JP2009066720A - 携帯用ベルト研磨機 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量かつ高強度で耐久性に優れたプーリを備えた携帯用ベルト研磨機を提供する。
【解決手段】電動機と、電動機により回転駆動されるプーリと、を有する携帯用ベルト研磨機において、プーリは回転軸の中心から放射状に伸びる複数のリブ３１を有し、リブとリブの間には空間３９を有し、空間の外周部を構成するＲ形状３３ａ，３７ａ，３７ｂの最小のＲ寸法が、空間の周方向の長さの０．４倍以上０．５倍以下となることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、ドライブプーリとアイドルプーリ間に巻装された無端状の研磨ベルトを回転
させて研磨作業を行う携帯用ベルト研磨機に関するものである。

図５に示す携帯用ベルト研磨機１０には、不図示の電動機によって回転駆動されるドラム状の駆動プーリ４が携帯用ベルト研磨機１０の後方下部に回転可能に配置されている。なお、紙面において右側を前方、左側を後方とした。又、携帯用ベルト研磨機１０の前方下部には従動プーリ３が回転可能に配置され、従動プーリ３と駆動プーリ４との間に無端状の研磨ベルト５が巻装される。この研磨ベルト５は、電動機によって駆動プーリ４が図５の矢印方向（時計回り方向）に回転駆動されることによって同方向（矢印方向）に回転する。ここで、駆動プーリ４と従動プーリ３との間にはガイド板５ａが配設されており、このガイド板５ａの下面上を研磨ベルト５が回転し、研磨ベルト５を木材等の被削材Ｗに押し当てることによって被削材Ｗの表面が研磨ベルト５によって研磨される。

携帯用ベルト研磨機１０を用いて研磨作業を行うときには、携帯用ベルト研磨機１０の後方に設けられたメインハンドル２と携帯用ベルト研磨機１０の前方に設けられたサブハンドル２ａを把持し被削材Ｗに研磨用ベルト５を押し当てることにより研磨作業を行うのが一般的である。

実開昭６１−２７６５３号公報

近年、携帯用ベルト研磨機１０の軽量化のためにアルミダイカスト製の部品のプラスチック化が進められてきている。特にハウジング１等の重量部品のプラスチック化を行った製品などは既に製品化されており、市場で安価に購入することが可能となっている。

図６に示すように、作業者が誤って携帯用ベルト研磨機１０を、従動プーリ３から落下させてしまった場合においても、従動プーリ３は破損しないようにする必要がある。そのため、駆動プーリ４や従動プーリ３等の負荷がかかる部品は、強度が要求されるためプラスチック化は困難であり、更なる軽量化の障害となっていた。

従来のアルミダイカスト製プーリの回転軸８５に直角な断面図を図１１に示す。従来のアルミダイカスト製プーリ８は、外周円筒部８２および回転軸部８５、リブ８１から構成されていた。通常、リブ８１は４本で構成されており、隣接するリブ８１の周方向の間隔が大きいのが特徴であった。図１１に示す従来のプーリ形状をプラスチックで製作した場合、プラスチックはアルミよりも強度が低いため、図６に示したように、作業者が誤って携帯用ベルト研磨機１０を落下させた場合にはプーリが破損してしまう場合があった。

図１１に示す従来型のプーリを用いて、プーリが落下した際の応力集中を調べる為に、有限要素法による数値解析を行った。図１２、１３はプーリが落下した際の応力集中を有限要素法により数値解析した結果を表示したものである。なお、図１２、１３において色が薄くなるほど応力集中が大きいことを示している。

図１２は隣合うリブ８１の中間部８４から落下した場合の解析結果であり、図１３はリブ８１と外周円筒部８２の接続部８３から落下した場合の解析結果である。図１２では、外周円筒部８２の中間部８４の応力が最も大きいことから、中間部８４から破損することが確認できる。また、図１３ではリブ８１とプーリの外周円筒部８２の接続部８３での応力が最も大きいことから、接続部８３から破損することが確認できる。

図１４は図１２、図１３の各部の発生歪の比率を示したグラフである。なお、グラフの縦軸である歪の比率は、図１２に示した中間部８４から落下した時の歪を１として正規化してあり数値が大きくなるほど歪が大きいことを示している。図１４より、図１２に示す中間部８４の歪の方が、図１３に示す接続部８３の歪より大きい。従って、図１２に示す中間部８４の方が、図１３に示す接続部８３より応力が集中していることがわかる。

ここで、図１２の中間部８４の強度向上を図るためには、プーリの外周円筒部８２の肉厚を厚くしたり、リブ８１の本数を増やすという手法が考えられる。しかし、そのような手法では、接続部８３等のプーリ内部の応力集中を避けることができず、高強度化は困難であった。

以上のことから、アルミダイカスト製プーリをプラスチック化し軽量化を図るとともに、高強度で耐久性に優れたプーリを備えた携帯用ベルト研磨機を提供することは困難であった。

従って、本発明は上記課題を解決して、軽量かつ高強度で耐久性に優れたプーリを備えた携帯用ベルト研磨機を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、電動機と、該電動機により回転駆動されるプーリと、を有する携帯用ベルト研磨機において、該プーリは回転軸の中心から放射状に伸びる複数のリブを有し、該リブと該リブの間には空間を有し、該空間の外周部を構成するＲ形状の最小のＲ寸法が、該空間の周方向の長さの０．４倍以上０．５倍以下となることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、該空間の外周部を構成するＲ形状の最小のＲ寸法が、該空間の周方向の長さの０．５倍以上となることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、該プーリの外周部に凹部を設けたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、アルミダイカスト製プーリをプラスチック化して軽量化を図ることができるとともに、プーリーの落下位置が変わっても応力をほぼ一定の大きさに保つことができるため、高強度で耐久性に優れたプーリを備えた携帯用ベルト研磨機を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明よりもさらに高強度で耐久性に優れたプーリを備えた携帯用ベルト研磨機を提供することができる。

請求項３記載の携帯用ベルト研磨機によれば、局部的な肉厚化を避けることができるととともに製造上のひけを防止することができる。従って、より信頼性の高い携帯用ベルト研磨機を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本実施の形態に係る携帯用ベルト研磨機の基本構成は背景技術で説明した従来の携帯用ベルト研磨機１０のそれと同じであるため、これについての図示及び説明は省略し、以下の説明では図に付した符号を使用する。
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る携帯用ベルト研磨機の従動用プーリ３の回転軸３５に直角な断面図、図２は図１の部分拡大図である。

図１に示すように、従動用プーリ３は回転軸３５に直角な断面において、回転軸３５の中心から放射状に外周方向に伸びる複数のリブ３１を有し、リブ３１間の空間３９は外周部において一つ以上のＲで構成されている。本発明の実施形態を示した図１と従来例を示した図１１を比較すると明らかなように、図１は図１１に比べてリブの数を増加させている。

なお、実施の形態１に係る従動用プーリはプラスチック製である。そのため、従来のアルミダイカスト製のプーリと比較して軽量であるため、作業性に優れた携帯用ベルト研磨機を提供することが可能である。

また、Ｒは図２に示すように、左側Ｒ形状３７ａ、中央Ｒ形状３３ａ、右側Ｒ形状３７ｂの３個のＲ形状で構成された例を示す。

図６に示したように、作業者が誤って携帯用ベルト研磨機１０を落下させた場合の応力集中を調べる為に、有限要素法による数値解析を行った。図７、９はそれぞれ、プーリが落下した際の応力集中を有限要素法により数値解析した結果を表示したものである。なお、図７、９において色が薄くなるほど応力集中が大きいことを示している。

図７は隣合うリブ３１の中間から落下した場合の解析結果であり、図９はリブ３１と外周円筒部３２の接続部３６から落下した場合である。図７より、応力が最も大きいのは、中央部３３の中央Ｒ形状３３ａである。このときのプーリ内部の力の流れを示したものが図８である。リブ３１とリブ３１の中間である中央部３３に落下による衝撃荷重が発生すると、プーリ３内には矢印に示したように力が伝達する。

その結果、衝撃荷重は空間３９の外周両側のＲ形状３７ａ、３７ｂを介してプーリ３の回転軸３５に伝達する。従って、外周円筒部３２に対して、リブ３１と外周円筒部３２の接続部３８を支持点とする両端支持の曲げが発生しにくくなり、従来と比べて中央部３３で発生する応力を小さく抑えることが可能となる。

一方、図９はリブ３１と外周円筒部３２の接続部３６から落下した場合の解析結果である。図９より、応力が最も大きいのは、リブ３１と外周円筒部３２の接続部３６付近である。

空間３９の周方向の長さＡ（図２に示したＡ）と空間３９の外周部を構成するＲ形状の最小のＲ寸法Ｂ（図２に示したＲ３７ａ、Ｒ３３ａ、Ｒ３７ｂの中で最小寸法のもの）との関係により応力がどの程度変化しているかを調査した。その結果を図１０に示す。なお、グラフの縦軸である歪の比率は、従来例の図１２で示した中間部３３から落下した場合の歪を１として正規化してある。

図１０より、図７に示したように中間部３３から落下させた場合は、Ｂ／Ａの値が大きくなるほど歪の比率は小さくなっている。それに対し、図９に示したように接続部３６から落下させた場合は、Ｂ／Ａの値が大きくなるほど歪の比率は大きくなっている。しかし歪の比率の増加はそれほど大きなものではなく、Ｂ／Ａがある一定値より大きくなると歪の比率が収束していることから大きな問題はない。

図１０より、プーリ空間３９の外周部を構成するＲ形状の最小のＲ寸法Ｂが、空間３９の周方向の長さＡの０．４倍以上０．５倍以下、つまり、０．４≦（Ｂ／Ａ）≦０．５とすることで、図７に示した中央部３３の応力と、図９に示した接続部３６付近の応力を同程度にすることができる。

従って、アルミダイカスト製プーリをプラスチック化して軽量化を図ることができるとともに、プーリーの落下位置が変わっても応力をほぼ一定の大きさに保つことができるため、高強度で耐久性に優れたプーリを備えた携帯用ベルト研磨機を提供することができる。

さらに、プーリ空間３９の外周部を構成するＲ形状の最小のＲ寸法Ｂが、空間３９の周方向の長さＡの０．５倍以上、つまり、（Ｂ／Ａ）≧０．５とすることで、図７に示したように中間部３３から落下した場合の応力を大きく低減することができる。この場合、図９に示したように接続部３６から落下した場合の応力は若干増加するがＢ／Ａが０．５以上では歪の比率はほぼ０．６に収束していることから大きな影響はない。

なお、本実施の形態１においては、Ｒは図２に示すように、左側Ｒ形状３７ａ、中央Ｒ形状３３ａ、右側Ｒ形状３７ｂの３個のＲ形状で構成された例を示したが、Ｒ形状はこれに限定されるものではない。
＜実施の形態２＞
図３は本発明の実施の形態２に係る携帯用ベルト研磨機の従動用プーリ３の回転軸３５に直角な断面図である。図３に示すようにプーリ３のリブ３１と外周の円筒部３２との接続部の外周部に凹部３４を設けている。凹部３４を設けたことにより、プーリの局部的な肉厚化を避けることが可能となる。また、製造上のひけを防止することが可能となる。従って、より信頼性の高い携帯用ベルト研磨機を提供することが可能になる。
＜実施の形態３＞
図４は本発明の実施の形態３に係る携帯用ベルト研磨機の従動用プーリ３の回転軸３５に直角な断面図の一部拡大図である。図４に示す本実施例によっても実施の形態２と同様に、プーリの局部的な肉厚化を避けるとともに、製造上のひけを防止することが可能となる。従って、より信頼性の高い携帯用ベルト研磨機を提供することが可能となる。

なお、実施の形態１乃至３においてはプーリとして従動用プーリ３をとりあげて説明したが、発明を実施するための最良の形態に記載した内容は駆動プーリ４についても従動用プーリ３と同様のことが言える。

第１の実施形態に係る携帯用ベルト研磨機用プーリの断面図。 図１の一部拡大図。 第２の実施形態に係る携帯用ベルト研磨機用プーリの断面図 第３の実施形態に係る携帯用ベルト研磨機用プーリの断面図の一部拡大図。 携帯用ベルト研磨機の側面図。 携帯用ベルト研磨機の落下状態を示した図。 第１の実施形態に係る携帯用ベルト研磨機用プーリの落下解析結果図。 第１の実施形態に係る携帯用ベルト研磨機用プーリの落下時の力の伝達図。 第１の実施形態に係る携帯用ベルト研磨機用プーリの落下解析結果図。 空間の周方向の長さＡ及び最小のＲ寸法と応力集中の関係を示したグラフ。 従来の携帯用ベルト研磨機用プーリの断面図。 従来の携帯用ベルト研磨機用プーリの落下解析結果図。 従来の携帯用ベルト研磨機用プーリの落下解析結果図。 従来の携帯用ベルト研磨機用プーリの応力集中を示すグラフ

符号の説明

１はハウジング、２はハンドル、３は従動プーリ、４は駆動プーリ、５は研磨用ベルト、３１はリブ、３２は外周円筒部、３３は中央部、３４は凹部、３５はプーリの回転軸、３６は接続部、３７は空間両側のＲ形状、３８は接続部、３９は空間、３３ａは中央Ｒ形状、３７ａは左側Ｒ形状、３７ｂは右側Ｒ形状、８は従来のアルミダイカスト製プーリ、８１はリブ、８２は外周円筒部、８３は接続部、８４は中間４、８５は回転軸部、９はコンクリートなどの床面

Claims (3)

1. 電動機と、
   該電動機により回転駆動されるプーリと、
   を有する携帯用ベルト研磨機において、
   該プーリは回転軸の中心から放射状に伸びる複数のリブを有し、該リブと該リブの間には空間を有し、該空間の外周部を構成するＲ形状の最小のＲ寸法が、該空間の周方向の長さの０．４倍以上０．５倍以下となることを特徴とする携帯用ベルト研磨機。
2. 該空間の外周部を構成するＲ形状の最小のＲ寸法が、該空間の周方向の長さの０．５倍以上となることを特徴とする請求項１に記載の携帯用ベルト研磨機。
3. 該プーリの外周部に凹部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の携帯用ベルト研磨機。

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