JP4866921B2 - ベーン式エアモータ - Google Patents

Description

空気式グラインダなどの駆動手段として用いられるベーン式エアモータに関する。

ベーン式エアモータは、通常、円筒状内周面によって画定されたロータ室を有するモータハウジングと、該モータハウジング内に偏心して回転可能に取り付けられ、ベーンを備えるロータであって、該ロータの回転軸線に沿って該ロータの端面から突出してモータハウジングの端壁によって回転自在に支持される出力軸部及び支持軸部を有するロータと、該支持軸部に同軸状に取り付けられて該支持軸部と共に回転されるようにした軸状回転部材を有し、該軸状回転部材が所定以上の回転で回転されるときに、モータハウジングに形成され該ロータ室に連通する吸気孔に圧搾空気を供給する空気供給流路の流路制限をして当該ロータの回転数を抑制するガバナーとを有する。

出力軸部及び支持軸部は、ハウジングの端壁に設けられたラジアルベアリングによって支持されており、ラジアルベアリングは、出力軸部及び支持軸部にそれぞれ固定されるインナーレースとその半径方向外側のアウターレースと、両レースの間に設定される球状若しくは円筒状の転動部材からなる。

上記モータハウジング及びガバナーは、当該ベーン式エアモータが取り付けられている空気式グラインダなどのケーシングによってその周囲を囲われ、ロータ室内に供給される圧搾空気は、該ケーシングによってガバナーの周囲に形成された圧搾空気供給室を通り、モータハウジングに形成された給気孔を通して供給される（特許文献１）。

特開２００１−９６９５号

上述のような構造を有するベーン式エアモータでは、ロータが収納されたロータ室よりもガバナー周囲に形成された圧搾空気供給室の方が高圧となる。ロータ室と該圧搾空気供給室とはモータハウジングの端壁によって仕切られているが、該端壁にはロータの支持軸部が通され、ラジアルベアリングによって支持されているために、上記の如き圧力差によって、ラジアルベアリングに供給されているグリースが徐々にロータ室内に漏入する。ロータ室内にグリースが漏入すると、該グリースがベーンの上記端壁に近接する端部に付着するようになり、グリースは粘度が高いために、該ブレードのロータに対する半径方向での円滑な動きを阻害し、これによってブレードの傾きが生じる。このため、ベーンの先端縁の一方の端部が他方の端部に比べて強い力で円筒状壁面に押圧されることになり、この一方の端部に磨耗や破損が生じやすくなる。

本発明は、このような点を解消することを目的とするものである。

すなわち、本発明では、
円筒状内周面を有する筒状壁及び該筒状壁の両端に取り付けられた第１及び第２端壁を有し、内部にロータ室を有するモータハウジングと、
該モータハウジング内に、該円筒状内周面の中心軸線と平行で該中心軸線から間隔のあけられた回転軸線に沿って該第２端壁を貫通して延びる出力軸部、及び、該第１端壁内に延びる支持軸部を備えるロータと、
該ロータに取り付けられたベーンと、
該第１及び第２端壁に取り付けられ、それぞれ、該支持軸部及び該出力軸部を回転自在に支持する第１及び第２ラジアルベアリングと、
該モータハウジングに連接されて、該第１端壁とともに圧搾空気供給室を形成し、該第１端壁を通して該ロータ室内に圧搾空気を供給するためのケーシングと、
を有し、
該第１端壁が、
該筒状壁の端面に当接して該筒状壁の円筒状内周面とともに該ロータ室を画定する内側端面及び該ロータの軸線方向で反対側の外側端面と、ロータの軸線方向に当該第１端壁を貫通してロータの該支持軸部を通す円筒孔を有する端壁部と、
該外側端面から該ロータ室とは反対方向の該圧搾空気供給室内に延び、該第１ラジアルベアリングを収納するベアリング収納凹部を画定する円筒状壁部であって、第１ラジアルベアリングのアウターレースの外周面が嵌合固定される内周面を有し、該第１ラジアルベアリングが該アウターレースと、該アウターレースと同軸状にされて該支持軸部の外周面に嵌合固定されるインナーレースと、該アウターレース及びインナーレースの間に設けられた複数の転動部材とから構成されるようにする円筒状壁部と
を有し、
該円筒状壁部の端面から該内周面に沿って該端壁部の外側端面まで至る通気溝を有することを特徴とするベーン式エアモータを提供する。

このベーン式エアモータでは、円筒状壁部の端面からその内周面に沿って端壁部の外側端面まで至る通気溝を設けているので、圧搾空気供給室内の空気圧が該通気溝を通して、ラジアルベアリングのロータ室側にまで伝わり、当該ラジアルベアリングの前後（すなわち、ロータ室側と圧搾空気室側）にほぼ均等の空気圧がかかるようにして、これにより前述したラジアルベアリングからロータ室へのグリースの漏出を防止することを可能としている。従って、前述の如くグリースがロータ室内に入って該ベーンの端部に付着し、ベーンに傾きを生じることにより、ベーン先端縁の一方の端部だけがロータ室の円筒状壁面と摺動するようになって同一端部に過剰な磨耗が生じたり、また、破損が生じたりするのを防止することを可能としている。

具体的には、
上記端壁部の外側端面が、上記通気溝に連通するとともに該ラジアルベアリングに対向配置された通気凹部を有するようにすることができる。より具体的には、通気凹部が、端壁部の外側端面に形成され上記円筒孔から外側端面に沿って半径方向外側及び周方向に延びる環状凹部と、端壁部の外側端面に形成され該環状凹部から半径方向に延びて通気溝と連通する半径方向凹部とを有するようにすることができる。これは、ラジアルベアリングのロータ室側に空気圧を確実に伝えようとするものである。

本発明にかかるベーン式エアモータは、以上のような構成に加えて、
上記支持軸部の端部に支持軸部と同軸状にして固定され支持軸部と共に回転されるようにした軸状回転部材を有し、該軸状回転部材が所定以上の回転数で回転されるときに、上記圧搾空気供給室に圧搾空気を供給するために上記ケーシングに設けられた空気供給流路を制限して当該ロータの回転数を抑制するガバナーを有し、
該ガバナーの上記軸状回転部材が、その半径方向に延び、アウターレースのロータ室側とは反対側の端面に近接するようにされた環状面を有するフランジを備えるようにすることができる。このようにすることにより、ロータの回転に伴ってガバナーの軸状回転部材が回転した場合、フランジがアウターレースに近接した状態で回転するので、圧搾空気供給室内の圧搾空気の空気圧がラジアルベアリングのインナーレース及びアウターレース間に直接かからないようにすることができ、それにより、上述のグリースの漏出を低減することが可能となる。

本発明では更に、以上の構成に加えて、第１端壁の端壁部が、円筒孔の壁面から端壁部内を半径方向外側に延びて該端壁部の外周面に開口して大気に連通する半径方向孔を有するようにすることができる。これにより、グリースがラジアルベアリングからロータ室に向けて漏出したとしても、ロータ室に至る前に、該グリースを外部に排出することを可能となる。

本発明に係るベーン式エアモータの縦断側面図である。 図１のベーン式エアモータのロータ室を画定する第１端壁の断面側面図である。 図２の第１端壁の端面図である。 ラジアルベアリングが組み込まれた第１端壁の拡大断面側面図である。

以下、本発明に係るベーン式エアモータの実施形態につき添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るベーン式エアモータ１０を備えた空気式グラインダ（研磨機）１２を示している。

ベーン式エアモータ１０は、円筒状内周面を有する筒状壁１４及び該筒状壁の両端に設けられた第１及び第２端壁１６，１８を有し、内部にロータ室１９が形成されたモータハウジング２０と、該ロータ室内で偏心して設けられたロータ２２と、該ロータに取り付けられた複数のベーン２４と、ロータの両端から該ロータの回転軸線に沿って延び、それぞれ第１及び第２の端壁によって支持される支持軸部２８及び出力軸部２６とを有し、該支持軸部２８の端部にはガバナー３０が取り付けられている。出力軸部２６はベベルギア３４を介して円盤状の研磨部材３２の回転シャフト３６に駆動連結されている。

回転シャフト３６、ベーン式エアモータ１０、及び、ガバナー３０は当該空気式グラインダの複数のケーシング部品３８−１〜３８−３からなるケーシング３８内に収納されている。ケーシング部品３８−４は、図示しないエアポンプに連結されたホース４０を介して圧搾空気を受け入れるようにされており、受け入れた圧搾空気は、ケーシング部品３８−３を貫通する連通孔４２を介して、ケーシング部品３８−３と第１端壁１６とによってガバナー３０の周りに形成された圧搾空気供給室４４に供給され、この圧搾空気は、更に、第１端壁１６及び円筒状壁１４の、図で見て上方位置に設けられた給気孔４６，４８を介してロータ室に供給されてベーン２４に作用してロータ２０を回転させ、研磨部材３２を回転駆動するようになっている。ベーン２４に作用した圧搾空気は、排気孔４９を介して大気へ排出されるようになっている。

第１端壁１６には、図４に明瞭に示すように、ロータ室１９に連通して支持軸部２８を通す円筒孔６０と、該円筒孔にロータ室１９とは反対側で連接されたベアリング収納凹部６２とが形成されており、ベアリング収納凹部６２には、ラジアルベアリング５０が設定されている。該ラジアルベアリング５０は、支持軸部２８の周囲に固定されたインナーレース５２と、該インナーレースの半径方向外側でベアリング収納凹部内に６２に固定されたアウターレース５４と、該インナーレース及びアウターレースの間に設けられたベアリングボール５６とを有し、支持軸部２８を回転自在に支持している。第２端壁１８も同様になされており、出力軸部２６を通す円筒孔６４と、ベアリング収納部６６と、ラジアルベアリング６８とを有している。

ガバナー３０は、支持軸部２８の端部に同軸状に固定された軸状回転部材７０と、該軸状回転部材の周囲に摺動可能に設けられたスリーブ７２と、該スリーブ７２と軸状回転部材７０を直径方向で貫通するように設けられたピン７４との間に設定されてスリーブ７２を図で見て左方へ付勢するコイルバネ７６と、軸状回転部材７０に設けられた半径方向孔内に収納されたボール７８と、を有し、該ボール７８は、スリーブ７２に設けられたテーパ付き面に係合されて、コイルバネ７６の付勢力で半径方向に押圧されている。ロータ２０が所定回転数以上で回転され、軸状回転部材７０が該ロータと共に回転されると、ボール７８は遠心力により半径方向外側に押し出され、スリーブのテーパ付き面を付勢して、該スリーブを図で見て右方へ変位させる。軸状回転部材７０の右端面に隣接した位置に、皿バネ８０が圧搾空気供給室４４の右端近くを横断するように設定されており、該皿バネの中央にはケーシング部品３８−３の連通孔４２を通った圧搾空気を圧搾空気供給室４４内に導入するための空気導入孔８２が形成されており、スリーブ７２が上記の如く右方へ変位されると、該皿バネの空気導入孔８２を塞ぐようになり、ロータ室への圧搾空気の供給を抑制し、それにより、ロータの回転を抑制するようになっている。ガバナー３０の軸状回転部材７０に、その半径方向に延びるフランジ８６が設けられており、そのラジアルベアリング５０に向かう面が、該ラジアルベアリングのアウターレース５４の端面に近接するようにされ、圧搾空気供給室４４内の圧搾空気の圧力が減圧された状態でラジアルベアリングにかかるようにし、それによりラジアルベアリングのグリースがロータ室に向けて押し出されるのを抑制するようにしている。

本発明では、更に、圧搾空気供給室４４内の圧搾空気の影響によりラジアルベアリング５０内のグリースがロータ室側に押し出されるのを防止するための以下のような手段が設けられている。

すなわち、図２乃至図４に示すように、第１端壁１６は、円筒状壁１４の端面に当接して該円筒状壁１４の円筒状内周面とともにロータ室１９を画定する内側端面１６−１及びその反対側の外側端面１６−２を備える端壁部１６−３と、該端壁部１６−３から軸線方向に延びてベアリング収納凹部６２を画定する円筒状壁部１６−４とを有し、円筒状壁部１６−３の端面から内周面に沿って端壁部１６−３の外側端面１６−２まで至る通気溝１６−５を有し、該通気溝１６−５を通して、圧搾空気供給室４４の空気圧をラジアルベアリング５０のロータ室側に通すようにしている。更に、本発明では、端壁部１６−３の外側端面１６−２に形成され円筒孔６０から外側端面１６−２に沿って半径方向外側に延びる環状凹部１６−６と、端壁部の外側端面１６−２に形成され環状凹部１６−６から半径方向に延びて通気溝１６−５と連通する一対の半径方向凹部１６−７とを有している。

以上のようにすることにより、圧搾空気供給室４４内の空気圧を、ラジアルベアリング５０の前後（すなわち、ロータ室側及び圧搾空気供給室側）にかけるようにして、該ラジアルベアリングからグリースがロータ室側に押し出されるのを抑制するようにしている。

本発明では、更に、第１端壁１６の端壁部１６−３の円筒孔６０から半径方向に延び、当該端壁部の外周面に開口する半径方向孔８４が設けられており、ラジアルベアリングから僅かに押し出されたグリースは、該半径方向孔８４を介してロータ室を有する円筒状壁の外側に流れるようにしているのである。

本発明に係るベーン式エアモータ１０では、このような構造にすることにより、従来のベーン式エアモータにおいて生じていたラジアルベアリングのグリースのロータ室内への漏入を防止可能としている。また、このベーン式エアモータでは、ガバナーの軸状回転部材にフランジを設け、その環状面をアウターレースの端面に近接させるようにしており、この近接面は、アウターレースの端面に対して相対的に高速で回転するので、ガバナー周囲に形成された圧搾空気供給室内の圧搾空気が該環状面と端面との間を通ってラジアルベアリングにいたる流路に対して大きな流路抵抗を形成することになり、上述した圧搾空気供給室の圧力によりラジアルベアリングのグリースがロータ室に押し出されるのを抑制することを可能とする。従って、ロータ室内に入った該ベーンの端部に付着し、ベーンに傾きを生じることにより、ベーン先端縁の一方の端部だけがロータ室の円筒状壁面と摺動するようになって同一端部に過剰な磨耗が生じたり、また、破損が生じたりするのを防止することを可能としている。

ベーン式エアモータ１０；空気式グラインダ（研磨機）１２；筒状壁１４；第１端壁１６；内側端面１６−１；外側端面１６−２；端壁部１６−３；円筒状壁部１６−４；通気溝１６−５；環状凹部１６−６；半径方向凹部１６−７；第２端壁１８；ロータ室１９；モータハウジング２０；ロータ２２；ベーン２４；出力軸部２６；支持軸部２８；ガバナー３０；研磨部材３２；ベベルギア３４；回転シャフト３６；ケーシング部品３８−１〜３８−３；ケーシング３８；ホース４０；連通孔４２；圧搾空気供給室４４；給気孔４６，４８；排気孔４９；ラジアルベアリング５０；インナーレース５２；アウターレース５４；ベアリングボール５６；円筒孔６０；ベアリング収納凹部６２；円筒孔６４；ベアリング収納部６６；ラジアルベアリング６８；軸状回転部材７０；スリーブ７２；ピン７４；コイルバネ７６；ボール７８；皿バネ８０；空気導入孔８２；半径方向孔８４；フランジ８６

Claims (5)

1. 円筒状内周面を有する筒状壁及び該筒状壁の両端に取り付けられた第１及び第２端壁を有し、内部にロータ室を有するモータハウジングと、
   該モータハウジング内に、該円筒状内周面の中心軸線と平行で該中心軸線から間隔のあけられた回転軸線に沿って該第２端壁を貫通して延びる出力軸部、及び、該第１端壁内に延びる支持軸部を備えるロータと、
   該ロータに取り付けられたベーンと、
   該第１及び第２端壁に取り付けられ、それぞれ、該支持軸部及び該出力軸部を回転自在に支持する第１及び第２ラジアルベアリングと、
   該モータハウジングに連接されて、該第１端壁とともに圧搾空気供給室を形成し、該第１端壁を通して該ロータ室内に圧搾空気を供給するためのケーシングと、
   を有し、
   該第１端壁が、
   該筒状壁の端面に当接して該筒状壁の円筒状内周面とともに該ロータ室を画定する内側端面及び該ロータの軸線方向で反対側の外側端面と、ロータの軸線方向に当該第１端壁を貫通してロータの該支持軸部を通す円筒孔を有する端壁部と、
   該外側端面から該ロータ室とは反対方向の該圧搾空気供給室内に延び、該第１ラジアルベアリングを収納するベアリング収納凹部を画定する円筒状壁部であって、第１ラジアルベアリングのアウターレースの外周面が嵌合固定される内周面を有し、該第１ラジアルベアリングが該アウターレースと、該アウターレースと同軸状にされて該支持軸部の外周面に嵌合固定されるインナーレースと、該アウターレース及びインナーレースの間に設けられた複数の転動部材とから構成されるようにする円筒状壁部と
   を有し、
   該円筒状壁部の端面から該内周面に沿って該端壁部の外側端面まで至る通気溝を有することを特徴とするベーン式エアモータ。
2. 該端壁部の外側端面が、該通気溝に連通するとともに該ラジアルベアリングに対向配置された通気凹部を有する請求項１に記載のベーン式エアモータ。
3. 該通気凹部が、該端壁部の外側端面に形成され該円筒孔から該外側端面に沿って半径方向外側及び周方向に延びる環状凹部と、該端壁部の外側端面に形成され該環状凹部から半径方向に延びて該通気溝と連通する半径方向凹部とを有する請求項２に記載のベーン式エアモータ。
4. 該支持軸部の端部に該支持軸部と同軸状にして固定され該支持軸部と共に回転されるようにした軸状回転部材を有し、該軸状回転部材が所定以上の回転数で回転されるときに、該モータハウジングの該吸気孔に圧搾空気を供給する空気供給流路を制限して当該ロータの回転数を抑制するガバナーを有し、
   該ガバナーの該軸状回転部材が、その半径方向に延び、該アウターレースの該ロータ室側とは反対側の端面に近接するようにされた環状面を有するフランジを備えるように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ベーン式エアモータ。
5. 該第１端壁の該端壁部が、該円筒孔の壁面から該端壁部内を半径方向外側に延びて該端壁部の外周面に開口して大気に連通する半径方向孔を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のベーン式エアモータ。

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