JP2008114343A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードに被切断材から離れようとする方向へ働く力を極力減じて、切断性能を向上させた電動工具の提供。
【解決手段】セカンドシャフト９は電動モータの回転が伝達されて回転する。セカンドシャフト９には偏心軸が設けられており、偏心軸にはボールベアリングを介してレシプロプレート１８の基端部が接続されている。プランジャ２０の軸心の仮想延長線と、駆動回転軸９Ａの軸心の仮想延長線とは、所定の角度βをなして交差する位置関係をなす。所定の角度βは、レシプロプレート１８の基端部と球状部１８ｂとを結ぶ方向と、プランジャ２０の軸心の方向とが垂直をなす位置関係のときに、球状部１８ｂが揺動することにより描かれた軌跡を球状部１８ｂが仮想的に二分した場合に二分された軌跡の一方の長さが他方の長さの３倍以上となるような角度の値を採る。
【選択図】図３

Description

本発明は回転運動を往復運動部材の往復運動に変換する運動変換手段を備えた電動工具に関する。

電動モータにより駆動される往復動形式の切断工具（電動工具）としてセーバソーがある。セーバソーは、一般に直線のこ刃（以下ブレードという）を装着した往復動軸（以下プランジャという）を往復駆動させ、プランジャに装着したブレードによって切断を行う。

図９に示されるように、セーバソー２００では、電動モータ２０１のモータ軸２０７に設けられた駆動歯車２０８により回転駆動されるセカンドシャフト２０９には、回転運動を往復運動に変換するレシプロプレート２１８が取付けられている。先端にブレード２２７が装着されたプランジャ２２０は、ギヤカバー２０６に取付けられた軸受メタル２１９の内側に摺動可能に取付けられ、セカンドシャフト２０９が回転することによりレシプロプレート２１８によって往復駆動される。プランジャ２２０の往復動方向とセカンドシャフト２０９の回転軸は平行に配置されている。このような構成を有するセーバソー２００は、例えば特開２００２−７９４１７号公報に記載されている。

上述のような構成を有するセーバソー２００の動作を図１０〜図１５を用いて説明する。プランジャ２２０は、図１０〜図１５に示されるようにして往復運動の一往復を行う。プランジャ２２０には、図１０〜図１２に示されるようにプランジャ２２０が図の右方向に移動しているとき、図１３〜図１５に示されるようにプランジャ２２０が左方向に移動しているときに、図１０、図１２、図１３、図１５に示されるようにそれぞれＦ１、Ｆ２の力が働く。Ｆ１の力によりプランジャ２２０の後端が上方へ持ち上げられると、プランジャ２２０とブレード２２７との接続位置近傍の位置を支点として、ブレード２２７を被切断材へ押し付ける力Ｆ３が働く。この力は、被切断材Ｐを切断するためにブレード２２７を被切断材Ｐへと押付ける力として利用され効率的に切断を行うことができる。
特開２００２−７９４１７号公報

しかし、Ｆ２の力によりプランジャ２２０の後端が、プランジャ２２０とブレード２２７との接続位置近傍の位置を支点として下方へ下げられると、ブレード２２７に被切断材Ｐから離れようとする方向へ力Ｆ４が働く。このような力Ｆ４が生ずると、ブレード２２７を被切断材Ｐへしっかりと押付けて切断することが困難となり切断性能低下の一要因となる。

そこで、本発明は、ブレードに被切断材から離れようとする方向へ働く力を極力減じて、切断性能を向上させた電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、モータを収容するハウジングと、該ハウジングに回転可能に支承され、該モータにより回転駆動される駆動軸と、該ハウジングに対して往復動可能に支持された往復運動部材と、該駆動軸と該往復運動部材とに連結され、該駆動軸の回転運動を該往復運動部材の往復運動に変換する運動変換手段とを備え、該駆動軸と該往復運動部材とは、該駆動軸の軸心の仮想延長線と該往復運動部材の軸心の仮想延長線とが所定の角度をなして交差する位置関係をなす電動工具を提供している。

駆動軸と往復運動部材とは、駆動軸の軸心の仮想延長線と往復運動部材の軸心の仮想延長線とが所定の角度をなして交差するため、往復運動部材に連結されている運動変換手段の部分の軌跡を、駆動軸の軸心の仮想延長線と往復運動部材の軸心の仮想延長線とが平行の場合の、往復運動部材に連結されている運動変換手段の部分の軌跡とは異なる軌跡に変えることができる。このため往復運動中に、往復運動部材に連結されている運動変換手段の部分によって往復運動部材が押圧される方向を変えることができる。この結果、例えば電動工具をセーバソー等に応用した場合には、当該所定の角度を調整することにより、セーバソーのブレードの歯を被切断材に押付けるようにする力をより多くすることができ、効率よく切断することができる。

ここで、該往復運動部材は、先端部にブレードを装着可能なプランジャからなり、該運動変換手段は、該駆動軸を挿通させる偏心軸と、基端部が該偏心軸に支承され該偏心軸によって揺動させられるレシプロプレートとを有し、該レシプロプレートの先端部は該プランジャに係合し、該レシプロプレートの先端部は該レシプロプレートの揺動に伴い円弧の一部をなす軌跡を描き、該所定の角度は、該レシプロプレートの基端部と先端部とを結ぶ方向と該プランジャの軸心の方向とが垂直をなす位置関係のときに該先端部が該軌跡を仮想的に二分した場合に、二分された該軌跡の一方の長さが他方の長さの３倍以上となるような角度の値となることが好ましい。

往復運動部材は、先端部にブレードを装着可能なプランジャからなり、運動変換手段は、駆動軸を挿通させる偏心軸と、基端部が偏心軸に支承され偏心軸によって揺動させられるレシプロプレートとを有し、レシプロプレートの先端部はプランジャに係合しているため、電動工具をセーバソーとして構成することができる。

また、所定の角度は、レシプロプレートの基端部と先端部とを結ぶ方向とプランジャの軸心の方向とが垂直をなす位置関係のときに先端部が軌跡を仮想的に二分した場合に、二分された軌跡の一方の長さが他方の長さの３倍以上となるような角度の値となるため、セーバソーのブレードの歯を被切断材に押付け力が作用している区間を、ブレードの歯を被切断材から離間させようとする力が作用している区間の３倍以上とすることができ、効率よくセーバソーによる切断を行うことができる。

また、該プランジャの軸心位置から該駆動軸の軸心位置へ向かう方向を下方向とし、該レシプロプレートの先端部から該プランジャの先端部へ向かう方向を前方向とし、該ブレードの歯は下方向を向いて取付けられ、該軌跡の一方は該他方よりも前方側に位置することが好ましい。

プランジャの軸心位置から駆動軸の軸心位置へ向かう方向を下方向とし、レシプロプレートの先端部からプランジャの先端部へ向かう方向を前方向とし、ブレードの歯は下方向を向いて取付けられ、軌跡の一方は他方よりも前方側に位置するため、ブレードの歯が下方向を向いているときに効率よく切断を行うことができる。

また、該軌跡の他方の長さは略０であることが好ましい。軌跡の他方の長さは略０であるため、ブレードが前方向とは反対の方向、即ち後方向へ移動しているときに、ブレードが被切断材から離間する方向へ作用する力の発生を防止することができる。

本発明によれば、ブレードに被切断材から離れようとする方向へ働く力を極力減じて、切断性能を向上させた電動工具を提供することができる。

本発明の実施の形態による電動工具たるセーバソーについて図１乃至図８に基づき説明する。セーバソー１００は、主としてモータ部、減速部、プランジャの回転−往復動変換部、プランジャ保持機構部、ブレード保持部、本体前方保持部とから構成されている。以下において説明の便宜上、後述のプランジャ２０の先端部から後述のレシプロプレート１８の先端部たる球状部１８ｂへ向かう方向、即ち、図１の右方向を後方向とし、レシプロプレート１８の球状部１８ｂからプランジャ２０の先端部へ向かう方向、即ち、図１の左方向を前方向とし、後述の駆動回転軸９Ａの軸心位置から後述のプランジャ２０の軸心位置へ向かう方向、即ち図１の上方向を上方向とし、プランジャ２０の軸心位置から駆動回転軸９Ａの軸心位置へ向かう方向、即ち、図１の下方向を下方向とする。

（モータ部）モータ部は、図１に示されるように電動モータ１を有しており、電動モータ１は樹脂製のモータハウジング２に内蔵されている。電動モータ１のモータ軸７は、後述の減速部へと延出している。モータハウジング２の後方にはハンドル３が接続されている。ハンドル３には電動モータ１への電力供給を制御するスイッチ４が内蔵されている。

（減速部）減速部はモータハウジング２の前方に配置されている。以下に述べる動力伝達手段を内蔵し、モータハウジング２の前方に接続されたアルミニウム製のインナーカバー５及びギヤカバー６を有している。モータ軸７の先端には駆動歯車８がモータ軸７と一体回転可能に固着されている。減速部にはモータ軸７と平行に延出するセカンドシャフト９が設けられており、セカンドシャフト９には従動歯車１０がセカンドシャフト９と一体回転可能に同軸的に取付けられている。これら一対の減速歯車（駆動歯車８、従動歯車１０）により電動モータ１はセカンドシャフト９を回転駆動する。モータハウジング２、インナーカバー５、ギヤカバー６は本発明のハウジングを構成する。

セカンドシャフト９には、図１に示されるように、後述のプランジャ２０を往復運動させることができるように、従動歯車１０の軸心に対し所定の角度を有する傾斜面を備えた後述の偏心軸９ａが設けられている。セカンドシャフト９は、図１に示されるように、一体回転可能に設けられた駆動回転軸９Ａとスペーサ９Ｂとを有している。駆動回転軸９Ａの長手方向は、モータ軸７と平行に指向しており、且つ、図３に示されるように、後述のプランジャ２０の軸心の仮想延長線と、駆動回転軸９Ａの軸心の仮想延長線とは、所定の角度βをなして交差する位置関係をなす。なお、図３においては、当該交差している交点は図外の右方向にあるため図３には現れていない。駆動回転軸９Ａの一端部には軸受９Ｇを介してインナーカバー５に回転可能に支承される軸受被支承部９ｃが駆動回転軸９Ａと一体回転可能に、駆動回転軸９Ａに設けられている。

スペーサ９Ｂは駆動回転軸９Ａの他端近傍に設けられており、駆動回転軸９Ａの軸方向におけるスペーサ９Ｂの厚さは、従動歯車１０と偏心軸９ａとの当接を避け得る所定の値となっている。スペーサ９Ｂよりも駆動回転軸９Ａの他端寄りには、従動歯車１０が駆動回転軸９Ａと一体回転可能に設けられている。従動歯車１０よりも他端寄りたる他端部９Ｅは、図３に示されるように軸受９Ｆを介してインナーカバー５に回転可能に支承されている。セカンドシャフト９は駆動軸に相当する。

（プランジャ保持機構部）ギヤカバー６の前方内部には軸受メタル１９が固着されており、軸受メタル１９を貫通してプランジャ２０が往復動可能に取付けられている。図２に示すように、プランジャ２０にはプランジャ２０を貫通したローラシャフト２１が回動可能に取付けられ、ローラシャフト２１はプランジャ２０と一体に往復運動できるよう設けられている。さらに、ローラシャフト２１の両端において回転可能なごとくローラ２３がそれぞれ１つずつ計２個取付けられている。ギヤカバー６の内部には、ローラ２３の外径より僅かに大きい２面幅を有する軌道面６ａ・６ｂが設けられており、プランジャ２０の周方向の回転をローラシャフト２１、ローラ２３を介して２つの軌道面６ａ・６ｂにより抑制し、後述のブレード２７の倒れを防止する。プランジャ２０は往復運動部材に相当する。

（ブレード保持部）プランジャ２０前方のブレードホルダ部２４は、回動可能な図示せぬレバー操作により、被切断材Ｐ（図３等）を切断可能な歯２７Ａを有するブレード２７の着脱が行えるように構成されている。ブレード２７の歯２７Ａが上方向に向いている状態でブレード２７を装着することができ、また、ブレード２７の歯２７Ａが下方向に向いている状態でブレード２７を装着することができるように構成されている。また、ボルトによってブレード２７を固定する構成を採用することもできる。

（本体前方保持部）インナーカバー５、ギヤカバー６及びモータハウジング２の一部の外側には、摩擦係数の大きい絶縁断熱弾性部材からなるフロントカバー２６が設けられている。ギヤカバー６の先端部には切断作業時にセーバソー本体を被切断材Ｐに対して安定させるベース２５が固着されている。

（プランジャの回転−往復動変換部）セカンドシャフト９には、図１に示されるように、その周囲を環装するようにして前述の偏心軸９ａが設けられている。偏心軸９ａには貫通孔が形成されており、貫通孔をセカンドシャフト９が挿通している。偏心軸９ａは傾斜面たる傾斜軸部面９Ｈを有しており、偏心軸９ａには、傾斜軸部面９Ｈに当接する２個のベアリング１７を介して揺動軸部１８ａを有するレシプロプレート１８の基端部が取付けられている。傾斜軸部面９Ｈと駆動回転軸９Ａの軸心とのなす角α（図３）は、前述の所定の角度βに等しい。揺動軸部１８ａの先端には球状部１８ｂが設けられている。球状部１８ｂは、プランジャ２０を貫通して穴部２０ａの内部にわずかな隙間で転動可能に係合しており、偏心軸９ａ、レシプロプレート１８は、セカンドシャフト９の回転運動をプランジャ２０の往復運動に変換する。偏心軸９ａ、レシプロプレート１８は運動変換手段に相当する。

レシプロプレート１８は、駆動回転軸９Ａの回転に伴い偏心軸９ａによって揺動する。揺動は、レシプロプレート１８の先端部たる球状部１８ｂとベアリング１７に支承されているレシプロプレート１８の部分であって基部をなす部分とを結ぶ方向と、駆動回転軸９Ａとの交点Ａを揺動の軸として前後方向に行われる。従って、球状部１８ｂは、レシプロプレート１８の揺動に伴い、当該揺動の軸を中心として円弧の一部をなす軌跡を描く。より具体的には、図３に示される位置を球状部１８ｂの最前端位置とし、図５に示される位置を球状部１８ｂの最後端位置として、その間を、略右上方向に凸となるような円弧を描くようにして軌跡を描く。

前述の所定の角度βは、図５に示されるように、レシプロプレート１８の基端部と先端部たる球状部１８ｂとを結ぶ方向とプランジャ２０の軸心の方向とが垂直をなす位置関係のときに、球状部１８ｂが当該軌跡を仮想的に二分した場合に、二分された軌跡の一方の長さが他方の長さの３倍以上となるような角度の値を採る。本実施の形態では、垂直をなす位置関係となるのが図５に示される最後端位置のときであるため、軌跡が二分されたと考えた場合に軌跡の一方の長さが当該軌跡全体に一致し、他方の長さは０となる。このため、二分された軌跡の一方の長さが他方の長さの無限大倍となっている。このとき、当該一方の長さは他方の長さよりも前方側に位置している。

このため、図５の状態よりも後方向へ球状部１８ｂが後退することはなく、球状部１８ｂの後退によりプランジャ２０の後端が図３等の斜め右下方向へ押下げられることを防止することができる。このことにより、図１５に示されるような力Ｆ４が、被切断材Ｐから離れようとする方向へ後述のブレード２７に対して作用することを防止することができ、効率よく被切断材Ｐを切断することができる。

（往復運動による切断動作の説明）セーバソーのブレード２７が被切断材Ｐを切断している最中であって図３に示される状態のときに、レシプロプレート１８の球状部１８ｂは最前端に位置している。この位置から、図３〜図５に示されるように交点Ａを揺動の軸としてレシプロプレート１８の揺動が行われ、球状部１８ｂは、図３の略右上方向へ軌跡を描きながら移動してゆく。そして、図５に示されるように、レシプロプレート１８の基端部と球状部１８ｂとを結ぶ方向とプランジャ２０の軸心の方向とが垂直をなす位置関係となったときに、レシプロプレート１８の球状部１８ｂは最後端に位置する。

この図３〜図５に示される揺動が行われている間に、上述のように球状部１８ｂは、図の略右上方向へ移動するため、図３、図４に示されるように、プランジャ２０の後端に対して同方向へ力Ｆ１が作用し、プランジャ２０とブレード２７との接続位置近傍の位置を支点として、ブレード２７には力Ｆ３が作用する。Ｆ３は、被切断材Ｐに対してブレード２７を押付ける力として作用する。しかも、このときのブレード２７は前方向から後方向へ移動しているため、この移動は被切断材Ｐを歯２７Ａによって切込んでいる方向であり、Ｆ３の力が作用することにより、ブレード２７によって効率よく被切断材Ｐを切断することができる。

その後、図５に示される状態からレシプロプレート１８は揺動方向が折り返され、図６に示されるように、図の左方向へ向けて揺動し始める。この位置から、図６〜図８に示されるように、交点Ａを揺動の軸として、レシプロプレート１８の揺動が行われ、球状部１８ｂは、図６の略左下方向へ軌跡を描きながら移動してゆく。そして、図８に示される状態となったときに、球状部１８ｂは最前端位置となり、レシプロプレート１８は揺動方向が折り返され、再び図３〜図５に示される揺動が行われる。

図６〜図８に示される揺動が行われている間は、ブレード２７は後方向から前方向へ移動しているため、歯２７Ａの方向性よりこの移動中にはあまり被切断材Ｐは切断されない。このときには、上述のように球状部１８ｂは、図の略左下方向へ移動するため、図７、図８に示されるように、プランジャ２０の後端に対して同方向へ力Ｆ２が作用し、プランジャ２０とブレード２７との接続位置近傍の位置を支点として、ブレード２７には力Ｆ４が作用する。Ｆ４は、被切断材Ｐから離間する方向に作用する力であるが、上述のように図６〜図８に示される揺動が行われている間は、あまり被切断材Ｐは切断されないため、Ｆ４の力が作用しても、被切断材Ｐの切断にはほとんど影響を与えない。

所定の角度β（図３）が、図５に示されるように、レシプロプレート１８の基端部と先端部たる球状部１８ｂとを結ぶ方向とプランジャ２０の軸心の方向とが垂直をなす位置関係のときに、球状部１８ｂが球状部１８ｂの軌跡を仮想的に二分した場合に、二分された軌跡の一方の長さが他方の長さの無限大倍となるような角度の値となっているため、ブレード２７が後方向へ移動しているときに、被切断材Ｐにブレード２７を押付ける力Ｆ３を常にブレード２７に作用させるようにすることができ、また、このときにＦ４の力がブレード２７に常に作用しないようにすることができる。このため、主として被切断材Ｐの切断を行うブレード２７の後方向への移動時に、効率よく被切断材Ｐの切断を行うことができる。

本発明の電動工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、所定の角度β（図３）は、図５に示されるように、レシプロプレート１８の基端部と先端部たる球状部１８ｂとを結ぶ方向とプランジャ２０の軸心の方向とが垂直をなす位置関係のときに、球状部１８ｂが球状部１８ｂの軌跡を仮想的に二分した場合に、二分された軌跡の一方の長さが他方の長さの無限大倍となるような角度の値となっていたが、この値に限定されない。例えば、３倍となるような値であっても、ブレード２７が最前端から最後端に至るまで移動する間に、力Ｆ３が作用している区間を力Ｆ４が作用する区間の３倍とすることができ、力Ｆ３を十分にブレード２７に作用させることができ、効率よく被切断材Ｐを切断することができる。このように３倍以上であることが好ましい。

更に、図１〜図８に示されるように、ブレード２７の歯２７Ａの向きが上方向きである構成の場合には、二分された球状部１８ｂの軌跡の一方であって後方向に位置するものの長さを、二分された球状部１８ｂの軌跡の他方であって前方向に位置するものの長さよりも長くする構成であることが望ましい。

なお、本実施の形態ではブレード２７が往復運動する際に直線状に往復運動するように構成されていたが、特開２００２−７９４１７号公報に開示されているように、直線状ではなく僅かに弧を描いて往復運動してオービタル切断動作を行うように構成されていてもよい。

また、プランジャ２０がガタなど、あるいは上述のようにオービタル切断動作により、往復動方向に交差する方向に僅かに移動する構成であっても、プランジャ２０の軸心とセカンドシャフト９の軸心とが平行となることがない程度、プランジャ２０の軸心に対してセカンドシャフト９の軸心が傾斜していることが望ましい。

また、プランジャ２０の往復運動により発生する振動を相殺するために、プランジャ２０の軸方向においてプランジャ２０とに対して反転運動、即ち、位相が１８０°異なる運動をするバランスウェイトを設けてもよい。また、本実施の形態は電動工具としてセーバソーを説明したが、本発明はセーバソー以外の電動工具にも応用可能である。

本発明の実施の形態による電動工具たるセーバソーを示す一部断面側面図。 図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 本発明の実施の形態による電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが最も前方に位置している状態を示す概念図。 本発明の実施の形態による電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが往復動の略中央位置にある状態を示す概念図。 本発明の実施の形態による電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが最も後方に位置している状態を示す概念図。 本発明の実施の形態による電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが最も後方に位置している状態を示す概念図。 本発明の実施の形態による電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが往復動の略中央位置にある状態を示す概念図。 本発明の実施の形態による電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが最も前方に位置している状態を示す概念図。 従来の電動工具たるセーバソーを示す一部断面側面図。 従来の電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが最も前方に位置している状態を示す概念図。 従来の電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが往復動の略中央位置にある状態を示す概念図。 従来の電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが最も後方に位置している状態を示す概念図。 従来の電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが最も後方に位置している状態を示す概念図。 従来の電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが往復動の略中央位置にある状態を示す概念図。 従来の電動工具たるセーバソーにおける切断軌跡を示し、ブレードが最も前方に位置している状態を示す概念図。

符号の説明

１・・・電動モータ ２・・・モータハウジング ５・・・インナーカバー ６・・・ギヤカバー ９・・・セカンドシャフト ９ａ・・・偏心軸 １８・・・レシプロプレート ２０・・・プランジャ ２７・・・ブレード １００・・・セーバソー

Claims (4)

1. モータを収容するハウジングと、
   該ハウジングに回転可能に支承され、該モータにより回転駆動される駆動軸と、
   該ハウジングに対して往復動可能に支持された往復運動部材と、
   該駆動軸と該往復運動部材とに連結され、該駆動軸の回転運動を該往復運動部材の往復運動に変換する運動変換手段とを備え、
   該駆動軸と該往復運動部材とは、該駆動軸の軸心の仮想延長線と該往復運動部材の軸心の仮想延長線とが所定の角度をなして交差する位置関係をなすことを特徴とする電動工具。
2. 該往復運動部材は、先端部にブレードを装着可能なプランジャからなり、
   該運動変換手段は、該駆動軸を挿通させる偏心軸と、基端部が該偏心軸に支承され該偏心軸によって揺動させられるレシプロプレートとを有し、
   該レシプロプレートの先端部は該プランジャに係合し、該レシプロプレートの先端部は該レシプロプレートの揺動に伴い円弧の一部をなす軌跡を描き、
   該所定の角度は、該レシプロプレートの基端部と先端部とを結ぶ方向と該プランジャの軸心の方向とが垂直をなす位置関係のときに該先端部が該軌跡を仮想的に二分した場合に、二分された該軌跡の一方の長さが他方の長さの３倍以上となるような角度の値となることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
3. 該プランジャの軸心位置から該駆動軸の軸心位置へ向かう方向を下方向とし、該レシプロプレートの先端部から該プランジャの先端部へ向かう方向を前方向とし、
   該ブレードの歯は下方向を向いて取付けられ、該軌跡の一方は該他方よりも前方側に位置することを特徴とする請求項２記載の電動工具。
4. 該軌跡の他方の長さは略０であることを特徴とする請求項３記載の電動工具。

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