(57)【要約】【課題】例えばレシプロソーでは、電動モータの回転出力を減速する機構、出力ロッドを往復動させる運動変換機構、振動抑制用のカウンタウエイト、オービタル運動機構等の各種部品を組み込むため内部構造が複雑化する問題があった。本発明では、往復動機構の内部構造の簡略化を図ることを目的とする。【解決手段】電動モータ１０として低速回転かつ高トルクを出力可能なアウタロータモータを用いることによりギヤ列等の減速機構を省略し、またアウタロータ１２に設けた円筒溝カム２２を含むカム機構２１により出力ロッド７を往復動させる構成として、部品点数を少なくすることにより内部構造の簡略化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としての電動モータと、該電動モータの回転出力を出力ロッドの往復運動に変換する運動変換機構を内装しており、
前記電動モータとして、ステータの外周側に回転するアウタロータを備えたアウタロータモータが用いられており、前記アウタロータと前記出力ロッドとの間に前記運動変換機構を介在させた往復動工具。
【請求項２】
請求項１記載の往復動工具であって、前記運動変換機構としてカム機構を備えた往復動工具。
【請求項３】
請求項１又は２記載の往復動工具であって、前記運動変換機構としてカム溝と該カム溝に凹凸嵌合するフォロワを有するカム機構を備え、前記カム溝と前記フォロワの一方が前記アウタロータの外周面に設けられ、他方が前記出力ロッドに設けられた往復動工具。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載した往復動工具であって、前記出力ロッドの往動速度と復動速度が異なる往復動工具。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載した往復動工具であって、前記出力ロッドとは反対方向に往復動するカウンタウエイトを備えた往復動工具。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載した往復動工具であって、前記カウンタウエイトが前記出力ロッドに同軸に支持された往復動工具。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載した往復動工具であって、前記カウンタウエイトの移動速度がゼロになる往復動の折り返し点を、前記出力ロッドの移動速度がゼロになる往復動の折り返し点に対して一定時間の遅れを設定した往復動工具。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載した往復動工具であって、前記アウタロータに、前記出力ロッドにオービタル運動を与えるためのカム部を備えた往復動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばレシプロソーと称される往復動切断工具であって、駆動モータの回転出力を直線運動に変換して出力する往復動工具に関する。往復動工具には、このレシプロソーの他に、ジグソー、ヘッジトリマ、ハンマ、ハンマドリル等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
上記レシプロソーは、本体部に内装した駆動モータの回転出力をクランク機構等の運動変換機構を介してブレードを装着した出力ロッドの軸線方向の往復運動に変換して出力する構成を備えるもので、係るレシプロソーに関する技術が下記の特許文献に開示されている。特許文献１には、出力ロッドに平行に配置した横置きの電動モータの回転出力をベベルギヤを介して減速した後にクランク板に伝達する構成を備えている。特許文献２には、出力ロッドに直交させた縦置きの電動モータの回転出力を平歯車を介して減速した後にクランク板に伝達する構成を備えている。いずれも、クランク板に取り付けた偏心ローラの公転移動による往復動方向成分が出力ロッドの往復動として伝達される構成となっている。
これらの特許文献に開示されているように、一般的なレシプロソーでは、駆動モータの回転出力をギヤの噛み合いを経て減速した後、運動変換機構を経て出力ロッドの往復動として出力する構成を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４１１１号公報
【特許文献２】特開２００９−２４１２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来の一般的なレシプロソーでは、ギヤの噛み合い等の減速機構に加えて偏心ローラを備えたクランク板等の運動変換機構を内装する必要がある。
また、レシプロソーには、ブレードの切断効率を高めるために出力ロッドに対して僅かなオービタル運動を与えるためのオービタル機構が内装された機種が提供されている。さらに、一部の機種には、出力ロッドの往復動に伴う振動を低減するために出力ロッドとは反対方向に往復動するカウンタウエイトを装備した機種が提供されている。これらの各種機能を備えた従来のレシプロソーでは、部品点数が多くなって構造が複雑になる問題があった。
本発明は、係る従来の問題に鑑みてなされたもので、レシプロソー等の往復動工具について部品点数を少なくして構造の簡略化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は、下記の発明によって解決される。
第１の発明は、駆動源としての電動モータと、電動モータの回転出力を出力ロッドの往復運動に変換する運動変換機構を内装しており、電動モータとして、ステータ（固定子）の外周側に回転するアウタロータ（回転子）を備えたアウタロータモータが用いられており、アウタロータと出力ロッドとの間に運動変換機構を介在させた往復動工具である。
第１の発明によれば、低速回転かつ高トルクを出力可能なアウタロータモータを駆動源として内装しており、このアウタロータモータのアウタロータの回転動力が運動変換機構を介して直接出力ロッドの往復動として出力されることから、従来のギヤの噛み合い等による減速機構を経ることなくアウタロータモータの回転出力が出力ロッドの往復動に変換されて出力される。このことから、従来のギヤの噛み合い等による減速機構の分だけ部品点数を少なくして当該往復動工具の構造の簡略化を図ることができる。
第２の発明は、第１の発明において、運動変換機構としてカム機構を備えた往復動工具である。
第２の発明によれば、回転するアウタロータの外周側に例えば円筒溝カムを設け、この円筒溝カムのカム溝に係合するカムフォロワ部を出力ロッドに設け、カム溝のカム曲線を適切に設定することにより、アウタロータの回転をこのカム機構を経て出力ロッドの往復運動に変換することができる。
第３の発明は、第１又は第２の発明において、運動変換機構としてカム溝と該カム溝に凹凸嵌合するフォロワを有するカム機構を備え、カム溝とフォロワの一方がアウタロータの外周面に設けられ、他方が出力ロッドに設けられた往復動工具である。
第３の発明によれば、カム機構を構成するカム溝若しくはフォロワの一方が電動モータのアウタロータの外周面に直接設けられていることにより、構成の簡略化を図ることができ、また部品点数の増大を抑制することができる。
第４の発明は、第１〜第３の何れか一つの発明において、出力ロッドの往動速度と復動速度が異なる往復動工具である。
第４の発明によれば、往復動工具の作業効率を高めることができる。
第５の発明は、第１〜第４の何れか一つの発明において、出力ロッドとは反対方向に往復動するカウンタウエイトを備えた往復動工具である。
第５の発明によれば、出力ロッドの往復動による振動を抑制することができる。
第６の発明は、第１〜第５の何れか一つの発明において、カウンタウエイトが出力ロッドに同軸に支持された往復動工具である。
第６の発明によれば、出力ロッドを利用してカウンタウエイトを往復動可能に支持することができ、部品点数の増大を抑制することにより簡易な構成を維持しつつ出力ロッドの往復動に伴う振動を抑制することができる。
第７の発明は、第１〜第６の何れか一つの発明において、カウンタウエイトの移動速度がゼロになる往復動の折り返し点を、出力ロッドの移動速度がゼロになる往復動の折り返し点に対して一定時間の遅れを設定した往復動工具である。
第７の発明によれば、出力ロッドの往復動に伴う現実の振動を、当該往復動工具の全体特性に合わせてより効果的に抑制することができる。
第８の発明は、第１〜第７の何れか一つの発明において、アウタロータに、出力ロッドにオービタル運動を与えるためのカム部を備えた往復動工具である。
第８の発明によれば、アウタロータの回転を利用して出力ロッドに僅かなオービタル運動（楕円運動）を与えることができ、この点で当該往復動工具の部品点数の増大を抑制して構造の複雑化を招くことなく、当該出力ロッドにオービタル運動を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係る往復動工具の縦断面図である。本図は、出力ロッドが前進端まで移動した時点の状態を示している。
【図２】本実施形態に係る往復動工具の縦断面図である。本図は、出力ロッドが後退端まで移動した時点の状態を示している。
【図３】運動変換機構としてのカム機構を構成する円筒溝カム単体の斜視図である。
【図４】円筒溝カムの展開図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図示するように本実施形態では、往復動工具１の一例として、いわゆるレシプロソーと称される往復動切断工具を例示する。この往復動工具１は、駆動源としての電動モータ１０を内装した工具本体部２と、この工具本体部２の後部に設けられたＤ形のハンドル部３を備えている。ハンドル部３の下部には、充電式のバッテリパック４が装着されている。このバッテリパック４は、リチウムイオンバッテリで、取り外して充電することにより繰り返し使用することができる。ハンドル部３の内側に設けられたスイッチレバー５を指先で引き操作すると電動モータ１０がバッテリパック４を電源として起動する。工具本体部２の前部には、切断材に当接させるシュー６が前方へ突き出す状態に設けられている。
工具本体部２は、電動モータ１０と運動変換機構２０と出力ロッド７を備えている。電動モータ１０には、いわゆるアウタロータモータが用いられている。このアウタロータモータは、インナロータモータに比して低速回転かつ高トルクを出力可能な特性を有するモータで、回転しないステータ（固定子）１１の外周側に、円筒形のアウタロータ（回転子）１２を回転可能に支持した構成を備えており、アウタロータ１２の回転が当該電動モータ１０の回転出力となる。
ステータ１１は、支軸１３を介して本体ハウジング２ａ側に回転不能に固定されている。この支軸１３を介してアウタロータ１２がステータ１１の外周側を回転可能に支持されている。従って、アウタロータ１２はこの支軸１３の軸線Ｊ１３回りに回転可能に支持されている。
【０００８】
本実施形態では、運動変換機構２０としてカム機構２１が用いられている。このカム機構２１は、円筒溝カム２２とカムフォロワ部７ａから構成されている。図示するように本実施形態の場合、電動モータ１０のアウタロータ１２の外周面にカム溝２３を設けて円筒溝カム２２が構成されている。従って、本実施形態では、電動モータ１０のアウタロータ１２とカム機構２１の円筒溝カム２２が単一部材で構成されている。図３に円筒溝カム２２が単体で示されている。円筒溝カム２２（アウタロータ１２）は、円筒形状を有し、その外周面に二つのカム溝２３，２４を備えている。両カム溝２３，２４が図４に展開して示されている。
前側のカム溝２３は、出力ロッド７を往復動させるために利用される。この出力ロッド往復用のカム溝２３は、アウタロータ１２の一回転について、出力ロッド７の往復動距離に相当する軸線Ｊ１３方向の変位を有している。後ろ側のカム溝２４は、カウンタウエイト８を往復動させるために利用される。このカウンタウエイト往復用のカム溝２４は、アウタロータ１２の一回転について、カウンタウエイト８の往復動距離に相当する軸線Ｊ１３方向の変位を有している。この後ろ側のカウンタウエイト往復用のカム溝２４は、前側の出力ロッド往復用のカム溝２３に対して、軸線Ｊ１３方向の変位方向が逆になっている。
前側の出力ロッド往復動用のカム溝２３には、出力ロッド７に一体に設けたカムフォロワ部７ａが挿入されている。後ろ側のカウンタウエイト往復動用のカム溝２４には、出力ロッド７に支持したカウンタウエイト８のカムフォロワ部８ａが挿入されている。カウンタウエイト８は、出力ロッド７の後部側において相対的かつ同軸で軸線方向に往復動可能に支持されている。
【０００９】
出力ロッド７は、本体ハウジング２ａに対してその前後を軸受け１５，１６を介して軸線Ｊ７方向に往復動可能に支持されている。前側の軸受け１５によって出力ロッド７は一定角度の範囲で上下に傾動可能に支持されている。後ろ側の軸受け１６は上下に一定の範囲で変位可能に支持されている。後ろ側の軸受け１６は圧縮ばね１７によって下側に付勢されている。この後ろ側の軸受け１６の外周にはオービタルローラ１８が取り付けられている。このオービタルローラ１８は、アウタロータ１２（円筒溝カム２２）の後端部に設けたリフトカム部２５に載せ掛けられている。この載せ掛け状態（当接状態）は圧縮ばね１７によって保持される。円筒溝カム２２の回転によるリフトカム部２５の変位によってオービタルローラ１８が上下に変位し、従って後ろ側の軸受け１６が上下に変位することによって出力ロッド７の後部側が上下に変位し、これにより当該出力ロッド７に、軸線Ｊ７方向の往復動に後部側の上下動を加えたいわゆるオービタル運動（楕円運動）が与えられる。
出力ロッド７の前端に、ワンタッチ脱着式のクランプ装置９が取り付けられている。このクランプ装置９によって出力ロッド７の前端にブレードＢを装着することができる。
【００１０】
使用者がハンドル部３を把持した手の指先でスイッチレバー５を引き操作すると、電動モータ１０が起動する。電動モータ１０が起動するとそのアウタロータ１２の周囲に沿って一体に設けられた円筒溝カム２２が軸線Ｊ１３回りに一体で回転する。円筒溝カム２２の前側のカム溝２３には出力ロッド７のカムフォロワ部７ａが係合され、後ろ側のカム溝２４には、カウンタウエイト８のカムフォロワ部８ａが係合されている。このため、カム機構２１の円筒溝カム２２が回転すると出力ロッド７が軸線Ｊ７方向に往復動し、またカウンタウエイト８が出力ロッド７とは反対方向に往復動する。
円筒溝カム２２の後端部にはリフトカム部２５が設けられている。このため、電動モータ１０が起動して円筒溝カム２２が回転すると上記したように出力ロッド７及びカウンタウエイト８が相互に反対方向へ往復動するとともに、当該出力ロッド７の後部側を支持する軸受け１６が上下に変位して当該出力ロッド７にオービタル運動が与えられる。図２に示すように出力ロッド７が後退端に至るとその後部側が最も上方へ変位し、前進端に至るとその後部側が最も下方へ変位する。このため、出力ロット７及びブレード８は図１及び図２において時計回り方向の楕円軌跡に沿って往復動する。
また、本実施形態におけるカム機構２１では、図４に示すように後ろ側のカウンタウエイト往復動用のカム溝２４の前進端位置２４ａは、前側の出力ロッド往復動用のカム溝２３の後退端位置２３ｂに対して当該アウタロータ１２の回転方向（図４中白抜きの矢印で示す方向）について後ろ側に角度θだけずれている。また、後ろ側のカム溝２４の後退端位置２４ｂは、前側のカム溝２３の前進端位置２３ａに対して回転方向後ろ側に角度θだけずれている。このため、出力ロッド７が前進端に至った後、僅かな時間差をおいてカウンタウエイト８が後退端に至り、また出力ロッド７が後退端に至った後、僅かな時間差をおいてカウンタウエイト８が前進端に至る。
【００１１】
以上のように構成した本実施形態の往復動工具１によれば、駆動源としての電動モータ１０として、低速回転かつ高トルクを出力可能なアウタロータモータを内装しており、この電動モータ１０のアウタロータ１２の回転動力が運動変換機構２０を介して直接出力ロッド７の往復動として出力される。このため、従来のギヤの噛み合い等による減速機構を経ることなく電動モータ１０の回転出力が出力ロッド７の往復動に変換されて出力される。このことから、従来のギヤの噛み合い等による減速機構の分だけ部品点数を少なくして当該往復動工具１の構造の簡略化を図ることができる。
また、ギヤの噛み合い等の減速手段を省略することができることから、当該往復動工具１の機長方向（出力ロッド７の軸線Ｊ７方向）のコンパクト化を図りつつ、その静音化及び耐久性の向上を図ることができ、また動力伝達効率の向上を図ることができる。
さらに、電動モータ１０としてアウタロータモータを用いる構成であることから、アウタロータ１２の大きな慣性力を、出力ロッド７の軸力が大きく変化する往復運動に作用させることにより、フライホイール効果（出力ロッド７の滑らかな往復運動）を得ることができる。
【００１２】
また、本実施形態の往復動工具１では、アウタロータ１２の外周側に出力ロッド往復動用のカム溝２３とカウンタウエイト往復動用のカム溝２４が直接設けられて、円筒溝カム２２が当該アウタロータ１２に一体に設けられていることから、この点でも当該往復動工具１の構造の簡略化を図ることができる。
さらに、出力ロッド７は、円筒溝カム２２のカム溝２３にカムフォロワ部７ａを係合させたカム機構２１により往復動する構成であることから、カム溝２３のカム曲線を適切に設定することにより、前進時（往動時）の移動速度と後退時（復動時）の移動速度が異なる構成とすることができる。例えば、カム溝２３の前進端位置２３ａから後退端位置２３ｂに至る経路（図４において上側半周の範囲、出力ロッド７の復動範囲）では、カム溝の傾斜をきつくすることにより出力ロッド７及びブレードＢの後退速度を速くし、後退端位置２３ｂから前進端位置２３ａに至る経路（図４において下側半周の範囲、出力ロッド７の往動範囲）では、カム溝の傾斜をよりゆるくすることにより出力ロッド７及びブレードＢの前進速度をより遅くすることができる。
このように、出力ロッド７の移動速度を往動時と復動時で変化させることにより、当該往復動工具１の作業効率を一層高めることができる。
【００１３】
出力ロッド７の往復動に合わせてカウンタウエイト８が反対方向に往復動することによって当該出力ロッド７の振動が吸収、低減される。このカウンタウエイト８は、出力ロッド７上を往復動する構成であるので、この点でも部品点数の増大を抑制して当該往復動工具１の構造の簡略化を図ることができる。
カウンタウエイト８の移動速度および往復動のタイミングについても、円筒溝カム２２の後ろ側のカム溝２４を前側のカム溝２３に対して適切に設定することにより、当該往復動工具１の特性や作業内容に合わせて任意に設定することができる。
本実施形態では、カウンタウエイト８の移動速度がゼロになる往復動の折り返し点である前進端位置２４ａと後退端位置２４ｂが、出力ロッド７の移動速度がゼロになる往復動の折り返し点である後退端位置２３ｂと前進端位置２３ａに対してそれぞれ円筒溝カム２２の回転角度について角度θだけ遅れるように設定されている。これにより、出力ロッド７の往復動に伴う振動の発生を、当該往復動工具１の特性に合わせてより効率よく吸収、抑制することができる。
また、円筒溝カム２２には、カム溝２３，２４に加えてリフトカム部２５が設けられている。このリフトカム部２５によって出力ロッド７にオービタル運動を与えることができ、当該往復動工具１の切断能力若しくは作業効率を高めることができる。
このように、電動モータ１０のアウタロータ１２に円筒溝カム２２が一体に設けられており、かつこの円筒溝カム２２には、出力ロッド７を往復動させるためのカム溝２３と、カウンタウエイト８を往復動させるためのカム溝２４と、出力ロッド７を楕円軌跡に沿ってオービタル運動させるためのリフトカム部２５が一体に設けられており、これらの点で当該往復動工具１の部品点数の抑制を図り、ひいてはその内部構造の簡略化を図ることができる。
【００１４】
以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、カム機構２１について、円筒溝カム２２にカム溝２３，２４を設け、それぞれにカムフォロワ部７ａ，８ａを挿入する構成を例示したが、カム溝２３，２４に代えてカム凸部を同経路に沿って設け、このカム凸部を出力ロッド及びカウンタウエイト側のそれぞれに設けた一対のローラフォロワ間に挟み込んで凹凸逆の構成としてもよい。
また、運動変換機構２０としてカム機構２１を例示したが、これに代えてクランク機構を用いる構成としてもよい。この場合、例えば電動モータを縦置きに配置し、アウタロータにクランク板を一体に設け、このクランク板に設けた偏心ローラを出力ロッドに係合させて往復動させる構成とすることができる。係る構成によってもギヤ列等の減速機構を省略して構成の簡略化を図ることができる。
また、例示した実施形態は直流電源式に限らず交流電源式の往復動工具にも同様に適用することができる。
さらに、往復動工具１としてバッテリ式のレシプロソーを例示したが、交流電源式のレシプロソーについても同様に適用することができる。また、レシプロソー（往復動切断工具）に限らず、ジグソー、ヘッジトリマ、ハンマ、ハンマドリル等であって電動モータの回転出力を運動変換機構を介してロッドの往復運動に変換して出力するその他往復動工具についても同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００１５】
１…往復動工具（レシプロソー）
２…工具本体部、２ａ…本体ハウジング
３…ハンドル部
４…バッテリパック
５…スイッチレバー
６…シュー
７…出力ロッド，７ａ…カムフォロワ部
８…カウンタウエイト、８ａ…カムフォロワ部
９…クランプ装置
１０…電動モータ（アウタロータモータ）
１１…ステータ
１２…アウタロータ
１３…支軸
Ｊ１３…支軸１３の軸線（アウタロータ１２の回転軸線）
１５…軸受け
１６…軸受け
１７…圧縮ばね
１８…オービタルローラ
２０…運動変換機構
２１…カム機構
２２…円筒溝カム
２３…カム溝（出力ロッド往復動用）
２３ａ…前進端位置、２３ｂ…後退端位置
２４…カム溝（カウンタウエイト往復動用）
２４ａ…前進端位置、２４ｂ…後退端位置
２５…リフトカム部
Ｂ…ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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