(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業工具本体と、
前記作業工具本体に回転自在に配置された駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材から動力伝達部を介して回転駆動される被動側回転部材と、
前記駆動側回転部材および前記被動側回転部材を介して回転駆動されることで所定の加工作業を行う先端工具と、
前記作業工具本体に周方向の相対移動不能に取り付けられるとともに、所定の曲率半径で形成された内周面を有する中空状の外側リングと、
前記被動側回転部材に一体回転するように取り付けられるとともに、前記外側リングの内側に回転可能に配置され、かつ外周面には前記外側リングの内周面との対向間隔が周方向に漸次変化する面領域を有する内側リングと、
前記外側リングの内周面と前記内側リングの面領域との間に介在され、前記外側リングの内周面と前記内側リングの面領域との間に噛み付く噛み付き位置と、前記噛み付きが解除される噛み付き解除位置との間で移動可能なボール部材と、を有し、
前記ボール部材は、前記被動側回転部材が前記駆動側回転部材から前記動力伝達部を介して回転駆動されるときには、前記噛み付き解除位置に置かれることによって前記内側リングの前記外側リングに対する回転を許容し、前記先端工具から前記被動側回転部材に回転力が入力されたときには、前記噛み付き位置へと移動されることによって前記外側リングに対する前記内側リングの回転をロックする構成とされた作業工具であって、
前記外側リングの内周面には周方向の内溝が設けられ、前記内側リングの外周面には前記面領域が概ね１８０度の位相差を置いて形成されるとともに、それら各面領域には周方向の外溝が設けられ、前記ボール部材は、前記内溝と前記外溝にそれぞれ嵌合された状態で前記噛み付き位置と前記噛み付き解除位置との間で転動する構成とされ、
前記外側リングの中空孔部は、前記内側リングを同心状に収容することが可能とされ、かつ法線方向が直交した状態で前記内側リングが通過可能とされており、
前記外側リングには、軸方向の一端側に前記中空孔部の内径方向に張り出すリング状のフランジ部が形成されており、
前記外側リングの内溝に前記ボール部材を周方向に概ね１８０度の位相差で嵌合するとともに、当該ボール部材を前記フランジ部上に置いた状態において、前記外側リングに対して法線方向が直交するように前記内側リングの向きが定められるとともに、前記各外溝の周方向の一端が前記ボール部材にそれぞれ合わせられ、この状態で前記内側リングが前記外側リングの中空孔部内のほぼ中央まで挿入され、当該挿入状態において、前記ボール部材を支点にして前記内側リングが概ね９０度回転されて前記外側リングの中空孔部内に同心状に収容されることで前記外側リング、前記内側リングおよびボール部材が相互に組み付けられる構成とされ、これにより前記外側リングと前記内側リングが前記ボール部材を介在した状態で互いに軸方向への相対移動が規制された状態とされることを特徴とする作業工具。
【請求項２】
請求項１に記載の作業工具であって、
前記フランジ部には、周方向の一部に切欠が形成されており、
前記内側リングは、外周に前記切欠を通過可能な突部を有し、
前記外側リング、前記内側リングおよび前記ボール部材の組み付け時において、前記ボール部材を支点にして前記内側リングが概ね９０度回転されたとき、前記突部が前記切欠を通過して前記外側リングの中空孔部内に同心状に収容され、当該収容状態において、前記内側リングと前記外側リングが周方向へ所定角度だけ相対移動されることによって前記突部が前記フランジ部に係合され、これにより前記ボール部材を支点とする前記内側リングの前記外側リングに対する回動動作が規制される構成としたことを特徴とする作業工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばディスクグラインダのように、先端工具の回転運動を利用して加工作業を行う作業工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平１１−７２１２２号公報（特許文献１）には、工具交換を容易にするためのスピンドルロック機構を備えた手持ち式の電動ネジ締め工具が開示されている。このネジ締め工具では、駆動側回転部材としての駆動軸と被動側回転部材としてのスピンドルが軸継手を介して同軸で連接されている。軸継手は、駆動軸側から回転力が入力された場合には、駆動側軸継手の爪部が被動側軸継手の爪部に周方向において当接し、これによって駆動軸の回転力をスピンドルに伝達するが、スピンドル側から回転力（外力）が入力された場合には、被動側軸継手とハウジングに固定されたロックリングとの間にロック部材が噛み付き、このことによってスピンドルの回転がロックされる構成である。このような構成のスピンドルロック機構を備えた電動ネジ締め工具によれば、工具を交換する際にスピンドルの回転をわざわざロックする必要がなく、工具交換を容易に行うことができる。
【０００３】
特許文献１の場合、ロック部材としてコロ（円柱体）を用いている。コロは、ロックリングの内周面と被動側軸継手の外周面における接線方向の平面領域との間に介在され、内周面と平面領域との径方向の間隔が最も大きい平面領域のほぼ中央部に置かれた状態では被動側軸継手の回転を許容し、平面領域の中央部から外れたときにはロックリングの内周面と平面領域との間に噛み付くことによって被動側軸継手をロックする構成である。ところが、上記構成の場合、コロの軸線が被動側軸継手の回転軸線に対して傾き、動作の安定性に欠けるという問題があり、かかる点でなお改良の余地がある。
【特許文献１】特開平１１−７２１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、駆動側から入力される回転の伝達についてはこれを許容し、被動側から入力される回転についてはこれをロックする機能を有する作業工具において、ロック部材の動作の安定化を図る上で有効な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、作業工具本体と、作業工具本体に回転自在に配置された駆動側回転部材と、駆動側回転部材から動力伝達部を介して回転駆動される被動側回転部材と、駆動側回転部材および被動側回転部材を介して回転駆動されることで所定の加工作業を行う先端工具と、を有する作業工具が構成される。本発明における「作業工具」は、典型的には、先端工具としての砥石の回転動作によって被加工材に研削作業や研磨作業を遂行するディスクグラインダがこれに該当するが、ディスクグラインダに限らず、例えばネジ締め工具、穴開け工具等のように、回転動作を行う先端工具によって被加工材に対し所定の加工作業を遂行する作業工具であれば、広く適用することが可能である。
【０００６】
本発明に係る作業工具は、作業工具本体に周方向の相対移動不能に取り付けられるとともに、所定の曲率半径で形成された内周面を有する中空状の外側リングと、被動側回転部材に一体回転するように取り付けられるとともに、外側リングの内側に回転可能に配置され、かつ外周面には外側リングの内周面との対向間隔が周方向に漸次変化する面領域を有する円形の内側リングと、外側リングの内周面と内側リングの面領域との間に介在され、外側リングの内周面と内側リングの面領域との間に噛み付く噛み付き位置と、噛み付きが解除される噛み付き解除位置との間で移動可能なボール部材と、を有する。ボール部材は、被動側回転部材が駆動側回転部材から動力伝達部を介して回転駆動されるときには、噛み付き解除位置に置かれることによって内側リングの外側リングに対する回転を許容し、先端工具から被動側回転部材に回転力が入力されたときには、噛み付き位置に移動されることによって外側リングに対する内側リングの回転をロックする構成とされる。すなわち、本発明によれば、駆動側回転部材から被動側回転部材への回転の伝達は許容し、被動側回転部材側からの回転力の入力についてはこれをロックするロック機能付き作業工具が提供される。この回転力のロック機能は、典型的には、先端工具の交換時において、当該先端工具が着脱自在に装着されるスピンドルに対して周方向の外力が入力される場合における当該スピンドルの回転ロックとして好適に用いられる。なお本発明における「噛み付き解除位置」とは、特定の位置のみならず、所定の領域を含む概念である。
【０００７】
本発明においては、外側リングの内周面あるいは内側リングの面領域の少なくとも一方には、周方向に延びる溝が形成され、ボール部材は、溝に案内されつつ噛み付き位置と噛み付き解除位置との間で転動する構成としている。本発明における「面領域」は、典型的には、扁平面、傾斜面あるいは曲面によって構成される。また溝の断面形状については、ボール部材の曲率よりも大きい曲率の円弧状に形成する態様、あるいはＶ字状に形成する態様等を好適に包含する。また駆動側回転部材による被駆動側回転部材の回転駆動については、一方向にのみ回転する方式、あるいは正転、逆転の二方向に回転する方式のいずれであってもよい。またボール部材による内側リングの回転ロックについては、左右いずれの方向についてもそれぞれロックできることが好ましいが、左右いずれか一方向についてのみロックできる構成であっても差し支えない。
【０００８】
本発明によれば、内側リングの回転をロックする部材としてボール部材を用いるとともに、外側リングの内周面には周方向の内溝が設けられ、内側リングの面領域には周方向の外溝が形成され、ボール部材は、溝に案内されつつ噛み付き位置と噛み付き解除位置との間で転動する構成としている。すなわち、ボール部材を溝によって案内する構成のため、当該ボール部材の動作が安定する。またボール部材が溝に嵌合する構成のため、例えば溝をボール部材の曲率に近似した曲率の円弧状に形成することによって、溝に対してボール部材が線接触状態で転動することが可能になる。これによって、例えばボール部材が外側リングの内周面あるいは内側リングの面領域が扁平面によって構成される場合、すなわちボール部材が点接触で転動する構成の場合に比べて、ボール部材、外側リングあるいは内側リングの耐久性を向上することができる。
【０００９】
また、本発明によれば、外側リングの内周面には周方向の内溝が設けられ、内側リングの外周面には面領域が周方向に概ね１８０度の位相差を置いて形成されるとともに、それら各面領域には周方向の外溝が設けられる。そしてボール部材は、内溝と外溝にそれぞれ嵌合された状態で噛み付き位置と噛み付き解除位置との間で転動する構成とされる。このように、外側リングと内側リングとの双方に溝を設ける構成としたことにより、ボール部材の耐久性を高める上でより有効となる。
【００１０】
ところで、外側リングの内周面の内溝と、内側リングの外周面に概ね１８０度の位相差を置いて形成される面領域の外溝との間にボール部材を嵌合状態で介在する構成の場合、それら３つの部材を合理的に組み付けることは容易ではなく、相当の工夫が必要となる。このことから、本発明においては、外側リングの中空孔部は、内側リングを同心状に収容することが可能とされ、かつ法線方向が直交した状態で内側リングが通過可能とされ、また外側リングには、軸方向の一端側に中空孔部の内径方向に張り出すリング状のフランジ部が形成されている。そして、外側リングの内溝にボール部材を周方向に概ね１８０度の位相差で嵌合するとともに、当該ボール部材をフランジ部上に置いた状態において、外側リングに対して法線方向が直交するように内側リングの向きが定められるとともに、各外溝の周方向の一端がボール部材にそれぞれ合わせられ、この状態で内側リングが外側リングの中空孔部内のほぼ中央まで挿入され、当該挿入状態において、ボール部材を支点にして内側リングが概ね９０度回転されて外側リングの中空孔部内に同心状に収容されることで外側リング、内側リングおよびボール部材が互いに組み付けられる構成とされる。これにより外側リングと内側リングが内溝と外溝間にボール部材を介在した状態で互いに軸方向への相対移動が規制された状態とされる。すなわち、本発明によれば、互いに同心状に配置される内溝付き外側リングと外溝付き内側リング間にボール部材を介在した状態で、それら３種類の機能部品を所定の位置関係に合理的に組付けることができる。なお本発明における「概ね１８０度」、「概ね９０度」とは、文字通りの１８０度、あるいは９０度のみならず、当該１８０度あるいは９０度に近似する角度を包含するものでる。
【００１１】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作業工具におけるフランジ部には、周方向の一部に切欠が形成されており、内側リングは、外周に切欠を通過可能な突部を有する。そして外側リング、内側リングおよびボール部材の組み付け時において、ボール部材を支点にして内側リングが概ね９０度回転されたとき、突部が切欠を通過して外側リングの中空孔部内に同心状に収容され、当該収容状態において、内側リングと外側リングが周方向へ所定角度だけ相対移動されることによって突部がフランジ部に係合され、これによりボール部材を支点とする内側リングの外側リングに対する回動動作が規制される構成とした。かかる構成によれば、外側リング、内側リングおよびボール部材は、組み付けられた状態に維持されるため、組付け後は、これらをユニット部品として取り扱うことが可能となり、被動側回転部材あるいは作業工具本体に組み付ける際の組み付け作業を容易に行うことが可能となる。なお本発明における「概ね９０度」とは、文字通りの９０度のみならず、当該９０度に近似する角度を包含するものでる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駆動側から入力される回転の伝達についてはこれを許容し、被動側から入力される回転についてはこれをロックするロック機能付き作業工具において、ロック部材の動作の安定化を図る上で有効な技術が提供されることとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態につき、図１〜図２１を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態では、作業工具の一例として、金属、コンクリート、石材等の各種被加工材の研削作業あるいは研磨作業に用いられる手持ち式の電動ディスクグラインダを用いて説明する。図１には電動ディスクグラインダ１０１の全体構成が縦断面図によって示されている。なお便宜上、図１ではディスクグラインダ１０１の後側（図示右側）の一部を省略している。図２は動力伝達機構部を示す縦断面図である。図３は図２のＡ−Ａ線に基づく断面図であり、左側から右側に向って各断面構造部分の作動態様が順次示されており、（Ｉ）は加工作業時、（II）は砥石の取り外し時、（III）は砥石の取り付け時を示す。また図４〜図１２はそれぞれ動力伝達機構部の各構成部品を示す部品図であり、図４〜図６はギアを示し、図７および図８はスピンドルを示し、図９および図１０はロックカムを示し、図１１および図１２はロックリングを示す。図１３〜図２１はロックリング、ロックカムおよびスチールボールの組み付け方を説明する図である。
【００１４】
図１に示すように、電動ディスクグラインダ１０１は、長軸方向を前後方向（図示左右方向）とするものであって、モータハウジング１０５およびギアハウジング１０７からなる本体部１０３によって外郭が構成されている。本体部１０３は本発明における「作業工具本体」に対応する。モータハウジング１０５は、概ね円筒形状に形成され、当該モータハウジング１０５内には、駆動モータ１１１が収容されている。駆動モータ１１１は、その回転子１１３の回転軸線方向が電動ディスクグラインダ１０１の長軸方向となるように配置されている。駆動モータ１１１のモータ軸１１５の前端部側（図示左側）には、小ベベルギア１１７が取り付けられるとともに、冷却ファン１１９が当該モータ軸１１５と一体回転するように取り付けられている。なお本実施の形態においては、駆動モータ１１１の回転方向は、一方向に定められている。
【００１５】
モータハウジング１０５の前端部に連接されるギアハウジング１０７内には、駆動モータ１１１の回転出力を砥石１４１に伝達する動力伝達機構部１０９が収容されている。砥石１４１は、本発明における「先端工具」に対応する。図２に示すように、動力伝達機構部１０９は、小ベベルギア１１７（図１参照）、ギア１２１、スピンドル１２３、ロックカム１５１を主体として構成される。ギア１２１は、本発明における「駆動側回転部材」に対応し、スピンドル１２３は、本発明における「被動側回転部材」に対応する。なお駆動モータ１１１によって駆動されるギア１２１は、図３に示す矢印方向（右回転）に回転されるものとする。
【００１６】
ギア１２１は、外周領域に小ベベルギア１１７（図１参照）と常時に噛み合い係合する歯を有し、その軸方向が駆動モータ１１１の回転軸線に直交する方向、すなわち上下方向となるように配置される。スピンドル１２３は、ギア１２１の軸孔を貫通して同心状に配置されるとともに、当該ギア１２１に相対回転可能に嵌合されている。スピンドル１２３は、上下に延在されるとともに、その上下部においてそれぞれ軸受１２５，１２６（図１参照）を介してギアハウジング１０７に回転自在に支持された両持ちによる支持構造とされる。
【００１７】
図１に示すように、スピンドル１２３の先端（下端）は、ギアハウジング１０７の下面から突出され、その突出端部には二面幅とネジ部を有する砥石装着部１３１が形成されている。そして砥石装着部１３１には、砥石１４１が内側（砥石上面側）と外側（砥石下面側）の取付フランジ１３３，１３５を介して上下方向から挟み込むようにして着脱自在に装着される。砥石１４１の上面側に位置する内側の取付フランジ１３３は、砥石装着部１３１に二面幅を介して相対回転不能に取り付けられ、下面側に位置する外側の取付フランジ１３５をネジ部にねじ込むことで砥石１４１を取り付ける構造である。外側の取付フランジ１３５は、ネジ孔を有する部材であり、スピンドル１２３の回転方向と逆方向が締まり方向となるように設定される。つまり砥石１４１の回転駆動時に締まり勝手となるように設定されている。なお砥石１４１の後ろ半分は、カバー１４３によって覆われている。
【００１８】
ロックカム１５１は、図９および図１０に示すように、スプライン孔１５１ａを有する概ね円筒形に形成され、ギア１２１の軸方向の一端部である下面側に、当該ギア１２１と同心状に配置されている。ロックカム１５１は、本発明における「内側リング」に対応する。ロックカム１５１はスピンドル１２３に形成されたスプライン軸部１２３ａとスプライン嵌合により連結され、これによりスピンドル１２３と一体に回転する構成とされる。なおギア１２１およびロックカム１５１は、図２に示すように、下部側の軸受１２６と、スピンドル１２３にサークリップ１５７を介して取り付けられたワッシャ１５９とによってスピンドル１２３に対する軸方向の移動が規制されている。
【００１９】
ロックカム１５１は、その外周面において、互いに周方向に１８０度の位相差を有する２個の爪部１５３と、それら爪部１５３に対して周方向にそれぞれ９０度の位相差を有する（したがって互いには１８０度の位相差を有する）２個のカム部１５５とを備えている。爪部１５３は、本発明における「突部」に対応する。爪部１５３は、径方向に所定長さで突出する態様で設けられている。爪部１５３は、ギア１２１に設けられる動力伝達用としての２つの爪部１２１ａ（図５および図６参照）から回転力を受けてスピンドル１２３に伝達するべく設けられており、この回転力の伝達構成については、後述する。カム部１５５は、ロックカム１５１の外周面に切り落とし状に形成される平面領域１５５ａ（二面幅）と、当該平面領域１５５ａに形成され、当該平面領域１５５ａに沿って同一深さで接線方向に延在する断面円弧状の外溝１５５ｂとからなり、当該外溝１５５ｂは、後述するスチールボール１６５の曲率よりもやや大きい曲率の円弧面とされている。なお２つのカム部１５５の平面領域１５５ａは、互いに平行に形成されている。
【００２０】
図１、図２および図３に示すように、ギア１２１と下部の軸受１２６との間であって、かつロックカム１５１の外周には中空状のロックリング１６１が配置されている。ロックリング１６１は、本発明における「外側リング」に対応する。ロックリング１６１は、図１１および図１２に示すように、外周に径方向に突出する複数の突起１６１ａを有し、この突起１６１ａがギアハウジング１０７の内壁面に当該突起１６１ａに対応して形成された凹部１０７ａ（図１参照）と係合されることによって周方向の動きが規制されている。ロックリング１６１は、ロックカム１５１の爪部１５３を含む領域の外径の曲率半径よりも大きい曲率半径の内周面によって形成された中空孔部を有する。ロックリング１６１の内周面には、全周にわたって同一深さの断面円弧状の内溝１６１ｂが形成され、ロックカム１５１の外周面との間、およびカム部１５５との間にそれぞれ所定の隙間１５６が形成されている（図３参照）。ロックリング１６１の内溝１６１ｂは、スチールボール１６５の曲率よりもやや大きい曲率の円弧面とされている。
【００２１】
ロックリング１６１の内溝１６１ｂとロックカム１５１のカム部１５５の外溝１５５ｂとの間には、図３に示すように、スチールボール（鋼球）１６５が介在状に配置されている。スチールボール１６５は、本発明における「ボール部材」に対応する。ロックカム１５１のカム部１５５の外溝１５５ｂとロックリング１６１の内溝１６１ｂ間の径方向の対向間隔は、外溝１５５ｂの接線方向ほぼ中央部において最大となり、端部において最小となる。スチールボール１６５の外径は、溝間の最大間隔よりも小さく、最小間隔部よりも大きく設定されている。このため、スチールボール１６５は、内溝１６１ｂと外溝１５５ｂ間の最大間隔部に位置した状態（図３の（I）に示す状態であり、本発明における「噛み付き解除位置」に対応する）では、スピンドル１２３の回転を許容するが、最大間隔部から遊びの領域（可動領域）を経て移動した状態（図３の（II）および（III）に示す状態であり、本発明における「噛み付き位置」に対応する）では、ロックカム１５１のカム部１５５とロックリング１６１の内周面間に噛み付き、これによって当該ロックカム１５１とロックリング１６１間がロック状態となり、スピンドル１２３の回転がロックされる。すなわち、上記のロックカム１５１、ロックリング１６１およびスチールボール１６５によって、スピンドルロック機構が構成されている。
【００２２】
またロックリング１６１は、軸方向の一端側に内径方向へと張り出すリング状のフランジ部１６１ｃを有し、このフランジ部１６１ｃには、周方向における１８０度の位相差を置いた位置にそれぞれ略Ｕ字形の切欠１６１ｄが形成されている。この切欠１６１ｄは、前記ロックカム１５１の爪部１５３が軸方向に通過することが可能な大きさに設定されている。
【００２３】
前記ギア１２１の下面側には、当該ギア１２１の軸線回りに互いに９０度の位相差を有する４個の爪部１２１ａ，１２１ｂ（図５参照）が設けられている。各爪部１２１ａ，１２１ｂはギア１２１の軸方向および周方向にそれぞれ所定長さで延在する弧状に形成されており、図３に示すように、ロックカム１５１の爪部１５３とカム部１５５との間にそれぞれ位置するように、ロックカム１５１の外周面とロックリング１６１の内周面（内溝１６１ｂ）間の隙間に挿入した状態で配置される。ギア１２１側の４個の爪部１２１ａ，１２１ｂのうち、軸線を挟んで対向する２個の爪部１２１ａの周方向の一端部（回転方向の前面側）が、ロックカム１５１の爪部１５３の周方向の一端部に当接して当該ロックカム１５１に矢印方向（右回り）の回転力を与え、スピンドル１２３を同方向に回転させる。すなわち、ギア１２１の爪部１２１ａとロックカム１５１の爪部１５３とによって、ギア１２１の回転力をスピンドル１２３に伝達する回転力伝達機構が構成されており、本発明における「動力伝達部」に対応する。
【００２４】
そしてギア１２１とスピンドル１２３がギア１２１側の爪部１２１ａとロックカム１５１側の爪部１５３との当接状態を介して回転する一体回転状態では、ギア１２１側の他の２個の爪部１２１ｂは、周方向の一端がスチールボール１６５に当接し、当該スチールボール１６５を内溝１６１ｂと外溝１５５ｂ間の最大間隔部に保持してロックカム１５１とロックリング１６１間への噛み付きを回避する。すなわち、スピンドル１２３のギア１２１との一体回転を許容する。
【００２５】
本実施の形態に係る電動ディスクグラインダ１０１は、上記のように構成されている。次にその作用および使用方法を説明する。駆動モータ１１１の通電駆動により、モータ軸１１５、小ベベルギア１１７、ギア１２１が回転されると、図３の（I）に示すように、ギア１２１の２つの爪部１２１ａがロックカム１５１の爪部１５３に当接し、当該ロックカム１５１に右方向の回転力を与え、スピンドル１２３を右回転させる。このとき、ギア１２１の他の２つの爪部１２１ｂがスチールボール１６５に同時に当接し、当該スチールボール１６５をロックカム１５１の平面領域１５５ａの外溝１５５ｂとロックリング１６１の内溝１６１ｂ間の最大間隔部に保持して一体に回転させる。このため、スチールボール１６５は、平面領域１５５ａの外溝１５５ｂあるいは外側リング１６１の内溝１６１ｂに沿って転動する。すなわち、スチールボール１６５のロックカム１５１とロックリング１６１間への噛み付きが生じなく、ギア１２１の回転がスピンドル１２３に円滑に伝達されることになる。
【００２６】
次に砥石１４１をスピンドル１２３から取り外す場合につき説明する。この場合は、スピンドル１２３の静止状態において、ロックナットレンチ（図示省略）を用いて外側の取付フランジ１３５を緩めるべく右回り（スピンドル１２３の回転方向）に回転力を加えると、スピンドル１２３にスプラインを介して連結されているロックカム１５１が回動し、ロックカム１５１の爪部１５３がギア１２１の爪部１２１ａから離れる。すなわち、ロックカム１５１がギア１２１に対して右回りに相対回動する。この相対回動により、スチールボール１６５がギア１２１の爪部１２１ｂから離れ、可動領域を移動しロックカム１５１のカム部１５５とロックリング１６１の内周面間に噛み付き、スピンドル１２３の回転をロックする。したがって、ロック状態のスピンドル１２３に対して取付フランジ１３５を右回りに回転することによって当該取付フランジ１３５をスピンドル１２３の砥石装着部１３１から取り外すとともに、砥石１４１を取り外すことができる。
【００２７】
次に砥石１４１をスピンドル１２３に取り付ける場合につき説明する。スピンドル１２３の静止状態（図３の（II）の状態）において、砥石１４１を砥石装着部１３１に嵌め込むとともに取付フランジ１３５を左回りに回転して締め付けるが、当該締め付けに伴いスピンドル１２３に回転力が加わると、図３の（III）に示すように、ロックカム１５１がスピンドル１２３とともにギア１２１に対して左回りに相対回動し、それに伴いスチールボール１６５がカム部１５５とロックリング１６１の内周面間に噛み付き、スピンドル１２３の回転がロックされる。この状態で取付フランジ１３５を所定の強さで締め付けることによって砥石１４１をスピンドル１２３に取り付けることができる。
【００２８】
上述したように、本実施の形態によれば、砥石１４１をスピンドル１２３から取り外す場合、あるいは取り付ける場合において、スピンドル１２３側から回転力（外力）が入力されると、ロックカム１５１、ロックリング１６１およびスチールボール１６５によって構成されるスピンドルロック機構が作動する。すなわち、スピンドル１２３を外部から固定操作することなく、当該スピンドル１２３の回転をロックできる。このため、砥石１４１の着脱の操作性を向上できる。
【００２９】
さて、本実施の形態によれば、ロックカム１５１とロックリング１６１間に配置されるスチールボール１６５を、ロックカム１５１の平面領域１５５ａに形成した外溝１５５ｂと、ロックリング１６１の内周面に形成した内溝１６１ｂとにより案内する構成としたことによって、当該スチールボール１６５の動作が安定する。また本実施の形態では、スチールボール１６５の転動面を構成する外溝１５５ｂおよび内溝１６１ｂにつき、当該スチールボール１６５の曲率に近似した（僅かに大きい）曲率の円弧面によって構成している。このため、外溝１５５ｂおよび内溝１６１ｂに対してスチールボール１６５が線接触状態で転動することが可能になる。これによって、溝を有しない転動面をスチールボール１６５が点接触で転動する構成の場合に比べて、スチールボール１６５、ロックカム１５１あるいはロックリング１６１の耐久性を向上することができる。
【００３０】
ところで、本実施の形態に係るスピンドルロック機構においては、ロックリング１６１の内溝１６１ｂと、ロックカム１５１のカム部１５５の外溝１５５ｂとの間にスチールボール１６５を嵌合状態で介在する構成の場合、上記の如き利点を有する反面、それら３つの部材を組み付けることが難しい。
【００３１】
そこで、本実施の形態においては、上記３つの部材を合理的かつ容易に組み付けることができるように工夫している。図１３〜図２１には、その組み付け方が図示される。ロックリング１６１、ロックカム１５１およびスチールボール１６５の組み付けるに際し、ロックリング１６１の中空孔部は、ロックカム１５１を同心状に収容することが可能とされ、かつ法線方向が直交した状態でロックカム１５１が通過可能とされている。
【００３２】
図１３に示すように、径方向が水平方向となるようにロックリング１６１の姿勢を定め、その状態で２つのスチールボール１６５を、フランジ部１６１ｃ上における２つの切欠１６１ｄからそれぞれ周方向に９０度の位置に置く。次にロックカム１５１をロックリング１６１に対して法線方向が直交するように向きを定めるとともに、外溝１５５ｂの接線方向の一端がスチールボール１６５と対向するようにそれぞれ位置を合わせ、その状態でロックカム１５１をロックリング１６１の中空孔部内のほぼ中央まで挿入する。この状態が図１４〜図１６に示される。
次にロックリング１６１に対して２つのスチールボール１６５を支点にしてロックカム１５１を９０度回転する。この回転動作の態様が図１６〜図１８に段階的に断面状態で示される。なお図１９には図１８の状態が断面方向を変えて示され、図２０には図１８の状態が平面的に示される。ロックカム１５１が９０度回動動作されることによって当該ロックカム１５１の爪部１５３がロックリング１６１のフランジ部１６１ｃの切欠１６１ｄを通過する。これによりロックカム１５１は、ロックリング１６１の中空孔部内に同心状に収容される（図２０参照）。かくして、ロックカム１５１とロックリング１６１とは、ロックカム１５１の外溝１５５ｂとロックリング１６１の内溝１６１ｂ間に２個のスチールボール１６５が１８０度の位相差で介在された状態で組み付けられる。すなわち、ロックリング１６１とロックカム１５１とは、軸方向の相対移動が規制された状態に組み付けられることとなる。
この状態から、更にロックカム１５１をロックリング１６１に対して周方向のいずれか一方に適宜角度だけ相対回動させ、ロックカム１５１の爪部１５３をフランジ部１６１ｃの切欠１６１ｄから外れた位置に置く。この状態が図２１に示される。この状態では、爪部１５３がフランジ部１６１ｃに係合することとなり、スチールボール１６５を支点とするロックカム１５１のロックリング１６１に対する回動動作が規制される。
【００３３】
このように本実施の形態によれば、上記の手順で組み付け操作を行なうことで、ロックリング１６１とロックカム１５１とを、内溝１６１ｂと外溝１５５ｂ間にスチールボール１６５を介在した状態で容易かつ合理的に組み付けることができる。そして組み付け後のロックリング１６１およびロックカム１５１は、組み付けられた状態に維持され、その後においては、それらをユニット部品として取り扱うことが可能となる。このため、例えばロックリング１６１のギアハウジング１０７に対する組み付け作業、あるいはロックカム１５１のスピンドル１２３に対する組み付け作業を容易に行うことができる。
【００３４】
なお上述した実施の形態では、ロックカム１５１のカム部１５５に外溝１５５ｂを形成するとともに、ロックリング１６１の内周面に内溝１６１ｂを形成する場合で説明したが、ロックカム１５１のカム部１５５に外溝１５５ｂを形成し、ロックリング１６１の内周面には溝を有しない構成、すなわち軸方向にストレートな円周面とする構成に変更してもよい。このような構成としたときは、スチールボール１６５をロックカム１５１の外溝１５５ｂに嵌め込んだ状態においては、ロックリング１６１の中空孔部に対して周方向のどの位置でもロックカム１５１を嵌め込むことが可能となる。このため、カム部１５５の外溝１５５ｂによってスチールボール１６５の動作の安定化を確保しつつ、ロックカム１５１、ロックリング１６１およびスチールボール１６５の組み付け性を向上することが可能となる。またカム部１５５の外溝１５５ｂを省略し、ロックリング１６１の内周面に内溝１６１ｂを設ける構成に変更してもよい。
【００３５】
また本実施の形態においては、ロックカム１５１のカム部１５５の平面領域１５５ａにつき、扁平面によって構成している。このため、砥石１４１側からスピンドル１２３に回転力が入力された場合、右回りおよび左回りのいずれの方向についてもスピンドル１２３の回転をロックができる構成であるが、平面領域１５５ａを傾斜面で構成し、左右いずれか一方向の回転のみをロックできる構成に変更してもよい。なお傾斜面で構成する態様としては、当該傾斜面が直線状に延びてロックカム１５１の外周面に達している態様、あるいは傾斜面がロックリング１６１の内周面との間隔が広がる側で折れ曲がってロックカム１５１の外周面に達している態様のいずれでもよい。また平面領域１５５ａは曲面領域であってもよい。つまり、ロックカム１５１の外周面に形成されるカム部１５５としての面領域は、ロックリング１６１の内周面との対向間隔が周方向において漸次変化する構成であればよい。
また本実施の形態は、作業工具の一例として研削作業あるいは研磨作業に用いられる電動ディスクグラインダ１０１の場合で説明したが、これに限られるものではなく、例えばネジ締め工具あるいは穴開け工具のように、先端工具の回転動作によって所定の加工作業を行う作業工具であれば、適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施形態に係る電動ディスクグラインダの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】動力伝達機構部の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に基づく断面図であり、（Ｉ）は加工作業時、（II）は砥石の取り外し時、（III）は砥石の取り付け時を示す。
【図４】ギアの平面図である。
【図５】ギアの底面図である。
【図６】ギアの断面図である。
【図７】スピンドルの正面図である。
【図８】スピンドルの半断平面図である。
【図９】ロックカムの平面図である。
【図１０】ロックカムの断面図である。
【図１１】ロックリングの平面図である。
【図１２】ロックリングの断面図である。
【図１３】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、ロックリング上にスチールボールがセットされた状態を示す。
【図１４】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、ロックカムが法線方向を直交してロックリング内に挿入された状態を示す。
【図１５】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、図１４の状態を平面視で示す。
【図１６】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、図１４の状態を断面で示す。
【図１７】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、ロックリングに対し法線方向が平行となる向きにロックカムが回転される途中を示す。
【図１８】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、ロックリングに対し法線方向が平行となる向きにロックカムが回転された状態を示す。
【図１９】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、図１８の状態を断面方向を変えて示す。
【図２０】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、図１８の状態を平面視で示す。
【図２１】ロックカム、ロックリングおよびスチールボールの組み立て方を説明する図であり、組み付け状態を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１０１  電動ディスクグラインダ（作業工具）
１０３  本体部（作業工具本体）
１０５  モータハウジング
１０７  ギアハウジング
１０７ａ  凹部
１０９  動力伝達機構部
１１１  駆動モータ
１１３  回転子
１１５  モータ軸
１１７  小ベベルギア
１１９  冷却ファン
１２１  ギア（駆動側回転部材）
１２１ａ  爪部（動力伝達部）
１２１ｂ  爪部
１２３  スピンドル（被動側回転部材）
１２３ａ  スプライン軸部
１２５  軸受
１２６  軸受
１３１  砥石装着部
１３３  内側の取付フランジ
１３５  外側の取付フランジ
１４１  砥石（先端工具）
１４３  カバー
１５１  ロックカム（内側リング）
１５１ａ  スプライン孔
１５３  爪部（動力伝達部）
１５５  カム部
１５５ａ  平面領域
１５５ｂ  外溝
１５７  サークリップ
１５９  ワッシャ
１６１  ロックリング（外側リング）
１６１ａ  突起
１６１ｂ  内溝
１６１ｃ  フランジ部
１６１ｄ  切欠
１６５  スチールボール（ボール部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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