JP7193412B2 - 作業工具 - Google Patents

Description

本発明は、先端工具を揺動駆動して被加工材に対して加工作業を行う作業工具に関する。

スピンドルの下端に装着された先端工具を揺動駆動することで、被加工材に加工作業を行う作業工具（いわゆる振動工具）が知られている。このような振動工具は、モータの出力シャフトの回転運動をスピンドルに伝達し、スピンドルを所定の角度範囲内で往復回動させる伝達機構を備える。例えば、特許文献１には、モータの出力シャフトに連結され、偏心部を有する偏心シャフトと、偏心部の外周に取り付けられた駆動軸受と、スピンドルの外周に固定された一端部と、駆動軸受の外周に当接するように配置された二股状の他端部を有する揺動アームとを備えた伝達機構が開示されている。

特開２０１８－１６７３９１号公報

上述のような構成を有する伝達機構では、駆動軸受は高回転且つ高負荷で運転されるため、発熱量が大きい。このため、駆動軸受の耐久性向上のための発熱対策が望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、先端工具を揺動駆動して被加工材に対して加工作業を行う作業工具において、効果的な発熱対策を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、先端工具を揺動駆動して被加工材に対して加工作業を行う作業工具が提供される。この作業工具は、ハウジングと、スピンドルと、モータと、伝達機構とを備える。スピンドルは、第１回転軸周りに回転可能にハウジングに支持されている。モータは、ハウジングに収容されている。また、モータは、ステータと、ロータと、第１シャフトとを備える。第１シャフトは、ロータから延出され、ロータと一体的に第２回転軸周りに回転するように構成されている。伝達機構は、モータの第１シャフトの回転運動をスピンドルに伝達し、スピンドルを第１回転軸周りの所定の角度範囲内で往復回動させるように構成されている。また、伝達機構は、第２シャフトと、駆動軸受と、揺動部材とを備えている。第２シャフトは、第１シャフトに同軸状に連結されており、第２回転軸に対して偏心した偏心部を有する。第２シャフトは、金属製である。駆動軸受は、内輪と、外輪と、保持器と、複数の転動体とを備える。内輪は、偏心部の外周に固定されている。保持器は、樹脂製であって、内輪と外輪の間に配置されている。複数の転動体は、保持器によって転動可能に保持されている。揺動部材は、第１端部と第２端部とを有する。第１端部は、スピンドルに固定されている。第２端部は、駆動軸受の外輪の外周に当接するように配置されている。作業工具は、第２シャフトに接触するように配置され、第２シャフトと一体的に回転するように構成された放熱部を更に備える。放熱部は、金属製である。

本態様の伝達機構は、モータが駆動されると、第２シャフトの偏心部の外周に固定された駆動軸受と、駆動軸受の外周に当接する第２端部を有する揺動部材を介して、スピンドルを往復回動させる。このような伝達機構では、駆動軸受には多大な負荷がかかるため、駆動軸受は発熱し、高温となる。これに対し、本態様では、熱伝導率が比較的高い金属製の第２シャフトに、金属製の放熱部が接触している。よって、駆動軸受で発生した熱は、熱伝導により、第２シャフトを介して放熱部に移動する。更に、放熱部の回転によって周囲の空気に流れが生じることで、放熱部と空気の間の熱交換が促進され、駆動軸受に発生する熱を効果的に放熱することができる。このため、熱に比較的弱い一方、耐振動性に優れる樹脂製の保持器を、駆動軸受に好適に使用することができる。

本発明の一態様において、放熱部は、第２シャフトから径方向外側に突出していてもよい。更に、放熱部は、放熱部の回転方向に交差する交差面を有していてもよい。本態様によれば、放熱部は、回転時に空気を切って撹拌しやすい形状とされているため、より効果的に放熱を行うことができる。

本発明の一態様において、放熱部は、モータの動力によって回転され、ハウジングの吸気口からハウジング内に流入する空気流を生成するように構成されたファンとして構成されていてもよい。つまり、放熱部は、ファンを兼用していてもよい。本態様によれば、ファンによって生成された空気流によって、ハウジング内の部品を適宜冷却し、且つ、放熱部であるファンと空気との熱交換を更に促進することが可能となる。

本発明の一態様において、作業工具は、モータの動力によって回転され、ハウジングの吸気口からハウジング内に流入する空気流を生成するように構成されたファンを更に備えてもよい。そして、ハウジングは、モータの冷却用の空気流をモータへ導く第１流路と、第１流路とは異なる流路であって、放熱部の冷却用の空気流を放熱部へ導く第２流路とを有してもよい。本態様によれば、第１流路に導かれる空気流によって、発熱量の大きいモータを冷却しつつ、第２流路に導かれる空気流によって、モータとは別個に放熱部を冷却することができる。

本発明の一態様において、ファンは、第１流路を流れる空気流を生成するように構成された複数の第１羽根と、第２流路を流れる空気流を生成するように構成された複数の第２羽根とを有する単一のファンとして構成されてもよい。本態様によれば、部品数を増加させることなく、モータと放熱部とを効率的に冷却する構成を実現することができる。

本発明の一態様において、複数の第２羽根の数は、複数の第１羽根の数よりも多くてもよい。本態様によれば、放熱部の表面積を増加させ、放熱性を高めることができる。

本発明の一態様において、モータは、ブラシレスモータであってもよい。そして、第２流路は、ステータおよびロータを含むモータ本体部の径方向外側を通過するように設けられてもよい。ブラシレスモータは、ブラシ付きのモータに比べるとロータが小さく、熱容量が小さいため、高温になりやすい。これに対し、本態様によれば、第１流路に導かれた空気流によってロータが冷却されるとともに、第２流路はモータ本体部の径方向外側を通過する。このため、第２流路を通過する空気流がロータの熱の影響を受けるのを抑制することができる。

本発明の一態様において、第１回転軸と前記第２回転軸は、互いに平行に延在してもよい。つまり、スピンドルとモータの出力シャフトは、互いに平行に延在してもよい。本態様によれば、第１回転軸と第２回転軸とが交差する場合に比べ、スピンドルとモータを近接した位置に配置することができるため、作業工具の小型化を図ることができる。

先端工具が装着された状態の振動工具の縦断面図である。 振動工具の横断面図である。 インナハウジングの全体斜視図である。 図１の部分拡大図である。 図１のＶ－Ｖ線における断面図である。 駆動軸受の斜視図である。 偏心シャフトに取り付けられたファンおよびその他の部材の斜視図である。 図１の更なる部分拡大図である。 第１～第３収容部の斜視図である。 第２収容部に区画プレートが配置された状態の第１～第３収容部の斜視図である。 図２の部分拡大図である。 図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線における断面図である。 別の実施形態の振動工具の部分断面図である。 偏心シャフトに取り付けられたファン、放熱板およびその他の部材の斜視図である。 偏心シャフトに取り付けられたファン、放熱板およびその他の部材の断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。

［第１実施形態］
以下、図１～図１２を参照して、第１実施形態に係る振動工具１０１について説明する。なお、振動工具１０１は、先端工具９１を揺動駆動して、被加工材（図示せず）に対して加工作業を行う電動式の作業工具の一例である。

まず、振動工具１０１の概略構成について説明する。図１に示すように、振動工具１０１は、長尺状のハウジング（工具本体ともいう）１０を備えている。ハウジング１０の長軸方向における一端部には、長尺状のスピンドル５と、駆動源としてのモータ４とが収容されている。スピンドル５は、その長軸がハウジング１０の長軸に交差するように（詳細には、概ね直交するように）配置されている。スピンドル５は、軸方向における一端部がハウジング１０から突出し、外部へ露出している。この部分には、先端工具９１を着脱可能である。また、ハウジング１０の長軸方向における他端部には、モータ４への給電用のバッテリ９３を着脱可能である。振動工具１０１は、モータ４の動力によってスピンドル５を回転軸Ａ１周りに所定の角度範囲内で往復回動することで、先端工具９１を揺動させるように構成されている。

なお、以下の説明では、便宜上、振動工具１０１の方向に関し、回転軸Ａ１の延在方向を上下方向と定義する。上下方向において、先端工具９１が装着されるスピンドル５の一端部側を下側、反対側を上側と定義する。また、回転軸Ａ１に直交し、且つ、ハウジング１０の長軸方向に対応する方向を前後方向と定義する。前後方向において、スピンドル５が収容されているハウジング１０の一端部側を前側、バッテリ９３が装着される他端部側を後側と定義する。また、上下方向および前後方向に直交する方向を、左右方向と定義する。

以下、振動工具１０１の詳細構成について説明する。

まず、ハウジング１０について説明する。図１および図２に示すように、本実施形態のハウジング１０は、振動工具１０１の外郭を形成する長尺状のアウタハウジング２と、アウタハウジング２に収容された長尺状のインナハウジング３とを含む。なお、詳細は図示しないが、本実施形態では、ハウジング１０はいわゆる防振ハウジングとして構成されており、アウタハウジング２とインナハウジング３とは、複数の弾性部材を介して相対移動可能に連結されている。

アウタハウジング２は、前端部２１と、後端部２３と、前端部２１と後端部２３を接続する中央部２２とを含む。

前端部２１は、概ね矩形箱状に形成されており、内部には、インナハウジング３の前端部３１が配置されている。ハウジング１０（アウタハウジング２）の前端部の上部には、レバー７９が回動可能に支持されている。レバー７９は、後述のロック機構７（図４参照）による先端工具９１の固定とその解除のための操作部材である。また、前端部２１の上面には、スライド式の操作部２９６が設けられている。操作部２９６は、モータ４の駆動用のスイッチ２９をオン状態とオフ状態との間で切り替えるための操作部材である。また、前端部２１の底壁には、複数の貫通孔が形成されている。これらの貫通孔は、ハウジング１０の内部から外部へ空気を流出させるための排気口８０９として機能する。

後端部２３は、後方へ向けて広がる（断面積が大きくなる）筒状に形成されている。後端部２３の内部には、スイッチ２９が保持されている。また、後端部２３の内部には、インナハウジング３の弾性連結部３７および後端部３８が配置されている。

中央部２２は、概ね均一径の筒状に形成されており、直線状に前後方向に延在する。中央部２２は、使用者による把持が可能な把持部を構成する。このため、中央部２２は、使用者が把持しやすいように、前端部２１および後端部２３よりも細く形成されている。

図１～図３に示すように、インナハウジング３は、前端部３１と、延在部３６と、弾性連結部３７と、後端部３８と、を含む。

前端部３１は、スピンドル５と、モータ４と、伝達機構６とを収容する部分である。前端部３１は、第１収容部３２と、第２収容部３３と、第３収容部３４と、カバー部３５とを含む。第１収容部３２は、上下方向に延在する円筒状に形成された部分であって、上部がカバーによって部分的に覆われている。第２収容部３３は、第１収容部３２よりも大径の円筒状に形成された部分であって、第１収容部３２の後側に配置されている。第３収容部３４は、第２収容部３３よりも小径の円筒状に形成されて、第１収容部３２の後側、且つ、第２収容部３３の下側に配置された部分である。第３収容部３４は、第１収容部３２および第２収容部３３と連通している。第１収容部３２、第２収容部３３、および第３収容部３４は、金属で一体的に形成されている。カバー部３５は、第２収容部３３の上端の開口を覆う部分であって、延在部３６、弾性連結部３７および後端部３８と一体的に樹脂で形成されている。

延在部３６は、前端部３１の後端部に連結され、後方に延在する筒状の部分である。延在部３６の前後方向の長さは、中央部（把持部）２２の前後方向の長さと同程度に設定されており、延在部３６の概ね全体が中央部２２に収容されている。

弾性連結部３７は、延在部３６の後端から後方に延在し、延在部３６と後端部３８とを相対移動可能に連結する部分である。弾性連結部３７は、延在部３６と後端部３８とを前後方向に連結する複数の弾性リブ３７１を含む。本実施形態では、４本の弾性リブ３７１が、前後方向に延在するインナハウジング３の長軸周りに、互いに離間して配置されている。弾性リブ３７１は、インナハウジング３の他の部分に比べ、弾性変形しやすい形状に形成され、且つ、弾性係数の低い材料で形成されている。これにより、加工作業時に前端部３１で発生する振動が、後端部３８へ伝達されることを抑制している。なお、スイッチ２９は、弾性リブ３７１に囲まれた空間内に配置されている。

後端部３８は、概ね矩形筒状に形成されている。本実施形態では、後端部３８の後側部分は、バッテリ９３がスライド係合可能な係合構造と、バッテリ９３と電気的に接続する端子等を有するバッテリ装着部を構成している。また、後端部３８の前側部分は、制御回路を含むコントローラ３８３を収容する制御ユニット収容部を構成している。コントローラ３８３は、スイッチ２９がオン状態とされると、モータ４を駆動する。なお、上述のように、後端部３８は、アウタハウジング２の後端部２３の内部に配置されるが、後端部２３と、後端部３８の外周面との間には、隙間が形成されている。本実施形態では、後端部２３の後端（開放端）と、後端部３８の外周面とで規定される環状の開口は、ハウジング１０内へ外気を流入させるための吸気口８０１として機能する。

以下、インナハウジング３の前端部３１の内部構造の詳細について説明する。

図４に示すように、前端部３１には、スピンドル５と、ロック機構７と、モータ４と、伝達機構６とが収容されている。

スピンドル５は、略円筒状の長尺部材である。本実施形態では、スピンドル５は、第１収容部３２の下部に保持された２つの軸受５７、５８によって、回転軸Ａ１周りに回転可能に支持されている。スピンドル５は、ハウジング１０から外部へ露出する下端部に、径方向外側に突出するフランジ状の工具装着部５１を有する。工具装着部５１は、先端工具９１を着脱可能に構成された部分である。本実施形態では、先端工具９１は、工具装着部５１と、クランプシャフト７１のクランプヘッド７１１との間に挟持され、スピンドル５に対して固定状に保持される。

クランプシャフト７１は、スピンドル５に挿通可能に構成されている。クランプシャフト７１は、略円柱状の長尺部材であって、下端部にフランジ状のクランプヘッド７１１を有する。また、クランプシャフト７１の上端部には、クランプシャフト７１の全周を取り巻く複数の環状溝が形成されている。

ロック機構７は、クランプシャフト７１を、スピンドル５との間で先端工具９１を挟持可能なクランプ位置（図４に示す位置）にロックするように構成された機構である。ロック機構７は、第１収容部３２内において、スピンドル５の上方に配置されている。ロック機構７は、クランプシャフト７１を上方へ付勢する付勢バネ７３と、クランプシャフト７１の上端部に形成された溝部に係合可能な一対のクランプ部材７７とを含む。ロック機構７は、使用者によるレバー７９の回動操作に連動して動作するように構成されている。

なお、ロック機構７およびレバー７９の基本的な構成については周知であるため、ここでは簡単に説明する。レバー７９がロック位置（図４に示す位置）に配置されている場合には、クランプ部材７７がクランプシャフト７１の溝部に係合し、クランプシャフト７１を挟持する。この状態で、クランプシャフト７１が付勢バネ７３によって上方に付勢され、クランプ位置でロックされることで、先端工具９１は、スピンドル５に対して固定状に保持される。一方、レバー７９がロック位置から上方に回動され、ロック解除位置に配置されると、クランプ部材７７に対する付勢バネ７３の付勢力が解除され、クランプ部材７７は径方向外側へ移動可能な状態となる。つまり、クランプシャフト７１のロックが解除され、使用者がクランプシャフト７１をスピンドル５から引き抜くことが可能となる。

本実施形態では、モータ４として、小型で高出力なブラシレス直流モータが採用されている。モータ４は、ステータ４１と、ステータ４１内に配置されたロータ４３と、ロータ４３から延設され、ロータ４３と一体的に回転する出力シャフト４５とを備える。モータ４は、出力シャフト４５の回転軸Ａ２が、スピンドル５の回転軸Ａ１と平行に（つまり上下方向に）延在するように、第２収容部３３に収容されている。出力シャフト４５は、ロータ４３から下方に突出している。

伝達機構６は、出力シャフト４５の回転運動をスピンドル５に伝達し、スピンドル５を回転軸Ａ１周りの所定の角度範囲内で往復回動させるように構成されている。図４および図５に示すように、本実施形態の伝達機構６は、偏心シャフト６１と、駆動軸受６３と、揺動アーム６５とを備える。

偏心シャフト６１は、モータ４の出力シャフト４５に同軸状に連結された金属製（例えば、鉄製）のシャフトである。偏心シャフト６１は、出力シャフト４５の外周に固定されており、ロータ４３の下端から、第３収容部３４の下端部まで延在している。偏心シャフト６１は、第２収容部３３の下端部に保持された軸受６１７と、第３収容部３４の下端部に保持された軸受６１８とによって、回転可能に支持されている。なお、偏心シャフト６１のうち、軸受６１７の上側部分は、軸受６１７の内輪に接して支持されるフランジ部６１５を有する。偏心シャフト６１は、回転軸Ａ２に対して偏心した偏心部６１１を有する。偏心部６１１は、上下方向において軸受６１７、６１８の間に位置する。偏心シャフト６１は、モータ４の駆動に伴って、出力シャフト４５と一体的に回転する。

駆動軸受６３は、ボールベアリングであって、偏心部６１１に取り付けられている。より詳細には、図６に示すように、駆動軸受６３は、内輪６３１と、外輪６３３と、内輪６３１と外輪６３３の間に配置された保持器６３５と、保持器６３５によって転動可能に保持された複数のボール６３７とを備える。なお、本実施形態では、内輪６３１および外輪６３３は金属製であるのに対し、保持器６３５は、振動に強い樹脂製とされている。図４および図５に示すように、駆動軸受６３は、内輪６３１が偏心部６１１の外周に固定されることで、偏心部６１１に取り付けられている。なお、偏心部６１１の駆動軸受６３の上側（駆動軸受６３と軸受６１７の間）には、偏心シャフト６１の回転時のバランスをとるためのバランサ６７が固定されている。

揺動アーム６５は、駆動軸受６３とスピンドル５とを接続する部材である。揺動アーム６５は、第１収容部３２および第３収容部３４に亘って延在している。揺動アーム６５の一端部は、環状に形成されており、軸受５７、５８の間でスピンドル５の外周に固定されている。一方、揺動アーム６５の他端部は、二股状に形成されており、左右から駆動軸受６３の外輪６３３の外周面に当接するように配置されている。なお、外輪６３３の外周面は、円柱面である。

モータ４が駆動されると、出力シャフト４５と一体的に偏心シャフト６１が回転する。偏心シャフト６１の回転に伴い、偏心部６１１の中心が回転軸Ａ２周りを移動するため、駆動軸受６３も回転軸Ａ２周りを移動する。これにより、揺動アーム６５は、スピンドル５の回転軸Ａ１を中心として所定の角度範囲内で揺動される。揺動アーム６５は一端部がスピンドル５に固定されているため、スピンドル５は、揺動アーム６５の揺動運動に伴って、回転軸Ａ１周りに所定の角度範囲内で往復回動する。その結果、スピンドル５に固定された先端工具９１が揺動面内で回転軸Ａ１周りに揺動駆動され、加工作業が遂行可能となる。

更に、図４に示すように、偏心シャフト６１には、ファン８１が固定されている。より詳細には、ファン８１は、偏心シャフト６１のうち、上下方向において、ロータ４３と駆動軸受６３の間（更に詳細には、ロータ４３と上側の軸受６１７の間の部分（フランジ部６１５の上側の部分））に固定されている。本実施形態では、ファン８１は、モータ４を冷却するための空気流を生成するとともに、偏心シャフト６１を介して伝達される熱を放散する放熱部として機能するように構成されている。更に、ファン８１は、放熱性を高めるために、モータ４とは別個にファン８１を冷却するための空気流も生成するように構成されている。

具体的には、ファン８１は、二方向から吸気可能な遠心ファンとして構成されており、図４および図７に示すように、ベース８１１と、複数の第１羽根８１３と、複数の第２羽根８１５とを含む。なお、ベース８１１、第１羽根８１３、および第２羽根８１５は、金属（例えば、アルミニウム合金）で一体的に成形されている。

ベース８１１は、偏心シャフト６１の外周に固定された円筒状のハブと、ハブから径方向外側に突出する円環状の板部とを含む。複数の第１羽根８１３は、夫々、ベース８１１の板部の上面から上方に（ロータ４３側に）突出しており、ハブから板部の外縁まで、放射状に延びている。一方、複数の第２羽根８１５は、夫々、板部の下面から下方に（つまり、第１羽根８１３とは反対側に）突出しており、ハブから板部の外縁まで、放射状に延びている。第１羽根８１３と第２羽根８１５は、夫々、回転軸Ａ２周りの周方向（つまり、ファン８１の回転方向）に交差する面を有する。ファン８１は、第１羽根８１３によってモータ４を冷却するための空気流を生成するとともに、第２羽根８１５によって、放熱部として機能するファン８１を冷却するための空気流を生成する。なお、本実施形態では、第２羽根８１５方が、第１羽根８１３よりも数が多い。また、第１羽根８１３の上方への突出高さの方が、第２羽根８１５の下方への突出高さよりも大きい。

以下、第２収容部３３におけるモータ４およびファン８１の配置の詳細と、ハウジング１０内の流路について説明する。

図８および図９に示すように、第２収容部３３は、円環状の底壁３３１と、底壁３３１の周縁から上方に突出する略円筒状の周壁３３６とを含む。

底壁３３１のうち、周方向の４箇所には、径方向外側に突出する突出部３３２が設けられている。突出部３３２は上から見て半円状であって、貫通孔を有する。また、底壁３３１の中央部には、軸受６１７の保持部として構成された円筒部３３３が設けられている。底壁３３１の周縁部には、周壁３３６に沿って、底壁３３１の上面から上方に突出する段差部３３４が設けられている。なお、段差部３３４は、突出部３３２に対応する部分と、後述する溝３３８に対応する部分には設けられておらず、５箇所で分断された円環状とされている。段差部３３４の突出高さは、円筒部３３３と概ね同じである。

周壁３３６の周方向の４箇所には、突出部３３２に対応して、径方向外側に断面半円状に突出する突出部３３７が設けられている。突出部３３７は、周壁３３６の下端から上端まで、上下方向に延びている。また、周壁３３６の後端部の内周面には、周壁３３６の下端から上端まで上下方向に延びる直線状の溝３３８が形成されている。更に、周壁３３６は、周方向の複数箇所に形成された貫通孔を有する。これらの貫通孔は、第２収容部３３の内部から外部へ空気を流出させるための排気口８０７として機能する。

図８および図１０に示すように、第２収容部３３には、円環状の区画プレート３９１が配置されている。区画プレート３９１は、底壁３３１の段差部３３４と、円筒部３３３に保持された軸受６１７の外輪とによって支持されている。これにより、第２収容部３３の内部空間は、区画プレート３９１とカバー部３５の下面との間に形成される空間と、区画プレート３９１と底壁３３１の上面との間に形成される空間とに区画されている。なお、区画プレート３９１の内周縁の周囲には、複数の貫通孔３９２が形成されている。

モータ４と、偏心シャフト６１に固定されたファン８１とは、ケース４０に収容された状態で、第２収容部３３のうち、区画プレート３９１よりも上側の空間に配置されている。ケース４０は、円筒状に形成されており、区画プレート３９１を介して段差部３３４に支持されて、第２収容部３３に嵌合されている。これにより、図８、図１１～図１２に示すように、ケース４０の外周面と、周壁３３６の４つの突出部３３７の内面との間に、上下方向に延在する４つの通路８０４が形成されている。また、ケース４０の外周面と、周壁３３６の溝３３８によって、上下方向に延在する通路８０５が形成されている。上述のように、突出部３３２、３３７に対応する部分と、溝３３８に対応する部分には段差部３３４は設けられていないため、通路８０４、８０５の下端は、夫々、区画プレート３９１の下側の空間と連通している。

また、ケース４０は、上下方向の中心よりも下側に、内周面から径方向内部に突出する円環状の区画部４０１を有する。モータ４は、区画部４０１より上側の空間に配置されている。なお、ステータ４１の上側には、ホールセンサが搭載された環状の基板４１１が配置されている。出力シャフト４５と偏心シャフト６１は、区画部４０１の中央の貫通孔から下方に突出しており、ファン８１の第１羽根８１３および第２羽根８１５は、区画部４０１よりも下側の空間に配置されている。ケース４０のうち、第１羽根８１３および第２羽根８１５の径方向外側に配置される部分には、複数の貫通孔が設けられている。これらの貫通孔は、第２収容部３３の周壁３３６に設けられた排気口８０７に対応する位置に設けられており（図１２参照）、ケース４０の内部から外部へ空気を流出させるための排気口８０８として機能する。

更に、第２収容部３３の上端の開口を覆うカバー部３５は、４本のネジ３９４によって、第２収容部３３に連結されている。なお、各ネジ３９４は、頭部が底壁３３１の下面に当接し、先端部がカバー部３５に螺合された状態で、第２収容部３３とカバー部３５とを締結している。各ネジ３９４の軸部は、突出部３３２の貫通孔と、上述の通路８０４に遊挿されている。

本実施形態では、第１羽根８１３は、ファン８１の回転に伴って、上側から回転軸Ａ１方向に空気を吸い込み、径方向外側に送出するように構成されている。これにより、吸気口８０１を通ってハウジング１０内に流入し、モータ４を経由して第１羽根８１３に至り、排気口８０９を通ってハウジング１０の外部に流出する空気流が生成される。この空気流の流路は、次の通りであって、図１、図２、図８、図１１～図１２に、その一部が実線太矢印で示されている。

まず、吸気口８０１からアウタハウジング２に流入した空気は、後端部２３と後端部３８の間の隙間および後端部３８内を流れてコントローラ３８３を冷却し、更に、弾性リブ３７１の間を通過し、延在部３６内に流入する（図１、図２参照）。筒状の延在部３６内を通過し、前端部２１に流入した空気は、主に、ステータ４１の上側に配置された基板４１１上側から、中央部の貫通孔を通ってモータ４（モータ本体部）内に流入し、ステータ４１とロータ４３の間を下方に向かって流れつつモータ４を冷却し、第１羽根８１３の間に形成される通路に流入する（図８、図１１～図１２参照）。第１羽根８１３によって、径方向外側に送出された空気は、ケース４０および第２収容部３３の排気口８０８、８０７からインナハウジング３の外部に流出し（図１２参照）、更に、アウタハウジング２の排気口８０９からハウジング１０の外部に流出する（図８参照）。

一方、第２羽根８１５は、ファン８１の回転に伴って、下側から回転軸Ａ１方向に空気を吸い込み、径方向外側に送出するように構成されている。これにより、吸気口８０１を通ってハウジング１０内に流入し、モータ本体部の径方向外側を通って第２羽根８１５に至り、排気口８０９を通ってハウジング１０の外部に流出する空気流が生成される。この空気流の流路は、次の通りであって、図１、図２、図８、図１１～図１２に、その一部が点線太矢印で示されている（但し、上述の第１羽根８１３によって生成される空気流の流路と共通の部分については、点線太矢印は省略）。

まず、吸気口８０１からアウタハウジング２に流入した空気は、延在部３６内に流入する（図１、図２参照）。ここまでの流路は、第１羽根８１３によって生成される空気流の流路と共通である。延在部３６内を通過し、前端部２１に流入した空気は、基板４１１の上側または周囲を通って、通路８０４（ネジ３９４の周囲の空間）と、通路８０５に流入し、下方に流れる（図８、図１１～図１２参照）。更に、空気は、通路８０４、８０５の下端から、区画プレート３９１の下側の空間に流入し、貫通孔３９２を通って、第２羽根８１５の間に形成される通路に流入する（図８、図１２参照）。第２羽根８１５の通路を流れつつファン８１を冷却し、径方向外側に送出された空気は、排気口８０８、８０７からインナハウジング３の外部に流出する（図１２参照）。その後、第１羽根８１３によって送出された空気流と同様、アウタハウジング２の排気口８０９からハウジング１０の外部に流出する（図８参照）。

以上に説明したように、本実施形態の振動工具１０１の伝達機構６は、モータ４が駆動されると、偏心シャフト６１の偏心部６１１の外周に固定された駆動軸受６３と、駆動軸受６３の外輪６３３の外周に当接する二股状の端部（つまり、一対の当接部）を有する揺動アーム６５を介して、スピンドル５を往復回動させる。このような伝達機構６では、駆動軸受６３には多大な負荷がかかるため、駆動軸受６３は発熱し、高温となる。

これに対し、振動工具１０１は、熱伝導率の比較的高い金属製の偏心シャフト６１に、放熱部としての金属製のファン８１が設けられている。よって、駆動軸受６３で発生した熱は、熱伝導により、偏心シャフト６１を介してファン８１に移動する。また、ファン８１は、回転に伴って、吸気口８０１からハウジング１０内に流入し、ファン８１を通過して、排気口８０９からハウジング１０の外部に流出する空気流を生成する。この空気流とファン８１との間で効率的な熱交換が行われ、ファン８１が冷却される。ファン８１が冷却されることにより、偏心シャフト６１を介してファン８１と熱的に接続された駆動軸受６３が冷却される。このように、振動工具１０１では、駆動軸受６３に発生する熱がファン８１から効果的に放熱される。このため、熱に比較的弱い一方、耐振動性に優れる樹脂製の保持器６３５を、駆動軸受６３に好適に使用することができる。

特に、本実施形態では、ハウジング１０は、上述のように、モータ４の冷却用の空気流をモータ４へ導く流路（モータ４の上側（基板４１１の貫通孔）からモータ４（モータ本体部）内へ至る流路）と、この流路とは別個に設けられ、ファン８１の冷却用の空気流をファン８１（詳細には、第２羽根８１５）へ導く流路（通路８０４、８０５）とを有する。よって、モータ４とは別個にファン８１を冷却することができる。これにより、モータ４の発熱量が比較的大きい場合でも、ファン８１の放熱性を良好に維持することができる。特に、本実施形態では、ファン８１の冷却用の流路は、モータ本体部（ステータ４１）の径方向外側（詳細には、通路８０４、８０５）を通過して、ファン８１（詳細には、第２羽根８１５）に至る。ブラシレスモータは、ブラシ付きのモータに比べるとロータ４３が小さく、熱容量が小さいため、高温になりやすい。これに対し、本実施形態では、ステータ４１とロータ４３の間を通過する空気流によってモータ本体部が冷却され、且つ、ファン８１の冷却用の流路は、モータ本体部（ステータ４１およびロータ４３）の径方向外側（より詳細にはケース４０の外側）を通過する。このため、ファン８１の冷却用の流路を通過する空気流がロータ４３の熱の影響を受けるのを抑制することができる。

更に、本実施形態では、ファン８１は、モータ４の冷却用の空気流を生成するように構成された複数の第１羽根８１３と、ファン８１の冷却用の空気流を生成するように構成された複数の第２羽根８１５とを有する単一のファンとして構成されている。これにより、部品数を増加させることなく、モータ４と、放熱部であるファン８１とを効率的に冷却する構成が実現されている。また、ファン８１の冷却用の空気流と熱交換を行う第２羽根８１５の方が、第１羽根８１３よりも多く設けられることで、放熱部の表面積の増加による放熱性の向上が図られている。また、多数の第２羽根８１５が設けられることで、前縁効果を発揮する前縁部を増加させ、放熱性を向上することができる。

また、本実施形態では、スピンドル５とモータ４は、夫々の回転軸Ａ１、Ａ２が互いに平行に延在するように配置されている。このような配置により、回転軸Ａ１、Ａ２が直交するように配置される場合に比べ、スピンドル５とモータ４を近接した位置（本実施形態では、前端部３１内）に配置することができる。これにより、振動工具１０１の小型化（特に、把持部の小径化）が実現されている。

［第２実施形態］
以下、図１３～図１５を参照して、第２実施形態に係る振動工具１０２について説明する。第２実施形態の振動工具１０２の構成の大部分は、第１実施形態の振動工具１０１と実質的に同一であるが、ファン８３の構成が異なる。また、振動工具１０２は、ファン８３とは別個に形成された放熱板８５を備えている点において、振動工具１０１とは異なる。以下では、第１実施形態と実質的に同一の構成については同一符号を付して図示および説明を省略または簡略化し、主として異なる構成について説明する。

図１３に示すように、本実施形態の振動工具１０２でも、インナハウジング３の前端部３１には、第１実施形態と同一構成を有するスピンドル５、ロック機構７、モータ４、および伝達機構６とが収容されている。一方、第１実施形態とは異なり、第２収容部３３には、モータ４と共に、ファン８３と、放熱板８５とが収容されている。

本実施形態のファン８３は、一方向から吸気を行う通常の遠心ファンであって、図１４および図１５に示すように、ベース８３１と、複数の羽根８３３とを有する。なお、本実施形態では、ファン８３は樹脂製である。ベース８３１は、ベース８１１（図４および図７参照）と概ね同一の構成を有し、偏心シャフト６１のうち、上下方向において、ロータ４３と軸受６１７の間の部分に固定されている。複数の羽根８３３は、複数の第１羽根８１３（図４および図７参照）と概ね同一の構成を有し、ベース８３１の板部から上方に突出し、ハブから板部の外縁まで、放射状に延びている。羽根８３３は、ファン８３の回転に伴って、上側から回転軸Ａ１方向に空気を吸い込み、径方向外側に送出するように構成されており、第１羽根８１３が生成する空気流と同じ流路を通ってモータ４に向かう空気流を生成する。

図１４および図１５に示すように、放熱板８５は、全体としては円環状の平板部材であって、金属（例えば、アルミニウム）で形成されている。放熱板８５は、ファン８３の下側で偏心シャフト６１に固定され、偏心シャフト６１から径方向外側に突出している。なお、放熱板８５は、ベース８３１のハブの下面と、偏心シャフト６１のフランジ部６１５の上面との間に中央部８５１が挟み込まれた状態で、ファン８３および偏心シャフト６１と一体的に回転するように固定されている。なお、中央部８５１は、外周側の部分よりも若干上方に突出する厚肉部とされている。これにより、ファン８３（ベース８３１）と、放熱板８５の中央部８５１より外周側の部分の間には、上下方向に僅かな隙間が形成されている。つまり、放熱板８５の上面の大部分は、ファン８３とは接触していない。

また、放熱板８５には、放射状に延びる複数のフィン８５３が形成されている。本実施形態では、フィン８５３は、切り起こしによって、矩形状の突起として形成されている。フィン８５３は、その板面が回転軸Ａ２周りの周方向（つまり、放熱板８５の回転方向）に交差するように、放熱板８５の下面から下側に突出している。なお、フィン８５３は、下方に向かうにつれて、放熱板８５の回転方向（図１４の矢印Ａ方向）と概ね反対の方向に傾斜している。

以上のように構成された振動工具１０２では、モータ４が駆動されると、偏心シャフト６１と一体的にファン８３が回転し、吸気口８０１からハウジング１０内に流入し、モータ４を冷却した後、ファン８３を通過して、排気口８０９からハウジング１０の外部に流出する空気流を生成する。一方、モータ４の駆動に伴って、放熱板８５も、偏心シャフト６１と一体的に回転する。これにより、放熱板８５の周囲の空気に流れが生じることで、放熱板８５と空気の間の熱交換が促進され、駆動軸受６３に発生する熱を効果的に放熱することができる。特に、放熱板８５は、偏心シャフト６１から径方向外側に突出するとともに、放熱板８５の回転方向に交差する面を有する複数のフィン８５３を備えている。フィン８５３は、放熱板８５の表面積を増加させるとともに、放熱板８５の回転に伴って空気を切って撹拌する。また、各フィン８５３の前縁部が前縁効果を発揮することができる。よって、振動工具１０２においても、駆動軸受６３に発生する熱が放熱板８５から効果的に放熱される。

また、本実施形態では、放熱板８５は、モータ４を冷却するための空気流を生成するファン８３とは別部材とされている。このため、ファン８３を比重がより小さい樹脂で形成し、放熱板８５を、熱伝導率がより高い金属で形成することで、伝達機構６の質量増加を抑えつつ、駆動軸受６３の発熱対策を実現することができる。また、平板状の放熱板８５に、切り起こしによってフィン８５３を形成することで、放熱板８５の製造コストも抑えることができる。更に、放熱板８５は、ファン８３と偏心シャフト６１とで放熱板８５を挟み込んで固定するという簡便な方法で、偏心シャフト６１と熱的に接続され、一体的に回転可能とされているため、組立性にも優れている。

上記実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下に示す。振動工具１０１、１０２の各々は、「作業工具」の一例である。ハウジング１０は、「ハウジング」の一例である。スピンドル５は、「スピンドル」の一例である。回転軸Ａ１は、「第１回転軸」の一例である。モータ４、ステータ４１、ロータ４３、出力シャフト４５は、夫々、「モータ」、「ステータ」、「ロータ」の一例である。回転軸Ａ２は、「第２回転軸」の一例である。伝達機構６は、「伝達機構」の一例である。偏心シャフト６１、偏心部６１１は、夫々、「第２シャフト」、「偏心部」の一例である。駆動軸受６３、内輪６３１、外輪６３３、保持器６３５、ボール６３７は、夫々、「駆動軸受」、「内輪」、「外輪」、「保持器」、「転動体」の一例である。揺動アーム６５は、「揺動部材」の一例である。ファン８３は、「放熱部」および「ファン」の一例である。放熱板８５は、「放熱部」の一例である。第１羽根８１３、第２羽根８１５は、夫々、「第１羽根」、「第２羽根」の一例である。吸気口８０１は、「吸気口」の一例である。基板４１１の上側からモータ４（モータ本体部）へ至る流路は、「第１流路」の一例である。通路８０４、８０５は、「第２流路」の一例である。

上記実施形態は単なる例示であり、本発明に係る作業工具は、例示された振動工具１０１、１０２の構成に限定されるものではない。例えば、下記に例示される変更を加えることができる。なお、これらの変更は、これらのうちいずれか１つのみ、あるいは複数が、実施形態に示す振動工具１０１、１０２の各々、あるいは各請求項に記載された発明と組み合わされて採用されうる。

例えば、放熱部として機能するファン８１および放熱板８５は、夫々、上記実施形態で例示されたアルミニウム合金やアルミニウム以外の金属で形成されていてもよい。例えば、亜鉛、銅、マグネシウム、あるいはこれらの何れかを含む合金を採用することができる。なお、放熱性向上の観点から、ファン８１および放熱板８５は、熱伝導性の比較的高い金属で形成されるのが好ましい。また、軽量化の観点からは、比較的比重の小さい金属が採用されると好ましい。同様に、駆動軸受６３からファン８１または放熱板８５に熱を伝える偏心シャフト６１も、例示された鉄以外の金属で形成されてもよい。なお、偏心シャフト６１に関しては、熱伝導率に加え、ファン８１や放熱板８５よりも強度が必要であることも考慮して、適切な金属が選定されることが好ましい。

第１実施形態で例示されたファン８１の構成や配置は、適宜変更されうる。具体的には、例えば、ベース８１１の径、第１羽根８１３、第２羽根８１５の数、形状、配置等は変更されてよい。また、ファン８１は、第１羽根８１３と第２羽根８１５とがベース８１１と共に一体的に形成された単一部材として構成されている。しかしながら、第１羽根８１３を有する第１ファンと、第２羽根８１５を有する第２ファンとが、別個に形成され、夫々、偏心シャフト６１に固定されてもよい。この場合、第２実施形態のファン８３と放熱板８５と同様、第１ファンと第２ファンとは、別の材料で形成されていてもよい。

第２実施形態で例示されたファン８３および放熱板８５の構成や配置も、適宜変更されうる。具体的には、例えば、ベース８３１の径、羽根８３３の数、形状、配置、放熱板８５の径、フィン８５３の数、形状、配置等は変更されてよい。例えば、放熱板８５の外形は円形ではなく、多角形や星形であってもよい。この場合、放熱板８５の回転時に外縁が空気を切り、前縁効果を発揮することができる。なお、フィン８５３は、放熱性向上の観点から、設けられることが好ましいが、省略されてもよい。また、フィン８５３は、切り起こし以外のいかなる方法で形成されてもよい。また、フィン８５３は、上記実施形態とは逆に、放熱板８５の回転方向と同じ方向に傾斜するように設けられてもよい。また、放熱板８５を偏心シャフト６１と一体的に回転するように結合する方法は、上記実施形態の挟み込みによる固定に限られない。例えば、放熱板８５およびフランジ部６１５の一方に設けられた凹部と、他方に設けられた凸部との係合により、放熱板８５が偏心シャフト６１に対して回転不能に結合されてもよい。また、フィン８５３の構成に応じて、放熱板８５の中央部８５１に接触する偏心シャフト６１のフランジ部６１５を、軸受６１７の外輪に達しない範囲で、径方向外側に拡大し、放熱性の向上を図ってもよい。

更に、上記実施形態では、遠心ファンであるファン８１、８３が例示されているが、遠心ファンに代えて、軸流ファンや斜流ファンが採用されてもよい。なお、ファン８１、８３の変更に応じて、ハウジング１０内における空気流の流路は適宜変更されうる。例えば、軸流ファンによって生成される空気流の流れ方向における下流側に、モータ４および放熱部（例えば、放熱板８５）が配置されてもよい。そして、軸流ファンの下流側で、モータ４の冷却用の流路と、放熱部の冷却用の流路とが分岐していてもよい。

上記実施形態では、スピンドル５とモータ４は、ハウジング１０の前端部内に、夫々の回転軸Ａ１、Ａ２が互いに平行に延在するように配置されている。しかしながら、スピンドル５とモータ４は、回転軸Ａ１、Ａ２が互いに直交するように配置されてもよい。この場合、モータ４は、ハウジング１０の把持部内に配置することができる。また、駆動軸受６３には、外輪６３３の外周面が湾曲状のいわゆる樽型ベアリングが採用される。

また、ハウジング１０、スピンドル５、モータ４、伝達機構５、ロック機構７の構成も、上記実施形態の例に限られるものではなく、適宜、変更されてよい。例えば、アウタハウジング２およびインナハウジング３の形状や、これらの弾性連結構造は、適宜変更されうる。また、ハウジング１０は、防振ハウジングではなく、１層構造のハウジングであってもよい。モータ４は、インナロータ型ではなくアウタロータ型のブラシレスモータであってもよいし、ブラシレスモータではなく、ブラシを有するモータであってもよい。また、直流モータではなく、交流モータが採用されてもよい。揺動アーム６５の２つの端部のうち、駆動軸受６３の外輪６３３に当接する端部は、外輪６３３の左右２箇所で外輪６３３に当接する一対の当接部を有すればよく、二股状に代えて、例えば、環状に構成されていてもよい。ロック機構７は、クランプ部材７７ではなく、ボールや他の部材によってクランプシャフト７１をスピンドル５に対して固定状に保持するように構成されてもよいし、省略されてもよい。ロック機構７の変更に応じて、スピンドル５の構成も変更されうる。なお、ロック機構７が省略される場合、クランプシャフト７１は、スピンドル５に対してネジ等の方法で固定される。

更に、本発明および上記実施形態とその変形例の趣旨に鑑み、以下の態様が構築される。以下の態様は、独立して、あるいは、実施形態に示す振動工具１０１、１０２、上記変形例、または各請求項に記載された発明と組み合わされて採用されうる。
［態様１］
前記放熱部は、前記第２回転軸の軸方向において、前記ロータと前記駆動軸受の間に配置されている。
［態様２］
前記第２シャフトを回転可能に支持する一対の軸受を更に備え、
前記偏心部は、前記一対の軸受の間に配置されており、
前記放熱部は、前記第２回転軸の軸方向において、前記一対の軸受のうち、前記ロータにより近い一方と、前記ロータの間に配置されている
［態様３］
前記ファンは、前記第２シャフトに固定され、前記第２回転軸周りに回転するように構成されている。
［態様４］
前記ファンは、前記モータの冷却用の空気流を生成するためのファンである。
［態様５］
前記ファンは、二方向から吸気可能な遠心ファンとして構成されている。
［態様６］
前記第１流路は、前記モータの冷却用の前記空気流を、前記ステータと前記ロータの間に導くように構成されている。
［態様７］
前記モータ本体部を収容するケースを更に備え、
前記第２流路は、前記ケースの前記径方向外側を通過する。
［態様８］
前記偏心シャフトと一体的に回転し、前記ハウジングの吸気口から前記ハウジング内に流入し、前記モータへ至る空気流を生成するように構成されたファンを更に備え、
前記放熱部は、前記第２回転軸の軸方向において、前記ファンと前記駆動軸受の間に配置されている
［態様９］
態様８において、
前記放熱部は、前記ファンとは別部材として形成されている。
［態様１０］
前記揺動部材の前記第２端部は、前記第２回転軸に直交する方向に対向し、且つ、前記外輪の前記外周に当接するように配置された一対の当接部を含む。

１０１、１０２：振動工具、１０：ハウジング、２：アウタハウジング、２１：前端部、２２：中央部、２３：後端部、２９：スイッチ、２９６：操作部、３：インナハウジング、３１：前端部、３２：第１収容部、３３：第２収容部、３３１：底壁、３３２：突出部、３３３：円筒部、３３４：段差部、３３６：周壁、３３７：突出部、３３８：溝、３４：第３収容部、３５：カバー部、３６：延在部、３７：弾性連結部、３７１：弾性リブ、３８：後端部、３８３：コントローラ、３９１：区画プレート、３９２：貫通孔、３９４：ネジ、４：モータ、４０：ケース、４０１：区画部、４１：ステータ、４１１：基板、４３：ロータ、４５：出力シャフト、５：スピンドル、５１：工具装着部、５７：軸受、５８：軸受、６：伝達機構、６１：偏心シャフト、６１１：偏心部、６１５：フランジ部、６１７：軸受、６１８：軸受、６３：駆動軸受、６３１：内輪、６３３：外輪、６３５：保持器、６３７：ボール、６５：揺動アーム、６７：バランサ、７：ロック機構、７１：クランプシャフト、７１１：クランプヘッド、７３：付勢バネ、７７：クランプ部材、７９：レバー、８０１：吸気口、８０４：通路、８０５：通路、８０７：排気口、８０８：排気口、８０９：排気口、８１：ファン、８１１：ベース、８１３：第１羽根、８１５：第２羽根、８３：ファン、８３１：ベース、８３３：羽根、８５：放熱板、８５１：中央部、８５３：フィン、９１：先端工具、９３：バッテリ、Ａ１：回転軸、Ａ２：回転軸

Claims (7)

1. 先端工具を揺動駆動して被加工材に対して加工作業を行う作業工具であって、
   ハウジングと、
   第１回転軸周りに回転可能に前記ハウジングに支持されたスピンドルと、
   前記ハウジングに収容され、ステータと、ロータと、前記ロータから延出され、前記ロータと一体的に第２回転軸周りに回転する第１シャフトとを含むモータと、
   前記モータの動力によって回転され、前記ハウジングの吸気口から前記ハウジング内に流入する空気流を生成するように構成されたファンと、
   前記第１シャフトの回転運動を前記スピンドルに伝達し、前記スピンドルを前記第１回転軸周りの所定の角度範囲内で往復回動させるように構成された伝達機構とを備え、
   前記伝達機構は、
   前記第１シャフトに同軸状に連結され、前記第２回転軸に対して偏心した偏心部を有する金属製の第２シャフトと、
   前記偏心部の外周に固定された内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪の間に配置された樹脂製の保持器と、前記保持器によって転動可能に保持された複数の転動体とを含む駆動軸受と、
   前記スピンドルに固定された第１端部と、前記駆動軸受の前記外輪の外周に当接するように配置された第２端部とを有する揺動部材とを備え、
   前記作業工具は、前記第２シャフトに接触するように配置され、前記第２シャフトと一体的に回転するように構成された金属製の放熱部を更に備え、
   前記ハウジングは、前記モータの冷却用の空気流を前記モータへ導く第１流路と、前記第１流路とは異なる流路であって、前記放熱部の冷却用の空気流を前記放熱部へ導く第２流路とを有することを特徴とする作業工具。
2. 請求項１に記載の作業工具であって、
   前記放熱部は、前記第２シャフトから径方向外側に突出しており、前記放熱部の回転方向に交差する交差面を有することを特徴とする作業工具。
3. 請求項１または２に記載の作業工具であって、
   前記放熱部は、前記ファンとして構成されていることを特徴とする作業工具。
4. 請求項１～３の何れか１つに記載の作業工具であって、
   前記ファンは、前記第１流路を流れる空気流を生成するように構成された複数の第１羽根と、前記第２流路を流れる空気流を生成するように構成された複数の第２羽根とを有する単一のファンであることを特徴とする作業工具。
5. 請求項４に記載の作業工具であって、
   前記複数の第２羽根の数は、前記複数の第１羽根の数よりも多いことを特徴とする作業工具。
6. 請求項１～５の何れか１つに記載の作業工具であって、
   前記モータは、ブラシレスモータであって、
   前記第２流路は、前記ステータおよび前記ロータを含むモータ本体部の径方向外側を通過することを特徴とする作業工具。
7. 請求項１～６の何れか１つに記載の作業工具であって、
   前記第１回転軸と前記第２回転軸は、互いに平行に延在することを特徴とする作業工具。

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