JP2001251811A - ダイレクトモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数の低減及び剛性向上を図り、高速回
転を可能とししかも小型・軽量化による取り扱い性の向
上を図る。 【解決手段】 コンクリートを環状に掘削するビット１
５を有した円筒状のコアビット１３がアダプタ１２によ
って連結される回転軸１１と、回転軸１１が中心に挿通
されて固定されたロータ１７と、このロータ１７の外周
囲に設けられた円筒状のステータ１８とからダイレクト
モータ２を構成する。回転軸１１をロータ１７の中心に
形成された挿通孔１７ａへ圧入することにより、ロータ
１７に一体的に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、回転軸に
コアビット等の工具が直接取り付けられて掘削装置とし
て用いられるダイレクトモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、既設されたコンクリート製の壁を
補強する方法として、まずこの壁を大きくくり貫き、こ
のくり貫いた開口部に鉄製のブレス（筋交い）を配設
し、次いでこのブレスと開口部の内周面とに配設させた
アンカーとをコンクリートで固めることによって一体化
して壁全体を補強しようとする方法がある。このときア
ンカは、開口部の内周面に設けたアンカー穴に収容させ
ることによって配設される。このアンカを配設するため
のアンカー穴は、図４に示すような、円筒状部材の先端
にダイヤモンドや超硬チップなどからなる円環状の刃５
０ａを有するコアビット５０と、このコアビット５０を
軸線まわりに回転させるためのギヤ付きモータ５１とを
備えた装置によって形成される。すなわち、コアビット
５０の先端に設けられた刃５０ａを被掘削物であるコン
クリート５２に当接させつつ回転させることによって円
柱状のコア芯５３を形成し、形成されたコア芯５３の根
元５３ａを手で折ってから引き抜くことによって、例え
ば直径２０ｍｍ〜３５ｍｍ程度、深さ２００ｍｍ程度の
アンカー穴が形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来で
は、アンカー穴をあけるビットを回転させる駆動源とし
て、ギヤ付きモータ５１を用いていたが、このギヤ付き
モータ５１にあっては、ギヤを有することより、その大
きさが大きく、取り扱い性が悪いという問題があった。
また、このギヤ付きモータ５１はもとより、エンジンや
油圧モータにあっては、回転数が高速でも約１５００rp
mと低く、特殊モータでも３０００〜３９００rpm程度が
最高であり、このため穿孔時間が長時間におよんでしま
うという問題があり、しかも重量が大きいため取り扱い
性が悪く、さらには、騒音も大きい（９０db以上）とい
った問題があった。

【０００４】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、軽量で、しかも高回転を得ることが可能なダイレ
クトモータを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のダイレクトモータは、被掘削物を掘
削するビットを有した工具が取り付けられる回転軸と、
該回転軸が中心に挿通されて固定されたロータと、この
ロータの外周囲に設けられた円筒状のステータとを有
し、前記回転軸は、前記ロータの中心に形成された挿通
孔へ挿通されて、前記ロータに一体的に固定されている
ことを特徴としている。

【０００６】このように、回転軸を回転させることによ
り、この回転軸に取り付けられた工具を直接回転させる
ものであるので、ギヤ付きモータと比較して、伝達ロス
をなくすことができ、小型・軽量化を図ることができ、
取り扱い性を向上させることができ、回転軸の振れを最
小限に抑えることができる。これにより、穿孔作業を迅
速に行うことができ、穿孔作業を有する各種施工作業の
工期の短縮化を図ることができる。また、エンジン、油
圧モータあるいはギヤ付きモータを用いた場合と比較し
て、騒音を大幅に低減させることができ、さらには、部
品点数が少ないので、メンテナンス作業にかかる労力も
大幅に低減させることができる。

【０００７】請求項２記載のダイレクトモータは、請求
項１記載のダイレクトモータにおいて、前記回転軸が、
前記ロータに、その挿通孔へ圧入することにより一体的
に固定されていることを特徴としている。

【０００８】このように、ロータの中心に形成された挿
通孔へ回転軸を圧入して直接固定して一体化したもので
あるので、全体の剛性を大幅に向上させることができ、
これにより、工具を高速回転させて穴を形成することが
可能となり、従来の低速にて穴を形成していた場合と比
較して、その穿孔速度を大幅に高めることができる。

【０００９】請求項３記載のダイレクトモータは、請求
項１または請求項２記載のダイレクトモータにおいて、
前記回転軸の中心に貫通孔を有する円筒状に形成され、
この円筒状に形成された回転軸に、円筒状のコアビット
からなる前記工具が取り付けられることを特徴としてい
る。

【００１０】つまり、回転軸の中心に貫通孔が形成され
ているので、回転軸の後端部から円筒状のコアビットの
刃先であるビットへ冷却水や冷却空気を供給して、良好
な掘削を行わせることができる。

【００１１】請求項４記載のダイレクトモータは、請求
項１〜３のいずれか１項記載のダイレクトモータにおい
て、前記工具が、前記回転軸の端部にアダプタを介して
着脱可能に連結されることを特徴としている。

【００１２】すなわち、アダプタによって工具を着脱さ
せることにより、各種の径の工具との交換を容易に行う
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のダイ
レクトモータを図面を参照して説明する。図１及び図２
において、符号１は、掘削装置であり、符号２は、この
掘削装置１を構成する本実施形態例のダイレクトモータ
である。掘削装置１は、基台３に立設された支柱４に、
上下機構５を介して前記ダイレクトモータ２を支持させ
た構造とされており、上下機構５によってダイレクトモ
ータ２が支柱４に沿って移動されるようになっている。

【００１４】ダイレクトモータ２は、その中心に円筒状
の回転軸１１を有しており、この回転軸１１の先端部に
は、アダプタ１２を介してコアビット１３が着脱可能に
連結されている。このコアビット１３は、中空状に形成
されたチューブ１４の先端部に、ダイヤモンドビットか
らなるビット１５が円周方向へ一体的に設けられた構造
とされている。すなわち、このダイレクトモータ２は、
回転軸１１に直結された工具であるコアビット１３を直
接回転させるダイレクトタイプのモータである。コアビ
ット１３を構成するビット１５は、例えば、ダイヤモン
ド砥粒をメタルボンドあるいはレジンボンドをバインダ
ーとして固めたダイヤモンドビットである。

【００１５】ダイレクトモータ２には、そのハウジング
１６内に、回転軸１１が挿通されて一体的に固定された
ロータ１７と、このロータ１７の外周囲に設けられた円
筒状のステータ１８とを有している。この回転軸１１
は、ロータ１７の中心に形成された挿通孔１７ａ内に挿
通されており、この挿通孔１７ａ内へ圧入することによ
り一体的に固定されている。図３に示すように、このス
テータ１８は、周方向へ間隔をあけて配設されたマグネ
ットＭと、これらマグネットＭ間に設けられてマグネッ
トＭを所定位置に支持させるスチール製のヨークＹとを
有している。

【００１６】ハウジング１６の上壁部１６ａ及び下壁部
１６ｂの内側には、ロータ１７を回転自在に支持するた
めの軸受１９ａ、１９ｂがそれぞれ設置されている。す
なわち、軸受１９ａ、１９ｂは、ロータ１７の中心に挿
通された回転軸１１の上下端部近傍を支持するようにな
っており、回転軸１１及びこの回転軸１１が挿通された
ロータ１７に作用するスラスト方向の力とラジアル方向
の力とを受けることが可能な構成となっている。

【００１７】このダイレクトモータ２の後端部には、ロ
ータリージョイント２１が設けられている。このロータ
リージョイント２１は、ハウジング１６の上壁部１６ａ
に取り付けられており、回転軸１１の後端部と回転可能
にかつ液密状態に連結されている。

【００１８】このロータリージョイント２１には、回転
軸１１の中心の貫通孔１１ａと連通する流路２２が形成
されており、この流路２２は、ロータリージョイント２
１の側方に開口されている。この側方に開口された開口
部２３には、チューブ２４が接続されるようになってお
り、このチューブ２４から冷却水が送り込まれるように
なっている。そして、このチューブ２４からロータリー
ジョイント２１の流路２２へ送り込まれた冷却水は、こ
のロータリージョイント２１の流路２２を通り、回転軸
１１の貫通孔１１ａへ導かれ、その後、回転軸１１の先
端部にアダプタ１２を介して連結されたコアビット１３
のチューブ１４内に送り込まれ、ビット１５による掘削
箇所が冷却されるようになっている。

【００１９】また、ダイレクトモータ２には、回転軸１
１の先端側に冷却ファン２６が設けられており、回転軸
１１が回転されることにより、ハウジング１６の先端側
に形成された吸気口２７からハウジング１６内に空気を
引き込み、ダイレクトモータ２内へ吹き付け、その後、
ステータ１８とロータ１７との隙間や、ステータ１８の
マグネットＭ及びヨークＹとハウジング１６との空間部
分へ通し、ハウジング１６の上壁部１６ａに形成された
排出口２８から外部へ排出させるようになっている。

【００２０】なお、符号２５は、ダイレクトモータ２の
ハウジング１６内における上方側にて、回転軸１１に接
触するように、その周方向へ配設されたブラシ部であ
り、このブラシ部２５から駆動電流が供給されるように
なっている。

【００２１】また、ステータ１８のマグネットＭとして
は、一般的に用いられるフェライトマグネットあるいは
アルニコマグネットと比較して、遥かに高い最大磁気エ
ネルギー積を有したネオジウム・鉄・ボロン系もしくは
サマリウム・コバルト系の希土類の高密度マグネットが
用いられている。

【００２２】なおまた、ロータ１７とステータ１７とを
備えたダイレクトモータ２は、ブラシ付きモータあるい
はブラシレスモータのいずれの形態でも良い。また、上
記の例では、ステータ１８側にマグネットＭを設け、ロ
ータ１７側をコイルとしたが、ステータ１８側をコイル
とし、ロータ１７側にマグネットを設けても良く、ある
いは両者をコイルとしても良い。

【００２３】次に、上記構成の掘削装置１を用いて被掘
削物であるコンクリートＣに穴をあける場合について説
明する。まず、支柱４の上方側へ位置させたダイレクト
モータ２を、コンクリートＣの所定の穴あけ位置に、回
転軸１１の軸線が一致するように位置決めし、基台３を
コンクリートＣに固定する。

【００２４】このように掘削装置１をコンクリートＣに
設置したら、ダイレクトモータ２のロータ１７（あるい
はステータ１８）のコイルに通電し、ロータ１７を約４
０００rpmの高速にて回転させるとともに、図示しない
冷却水供給装置（冷却液供給源）からチューブ２４を介
して冷却水を送り込む。

【００２５】そして、この状態において、移動機構５に
よってダイレクトモータ２を下降させることにより、回
転軸１１の先端部に連結したコアビット１３のビット１
５をコンクリートＣの表面に当接させる。このようにす
ると、高速にて回転されているビット１５によってコン
クリートＣに環状の穴Ｈが形成される。その後、所定深
さまで環状の穴Ｈを形成したら、ダイレクトモータ２を
上昇させて穴Ｈからビット１５を引き抜き、中心のコア
を取り除くことにより、アンカー穴が形成される。

【００２６】このように、上記構造のダイレクトモータ
２によれば、回転軸１１を回転させることにより、この
回転軸１１に取り付けられたコアビット１３を直接回転
させるものであるので、ギヤ付きモータと比較して、伝
達ロスをなくすことができ、小型・軽量化を図ることが
でき、これにより、取り扱い性を向上させることがで
き、しかも、回転軸１１の振れを最小限に抑えることが
できる。また、ロータ１７の中心に形成された挿通孔１
７ａへ回転軸１１を圧入して直接固定して一体化したも
のであるので、全体の剛性を大幅に向上させることがで
き、これにより、コアビット１３を高速回転させて穴を
形成することが可能となり、従来の低速にて穴を形成し
ていた場合と比較して、その穿孔速度を大幅に高めるこ
とができる。

【００２７】これにより、穿孔作業を迅速に行うことが
でき、穿孔作業を有する各種施工作業の工期の短縮化を
図ることができる。また、エンジン、油圧モータあるい
はギヤ付きモータを用いた場合と比較して、騒音を大幅
に低減させることができ、さらには、部品点数が少ない
ので、メンテナンス作業にかかる労力も大幅に低減させ
ることができる。しかも、回転軸１１の中心に貫通孔１
１ａが形成されているので、回転軸１１の後端部からコ
アビット１３の刃先であるビット１５へ冷却水や冷却空
気を供給して、良好な掘削を行わせることができる。さ
らには、アダプタ１２によってコアビット１３を着脱さ
せることにより、各種の径のコアビット１３との交換を
容易に行うことができる。

【００２８】

【実施例】次に、図１及び図２にて示したダイレクトモ
ータ２及び通常の電動モータの回転軸にコアビットを取
り付けた本実施形態の掘削装置及び従来の掘削装置によ
って、深さ寸法１３０mm、直径２０mmの環状の穴Ｈをコ
ンクリートＣに形成した際の穿孔時間、騒音、ビット回
転数、周速を測定し、切削能率を割り出した。また、ハ
ンマードリルによる穿孔時間及び騒音も測定した。

【００２９】

【表１】

【００３０】このように、本実施の形態例のダイレクト
モータ２を備えた掘削装置の方が、通常のモータを備え
た掘削装置よりも、回転数及び周速が大幅に向上され、
これにより、穿孔時間の大幅な短縮及び切削能率の大幅
な向上が図られ、さらには、騒音も低減されることが認
められた。また、ハンマードリルと比較しても、ダイレ
クトモータ２を用いた方が穿孔時間が短く、騒音もかな
り低減されることが認められた。

【００３１】なお、上記の例では、回転軸１１をロータ
１７に、その挿通孔１７ａへ圧入することにより一体的
に固定したが、この固定の仕方としては、他に、例え
ば、接着による固定、ネジ止めによる固定あるいは焼き
嵌め、冷やし嵌めによる固定さらには、拡散接合による
固定等各種の固定の仕方が適応可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のダイレ
クトモータによれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１記載のダイレクトモータによれば、回転軸を回
転させることにより、この回転軸に取り付けられた工具
を直接回転させるものであるので、ギヤ付きモータと比
較して、伝達ロスをなくすことができ、小型・軽量化を
図ることができ、取り扱い性を向上させることができ、
回転軸の振れを最小限に抑えることができる。これによ
り、穿孔作業を迅速に行うことができ、穿孔作業を有す
る各種施工作業の工期の短縮化を図ることができる。ま
た、エンジン、油圧モータあるいはギヤ付きモータを用
いた場合と比較して、騒音を大幅に低減させることがで
き、さらには、部品点数が少ないので、メンテナンス作
業にかかる労力も大幅に低減させることができる。

【００３３】請求項２記載のダイレクトモータによれ
ば、ロータの中心に形成された挿通孔へ回転軸を圧入し
て直接固定して一体化したものであるので、全体の剛性
を大幅に向上させることができ、これにより、工具を高
速回転させて穴を形成することが可能となり、従来の低
速にて穴を形成していた場合と比較して、その穿孔速度
を大幅に高めることができる。

【００３４】請求項３記載のダイレクトモータによれ
ば、回転軸の中心に貫通孔が形成されているので、回転
軸の後端部からコアビットの刃先であるビットへ冷却水
や冷却空気を供給して、良好な掘削を行わせることがで
きる。

【００３５】請求項４記載のダイレクトモータによれ
ば、アダプタによって工具を着脱させることにより、各
種の径の工具との交換を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態のダイレクトモータの構
成及び構造を説明するダイレクトモータを備えた掘削装
置の側面図である。

【図２】 本発明の実施の形態のダイレクトモータの構
成及び構造を説明するダイレクトモータの断面図であ
る。

【図３】 本発明の実施の形態のダイレクトモータの構
成及び構造を説明するダイレクトモータの横断面図であ
る。

【図４】 コアビットが連結された従来のギヤ付きモー
タを説明するギヤ付きモータの断面図である。

【符号の説明】

２ ダイレクトモータ １１ 回転軸 １３ コアビット（工具） １５ ビット １７ ロータ １７ａ 挿通孔 １８ ステータ Ｃ コンクリート（被掘削物）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今岡 稔雄 神奈川県横浜市都筑区佐江戸町681 日本 ダイヤモンド株式会社内 (72)発明者 佐藤 九州男 東京都千代田区外神田５−３−13 恩田ビ ル201 Ｆターム(参考） 2D029 EA02 3C069 AA04 BA09 BB01 BB02 BC01 CA10 DA04 DA06 EA01 EA02 5H607 AA00 BB01 BB04 BB09 BB14 CC05 CC09 DD04 FF04 FF10 GG08 JJ00 JJ06 JJ09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被掘削物を掘削するビットを有した工具
   が取り付けられる回転軸と、 該回転軸が中心に挿通されて固定されたロータと、この
   ロータの外周囲に設けられた円筒状のステータとを有
   し、 前記回転軸は、前記ロータの中心に形成された挿通孔へ
   挿通されて、前記ロータに一体的に固定されていること
   を特徴とするダイレクトモータ。
2. 【請求項２】 前記回転軸は、前記ロータに、その挿通
   孔へ圧入することにより一体的に固定されていることを
   特徴とする請求項１記載のダイレクトモータ。
3. 【請求項３】 前記回転軸は、その中心に貫通孔を有す
   る円筒状に形成され、この円筒状に形成された回転軸
   に、円筒状のコアビットからなる前記工具が取り付けら
   れることを特徴とする請求項１または請求項２記載のダ
   イレクトモータ。
4. 【請求項４】 前記工具は、前記回転軸の端部にアダプ
   タを介して着脱可能に連結されることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項記載のダイレクトモータ。