JPH074114Y2 - エアー回転工具のタービン速度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 〔産業上の利用分野〕 本考案はエアー回転工具のエアータービンに設けられる
速度制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、各種素材の研磨・研削作業にはグラインダーや研
削機等のエアー回転工具が使用されているが、これらの
エアー回転工具は過回転を防止し、最適な回転速度を維
持するために速度調節装置を備えている。

このような速度調節装置としては、エアータービンの回
転により生じる遠心力を利用してエアー回転工具の回転
速度を制御する考案が実公昭35-23885号公報、実公昭35
-33589号公報などによって開示されている。

〔考案が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記速度制御装置はいずれも、遠心力を
受けてから変位する部材、その変位を制御部に伝達する
部材およびエアーの流量を直接制御する制御部を有して
おり、それらの関連機構は複雑であり、部品点数も多
く、組立て及び修理の作業にも難があり、満足すべきも
のではなかった。

本考案の目的は、エアー回転工具の前記問題点を解決し
た簡易な構造の速度制御装置を提供することにある。

考案の構成 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本考案のエアー回転工具の
タービン速度制御装置は、圧縮空気の流路を形成する複
数個のボール収容室を、遠心方向側を開放させて放射状
に形成し、各ボール収容室に所要の質量を有する変形可
能なボールを求遠心方向に移動自在に収容してタービン
主軸を形成し、該タービン主軸の外周部には、内端部を
前記ボール収容室に向けて開口させ、外端部をタービン
室に向けて開口させた流線形のエアー案内溝を有するタ
ービン羽根部を設けて、前記ボールの変形により圧縮空
気の流路を拡狭可能とすることにより、また、前記エア
ー案内溝とボール収容室の間に、当該収容室の遠心方向
側に移動してきたボールを抑圧し変形させる抑止部を付
随させて設けることによって、課題を解決したものであ
る。

〔作用〕

タービン軸に供給された圧縮茎が、各ボール収容室から
タービン羽根部に形成された流線形の案内溝を急速に流
れ出ることによって、タービン主軸が、その反力を受け
て回転することは従来のタービンの機能と同じである。

而して、本考案の速度制御装置では、タービン主軸のボ
ール収容室に収容した変形可能なボールが、タービン主
軸の回転時に発生する遠心力の作用を大きく受けると、
遠心方向に移動する。このとき、ボールはタービン主軸
の外周部に設けられたタービン羽根部の内周面または抑
止部に当接し、同タービン羽根部または抑止部の内周面
に強く押されて求遠心方向に圧縮される結果、弾性変形
により、遠心方向に対して直交する方向に均等に膨出し
て、前記案内溝に通ずる圧縮空気の流路を狭め、圧縮空
気の流量を減少させ、タービン主軸の回転速度を低下さ
せる。

タービン速度が低下すると、前記遠心力の低下によって
ボールの変形量が減少して、圧縮空気の流路を広げるた
め、圧縮空気の流量は再び増加して高速に転ずる。この
ようにして、エアータービンの速度は常にカウンターバ
ランスし、また、作業中の負荷に応じて所定の回転速度
に制御される。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本考案の好適な実施例を説明す
る。

図面は本考案に係るエアー回転工具の速度制御装置の１
実施例を示したもので、第１図は、第２図のＢ−Ｂ線上
で切断した側面図であり、第２図は、第１図のＡ−Ａ線
上で切断したタービンの断面図である。

第１図において、12は円筒状ハウジングで、小径に形成
した前部ハウジング13の内部には、ベアリング16、17に
より回転軸20が軸支され、この回転軸20の先端部21をチ
ャック状に形成して、このチャック部21にエアーグライ
ンダー等、回転工具の研削部材（図示せず。）を差し込
み、ナット22で締め付けることにより、回転軸20に研削
部材を固着することができるようになっている。24は、
回転軸20の先端部を被うフロントカバーであり、26と27
はナット22を締め付ける際に、回転軸20が回転しないよ
うにするためのピンを回転軸20に差し込むために、ハウ
ジング12と回転軸20に半径方向に設けた貫通穴である。

ハウジング12の後部14は大径に形成し、この大径後部14
は、内部を中空に形成して、同内部には、円筒状ケーシ
ング30の大径に形成した前部31を螺合する。ケーシング
30の内部には、大径のタービン室33を形成し、同タービ
ン室33の内部に、後述するタービン60を前記回転軸20に
螺合して配設する。

ケーシング30の小径に形成した後部32には、駆動用圧縮
空気の流路36、37を形成し、流路36の後端部36aには、
ホースバンド39で固定されたエアーホース38を接続し、
流路37の前端部37aはケーシング30の大径前部31内に開
口させ、かつ、それぞれの流路36、37の他端部36b、37b
はケーシング30の軸心方向、ほぼ中央部において流路3
6、37を遠心方向に向け、小径後部32の外周面に向けて
開口させる。また、ケーシング30の小径後部32をバルブ
内筒40の内周面に気密的に嵌合させる。

バルブ内筒40は前記ケーシング30に対して180度回転す
るように設けたもので、同筒40の側壁には、流路36の遠
心方向の開口36bに対向する位置に、小径の透孔42と、
同孔42とケーシング30の軸対称位置に、前者42よりやや
大径の透孔43が穿設されている。なお、第１図におい
て、流路36と流路37とは寸断された状態が示されている
が、ケーシング30に対してバルブ内筒40を180度回転す
ると、流路36、37の遠心方向の開口36b、37bのそれぞれ
と大径の透孔43とが対向する。バルブ内筒40とケーシン
グ30との回転角度は、ケーシング30の大径前部31に植設
したピン35を、バルブ内筒40の先端部に設けた半周切欠
部に係合することによって、回転角度が最大180度に規
制されている。

44は前記バルブ内筒40に設けた透孔42を密封するための
Ｏリング、46および47はケーシング30とバルブ内筒40と
の摺接面を密封するためのＯリングであり、48はバルブ
内筒40の抜け止め用ストップリングである。

バルブ内筒40はバルブ外筒50の小径に形成した後部52の
内周面に嵌着してバルブ外筒50と一体に構成され、バル
ブ外筒50は、その大径に形成した前部51がケーシング30
の大径前部31の外周面にＯリング54を介して嵌合され、
ケーシング30に対して120度以下の範囲で回動可能であ
る。

バルブ外筒50の小径後部52の後部開放端には、給気用の
エアーホース38を囲繞して排気ホース55を接続し、供給
された圧縮空気は、流路36および37、タービン室38、ケ
ーシング30の大径前部31に設けた排気孔34、バルブ外筒
50にその軸心線と平行に設けた排気孔56および排気ホー
ス55の順で流通するように構成されている。

前記タービン60は、後部を大径に形成したタービン軸62
の周縁部に、後記するボール70の移動を効果的に停止さ
せるためのリング72を介在させてタービン羽根74を嵌合
し、タービン主軸62の小径前部63にはナット76を螺着し
て、タービン羽根74とリング72をタービン主軸62の大径
後部64に固着させているが、タービン主軸62の小径前部
63は、更に、回転軸20に螺着されている。

タービン主軸62の大径後部64には、第２図に示すよう
に、軸心方向に圧縮空気の導入路66を設け、当該導入路
66と連通し、かつ、遠心方向の端部が開放された４個の
ボール収容室68を放射状に形成し、各ボール収容室68に
は、所要の質量を有し、ボール収容室68の内径より僅か
に小さめのゴム製の変形可能なボール70を求遠心方向に
移動自在に収容する。ボール70はゴム製以外にも、各種
の弾性材料のボールを用いることができる。

なお、ボール70は、ボール収容室68内で妄りに回転する
ことのない遠心方向への圧縮に対するその方向と直交す
る方向への伸びの割合、即ち、ポアソン比を決定した上
で、その弾性素材を選定すれば、ボール収容室68の後記
流路の絞り比率を変更することができるので、ボールの
寸法のみならず、この物性を考慮することによっても所
期の目的を達成することができる。

前記ボール収容室68に面するリング72の内周面上には、
ボール70が遠心方向に移動したとき、ボール70が当接す
る抑止片73を設け、遠心方向に移動して来たボール70
を、この抑止片73によって、効率よく変形させることが
できるようになっている。また、遠心方向端部が開放さ
れている前記各ボール収容室68は、当該遠心方向端部が
タービン羽根74に流線形に形成したエアー案内溝75と連
通している。77と78はエアー案内溝75をシールするため
のＯリングである。

次に、この実施例の作用を説明する。

第１図に示す状態において、バルブ外筒50を形成の小径
後部32を中心に半回転すると、その内周面に嵌着されて
いる内筒40もケーシング30に対して半回転するので、流
路36と流路37が透孔43に介して連通し、駆動用圧縮空気
がタービン60に供給される。

供給された圧縮空気は、導入路66から各ボール収容室68
を経てタービン羽根74に形成された流線形のエアー案内
溝75内を急速に流れてタービン室33に放出され、その反
力によりタービン主軸62に回転力が生じる。この回転力
は回転軸20を介して接続された回転工具に伝達される。
タービン60の回転により、ボール収容室68に収容された
ボール70に対して大きな遠心力が作用すると、ボール70
を遠心力に付勢する。従って、回転工具は無負荷のとき
や、負荷の小さいときには、ボール70はリング72の円弧
状の抑止片73に当接するようになり、このとき、ボール
70には、抑止片73の内周面の押圧作用で、遠心方向に対
して直交する方向に変形して、ボール収容室68の内周面
とボール70の表面との間の間隙、即ち、圧縮空気の流路
を狭め、圧縮空気の流量を減少させる。

次に、回転工具に負荷が増大したときには、タービン60
の回転数は瞬間的には低下するが、タービン60の回転数
が下がればボール70に対する遠心力も小さくなるので、
ボール70の変形は小さくなり、ボール収容室68の流路断
面積および圧縮空気の供給量が増大してタービン羽根74
の回転数を増大させる。このように、回転工具の負荷の
有無およびその程度に応じて、タービン60の回転数が増
減するため、低速時に出力は低下することがなく、所定
の回転数と高出力が得られる。

回転工具の駆動を停止させるには、バルブ外筒50をケー
シング30の小径後部32を中心に半回転すれば、第１図に
示すように、流路36と流路37とが寸断されるため、駆動
用圧縮空気の供給が停止して、駆動が止まる。なお、タ
ービン室33の内部にブレーキシューを配設しておき、タ
ービン主軸62に側面方向から押し付けるようにすると、
タービン60の回転を、より速やかに停止させることがで
きる。

考案の効果 本考案に係るエアー回転工具のタービン速度制御装置
は、遠心力の大小により求遠心方向に移動するボールの
変形を利用し、タービン羽根部に通ずる圧縮空気の流量
を制御するものであるから、遠心力を受ける部材の変化
量を制御部へ伝達する機構および別個の制御機構を設け
なくても、ボールの移動に応じて流路を開閉し、純機械
的な簡易な構造をもって、エアー工具の回転軸の回転速
度を正規の範囲内に維持することができる。

また、部品点数が少ないので組立作業が容易で、故障発
生が少なく、製造コストが低廉であり、簡易な構造であ
るが故に、回転工具にかかる負荷変動に対して敏速に対
応するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係るエアー回転工具の速度調節装置の１
実施例を示したもので、第１図は、第２図のＢ−Ｂ線上
で切断した側面図であり、第２図は、タービンを第１図
Ａ−Ａ線上で切断した断面図である。 12……ハウジング、20……回転軸 30……ケーシング、33……タービン室 36、37……流路、40……バルブ内筒 42、43……透孔、50……バルブ外筒 60……タービン、62……タービン主軸 63……大径前部、64……大径後部 66……導入路、68……ボール収容室 70……ボール、72……リング 73……抑止片、74……タービン羽根 75……エアー案内溝、76……ナット

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気の流路を形成する複数個のボール
   収容室を、遠心方向側を開放させて放射状に形成し、各
   ボール収容室に所要の質量を有する変形可能なボールを
   求遠心方向に移動自在に収容してタービン主軸を形成
   し、該タービン主軸の外周部には、内端部を前記ボール
   収容室に向けて開口させ、外端部をタービン室に向けて
   開口させた流線形のエアー案内溝を有するタービン羽根
   部を設けて、前記ボールの変形により圧縮空気の流路を
   拡狭可能としたエアー回転工具のタービン速度制御装
   置。
2. 【請求項２】請求項（１）において、前記エアー案内溝
   とボール収容室の間に、当該収容室の遠心方向側に移動
   してきたボールを抑圧し変形させる抑止部を設けたエア
   ー回転工具のタービン速度制御装置。