動するエアモータ等を駆動源として回転動作し、所定値以上の負荷が加わると回転方向へ間欠的な打撃力を加えるように構成された工具として、打撃力を利用した高いトルクでネジ、ナット等の締結を行うことが可能なインパクトドライバと称す回転打撃工具が知られている。 As a tool configured to rotate by using an electric motor, an air motor operated by compressed air, etc. as a drive source and to apply an intermittent striking force in the direction of rotation when a load exceeding a predetermined value is applied, the striking force is high. A rotary striking tool called an impact driver that can fasten screws, nuts, etc. with torque is known.
このようなインパクトドライバ等の電動工具では、電動モータの回転数を減速する減速機として、遊星ギアを利用した減速機が用いられている（例えば、特許文献１参照）。遊星ギアを用いた減速機は一般的に減速比を大きくすることができ、また、電動工具では、小型化のためにサンギアを少ない歯数としている。 In such electric tools such as impact drivers, a speed reducer using planetary gears is used as a speed reducer for reducing the rotation speed of the electric motor (see, for example, Patent Document 1). A speed reducer using a planetary gear can generally have a large reduction ratio, and in a power tool, the sun gear has a small number of teeth for miniaturization.
電動工具において出力軸の回転数を高くしたい場合、減速機における減速比を小さくする必要がある。減速比を小さくするためには、少ない歯数のサンギアと組み合わせるためにプラネタリギアの歯数も少なくなり、サンギア、プラネタリギアともに径が小さくなることから、プラネタリギアの回転軸が、プラネタリギアを支持するスピンドルの回転軸に接近する。しかし、プラネタリギアの回転軸が挿入される孔部が、ある程度の直径を有するスピンドルの軸に重なってくるため、構造としての成立が難しくなる。 When it is desired to increase the rotation speed of the output shaft in a power tool, it is necessary to reduce the reduction ratio in the reduction gear. In order to reduce the reduction ratio, the number of teeth of the planetary gear is also reduced because it is combined with the sun gear with a small number of teeth, and the diameter of both the sun gear and the planetary gear is small, so the rotation axis of the planetary gear supports the planetary gear. Approach the axis of rotation of the spindle. However, since the hole into which the rotation shaft of the planetary gear is inserted overlaps the shaft of the spindle having a certain diameter, it is difficult to establish the structure.
本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、減速比を小さくすることができるようにした電動工具を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a power tool capable of reducing a reduction ratio.
上述した課題を解決するため、本発明は、電気で駆動される電動モータと、電動モータの軸と連結される入力軸、及び、入力軸と複数のギアを介して連結され、複数のギアのギア比に応じた回転速度で回転する出力軸を有した減速機と、減速機の出力軸と連結され、出力軸の回転により回転するハンマーユニットと、ハンマーユニットを介して電動モータの回転を外部に出力する最終出力軸と、電動モータを回転させる操作を受けるスイッチと、スイッチの操作に応じて電動モータの回転の有無及び回転速度を制御する制御部とを備え、減速機は、入力軸に取り付けられるサンギアと、サンギアとかみ合う複数のプラネタリギアと、プラネタリギアとかみ合うインターナルギアと、プラネタリギアを、軸を支点に回転可能に支持するギアキャリアと、ギアキャリアに出力軸が取り付けられ、プラネタリギアの軸を保持するスピンドル組み立て体を備えた電動工具である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to an electrically driven electric motor, an input shaft connected to the shaft of the electric motor, and a plurality of gears connected to the input shaft via a plurality of gears. A speed reducer having an output shaft that rotates at a rotation speed according to the gear ratio, a hammer unit that is connected to the output shaft of the speed reducer and rotates by the rotation of the output shaft, and external rotation of the electric motor via the hammer unit. It is equipped with a final output shaft that outputs to, a switch that receives an operation to rotate the electric motor, and a control unit that controls the presence or absence of rotation and the rotation speed of the electric motor according to the operation of the switch. The sun gear that can be attached, multiple planetary gears that mesh with the sun gear, the internal gear that meshes with the planetary gear, the gear carrier that rotatably supports the planetary gear with the shaft as the fulcrum, and the output shaft attached to the gear carrier, the planetary gear A power tool with a spindle assembly that holds the shaft of the.
本発明では、スイッチの操作に応じた回転数で電動モータが制御され、電動モータが回転することで、減速機のギア比に応じた回転数で最終出力軸が回転する。最終出力軸に所定の負荷が掛かると、最終出力軸が周方向に打撃される。 In the present invention, the electric motor is controlled at a rotation speed corresponding to the operation of the switch, and the rotation of the electric motor causes the final output shaft to rotate at a rotation speed corresponding to the gear ratio of the reduction gear. When a predetermined load is applied to the final output shaft, the final output shaft is hit in the circumferential direction.
本発明では、プラネタリギアを支持するスピンドルを、ギアキャリアと出力軸を備え、一体に組み立て可能なスピンドル組み立て体とすることで、電動モータの軸と減速機の出力軸を同軸上とした遊星ギアを利用した減速機において、プラネタリギアの歯数を小さくしても、プラネタリギアの軸の挿抜及び固定が可能な構成となり、従来より小さい減速比が実現可能となる。 In the present invention, the spindle that supports the planetary gear is a spindle assembly that includes a gear carrier and an output shaft and can be assembled integrally, so that the shaft of the electric motor and the output shaft of the reducer are coaxially aligned. In the speed reducer using the above, even if the number of teeth of the planetary gear is reduced, the shaft of the planetary gear can be inserted and removed and fixed, and a reduction ratio smaller than the conventional one can be realized.
以下、図面を参照して、本発明の電動工具の実施の形態の一例であるインパクトドライバについて説明する。 Hereinafter, an impact driver which is an example of an embodiment of the power tool of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜本実施の形態のインパクトドライバの全体構成例＞
図１は、本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す側断面図である。
<Overall configuration example of the impact driver of this embodiment>
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of the impact driver of the present embodiment.
本実施の形態のインパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２と、ブラシレスモータ２等を冷却するファン３を備える。また、インパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２の駆動力が減速機４及びハンマーユニット５を介して伝達されるアンビル６を備える。
The
更に、インパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２を動作させるスイッチ７及び図１では図示しない正逆切り替えスイッチを備える。また、インパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２の外装及び軸受等、ブラシレスモータ２の構造体の一部を構成し、かつ、インパクトドライバ１Ａ全体の外装を構成するハウジング１０を備える。
Further, the
更に、インパクトドライバ１Ａは、スイッチ７及び正逆切り替えスイッチと、図示しないバッテリ取付部等が設けられるハンドル１０Ｈを備える。
Further, the
＜本実施の形態のブラシレスモータの構成例＞
ブラシレスモータ２は電動モータの一例で、回転子２０と、回転子２０の周囲に固定子２１を備える。回転子２０は、駆動部の出力軸である軸２０ａを中心とした円周方向に沿って所定の配置で永久磁石が設けられる。
<Structure example of brushless motor of this embodiment>
The
以下の説明では、軸２０ａに沿った方向をブラシレスモータ２の軸方向と称し、ブラシレスモータ２の軸方向をインパクトドライバ１Ａの前後方向と称す。また、軸２０ａに直交する方向をブラシレスモータ２の径方向と称す。
In the following description, the direction along the
固定子２１は、軸２０ａを中心とした円周方向に沿って所定の配置で駆動コイル２２を備える。ブラシレスモータ２は、回転子２０に設けた永久磁石の磁気変化をホールセンサ等の位置検知手段で検知し、駆動コイル２２に所定のパターンで電流を流すことで、回転子２０が回転する。ブラシレスモータ２の出力は、下限が３５０Ｗ程度以上であることが好ましい。
The
ファン３は、ブラシレスモータ２の後方に延在する軸２０ａに取り付けられ、回転子２０と一体に回転する。ファン３は、ブラシレスモータ２の軸方向に沿った後面側に、軸受部２４が入る凹部３０を備える。
The
軸受部２４は、ブラシレスモータ２の後方に延在する軸２０ａが挿入されるベアリング２４ａを支持する。軸受部２４は、ハウジング１０の後面の内側に、ベアリング２４ａが嵌る形状の凸部を設けて構成される。これにより、軸受部２４及び軸受部２４に支持されたベアリング２４ａは、ファン３の凹部３０に入る形態となる。
The
＜本実施の形態の減速機の構成例＞
減速機４は複数のギアを有した遊星ギアで構成され、ブラシレスモータ２の軸２０ａに連結される入力軸４０と、入力軸４０に取り付けられるサンギア４１と、サンギア４１とかみ合う複数のプラネタリギア４２と、プラネタリギア４２とかみ合うインターナルギア４３を備える。
<Structure example of the speed reducer of this embodiment>
The
また、減速機４は、プラネタリギア４２を支持するギアキャリア４４と、ギアキャリア４４に連結される出力軸４５と、プラネタリギア４２、ギアキャリア４４及び出力軸４５が組み立てられたスピンドル組み立て体４６を備える。
Further, the
減速機４は、入力軸４０及びサンギア４１と、プラネタリギア４２及び出力軸４５の軸方向が、ブラシレスモータ２の軸方向と平行で、ブラシレスモータ２の軸２０ａ、入力軸４０及びスピンドル組み立て体４６の出力軸４５が同軸上に位置する。
In the
図２Ａ及び図２Ｂは、本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す斜視図、図２Ｃは、本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す背面図、図２Ｄは、本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す正面図、図２Ｅ及び図２Ｆは、本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す分解斜視図である。 2A and 2B are perspective views showing an example of the spindle assembly of the present embodiment, FIG. 2C is a rear view showing an example of the spindle assembly of the present embodiment, and FIG. 2D is a rear view of the present embodiment. A front view showing an example of the spindle assembly, FIGS. 2E and 2F are exploded perspective views showing an example of the spindle assembly of the present embodiment.
ギアキャリア４４は、スピンドル組み立て体４６の軸方向と直交する径方向の中心に、入力軸４０及びサンギア４１が挿入される空間が形成される。
The
また、ギアキャリア４４は、スピンドル組み立て体４６の軸方向と平行なプラネタリギア４２の軸方向に沿った一方の側に、第１のフランジ部４４ａとベアリング支持部４４ｂを備える。スピンドル組み立て体４６は、ギアキャリア４４の第１のフランジ部４４ａ及びベアリング支持部４４ｂが、ブラシレスモータ２の側に位置する。
Further, the
更に、ギアキャリア４４は、プラネタリギア４２の軸方向に沿った他方の側に、第２のフランジ部４４ｃと出力軸支持部４４ｄを備える。スピンドル組み立て体４６は、ギアキャリア４４の第２のフランジ部４４ｃ及び出力軸支持部４４ｄに取り付けられた出力軸４５が、ハンマーユニット５の側に位置する。
Further, the
ギアキャリア４４は、プラネタリギア４２を回転可能に支持する軸４２ａの一方の端部が挿入される第１の孔部４４ｅが第１のフランジ部４４ａに開けられる。第１の孔部４４ｅは、サンギア４１の周囲に配置される複数個、本来では３個のプラネタリギア４２の配置に合わせて、ギアキャリア４４の径方向の中心に対して同一径上の３か所に設けられる。第１の孔部４４ｅは、軸４２ａが挿抜可能な直径を有し、第１のフランジ部４４ａを貫通する。
In the
ベアリング支持部４４ｂは、第１のフランジ部４４ａからスピンドル組み立て体４６の軸方向に沿って突出し、円筒形状の外周に、図１に示すベアリング２６が挿入される。
The
第１の孔部４４ｅは、ギアキャリア４４の径方向の中心から、第１の孔部４４ｅの周方向においてギアキャリア４４の中心に最も近い位置までの距離が、ギアキャリア４４の中心から、ベアリング支持部４４ｂの外周までの距離（ベアリング支持部４４ｂの外周の半径）より小さく構成される。
The distance of the
これにより、第１の孔部４４ｅは、一部がベアリング支持部４４ｂで塞がれる。よって、第１の孔部４４ｅに挿入された軸４２ａの一方の端部がベアリング支持部４４ｂに当たり、軸４２ａが第１のフランジ部４４ａの側から抜けることが規制される。
As a result, the
また、ギアキャリア４４は、軸４２ａの他方の端部が挿入される第２の孔部４４ｆが第２のフランジ部４４ｃに開けられる。第２の孔部４４ｆは、プラネタリギア４２の配置に合わせて第１の孔部４４ｅと同軸上に設けられる。第２の孔部４４ｆは、軸４２ａが挿抜可能な直径を有し、第２のフランジ部４４ｃを貫通する。
Further, in the
出力軸支持部４４ｄは、第２のフランジ部４４ｃからスピンドル組み立て体４６の軸方向に沿って突出する内筒部４４ｇと、内筒部４４ｇからスピンドル組み立て体４６の軸方向に沿って突出し、出力軸４５が締結されるネジ部４４ｈを備える。
The output
第２の孔部４４ｆは、ギアキャリア４４の径方向の中心から、第２の孔部４４ｆの周方向においてギアキャリア４４の中心に最も近い位置までの距離が、ギアキャリア４４の中心から、内筒部４４ｇの外周までの距離（内筒部４４ｇの外周の半径）より小さく構成される。
The distance of the
出力軸支持部４４ｄは、第２の孔部４４ｆの位置に合わせて、内筒部４４ｇの外周に溝部４４ｉが設けられる。溝部４４ｉは、ギアキャリア４４の径方向の中心から、底部までの距離が、ギアキャリア４４の径方向の中心から、第２の孔部４４ｆの周方向においてギアキャリア４４の中心に最も近い位置までの距離と同等に構成される。
The output
これにより、第２の孔部４４ｆの径方向の全体が出力支持部４４ｄで塞がれず、軸４２ａが第２のフランジ部４４ｃの側から挿抜が可能である。
As a result, the entire radial direction of the
出力軸４５は、出力軸支持部４４ｄに形成されるネジ部４４ｈに締結されることで、出力軸支持部４４ｄに取り付けられる。出力軸４５は、出力軸支持部４４ｄに取り付けられると、第２の孔部４４ｆを覆う外筒部４５ａを備える、また、出力軸４５は、ベアリング支持部４５ｂと、スプライン部４５ｃを備える。
The
外筒部４５ａは、出力軸４５の径方向の中心から、外筒部４５ａの外周面までの距離（外筒部４５ａの外周の半径）が、ギアキャリア４４の径方向の中心から、第２の孔部４４ｆの周方向においてギアキャリア４４の中心に最も遠い位置までの距離と同等に構成される。
In the
これにより、出力軸４５が出力軸支持部４４ｄに取り付けられると、第２の孔部４４ｆが外筒部４５ａで覆われる。よって、第２の孔部４４ｆに挿入された軸４２ａの他方の端部が外筒部４５ａに当たり、軸４２ａが第２のフランジ部４４ｃの側から抜けることが規制される。なお、第２の孔部４４ｆは、外筒部４５ａで全体が覆われなくても、軸４２ａが抜けないように外筒部４５ａで一部が覆われる形態であればよい。
As a result, when the
ベアリング支持部４５ｂは、外筒部４５ａから減速機４の軸方向に沿って突出し、円筒形状の外周に、図１に示すベアリング２７が挿入される。
The
スプライン部４５ｃは、ベアリング支持部４５ｂからスピンドル組み立て体４６の軸方向に沿って所定の断面形状で突出する。
The
スピンドル組み立て体４６は、ギアキャリア４４の第１のフランジ部４４ａと第２のフランジ部４４ｃの間にプラネタリギア４２が入れられ、第２のフランジ部４４ｃの側から第２の孔部４４ｆ、プラネタリギア４２及び第１の孔部４４ｅへと軸４２ａが挿入される。第１の孔部４４ｅに挿入された軸４２ａは、一方の端部がベアリング支持部４４ｂに当たり、軸４２ａが第１のフランジ部４４ａの側から抜けることが規制される。
In the
プラネタリギア４２が取り付けられたギアキャリア４４は、出力軸支持部４４ｄのネジ部４４ｈに出力軸４５が締結される。ギアキャリア４４は、出力軸４５が出力軸支持部４４ｄに取り付けられると、第２の孔部４４ｆに挿入された軸４２ａの他方の端部が外筒部４５ａに当たり、軸４２ａが第２のフランジ部４４ｃの側から抜けることが規制される。
In the
これにより、スピンドル組み立て体４６は、軸方向に分割されたギアキャリア４２と出力軸４５が一体に組み立てられることで、プラネタリギア４２の軸４２ａが、軸方向の両側から固定され、軸４２ａがギアキャリア４４から抜けることが規制された状態で、プラネタリギア４２がギアキャリア４４に対して回転可能に支持される。
As a result, in the
インターナルギア４３は、円筒形状の内周面に、プラネタリギア４２がかみ合う歯部が形成される。
In the
減速機４は、ハウジング１０の内部に取り付けられる被駆動部支持体４７に支持される。被駆動部支持体４７は、入力軸４０及びインターナルギア４３を支持する第１の被駆動部支持体４７ａと、スピンドル組み立て体４６を支持する第２の被駆動部支持体４７ｂを備える。
The
被駆動部支持体４７は、ブラシレスモータ２の前方に延在する軸２０ａが挿入されるベアリング２５を支持する第１の軸支持部４７ｃを第１の被駆動部支持体４７ａに備える。第１の軸支持部４７ｃは、第１の被駆動部支持体４７ａのブラシレスモータ２と対向する後面側から軸方向に突出する。また、被駆動部支持体４７は、インターナルギア４３が回転不可となる形態で、第１の被駆動部支持体４７ａに支持される。
The driven
更に、被駆動部支持体４７は、スピンドル組み立て体４６のベアリング支持部４４ｄに挿入されるベアリング２６を支持する第２の軸支持部４７ｄを第１の被駆動部支持体４７ａに備える。
Further, the driven
また、被駆動部支持体４７は、スピンドル組み立て体４６のベアリング支持部４５ｂに挿入されるベアリング２７を支持する第３の軸支持部４７ｅを第２の被駆動部支持体４７ｂに備える。
Further, the driven
減速機４は、サンギア４１が取り付けられた入力軸４０が、ブラシレスモータ２の軸２０ａに連結される。減速機４は、入力軸４０が、ブラシレスモータ２の軸２０ａを介して、被駆動部支持体４７の第１の軸支持部４７ｃにベアリング２５により支持される。
In the
また、減速機４は、スピンドル組み立て体４６のベアリング支持部４４ｂが、被駆動部支持体４７の第２の軸支持部４７ｄにベアリング２６により支持され、スピンドル組み立て体４６のベアリング支持部４５ｂが、被駆動部支持体４７の第３の軸支持部４７ｅにベアリング２７により支持される。
Further, in the
これにより、減速機４は、入力軸４０と、スピンドル組み立て体４６及びスピンドル組み立て体４６に設けた出力軸４５が、ブラシレスモータ２の軸２０ａと同軸上に位置する。また、スピンドル組み立て体４６に支持されたプラネタリギア４２がサンギア４１とかみ合うと共に、インターナルギア４３とかみ合う。
As a result, in the
よって、減速機４は、ブラシレスモータ２が回転すると、サンギア４０、プラネタリギア４２及びインターナルギア４３のギア比に応じた回転数で出力軸４５が回転する。減速機４の減速比は、１：３以上１：４．５以下程度である。
Therefore, when the
＜本実施の形態のハンマーユニットの構成例＞
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施の形態のハンマーユニットの一例を示す分解斜視図である。
<Structure example of the hammer unit of this embodiment>
3A and 3B are exploded perspective views showing an example of the hammer unit of the present embodiment.
ハンマーユニット５は、アンビル６を打撃するハンマー５０と、ハンマー５０を変位可能に支持するハンマーキャリア５１と、ハンマー５０を変位させる変位部５２を備える。
The
ハンマーユニット５は、単数もしくは複数個のハンマー５０が、揺動等により変位可能に設けられる。本例では、２個のハンマー５０が、ハンマーキャリア５１に揺動可能に支持される。
The
ハンマー５０は、揺動の支点となる軸５０ａの軸方向に沿った一端に被作用部５０ｂを備える。被作用部５０ｂは、所定の形状でハンマー５０から突出する。また、ハンマー５０は、軸５０ａが挿入される孔部５０ｃを備える。孔部５０ｃは、被作用部５０ｂの形成位置に設けられる。
The
ハンマーキャリア５１は、軸５０ａの軸方向に沿った一方の側に第１のフランジ部５１ａを備え、他方の側に第２のフランジ部５１ｂを備える。また、ハンマーキャリア５１は、軸５０ａの一方の端部が挿入される第１の孔部５１ｃが第１のフランジ部５１ａに開けられ、軸５０ａの他方の端部が挿入される第２の孔部５１ｄが第２のフランジ部５１ｂに開けられる。
The
変位部５２は、ハンマー５０の被作用部５０ｂが入る作用部５２ａと、減速機４の出力軸４５が連結される軸孔部５２ｂを備える。作用部５２ａは、被作用部５０ｂが入る所定の形状の溝部を設けて構成される。軸孔部５２ｂは、出力軸４５のスプライン部４５ｃの形状に合わせた孔部を設けて構成される。
The
ハンマーユニット５は、ハンマーキャリア５１の第１のフランジ部５１ａの内側に変位部５２が入れられる。また、ハンマーユニット５は、ハンマーキャリア５１の第１のフランジ部５１ａと第１のフランジ部５１ｂの間にハンマー５０が入れられる。ハンマー５０は、被作用部５０ｂが変位部５２の作用部５２ａに入れられ、孔部５０ｃに挿入された軸５０ａが、第１のフランジ部５１ａの第１の孔部５１ｃ及び第２のフランジ部５１ｂの第２の孔部５１ｄに挿入されることで、ハンマーキャリア５１に揺動可能に支持される。
In the
更に、ハンマーユニット５は、変位部５２の軸孔部５２ｂに、減速機４の出力軸４５のスプライン部４５ｃが挿入され、アンビル６がガイドリング５３を介してハンマー５０の内側に挿入される。
Further, in the
アンビル６は最終出力軸の一例で、ハンマー５０に打撃される被打撃部６０を備える。被打撃部６０は、アンビル６の外周に周方向に凹凸形状を設けて構成され、変位部５２の動作で揺動したハンマー５０により周方向に打撃される力を受ける。
The
アンビル６は、軸６１を介して減速機４の出力軸４５と連結され、ブラシレスモータ２の軸２０ａと同軸上に位置する。なお、減速機４の出力軸４５からアンビル６へは、軸６１を介して直接的に駆動力が伝達されない。
The
アンビル６は、図示しないビットあるいはソケット等が着脱可能に装着されることで、回転方向への打撃を加えながら被締結物へのネジの締結が可能である。
By attaching a bit or a socket (not shown) to the
ハンマーユニット５は、ブラシレスモータ２が回転することで、減速機４の出力軸４５が回転すると、変位部５２が回転する。また、変位部５２が回転することで、変位部５２の作用部５２ａにハンマー５０の被作用部５０ｂが押され、ハンマー５０及びハンマーキャリア５１が回転する。更に、変位部５２の作用部５２ａにハンマー５０の被作用部５０ｂが押されることで、ハンマー５０が軸５０ａを支点として変位し、ハンマー５０がアンビル６の被打撃部６０と回転方向に係止する。これにより、アンビル６が回転する。
In the
アンビル６に所定以上の負荷が掛かると、ハンマー５０が軸５０ａを支点に揺動することで、アンビル６の被打撃部６０とハンマー５０との回転方向の係止が一時的に解除された後、変位部５２の作用部５２ａにハンマー５０の被作用部５０ｂが押されることで、ハンマー５０が軸５０ａを支点として変位し、ハンマー５０がアンビル６の被打撃部６０を回転方向に打撃する。
When a load of a predetermined value or more is applied to the
ハンマーユニット５は、グリスを保持するグリス溜り５１ｅを備える。グリス溜り５１ｅは、ハンマー５０及び変位部５２と、アンビル６の被打撃部６０が入れられる第１のフランジ部５１ａと第２のフランジ部５１ｂとの間の空間で構成される。ハンマーユニット５は、グリス溜まり５１ｅにグリスが充填されることで、各可動部に潤滑材としてグリスが塗布される。例えば、ハンマー５０の軸５０ａと孔部５０ｃ、ハンマー５０の被作用部５０ｂと変位部５２の作用部５２ａ、ハンマー５０とアンビル６の被打撃部６０、ハンマーキャリア５１等にグリスが塗布され、擦動による摩擦を低減すると共に、摩耗を低減する。
The
＜本実施の形態のハウジングの構成例＞
ハウジング１０は、ブラシレスモータ２の軸方向に沿った前後に分割される形状で、前ハウジング１１Ｆと後ハウジング１１Ｒを備える。
<Example of housing configuration of this embodiment>
The
後ハウジング１１Ｒは第１のハウジングの一例で、ブラシレスモータ２等の外装を構成し、前ハウジング１１Ｆが取り付けられる分割面が所定の形状で開口する。後ハウジング１１Ｒは、ブラシレスモータ２の固定子２１と、被駆動部支持体４７を支持する。
The
前ハウジング１１Ｆは第２のハウジングの一例で、後ハウジング１１Ｒに取り付けられる分割面が所定の形状で開口する。前ハウジング１１Ｆは、ハンマーユニット５の外装を構成するハンマーケース部１２Ｆを覆う。
The
＜本実施の形態のスイッチの構成例＞
スイッチ７は、作業者により操作されるトリガ７０と、トリガ７０を介して押圧力を受ける荷重センサ７１を有したセンサユニット７４を備える。荷重センサ７１は、荷重に応じて電気伝導度が変化し、電気伝導度の変化に応じて抵抗値が変化する構成である。なお、スイッチ７は、可変抵抗を利用した構成であってもよい。
<Example of switch configuration of this embodiment>
The
＜本実施の形態のインパクトドライバの制御機能例＞
図４は、本実施の形態のインパクトドライバの制御機能の一例を示す機能ブロック図である。インパクトドライバ１Ａは、スイッチ７及び正逆切り替えスイッチ８等の操作に応じてブラシレスモータ２等の制御を行う制御部１１０を備える。また、インパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２を駆動する駆動部１１１を備える。
<Example of control function of impact driver according to this embodiment>
FIG. 4 is a functional block diagram showing an example of the control function of the impact driver of the present embodiment. The
制御部１１０は、スイッチ７に掛かる荷重、スイッチ７の作動量等、スイッチ７の操作に応じて、ブラシレスモータ２の回転数が設定され、所望の回転数となるように、電流値、電圧値が設定される。
The
制御部１１０は、図示しないホールセンサの出力からブラシレスモータ２の回転方向、回転速度等を検出し、本例では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）方式により、駆動部１１１で駆動コイル２２に制御されたパターンで電流を流し、ブラシレスモータ２を制御する。
The
＜本実施の形態のブラシレスモータの作用効果例＞
本実施の形態のインパクトドライバ１Ａでは、ブラシレスモータ２の出力を３５０Ｗ程度以上、減速機４の減速比を１：３以上１：４．５以下程度とし、減速機４の出力軸４５の無負荷最高回転数を毎分４０００回転以上１２０００回転以下程度とすることで、変位部５２の回転でハンマー５０が揺動し、アンビル６の被打撃部６０を周方向に打撃する方式のハンマーユニット５を用いて、十分な打撃回数を得ることができる。
<Example of operation and effect of the brushless motor of the present embodiment>
In the
駆動源として電動モータを使用するインパクトドライバでは、従来、ハンマーユニットは、アンビルに回転方向への打撃力を与えるハンマーと、ハンマーをアンビルへ近づく方向に付勢する圧縮バネを備えた構成である。このようなハンマーユニットは、アンビルに所定以上の負荷が掛かると、ハンマーが圧縮バネを圧縮しながら後退することで、アンビルとハンマーとの回転方向の係止が一時的に解除された後、圧縮バネが復元する力でハンマーが前進すると共に、ハンマーがアンビルを回転方向に打撃する。このような方式のハンマーユニットを用いるインパクトドライバでは、低速回転でも打撃力を小さくすることが難しく、ネジの寸法によっては、打撃による締め付けトルクが過大となる場合がある。 In an impact driver that uses an electric motor as a drive source, a hammer unit has conventionally been configured to include a hammer that gives a striking force to the anvil in the rotational direction and a compression spring that urges the hammer in the direction approaching the anvil. In such a hammer unit, when a load exceeding a predetermined value is applied to the anvil, the hammer retracts while compressing the compression spring, so that the lock in the rotational direction between the anvil and the hammer is temporarily released and then compressed. The hammer advances with the force restored by the spring, and the hammer hits the anvil in the direction of rotation. With an impact driver using such a hammer unit, it is difficult to reduce the striking force even at low speed rotation, and depending on the size of the screw, the tightening torque due to striking may become excessive.
これに対し、インパクトドライバ１Ａでは、変位部５２の回転でハンマー５０が揺動し、アンビル６の被打撃部６０を周方向に打撃する方式のハンマーユニット５を用いることで、１打撃当たりの衝撃が小さく抑えられる。
On the other hand, in the
これにより、打撃による過剰なトルクの発生を抑制しつつ、所望の寸法のネジを締結するために必要十分なトルクを得ることができる。また、ハンマーが軸方向に移動する従来のインパクトドライバでは、アンビルに取り付けられたビットの先端が、軸方向に生じる慣性によってネジのリセスから外れやすいという課題を持つ。これに対し、インパクトドライバ１Ａでは、ハンマー５０が軸方向に移動しないため、アンビル６に取り付けられたビットの先端が、ネジのリセスから外れるような軸方向の慣性が生じることが抑制され、精密な作業がやりやすい。従って、ネジの締め付け過ぎ、カムアウトの発生を抑制でき、ネジの頭を締結対象物と合わせるような作業に好適となる。
As a result, it is possible to obtain sufficient torque necessary for fastening screws having a desired size while suppressing the generation of excessive torque due to impact. Further, the conventional impact driver in which the hammer moves in the axial direction has a problem that the tip of the bit attached to the anvil easily comes off from the recess of the screw due to the inertia generated in the axial direction. On the other hand, in the
また、駆動源が電気で駆動される電動モータであることで、スイッチの操作量と電動モータの回転数との関係を電子制御で自在に設定できるため、高速回転のみならず、圧縮空気を利用したエアモータを駆動源としたインパクトドライバでは実現することが難しい、毎分十数回転〜数百回転程度の低速回転でアンビル６を回転させ、かつ、回転速度を制御することができると共に、低速回転域での微調整が容易になる。 In addition, since the drive source is an electric motor driven by electricity, the relationship between the operation amount of the switch and the rotation speed of the electric motor can be freely set by electronic control, so not only high-speed rotation but also compressed air is used. It is difficult to realize with an impact driver that uses an air motor as a drive source. Fine adjustment in the area becomes easy.
これにより、ネジ締めの微調整が容易となり、精密なネジ締め作業での使いやすさが向上する。また、圧縮空気を利用したエアモータを駆動源としたインパクトドライバでは、エアホースの接続が必要であるが、電動モータを使用することで、バッテリで駆動することができ、エアホースや電源コードの接続が不要となる、よって、取り回し性が向上する。 This facilitates fine adjustment of screw tightening and improves usability in precision screw tightening work. In addition, an impact driver that uses an air motor that uses compressed air as a drive source requires the connection of an air hose, but by using an electric motor, it can be driven by a battery, and there is no need to connect an air hose or power cord. Therefore, the maneuverability is improved.
また、インパクトドライバ等の電動工具では、電動モータの回転数を減速する減速機として、遊星ギアを利用した減速機が用いられている。遊星ギアを用いた減速機は一般的に減速比を大きくすることができ、また、電動工具では、小型化のためにサンギアを少ない歯数としている。 Further, in electric tools such as impact drivers, a reduction gear using planetary gears is used as a reduction gear for reducing the rotation speed of the electric motor. A speed reducer using a planetary gear can generally have a large reduction ratio, and in a power tool, the sun gear has a small number of teeth for miniaturization.
これに対し、電動工具において出力軸の回転数を高くしたい場合、減速比を小さくする必要がある。減速比を小さくするためには、少ない歯数のサンギアと組み合わせるためにプラネタリギアの歯数も少なくなり、サンギア、プラネタリギアともに径が小さくなることから、プラネタリギアの回転軸が、プラネタリギアを支持するスピンドルの回転軸に接近する。しかし、プラネタリギアの回転軸が挿入される孔部が、ある程度の直径を有するスピンドルの軸に重なってくるため、構造としての成立が難しくなる。 On the other hand, when it is desired to increase the rotation speed of the output shaft in a power tool, it is necessary to reduce the reduction ratio. In order to reduce the reduction ratio, the number of teeth of the planetary gear is also reduced because it is combined with the sun gear with a small number of teeth, and the diameter of both the sun gear and the planetary gear is small, so the rotation axis of the planetary gear supports the planetary gear. Approach the axis of rotation of the spindle. However, since the hole into which the rotation shaft of the planetary gear is inserted overlaps the shaft of the spindle having a certain diameter, it is difficult to establish the structure.
そこで、本実施の形態の減速機４では、スピンドルを軸方向に分割して、ギアキャリア４４と出力軸４５を備えたスピンドル組み立て体４６とした。スピンドル組み立て体４６では、プラネタリギア４２の軸４２ａの一方の端部は、軸４２ｂが挿入される第１の孔部４４ａと径方向に重なるベアリング支持部４４ｂを利用して、抜けが規制される構成とした。プラネタリギア４２の軸４２ａの他方の端部は、ギアキャリア４４に出力軸４５が取り付けられることで、抜けが規制される構成とした。
Therefore, in the
これにより、ブラシレスモータ２の軸２０ａと出力軸４５を同軸上とした遊星ギアを利用した減速機４において、プラネタリギア４２の歯数を小さくしても、軸４２ａの挿抜及び固定が可能な構成となり、従来より小さい減速比が実現可能となる。
As a result, in the
また、スピンドル組み立て体４６は、ギアキャリア４４と出力軸４５がネジを利用した締結構造で一体となるので、駆動力の伝達に関するロスの発生や、音の発生が低減され、また、スピンドル組み立て体４６を減速機４に組み付ける際の組み立て性が向上する。
Further, in the
更に、ハンマーユニット５の潤滑にオイルを用いる場合、オイルがハンマーユニット５側からブラシレスモータ２側に混入しないようにするため、封止機構が必要である。これに対し、ハンマーユニット５は、オイルに代えて、各可動部に潤滑材としてグリスが塗布される。グリスは、オイルに比較して粘度が高いため、オイルを封止するような封止機構が不要で、ハンマーキャリア５１の第１のフランジ部５１ａと第２のフランジ部５１ｂとの間の空間をグリス溜り５１ｅとして、簡単な構成でグリスを保持できる。また、グリスとオイルを併用した場合でも、オイルの封止機構が必要となるが、オイルを併用せずに、グリスによる潤滑としたことで、オイルの封止機構が不要である。更に、グリスはオイルに比較して粘度が高いが、駆動源としてエアモータより起動トルクが高いブラシレスモータ２を利用することで、グリスの粘度の影響を受けず正常に動作することが可能である。
Further, when oil is used for lubrication of the
１Ａ・・・インパクトドライバ、２・・・ブラシレスモータ、２０・・・回転子、２０ａ・・・軸、２１・・・固定子、２２・・・駆動コイル、２４ａ・・・ベアリング、２５・・・ベアリング、２６・・・ベアリング、２７・・・ベアリング、３・・・ファン、４・・・減速機、４０・・・入力軸、４１・・・サンギア、４２・・・プラネタリギア、４２ａ・・・軸、４３・・・インターナルギア、４４・・・ギアキャリア、４４ａ・・・第１のフランジ部、４４ｂ・・・ベアリング支持部、４４ｃ・・・第２のフランジ部、４４ｄ・・・出力軸支持部、４４ｅ・・・第１の孔部、４４ｆ・・・第２の孔部、４４ｇ・・・内筒部、４４ｈ・・・ネジ部、４４ｉ・・・溝部、４５・・・出力軸、４５ａ・・・外筒部、４５ｂ・・・ベアリング支持部、４５ｃ・・・スプライン部、４６・・・スピンドル組み立て体、４７・・・被駆動部支持体、４７ａ・・・第１の被駆動部支持体、４７ｂ・・・第２の被駆動部支持体、４７ｃ・・・第１の軸支持部、４７ｄ・・・第２の軸支持部、４７ｅ・・・第３の軸支持部、５・・・ハンマーユニット、５０・・・ハンマー、５０ａ・・・軸、５０ｂ・・・被作用部、５０ｃ・・・孔部、５１・・・ハンマーキャリア、５１ａ・・・第１のフランジ部、５１ｂ・・・第２のフランジ部、５１ｃ・・・第１の孔部、５１ｄ・・・第２の孔部、５１ｅ・・・グリス溜り、５２・・・変位部、５２ａ・・・作用部、５２ｂ・・・軸孔部、５３・・・ガイドリング、６・・・アンビル、６０・・・被打撃部、６１・・・軸、１０・・・ハウジング、１０Ｈ・・・ハンドル、１１Ｒ・・・後ハウジング、１１Ｆ・・・前ハウジング、１２Ｆ・・・ハンマーケース部、１１０・・・制御部 1A ... impact driver, 2 ... brushless motor, 20 ... rotor, 20a ... shaft, 21 ... stator, 22 ... drive coil, 24a ... bearing, 25 ...・ Bearing, 26 ・ ・ ・ Bearing, 27 ・ ・ ・ Bearing, 3 ・ ・ ・ Fan, 4 ・ ・ ・ Reducer, 40 ・ ・ ・ Input shaft, 41 ・ ・ ・ Sun gear, 42 ・ ・ ・ Planetary gear, 42a ・・ ・ Shaft, 43 ・ ・ ・ Internal gear, 44 ・ ・ ・ Gear carrier, 44a ・ ・ ・ First flange part, 44b ・ ・ ・ Bearing support part, 44c ・ ・ ・ Second flange part, 44d ・ ・ ・Output shaft support part, 44e ... first hole part, 44f ... second hole part, 44g ... inner cylinder part, 44h ... screw part, 44i ... groove part, 45 ... Output shaft, 45a ... Outer cylinder part, 45b ... Bearing support part, 45c ... Spline part, 46 ... Spindle assembly, 47 ... Driven part support, 47a ... First Driven part support, 47b ... Second driven part support, 47c ... First shaft support part, 47d ... Second shaft support part, 47e ... Third shaft Support part, 5 ... Hammer unit, 50 ... Hammer, 50a ... Shaft, 50b ... Action part, 50c ... Hole part, 51 ... Hammer carrier, 51a ... First Flange portion, 51b ... second flange portion, 51c ... first hole portion, 51d ... second hole portion, 51e ... grease pool, 52 ... displacement portion, 52a ...・ ・ Acting part, 52b ・ ・ ・ Shaft hole part, 53 ・ ・ ・ Guide ring, 6 ・ ・ ・ Anvil, 60 ・ ・ ・ Impacted part, 61 ・ ・ ・ Shaft, 10 ・ ・ ・ Housing, 10H ・ ・ ・Handle, 11R ... rear housing, 11F ... front housing, 12F ... hammer case, 110 ... control
Claims (6)
前記電動モータの軸と連結される入力軸、及び、前記入力軸と複数のギアを介して連結され、複数の前記ギアのギア比に応じた回転速度で回転する出力軸を有した減速機と、
前記減速機の前記出力軸と連結され、前記出力軸の回転により回転するハンマーユニットと、
前記ハンマーユニットを介して前記電動モータの回転を外部に出力する最終出力軸と、
前記電動モータを回転させる操作を受けるスイッチと、
前記スイッチの操作に応じて前記電動モータの回転の有無及び回転速度を制御する制御部とを備え、
前記減速機は、
前記入力軸に取り付けられるサンギアと、
前記サンギアとかみ合う複数のプラネタリギアと、
前記プラネタリギアとかみ合うインターナルギアと、
前記プラネタリギアを、軸を支点に回転可能に支持するギアキャリアと、
前記ギアキャリアに前記出力軸が取り付けられ、前記プラネタリギアの前記軸を保持するスピンドル組み立て体を備えた
電動工具。 An electric motor driven by electricity and
A speed reducer having an input shaft connected to the shaft of the electric motor and an output shaft connected to the input shaft via a plurality of gears and rotating at a rotation speed corresponding to the gear ratio of the plurality of gears. ,
A hammer unit that is connected to the output shaft of the speed reducer and rotates by rotation of the output shaft.
A final output shaft that outputs the rotation of the electric motor to the outside via the hammer unit, and
A switch that receives an operation to rotate the electric motor,
It is provided with a control unit that controls the presence / absence of rotation and the rotation speed of the electric motor according to the operation of the switch.
The speed reducer
The sun gear attached to the input shaft and
Multiple planetary gears that mesh with the sun gear,
The internal gear that meshes with the planetary gear,
A gear carrier that rotatably supports the planetary gear with a shaft as a fulcrum, and
A power tool comprising a spindle assembly in which the output shaft is attached to the gear carrier and holds the shaft of the planetary gear.
前記プラネタリギアの前記軸の一方の端部が挿入される第１の孔部と、
前記プラネタリギアの前記軸の他方の端部が挿入される第２の孔部を備え、
前記スピンドル組み立て体は、
前記第１の孔部と前記第２の孔部の一方が、少なくとも径方向の一部を前記ギアキャリアで塞がれ、
前記第１の孔部と前記第２の孔部の他方が、少なくとも径方向の一部を、前記ギアキャリアに取り付けられた前記出力軸で塞がれる
請求項１に記載の電動工具。 The gear carrier
A first hole into which one end of the shaft of the planetary gear is inserted, and
A second hole into which the other end of the shaft of the planetary gear is inserted.
The spindle assembly is
One of the first hole portion and the second hole portion is closed with the gear carrier at least a part in the radial direction.
The power tool according to claim 1, wherein at least a part in the radial direction of the first hole and the other of the second hole is closed by the output shaft attached to the gear carrier.
請求項２に記載の電動工具。 In the spindle assembly, the gear carrier and the output shaft are divided in the axial direction, and the output shaft is attached to the gear carrier so that the shaft of the planetary gear is fixed from both sides in the axial direction. Item 2. The electric tool according to Item 2.
請求項２または請求項３に記載の電動工具。 The power tool according to claim 2 or 3, wherein the gear carrier includes a bearing support portion that closes one of the first hole portion and the second hole portion.
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動工具。 The power tool according to any one of claims 1 to 4, wherein the spindle assembly is attached to the gear carrier by fastening the output shaft with a screw.
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動工具。 The power tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the reduction ratio of the speed reducer is about 1: 3 or more and 1: 4.5 or less.
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