JP4481848B2 - 揺動駆動式工具 - Google Patents

Description

回転出力軸の先端に砥石などを備える駆動式工具に関し、特に、微小な穴や溝のバリ取り等に適した揺動駆動式工具に関する。

微細な穴や溝などのバリ取りを、高速で回転する出力軸の先端に砥石を取り付けた回転駆動式研磨工具で行う場合、被研磨物から受ける反力としてのトルクによって、作業者が持っていた回転駆動式研磨工具自体が弾かれて、砥石の破損、研磨部分の破損を生じたり、また、作業者が損傷を受けたりする虞がある。

また、従来から、出力軸を高速回転させるのではなく、出力軸に対して直角をなす枢軸線を中心に当該出力軸（従って、砥石）を揺動するようにした揺動駆動式研磨工具が存在する（特許文献１参照）が、このような揺動駆動式研磨工具では穴や溝の開口縁に発生するバリを開口縁に沿って除去することはやりづらかった。
特開平９-６６４５５号

本発明は、上記特許文献に開示されているものと同様に、出力軸を高速回転させるのではなく、揺動させるようにするものであるが、当該出力軸の中心軸線を中心に所定角度の範囲内で回転する（すなわち、揺動する）ことにより穴や溝などのバリ取りを効率よく確実に行えるようにした揺動駆動式工具を提供することを目的としている。

すなわち、本発明は、
回転軸線に沿って延び、先端に砥石などの工具が取り付けられ、該回転軸線を中心に回転可能とされたスピンドルと、
所定の揺動軸線に沿って揺動可能とされた揺動部材であって、該スピンドルの後端において、該回転軸線からはなれた位置で該スピンドルに連接され、該揺動軸線を中心に揺動することにより該スピンドルに該回転軸線を中心とした所定角度範囲での揺動を生じさせる揺動部材と、
出力回転シャフトを有するモータと、
該モータの出力回転シャフトと該揺動部材との間に連接されて、出力回転シャフトの回転に基づき該揺動部材の該揺動軸線を中心とした揺動を生じさせる揺動駆動手段と
を有することを特徴とする揺動駆動式工具を提供する。

具体的には、
前記モータの出力回転シャフトが前後方向に延び、
前記揺動駆動手段が、前記出力回転シャフトに固定された偏心部材であって、該出力回転シャフトの中心軸線に対して半径方向で偏位して位置決めされた偏心駆動部を有する偏心部材を有し、
該揺動軸線が、該偏心部材の前方位置で該中心軸線に直交するようになされ、
前記スピンドルの回転軸線が、該揺動部材よりも前方位置で該中心軸線に一致するように延びるものとすることができる。

この揺動駆動式工具では、モータの出力回転シャフトの回転を、該シャフトの中心軸線に直交する枢軸線の周りでの揺動部材の揺動に換え、更に、該揺動部材の揺動を、先端に砥石などの工具を取り付けたスピンドルの、当該スピンドルの中心軸線の周りでの所定角度範囲内での回転、すなわち、揺動に換えて研磨・研削などの所要の作業が行われる。

更に具体的には、
前記揺動部材が、前記中心軸線と直交し前記揺動軸線に平行に延びるガイドを有し、前記偏心駆動部が該ガイドに摺動可能に係合したものとすることができる。この場合のガイドを直線状の溝とし、前記偏心駆動部が、該溝に摺動係合されたスライダを介して前記揺動部材に連接されるようにすることができる。

このような構成とすることにより、回転出力シャフトから、その回転運動のうち、揺動軸線に直角な平面内での運動成分のみを揺動部材に伝え、それにより、該揺動部材を揺動させることができる。

また、スピンドルが前記中心軸線から半径方向に延びるガイドを有し、前記揺動部材が前記中心軸線から前記揺動軸線に平行な方向で所定距離だけ離れた部分で、該ガイドに摺動可能に係合したものとすることができる。この場合のガイドを直線状の溝として形成し、前記揺動部材が、該溝に摺動係合されたスライダを介して前記スピンドルに連接されるようにすることができる。すなわち、揺動部材の揺動により、スピンドルをその中心軸線を中心に揺動することができる。

前記揺動部材は、前記揺動軸線に沿った所要の位置に設定可能とすることができる。揺動部材の揺動軸線に沿った位置を変えることによって、該揺動部材のスピンドルに対する当該スピンドルの中心軸線から半径方向での作用点が変わり、従って、スピンドルの中心軸線を中心にした揺動角度が変えられる、

具体的には、前記揺動部材の前記揺動軸線に沿った設定位置を調節するための調節部材を設けることができる。

更に具体的には、
前記揺動部材を収納するハウジングを有し、
前記調節部材が該ハウジングの外側から内側に延びるように設定され、該調節部材の前記揺動軸線方向での位置を該ハウジングの外側から調節することにより前記揺動部材の前記揺動軸線に沿った設定位置を調節することができるようにすることができる。

前記調節部材は、前記揺動部材に前記揺動軸線方向で係合することにより該揺動部材の設定位置を決めるようにし、
前記揺動部材を前記調節部材の方向に向けて付勢するバネを設けるようにすることができる。

更に、
前記ハウジングの外周面の周方向で回動可能に設定された調節リングを設け、
該調節リングの内周面に前記調節部材が摺動係合し、
調節リングのハウジングの周りでの周方向位置を調節することにより、前記調節部材の前記揺動軸線方向での位置を調節することができるようにすることができる。

本発明に係る揺動駆動式工具では、モータの回転出力シャフトの回転運動を、砥石等の工具をつけたシャンクの当該シャンクの中心軸線の周りでの揺動にかえることができ、前述した砥石等の工具をつけたシャンクをモータの出力に従って高速回転させるものや、シャンクの中心軸線に直角をなす揺動軸線の回りで揺動させるようにしたものなどの従来の回転駆動式工具において生じていた問題を解消し、穴や溝の開口縁に発生するバリを効率よく確実に除去することができるなど、優れた効果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
図１は本発明に係る揺動駆動式研磨工具１０の断面側面図、図２は同揺動駆動式研磨工具の断面平面図である。

図示のように、該揺動駆動式研磨工具１０は、前後方向に延びる出力回転シャフト１２を有するエアモータ１４と、出力回転シャフト１２に固定された偏心部材１６であって、出力回転シャフト１２の中心軸線ＣＬに対して半径方向で偏位して位置決めされた（断面円形の前後方向に延びるピン状の）偏心駆動部１８を有する偏心部材１６と、エアモータ１４の前方位置で中心軸線ＣＬに直交する揺動軸線ＰＬ（図示の例では、揺動軸１７）の周りで揺動可能とされ、偏心部材１６の偏心駆動部１８に連接されて、該偏心駆動部１８の前記中心軸線ＣＬの周りでの回転に伴って揺動軸線ＰＬの周りで揺動される揺動部材２０と、該揺動部材２０よりも前方位置で前記中心軸線ＣＬに沿って延び、該中心軸線ＣＬを中心に回転可能とされ、先端に砥石などの研磨具（図示せず）が取り付けられるスピンドル２２であって、前記中心軸線ＣＬから偏位した位置で揺動部材２０に連接され、該揺動部材２０の揺動に伴って前記中心軸線ＣＬの周りの所定角度範囲で揺動するようになされたスピンドル２２とを備える。

図２は、揺動部材２０が揺動軸線ＰＬの周りで揺動していない状態（すなわち、該揺動部材２０の前後方向軸線が前記中心軸線ＣＬと一致している状態）を示している。図２及び図１から分かるように、揺動部材２０の後端部分２０−１には、前記中心軸線ＣＬと直交し、前記揺動軸線ＰＬに平行に延びるガイド、図示の例では断面がほぼ円形の溝２４が設けられ、該溝２４内には断面が円形のスライダ２６が摺動可能に嵌合され、（断面が円形とされ前後方向に延びるピン状の）偏心駆動部１８が該スライダ２６に嵌合されており、揺動部材２０は、次のようにして揺動されるようになっている。すなわち、図３に示すように、エアモータ１４によって偏心駆動部１８が前記中心軸線ＣＬからの偏心距離ｄ１を半径として該中心軸線ＣＬを中心に回転されると、スライダ２６も該中心軸線ＣＬを中心に回転されるが、該スライダ２６は揺動部材の溝２４内で摺動可能とされているので、揺動部材２０に対しては、その回転運動のうち、左右方向での動きだけを伝えて該揺動部材２０を揺動軸線ＰＬの周りで揺動する。従って、揺動部材２０は、揺動軸線ＰＬを中心に図２に示す位置から左右に所定角度範囲の間で揺動されることになる（図４Ａ〜図４Ｃ）。
揺動部材２０の前端部分２０−２はスピンドル２２に対して、該揺動部材２０の後端部分２０−１と偏心部材１６との関係と類似の関係とされている。

すなわち、スピンドル２２の後端部分２２−１は大径とされており（図１、図２）、前記中心軸線ＣＬから半径方向に延びるガイド、図示の例では溝２８（図４Ａ〜図４Ｃ、図１及び図２）を有し、該溝２８にはスライダ３０が摺動自在に嵌合され、該スライダ３０に対して揺動部材２０の（断面が円形とされ前後方向に延びるピン状の）前端部分２０−２が嵌合されている。（断面が円形とされ前後方向に延びるピン状の）該前端部分２０‐２の前後方向軸線は前記中心軸線ＣＬから距離ｄ２だけ離れており、揺動部材２０が揺動軸線ＰＬを中心に揺動されると、距離ｄ２を維持しながら左右に動き、これによりスライダ３０を溝２８内で摺動させながら左右に動かす。従って、スピンドル２２は、前記中心軸線ＣＬを中心に図５Ｂが表わす中心位置から左右に所定角度αだけ回転し、その先端に取り付けられる研磨具を中心軸線ＣＬを中心に揺動する。

図１及び図２に示すように、揺動部材２０及びスピンドル２２は、筒状のハウジング３２内に収納され、エアモータ１４はハウジング３２の後端に固定された筒状のグリップ３４内に収納されている。揺動部材２０は、揺動軸１７に沿って変位可能とされており、コイルバネ３６によって調節部材３８に押圧係合され、位置決めされている。調節部材３８は、ハウジング３２の外側から内側に延びるように設定され、揺動軸１７に沿った位置をハウジング３２の外側から調節することにより、揺動部材２０の揺動軸１７に沿った設定位置を調節することができるようにしている。

具体的には、ハウジング３２の外周面に調節リング４０が、該外周面の周方向で回動可能に設定され、該調節リング４０を回動することにより、該調節リング４０の内周面に摺動係合されている調節部材３８の位置を調節するようになっている。すなわち、図６に示すように、調節リング４０には、ハウジング３２の外周面と摺動可能にされた内面４０−１に湾曲凹面４０−２が形成され、調節部材３８の外端部が該内面４０−１に摺動係合されており、調節リング４０のハウジング３２の周りでの周方向位置を調節することにより、調節部材３８の位置を調節することができるようにしてある。調節リング４０の内面４０−１における湾曲凹面４０−２と直径方向で対向する位置には、別の凹面４０−３が形成されており、ハウジング３２に設けられたピン４４が該凹面４０−３の両端に係合して、調節リング４０の回動を抑制するようになっている。図７に示すように、調節リング４０の内面４０−１には、複数の凹面４０−４〜４０−７が連続して形成されており、ハウジング３２に形成された孔３２−１に収納された圧縮スプリング４８によって付勢された位置決め用球５０が、凹面４０−４〜４０−７の何れにかに係合することによって、調節リング４０の位置決めをするようになっている。

例えば、図６で矢印で示すように、調節リング４０の角度位置を変えると、調節部材３８はハウジング３２の半径方向内側に変位され、それによって揺動部材２０を押し下げる。このとき、位置決め用球５０は凹面４０−４から外れ凹面４０−７に係合して、調節リング４０をハウジング３２に対して固定する。揺動部材２０が押し下げられるので、図８に示すように、該揺動部材２０の前端部分２０‐２の前後方向軸線と中心軸線ＣＬとの間の距離ｄ２は小さくなる。その結果として、揺動部材２０が同じ角度範囲で揺動しても、スピンドル２２の中心軸線ＣＬを中心とした揺動角度は大きくなる（α→β）。

以上、本発明に係る揺動駆動式工具の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガイドとしての溝２４は、他の形態の直線案内部材に置き換えることができる。また、前述の実施形態においては、スピンドルの揺動回転の中心となる回転軸線がモータの出力回転軸線と一致するものとして説明したが、必ずしも、一致させる必要はない。

本発明に係る揺動駆動式工具の縦断側面図である。 同揺動駆動式工具の縦断平面図である。 同揺動駆動式工具における偏心部材の動きに対応したスライダ及び揺動部材の動きを示す図である。 同揺動駆動式工具における偏心部材、揺動部材、スピンドルの動きを示す平面図である。 同揺動駆動式工具における偏心部材、揺動部材、スピンドルの動きを示す平面図である。 同揺動駆動式工具における偏心部材、揺動部材、スピンドルの動きを示す平面図である。 同揺動駆動式工具における揺動部材の動きに対応したスライダ及びスピンドルの動きを示す図である。 同揺動駆動式工具における揺動部材の動きに対応したスライダ及びスピンドルの動きを示す図である。 同揺動駆動式工具における揺動部材の動きに対応したスライダ及びスピンドルの動きを示す図である。 同揺動駆動式工具における揺動部材の位置調節のための機構の作用を説明するためのVI―VI断面図である。 図６に示す揺動部材の位置調節が行われた場合の調節リングのハウジングに対する固定機構を示すVII―VII断面図である。 図６に示す揺動部材の位置調節が行われた場合のスピンドルが揺動する角度の変化を示す図である。

符号の説明

ＣＬ 中心軸線
ＰＬ 揺動軸線
１０ 揺動駆動式研磨工具
１２ 出力回転シャフト
１４ エアモータ
１６ 偏心部材
１７ 揺動軸
１８ 偏心駆動部
２０ 揺動部材
２０−１ 後端部分
２０−２ 前端部分
２２ スピンドル
２２−１ 後端部分
２４ 溝（ガイド）
２６ スライダ
２８ 溝（ガイド）
３０ スライダ
３２ ハウジング
３２−１ 孔
３４ グリップ
３８ 調節部材
４０ 調節リング
４０−１ 内面
４０−２ 湾曲凹面
４０−３ 凹面
４４ ピン
４０−４〜４０−７ 凹面
４８ 圧縮スプリング
５０ 位置決め用球

Claims (10)

1. 回転軸線に沿って延び、先端に砥石などの工具が取り付けられ、該回転軸線を中心に回転可能とされたスピンドルと、
   所定の揺動軸線に沿って揺動可能とされた揺動部材であって、該スピンドルの後端において、該回転軸線からはなれた位置で該スピンドルに連接され、該揺動軸線を中心に揺動することにより該スピンドルに該回転軸線を中心とした所定角度範囲での揺動を生じさせる揺動部材と、
   出力回転シャフトを有するモータと、
   該モータの出力回転シャフトと該揺動部材との間に連接されて、出力回転シャフトの回転に基づき該揺動部材の該揺動軸線を中心とした揺動を生じさせる揺動駆動手段と
   を有し、
   該モータの出力回転シャフトが前後方向に延び、
   該揺動駆動手段が、該出力回転シャフトに固定された偏心部材であって、該出力回転シャフトの中心軸線に対して半径方向で偏位して位置決めされた偏心駆動部を有する偏心部材を有し、
   該揺動軸線が、該偏心部材の前方位置で該中心軸線に直交するようになされ、
   該スピンドルの回転軸線が、該揺動部材よりも前方位置で該中心軸線に一致するように延びることを特徴とする揺動駆動式工具。
2. 該揺動部材が、該中心軸線と直交し該揺動軸線に平行に延びるガイドを有し、該偏心駆動部が該ガイドに摺動可能に係合されていることを特徴とする請求項１に記載の揺動駆動式工具。
3. 該ガイドが直線状の溝として形成され、該偏心駆動部が、該溝に摺動係合されたスライダを介して該揺動部材に連接されていることを特徴とする請求項２に記載の揺動駆動式工具。
4. 該スピンドルが該中心軸線から半径方向に延びるガイドを有し、該揺動部材が該中心軸線から該揺動軸線に平行な方向で所定距離だけ離れた部分で、該ガイドに摺動可能に係合さ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揺動駆動式工具。
5. 該ガイドが直線状の溝として形成され、該揺動部材が、該溝に摺動係合されたスライダを介して該スピンドルに連接されていることを特徴とする請求項４に記載の揺動駆動式工具。
6. 該揺動部材が該揺動軸線に沿った所要の位置に設定可能とされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の揺動駆動式工具。
7. 該揺動部材の該揺動軸線に沿った設定位置を調節するための調節部材を有することを特徴とする請求項６に記載の揺動駆動式工具。
8. 該揺動部材を収納するハウジングを有し、
   該調節部材が該ハウジングの外側から内側に延びるように設定され、該調節部材の該揺動軸線方向での位置を該ハウジングの外側から調節することにより該揺動部材の該揺動軸線に沿った設定位置を調節することができるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の揺動駆動式工具。
9. 該調節部材が該揺動部材に該揺動軸線方向で係合することにより該揺動部材の設定位置を決めるようになされており、
   該揺動部材を該調節部材の方向に向けて付勢するバネを有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の揺動駆動式工具。
10. 該ハウジングの外周面に調節リングが、当該外周面の周方向で回動可能に設定され、
    該調節リングの内周面に該調節部材が摺動係合され、
    調節リングのハウジングの周りでの周方向位置を調節することにより、該調節部材の該揺動軸線方向での位置を調節することができるようにした
    ことを特徴とする請求項９に記載の揺動駆動式工具。

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