JP6321381B2 - 穿孔冶具、工具駆動装置及び被穿孔品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、穿孔冶具、工具駆動装置及び被穿孔品の製造方法に関する。

従来、航空機等の部品の穿孔が手持ち式のドリル駆動装置によって行われている（例えば、特許文献１参照）。手持ち式のドリル駆動装置によって、ワークの穿孔を行う場合には、ワークに対する工具軸の位置決めを行うための穿孔治具が使用される。

具体的には、ドリル駆動装置の先端に取付けられたブッシングチップと呼ばれる円筒状の部分が、穿孔治具に設けられたライナーブッシュに挿入される。そして、ブッシングチップによりドリルがガイドされる。これにより、ワークの表面に対してドリルを垂直にセットすることができる。

しかし、ドリルを回転させてワークに接触させると、ドリルには工具軸方向の穿孔反力が負荷される。そこで、穿孔反力に対抗できるように、ブッシングチップが止めねじによって穿孔治具に固定される。このため、ブッシングチップには、止めねじで穿孔治具に固定するための突起状の部分が設けられる。一方、ドリル駆動装置のユーザは、ブッシングチップの突起状の部分が止めねじで締付けることが可能な位置となるように、ドリル駆動装置の位置合わせを行っている。

特開２０１０−２２８０４９号公報

本発明は、より簡易な作業でワークを穿孔することが可能な穿孔冶具、工具駆動装置及び被穿孔品の製造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穿孔冶具は、ワンウェイベアリングと板状又はブロック状の本体部とを有する。ワンウェイベアリングは、工具を回転させ、かつ前記工具に工具軸方向における送り動作を与える手持ち式の工具駆動装置の先端に設けられる円筒状の部材であって、前記工具を内部に通すことによってガイドする前記円筒状の部材を挿入するための貫通孔を有し、かつ前記貫通孔を形成する内筒が外筒に対して前記工具の回転方向のみに回転可能な軸受構造を有する。本体部は、前記ワンウェイベアリングの前記外筒が締り嵌めとなるように圧入され、かつ被穿孔品に直接的又は間接的に接触させるための接触面を有し、穿孔時において前記被穿孔品側に固定されるように構成される。前記ワンウェイベアリングは、前記工具を回転させた場合に前記工具の回転方向と逆方向に向かうトルクが前記円筒状の部材に負荷されることによって、穿孔時において前記円筒状の部材と前記内筒との間に摩擦力が生じるように構成される。
また、本発明の実施形態に係る工具駆動装置は、駆動機構とワンウェイベアリングとを有する。駆動機構は、工具を回転させ、かつ前記工具に工具軸方向における送り動作を与える。ワンウェイベアリングは、前記工具を貫通孔に通すことによってガイドする円筒状の部材であって、前記貫通孔を形成する内筒が前記駆動機構側の非回転部分に固定される一方、外筒が前記内筒に対して前記工具の回転方向のみに回転可能な軸受構造を有する。前記ワンウェイベアリングは、前記ワンウェイベアリングを穿孔治具の貫通孔に挿入して前記工具を回転させた場合に前記工具の回転方向と逆方向に向かうトルクが前記内筒から前記外筒に負荷されることによって、穿孔時において前記外筒と前記穿孔治具の貫通孔との間に摩擦力が生じるように構成される。
また、本発明の実施形態に係る被穿孔品の製造方法は、前記穿孔冶具を用いて前記被穿孔品の穿孔を行うものである。
また、本発明の実施形態に係る被穿孔品の製造方法は、前記工具駆動装置を用いて前記被穿孔品の穿孔を行うものである。

本発明の実施形態に係る穿孔冶具、工具駆動装置及び被穿孔品の製造方法によれば、より簡易な作業でワークを穿孔することができる。

本発明の第１の実施形態に係る穿孔冶具の正面図。 図１に示すワンウェイベアリングの構造を示す図。 図１に示す穿孔冶具を用いてワークの穿孔を行う状態を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係る工具駆動装置の構成図。

本発明の実施形態に係る穿孔冶具、工具駆動装置及び被穿孔品の製造方法について添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る穿孔冶具の正面図である。

穿孔冶具１は、板状又はブロック状の本体部２にワンウェイベアリング３を圧入して構成される。ワンウェイベアリング３は、内面が外面に対して一方向のみに回転可能な軸受構造を有する部材である。従って、ワンウェイベアリング３は、外面側が締り嵌めとなるように本体部２に圧入される。

図２は図１に示すワンウェイベアリング３の構造を示す図である。

ワンウェイベアリング３は、内筒３Ａと外筒３Ｂとの間に複数のころ３Ｃを、互いに間隔を空けて配置することによって構成することができる。各ころ３Ｃの移動は、時計回り方向又は反時計回り方向に伸縮するスプリング３Ｄによって制限される。更に、スプリング３Ｄが伸長した状態において、各ころ３Ｃが内筒３Ａ、外筒３Ｂ又は他の障壁に接触するようにスプリング３Ｄの長さが決定される。そうすると、内筒３Ａを時計回り又は反時計回りにのみ回転させることが可能なワンウェイベアリング３を構成することができる。

図２に示すワンウェイベアリング３は、時計回りのみに回転可能な構造を有している。例えば、図２(A)に示すように、内筒３Ａに反時計回りのトルクを負荷すると、スプリング３Ｄの伸長によって各ころ３Ｃが壁面に接触する。この結果、ころ３Ｃの回転が抑制され、内筒３Ａの回転がロックされる。逆に、図２(B)に示すように、内筒３Ａに時計回りのトルクを負荷すると、スプリング３Ｄの収縮によってころ３Ｃが壁面から離れる。この結果、ころ３Ｃは自由に回転することが可能となり、内筒３Ａは時計回りに自由回転することができる。

このような構造及び機能を有するワンウェイベアリング３は、ドリル、エンドミル又はリーマ等の工具の回転方向にのみ、内筒３Ａが回転する向きで、本体部２に圧入される。通常は、工具の回転方向が時計回りである。このため、図１に示すように内筒３Ａが時計回りに自由回転し、反時計回りには内筒３Ａがロックする向きでワンウェイベアリング３が本体部２に圧入される。従って、工具の回転方向が反時計回りである特殊なケースでは、ワンウェイベアリング３の向きが、内筒３Ａが時計回りにロックする向きとされる。

尚、ワンウェイベアリング３を本体部２に圧入する代わりに、本体部２に内面が一方向のみに回転可能な貫通孔を設けてもよい。但し、ワンウェイベアリング３を用いることが穿孔冶具１の製造容易化に繋がる。また、本体部２の材料よりも耐摩耗性が良好な材料で構成されるワンウェイベアリング３を用いれば、摩耗を防止することができる。加えて、ワンウェイベアリング３を用いれば、貫通孔の内面が摩耗した場合に、ワンウェイベアリング３を交換できる。このため、穿孔冶具１の寿命を延ばすことができる。

本体部２は、第１の接触面２Ａ及び第２の接触面２Ｂを有する。第１の接触面２Ａは、被穿孔品（ワーク）に直接的又は間接的に接触させるための面である。一方、第２の接触面２Ｂは、ドリル、エンドミル又はリーマ等の工具を回転させるための工具駆動装置の工具側における端部に直接的又は間接的に接触させるための面である。また、本体部２のワーク側には、切粉を排出するための空隙４を設けることが望ましい。

尚、本体部２を裏返してワークにセットできるようにしてもよい。その場合には、本体部２の両側に切粉を排出するための空隙４を設けるようにしてもよい。そうすると、ワンウェイベアリング３の内筒３Ａがロックする方向を変えることができる。このため、ハンドツールで工具を正回転させる場合及び工具を逆回転させる場合のいずれにおいても穿孔冶具１を使用することが可能となる。この場合には、穿孔冶具１の使用状態に応じて本体部２の第１の接触面２Ａと、第２の接触面２Ｂとが互いに入れ替ることになる。

このような構成を有する穿孔冶具１を用いると、手持ち式の工具駆動装置を使用して簡易に被穿孔品の製造を行うことが可能となる。

図３は図１に示す穿孔冶具を用いてワークの穿孔を行う状態を示す断面図である。

穿孔冶具１を用いてワークＷの穿孔を行う場合には、図３に示すように、本体部２の第１の接触面２ＡをワークＷ側に接触させた状態で、本体部２がワークＷ側に固定される。本体部２の固定方法としては、クランプ等の任意の方法を用いることができる。本体部２をユーザが手でワークＷ側に押さえ付けるようにしてもよい。

一方、手持ち式の工具駆動装置５に工具Ｔが取付けられる。エア式の半自動穿孔機は、エアフィードドリルモータとも呼ばれる。典型的な工具駆動装置５は、駆動機構６にノーズピース７を設けて構成される。駆動機構６は、工具Ｔを回転させ、かつ工具Ｔに工具軸方向における送り動作を与える工具駆動装置５の構成要素である。また、ノーズピース７は、工具Ｔ及び駆動機構６の一部等を保護するケーシングである。

ノーズピース７のワークＷ側となる先端には、ブッシングチップ８が取付けられる。ブッシングチップ８は、工具Ｔを内部に通すことによってガイドする円筒状の部材である。図示された例では、ブッシングチップ８の構造が、円盤状の部材の一方の面に円筒状の部材を連結し、他方の面に端部に雄ねじが形成された円筒状の部材を連結した構造となっている。

ブッシングチップ８の雄ねじが形成された円筒状の部分は、円筒形状を有するノーズピース７の先端に挿入される。そして、ブッシングチップ８の雄ねじがノーズピース７に設けられた雌ねじに締付けられる。これにより、ブッシングチップ８をノーズピース７に同軸状に強固に固定することができる。

他方、ブッシングチップ８のワークＷ側となる円筒状の部分は、穿孔冶具１のワンウェイベアリング３に挿入される。そして、ブッシングチップ８の円盤状の部分が穿孔冶具１の本体部２に形成される第２の接触面２Ｂに当接される。これにより、ブッシングチップ８が同軸状にワンウェイベアリング３にセットされる。

ワンウェイベアリング３の回転軸は、本体部２の第１の接触面２ＡをワークＷ側に接触させることによって、ワークＷの表面に対して垂直となっている。従って、ブッシングチップ８の中心軸及び工具軸を、ワークＷの表面に対して垂直となるように位置決めすることができる。

そうすると、駆動機構６を駆動させ、工具Ｔを回転させながらワークＷに向かって前進（フィード）させることができる。この際、回転中の工具Ｔは、ブッシングチップ８のワークＷ側となる円筒状の部分によってガイドされる。

このように、工具駆動装置５は、少なくとも工具Ｔの駆動機構６及び工具Ｔをガイドするための円筒状の部材を有している。

工具Ｔを前進させてワークＷに接触させると、ワークＷ側から工具Ｔ側に向かう工具軸方向の穿孔反力Ｒが生じる。加えて、工具駆動装置５のノーズピース７及びブッシングチップ８には、駆動機構６から工具Ｔの回転方向と逆方向に向かう反時計回りの反トルクＡＴが負荷される。この反時計回りの反トルクＡＴは、更にブッシングチップ８からワンウェイベアリング３の内筒３Ａに負荷される。

但し、反時計回りはワンウェイベアリング３の回転がロックする方向である。従って、ワンウェイベアリング３の内筒３Ａは回転しない。その結果、ワンウェイベアリング３の内筒３Ａとブッシングチップ８の外面との間には摩擦力Ｆが生じる。このため、ブッシングチップ８の回転もロックする。

そして、ワンウェイベアリング３とブッシングチップ８との間に生じたスラスト方向の摩擦力Ｆは、工具Ｔの穿孔反力Ｒに対抗する反力となる。つまり、ワンウェイベアリング３の内筒３Ａは、ブッシングチップ８を挿入するための貫通孔を形成し、ワンウェイベアリング３は、軸受構造を有する穿孔反力対抗部材として機能する。

従って、ワンウェイベアリング３の内径は、工具Ｔを回転させた場合に、ブッシングチップ８と内面との間において工具Ｔの軸方向に一定の摩擦力Ｆが生じるようなサイズに決定される。尚、スラスト方向の摩擦力Ｆで十分に穿孔反力Ｒに対抗できない場合には、ユーザが手でスラスト方向の力を負荷するようにすればよい。

一方、ワンウェイベアリング３とブッシングチップ８との間に生じたラジアル方向の摩擦力によって、反時計回りの反トルクＡＴがブッシングチップ８からワンウェイベアリング３を介して本体部２に伝達される。但し、本体部２は、ワークＷに押し付けられているため、本体部２の第１の接触面２ＡとワークＷとの間における摩擦力によって静止状態となる。つまり、本体部２は、ワンウェイベアリング３の外面側の、ワークＷに対する移動を抑止する機能を担っている。

このように、ワークＷの穿孔中には、穿孔冶具１によりラジアル方向及びスラスト方向の反力が生じる。このためワークＷの穿孔作業を安定的に行うことができる。

つまり以上のような穿孔冶具１は、ワンウェイベアリング３を用いて穿孔中にブッシングチップ８との間に摩擦力Ｆを発生させ、摩擦力Ｆによって穿孔反力Ｒに対抗するようにしたものである。

（効果）
このため、穿孔冶具１によれば、従来必要であった止めねじ等の穿孔反力Ｒに対抗する部品が不要となる。従って、穿孔冶具１にブッシングチップ８を締付ける作業も不要となる。つまり、穿孔冶具１の構造、ブッシングチップ８の構造及び穿孔作業を、いずれも簡易にすることができる。

また、従来の穿孔冶具では、ブッシングチップを止めねじで穿孔冶具に固定するために、ブッシングチップの突起部分を止めねじの位置に合わせる必要があった。このため、工具駆動装置５の位置に制約があった。

これに対して、穿孔冶具１を用いれば、どの向きであってもブッシングチップ８を含む工具駆動装置５を穿孔冶具１にセットすることができる。このため、作業性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係る工具駆動装置の構成図である。

図２の実施形態は、ワンウェイベアリング１０をブッシングチップ８に固定した点が第１の実施形態と相違する。第２の実施形態の他の点については第１の実施形態と実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

工具駆動装置５Ａに取付けられるブッシングチップ８には、ワンウェイベアリング１０の内面が固定される。換言すれば、ワンウェイベアリング１０の内筒にブッシングチップ８の工具Ｔをガイドする円筒状の部分が圧入される。尚、工具駆動装置５Ａの構造によっては、少なくとも工具駆動装置５Ａの非回転部分にワンウェイベアリング１０の内面が固定されればよい。

一方、穿孔冶具１Ａには、ワンウェイベアリング１０の外筒を挿入するための貫通孔が設けられる。穿孔冶具１Ａの貫通孔の直径は、工具Ｔを回転させた場合に、反時計回りの反トルクＡＴによりワンウェイベアリング１０がロックすることによって穿孔冶具１Ａの貫通孔の内面とワンウェイベアリング１０の外筒との間に穿孔反力Ｒに対抗するスラスト方向における一定の摩擦力Ｆが生じるようなサイズとされる。

従って、工具駆動装置５Ａでは、ワンウェイベアリング１０が、穿孔中において外面が内面に対して一方向のみに回転可能な軸受構造を有する穿孔反力対抗部材として機能する。

つまり、工具駆動装置５Ａは、ワンウェイベアリング１０を用いて穿孔中に穿孔冶具１Ａとの間に摩擦力Ｆを発生させ、摩擦力Ｆによって穿孔反力Ｒに対抗するようにしたものである。

このため、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。加えて、穿孔冶具１Ａ側にワンウェイベアリング３が不要となる。このため、ワンウェイベアリングの必要数を低減させることができる。また、穿孔冶具１Ａの構造を簡易にすることができる。

（他の実施形態）
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、１Ａ 穿孔冶具
２ 本体部
２Ａ 第１の接触面
２Ｂ 第２の接触面
３ ワンウェイベアリング
３Ａ 内筒
３Ｂ 外筒
３Ｃ ころ
３Ｄ スプリング
４ 空隙
５、５Ａ 工具駆動装置
６ 駆動機構
７ ノーズピース
８ ブッシングチップ
１０ ワンウェイベアリング
Ｔ 工具
Ｗ ワーク
Ｒ 穿孔反力
Ｆ 摩擦力
ＡＴ 反トルク

Claims (5)

1. 工具を回転させ、かつ前記工具に工具軸方向における送り動作を与える手持ち式の工具駆動装置の先端に設けられる円筒状の部材であって、前記工具を内部に通すことによってガイドする前記円筒状の部材を挿入するための貫通孔を有し、かつ前記貫通孔を形成する内筒が外筒に対して前記工具の回転方向のみに回転可能な軸受構造を有するワンウェイベアリングと、
   前記ワンウェイベアリングの前記外筒が締り嵌めとなるように圧入され、かつ被穿孔品に直接的又は間接的に接触させるための接触面を有し、穿孔時において前記被穿孔品側に固定されるように構成された板状又はブロック状の本体部と、
   を有し、
   前記ワンウェイベアリングは、前記工具を回転させた場合に前記工具の回転方向と逆方向に向かうトルクが前記円筒状の部材に負荷されることによって、穿孔時において前記円筒状の部材と前記内筒との間に摩擦力が生じるように構成される穿孔冶具。
2. 前記本体部の前記被穿孔品側に、切粉を排出するための空隙を設けた請求項１記載の穿孔冶具。
3. 工具を回転させ、かつ前記工具に工具軸方向における送り動作を与える駆動機構と、
   前記工具を貫通孔に通すことによってガイドする円筒状の部材であって、前記貫通孔を形成する内筒が前記駆動機構側の非回転部分に固定される一方、外筒が前記内筒に対して前記工具の回転方向のみに回転可能な軸受構造を有するワンウェイベアリングと、
   を有し、
   前記ワンウェイベアリングは、前記ワンウェイベアリングを穿孔治具の貫通孔に挿入して前記工具を回転させた場合に前記工具の回転方向と逆方向に向かうトルクが前記内筒から前記外筒に負荷されることによって、穿孔時において前記外筒と前記穿孔治具の貫通孔との間に摩擦力が生じるように構成される工具駆動装置。
4. 請求項１又は２記載の前記穿孔冶具を用いて前記被穿孔品の穿孔を行う被穿孔品の製造方法。
5. 請求項３記載の前記工具駆動装置を用いて被穿孔品の穿孔を行う被穿孔品の製造方法。

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