JP2800856B2

JP2800856B2 - エアーモータ

Info

Publication number: JP2800856B2
Application number: JP3167562A
Authority: JP
Inventors: 勝信岸
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1991-06-12
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JPH04365568A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエアーモータに関し、特
に、エアー回転工具の駆動手段として用いられるエアー
モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種素材の研摩・研削作業に用い
られるグラインダーやドリル等のエアー回転工具の駆動
には、軽作業に適し、その上、安全性が高いこと等の理
由から、エアーモータが使用されている。エアーモータ
には種々の形態があり、そのなかでも、ロータリベーン
型およびタービン型のモータが一般的である。

【０００３】ロータリベーン型のモータは、ケーシング
に偏心させて取り付けたロータに、ベーンを差し込み、
隣り合ったベーン間に生じる受圧面積差に空気圧が作用
して、回転力を発生させるものである。また、前記ター
ビン型のモータは、周知のように、タービンに空気を吹
き付けて回転力を得るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ロ
ータリベーン型のモータは、空気効率は良いものの、部
品数が多く、しかも、厳密な加工精度を要求されるの
で、小型・軽量化には適当でない。また、前記タービン
型のモータは、構造が簡単で、高速回転数が得られるけ
れども、トルクが小さく、また、作業時において低下し
た回転数を迅速に立ち上げて、トルクを維持することが
難しいという欠点を有している。

【０００５】即ち、これらのモータには一長一短が有
り、小型・軽量化に適し、高速回転型で、しかも、所定
のトルクが容易に得られるようなエアーモータは未だ実
現されていない。従って、本発明の目的は前記問題点を
解決するものであり、高速回転型で所定のトルクが容易
に得られ、しかも、簡易な構造のエアーモータを提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るエアーモータは、回転軸に取り付けら
れたロータの内部に環状の空気室を設け、該空気室の内
周壁には圧縮空気の導入路から該空気室に通じる複数の
放射状流通孔を形成し、該空気室の外周壁を、前記各流
通孔に対向させ、当該位置を始端として隣接する一の流
通孔に対向する位置まで外径方向へ円弧状に伸ばし、該
終端と前記隣接する一の流通孔との間に他の外周壁の始
端を形成することにより、該空気室の外側に漸次拡大す
る複数の流路を設け、該流路の拡大側端から前記ロータ
の外周に沿って圧縮空気の噴射孔を形成することにより
課題を解決したものである。

【０００７】前記ロータは、前部ロータと後部ロータと
の二部材とからなり、該前部ロータと後部ロータとを接
合させたとき、その接合面に前記噴射孔が形成されるこ
とが好ましい。

【０００８】

【０００９】

【作用】空気室に導入された圧縮空気は漸次拡大する流
路を経て、噴射孔から噴出され、その噴出反力によって
ロータに回転力が生じ、エアーモータが駆動する。エア
ーモータの負荷が増大したときには、当該エアーモータ
の回転数は瞬間的には低下するが、前記流路および空気
室内に滞留している大量の圧縮空気が、噴射孔から噴出
し続けるから、低下した回転数は即座に上昇する。従っ
て、負荷が急激に増大しても出力が急激に低下すること
がない。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施
例を説明する。図１は、本発明に係るエアーモータの一
実施例を、エアー回転工具の駆動源として用いたもので
あり、エアー回転工具１０の縦断側面図を示している。
以下の説明において、エアー回転工具１０に研削部材を
接続する側を、前部、前面、前端部等と称し、圧縮空気
を供給する側を、後部、後面、後端部等という。

【００１１】符号１２はエアー回転工具１０の円筒状ハ
ウジングで、小径に形成した前部ハウジング１３の内部
には、ベアリング１６、１７により回転軸２０が軸支さ
れ、この回転軸２０の先端部２１をチャック状に形成し
て、このチャック部２１にエアーグラインダー等、回転
工具の研削部材（図示せず。）を差し込み、ナット２２
で締め付けることにより、回転軸２０に研削部材を固着
することができるようになっている。２４は、回転軸２
０の先端部を被うフロントカバーであり、２６と２７は
ナット２２を締め付ける際に、回転軸２０が回転しない
ようにするためのピンを回転軸２０に差し込むために、
前部ハウジング１３と回転軸２０に半径方向に設けた貫
通孔である。回転軸２０の後端部には、軸心方向に圧縮
空気の導入路２８を設ける。

【００１２】ハウジング１２の後部１４は大径に形成
し、後端部の内周面には雌ねじ１５を形成する。このハ
ウジング後部１４の内周面に、後部を前部より小径に絞
ったケーシング３０の大径前部３１を嵌合し、更に、前
部内外周面に雌ねじ４１と雄ねじ４２を有するキャップ
４０の雄ねじ４２を、ハウジング後部１４の雌ねじ１５
にＯリング４４を介して螺合し、かつ、ケーシング３０
の、軸線に垂直な絞り部３２の後面にキャップ４０の前
端部４３を当接させることにより、ハウジング後部１４
内にケーシング３０を固定する。このようにして、ハウ
ジング後部１４とケーシング３０の大径前部３１によっ
て排気室４９を形成し、同室４９の内部にエアーモータ
５０を配設する。

【００１３】エアーモータ５０は、主として、回転軸２
０と、この回転軸２０の後部に嵌合したロータ５３とか
ら構成され、ロータ５３の内部には、圧縮空気が供給さ
れる空気室５１を形成し、また、ロータ５３の外周部に
は空気室５１と連通する噴射孔５２が設けられている。

【００１４】図２〜図７を参照しながらエアーモータ５
０を構成するロータ５３の構造を詳細に説明する。ロー
タ５３は、凹形の前部ロータ５６と、凸形の後部ロータ
５７の二部材からなり、両ロータ５６、５７を嵌合させ
ればロータ５３が構成される。図２は前部ロータ５６の
背面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線上で切
断した側面図である。また、図４は後部ロータ５７の正
面図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ線上で切断した側面
図である。

【００１５】前部ロータ５６について説明する。前部ロ
ータ５６の円形の後端部には、同後端部の内周側から外
周側に向けて伸びる円弧状をした凸条５８を、点対称位
置に４個形成し、隣り合う凸条５８同志の各始点部と各
終点部とを僅かに並置させ、この間に溝５９を形成す
る。この溝５９は、前部ロータ５６と後部ロータ５７と
を嵌合させた状態では、図６に示すように噴射孔５２と
なる。また、凸条５８の外周部に形成され、溝５９に続
く空隙５９ａは、両ロータ５６、５７を嵌合させた状態
では、縁周溝５９ｂを形成する。

【００１６】凸条５８の数は点対称となるように２個以
上であればよく、また、後記する圧縮空気の保有量を多
く取ることができるように、凸条５８の長さはなるべく
長くするのがよい。溝５９は可及的にロータ外周面の接
線と平行になるようにすれば、エアーモータ５０のトル
クが大きくなるので有利である。

【００１７】図７は、図５においてＶＩＩ−ＶＩＩ線で
切断した後部ロータ５７の左半部を、図２の前部ロータ
５６に組み込んで示す背面図である。前記したように、
前部ロータ５６の後端部を円弧状とすることにより、両
ロータ５６、５７を嵌合させた際には、空気室５１の外
側に漸次拡大する複数の流路６０を形成する。即ち、図
１および図７に示すように、空気室５１は両ロータ５
６、５７間において、内周壁５１ａと外周壁５１ｂによ
って環状に形成され、その外周壁５１ｂ側、即ち、凸条
５８の内側に流路６０が形成される。また、凸条５８の
外側には略勾玉形の縁周溝５９ｂが形成される。なお、
流路６０と噴射孔５２との連通部分は、圧縮空気がスム
ーズに流れるように凸条５８に沿った曲面をもって構成
する。

【００１８】凸条５８の内周側始点部と終点部との近傍
には、後述する流通孔５４内に移動自在に収容されるボ
ール５５の遠心方向への移動を規制するために、流通孔
５４の外側開放端に対向させて、抑止壁６１が設けられ
ている。また、符号６２は、両ロータ５６、５７を密着
嵌合するために、円弧状の凸条５８上、更に後方に突設
した細条であり、符号６５は、前部ロータ５６を回転軸
２０に嵌合させるために介在させたブッシュである。

【００１９】次に、ロータ５３を構成する後部ロータ５
７を説明する。後部ロータ５７は、前記したように凹形
の前部ロータ５６と嵌合したときには、両ロータ５６、
５７間に環状の空気室５１を形成するように断面が凸形
に構成されており、この空気室５１と回転軸２０の導入
路２８とが連通する４個の流通孔５４を放射状に形成す
る。所定の回転数に制御するために各流通孔５４には、
所要の質量を有し、流通孔５４の内径より僅かに小さめ
のゴム製の変形可能なボール５５を移動自在に収容する
ことができる。ボール５５はゴム製以外にも、各種の弾
性材料のボールを用いることができる。なお、ボール５
５のポアソン比（遠心方向への圧縮に対するその方向と
直交する方向への伸びの割合）を決定した上で、その弾
性素材を選定すれば、流通孔５４の絞り比率を変更する
ことができるので、ボールの寸法のみならず、この物性
を考慮することによっても所期の目的を達成することが
できる。

【００２０】また、後部ロータ５７のフランジ部には前
部ロータ５６に形成された細条６２に対応する凹溝６３
が形成されており、両者を嵌合して前部ロータ５６と後
部ロータ５７とが一体に位置決め接合され、ロータ５３
を構成する。符号６６は、前部ロータ５６と後部ロータ
５７との間をシールするためのＯリングである。

【００２１】本発明のエアーモータ５０を研削工具に用
いる場合等には、エアーモータ５０の過回転を防止する
と共に、最適な回転速度を維持するために、通常、速度
調節装置を備える。この実施例の速度調節装置は本件出
願の先願である実願平２−１０３２９０号と同じ形式で
あり、ロータ５３内に、複数個の流通孔５４を放射状に
形成し、各流通孔５４に変形可能なボール５５を移動自
在に収容し、遠心力の大小により求遠心方向に移動する
ボール５５の変形を利用して空気室５１内を流れる圧縮
空気の流量を制御して、エアーモータ５０の回転速度を
調節するものである。

【００２２】なお、速度調節装置としては、この他に、
実公昭３５−２３８８５号公報等に記載されているよう
な、ロータに直結されたフレームに組み込まれたおもり
を回転遠心力によって外側に倒し、調速弁の開度を制御
する所謂バタフライウェート式のものであっても良い。

【００２３】次に、図１において、圧縮空気のバルブ機
構について説明する。ケーシング３０の小径後部３３の
外周而には、バルブ外筒７０を摺動自在に嵌挿し、バル
ブ外筒７０の後部内周面には、圧縮空気の給気口７１を
突出させたバルブ内筒７２を一体として嵌着する。バル
ブ外筒７０の前部外周面に形成した雄ねじ７３をキャッ
プ４０に対して回転させれば、バルブ外筒７０を軸方向
（図１において左右方向）に移動することができ、図１
に示すバルブ外筒７０の最後退時には、ケーシング３０
の小径後部３３の後端部テーパ面３５に形成した円周溝
に嵌合したＯリング３６が、バルブ内筒７２の前端部を
逆テーパ面として形成したバルブシート３７から離間し
て、バルブ内筒７２内の流体流路７４を開放している。
バルブ外筒７０を前進させることにより（図１において
左進）、流体流路７４を閉鎖することができる。

【００２４】バルブ内筒７２の給気口７１には、給気用
のエアーホース７５をホースバンド７６で固定して接続
し、バルブ外筒７０の後部開放端７８には、前記エアー
ホース７５を囲繞して排気ホース７７を接続する。排気
室４９で膨張した空気は、ケーシング３０の絞り部３２
に穿設した排気孔３９から、バルブ外筒７０にその軸心
線と平行に設けた排気孔７９を通って、排気ホース７７
に流通するように構成されている。

【００２５】なお、符号８１は、バルブの開閉動作と連
動させたブレーキロッドであり、また、符号８２は、後
部ロータ５７の後端面に固定されたブレーキディスクで
あり、ブレーキロッド８１とブレーキディスク８２の両
者によりエアーモータ５０のブレーキ手段が構成されて
いる。

【００２６】次に、この実施例の作用を説明する。図１
に示すバルブの開放状態において、駆動用圧縮空気は回
転軸２０の導入路２８からロータ５３内に設けられた各
流通孔５４を経て空気室５１に到り、外側の流路６０を
経て、噴射孔５２から排気室４９に噴出される。この圧
縮空気が噴出するその反力によってロータ５３に回転力
が生じ、エアーモータ５０を駆動させる。

【００２７】噴射孔５２から噴出された圧縮空気は、排
気室４９内に直ちに噴射・拡散するのではなく、噴射孔
５２と連続して形成された縁周溝５９ｂに沿って流出す
るので、ロータ５３のトルクを増大させる。排気室４９
に噴出された圧縮空気は、排気孔３９から排出される。

【００２８】回転しているエアーモータ５０の負荷が増
大したときには、エアーモータ５０の回転数は瞬間的に
は低下するが、ボール５５より下流位置に残留している
圧縮空気がロータ５３の回転力に寄与する。この実施例
では、空気室５１と流路６０内に滞留している大量の圧
縮空気が噴射孔５２から縁周溝５９ｂに沿って排気室４
９に向けて噴出し続けるから、一時的に低下した回転数
は即座に上昇する。

【００２９】前記したエアーモータ５０を速度調節する
場合に用いられるボール５５の作用について説明する。
ロータ５３の回転により、流通孔５４に収容されたボー
ル５５に対して大きな遠心力が作用すると、ボール５５
は遠心方向に付勢される。従って、回転工具１０が無負
荷のときや、負荷の小さいときには、ボール５５は抑止
壁６１に当接し、ボール５５はその反作用を受けて、遠
心方向に対して直交する方向に変形して、圧縮空気の流
路を狭め、圧縮空気の流量を減少させる。このため、エ
アーモータ５０の回転数が下がる。エアーモータ５０の
回転数が下がればボール５５に対する遠心力も小さくな
るので、前記無負荷状態のときとは逆に、ボール５５の
変形は小さくなり、流通孔５４の流路断面積および圧縮
空気の供給量が増大してエアーモータ５０の回転数を増
大させる。

【００３０】このように、回転工具１０の負荷の有無お
よびその程度に応じて、エアーモータ５０の回転数とト
ルクが増減するため、負荷が急激に増大しても出力が急
激に低下することがなく、安定して高出力が得られる。

【００３１】一方、回転工具１０の駆動を停止させるに
は、バルブ外筒７０を前進させて流体流路７４を閉鎖
し、駆動用圧縮空気の供給を停止する。このとき、バル
ブ外筒７０と連動したブレーキロッド８１が前進して、
ブレーキディスク８２に当接し、同ディスク８２を押圧
してブレーキが働き、エアーモータ５０の回転は直ちに
停止する。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載のエアーモータは、高速回
転型であり、しかも、所定のトルクを容易に得ることが
できる。また、構造が簡易なので小型・軽量化に適して
おり、回転工具にかかる負荷変動に対して敏速に応答す
ることが可能である。

【００３３】請求項２記載のエアーモータは、構造的に
樹脂化が可能であるから製造コストが低廉となり、ま
た、エアーモータを構成する部品点数が少ないので組立
作業が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エアーモータ５０の縦断側面図である。

【図２】前部ロータ５６の背面図である。

【図３】図２のＩＩ１−ＩＩＩ線上で切断した側面図で
ある。

【図４】後部ロータ５７の正面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線上で切断した側面図である。

【図６】ロータ５３の側面図である。

【図７】図５においてＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した後部
ロータ５７の左半部を、図２の前部ロータ５６に組み込
んで示す背面図である。

【符号の説明】

２０回転軸５０エアーモータ５１空気室５１ａ空気室の内周壁５１ｂ空気室の外周壁５２噴射孔５３ロータ５４流通孔５５ボール５６前部ロータ５７後部ロータ５８凸条５９ｂ縁周溝６０流路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸に取り付けられたロータの内部に
環状の空気室を設け、該空気室の内周壁には圧縮空気の
導入路から該空気室に通じる複数の放射状流通孔を形成
し、該空気室の外周壁を、前記各流通孔に対向させ、当
該位置を始端として隣接する一の流通孔に対向する位置
まで外径方向へ円弧状に伸ばし、該終端と前記隣接する
一の流通孔との間に他の外周壁の始端を形成することに
より、該空気室の外側に漸次拡大する複数の流路を設
け、該流路の拡大側端から前記ロータの外周に沿って圧
縮空気の噴射孔を形成してなるエアーモータ。
【請求項２】前記ロータは、前部ロータと後部ロータ
との二部材とからなり、該前部ロータと後部ロータとを
接合させたとき、その接合面に前記噴射孔が形成される
請求項１記載のエアーモータ。