JP4143492B2 - 回転切削装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回転切削工具に関し、特に、コンパクトでしかも比較的大きな送り長さを得ることができる切削工具送り機構を備えた回転切削工具に関する。
プラント、造船、橋梁、建築物などに関する種々の場所での鉄骨、構造材への穴あけのため、それを行うためのドリルの軽量化、コンパクト化が求められている。
従来のドリルでは、切削工具及びその送り機構、同切削工具を駆動するためのモータは、同一軸線上に並べて配置されるのが普通であった。
これに対し、切削工具及びその送り機構に対して、モータをその回転軸が直角になるように配置したドリルが開発されてきている。(例えば、特許文献1参照)。モータをこのように配置したドリルは、全体の長さが短縮され、コンパクトとなり、上記の要求に沿うものとなる。
特開表2002−538976公報
しかし、このようなドリルでは、全体のサイズを小さくする必要から、切削工具の送り長さを余り大きくできない、という問題がある。
本発明は、このような点に鑑み、コンパクトなサイズとされるが、切削工具の送り長さは充分に大きなものとすることができる切削工具を提供することを目的とする。
すなわち、本発明においては、
磁気ベースと、
該磁気ベースから垂直上方に延びる本体と、
上記磁気ベースに並行にして上記本体に取り付けられ、出力軸が上記本体に向けて水平に突出するようにされたモータと、
上記本体に取り付けられた歯車列であって、磁気ベースに対して垂直な軸線を有し、傘歯車を介して上記出力軸の先端に駆動接続された第1の回転軸、該第1の回転軸の上方位置で該第1の回転軸に対して同軸状にされ、遊星歯車減速機を介して該第1の回転軸に駆動接続された第2の回転軸、上記ハンドルに対応する位置で上記第2の回転軸の上端に取り付けられた平歯車、を有する歯車列と、
上記本体の上記モータが設けられた側とは反対側において、上記歯車列に並列にして上記本体に取り付けられ、上記歯車列に駆動接続され、下端に切削工具が取付けられる回転軸アセンブリであって、
上記磁気ベースに対して垂直にされた軸線を中心に回転可能にして上記本体に取り付けられ、その上端に上記歯車列の上記平歯車に駆動接続された基端回転軸と、
該基端回転軸に入れ子式に接続され、同基端回転軸との軸線方向での重なりが小さい伸張位置と、同基端回転軸との軸線方向での重なりが大きい引込み位置との間で可動とされ、且つ、該基端回転軸とともに回転される中間回転軸と、
該中間回転軸に入れ子式に接続され、同中間回転軸との軸線方向での重なりが小さい伸張位置と、同中間回転軸との軸線方向での重なりが大きい引込み位置との間で可動とされ、且つ、該中間回転軸とともに回転される先端回転軸と、
該先端回転軸を回転可能に保持し、同先端回転軸とともに軸線方向で可動にして上記本体に取付けられた保持筒と、
を有する回転軸アセンブリと、
該回転軸アセンブリと上記本体との間に取付けられた上記切削工具を前進後退させる送り機構であって、
上記保持筒の外表面に上記軸線に平行に延びるよう設けられた直線状の第1のラックと、
該第1のラックに対して平行に間隔をあけて上記本体に固定された第2のラックと、
第1及び第2のラックの間に設定され、両ラックに係合されたピニオンとを有し、
該ピニオンを回転させることにより、該ピニオンを上記第2のラックに沿って転動させ、それに伴って、上記第1のラックを上記軸線方向で該ピニオンと同じ転動方向に変位させ、上記第1のラックが取付けられている保持筒を上記軸線方向で移動させることにより、上記回転軸アセンブリの上記先端回転軸及び上記中間回転軸を、上記それぞれの引込み位置にした引込み状態、及び、上記先端回転軸及び上記中間回転軸を、上記それぞれの伸張位置にした伸張状態とすることができるようにした
ことを特徴とする回転切削装置を提供する。
この回転切削装置によれば、回転軸アセンブリが、上記の如き構成とされているので、当該アセンブリの伸張状態に対する引込状態の同アセンブリの長さを短いものとすることができ、従って、作業時には充分な切削工具の送り長さを得ることができ、しかも、不使用時においては、全体をコンパクトにすることができる。
また、二重ラックピニオンとしたため、ピニオンの一回転に対する可動側のラックすなわち第1のラックの移動量が大きく、従って、回転軸アセンブリの軸線方向長さを短くでき、当該装置のコンパクト化を図ることができる。
前述の特許文献に開示されたもののように、モータの出力軸を、基端回転軸に対して直交するようにして全体サイズのコンパクト化を図ったドリルにおいては、切削工具の送り長さを大きくとることができないが、上記のような構成にすることにより、全体としてコンパクトで、しかも、充分な切削工具送る長さを可能としたドリルが可能となる。
より具体的には、
上記のような構成の回転切削装置にあって、
上記モータに並行にして該本体の上端位置に取り付けられ、上記磁気ベースとの間に上記モータを位置するようにしたハンドルを有するようにすることができ、この場合、上記ハンドルが水平に延びるように設けられるようにすることができる。
更に、
上記本体が、上記歯車列の上記軸線に対して直交する方向で可動なるようにして、上記磁気ベースに取付けられるようにすることができる。このようにすることにより、コンパクトで種々の作業現場に搬送されて使用される当該ドリルを使用する際に、穴あけする鋼材などに同ドリルを磁気ベースにより固定し、その後に、正確な穴あけ位置の位置決めを行うことができ、作業条件が一定していない場所での切削作業を効率よく行うことができる。
本発明ではまた、
モータを備えた本体と、
モータに駆動接続され、先端に切削工具が取付けられる回転軸アセンブリであって、切削工具の軸線方向で移動可能にして上記本体に取付けられた回転軸アセンブリと、
該回転軸アセンブリを上記軸線方向で前進後退させる送り機構と、
を備え、
回転軸アセンブリが、
モータに駆動接続されて回転駆動され、上記本体に対して上記軸線方向で当該回転軸アセンブリの先端に近い第1の位置と、該第1の位置よりも上記先端から遠い第2の位置との間で可動可能とされた基端回転軸と、
該基端回転軸に対し同心状にされ、同基端回転軸によって回転駆動される先端回転軸であって、上記軸線方向で移動可能で、当該回転軸アセンブリの上記先端方向に進められた伸張位置と、先端方向とは反対方向に進められた引込位置との間を移動可能とされた先端回転軸と、
該先端回転軸を回転可能に支持する保持筒であって、先端回転軸とともに軸線方向で可動にして上記本体に取付けられた保持筒と、
を有し、
上記送り機構が、
上記保持筒の外表面に上記軸線に平行に延びるよう設けられた直線状の第1のラックと、
該第1のラックに対して平行に間隔をあけて上記本体に固定された第2のラックと、
第1及び第2のラックの間に設定され、両ラックに係合されたピニオンとを有し、
上記回転軸アセンブリは、該送り機構によって、
上記基端回転軸が第2の位置で且つ上記先端回転軸が上記引込位置となる引込状態、及び、
上記基端回転軸が上記第1の位置となり且つ上記先端回転軸が上記伸張位置となる伸張状態
とされるようにした
ことを特徴とする回転切削装置を提供する。
この回転切削装置では、回転軸アセンブリ自体が切削工具の軸線方向で伸縮を行うほかに、同アセンブリが全体として同軸線方向で移動できるようにしたので、全体的サイズはコンパクトなものとしながらも、切削工具の送り長さを充分なものとすることができる。
具体的には、
上記モータと上記基端回転軸との間に設けられる歯車列を有し、
該歯車列は、
上記基端回転軸に同心上に固定された第1の平歯車と、
該第1の平歯車によって噛合される第2の平歯車と
を有し、
上記歯車列は、該第1の平歯車によって噛合される第2の平歯車を有し、
該第2の平歯車は、上記基端回転軸が上記第1及び第2の位置の間で動くときに、第1の平歯車が当該第2の平歯車との噛合を維持するだけの軸線方向長さを有するようにすることができる。
この場合も、
電磁石を備えた磁気ベースを備え、
上記モータの出力軸が、基端回転軸に対して直交するように設けられ、
上記本体が、当該本体に取付けられた上記回転軸アセンブリが、上記軸線に対して直交する方向で可動なるようにして、上記磁気ベースに取付けられる
ようにすることにより、作業の操作性の良いものとすることができる。
本発明は更に、
回転切削工具において、
当該回転切削工具を所要の位置に固定するためのベースと、
該ベースに取付けられた本体であって、
モータと、
該モータに駆動接続され、先端に切削工具が取付けられる回転軸アセンブリと、
を備える本体と、
上記回転軸アセンブリに取付けられた切削工具を前進後退させる送り機構と、
を有し、
上記回転軸アセンブリが、
モータに駆動接続されて回転駆動される基端回転軸と、
該基端回転軸に対し同心状にされ、同基端回転軸によって回転駆動される先端回転軸であって、軸線方向で移動可能で、当該回転軸アセンブリの上記先端方向に進められた伸張位置と、先端方向とは反対方向に進められた引込位置との間を移動可能とされた先端回転軸と、
該先端回転軸を回転可能に支持する保持筒であって、先端回転軸とともに軸線方向で可動にして上記本体に取付けられた保持筒と、
を有し、
上記送り機構が、
上記保持筒の外表面に上記軸線に平行に延びるよう設けられた直線状の第1のラックと、
該第1のラックに対して平行に間隔をあけて上記静止ベースに固定された第2のラックと、
第1及び第2のラックの間に設定され、両ラックに係合されたピニオンとを有する
ことを特徴とする回転切削装置を提供する。
この回転切削装置では、本体自体が静止ベースに対して可動とされ、これにより、全体としてのサイズをコンパクトとしながら、切削工具の送り長さは充分なものとすることができる。
以下、本発明に係る回転切削装置の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図1及び図2は、本発明に係る回転切削装置の第1の実施形態を示す。
すなわち、この回転切削装置10は、モータ12を備えた本体14と、モータ12の出力軸12aに対して傘歯車17a、遊星歯車減速機17b、平歯車17c,17d、17eを介して駆動接続された回転軸アセンブリ18と、該回転軸アセンブリ18の先端(図では下端)に取付けられた切削工具(図示の例では、全体として円筒状とされた環状カッタ)tを前進後退させる送り機構20とを備える。
図2に明瞭に示すように、回転軸アセンブリ18は、垂直な軸線を中心に回転可能にして本体14に取り付けられ、モータ12に駆動接続された基端回転軸22と、該基端回転軸22に入れ子式にスプライン接続され、同基端回転軸22との軸線方向での重なりが小さい伸張位置(図2)と、同基端回転軸22との軸線方向での重なりが大きい引込み位置(図1)との間で可動とされ、且つ、該基端回転軸とともに回転される中間回転軸24と、該中間回転軸24に入れ子式にスプライン接続され、同中間回転軸との軸線方向での重なりが小さい伸張位置(図2)と、同中間回転軸との軸線方向での重なりが大きい引込み位置(図1)との間で可動とされ、且つ、該中間回転軸とともに回転される先端回転軸26と、該先端回転軸26を回転可能に保持し、同先端軸とともに軸線方向で可動にして上記本体に取付けられた保持筒28とを有する。該保持筒28は、本体に固定された案内筒29によって、回転を阻止されながら軸線方向で移動可能に支持されている。図中30は、先端回転軸26と保持筒28との間に設定されたニードルベアリングであり、26a,26bは、それぞれ、先端回転軸の先端に切削工具tを保持するために取り付けられたロッキングボール(施錠部材)及び該ロッキングボールを操作するための回転操作スリーブを示す。
上記送り機構20は、保持筒28の外表面に取付けられ、上記軸線に平行に延びる直線状の移動ラック31と、該移動ラック31に対して平行に間隔をあけて本体14に固定された固定ラック32と、移動及び固定ラックの間に設定され、両ラックに係合されたピニオン34とを有している。
この回転切削装置においては、切削作業を行わないときには、回転軸アセンブリ18は、図1に示す、引込状態にある。切削作業を行う場合には、モータ12により基端回転軸22、中間回転軸24、先端回転軸26を介して切削工具tを回転駆動しながら、ピニオン34をその中心回転軸の一端に設けられて本体14の外部に設定されている(図示しない)操作レバーによって回転(図で見て反時計周りに回転)する。ピニオン34が回転されると、該ピニオンは、固定ラック32上を下方に進み、同時に、移動ラック31を当該ピニオン34に対して相対的に下方に移動する。図2は、ピニオン34が移動ラック31の上端位置(従って、図示しないが固定ラック32の下端位置)にきた状態を示し、この状態で、中間回転軸24及び先端回転軸26が、それぞれの伸張位置となり、当該回転軸アセンブリ18が伸張状態となって、先端回転軸26の下端に取付けた切削工具tは、その最下端位置となる。図2においては、被切削物は示されておらず、そのため、切削工具である環状カッタの中心に取付けられているセンターピンcは図示の位置にあるが、被切削物がある場合は、図示の位置から持上げられて、回転軸アセンブリ18の中心に軸線方向で移動可能に設けられている弁棒36を、先端回転軸の内部に形成されている弁座38から上方へ離し、基端回転軸22の上端を介して接続されている潤滑油供給源(図示せず)から供給される潤滑油を当該回転軸アセンブリ18の中心軸線に沿って設けられた潤滑油供給路40を通して、切削工具tに供給するようになる。
本体14は、その底部に電磁石(図示せず)を内部に備えた磁気ベース41を備えている。この磁気ベース41は、穿孔する鋼材などに当該切削装置を磁力により固定するものである。本体14は、この磁気ベースに対して固定することもできるが、好ましくは、当該磁気ベースに対して水平方向で移動可能とし、磁気ベース41により、当該切削装置を被切削物に固定した後で、切削工具tの芯出しができるようにする。
図示の例では、モータ12は、その出力軸12aを水平にして本体14に固定され、その上部位置にハンドル42が固定され、同ハンドルの上面にはモータ12用のスイッチ44、電磁ベースの電磁石用のスイッチ46、当該装置への負荷状態を示す発光ダイオード48が取り付けられている。図中、発光ダイオード48は、1個のみ示されているが、適正負荷状態、過負荷状態などを示すために複数設けることもできる。
図3(a),図3(b)は、本発明に係る回転切削装置の他の実施形態を示す。
この装置は、第1の実施形態のものとほぼ同様の構成を有しており、第1の実施形態のものと同一のエレメントには同一の参照番号を付して示している。
この装置の特徴は、回転軸アセンブリ18が、基端回転軸22と、それと入れ子式にスプライン接続された先端回転軸26とからなり、基端回転軸22と先端回転軸26との間に中間回転軸がない代わりに、モータ12の出力軸12aとの間の歯車列を構成する平歯車17dの軸線方向長さを長くするとともに、回転軸アセンブリ18全体を本体14に対して垂直方向で移動可能とし、同回転軸アセンブリが移動するときに基端回転軸に固定されている平歯車17eが、平歯車17dとの噛合を維持できるようにしたことにある。送り機構20のピニオン34が回転されれば、回転軸アセンブリは本体14に対して相対的に上下動し、その間、平歯車17d,17eの噛合は維持されて、モータ12からの回転駆動力は、当該回転軸アセンブリに伝達される。
図4(a),図4(b)は、第3の実施形態にかかる回転切削装置を示している。
この装置で特徴とするところは、磁気ベース41に対して、本体14を上下動可能にしていることである。すなわち、この装置においては、図示はしていないが、本体14を上下動可能に支持するため、磁気ベース41に対して本体ガイドが固定されており、固定ラック32も磁気ベースに固定されている。従って、ピニオン34を回転すれば、該ピニオンは固定ラック32上を上下動して本体14自体を上下動し、加えて、回転軸アセンブリ18の伸縮が行われる。
本発明に係る回転切削装置の第1の実施形態を示す断面側面図であり、切削工具引込み状態を示す。 図1の装置における回転軸アセンブリ及び送り機構を示す断面側面図であり、切削工具伸張状態を示す。 本発明に係る回転切削装置の第2の実施形態を示す一部断面側面図であり、切削工具が引き込まれている状態を示している。 同回転切削装置において切削工具が伸張位置にある状態を示している。 本発明に係る回転切削装置の第3の実施形態を示す一部断面側面図であり、切削工具が引き込まれている状態を示している。 同回転切削装置において切削工具が伸張位置にある状態を示している。
符号の説明
10 回転切削装置
12 モータ
12a モータの出力軸
14 本体
17a 傘歯車
17b 遊星歯車減速機
17c−17e 平歯車
18 回転軸アセンブリ
20 送り機構
22 基端回転軸
24 中間回転軸
26 先端回転軸
26a ロッキングボール
26b 回転スリーブ
28 保持筒
29 案内筒
30 ニードルベアリング
31 移動ラック(第1のラック)
32 固定ラック(第2のラック)
34 ピニオン
36 弁棒
38 弁座
40 潤滑油供給路
41 磁気ベース
42 ハンドル
44 モータ用スイッチ
46 電磁石用スイッチ
48 発光ダイオード
t 切削工具
c センターピン

Claims (9)

  1. 磁気ベースと、
    該磁気ベースから垂直上方に延びる本体と、
    上記磁気ベースに並行にして上記本体に取り付けられ、出力軸が上記本体に向けて水平に突出するようにされたモータと、
    上記本体に取り付けられた歯車列であって、磁気ベースに対して垂直な軸線を有し、傘歯車を介して上記出力軸の先端に駆動接続された第1の回転軸、該第1の回転軸の上方位置で該第1の回転軸に対して同軸状にされ、遊星歯車減速機を介して該第1の回転軸に駆動接続された第2の回転軸上記第2の回転軸の上端に取り付けられた平歯車、を有する歯車列と、
    上記本体の上記モータが設けられた側とは反対側において、上記歯車列に並列にして上記本体に取り付けられ、上記歯車列に駆動接続され、下端に切削工具が取付けられる回転軸アセンブリであって、
    上記磁気ベースに対して垂直にされた軸線を中心に回転可能にして上記本体に取り付けられ、その上端に上記歯車列の上記平歯車に駆動接続された基端回転軸と、
    該基端回転軸に入れ子式に接続され、同基端回転軸との軸線方向での重なりが小さい伸張位置と、同基端回転軸との軸線方向での重なりが大きい引込み位置との間で可動とされ、且つ、該基端回転軸とともに回転される中間回転軸と、
    該中間回転軸に入れ子式に接続され、同中間回転軸との軸線方向での重なりが小さい伸張位置と、同中間回転軸との軸線方向での重なりが大きい引込み位置との間で可動とされ、且つ、該中間回転軸とともに回転される先端回転軸と、
    該先端回転軸を回転可能に保持し、同先端回転軸とともに軸線方向で可動にして上記本体に取付けられた保持筒と、
    を有する回転軸アセンブリと、
    該回転軸アセンブリと上記本体との間に取付けられた上記切削工具を前進後退させる送り機構であって、
    上記保持筒の外表面に上記軸線に平行に延びるよう設けられた直線状の第1のラックと、
    該第1のラックに対して平行に間隔をあけて上記本体に固定された第2のラックと、
    第1及び第2のラックの間に設定され、両ラックに係合されたピニオンとを有し、
    該ピニオンを回転させることにより、該ピニオンを上記第2のラックに沿って転動させ、それに伴って、上記第1のラックを上記軸線方向で該ピニオンと同じ転動方向に変位させ、上記第1のラックが取付けられている保持筒を上記軸線方向で移動させることにより、上記回転軸アセンブリの上記先端回転軸及び上記中間回転軸を、上記それぞれの引込み位置にした引込み状態、及び、上記先端回転軸及び上記中間回転軸を、上記それぞれの伸張位置にした伸張状態とすることができるようにした
    ことを特徴とする回転切削装置。
  2. 上記モータに並行にして該本体の上端位置に取り付けられ、上記磁気ベースとの間に上記モータを位置するようにしたハンドルを有する請求項1に記載の回転切削装置。
  3. 上記ハンドルが水平に延びるように設けられている請求項2に記載の回転切削装置。
  4. 上記本体が、上記軸線に対して直交する方向で可動なるようにして、上記磁気ベースに取付けられている
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の回転切削装置。
  5. モータを備えた本体と、
    モータに駆動接続され、先端に切削工具が取付けられる回転軸アセンブリであって、切削工具の軸線方向で移動可能にして上記本体に取付けられた回転軸アセンブリと、
    回転軸アセンブリに取付けられた切削工具を前記軸線方向で前進後退させる送り機構と、
    を備え、
    回転軸アセンブリが、
    モータに駆動接続されて回転駆動され、上記本体に対して上記軸線方向で当該回転軸アセンブリの先端に近い第1の位置と、該第1の位置よりも上記先端から遠い第2の位置との間で可動可能とされた基端回転軸と、
    該基端回転軸に対し同心状にされ、同基端回転軸によって回転駆動される先端回転軸であって、上記軸線方向で移動可能で、当該回転軸アセンブリの上記先端方向に進められた伸張位置と、先端方向とは反対方向に進められた引込位置との間を移動可能とされた先端回転軸と、
    該先端回転軸を回転可能に支持する保持筒であって、先端回転軸とともに軸線方向で可動にして上記本体に取付けられた保持筒と、
    を有し、
    上記送り機構が、
    上記保持筒の外表面に上記軸線に平行に延びるよう設けられた直線状の第1のラックと、
    該第1のラックに対して平行に間隔をあけて上記本体に固定された第2のラックと、
    第1及び第2のラックの間に設定され、両ラックに係合されたピニオンとを有し、
    上記回転軸アセンブリは、該送り機構によって、
    上記基端回転軸が第2の位置で且つ上記先端回転軸が上記引込位置となる引込状態、及び、
    上記基端回転軸が上記第1の位置となり且つ上記先端回転軸が上記伸張位置となる伸張状態
    とされるようにした
    ことを特徴とする回転切削装置。
  6. 上記モータと上記基端回転軸との間に設けられる歯車列を有し、
    該歯車列は、
    上記基端回転軸に同心上に固定された第1の平歯車と、
    該第1の平歯車によって噛合される第2の平歯車と
    を有し、
    該第2の平歯車は、上記基端回転軸が上記第1及び第2の位置の間で動くときに、第1の平歯車が当該第2の平歯車との噛合を維持するだけの軸線方向長さを有する
    ことを特徴とする請求項に記載の回転切削装置。
  7. 電磁石を備えた磁気ベースを備え、
    上記モータの出力軸が、基端回転軸に対して直交するように設けられ、
    上記本体が、当該本体に取付けられた上記回転軸アセンブリが、上記軸線に対して直交する方向で可動なるようにして、上記磁気ベースに取付けられている
    ことを特徴とする請求項5又は6に記載の回転切削装置。
  8. 回転切削工具において、
    当該回転切削工具を所要の位置に固定するためのベースと、
    該ベースに取付けられた本体であって、
    モータと、
    該モータに駆動接続され、先端に切削工具が取付けられる回転軸アセンブリと、
    を有する本体と、
    上記回転軸アセンブリに取付けられた切削工具を前進後退させる送り機構と、
    を有し、
    上記回転軸アセンブリが、
    モータに駆動接続されて回転駆動される基端回転軸と、
    該基端回転軸に対し同心状にされ、同基端回転軸によって回転駆動される先端回転軸であって、軸線方向で移動可能で、当該回転軸アセンブリの上記先端方向に進められた伸張位置と、先端方向とは反対方向に進められた引込位置との間を移動可能とされた先端回転軸と、
    該先端回転軸を回転可能に支持する保持筒であって、先端回転軸とともに軸線方向で可動にして上記本体に取付けられた保持筒と、
    を有し、
    当該本体が上記軸線方向で変位可能とされ、
    上記送り機構が、
    上記保持筒の外表面に上記軸線に平行に延びるよう設けられた直線状の第1のラックと、
    該第1のラックに対して平行に間隔をあけて上記ベースに固定された第2のラックと、
    第1及び第2のラックの間に設定され、両ラックに係合されたピニオンとを有する
    ことを特徴とする回転切削装置。
  9. 上記ベースが電磁石を備えた磁気ベースとされ、
    上記モータの出力軸が、基端回転軸に対して直交するように設けられ、
    上記本体が、当該本体に取付けられた上記回転軸アセンブリが、上記軸線に対して直交する方向で可動なるようにして、上記磁気ベースに取付けられている
    ことを特徴とする請求項に記載の回転切削装置。
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