JP2000263362A - スピンドルの刃具取付け装置とその安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 工具を必要とせず、ワンタッチで刃具の着脱
が可能であり、スピンドルの外周囲の破損無く、ネジの
かじり等もない取付け装置とその安全装置を提供する。 【解決手段】 刃物保持金具２５の外周に位置する突き
棒３３内周に設けた、ボール３２の一部が嵌まる溝３４
と、スピンドル１５中に突き棒３３と対向して位置し、
駆動手段１１により軸方向にスピンドル１５と相対移動
する中心軸１３と、刃物保持金具２５の筒部２７に嵌ま
る軸状の抜け止め部３７を有する刃具１９と、抜け止め
部３７に設け、刃物保持金具２５への挿入によりボール
３２の一部が嵌まる溝３８とから成り、常時はボール３
２と突き棒３３の溝３４とが軸方向にずれていて、スピ
ンドル１５と中心軸１３の相対移動で中心軸１３が突き
棒３３を押してボール３２と突き棒３３の溝３４とを対
向させることにより刃具１９の着脱を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピンドルの刃具
取付け装置とその安全装置に関し、特に、サドル分水栓
用穿孔機のスピンドルと刃具であるドリルとを取付ける
ための取付け装置と、これに付設した安全装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転する主軸（スピンドル）の
先端にドリルを備え、主軸を進退させながら工作物を穿
孔する穿孔機が実施されているが、特に、水道本管より
枝管を分岐する際に、不断水の状態で本管の周壁を穿孔
するためのサドル分水栓用穿孔機が知られている。

【０００３】これらの主軸とドリルとの従来の取付構造
は、図１４に示すように、主軸１には、ドリル取付用の
雌ネジ２が切ってあり、その開口端には、同心位置決め
用のインロー部３が設けられており、一方、それに対応
するようにドリル４のシャンクにはインロー部５と雄ネ
ジ６が切ってあり、更に、このドリル４を主軸１に取付
ける際には、かじり防止用に銅合金製の座金７を介在さ
せ、主軸１のスパナ掛けにスパナを掛けて主軸１を固定
すると共に、工具を使用してドリル４をねじ込んで主軸
１にドリル４を固定するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ドリル取付構造は、ドリルの着脱作業に工具を必要と
し、そのため、工具を使用してのドリルの着脱作業が煩
わしく、しかも、スパナ、モンキーレンチ等の専用の工
具がない場合には、間に合わせのパイプレンチ等を使用
することがある。この場合は、主軸１の外周に傷がつ
き、傷がつくことによりＯリングの破損等で防水性を損
なう。特に、図７に示すように、サドル分水栓用の穿孔
機には主軸（スピンドル）１５の外周にＯリングが装着
されており、このＯリングの破損により防水、防滴性が
損なわれると共に、この破損修理の例が多発している。

【０００５】また、上記のような従来の取付構造には、
かじり防止用に銅合金製の座金７を必要としている等の
課題を有していた。更には、ドリルが不用意に外れるこ
とがなく、必要時にのみ着脱できる安全性の高い構造を
有する刃具取付け手段の開発も要望されていた。

【０００６】本発明は、上記の従来の課題点を解決する
ために開発したもので、その目的とするところは、工具
を必要とせず、ワンタッチで刃具の着脱が可能であり、
また、スピンドルの外周囲を破損させることが全く無
く、ネジのかじり等もない取付け装置を提供することに
あり、更には、ドリルを着脱する際に、必要時にのみ確
実に着脱できる安全装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、先端に刃具のシャンクが嵌
まる回り止め孔を有する中空スピンドルと、回り止め孔
より内側でスピンドルに固定した筒状の刃物保持金具
と、刃物保持金具の中間の周上に、放射方向に貫通した
嵌合孔と、嵌合孔に移動可能に嵌まり、嵌合孔の深さよ
り大きい直径のボールと、刃物保持金具外周に嵌まり、
ばねで後退付勢した突き棒と、刃物保持金具の外周に位
置する突き棒内周に設けた、ボールの一部が嵌まる溝
と、スピンドル中に突き棒と対向して位置し、駆動手段
により軸方向にスピンドルと相対移動する中心軸と、刃
物保持金具の筒部に嵌まる筒状の抜け止め部を有する刃
具と、抜け止め部に設け、刃物保持金具への挿入により
ボールの一部が嵌まる溝とから成り、常時はボールと突
き棒の溝とが軸方向にずれていて、スピンドルと中心軸
の相対運動で中心軸が突き棒を押してボールと突き棒の
溝とを対向させることにより刃具の着脱を行うようにし
たスピンドルの刃具取付け装置である。

【０００８】この場合、突き棒の溝および抜け止め部の
溝を環状に設けるのが好ましく、また嵌合孔を複数と
し、同一円周上に等間隔で配置するのが良い。

【０００９】請求項４に係る発明は、スピンドルと中心
軸の相対移動でボールと突き棒の溝とを対向させる前に
スピンドルの相対移動を停止させ、一方、スピンドルの
相対移動を安全機構によって解除することにより、ボー
ルと突き棒の溝とを対向させて刃具を着脱するようにし
た刃具取付け装置用の安全装置である。この場合、スピ
ンドルの外周囲にスピンドルの上下に併せて上下動する
円筒ラックを設け、この円筒ラックの外周面に設けた案
内溝に、バネによって円筒ラックの求心方向に弾発させ
た突出棒を抜き差し自在に設けると共に、上記案内溝の
終端と所定のストローク分の距離を有した位置に前記突
出棒を嵌合係止する係止溝を設けると良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明におけるスピンドルの刃具
取付け装置とその安全装置をサドル分水栓用穿孔機に用
いた実施形態について図１乃至図１３に基づいて説明す
る。まず、サドル分水栓用穿孔機の概略を図７に従って
説明すると、ケーシング１０の内部に、駆動手段である
モータ１１を内蔵し、このモータ１１の駆動軸１２と平
行してスプライン軸（中心軸）１３を回転自在に設け、
駆動軸１２とスプライン軸１３の端部にそれぞれギヤ１
４を介して駆動軸１２の回転運動をスプライン軸１３に
回転自在に伝達する。この場合の駆動手段は手動であっ
ても良い。

【００１１】また、このスプライン軸１３の外側に、筒
状の中空のスピンドル１５の上半部を、軸方向に沿って
相対移動可能で一体回転するように嵌合させると共に、
このスピンドル１５の上半部の外側に円筒ラック１６を
上下動自在に配設することにより、スピンドル１５がス
プライン軸１３の回転と連動して回転し、かつ、円筒ラ
ック１６の上下のスライドに併せて上下進退するように
している。更に、図７に示すように、スピンドル１５が
挿入されるケーシング１０の軸装部にＯリング１７を装
着し、このＯリング１７を介在させることによって、軸
装部位から配管穿孔時に噴出する水の侵入を防止してい
る。なお、同図に示す１６ｃは、円筒ラック１６の長さ
方向に設けたスライド溝で、この溝１６ｃを固定側突部
１０ａにスライドさせる。

【００１２】円筒ラック１６の上下のスライドは、駆動
軸１２の途中にウォームギヤ１８を形成し、このウォー
ムギヤ１８と円筒ラック１６の外周面に形成したラック
歯１６ａとの間に、ウォームギヤ１８と噛み合うウォー
ムホイール１８ａやラック歯１６ａと噛み合うピニオン
１６ｂ等の減速輪列、並びにピニオン１６ｂへの伝達を
切換えるクラッチ機構４５等を介在させ、かつ、ピニオ
ン１６ｂのハンドル軸３９ａをハンドル３９と連結し、
モータ１１若しくはハンドル３９の運動を円筒ラック１
６に伝達して手動・電動の両方で行うようにしている。

【００１３】このクラッチ機構４５を図１３に従って説
明すると、同図において、ハンドル軸３９ａの他端部に
設けたクラッチ歯車４６とギヤ４７の内歯歯車４７ａを
ハンドル軸３９ａを軸方向に移動させることにより、ク
ラッチ歯車４６と内歯歯車４７ａを噛合自在に設けて手
動切換クラッチ構造としている。

【００１４】図１乃至図３において、スピンドル１５
は、ドリル（刃具）１９のシャンク２０が嵌まる回り止
め孔２１が先端部に形成され、更に、この回り止め孔２
１の開口端にドリル１９のシャンク２０に形成されてい
るインロー部２０ａと対応するインロー部２１ａが形成
されている。また、回り止め孔２１より奥の内周面に雌
ねじ２４を切り、筒状の刃物保持金具２５を内部に螺入
し固着させている。

【００１５】この刃物保持金具２５は、外周面にねじを
切った螺合部２６以外の筒部２７の外径をスピンドル１
５の内径よりも小さく形成し、筒部２７の外周面とスピ
ンドル１５の内周面との間に隙間２８を設けている。ま
た、螺合部２６の内周位置に装着溝２９を形成し、この
装着溝２９に刃具１９の落下防止用のＯリング３０を嵌
入している。更に、筒部２７の中間の同一円周上に、複
数の嵌合孔３１を等間隔で放射方向に穿孔し、この嵌合
孔３１に、孔の深さ（刃物保持金具の肉厚）よりも大き
い直径のボール３２を外側から出没自在に嵌入させてい
る。なお、ボール３２が嵌合孔３１から内側に抜け出な
いように、嵌合孔３１を内側が狭い断面テーパ状等にし
てあり、この嵌合孔３１は、穿孔を途中で止めて形成す
るようにしている。

【００１６】更に、スピンドル１５内に設けた刃物保持
金具２５の螺合部２６とスプライン軸１３との間に、ボ
ール３２の移動を制限する突き棒３３を内蔵している。
この突き棒３３は、刃物保持金具２５の外周面とスピン
ドル１５の内周面との間の隙間２８に摺動自在に嵌入さ
れてボール３２の移動を制限する有底筒状部３３ａと、
スプライン軸１３と同軸上に対向するシャフト部３３ｂ
とから成っている。

【００１７】また、有底筒状部３３ａの内周面の適宜位
置に周溝３４を形成し、図３に示すように、この周溝３
４にボール３２が位置したときに、ドリル１９を抜き出
すことができる。更に、スピンドル１５と突き棒３３と
の間をシールするため、シャフト部３３ｂの一部をスピ
ンドル１５の縮径部内径と同径にし、この部分の外周に
２個のＯリング３５ａ，３５ｂを並設している。また、
常時（加工時）、ボール３２が有底筒状部３３ａの内周
面に当接して嵌合孔３１の外側から突出できないように
するため、刃物保持金具２５の螺合部２６と有底筒状部
３３ａとの間にばね３６を介在させ、突き棒３３をスプ
ライン軸１３側に後退付勢してスピンドル１５の縮径部
１５ａに有底筒状部３３ａの底部を当接させて後退位置
に停止させている（図１参照）。

【００１８】また、ドリル１９には、刃物保持金具２５
に嵌入させる棒状の抜け止め部３７を形成し、更に、こ
の抜け止め部３７に、刃物保持金具２５に嵌入したとき
にボール３２と係合する環状溝３８を形成している。

【００１９】図９〜図１２は、刃具取付け装置に付設し
た安全装置を示した例である。円筒ラック１６の長さ方
向外周面に案内部（本例では案内溝）１６ｄを形成し、
この案内溝１６ｄの下端に位置する係合部位１６ｆから
所定のストローク分の距離Ｓの位置に係止部（本例では
係止溝）１６ｅを形成している。この案内溝１６ｄの長
さは、図１１において、円筒ラック１６のラック有効長
さ以内であり、案内溝１６ｄの下端に位置する係合部位
１６ｆは、スプライン軸１３と突き棒３３とが略当接す
る位置であり、係止溝１６ｅの位置は、図３に示すよう
に、ドリル１９が取り外すことができる位置である。

【００２０】更に、図１２において、ケーシング１０の
中央位置に取付穴４８を設け、この取付穴４８に有底状
の筒体４９を固着すると共に、この筒体４９にキャップ
５０を固着する。この有底状の筒体４９とキャップ５０
との間にバネ５１を装着し、筒体４９内にバネ５１の弾
発力でケーシング１０内に求心方向に付勢されたシャフ
ト５２を設け、このシャフト５２の内端に案内溝１６ｄ
と係止溝１６ｅに嵌合する突出棒５３を設け、シャフト
５２の外端に摘部５４を設けている。

【００２１】次に、上記実施の形態における作用を説明
する。加工（穿孔）時か否かにかかわらず、通常、突き
棒３３はスプライン軸１３に押圧されることなく、ばね
３６により後退付勢されて後退位置に停止しており、刃
物保持金具２５の嵌合孔３１に収めたボール３２が有底
筒状部３３ａの内周面に押圧されて求心方向に移動し、
嵌合孔３１の内側からボール３２の一部が突出している
ので、ドリル１９が取り付けられている場合、ドリル１
９の抜け止め部３７の環状溝３８にボール３２の突出し
ている部分が係合して、ドリル１９を刃物保持金具２５
から抜き取ることはできない（図１参照）。

【００２２】この状態において、先ず、モータ１２やハ
ンドル３９の手動回転などの駆動手段で円筒ラック１６
を上方に移動させることにより、スピンドル１５を原位
置よりもやや上方に移動させる。この原位置とは、突き
棒３３の端面とスプライン軸１３の端面とが相対移動し
ていない時のスピンドル１５の位置である。

【００２３】スピンドルを上方へ移動させていくと、シ
ャフト５２の突出棒５３が案内溝１６ｄの係合部位１６
ｆに係合され、スピンドル１５の上方への移動が阻止さ
れる。この状態のときでも、ドリル１９は、依然として
刃物保持金具２５から抜き取ることはできない。従っ
て、スピンドル１５をこの状態より上方に不用意に移動
させるおそれがないため、ドリル１９が刃物保持金具２
５からみだりに外れることがなく、ドリル１９が不用意
に外れて分水栓内等に落ちることがない。

【００２４】次いで、図１２において、摘部５４をバネ
５１に抗して矢印方向に引いて、シャフト５２の突出棒
５３を案内溝１６ｄから外した状態のまま、ハンドル３
９を更に回転させて円筒ラック１６をストロークＳ分だ
けやや引き上げた後、摘部５４を解放すると、突出棒５
３が係止溝１６ｅに嵌合係止される。

【００２５】この状態のとき、スピンドル１５と共に移
動する刃物保持金具２５が、スプライン軸１３に対して
相対的に上方に移動すると共に、スプライン軸１３に突
き棒３３が当接して停止すると、突き棒３３に対しても
ばね３６に抗して相対的に上方に移動し、この刃物保持
金具２５の嵌合孔３１に収めたボール３２と、突き棒３
３の有底筒状部３３ａの内周面に形成した周溝３４とが
対向した状態になるので、ボール３２が嵌合孔３１の外
側に突出可能となる（図２参照）。

【００２６】次に、この状態を保持したままドリル１９
を引き抜く。すると、ボール３２が抜け止め部３７の周
面に押圧されて嵌合孔３１の外側に移動し、抜け止め部
３７の環状溝３８との係合が解除され、そのままドリル
１９を取り外すことができる（図３参照）。従って、ド
リル１９を取り外す必要時にのみ確実に取り外すことが
できる。

【００２７】他方、スピンドル１５が原位置以下にある
場合にドリル１９を取り付けようとしても、ドリル１９
の抜け止め部３７が、嵌合孔３１の内側から突出したボ
ール３２の一部に当接して取り付けることができない。

【００２８】そこで、ドリル１９を取り外す場合と同
様、モータ１１やハンドル３９の手動回転などの駆動手
段でスピンドル１５を原位置よりも上方に移動させて、
シャフト５２の突出棒５３を円筒ラック１６の係止溝１
６ｅに係止させ、ばね３６に抗して、刃物保持金具２５
を突き棒３３に対して相対的に上方に移動させ、ボール
３２と突き棒３３の周溝３４とを対向させて、ボール３
２を嵌合孔３１の外側に突出可能とし、この状態を保持
したままドリル１９の抜け止め部３７を刃物保持金具２
５に嵌入する。すると、刃物保持金具２５の内周面から
突出していたボール３２の一部は嵌合孔３１内に収ま
り、かつ、嵌合孔３１の外側に突出したボール３２の一
部は突き棒３３の周溝３４内に収まるので、抜け止め部
３７を奥まで嵌入することができる（図３参照）。

【００２９】ドリル１９の抜け止め部３７を嵌入する途
中、ドリル１９のシャンク２０をスピンドル１５の先端
に設けた回り止め孔２１に嵌入し、更に、ドリル１９の
インロー部２０ａを回り止め孔２１の開口端に設けたイ
ンロー部２１ａに嵌入する。これにより、スピンドル１
５に対してドリル１９は空転せず、スピンドル１５と共
にドリル１９を回転させることができる。

【００３０】そして、スピンドル１５の先端にドリル１
９を嵌入した状態で、穿孔する場合と同様に円筒ラック
１６を下方に移動させ、スピンドル１５をスプライン軸
１３に対して相対的に下方に移動させる。

【００３１】このとき、スピンドル１５は、原位置に戻
るまでの間、ばね３６で付勢された突き棒３３に対して
も相対的に下方に移動し、スピンドル１５と共に移動す
る刃物保持金具２５も、突き棒３３に対して相対的に下
方に移動する。これにより、周溝３４とボール３２の位
置がずれて刃物保持金具２５の嵌合孔３１の外側から突
出していたボール３２の一部は、突き棒３３の有底筒状
部３３ａの内周面により押圧されて嵌合孔３１内に没す
る一方、嵌合孔３１の内側からボール３２の一部が突出
してドリル１９の抜け止め部３７に形成した環状溝３８
に係合するので、スピンドル１５にドリル１９を確実に
取り付けることができる。

【００３２】ここで、図８を用いて、ドリル１９を取り
付けたサドル分水栓穿孔機の使用法を説明する。まず、
配水管４０に装着したサドル分水栓４１の開口端寄りの
袋ナットを外し、この開口端に穿孔機の取付けアタッチ
メント４２を取り付けて穿孔機を分水栓４１に固着し、
分水栓４１の開閉弁４３を開く。

【００３３】次いで、モータ１１を駆動して、駆動軸１
２、ギヤ１４を介してスプライン軸１３を高速回転さ
せ、更に、図示しないクラッチ機構を用いて、駆動軸１
２に形成したウォームギヤ１８、ウォームホイール１８
ａ、ピニオン１６ｂ、ラック歯１６ａなどを適宜噛み合
わせ、駆動軸１２の回転運動を直線運動に変換して円筒
ラック１６に伝達し、円筒ラック１６に対して回動可能
に設けたスピンドル１５をスプライン軸１３と共に回転
させながら、円筒ラック１６と共に下方に移動させ、配
水管４０に孔４４を形成する。

【００３４】そして、配水管４０に孔４４が完全に開い
た後、クラッチ機構を切り換えてモータ１１による駆動
を停止させ、図示しないハンドルを回転させることによ
って円筒ラック１６を上方に移動させてスピンドル１５
を原位置に戻す。最後に、分水栓４１の開閉弁４３を閉
じて、分水栓４１から穿孔機を取り外して作業は完了す
る。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明した本発明は、次のよう
に優れた効果を奏する。工具を用いなくても刃具の着脱
が可能であり、しかも、簡単に素早く着脱することがで
きるうえに、工具を用いないために、スピンドルの表面
を傷つけることがない。殊に、サドル分水栓用穿孔機で
は、スピンドルとケーシングの挿入間をシールするＯリ
ングが設けられているのが、この場合、スピンドルの表
面に傷をつけるおそれがないため、Ｏリング装着部位の
防水性、防滴性を損なうことがなく、特に、サドル文水
栓用穿孔機にとって顕著な効果を発揮する。

【００３６】また、突き棒の溝および抜け止め部の溝を
環状に形成したので、刃具の抜け止め部をスピンドルの
刃物保持金具内に適宜に挿入するのみで、軸心ぶれもな
く確実に装着することができる。

【００３７】更に、嵌合孔を複数とし、同一円周上に等
間隔で配置したので、刃具が均等に保持され、確実に刃
具の抜けを防止できる等の効果を有する。

【００３８】更には、刃具取付け装置に安全装置を付設
することにより、刃具が不用意に外れることを回避し、
必要時にのみ刃具を確実に取り換えることができ、安全
性に優れた刃具取付け装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施例を示したもので、スピン
ドルと刃具であるドリルの通常時の取付状態を示す断面
図である。

【図２】図１におけるドリルの抜け止めが解放された状
態を示す断面図である。

【図３】図２におけるドリルを取外し又は取付ける状態
を示す断面図である。

【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】本発明おけるドリルの正面図である。

【図７】本発明を適用した穿孔機の概略断面図である。

【図８】図７の穿孔機の使用状態を示す概略正面図であ
る。

【図９】本発明における円筒ラックの断面図である。

【図１０】図９のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１１】図１０のＤ線矢視図である。

【図１２】円筒ラックと安全機構との組込み構造を示し
た部分断面図である。

【図１３】クラッチ機構部分を示した説明図である。

【図１４】ドリルとスピンドルである主軸の従来例を示
した分離図である。

【符号の説明】

１１ モータ（駆動手段） １３ スプライン軸（中心軸） １５ スピンドル １６ 円筒ラック １９ ドリル（刃具） ２０ シャンク ２１ 回り止め孔 ２５ 刃物保持金具 ２７ 筒部 ３１ 嵌合孔 ３２ ボール ３３ 突き棒 ３４ 周溝 ３６ ばね ３７ 抜け止め部 ３８ 環状溝 ３９ ハンドル ５１ バネ ５２ シャフト ５３ 突出棒 ５４ 摘部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に刃具のシャンクが嵌まる回り止め
   孔を有する中空スピンドルと、回り止め孔より内側でス
   ピンドルに固定した筒状の刃物保持金具と、刃物保持金
   具の中間の周上に、放射方向に貫通した嵌合孔と、嵌合
   孔に移動可能に嵌まり、嵌合孔の深さより大きい直径の
   ボールと、刃物保持金具外周に嵌まり、ばねで後退付勢
   した突き棒と、刃物保持金具の外周に位置する突き棒内
   周に設けた、ボールの一部が嵌まる溝と、スピンドル中
   に突き棒と対向して位置し、駆動手段により軸方向にス
   ピンドルと相対移動する中心軸と、刃物保持金具の筒部
   に嵌まる軸状の抜け止め部を有する刃具と、抜け止め部
   に設け、刃物保持金具への挿入によりボールの一部が嵌
   まる溝とから成り、常時はボールと突き棒の溝とが軸方
   向にずれていて、スピンドルと中心軸の相対移動で中心
   軸が突き棒を押してボールと突き棒の溝とを対向させる
   ことにより刃具の着脱を行うようにしたことを特徴とす
   るスピンドルの刃具取付け装置。
2. 【請求項２】 突き棒の溝および抜け止め部の溝を環状
   に設けた請求項１に記載のスピンドルの刃具取付け装
   置。
3. 【請求項３】 嵌合孔を複数とし、同一円周上に等間隔
   で配置した請求項１又は２に記載のスピンドルの刃具取
   付け装置。
4. 【請求項４】 スピンドルと中心軸の相対移動でボール
   と突き棒の溝とを対向させる前にスピンドルの相対移動
   を停止させ、一方、スピンドルの相対移動を安全機構に
   よって解除することにより、ボールと突き棒の溝とを対
   向させて刃具を着脱するようにした請求項１に記載の刃
   具取付け装置用の安全装置。
5. 【請求項５】 スピンドルの外周囲にスピンドルの上下
   に併せて上下動する円筒ラックを設け、この円筒ラック
   の外周面に設けた案内溝に、バネによって円筒ラックの
   求心方向に弾発させた突出棒を抜き差し自在に設けると
   共に、上記案内溝の終端と所定のストローク分の距離を
   有した位置に前記突出棒を嵌合係止する係止溝を設けた
   請求項４に記載の刃具取付け装置用の安全装置。