JP6480388B2 - アタッチメント - Google Patents

Description

本発明は、アタッチメントに係り、特に、ドリルガンのチャックに回転工具を連結するアタッチメントに関する。

航空機のボディや翼体の狭い場所にリベット穴を設けるためにドリルガンが使用される。
従来、ドリルガンのチャックに回転工具を連結する手段として、ストレートシャンクやテーパシャンクの回転工具に適用されるコレットチャック、および六角軸シャンクの回転工具に適用されるワンタッチビットチャックが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００８−１８３６３８号公報（明細書の段落０００２，０００３、図１）

しかしながら、六角軸シャンクの回転工具を使用するとドリル（回転工具）が振れやすくなってリベット穴が広がってしまうため、リベットの継手の強度や寿命に影響してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、前記した問題点を解決すべく、回転工具の振れを抑制できるアタッチメントを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ドリルガンのチャックに回転工具を連結するアタッチメントであって、前記ドリルガンの外筒先端に固定されるボディと、このボディに回転自在に支持される被動体と、前記チャックに挿入されるシャンクを有する駆動体と、前記被動体に対して前記駆動体が当該駆動体の回転軸に対して交差する方向に移動自在に連結された状態で当該駆動体の回転力を当該被動体に伝達するカップリングと、前記被動体の先端部に配設され前記回転工具を把持する工具チャックと、を備える。

本発明は、回転工具の振れを抑制できるアタッチメントを提供できる。その他の作用効果は発明の実施形態欄で明らかにされる。

本発明の第１の実施形態に係るアタッチメントの構成を説明するための正面断面図であり、（ａ）は軸対称である半分を省略した拡大図、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ部分の部分拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係るアタッチメントの外観を示す左斜め後方から見た斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るアタッチメントの構成を説明するための半分を省略した正面断面図である。

本発明の実施形態に係るアタッチメント１について、ドリルガン１０（図１参照）に回転工具Ｔを連結する場合を例として、図１から図３を適宜参照しながら詳細に説明する。
ドリルガン１０は、図１（ａ）および図２に示すように、いわゆるポータブルガンであり、航空機のボディや翼体の狭い場所にリベット穴をあける場合に好適に使用することができる。ドリルガン１０は、外筒であるハウジング１１と、スピンドル１２の先端部に配設されたチャック１３と、グリップ１４（図２参照）と、トリガ１５（図２参照）と、を備えている。

スピンドル１２は、図示しないモータによって回転駆動される。グリップ１４は、使用者（不図示）が把持して操作する部分である。トリガ１５は、スピンドル１２を駆動するスイッチを構成する。

なお、ドリルガン１０の構成は、特に限定されるものではないので、説明の便宜上、ハウジング１１、スピンドル１２、チャック１３等の構成要素については、模式的に図示して説明を簡略化する。

アタッチメント１は、ボディ２と、ボディ２に回転自在に支持される被動体３と、ドリルガン１０のチャック１３に挿入されるシャンク４１を有する駆動体４と、駆動体４と被動体３とを連結するカップリング５と、回転工具Ｔを把持する工具チャック６と、ボディ２をハウジング１１に固定する固定具８（図２参照）と、を備えている。

なお、アタッチメント１において、説明の便宜上、回転工具Ｔが装着される部分を先端部（先端側、前側）、ドリルガン１０に連結される部分を後端部（後端側、後側）といい、ドリルガン１０、その他の構成要素に対しても同様に適用する。

〈ドリルガンの構成要素〉
ハウジング１１は、図示しないモータやスピンドル１２等の構成要素を収容するための部材であり、モータ等を固定するための所定の剛性を備えている。ハウジング１１は、ボディ２に当接させるための先端部１１ａと、先端部１１ａから後方に延びるテーパ部１１ｂと、を備えている。先端部１１ａは、図１（ａ）の上下方向（回転軸Ｃに直交する方向）に延びて形成されている。
スピンドル１２は、軸受Ｂ１を介して、ハウジング１１に対して回転自在に配設されている。

チャック１３は、例えば六角軸シャンクに適用されるいわゆるスリーブ式のチャックが使用され、スリーブ１３ａを軸方向に移動させることでチャック１３に挿入される駆動体４のシャンク４１を把持することができる。具体的には、スリーブ１３ａを軸方向前側に移動させることで、固定ボール１３ｂを係合溝４３から排出させてシャンク４１を装着可能にする。また、スリーブ１３ａを軸方向後側に移動させることで、固定ボール１３ｂを係合溝４３に没入させてシャンク４１を把持することができる。

なお、スリーブ１３ａの操作は、ボディ２に形成された操作窓（不図示）から行うが、特に限定されるものではないので、詳細な説明は省略する。

〈アタッチメントの構成〉
ボディ２は、アタッチメント１の本体部を構成する部材であり、内周部２１と外周部２２を有する円筒形状をなしている。ボディ２は、ハウジング１１の先端部１１ａに係合させる係合部である突き当て部２３と、突き当て部２３から前方に延びる逆テーパ部２３ａと、を備えている。突き当て部２３は、図１（ａ）の上下方向（回転軸Ｃに直交する方向）に延びる壁面であり、ボディ２の後端部に形成されている。逆テーパ部２３ａは、テーパ部１１ｂに対して隙間（逃し）を設けて対面するようになっている。

アタッチメント１は、突き当て部２３をハウジング１１の先端部１１ａに当接させた状態でドリルガン１０に連結されるようになっている。外周部２２の後端部は、拡径された拡径部２２ａを有し、拡径部２２ａによって段付きの円筒形状をなしている。内周部２１には被動体３を回転自在に支持する軸受Ｂ２が装着されている。

なお、本実施形態においては、ボディ２の位置合わせを可能とするために突き当て部２３を上下方向に延びる壁面としハウジング１１の先端部１１ａに当接させて構成したが、これに限定されるものではなく、突き当て部をテーパ形状とした逆テーパ部２３ａをハウジング１１の先端部に形成されたテーパ部１１ｂに当接させてもよい。逆テーパ部２３ａとテーパ部１１ｂとを当接させた場合には、ハウジング１１に対してボディ２をより強固に固定することができる。

被動体３は、チャック１３に装着された駆動体４によって回転される回転軸部材である。被動体３は、円柱形状をなした胴部３１と、胴部３１よりも縮径された先端部３２と、胴部３１の後端部に形成された凹部３３と、を備えている。被動体３は、胴部３１において軸受Ｂ２を介してボディ２の内周部２１に回転自在に支持されている。

被動体３の先端部３２は、ボディ２の先端部よりも突出するようにボディ２に支持されている。先端部３２には、回転工具Ｔを把持する工具チャック６が配設されている。凹部３３には、駆動体４が挿入された状態で、カップリング５によって被動体３と駆動体４とが連結されるようになっている。凹部３３は、円柱形状の有底穴である。

駆動体４は、シャンク４１をチャック１３に挿入して駆動される回転軸部材である。シャンク４１は、六角軸シャンクであり、駆動体４の後部に形成されている。駆動体４の前部には、被動体３の凹部３３に挿入される凸部４２が形成されている。

かかる構成により、被動体３の凹部３３に駆動体４の凸部４２を挿入して連結することで、アタッチメント１をコンパクトに構成してかつ連結の剛性を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、チャック１３の構成を簡素化して軽量化を図ることができるため、シャンク４１は六角軸シャンクを採用したが、これに限定されるものではなく、ストレートシャンクやテーパシャンクを採用することもできる。

凸部４２は、円柱形状をなしている。凸部４２は、所定の隙間δ１（図１（ｂ）参照）を設けて凹部３３に遊嵌されている。凸部４２の直径は、凹部３３の直径よりも小さく設定されている。ここで、図１（ｂ）は、説明の便宜上、隙間δ１および隙間δ２を強調して表示している。

所定の隙間δ１は、スピンドル１２の回転時における駆動体４の振れ幅を吸収できるように駆動体４の振れ幅よりも大きく設定される。この振れ幅は、回転工具Ｔの軸方向に対して直交する方向の駆動体４の移動量を意味する。

カップリング５は、図１（ｂ）に示すように、被動体３に対して駆動体４が回転軸Ｃに対して直交する方向に移動自在に連結された状態で駆動体４の回転力を被動体３に伝達する回転伝達機構である。
カップリング５は、被動体３の凹部３３と、駆動体４の凸部４２と、凹部３３から凸部４２まで貫通する貫通孔５１と、貫通孔５１に挿通された連結ピン５２と、凹部３３と凸部４２との隙間δ１に配設された減衰体５３と、を備えている。

貫通孔５１は、駆動体４の回転軸Ｃに対して交差する方向、本実施形態では直交する方向に沿って配設され、被動体３を支持する軸受Ｂ２が配設される位置に被動体３における開口部が臨むように形成されている。
連結ピン５２は、貫通孔５１に対してごくわずかの隙間δ２を設けて挿入されている。つまり、連結ピン５２と貫通穴５１とは、すきまばめになっている。両端部が軸受Ｂ２に当接するように長さが設定されている。連結ピン５２は、駆動体４の回転軸Ｃに対して交差する方向、本実施形態では直交する方向に沿って配設されている。連結ピン５２と貫通穴５１との摺動によって、駆動体４の振動が減衰する。

かかる構成により、貫通孔５１に挿通された連結ピン５２によって、被動体３と駆動体４とを連結したことで、高剛性で被動体３と駆動体４との軸心のずれによる軸反力を小さくする効果がある。

減衰体５３は、駆動体４の振れ幅（移動量）に応じて撓むことで、駆動体４の振動を減衰させる機能を奏する部材であり、可撓性を有する環状のゴム部材やОリング等で構成する。減衰体５３は、凸部４２の外周部に形成された環状溝４２ａに配設されている。減衰体５３は、駆動体４の振動を更に減衰させる。

かかる構成により、カップリング５は、凹部３３に対して凸部４２が遊嵌されるように所定の隙間δ１を設けた状態で、連結ピン５２によって被動体３に対して駆動体４を回転軸Ｃに対して直交する方向に移動自在に連結して、かつ駆動体４と被動体３とを一体として回転させる。

なお、本実施形態においては、連結ピン５２によって被動体３と駆動体４とを連結するカップリング５で構成したが、これに限定されるものではない。つまり、駆動体４の回転力を被動体３に伝達して、かつ被動体３に対して駆動体４が駆動体４の回転軸Ｃに対して交差する方向に移動可能に被動体３と駆動体４とを連結するものであればよい。例えば、いわゆるジョーカップリング、ベローズカップリング等の種々のカップリングを採用することができる。

具体的には、図示は省略するが、ジョーカップリングは、被動体３の凹部３３に代えて被動体３の後端部に、回転軸方向から見て周方向に並べて配列された複数のドグ歯を設ける。駆動体４の凸部４２に代えて、被動体３のドグ歯に噛み合うドグ歯を駆動体４の前端部に設ける。そして、被動体３のドグ歯と駆動体４のドグ歯との間に星形状の弾性伝達体を介在させる。このような星形状の弾性伝達体を使用することで、被動体３のドグ歯と駆動体４のドグ歯とをフレキシブルに連結して回転力を伝達する。
また、ベローズカップリングは、被動体と駆動体とをベローズで連結し、ベローズの可撓性を利用してフレキシブルに回転力を伝達する。

工具チャック６は、図１（ａ）に示すように、いわゆるコレット型のチャックであり、被動体３の先端部３２に形成されたねじ部３２ａに螺入されるナット６１と、ナット６１の内部に装着されたコレット６２と、を備えている。コレット６２は、回転工具Ｔに外嵌される内周部６２ａと、被動体３の先端部３２に形成された逆テーパ部３２ｂに適合するテーパ部６２ｂと、を備えている。

かかる構成により、工具チャック６は、ナット６１をねじ込んで後方に移動させることで、コレット６２によって回転工具Ｔを把持することができる。このとき、工具チャック６は、被動体３と回転工具Ｔとの同軸度を確保して、被動体３の回転軸に回転工具Ｔの回転軸を合わせられる。

固定具８は、図２に示すように、一対の棒体８１，８１と、棒体８１，８１をそれぞれ連結する連結体８２と、連結体８２を後方に付勢する付勢体８３と、を備えている。
一対の棒体８１，８１は、それぞれボディ２の両側部と連結体８２とを連結する部材である。一対の棒体８１，８１は、それぞれボディ２を両側から挟むように後端部がドリルガン１０後方まで延びるように配設されている。

一対の棒体８１，８１の先端部は、それぞれボディ２の拡径部２２ａにねじ部材８４で固定されている。一対の棒体８１，８１の後端部は、それぞれ連結体８２で連結されている。連結体８２は、ドリルガン１０の後端部を囲むように配設されている。

付勢体８３は、ドリルガン１０の後端部に対して連結体８２を後方に付勢する部材である。付勢体８３は、連結体８２に形成されたねじ穴に螺入して配設されたねじ部材で構成されている。付勢体８３を構成するねじ部材の先端がドリルガン１０の後端部に当接されている。

かかる構成により、付勢体８３を構成するねじ部材をねじ込むことで、ドリルガン１０の後端部に対して連結体８２を後方に付勢することができる。このため、アタッチメント１は、ボディ２の突き当て部２３をハウジング１１の先端部１１ａに当接させた状態で、付勢体８３によってボディ２を後方に付勢してドリルガン１０に押し付けることができる。これにより、突き当て部２３と先端部１１ａとの間に生じる摩擦力を利用してドリルガン１０に連結される。

なお、本実施形態においては、付勢体８３をねじ部材で構成したが、これに限定されるものではなく、ばね部材やゴム部材で構成することもできる。

以上のように構成された本実施形態に係るアタッチメント１は、以下のような作用効果を奏する。
すなわち、アタッチメント１は、凹部３３に対して凸部４２が遊嵌されるように所定の隙間δ１を設けた状態で、被動体３に対して駆動体４を移動自在に連結するカップリング５を備えたことで、ドリルガン１０のチャック１３に生じる駆動体４の回転の振れが被動体３および回転工具Ｔに伝達されることを抑制できる。

また、ボディ２をドリルガン１０のハウジング１１の先端部１１ａに固定することで、ボディ２を強固に支持する。そして、ボディ２によって回転工具Ｔが配設される被動体３を回転自在に支持することで、同軸度を確保して回転工具Ｔの振れを抑制する。

このため、アタッチメント１を装着したドリルガン１０は、回転工具Ｔの振れを抑制できるため、高精度の穴あけ加工を行いうる。特に、六角軸シャンクの回転工具Ｔを使用すると振れやすくなってリベット穴が広がってしまうという技術的課題を解決できる。これにより、ドリルガン１０を軽量化して操作性を高め、かつ高精度の穴あけ加工ができるため、航空機のボディや翼体の狭い場所にリベット穴をあける作業に好適に使用することができる。

続いて、本発明の第２の実施形態に係るアタッチメント１Ａについて、図３を参照しながら説明する。なお、アタッチメント１Ａにおいて、第１の実施形態に係るアタッチメント１と同様の構成については、同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
アタッチメント１Ａは、カップリング５によって駆動体４に連結された第１の被動体３Ａと、工具チャック６が配設された第２の被動体３Ｂと、第１の被動体３Ａの回転速度を変速、本実施形態では増速して第２の被動体３Ｂに伝達する変速機９と、を備えている。

アタッチメント１Ａは、変速機９を備えたことで、ドリルガン１０の使用目的や加工対象物の加工条件に適合させるように、スピンドル１２の回転速度やトルク等を適宜調整することができる。例えば、カーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の加工では、一般的なドリルガンの回転速度よりも回転速度を高くした方が切削性を向上できる。

第１の被動体３Ａは、チャック１３に装着された駆動体４によって回転される回転軸部材である。第１の被動体３Ａと駆動体４とは、カップリング５によって連結されている。第１の被動体３Ａは、第２の被動体３Ｂよりも後部側に配設され、軸受Ｂ２１を介してボディ２の内周部２１に回転自在に支持されている。第１の被動体３Ａは、先端部に平歯車で構成された出力歯車９１を備えている。

第２の被動体３Ｂは、後端部に入力歯車９２を備えている。第２の被動体３Ｂの先端部には、回転工具Ｔを把持する工具チャック６が配設されている。第２の被動体３Ｂは、第１の被動体３Ａよりも前部側に同軸に配設され、軸受Ｂ２２を介してボディ２の内周部２１に回転自在に支持されている。第２の被動体３Ｂは、後端部に平歯車で構成された入力歯車９２を備えている。

変速機９は、アイドル軸９３と、前記した出力歯車９１および入力歯車９２と、出力歯車９１と噛み合う第１の歯車９４と、入力歯車９２と噛み合う第２の歯車９５と、を備えている。第１の歯車９４と第２の歯車９５とは一体として回転するように連結されている。変速機９は、カップリング５と工具チャック６の間に配設されている。
かかる構成により、変速機９をコンパクトに構成し、かつ変速比を１に近づけることができる。

出力歯車９１は、入力歯車９２よりも歯数が多く形成されている。アイドル軸９３は、ボディ２の内周部２１に軸支され、第１の被動体３Ａおよび第２の被動体３Ｂの回転軸と平行に並んで配設されている。第１の歯車９４と第２の歯車９５は一体に構成されている。第１の歯車９４と第２の歯車９５は、軸受Ｂ３を介してアイドル軸９３に回転自在に支持されている。第１の歯車９４は、第２の歯車９５よりも歯数が少なく形成されている。第１の歯車９４および第２の歯車９５は平歯車で構成されている。

なお、本実施形態においては、各歯車（９１，９２，９４，９５）を平歯車で構成したが、ドリルガン１０の使用目的、スピンドル１２の回転速度やトルク等に応じて適宜種々の歯車を使用することができる。例えば、はすば歯車を使用することで、高速回転に耐え、振動を抑制することができる。また、本実施形態では、変速装置を増速装置として構成したが、加工対象物の材質等を考慮して減速装置として構成してもよい。

また、上述の変速装置に替えて、遊星歯車装置を利用できる。遊星歯車装置を利用すれば、大きな変速比を得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、固定具８によって、アタッチメント１をドリルガン１０に連結したが、これに限定されるものではなく、ボディ２をボルト等の締結具によってハウジング１１に固定してもよいし、接着剤によってボディ２とハウジング１１とを接着して固定してもよい。

１，１Ａ アタッチメント
２ ボディ
３，３Ａ，３Ｂ 被動体
４ 駆動体
５ カップリング
６ 工具チャック
８ 固定具
９ 変速機
１０ ドリルガン
１１ ハウジング（外筒）
１１ａ 先端部
１１ｂ テーパ部
１２ スピンドル
１３ チャック
２３ 突き当て部
３３ 凹部
４１ シャンク
４２ 凸部
５１ 貫通孔
５２ 連結ピン
５３ 減衰体
８１ 棒体
８２ 連結体
８３ 付勢体
９１ 出力歯車
９２ 入力歯車
９３ アイドル軸
９４ 第１の歯車
９５ 第２の歯車
Ｃ 回転軸
Ｔ 回転工具

Claims (8)

1. ドリルガンのチャックに回転工具を連結するアタッチメントであって、
   前記ドリルガンの外筒先端部に固定されるボディと、
   このボディに回転自在に支持される被動体と、
   前記チャックに挿入されるシャンクを有する駆動体と、
   前記被動体に対して前記駆動体が当該駆動体の回転軸に対して交差する方向に移動自在に連結された状態で当該駆動体の回転力を当該被動体に伝達するカップリングと、
   前記被動体の先端部に配設され前記回転工具を把持する工具チャックと、を備える、
   アタッチメント。
2. 前記被動体は前記駆動体が挿入される凹部を有し、
   前記駆動体は前記凹部に挿入される凸部を有し、
   前記カップリングは、前記凹部に対して前記凸部が遊嵌されるように所定の隙間を設けた状態で、前記被動体に対して前記駆動体を移動自在に連結する連結ピンを備え、
   前記連結ピンは、前記交差する方向に沿って配設されていること、
   を特徴とする請求項１に記載のアタッチメント。
3. 前記隙間には可撓性を有する減衰体が配設されていること、
   を特徴とする請求項２に記載のアタッチメント。
4. 前記工具チャックは、前記ボディの先端部から突出して設けられていること、
   を特徴とする請求項３に記載のアタッチメント。
5. 前記駆動体の回転速度を変速して前記工具チャックに伝達する変速機を更に備えること、
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアタッチメント。
6. 前記被動体は、前記カップリングによって前記駆動体に連結された第１の被動体と、
   前記工具チャックが配設された第２の被動体と、を有し、
   前記変速機は、前記第１の被動体の回転速度を変速して前記第２の被動体に伝達すること、
   を特徴とする請求項５に記載のアタッチメント。
7. 前記変速機は、前記被動体の回転軸に並行して配設されたアイドル軸と、
   前記第１の被動体の先端部に設けられた出力歯車と、
   前記第２の被動体の後端部に設けられた入力歯車と、
   前記アイドル軸に設けられ前記出力歯車と噛み合う第１の歯車と、
   前記アイドル軸に設けられ前記入力歯車と噛み合い、前記第１の歯車と一体に回転する第２の歯車と、を備えたこと、
   を特徴とする請求項６に記載のアタッチメント。
8. 前記ボディを前記外筒先端部に固定する固定具をさらに有し、
   前記ボディは、前記外筒先端部に係合させる係合部を当該ボディの後端部に有し、
   前記固定具は、
   前記ボディを挟んで当該ボディの両側に先端部が固定され、後端部が前記ドリルガンの後方まで延びる一対の棒体と、
   前記ドリルガンの後端部を囲むように前記一対の棒体の後端部を接続する連結体と、
   前記連結体に配設され、前記ドリルガンの後端部に対して当該連結体を後方に付勢する付勢体と、を備えたこと、
   を特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアタッチメント。

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