JP2506758Y2 - 回転工具装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、大きなトルクが発生した場合にそれが刃具
側に伝わらないようにするトルクリミッタを備える回転
工具と、その起動停止及び送り移動を行う操作機構とか
らなる回転工具装置に関する。

B.考案の概要 本考案に係る回転工具装置における回転工具のトルク
リミッタは、モータの回転軸と刃具側の回転伝達軸との
間において、一方の軸側に組み込んだボールをばね力で
他方の軸側に押し付け、当該ボールを介して回転軸のト
ルクを回転伝達軸側に伝え、かつトルクが過大になった
場合にはボールに対し回転軸側がすべってトルクを伝達
しないようにしたものであり、刃具がワークに喰い込む
などした場合でも、刃具に過大なトルクがかかって破損
に至らしめることがないモータの回転軸と刃具側の回転
伝達軸の回転速度はそれぞれセンサにより検出され、ス
リップが生じた場合には、制御系により操作機構が制御
され、回転工具の停止又はその送り速度の低下などがな
される。

C.従来の技術 シリンダブロック等のアルミ鋳物製品のバリ取り作業
には、作業能率の向上等を目的としてロボットの導入が
図られている。つまり、ロータリーバー（ロータリーカ
ッタ）やエンドミルなどの刃具を取り付けた工具（グラ
インダー）をロボットのハンドに取付け、ロボットにバ
リ取り作業を行なわせるのである。

ところで、鋳物製品におけるバリ形状は一定でないこ
とから、ロボットが一定の動きをしたとしても、工具の
刃具にかかる負荷が大きく変動することがある。そし
て、バリ形状によっては、刃具がバリに喰い込み、刃具
に過大な負荷がかかり、刃具の折損に至ることもある。
つまり、刃具がバリに喰い込むと、刃具には鋳物製品側
より回転を止めようとする力がかかる一方、工具のモー
タからは回転させようとする力がかかり、結局刃具に無
理な力がかかって折損に至るのである。

このような事情から、回転軸に大きなトルクがかかっ
た場合に、シャーピンが折れるようにした回転工具が提
供されている。第７図にはその一例の断面を示す。

回転工具の本体１内の後部にはモータ２が組み込ま
れ、その回転軸３の先端には連結部材４がキー結合され
ている。本体１内の前部側には回転伝達軸５がベアリン
グを介して回転自在に支持され、その先端部にはコレッ
トチャック６が組み付けられ、このこのコレットチャッ
ク６にロータリーバーなどの刃具７が取付けられる。回
転伝達軸５の後部には前記連結部材４と対面する連結部
材８がキー結合され、これら連結部材4,8同士がシャー
ピン９で連結されている。

この回転工具において、モータ２の回転軸３の回転
は、連結部材4,8、シャーピン９を介して回転伝達軸５
に伝えられ、刃具７は回転される。

刃具７がバリに喰い込んで刃具７に停止させようとす
る力がかかった場合には、シャーピン９に過大なトルク
がかかることからシャーピン９が折損して、刃具７の破
損防止等が図られるのである。

D.考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来の回転工具では、シ
ャーピン９が破損した場合には、本体１を分解してシャ
ーピン９を交換しなければならず、バリ取り作業に復帰
するまでに手間と時間を要していた。

E.課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本考案では、モータの回転
軸の回転を回転伝達軸に伝えて、回転伝達軸に取付けら
れる刃具に回転を与える回転工具と、この回転工具を操
作する操作機構とを備える回転工具装置において、前記
モータの回転軸に駆動側連結部材を設け、前記回転伝達
軸に前記駆動側連結部材と対面する被動側連結部材を設
け、これらの連結部材の一方側にボールを収容すると共
に当該ボールを他方側の連結部材に押し付けるばねを前
記一方側の連結部材に設ける一方、前記駆動側連結部材
及び前記被動側連結部材の回転を検出するセンサを設
け、当該センサにより検出される前記駆動側連結部材と
前記被動側連結部材の回転に差が生じた場合に、前記回
転工具の操作機構を制御する制御系とを備えるものとし
て回転工具装置を構成したのである。

F.作用 上記回転工具装置において、通常の運転時には、モー
タの回転軸の回転は、連結部材、ポールを介して回転伝
達軸に伝えられ、刃具が回転される。

刃具がバリ等に喰い込んで大きな抵抗が生じた場合に
は、ボールに対し連結部材がすべり、モータの回転力が
刃具側には伝わらなくなる。この状態は、センサが両連
結部材間の回転速度差を検出することにより検知され、
それを受けて制御系により操作機構が制御され、例えば
回転工具の送り速度が低下され、それにより刃具にかか
る負荷が減少すると、自動的に刃具側に回転が伝えられ
るようになる。

G.実施例 第１図には本考案をグラインダに適用した一実施例の
断面を示し、第２図にはその要部の拡大を示す。

回転工具としてのグラインダ自体の構成は前述したも
のと同様である。即ち、本体１内の後部にはモータ２が
組み付けられ、前部には回転伝達軸５が軸受10を介して
回転自在に支持されている。11,12はモータ２を構成す
るステータ、ロータであり、13はロータ12と一体の回転
軸３上に設けられたファンである。一方、本体１の先端
部には軸受10を固定するための軸受押え14が螺着されて
いる。回転伝達軸５の先端部にはコレットチャック６が
設けられ、このコレットチャック６にロータリーバーや
エンドミルなどの刃具７が取付けられるのも前述と同様
である。

モータ２の回転軸３の先端部と回転伝達軸５の後端部
との間に以下の如くトルクリミッタ30が構成される。

モータ２の回転軸３の先端部には駆動側連結部材とし
て受けフランジ15がキー16により取付けられる。この受
けフランジ15は凹状をなしている。一方、回転伝達軸５
の後端部には被動側連結部材として押しフランジ17がキ
ー18により取付けられる。押しフランジ17は前記受けフ
ランジ15の凹部に収まり、その周面17aは受けフランジ1
5の内周面15aと隙間ｅをもって対面する。押しフランジ
17には直径方向に貫通する収納孔19があけられ、その中
に圧縮ばね20が収容され、さらにばね20を縮めた状態で
その両側にボール、例えば鋼球21が収納される。つま
り、鋼球21には、当該鋼球21を受けフランジ15の内周面
15a側に押し付けるばね力が常に付与されているのであ
る。受けフランジ15の内周面には、鋼球21より径の小さ
い係合孔22があけられ、これらの孔22の縁部21に鋼球21
は押し付けられる。

一方、回転軸３と回転伝達軸５間のスリップを検出す
るため、それぞれの軸3,5の回転数を検出するセンサ23,
24が両フランジ15,17近傍に設けられる。これらの検出
センサ23,24としてはホール素子などが用いられる。

次に、上記構成のグラインダ25によるバリ取り作業及
びトルク規制作用について説明する。

第３図には当該グラインダ25を操作機構であるロボッ
ト26のハンド26aに装着した様子を示す。ロボット26及
びグラインダ25はコントローラ27からの指令により操
作、あるいは起動、停止される。

グラインダ25におけるモータ２が起動されると、回転
軸３が回転し、受けフランジ15、鋼球21、押しフランジ
17を介して回転伝達軸５に回転が伝えられ、刃具７が回
転される。つまり、鋼球21がばね20のばね力により係合
孔22に押し付けられていることにより、回転軸３と回転
伝達軸５とが一体となって回転するのである。

しかし、刃具７が大きなバリに喰い込むなどして刃具
７及び回転伝達軸５に停止させようとする力がかかり、
回転軸３に大きなトルクがかかると、鋼球21を受けフラ
ンジ内周面15aの係合孔22に押し付けようとする力Ｗよ
り、鋼球21を係合孔22から押し出そうとする力Ｐが大き
くなり（Ｐ＞Ｗ）、押しフランジ17に対し受けフランジ
15がスリップし、回転伝達軸５にはある一定値以上のト
ルクは伝わらなくなる。したがって、刃具７に無理な力
がかかって折損するといった不具合が防止でき、また、
モータ２に過負荷がかかるのが防止できる。

一方、センサ23,24による両フランジ15,17の回転差か
らスリップが検出されると、コントローラ27によりロボ
ット26の動きが操作される。たとえば、第４図に示すよ
うに、ホール素子を用いたセンサ23,24からのパルス出
力の周期が変化してスリップが発生したと検知した場合
には、トルクリミッタ30の規定トルクを越える力が加わ
ったと判断して、コントローラ27より指令を出してロボ
ット26を停止させるか、回転工具25の送り速度を小さく
する。

制御の結果、刃具７よりグラインダ25にかかる負荷が
減少し、トルクリミッタ30の伝達トルク（復帰トルク）
より負荷トルクが小さくなると、スリップがなくなり、
つまり鋼球21が係合孔22に押し付けられて抜け出なくな
り、回転伝達軸５にモータ２側の回転が伝えられ、刃具
７によるバリ取り加工が続行できるようになる。

このように、スリップ量を検出して、スリップ量の度
合によりロボットの動きを制御することにより、刃具
７、グラインダ25、ロボット26への過負荷を防止でき
る、また、バリ取り作業が中断することなく実施できる
ようになる。

第５図，第６図にはトルクリミッタ30の他の例を示
す。

第５図に示すものは、押しフランジ17に放射状に多数
の底付きの収納孔28を設け、各収納孔28内に圧縮ばね29
を収容すると共に、ばね29のばね力に抗して鋼球31を収
容する一方、受けフランジ15に内周面15aに開口させて
同数の係合孔32を設け、各係合孔32に鋼球31がばね力に
押されて係合するようにしたものである。

この例では、ばね29及び鋼球31の数を多くできるので
高トルク伝達用として適用される。

第６図に示すものは、回転軸３前端の受けフランジ33
を、押しフランジ34を前後から隙間をもって挟む形状と
し、押しフランジ34に前後面を貫通する複数の貫通孔35
を設け、各貫通孔35に圧縮ばね36を収容すると共に、圧
縮ばね36を圧縮してその両側に鋼球37を設ける一方、受
けフランジ33に係合孔38を設け、各係合孔38に鋼球37が
ばね力で押し付けられるようにしたものである。

この例でも、ばね36及び鋼球37の数を多くできるの
で、高トルク伝達用として適している。

なお、いずれの実施例においても、ばねのばね定数、
鋼球の直径Ｄに対する係合孔の直径ｄとの関係を変える
ことにより制限トルクを変えることができる。

また、上記実施例では、連結部材を回転軸３あるいは
回転伝達軸５と別体に作製し、それぞれ軸３あるいは５
にキーを介して結合させるようにしているが、連結部材
を回転軸３、回転伝達軸５の端部に一体的に形成してお
いてもよい。

さらに、上記実施例は、本考案をグラインダに適用し
たものであるが、本考案は他の回転工具、例えばハンド
ドリルなどにも適用可能である。

H.考案の効果 本考案に係る回転工具のトルクリミッタによれば、一
定値以上のトルクが刃具側の回転伝達軸に伝達されない
ようにしたため、刃具に過負荷がかかることがなく、刃
具の折れ、刃こぼれが防止でき、刃具の寿命が向上す
る。

また、刃具がワーク側に喰い込んだりして急停止して
も、モータは回転しているため大きな力が発生せず、刃
具や回転工具への過負荷が防止できる。

さらに、回転工具自体の送り速度が低下されることに
より負荷が減少すると、モータ回転軸と刃具側回転伝達
軸との間のスリップが自動的になくなり、通常の切削に
戻ることができるので、作業性を阻害することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る回転工具装置における回転工具と
してをグラインダに適用した一実施例の断面図、第２図
はその要部の拡大図、第３図はグラインダをロボットで
把持した状態の概略図、第４図はセンサの出力パルスを
表す線図、第５図は他の実施例に係るトルクリミッタ部
分の断面図、第６図はさらに他の実施例の断面図、第７
図は従来のグラインダの断面図である。 図面中、１はグラインダ本体、２はモータ、３はモータ
の回転軸、５は回転伝達軸、６はコレットチャック、７
は刃具、15は受けフランジ、17は押しフランジ、20,29,
36は圧縮ばね、21,31,37は鋼球、22,32,38は係合孔、2
3,24は回転検出センサ、25はグラインダ、26はロボッ
ト、30はトルクリミッタである。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの回転軸の回転を回転伝達軸に伝え
   て、回転伝達軸に取付けられ刃具に回転を与える回転工
   具と、この回転工具を操作する操作機構とを備える回転
   工具装置において、前記モータの回転軸に駆動側連結部
   材を設け、前記回転伝達軸に前記駆動側連結部材と対面
   する被動側連結部材を設け、これらの連結部材の一方側
   にボールを収容すると共に当該ボールを他方側の連結部
   材に押し付けるばねを前記一方側の連結部材に設ける一
   方、前記駆動側連結部材及び前記被動側連結部材の回転
   を検出するセンサを設け、当該センサにより検出される
   前記駆動側連結部材と前記被動側連結部材の回転に差が
   生じた場合に、前記回転工具の操作機構を制御する制御
   系とを備えることを特徴とする回転工具装置。