JP6447445B2 - 回転工具 - Google Patents

Description

本発明は、回転機の主軸に取り付けられる回転工具に関する。

従来、切削加工機などの回転機の主軸に取り付けて使用する回転工具が知られている。
特許文献１に記載の回転工具は、円柱状本体に取り付けた刃具により、被加工物の穴の内壁のバリ取り加工を行うものである。この回転工具は、円柱状本体の内側に設けられたエアー通路に対し、外部の空気供給源からエアー配管を通じて空気が供給される構成である。エアー通路に供給された空気は、円柱状本体と刃具との隙間から噴出する。これにより、この回転工具は、被加工物のバリ取り加工をする際に生じた切粉を除去することが可能である。

特開第２０１４−１２４６９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の回転工具は、外部の空気供給源からエアー配管を通じて空気が供給される構成であるので、回転工具を設置する設備が複雑化し、また、その設備が大型化するといった問題がある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、空気供給源を用いることなく空気を吐出することが可能な回転工具を提供することを目的とする。

本発明の回転工具は、把持部、シャフト部、張出部、吸入口、流体通路および吐出口を備える。把持部は、回転機の主軸に取り付け可能である。シャフト部は、把持部から回転軸方向に延びる。張出部は、シャフト部から径方向外側に張り出す。吸入口は、張出部の回転方向に設けられる。流体通路は、吸入口に連通し、シャフト部の内側を延びる。吐出口は、流体通路に連通し、シャフト部の把持部とは反対側の端部に設けられる。
本発明の第一の態様では、把持部の外径は、シャフト部の外径より大きいものであり、把持部とシャフト部との接続箇所に設けられた段差部と張出部とが接続した構成である。
本発明の第二の態様では、張出部は、シャフト部の径方向外側において回転軸方向に複数個設けられるものであり、吸入口は、複数個の張出部にそれぞれ設けられる。

これにより、回転機の主軸と共に回転工具が回転すると、シャフト部の周りの空気が吸入口に取り込まれる。その空気は、吸入口から流体通路を通り、吐出口から吐出する。したがって、この回転工具は、例えばコンプレッサなどの空気供給源を用いることなく、回転機の動力を利用して空気を吐出することができる。

本発明の第１実施形態による回転工具の斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線において回転工具の回転軸を含む断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 本発明の第２実施形態による回転工具の側面図である。 図４のＶ方向の矢視図である。 本発明の第３実施形態による回転工具の平面図である。 図６のＶＩＩ方向の矢視図である。 図６のＶＩＩＩ方向の矢視図である。 本発明の第４実施形態による回転工具の斜視図である。 図９のＸ−Ｘ線において回転工具の回転軸を含む断面図である。 本発明の第５実施形態による回転工具の断面図である。 本発明の第６実施形態による回転工具の斜視図である。 本発明の第７実施形態による回転工具の斜視図である。 本発明の第８実施形態による回転工具の斜視図である。 図１４のＸＶ−ＸＶ線において回転工具の回転軸を含む断面図である。 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線の断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図３に示す。第１実施形態の回転工具１は、回転機としての切削加工機の主軸１００に取り付けて使用するものである。この回転工具１は、例えば図示していない被加工物に対し切削加工等により穴を形成した後に、その穴の内側に溜まった切粉を除去することに用いられる。

回転工具１は、把持部２、シャフト部３、張出部４、吸入口５、流体通路６および吐出口７などの構成を備えている。この回転工具１は、例えば金属３Ｄプリンタにより、それらの構成が同一の材料により連続して一体に構成されているものである。金属３Ｄプリンタは、平らに敷いた微細な金属粉末にレーザーを照射して一層ずつ焼結させ、この工程を繰り返すことで３次元造形する粉末焼結法により、例えば内側に湾曲した空間を有するような種々の形状の製品を形成することが可能である。

把持部２は、円柱状に形成され、切削加工機の主軸１００に設けられたチャックに取り付け可能である。これにより、回転工具１は、切削加工機の主軸１００と共に回転可能である。
シャフト部３は、把持部２から回転軸方向に延びている。シャフト部３は、把持部２に接続する円柱部８と、その円柱部８に対し把持部２とは反対側に設けられたテーパ部９とを有する。

円柱部８の外径は、把持部２の外径より小さい。そのため、円柱部８と把持部２との接続箇所には、段差部１０が設けられている。
テーパ部９は、円柱部８から把持部２とは反対側に向かい、外径が次第に小さくなる形状である。これにより、テーパ部９の先端を被加工物に形成した穴の内側に挿入し、その穴の内側に溜まった切粉を除去することが可能である。

張出部４は、シャフト部３の円柱部８から径方向外側に張り出している。また、張出部４は、把持部２の外径よりも径方向外側に張り出している。なお、図３では、張出部４と円柱部８との境界線を二点鎖線Ｂで示している。但し、この境界線は説明の便宜上記載したものであり、上述したように張出部４と円柱部８とは連続して一体に形成されているものである。
張出部４は、回転軸Ｏに垂直な断面視において、９０°より大きい角度範囲θ１で設けられている。なお、これに限らず、張出部４の形状、および、張出部４を設ける角度範囲θ１などは、任意に設定することが可能である。

図１および図２に示すように、把持部２の径方向外側の外壁は、回転軸Ｏに平行な断面視において、外側に凸の略円弧状である。把持部２の径方向外側の外壁は、回転方向前側から後側に向かい、回転軸方向の幅が次第に小さくなっている。また、張出部４の把持部２側は、段差部１０に接続している。

吸入口５は、張出部４の回転方向前側に設けられている。この吸入口５は、回転工具１が回転した際に、回転工具１の周りの空気を取り入れる空気取り入れ口として機能するものである。
流体通路６は、吸入口５に連通し、張出部４およびシャフト部３の内側を延びている。流体通路６は、主に張出部４の内側に設けられた旋回流路１１、および、シャフト部３の内側に設けられた軸流路１２を有する。

旋回流路１１は、吸入口５から回転軸Ｏの周りを旋回するように設けられている。図２に示すように、旋回流路１１は、吸入口５から軸流路１２側に向かい流路断面積が次第に小さくなるように設けられている。旋回流路１１は、回転軸Ｏに平行な断面視において、外側に凸の略半円に近い形状である。
また、図３に示すように、旋回流路１１は、回転軸Ｏに垂直な断面視において、９０°より大きい角度範囲θ２で設けられている。なお、これに限らず、旋回流路１１の形状、および、旋回流路１１を設ける角度範囲θ２などは、任意に設定することが可能である。

軸流路１２は、旋回流路１１から吐出口７に亘り、回転軸方向に延びている。シャフト部３の回転軸Ｏと軸流路１２の中心軸とは一致している。軸流路１２は、旋回流路１１側から吐出口７に向かって流路断面積が次第に小さくなるテーパ状である。即ち、流体通路６は、吸入口５から吐出口７に亘り、旋回流路１１および軸流路１２のいずれも、流路断面積が次第に小さくなるように設けられている。したがって、旋回流路１１および軸流路１２を有する流体通路６は、吸入口５から取り入れた空気を昇圧することが可能である。

吐出口７は、シャフト部３の把持部２とは反対側の端部に設けられる。吐出口７の開口面積は、吸入口５の開口面積よりも小さい。したがって、吐出口７は、吸入口５から取り込まれ、流体通路６により昇圧された空気を吐出することが可能である。

第１実施形態は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態の回転工具１は、回転機の主軸１００と共に回転すると、シャフト部３の周りの空気が吸入口５に取り込まれる。その空気は、吸入口５から流体通路６を通り、吐出口７から吐出する。したがって、この回転工具１は、例えばコンプレッサなどの空気供給源を用いることなく、回転機の動力により空気を吐出することができる。

（２）第１実施形態の張出部４は、把持部２より径方向外側に張り出している。
これにより、吸入口５に取り込まれる空気量が増加する。そのため、回転工具１は、吐出口７から吐出する空気量を増加することができる。

（３）第１実施形態では、吸入口５の開口面積より、吐出口７の開口面積が小さい。
これにより、吐出口７は、その吐出口７から吐出する空気圧を高めることができる。

（４）第１実施形態では、流体通路６は、吸入口５から吐出口７に向かい流路断面積が次第に小さくなるように設けられている。
これにより、流体通路６は、その流体通路６を流れる空気を昇圧することが可能である。

（５）第１実施形態では、流体通路６は、旋回流路１１および軸流路１２を有する。旋回流路１１は、吸入口５から回転軸Ｏの周りを旋回するように設けられている。軸流路１２は、旋回流路１１から吐出口７に亘り回転軸方向に延びている。
これにより、回転工具１は、旋回流路１１内を回転軸Ｏの周回方向に流れる空気の流れを、軸流路１２により回転軸方向に変え、吐出口７から回転軸方向へ吐出することが可能である。

（６）第１実施形態では、張出部４は、回転軸Ｏに垂直な断面視において、９０°より大きい角度範囲θ１に設けられている。また、その張出部４の内側に設けられた旋回流路１１も、回転軸Ｏに垂直な断面視において、９０°より大きい角度範囲θ２で設けられている。
これにより、旋回流路１１の距離が長くなるので、その流路断面積を徐々に小さくすることが可能である。したがって、旋回流路１１は、吸入口５に取り込まれた空気を昇圧し、軸流路１２へ速やかに流すことができる。

（７）第１実施形態では、旋回流路１１は、吸入口５から軸流路１２側に向かい流路断面積が次第に小さくなるように設けられている。
これにより、旋回流路１１を流れる空気の流体抵抗が低減する。したがって、旋回流路１１は、そこを流れる空気を昇圧することが可能である。

（８）第１実施形態では、軸流路１２は、旋回流路１１側から吐出口７に向かい流路断面積が次第に小さくなるテーパ状に設けられている。
これにより、軸流路１２を流れる空気の流体抵抗が低減する。したがって、軸流路１２は、そこを流れる空気を昇圧することが可能である。

（９）第１実施形態では、把持部２とシャフト部３との接続箇所に設けられた段差部１０と張出部４とが接続している。
これにより、回転工具１は、張出部４の剛性を高めることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４および図５に示す。なお、以下に説明する複数の実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の回転工具１は、シャフト部３の径方向外側において回転軸方向に２個の張出部４が配設されている。２個の張出部４の回転方向前側には、それぞれ吸入口５が設けられている。即ち、２か所の吸入口５はいずれも、シャフト部３の回転軸方向に配設されている。
第２実施形態では、シャフト部３の回転軸方向に吸入口５の個数を増やすことで、それらの吸入口５から流体通路６に取り込まれる空気量を増加することが可能である。したがって、吐出口７から吐出する空気圧を高めることができる。なお、第２実施形態において、張出部４の数、および吸入口５の数は、任意に設定することが可能である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６および図７に示す。第３実施形態の回転工具１は、シャフト部３の径方向外側において回転方向に４個の張出部４が配設されている。この４個の張出部４は、図７に示すように、回転軸方向において同一の位置に配設されている。
４個の張出部４の回転方向前側には、それぞれ吸入口５が設けられている。即ち、４か所の吸入口５は、シャフト部３の回転方向に配設されている。また、４か所の吸入口５は、回転軸方向において同一の位置に配設されている。なお、４か所の吸入口５に連通する流体通路６は、シャフト部３の内側で連通しており、さらに吐出口７に連通している。
第３実施形態においても、シャフト部３の回転方向に吸入口５の個数を増やすことで、それらの吸入口５から流体通路６に取り込まれる空気量を増加することが可能である。したがって、吐出口７から吐出する空気圧を高めることができる。なお、第３実施形態においても、張出部４の数、および吸入口５の数は、任意に設定することが可能である。

（第３実施形態の変形例）
上述した第３実施形態の変形例を図６および図８に示す。第３実施形態の変形例では、シャフト部３の回転方向に配設された４個の張出部４が、回転軸方向にずれた位置に配設されている。詳細には、４個の張出部４はいずれも、所定の張出部４と、その所定の張出部４に対し回転方向に９０°異なる位置にある張出部４とが、１個の張出部４の回転軸方向の距離の半分の距離だけ上下方向にずれた位置に配設されている。
この第３実施形態の変形例においても、４個の張出部４の回転方向前側には、それぞれ吸入口５が設けられている。即ち、４か所の吸入口５は、シャフト部３の回転軸方向にずれた位置に配設されている。なお、４か所の吸入口５に連通する流体通路６は、シャフト部３の内側で連通しており、さらに吐出口７に連通している。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図９および図１０に示す。第４実施形態の回転工具１は、シャフト部３に切削工具１３を取り付け可能な取付部１４を備えている。取付部１４は、シャフト部３の先端側から把持部２側へ筒状に凹む凹部である。切削工具１３は、その取付部１４の内側に、例えば焼き嵌めにより取り付けられる。取付部１４は、シャフト部３の加熱および冷却により、切削工具１３を着脱することが可能である。なお、取付部１４には、切削工具１３に代えて、研削工具を取り付けてもよい。

第４実施形態では、吐出口７は、シャフト部３の把持部２とは反対側の端部において、取付部１４の径方向外側に複数個設けられる。流体通路６が有する軸流路１２は、シャフト部３の内側で複数の支流１５に分岐している。複数の支流１５はそれぞれ対応する複数の吐出口７に連通している。これにより、吸入口５から流体通路６に取り込まれた空気は、複数の吐出口７から吐出する。したがって、第４実施形態の回転工具１は、切削工具１３または研削工具による加工時に被加工物から生じた切粉等を、吐出口７から吐出する空気により被加工物から除去することが可能である。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１１に示す。第５実施形態の回転工具１は、軸方向に通じるスルーホール１６を有する切削工具１３に対応したものである。回転工具１の吐出口７は、取付部１４の深部に設けられている。これにより、吸入口５に取り込まれた空気は、吐出口７から切削工具１３が有するスルーホール１６を通り、切削工具１３の先端から吐出する。したがって、第５実施形態の回転工具１においても、切削工具１３等による加工時に被加工物から生じた切粉等を、スルーホール１６から吐出する空気により除去することが可能である。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図１２に示す。第６実施形態の回転工具１は、シャフト部３が円柱状に形成されている。シャフト部３の径方向外側の外壁には、複数の刃具１７が取り付けられている。また、回転工具１の吐出口７は、シャフト部３の先端に設けられている。第６実施形態においても、複数の刃具１７による加工時に被加工物から生じた切粉等を、吐出口７から吐出する空気により除去することが可能である。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を図１３に示す。第７実施形態の回転工具１は、流体通路６が有する旋回流路１１の内壁に複数本のリブ１８を備えている。この複数本のリブ１８は、吸入口５側から軸流路１２側に向けてシャフト部３の先端部側へ傾斜しつつ旋回するように設けられている。
これにより、回転工具１が回転すると、旋回流路１１を流れる空気は、リブ１８に沿って軸流路１２へ押し込まれる。したがって、第７実施形態の回転工具１は、複数本のリブ１８により、吐出口７から吐出する空気圧を高めることができる。

なお、第７実施形態において、リブ１８の本数は、任意に設定することが可能である。
また、第７実施形態において、リブ１８は、軸流路１２の内壁に設けてもよい。
さらに、第７実施形態において、旋回流路１１または軸流路１２の内壁にリブ１８を設けることに代えて、旋回流路１１の内壁に溝を設けてもよい。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態を図１４から図１６に示す。図１５では、把持部２、円柱部８、テーパ部９および張出部４のそれぞれの境界線を二点鎖線Ｂで示し、図１６では、張出部４とシャフト部３との境界線を二点鎖線Ｂで示している。但し、この境界線は、説明の便宜上記載したものであり、上述したとおり回転工具１は同一の材料により連続して一体に構成されているものである。

シャフト部３は、円柱部８とテーパ部９とを有する。円柱部８の外径は、把持部２の外径より小さい。また、テーパ部９の外径は、円柱部８の外径より大きい。そのため、把持部２と円柱部８との接続箇所には第１段差部１０が設けられ、円柱部８とテーパ部９との接続箇所には第２段差部１９が設けられている。

張出部４は、シャフト部３の円柱部８から径方向外側に張り出している。但し、第８実施形態の張出部４は、その外径が最大である箇所４１においても、把持部２と略同一の外径である。吸入口５は、張出部４の外径が最大である箇所４１の回転方向前側に設けられている。
図１４および図１５に示すように、把持部２の外径と、張出部４の最大外径と、テーパ部９の外径とは略同一である。張出部４の把持部２側は第１段差部１０に接続し、張出部４のテーパ部９側は第２段差部１９に接続している。

図１６に示すように、張出部４は、回転軸Ｏに垂直な断面視において、ほぼ３６０°の角度範囲θ３で設けられている。張出部４は、その外径が最大である箇所４１から回転方向後側に向かい、外径が次第に小さくなるように設けられている。
流体通路６は、吸入口５に連通し、張出部４およびシャフト部３の内側を延びている。流体通路６は、張出部４と円柱部８の内側に設けられた旋回流路１１、および、主にテーパ部９の内側に設けられた軸流路１２を有する。

旋回流路１１は、回転軸Ｏに垂直な断面視において、吸入口５から回転軸Ｏの周りを旋回して、ほぼ４５０°の角度範囲θ４に設けられている。旋回流路１１は、吸入口５から軸流路１２側に向かって流路断面積が次第に小さくなるように設けられている。したがって、流体通路６は、この旋回流路１１により、吸入口５から取り入れた空気を昇圧することが可能である。
なお、張出部４および旋回流路１１の形状、および、張出部４および旋回流路１１を設ける角度範囲θ３、θ４などは、任意に設定することが可能である。

軸流路１２は、旋回流路１１から吐出口７に亘り、回転軸方向に延びている。軸流路１２は、旋回流路１１側から吐出口７に向かい流路断面積が同一である。吸入口５から旋回流路１１に取り込まれた空気は、昇圧された状態で軸流路１２を流れ、吐出口７から吐出する。
第８実施形態においても、回転工具１は、例えばコンプレッサなどの空気供給源を用いることなく、回転機の動力により空気を吐出することができる。

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、回転工具１は、回転機としての切削加工機に取り付けられるものとした。これに対し、他の実施形態では、回転工具１は、回転機としての手持ち式の加工機、または、研削加工機に取り付けて使用してもよい。

（２）上述した実施形態では、回転工具１の吐出口７は、シャフト部３の軸方向に設けられるものとした。これに対し、他の実施形態では、回転工具１の吐出口７は、シャフト部３の径方向に設けてもよい。

（４）上述した実施形態では、シャフト部３の外径は、把持部２の外径より小さいものとした。これに対し、他の実施形態では、シャフト部３の外径は、把持部２の外径と同一、または、把持部２の外径より大きくしてもよい。

（５）上述した実施形態では、回転工具１は、金属３Ｄプリンタにより形成するものとした。これに対し、他の実施形態では、回転工具１を所定の位置で分割した部材を切削加工等で形成した後、それらの部材を一体に接合することで形成してもよい。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１・・・回転工具
２・・・把持部
３・・・シャフト部
４・・・張出部
５・・・吸入口
６・・・流体通路
７・・・吐出口
１００・・・回転機の主軸

Claims (14)

1. 回転機の主軸（１００）と共に回転する回転工具であって、
   前記主軸に取り付け可能な把持部（２）と、
   前記把持部から回転軸方向に延びるシャフト部（３）と、
   前記シャフト部から径方向外側に張り出す張出部（４）と、
   前記張出部の回転方向に設けられる吸入口（５）と、
   前記吸入口に連通し、前記シャフト部の内側を延びる流体通路（６）と、
   前記流体通路に連通し、前記シャフト部の前記把持部とは反対側の端部に設けられる吐出口（７）と、を備え、
   前記把持部の外径は、前記シャフト部の外径より大きいものであり、
   前記把持部と前記シャフト部との接続箇所に設けられた段差部（１０）と前記張出部とが接続した構成である回転工具。
2. 前記張出部は、前記把持部より径方向外側に張り出したものである請求項１に記載の回転工具。
3. 前記吸入口の開口面積より、前記吐出口の開口面積が小さい請求項１または２に記載の回転工具。
4. 前記流体通路は、前記吸入口から前記吐出口に亘り流路断面積が次第に小さくなるように設けられたものである請求項１から３のいずれか一項に記載の回転工具。
5. 前記流体通路は、
   前記吸入口から回転軸周りを旋回するように設けられた旋回流路（１１）と、
   前記旋回流路から前記吐出口に亘り回転軸方向に延びる軸流路（１２）と、を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の回転工具。
6. 前記旋回流路は、前記吸入口側から前記軸流路側に向けて流路断面積が次第に小さくなるように設けられたものである請求項５に記載の回転工具。
7. 前記張出部は、回転軸に垂直な断面視において、９０°より大きい角度範囲（θ１）に設けられており、
   前記旋回流路も、回転軸に垂直な断面視において、９０°より大きい角度範囲（θ２）で、前記張出部の内側に設けられたものである請求項５または６に記載の回転工具。
8. 前記軸流路は、前記旋回流路側から前記吐出口側に向かい流路断面積が次第に小さくなるテーパ状である請求項５から７のいずれか一項に記載の回転工具。
9. 前記流体通路の内壁に設けられ、前記吸入口側から前記吐出口側に向けて前記シャフト部の先端部側へ傾斜しつつ旋回するように設けられたリブ（１８）または溝をさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載の回転工具。
10. 前記張出部は、前記シャフト部の径方向外側において回転軸方向に複数個設けられるものであり、
    前記吸入口は、複数個の前記張出部にそれぞれ設けられるものである請求項１から９のいずれか一項に記載の回転工具。
11. 回転機の主軸（１００）と共に回転する回転工具であって、
    前記主軸に取り付け可能な把持部（２）と、
    前記把持部から回転軸方向に延びるシャフト部（３）と、
    前記シャフト部の径方向外側において回転軸方向に複数個設けられ、前記シャフト部から径方向外側に張り出す張出部（４）と、
    複数個の前記張出部の回転方向にそれぞれ設けられる吸入口（５）と、
    前記吸入口に連通し、前記シャフト部の内側を延びる流体通路（６）と、
    前記流体通路に連通し、前記シャフト部の前記把持部とは反対側の端部に設けられる吐出口（７）と、を備えた回転工具。
12. 前記張出部は、前記シャフト部の径方向外側において回転方向に複数個設けられるものであり、
    前記吸入口は、複数個の前記張出部にそれぞれ設けられるものである請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転工具。
13. 前記シャフト部に対し切削工具（１３）または研削工具を取り付け可能な取付部（１４）をさらに備える請求項１から１２のいずれか一項に記載の回転工具。
14. 前記把持部、前記シャフト部および前記張出部は、同一の材料により連続して一体に構成されたものである請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転工具。

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