JP6009869B2 - エア制御装置及びエア制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エア制御装置及びエア制御方法に関する。

従来、ハンドツールの１つとして、エア式のドリル駆動装置が知られている（例えば特許文献１参照）。エア式のドリル駆動装置は、空気圧によってドリルに工具軸方向への送り動作を与えることができるように構成されている。このような送り動作が可能なドリル駆動装置は、エアフィードドリルユニットとも呼ばれる。

特開２０１０−２２８０４９号公報

ドリルを用いた穿孔加工では、切粉のスムーズな排出が課題である。

本発明は、穿孔において切粉詰まりを防止することが可能なエア制御装置及びエア制御方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係るエア制御装置は、エア吸入口、第１及び第２のエア排出口並びにエア制御系を備える。エア吸入口は、エアを取り込む。第１及び第２のエア排出口は、取り込んだ前記エアをドリル駆動装置に向けて排出する。前記第１のエア排出口は、前記ドリル駆動装置の工具前進用エアの流路に対応する。前記第２のエア排出口は、前記ドリル駆動装置の工具後進用エアの流路に対応する。エア制御系は、工具の前進及び後進を交互に繰り返すことによって穿孔を行うステップ加工の条件に従って、前記工具前進用エア及び前記工具後進用エアを切換えてそれぞれ前記第１のエア排出口及び前記第２のエア排出口から排出させる。前記エア制御装置は、前記エア制御系に、前記工具の前進時間の調整用の第１のタイムディレイバルブと前記工具の後進時間の調整用の第２のタイムディレイバルブとを設けたものである。
また、本発明の実施形態に係るエア制御方法は、エアを取り込むステップと、工具の前進及び後進を交互に繰り返すことによって穿孔を行うステップ加工の条件に従って、ドリル駆動装置の工具前進用エア及び工具後進用エアを切換えてそれぞれ前記工具前進用エアの流路に対応する第１のエア排出口及び前記工具後進用エアの流路に対応する第２のエア排出口から排出させるステップとを有する。前記エア制御方法は、第１のタイムディレイバルブで前記工具の前進時間を調整する一方、第２のタイムディレイバルブで前記工具の後進時間を調整するものである。

本発明の実施形態に係るエア制御装置及びエア制御方法によれば、穿孔において切粉詰まりを防止することができる。

本発明の実施形態に係るエア制御装置を接続したドリル駆動装置の概略的な一例を示す構成図。 図１に示すタイムディレイバルブの詳細構造例を示す断面図。 図２に示すタイムディレイバルブの日本工業規格(JIS Japanese Industrial Standards)の記号を示す図。 図１に示すエア制御装置及びドリル駆動装置の具体的な構成例を示す図。 図１に示すエア制御装置及びドリル駆動装置の別の具体的な構成例を示す図。

本発明の実施形態に係るエア制御装置及びエア制御方法について添付図面を参照して説明する。

（構成および機能）
図１は本発明の実施形態に係るエア制御装置を接続したドリル駆動装置の概略的な一例を示す構成図である。

エア制御装置１は、エアの流路２を介してドリル駆動装置３と接続される。図１において一点鎖線は、エアの流路を示す。尚、ドリル駆動装置３をエア制御装置１の構成要素としてもよい。

ドリル駆動装置３は、ユーザが握るためのグリップ４を工具駆動部５に取り付けて構成される。工具駆動部５は、ドリルやエンドミル等の工具Ｔを保持した状態で工具Ｔに回転動作及び工具軸方向における送り動作を付与するように構成されている。工具Ｔの回転動作及び送り動作は、圧縮空気を主たる動力源としている。従って、工具駆動部５には、工具前進用エアを空気圧シリンダに供給するための第１のエア吸入口６及び工具後進用エアを空気圧シリンダに供給するための第２のエア吸入口７が設けられる。

また、工具駆動部５やドリル駆動装置３に附属する構成部品には、切削油の供給や工具Ｔの送り速度の制御等の他の目的のためのエア制御に必要なエアの吸入口を設けることができる。

一方、工具駆動部５のグリップ４付近には、ドリル駆動のON/OFF制御を行うためのスイッチ８が設けられる。図１に示す例では、ON用及びOFF用の各スイッチ８によってエアの流路が開閉するように構成されている。

エア制御装置１は、エアを取り込むエア吸入口９、取り込んだエアを排出するための複数のエア排出口１０及びエア制御系１１を備えている。

複数のエア排出口１０は、ドリル駆動装置３の工具前進用エアの流路２に対応する第１のエア排出口１０Ａ及びドリル駆動装置３の工具後進用エアの流路２に対応する第２のエア排出口１０Ｂを少なくとも含んでいる。エア制御装置１の第１のエア排出口１０Ａ及び第２のエア排出口１０Ｂは、それぞれエアの流路２を介してドリル駆動装置３の第１のエア吸入口６及び第２のエア吸入口７と連結される。そして、ドリル駆動装置３は、エア制御装置１の複数のエア排出口１０から排出されるエアを動力として工具Ｔに工具軸方向への前進及び後進の送り動作を与えるように構成されている。

エア制御装置１のエア制御系１１は、エアをそれぞれ予め設定された時間だけ複数のエア排出口１０から切換えて排出させる機能を有している。具体的には、エア制御系１１は、ステップ加工の条件に従って工具前進用エア及び工具後進用エアをそれぞれ切換えて所定の持続時間だけ第１のエア排出口１０Ａ及び第２のエア排出口１０Ｂから排出させるように構成される。

ステップ加工は、工具Ｔの前進及び後進を交互に繰り返すことによって穿孔を行う加工である。このため、ステップ加工によって切粉を良好に排出しつつ孔の内面の仕上がりが良好な深孔加工を行うことができる。

そのためにエア制御系１１には、複数のエア排出口１０から排出されるエアの時間を調整するためのタイマーとしてタイムディレイバルブ１２を設けることができる。タイムディレイバルブ１２は、固定容量の容器に可変絞りでエアを入力することによって空気圧信号の伝達時間に遅れを付与する装置である。すなわち、タイムディレイバルブ１２の可変絞りを調整するためのツマミによってステップ加工における工具Ｔの前進時間及び後進時間の少なくとも一方を可変調整できるようにすることができる。

図２は、図１に示すタイムディレイバルブ１２の詳細構造例を示す断面図であり、図３は、図２に示すタイムディレイバルブ１２のJISの記号を示す図である。

図２に示すように、入力信号PILとして圧縮エアがタイムディレイバルブ１２に入力されると、ピストン１２Ａが圧縮エアによって押される。この結果、スプリング１２Ｂが縮まることによって栓１２Ｃが閉じられる。従って、タイムディレイバルブ１２のタンク１２Ｄ内には、ニードル１２Ｅによって形成される間隙を通って所定の流速で圧縮エアが進入する。

ニードル１２Ｅによって形成される間隙の広さは、ツマミ１２Ｆによって調整することができる。従って、タンク１２Ｄ内に流入するエアの流速も可変制御することができる。

そして、タンク１２Ｄ内における圧力が上昇すると、ピストン１２Ｇと共にスプリング１２Ｈ及び押し棒１２Ｉが押される。この結果、弁１２Ｊが開き、タイムディレイバルブ１２の入口Ｐから出口Ａにエアを流すことができる。

一方、出口Ａから入口Ｐへの逆流は、抵抗体Ｒによって阻止される。また、入力信号PILがOFFの場合やタンク１２Ｄ内が優圧となった場合には、栓１２Ｃがスプリング１２Ｂによって開かれる。この結果、タンク１２Ｄ内のエアは、出力信号EXHとなってタイムディレイバルブ１２から排出される。尚、図２は、弁１２Ｊが閉じており、エアがタンク１２Ｄ内に流入している状態を示している。

工具Ｔの前進時間及び後進時間の双方を調整する場合には、工具Ｔの前進時間の調整用のタイムディレイバルブ１２及び後進時間の調整用のタイムディレイバルブ１２がそれぞれエア制御系１１に設けられる。図１に示す例では、工具Ｔの前進時間の調整用のタイムディレイバルブ１２のツマミが工具Ｔの前進時間の調整用のダイヤルとして用いられる一方、工具Ｔの後進時間の調整用のタイムディレイバルブ１２のツマミが工具Ｔの後進時間の調整用のダイヤルとして用いられている。

尚、タイムディレイバルブ１２のツマミを工具Ｔの前進又は後進の距離の調整用のダイヤルとして用いてもよい。この場合には、工具Ｔの前進時間及び後進時間と工具前進用エア及び工具後進用エアの流速に応じた工具Ｔの前進距離及び後進距離を予め求め、工具Ｔの前進距離及び後進距離にダイヤルのメモリを合わせればよい。工具Ｔの前進時間及び後進時間と工具Ｔの前進距離及び後進距離との関係は、試験によって容易に求めることができる。この場合、ステップ加工の送り量を条件としてタイムディレイバルブ１２のツマミを調整することができる。

エア制御系１１は、上述したエアの制御機能が備えられれば、任意の構成とすることができる。空気圧信号の処理に用いられる中継機器としては、タイムディレイバルブ１２の他、エアオペレートバルブやレギュレータ等が挙げられる。エアオペレートバルブは、空気圧信号の入力によって開閉するバルブである。また、レギュレータは、空気圧信号の空気圧を調整するための中継機器である。

尚、タイムディレイバルブ１２に適切な速度でエアが進入するようにエアのスピードコントローラをエア制御系１１に設けることが望ましい。スピードコントローラをエア制御系１１に設けることによって、より詳細な時間の調整が可能となる。

エア制御系１１のエア吸入口９に供給される圧縮エアは、圧縮エア供給系１３から供給される。圧縮エアは、圧縮エア供給系１３からエア制御系１１に直接供給することができるが、間接的に供給するようにしてもよい。

図１に示すようにエア式の一般的なドリル駆動装置３には、圧縮空気の圧縮エア供給口１４が備えられる。そこで、圧縮エア供給系１３の出力側をドリル駆動装置３の圧縮エア供給口１４に接続し、圧縮エア供給口１４を介して供給された圧縮エアをドリル駆動装置３から一旦取込んで再びドリル駆動装置３に供給するためのアタッチメント１５をドリル駆動装置３に着脱可能に取り付けることができる。

これにより、既存のエア式のドリル駆動装置３に、エア制御装置１を接続することができる。また、ステップ加工を行わない場合には、ドリル駆動装置３からエア制御装置１を取外し、従来の装置としてドリル駆動装置３を用いることができる。

図４は、図１に示すエア制御装置１及びドリル駆動装置３の具体的な構成例を示す図である。

図４においてエアの中継機器は、JIS記号で示されている。また、図４中において圧縮エアの流路は実線で示されており、切削油の流路は二点鎖線で示されている。

図４に示すドリル駆動装置３には、工具駆動部５の他に附属部品として切削油供給タンク２０が接続されている。また、工具駆動部５には、工具Ｔの送り速度の制御装置として油圧式ダンパ２１が設けられている。

切削油供給タンク２０には切削油が貯留される。そして、工具駆動部５から供給される圧縮エアを動力として切削油供給タンク２０から切削油が工具駆動部５に供給されるように構成されている。このため、切削油供給タンク２０には圧縮エアの供給口２０Ａが設けられる。そして、切削油供給タンク２０のエアの供給口２０Ａは、工具駆動部５に設けられた圧縮エアの排出口５Ａとエアの流路を介して接続される。一方、切削油供給タンク２０には切削油の排出口２０Ｂが設けられる。そして、切削油供給タンク２０の切削油の排出口２０Ｂは、工具駆動部５に設けられた切削油の供給口５Ｂと切削油の流路を介して接続される。

更に、切削油供給タンク２０には、圧縮エアの供給口２０Ｃが設けられる。そして、切削油供給タンク２０の圧縮エアの供給口２０Ｃは、油圧式ダンパ２１に設けられた複数の圧縮エアの供給口２１Ａの１つとエアの流路を介して接続される。切削油供給タンク２０から排出される圧縮エアは、油圧式ダンパ２１の動力エアとして用いられる。

一方、エア制御系１１は、タイムディレイバルブ１２、エアオペレートバルブ２２、スピードコントローラ２３及びレギュレータ２４を図示するように圧縮エアの流路によって接続して構成することができる。図４に示すように各種中継機器を接続することによって、ステップ加工のための工具前進用エア及び工具後進用エアの切換排出を行うことが可能なエア制御系１１を構成することができる。

尚、図４に示す例では、エア制御系１１が圧縮エアの流路を介して油圧式ダンパ２１に設けられた圧縮エアの供給口２１Ａと接続されている。そして、エア制御系１１から油圧式ダンパ２１のロック用及びロック解除用のエアが油圧式ダンパ２１に供給されるように構成されている。

また、工具Ｔの送り方向の位置が最大ストロークとなった場合には、工具駆動部５の停止スイッチ５Ｃが当接板と接触して押され、２箇所の排出口５Ｄ、５Ｅからエアが排出されるようになっている。一方の排出口５Ｄから排出されたエアは、チェックバルブを経由して工具後進用エアとして工具駆動部５に供給されるようになっている。他方の排出口Ｅから排出されたエアは、エア制御系１１のエアオペレートバルブ２２の動作用エアとして用いられる。具体的には、エアオペレートバルブ２２の開閉動作によって油圧式ダンパ２１の制御用のエアがエア制御系１１から油圧式ダンパ２１に供給されるようになっている。

図５は、図１に示すエア制御装置１及びドリル駆動装置３の別の具体的な構成例を示す図である。

図５に例示されるドリル駆動装置３では、ON用及びOFF用の各スイッチ８が工具駆動部５の上部に設けられている。また、図４に例示されるドリル駆動装置３と同様に、切削油供給タンク２０及び油圧式ダンパ２１がドリル駆動装置３に設けられている。

図５に示すドリル駆動装置３には、１番目から７番目までの番号で識別されるエアの供給口又は排出口が設けられる。各番号で示されるドリル駆動装置３のエアの供給口又は排出口は、それぞれ対応するエア制御装置１のエア排出口１０、１０Ａ、１０Ｂ及びエア吸入口９とエアの流路２を介して接続される。

このような構成のドリル駆動装置３に対しても、図５に示すようにタイムディレイバルブ１２、エアオペレートバルブ２２、スピードコントローラ２３及びレギュレータ２４を適切に配置することによってエア制御装置１を構成することができる。

図４及び図５に例示されるように、エア制御装置１は、ドリル駆動装置３に備えられるエア制御系の配管構成に応じて構成することができる。

（動作および作用）
次にエア制御装置１の動作および作用について説明する。

まず、予めタイムディレイバルブ１２のダイヤルが調整され、工具前進用エア及び工具後進用エアの供給時間がステップ加工の条件に合わせられる。そして、圧縮エア供給系１３から圧縮エアが供給される。このため、エア制御装置１には、エアが取り込まれて待機状態となる。一方、ドリル駆動装置３の切削油供給タンク２０及び油圧式ダンパ２１にもエアが供給され、それぞれ待機状態となる。

次にONスイッチを押下すると、ONスイッチの押下によって開かれた流路にエアが流入する。そして、エア制御装置１の第１のエア排出口１０Ａからドリル駆動装置３の第１のエア吸入口６に工具前進用エアが供給される。また、油圧式ダンパ２１にも作動用のエアが供給される。これにより、工具駆動部５が工具Ｔを前進させる。

そして、ステップ加工の条件として設定された工具Ｔの前進時間が経過すると、タイムディレイバルブ１２の開閉によってエア制御装置１内における流路が変化する。この結果、エア制御装置１の第２のエア排出口１０Ｂからドリル駆動装置３の第２のエア吸入口７に工具後進用エアが供給される。これにより、工具駆動部５が工具Ｔを後進させる。

そして、ステップ加工の条件として設定された工具Ｔの後進時間が経過すると、タイムディレイバルブ１２の開閉によってエア制御装置１内における流路が変化する。この結果、再びエア制御装置１の第１のエア排出口１０Ａからドリル駆動装置３の第１のエア吸入口６に工具前進用エアが供給される。これにより、再び工具駆動部５が工具Ｔを前進させる。

そして、同様なタイムディレイバルブ１２の開閉によって、工具Ｔの前進及び後進が交互に繰り返される。すなわち、エアがそれぞれ予め設定された時間だけエア制御装置１の複数のエア排出口１０から切換えてドリル駆動装置３に排出される。

ステップ加工では、前進時間が後進時間よりも長く設定される。このため、工具Ｔの位置は徐々に最大ストロークへと近づく。そして、工具Ｔの位置が最大ストロークとなると、工具駆動部５の停止スイッチ５Ｃが当接板と接触して押下される。この結果、ドリル駆動装置３及びエア制御装置１内におけるエアの流路が変化し、再びドリル駆動装置３及びエア制御装置１が初期状態に戻って待機状態となる。また、マニュアル操作によって停止用のスイッチ８が押下された場合にも、ドリル駆動装置３及びエア制御装置１内におけるエアの流路が変化し、再びドリル駆動装置３及びエア制御装置１が初期状態に戻って待機状態となる。

つまり以上のようなエア制御装置１は、手持ち式のドリル駆動装置３にエアを断続的に供給することによって孔のステップ加工を行うことができるようにしたものである。すなわち、エア制御装置１は、吸引エアを複数の経路に時分割してドリル駆動装置３に出力する空気圧信号の制御装置である。更に、エア制御装置１は、ドリル駆動装置３に供給されるエアの時間を調整できるようにするために、タイムディレイバルブ１２を用いた空気圧信号の制御を行うようにしたものである。

（効果）
このため、エア制御装置１によれば、穿孔加工において切粉を孔の外に良好に排出させることによって、切粉詰まりを回避することができる。この結果、切粉詰まりによる作業時間の増加を回避し、穿孔効率を向上させることができる。加えて、孔の品質を向上させることができる。特に深さが長い穿孔を行なう際に有効である。

従来は、ステップ加工を行うために、ユーザがドリル駆動装置３のON/OFFの切換をマニュアルで行うことが必要であった。これに対してエア制御装置１を用いれば、一方向の流れを有する圧縮エアを供給することによって自動的に孔のステップ加工を行うことができる。このため、ステップ加工のための操作が簡易となる。また、タイマーとしてタイムディレイバルブ１２を使用しているため、ステップ加工のステップ量を可変調整することができる。このため、孔の深さに応じた条件でステップ加工を行うことが可能となる。

更に、エア制御装置１は、空気圧信号を制御信号としている。このためエア制御装置１の動力源として電気系統が不要であり、様々な現場でエア制御装置１を利用することができる。

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１ エア制御装置
２ エアの流路
３ ドリル駆動装置
４ グリップ
５ 工具駆動部
６ 第１のエア吸入口
７ 第２のエア吸入口
８ スイッチ
９ エア吸入口
１０ エア排出口
１０Ａ 第１のエア排出口
１０Ｂ 第２のエア排出口
１１ エア制御系
１２ タイムディレイバルブ
１３ 圧縮エア供給系
１４ 圧縮エア供給口
１５ アタッチメント
２０ 切削油供給タンク
２１ 油圧式ダンパ
２２ エアオペレートバルブ
２３ スピードコントローラ
２４ レギュレータ
Ｔ 工具

Claims (5)

1. エアを取り込むエア吸入口と、
   取り込んだ前記エアをドリル駆動装置に向けて排出するための第１及び第２のエア排出口であって、前記ドリル駆動装置の工具前進用エアの流路に対応する第１のエア排出口及び前記ドリル駆動装置の工具後進用エアの流路に対応する第２のエア排出口と、
   工具の前進及び後進を交互に繰り返すことによって穿孔を行うステップ加工の条件に従って、前記工具前進用エア及び前記工具後進用エアを切換えてそれぞれ前記第１のエア排出口及び前記第２のエア排出口から排出させるエア制御系と、
   を備え、
   前記エア制御系に、前記工具の前進時間の調整用の第１のタイムディレイバルブと前記工具の後進時間の調整用の第２のタイムディレイバルブとを設けたエア制御装置。
2. 前記エア制御系に、前記第１及び第２のタイムディレイバルブに適切な速度でエアが進入するようにエアのスピードコントローラを設けた請求項１記載のエア制御装置。
3. 圧縮エア供給系の出力側に接続された前記ドリル駆動装置の圧縮エア供給口を介して前記ドリル駆動装置内に供給されたエアを前記ドリル駆動装置から取込んで、取込んだ前記エアを前記第１のエア排出口及び前記第２のエア排出口から前記ドリル駆動装置の工具前進用エアの流路及び工具後進用エアの流路にそれぞれ供給するためのアタッチメントであって前記ドリル駆動装置に着脱可能なアタッチメントを更に備える請求項１又は２記載のエア制御装置。
4. 前記複数のエア排出口から排出されるエアを動力として工具に工具軸方向への前進及び後進の送り動作を与えるドリル駆動装置を更に備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエア制御装置。
5. エアを取り込むステップと、
   工具の前進及び後進を交互に繰り返すことによって穿孔を行うステップ加工の条件に従って、ドリル駆動装置の工具前進用エア及び工具後進用エアを切換えてそれぞれ前記工具前進用エアの流路に対応する第１のエア排出口及び前記工具後進用エアの流路に対応する第２のエア排出口から排出させるステップと、
   を有し、
   第１のタイムディレイバルブで前記工具の前進時間を調整する一方、第２のタイムディレイバルブで前記工具の後進時間を調整するエア制御方法。

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