JP2004042211A - 往復動式電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】往復動式電動工具において工具を往復駆動する際の振動につき、当該往復動式電動工具に作用する回転モーメントをも考慮しつつ一層低減するのに有用な技術を提供する。
【解決手段】モータと、往復動して被加工材に所定の加工作業を行う工具と、工具を駆動するべく往復動作するスライダ１０７と、モータの回転出力をスライダ１０７の往復動作に変換する運動変換部１２１とを有する往復動式電動工具１０１であって、上記運動変換部１２１は、スライダ１０７の往復動作に対向して逆位相で往復動するカウンタウェイト１３９を有するとともに、カウンタウェイト１３９は、スライダ１０７の往復動作の方向と交差する方向に往復動することを特徴とする。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシプロソー等の往復動式電動工具において工具を駆動する際の制振技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
往復動式電動工具の一例として、特開２００１−９６３２号にレシプロソーの構成が開示されている。この先行技術に係るレシプロソーは、先端に工具が取付けられたスライダをモータの回転動作を介して往復動作させるための運動変換機構を有するとともに、当該運動変換機構にカウンタウェイトを設定する構成が開示されている。このカウンタウェイトは、スライダの往復動作に伴って当該スライダの往復動作の方向とは逆向きに、すなわちスライダの往復動の位相に対し１８０度位相がシフトした状態で往復動するよう構成され、これによってスライダが往復動する際の振動を極力減殺し電動工具の振動の抑制を図っている。
【０００３】
かかるカウンタウェイトはスライダの往復動作と逆位相で往復動するので、スライダの長軸方向については、スライダとカウンタウェイトとの間で慣性力を主体とする相互の運動量の減殺が行え、合理的な制振が可能である。一方、互いに逆方向に往復動作するスライダとカウンタウェイトとを同軸上に配置することが困難なため、レシプロソーの重心からスライダまでの距離と、当該重心からカウンタウェイトまでの距離が相違することに起因して、レシプロソーの重心回りに無用の回転モーメントが生じ得るので、かかる回転モーメントに対する制振対策を講じる要請がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、往復動式電動工具において工具を往復駆動する際の振動につき、当該往復動式電動工具に作用する回転モーメントをも考慮しつつ一層低減するのに有用な技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。請求項１に記載の発明によれば、モータと、往復動して被加工材に所定の加工作業を行う工具と、当該工具を駆動するべく往復動作するスライダと、モータの回転出力をスライダの往復動作に変換する運動変換部とを有する往復動式電動工具が構成される。本発明における「往復動式電動工具」としては、木工、金工、石工等といった各種被加工材の加工作業に用いられる電動工具が包含され、さらにレシプロソー、ジグソー等の各種工具が広く包含されるものとする。「運動変換部」は、モータの回転出力を適宜スライダの往復動作に切り替えることが可能な一般的運動変換機構を広く包含する。
【０００６】
本発明における運動変換部は、スライダが往復動するのに対向して往復動するカウンタウェイトを有する。カウンタウェイトは「バランサ」とも称呼される。カウンタウェイトがスライダの往復動に「対向して逆位相で往復動」とは、スライダの往復動作の位相とカウンタウェイトの往復動作の位相とが概ね１８０度ずれることで相互に正対する関係をいうものとする。本発明では、カウンタウェイトは、スライダの往復動作方向と交差する方向へ往復動するように構成され、これによってスライダが往復動作することで生じる回転モーメントと、カウンタウェイトが往復動作することで生じる回転モーメントとの均衡を図っている。
【０００７】
「スライダの往復動作方向と交差する方向」「交差」の態様としては、スライダとカウンタウェイトの各往復動作方向の交差角が常に一定となる態様、すなわち両者が所定の交差角を形成しつつ直線的に往復動する形態や、両者の交差角が変化する態様、すなわち両者が相対的に曲線状に往復動する形態を広く包含する。
【０００８】
本発明によれば、スライダとカウンタウェイトが相互に対向して逆位相で往復動作する場合に、スライダの長軸方向における運動量の均衡のみならず、往復動式電動工具の重心回りに作用する回転モーメントに関しても両者の均衡を図ることが可能になり、制振効果に優れた往復動式電動工具が提供されることとなった。
【０００９】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明では、上記往復動式電動工具におけるカウンタウェイトが、スライダの往復動作の方向に対して所定の傾斜角をなす方向に、直線状に往復動するよう構成されている。カウンタウェイトが、スライダの往復動作の方向と所定の傾斜角をなす方向に交差しつつ直線状に往復動するので、スペース効率に優れた空間設計が行い易くなる。
【００１０】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明では、上記請求項２に記載の往復動式電動工具におけるカウンタウェイトにつき、往復動式電動工具の重心に近接するように移動する際に、当該カウンタウェイトによる前記重心回りの回転モーメントを増大するべくスライダの軸線に近接するように構成する。カウンタウェイトにつき、往復動式電動工具の重心に近接するにつれてスライダの軸線に近接させることで、往復動式電動工具の重心とカウンタウェイトの重心とを結ぶ線に対して直交する方向へのカウンタウェイトの分力が大きくなるように構成し、往復動式電動工具の重心回りのカウンタウェイトの回転モーメントが大きくなるよう設定することが可能となるので、当該カウンタウェイトと対向して往復動するスライダの回転モーメントをより効果的に減殺することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施の形態では、図１に示すように往復動式電動工具の一例としてレシプロソー１０１を用いて説明する。図１に示すように、本実施の形態に係るレシプロソー１０１は、概括的に見て本体部１０３、本体部１０３に着脱自在に装着されるバッテリ１０５、本体部１０３から突出するスライダ１０７先端のチャック１０９に取付けられて被加工材（便宜上特に図示しない）を切断作業するブレード１１１を主体として構成されている。ブレード１１１は本発明における「工具」に対応する。本体部１０３はモータハウジング１０３ａ、ギアハウジング１０３ｂ、ハンドグリップ１０３ｃとが一体として構成されている。
【００１２】
本体部１０３を構成するモータハウジング１０３ａ内にはモータ１１３が配設されており、作業者がトリガスイッチ１１５を投入操作することで当該モータ１１３が駆動され、これによってブレード１１１がスライダ１０７およびチャック１０９とともに図中左右方向に往復動し、被加工材を切断可能に構成される。
【００１３】
本実施の形態に係るレシプロソー１０１の主要部の正面断面構成が図２に示される。なお図２では便宜上ハンドグリップ１０３ｃ内の構造、ブレード１１１およびモータ１１３の図示を省略している。図２に示すように先端にチャック１０９が設けられたスライダ１０７は、軸受１０７ａによって長軸方向（図中左右方向）に往復動可能に支持されるとともに、本体部１０３のうちのギアハウジング１０３ｂ内に設けられた運動変換機構１２１を介してモータ出力軸１１７と接続されている。運動変換機構１２１は、モータ出力軸１１７の回転運動をスライダ１０７の長軸方向（図２中左右方向）への往復直線運動に変換する機構であり、ベベルギア１２３、偏心ピン１２９、クランク１３１、ガイドピン１３３、カウンタウェイト１３９とを主体として構成される。
【００１４】
ベベルギア１２３は、ベアリング１２７によって軸支されるとともに図中上下方向に延在する回転軸１２５の上端側に、当該回転軸１２５と一体に回転可能に取付けられている。ベベルギア１２３にはモータ回転軸１１７が噛み合い係合する。偏心ピン１２９は、その一端側がベベルギア１２３の回転中心から所定距離シフトした位置において当該ベベルギア１２３に螺着される。また他端側には当該偏心ピン１２９の大径頭部およびワッシャが設定されており、クランク１３１は偏心ピン１２９の大径頭部およびワッシャと、ベベルギア１２３との間に挟み込まれて偏心ピン１２９と一体化される。従ってベベルギア１２３が回転軸１２５回りに自転した場合には、クランク１３１は、ベベルギア１２３の回転に伴って回転軸１２５回りに公転動作する偏心ピン１２９とともに一体状に公転する。この結果、クランク１３１の先端部に取付けられたガイドピン１３３は、図２に示すように回転軸１２５の左上に位置する状態と、図５に示すように回転軸１２５の右上に位置する状態との間で動作可能とされる。
【００１５】
上記ガイドピン１３３は、クランク１３１の一端側に圧入により固定状に取付けられている。一方、ガイドピン１３３の図中上端側は、スライダ１０７に形成されたスライダブロック１３７に対しベアリング１３５を介して嵌装される。すなわちガイドピン１３３は、当該ガイドピン１３３の軸方向およびスライダ１０７の長軸方向について変位が規制されつつ相対的に回転可能に取付けられている。
【００１６】
クランク１３１にはカウンタウェイト１３９が遊嵌状に取付けられる。カウンタウェイト１３９は、モータ出力軸１１７を介してベベルギア１２３が回転軸１２５回りに回転駆動された場合に、回転軸１２５を中心として偏心ピン１２９とともに公転するクランク１３１により、スライダ１０７の長軸方向（図中左右方向）に往復動可能に構成されている。なおカウンタウェイト１３９には、図４に示すように長孔状の係合孔１３９ａが形成されており、回転軸１２５回りのクランク１３１の公転運動のうち、スライダ１０７の長軸と水平面内で交差する方向の動作成分については当該長孔状の係合孔１３９ａに逃がされ、クランク１３１の長軸方向への動作成分のみがカウンタウェイト１３９に伝達される構成とされている。すなわちカウンタウェイト１３９はスライダ１０７の長軸方向への往復動のみが許容される構成とされている。
【００１７】
図２に示されるように、カウンタウェイト１３９は、係合孔１３９ａを介して、スライダ１０７の長軸に対し所定の傾斜角Ｃをなすようにクランク１３１に傾斜状に取付けられている。カウンタウェイト１３９の両側端部は、本体部１０３に設けられた保持プレート１４１の溝部１４３に摺動可能に係合する。溝部１４３は、スライダ１０７の長軸方向に対してカウンタウェイト１３９と同等の傾斜角Ｃをなすよう構成される。これによりカウンタウェイト１３９の往復動は保持プレート１４１の溝部１４３によってしっかりと保持されながら案内される。なおカウンタウェイト１３９は、レシプロソー１０１の重心Ｇ（図２参照）に向かうにつれてスライダ１０７に近接するように、換言すれば重心Ｇから離間するにつれて、スライダ１０７から離間しつつ重心Ｇ回りの周回線に近接するように傾斜配置されている。
【００１８】
図３および図４に示すように、カウンタウェイト１３９のクランク１３１への係合孔１３９ａは、図２に示すスライダ１０７の長軸と水平面内で交差する方向（図４では上下方向）に長孔となるよう形成されるとともに、さらに鉛直方向に対し微小角度だけ傾斜して形成されている（図３においては水平方向から見て「９０度＋φ」で示される）。そして当該係合孔１３９ａに図２に示すクランク１３１を遊嵌状に挿通することにより、カウンタウェイト１３９がスライダ１０７の長軸方向に対し傾斜角Ｃをもって取付けられる。当該傾斜角Ｃは、上記係合孔１３９ａの傾斜角φと合致する。
【００１９】
本実施の形態に係るレシプロソー１０１は上記のように構成される。次に当該レシプロソー１０１の作用および使用方法について説明する。図１に示すレシプロソー１０１のハンドグリップ１０３ｃに設けられたトリガスイッチ１１５を作業者が投入すると、バッテリ１０５からの駆動電流によりモータ１１３が通電駆動される。これにより図２に示すモータ出力軸１１７が回転駆動される。モータ出力軸１１７の回転により、当該モータ出力軸１１７に噛み合い係合したベベルギア１２３が回転軸１２５回りに水平面内にて回転駆動される。ベベルギア１２３の回転により回転軸１２５からオフセットして配置された偏心ピン１２９は回転軸１２５回りに公転する。この結果、クランク１３１は、当該偏心ピン１２９とともに回転軸１２５回りに水平面内を公転する。
【００２０】
クランク１３１の公転により、当該クランク１３１の一端側に取付られたガイドピン１３３が、自転しつつ回転軸１２５回りにクランク１３１と一体状に公転する。ガイドピン１３３はベアリング１３５によってスライダブロック１３７に遊嵌されており、ガイドピン１３３の公転を介してスライダ１０７は長軸方向（図２中左右方向）に直線状に往復動することとなる。なおガイドピン１３３の自転動作はベアリング１３５に受承されてスライダ１０７側には伝達されない。これによりスライダ１０７の先端に配置されたチャック１０９に取付けられたブレード１１１（図１参照）が往復動して被加工材を切断作業する。
【００２１】
本実施の形態では、スライダ１０７が往復動する一方において、カウンタウェイト１３９が当該スライダ１０７の往復動作と逆位相で往復動するように構成されている。その動作構成について説明する。上記のように、クランク１３１に対しては、係合孔１３９ａを介してカウンタウェイト１３９が遊嵌されるとともに、当該係合孔１３９ａはクランク１３１の公転運動のうち、水平面内にてスライダ１０７と交差する方向への動作を逃がす構成とされており、クランク１３１が回転軸１２５回りに公転することによりカウンタウェイト１３９はスライダ１０７の長軸方向と傾斜角Ｃを形成しつつ直線状に往復動する。このときスライドガイド１４３がカウンタウェイト１３９を確実に保持しつつ傾斜状の往復動をガイドする。
【００２２】
図２に示すスライダ１０７は、図５に示すように本体部１０３に最も近接した位置まで後退可能に構成される。すなわちベベルギア１２３が回転し、クランク１３１およびガイドピン１３３が回転軸１２５回りに公転することにより、スライダ１０７は、図２に示すように本体部１０３から最も離間して突出した位置と、図５に示すように本体部１０３に最も近接した位置との間で往復動する。このときカウンタウェイト１３９はスライダ１０７の往復動と逆位相となるように往復動するよう構成されている。すなわちスライダ１０７が図２に示すように最も突出した位置に達する際には、カウンタウェイト１３９は最も奥側（図中右側）に後退し、スライダ１０７が図５に示すように最も後退した位置に達する際には、カウンタウェイト１３９は最も先端側（図中左側）に突出するように構成される。換言すれば、スライダ１０７の往復動の位相とカウンタウェイト１３９の往復動の位相とは１８０度シフトするように構成される。これにより、スライダ１０７の運動量ないし運動エネルギーが、当該スライダ１０７と対向して逆方向に往復動するカウンタウェイト１３９の運動量ないし運動エネルギーと適宜減殺され、レシプロソー１０１駆動の際の振動の発生を極力抑制することが可能となる。
【００２３】
さらに本実施の形態では、カウンタウェイト１３９は、スライダ１０７と傾斜角Ｃを形成しつつ往復動するよう構成される。カウンタウェイト１３９は、レシプロソー１０１の重心Ｇから離間するように移動する際に、すなわち図２に示す最奥側の位置から図５に示す先端側へ最も突出した位置へと移動さる際に、スライダ１０７の長軸から離間するように傾斜して往復動させる。これによりカウンタウェイト１３９につき、レシプロソー１０１の重心Ｇから離間するにつれてスライダ１０７の軸線から離間させることで、換言すればレシプロソー１０１の重心Ｇに近接するにつれてスライダ１０７の軸線に近接するように構成することで、レシプロソー１０１の重心Ｇとカウンタウェイト１３９の重心Ｇ１とを結ぶ線に対して直交する方向へのカウンタウェイト１３９の分力が大きくなるように構成し、レシプロソー１０１の重心Ｇ回りのカウンタウェイト１３９の回転モーメントが大きくなるようにすることが可能となるので、スライダ１０７による重心Ｇ回りの回転モーメントを一層効果的に減殺し、重心Ｇ回りのスライダ１０７の回転モーメントに起因するレシプロソー１０１の振動を合理的に抑制することができる。
【００２４】
なお、従来のようにカウンタウェイト１３９をスライダ１０７に対し傾斜させない場合、および本実施の形態のように傾斜させた場合それぞれにつき、当該カウンタウェイト１３９の回転モーメントの変動は下記のように規定され得る。
（カウンタウェイト１３９を傾斜させない場合）
カウンタウェイト１３９を傾斜させずにスライダ１０７と平行に往復動させた場合に、カウンタウェイト１３９の移動動作によって生じる慣性力をＦ、レシプロソー１０１の重心Ｇとカウンタウェイト１３９の重心Ｇ１とを結ぶ線の長さをＲ，および当該Ｇ−Ｇ１線に対し、慣性力Ｆの作用する方向（すなわちカウンタウェイト１３９の移動方向）のなす狭角側の角度をＡとする。この場合レシプロソー１０１の重心Ｇ回りのカウンタウェイト１３９の回転モーメントは、Ｒ×ＦｓｉｎＡで規定される。
【００２５】
（カウンタウェイト１３９を傾斜させた場合）
カウンタウェイト１３９をスライダ１０７の長軸に対し傾斜角Ｃだけ傾斜させた本実施の形態の場合、Ｇ−Ｇ１線に対し、慣性力Ｆの作用する方向がなす角度が（Ａ＋Ｃ）に増大することとなる。従って本実施の形態では、レシプロソー１０１の重心Ｇ回りのカウンタウェイト１３９の回転モーメントは、Ｒ×Ｆｓｉｎ（Ａ＋Ｃ）で規定されることとなる。上記のように本実施の形態では、カウンタウェイト１３９がレシプロソー１０１の重心Ｇに近接するにつれてスライダの軸線に近接するよう構成しているため、ＡおよびＡ＋Ｃはいずれも９０度以下の角度に設定され、ｓｉｎＡ＜ｓｉｎ（Ａ＋Ｃ）の関係が維持されるので、カウンタウェイト１３９を傾斜させた場合の当該カウンタウェイト１３９の回転モーメントを、傾斜させなかった場合に比べて大きく設定し、スライダ１０７の回転モーメントを効果的に減殺することができる。
【００２６】
なおカウンタウェイト１３９を傾斜させることにより、当該カウンタウェイト１３９の水平方向の分力は傾斜角Ｃの余弦分だけ減少することになるが、当該傾斜角Ｃは比較的小さな値であるため減少量は微小であること、および上記回転モーメントに関する制振が実現されるため、水平方向におけるスライダ１０７の運動量との減殺分が多少減じられたとしても、レシプロソー全体における制振性能が向上されることとなるため、本実施の形態に係るレシプロソー１０１は実用上の振動抑制に関して所定の効果を奏することとなる。
【００２７】
上記趣旨より下記の態様が可能である。
「請求項４に記載の往復動式電動工具であって、
前記カウンタウェイトにつき、当該往復動式電動工具の重心回りの慣性力の分力を増大させるべく、当該往復動式電動工具の重心と前記カウンタウェイトの重心とを結ぶ線に対して、前記カウンタウェイトの移動方向がなす角度が９０度以内となる範囲で、前記カウンタウェイトの往復動作方向と前記スライダの往復動作方向の交差角が設定されていることを特徴とする往復動式電動工具。」
【００２８】
このように構成することで、往復動式電動工具の重心回りのカウンタウェイトの回転モーメントを確実に増大して、スライダの往復動作に起因して生じる回転モーメントを効果的に減殺することが可能となる。
【００２９】
本実施の形態によれば、スライダ１０７の往復動に対しカウンタウェイト１３９を対向状に逆位相で往復動作させる構成において、スライダ１０７の長軸方向における運動量の均衡のみならず、レシプロソー１０１の重心Ｇ回りに作用する回転モーメントに関しても両者の均衡を図ることが可能になり、レシプロソー駆動時の制振効果を向上することが可能となった。
【００３０】
なお本実施の形態では、カウンタウェイト１３９は、スライダ１０７の長軸方向と交差する方向に直線状に往復動するよう構成したが、これを曲線状に往復動する構成に代替してもよい。例えばカウンタウェイト１３９を往復動させる際の曲線軌道の中心をレシプロソー１０１の重心Ｇと合致させ、あるいは概ね重心Ｇの近傍に設定することで、カウンタウェイト１３９の重心回りの回転モーメントが定常状態に近づくように設定することが可能となる。
【００３１】
また本実施の形態では、往復動式電動工具の一例としてレシプロソー１０１を用いて説明したが、工具が往復動して被加工材を加工作業する形態、例えばジグソー等にも広く適用が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、往復動式電動工具において工具を往復駆動する際の振動につき、当該往復動式電動工具に作用する回転モーメントをも考慮しつつ一層低減するのに有用な技術が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るレシプロソーの全体構成を示す。
【図２】本実施の形態に係るレシプロソーの主要部を示す部分的断面図である。
【図３】本実施の形態で用いられているカウンタウェイトの正面断面を示す。
【図４】本実施の形態で用いられているカウンタウェイトの平面図である。
【図５】図２に示す状態からスライダ１１１がスライダ先端側方向に移動した状態を示す。
【符号の説明】
１０１　レシプロソー
１０３　本体部
１０５　バッテリ
１０７　スライダ
１０９　チャック
１１１　ブレード（工具）
１１３　モータ
１１５　トリガスイッチ
１１７　モータ出力軸
１２１　運動変換機構
１２３　ベベルギア
１２５　回転軸
１２７　ベアリング
１２９　偏心ピン
１３１　クランク
１３３　ガイドピン
１３５　ベアリング
１３７　スライダブロック
１３９　カウンタウェイト
１４１　保持プレート
１４３　スライドガイド

Claims (3)

1. モータと、往復動して被加工材に所定の加工作業を行う工具と、前記工具を駆動するべく往復動作するスライダと、前記モータの回転出力を前記スライダの往復動作に変換する運動変換部とを有する往復動式電動工具であって、
   前記運動変換部は、前記スライダの往復動作に対向して逆位相で往復動するカウンタウェイトを有するとともに、当該カウンタウェイトは、前記スライダの往復動作の方向と交差する方向に往復動することを特徴とする往復動式電動工具。
2. 請求項１に記載の往復動式電動工具であって、
   前記カウンタウェイトは、前記スライダの往復動作の方向に対し所定の傾斜角をなす方向に直線状に往復動するよう構成されていることを特徴とする往復動式電動工具。
3. 請求項２に記載の往復動式電動工具であって、
   前記カウンタウェイトは、当該往復動式電動工具の重心に近接するように移動する際に、当該カウンタウェイトによる前記重心回りの回転モーメントを確保するべく前記スライダの軸線に近接するように構成されていることを特徴とする往復動式電動工具。

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