JP2008088933A - エアモータ及びエアモータ付き空気圧工具 - Google Patents

Abstract

【課題】初めからエアを無駄なく効率的に使用することによってエア消費を低減することができ、これによってエア追従性を向上させる。
【解決手段】円筒状空間Ｓを有するシリンダ１０と、シリンダ１０の内部の偏倚位置に回転自在に設けられたロータ１１と、ロータ１１に形成された放射状の嵌合溝１２に出没自在に設けられたベーン１３と、シリンダ１０に形成された給気孔１４からシリンダ１０とロータ１１との間の空間Ｓに供給された圧縮エアを上記嵌合溝１２から張り出したベーン１３によって分割形成された空気室ｓに供給してロータ１１を回転し、上記圧縮エアをシリンダ１０に形成された排気孔１５から排出させるエアモータ２において、上記ロータ１１の回転軸に羽根車１７を作動連結させ、排気孔１５から排出された排気エアで羽根車１７を回転させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベーン式エアモータのロータに羽根車を作動連結させ、エアによって羽根車を回転させることによってロータ内部に収容された状態のベーンを外方に引き出してロータのエア追従性を高めるエアモータ及びこのエアモータを搭載したエアモータ付き空気圧工具に関する。

一般に、ドライバビットやドリルビットなどの作動手段を回転してネジやボルト締め又は穴あけの作業を行うようにしたインパクトドライバ等の空気圧工具には、上記作動手段を駆動する動力源として、主にベーン式エアモータが用いられている。

このエアモータは、円筒状空間を有するシリンダと、シリンダの内部の偏倚位置に回転自在に設けられたロータと、ロータに形成された放射状の嵌合溝に出没自在に設けられたベーンと、シリンダに形成された給気孔からシリンダとロータとの間の空間に圧縮エアを供給してロータを回転させ、この回転力によってドライバビットやドリルビットなどの作動手段を駆動するのである。

シリンダとロータとの間には三日月状の空間が形成され、またロータのベーンは回転に伴う遠心力により常時嵌合溝から放射方向に張り出し、その先端はシリンダの内壁に当接するようになっている。これにより、上記三日月状空間には隣り合うベーン間には密封された空気室が連続的に分割形成される。そこで、圧縮エアを上記空間の最初の空気室に供給する。圧縮エアのエア圧は上記空気室の前後壁を構成する２つのベーンの表面に作用するが、前壁を構成するベーンの張り出し量の方が大きいので、受圧面積も前壁を構成するベーンの方が大きい。この差圧によりロータは回転する。上記各空気室に供給された圧縮エアは、上記空間の最大部分に形成された排気孔から排出されるように構成されている。
特開平１０−２９９４０２号公報

しかしながら、上述のベーン式エアモータには次のような問題点がある。すなわち、図２（ａ）に示すようにロータ１１が高速で回転しているときは各ベーン１３には十分に強い遠心力が働くので、回転中に嵌合溝１２内に没入したベーン１３は確実に嵌合溝１２から突出して放射方向に張り出してシリンダ１０の内壁に当接する。このため、ベーン１３によって形成された空気室ｓは確実にシールされ、圧縮エアが漏れるエアリークが発生しにくい。

ところが、エアモータの使用を停止するときは、圧縮エアの供給を停止するが、供給が停止してもロータ１１は急停止するわけではない。ロータ１１は慣性によって回転し続ける。しかし、回転速度は次第に遅くなり、それに従い、ベーン１３に対する遠心力も次第に低下していく。このため、回転中に嵌合溝１２内に没入したベーン１３には十分な遠心力が働かないようになるから、同図（ｂ）のように、ベーン１３の張り出し量も小さくなっていき、回転停止寸前の状態では、同図（ｃ）のように、ほとんどのベーン１３は嵌合溝１２内に収容されてしまう。収容されたベーン１３は嵌合溝１２内の潤滑油にはりついてしまうと、なかなかそこから突出して張り出すことができない。

このようになると、次に空気圧工具を使用するためにエアモータの給気孔１４から圧縮エアを供給しても、圧縮エアはシリンダ１０とロータ１１との間の空間Ｓを通過してほとんどダイレクトに排気孔１５から大気に放出されてしまうので、ベーン１３は出ない。ベーン１３が出ないと、そのままの状態でバランスし、ロータ１１は回転せずにエアだけが無駄に流れるエアリーク現象が発生する。このように、使用の初期段階では圧縮エアが無駄に消費されてしまうという問題があった。

本発明は、上述の問題点を解消し、エアモータの使用初期の段階で発生する圧縮エアの無駄な消費を抑え、使用開始時に確実にベーンを張り出させ、初めからエアを無駄なく効率的に使用することによってエア消費を低減することができ、これによってエア追従性を向上することができるエアモータを提供することをその第１の課題とする。

また、それに加え、使用開始時に確実にベーンを張り出させることにより、作業効率を大幅に向上させることができるエアモータ付き空気圧工具を提供することをその第２の課題とする。

上記第１の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、円筒状空間を有するシリンダと、シリンダの内部の偏倚位置に回転自在に設けられたロータと、ロータに形成された放射状の嵌合溝に出没自在に設けられたベーンと、シリンダに形成された給気孔からシリンダとロータとの間の空間に供給された圧縮エアを上記嵌合溝から張り出したベーンによって分割形成された空気室に供給してロータを回転し、上記圧縮エアをシリンダに形成された排気孔から排出させるエアモータにおいて、上記ロータの回転軸に羽根車を作動連結させ、上記排気孔から排出された排気エアで上記羽根車を回転させることを特徴とする。

上記第２の課題を解決するため、請求項２に係る発明は、空気圧工具のボディに配置された円筒状空間を有するシリンダと、シリンダの内部の偏倚位置に回転自在に設けられたロータと、ロータに形成された放射状の嵌合溝に出没自在に設けられたベーンと、シリンダに形成された給気孔からシリンダとロータとの間の空間に供給された圧縮エアを上記嵌合溝から張り出したベーンによって分割形成された空気室に供給してロータを回転し、上記圧縮エアをシリンダに形成された排気孔から排出させるとともに、上記ロータの回転力によって空気圧工具の作動手段を駆動するエアモータ付き空気圧工具において、上記ロータの回転軸と直結する羽根車を配置し、上記排気孔に接続する排気管路を上記羽根車の羽根に臨むように開口させたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、ロータの回転軸に羽根車を作動連結させ、上記排気孔から排出された排気エアで上記羽根車を回転させるので、エアモータのロータが回転しているときは、羽根車も回転することになる。作業を終了又は停止して圧縮エアの供給を停止すると、ロータの回転速度は遅くなり、ベーンに対する遠心力も次第に低下するから、回転停止寸前の状態では、ほとんどのベーンは嵌合溝内に収容されてしまうという現象が発生し、エアモータの使用を再開すると、その初期段階では供給された圧縮エアはシリンダから排出されてしまい、ロータが回転しないという現象が発生する。しかし、排出された高圧の排気エアが羽根車を強制的に回転する。羽根車が回転すると、ロータも回転するので、その回転による遠心力によってベーンが張り出して定常運転となる。

このように、使用開始時に確実にベーンを張り出させ、圧縮エアがロータを回転させるために効率的に使用されるので、エアモータの使用初期の段階で発生する圧縮エアの無駄な消費を抑え、初めからエアを無駄なく効率的に使用することによってエア消費を低減することができ、これによってエア追従性を向上させることができる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に示したように、圧縮エアがロータを回転させるために効率的に使用されるので、エアモータの使用初期の段階で発生する圧縮エアの無駄な消費を抑え、初めからエアを無駄なく効率的に使用することによってエア消費を低減することができる。

また、使用開始時に確実にベーンを張り出させることにより、作業効率を大幅に向上させることができる。したがって、空気圧工具の使用開始時にベーンが嵌合溝から出ないことによるストレスがなく、常に快適に作業することができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はエアモータを備えたインパクトドライバの概観説明図である。

上図において符号１は上記インパクトドライバの工具本体を示す。工具本体１のボディの内部にはエアモータ２と、エアモータ２の出力軸の回転に打撃を加える打撃発生機構４とが設けられ、さらにボディの前方には出力先端軸が突出し、出力先端軸にはビット保持スリーブ５を介してドライバビット６が取り付けられている。

また、ボディにはグリップ７が一体に形成され、グリップ７内部には、エアモータ２に圧縮エアを供給する給気管路８と、エアモータ２からの排気エアを大気に導出する排気管路９が配置されている。給気管路８はエアホースを介してエア供給源に接続している。

さらに、グリップ７の基部にはトリガレバー１９が取り付けられ、トリガレバー１９はトリガバルブ２０を開閉制御するように構成されている。

上記インパクトドライバによれば、トリガレバー１９を引き操作してトリガバルブ２０を作動させると、給気管路８が開いて圧縮エアがエアモータ２に供給されてエアモータ２が回転する。この回転力によってエアモータ２の出力軸が回転するとともに打撃発生機構４によって上記回転に打撃力が加わってドライバビット６が回転し、ねじ込み作業を行うことができる。

ところで、上記エアモータ２は、図２（ａ）に示されるように、円筒状空間を有するシリンダ１０と、シリンダ１０の内部の偏倚位置に回転自在に設けられたロータ１１と、ロータ１１に形成された放射状の嵌合溝１２に出没自在に設けられたベーン１３とを備えてなるもので、さらにシリンダ１０とロータ１１との間の三日月状の空間Ｓの一方の側には上記圧縮エアをシリンダ１０内に供給する給気孔１４が形成され、また上記空間Ｓの中央部分にはシリンダ１０内に供給された圧縮エアを排出する排気孔１５が形成されている。

また、上記ボディのロータ１１の上部には、図１に示されるように、羽根車収容室１６が形成され、この羽根車収容室１６には、ロータ１１の回転軸１１ａと直結する羽根車１７が配置されている。そして、シリンダ１０の排気孔１５に接続した排気管路９は上記羽根車収容室１６を経てグリップ７側の排気管路９に連通している。羽根車１７には回転羽根１８が設けられ、エアモータ２側の排気管路９は上記羽根車１７の回転羽根１８に臨むように開口している。

次に、上記構成のエアモータ２の作動態様について述べると、上記図２（ａ）に示されるように、ロータ１１から放射状に張り出したベーン１３はシリンダ１０の内壁に当接し、隣り合うベーン１３間には密封された空気室ｓが連続的に画成される。そこで、シリンダ１０の給気孔１４から圧縮エアを供給すると、圧縮エアは上記空間Ｓの最初の空気室ｓに供給される。圧縮エアのエア圧は上記空気室ｓの前後壁を構成する２つのベーン１３の表面に作用するが、受圧面積の差によりロータ１１は一方向に回転する。圧縮空気は順次供給されるからロータ１１も連続的に回転する。シリンダ１０内に供給された圧縮エアは上記空間Ｓの最大部分に形成された排気孔１５から排気管路９を通って排出される。これにより、エアモータ２の出力軸が回転し、上述のようにドライバビット６を駆動することができる。

ところで、排気孔１５から排気管路９を通って排出された高圧の排気エアは羽根車収容室１６に供給され、羽根車１７の羽根に当たるので、この風力によって羽根車１７を強制的に回転させる。その後、さらに排気管路９を通って大気に放出される。エアモータ２のロータ１１が回転しているときは、羽根車１７も回転することになる。

上記構成によれば、作業を終了又は停止してトリガレバー１９を元に戻すと、給気管路８が閉じ、給気孔１４からの圧縮エアの供給が停止され、羽根車１７の慣性力もなくなるので、ロータ１１の回転速度は遅くなり、停止する。ロータ１１の回転速度が遅くなると、前述のように、ベーン１３に対する遠心力も次第に低下するから、回転停止寸前の状態では、図２（ｃ）のように、全てのベーン１３は嵌合溝１２内に収容されてしまうという現象が発生する。したがって、エアモータ２の使用を再開すると、その初期段階では給気孔１４からの圧縮エアは直接に排気孔１５から排気管路９に流れてしまい、ロータ１１は回転しない。

しかし、上述のように、排気管路９を通った高圧の排気エアは羽根車収容室１６内の羽根車１７の羽根に当たるので、この風力によって羽根車１７が回転する。羽根車１７が回転すると、ロータ１１も回転するので、その回転による遠心力によってベーン１３が張り出す。ベーン１３が張り出すと、定常運転となり、圧縮エアが効率的に使用される。

したがって、上記エアモータ２によれば、エアモータ２の使用初期の段階で発生する圧縮エアの無駄な消費を抑え、使用開始時に確実にベーン１３を張り出させ、初めからエアを無駄なく効率的に使用することによってエア消費を低減することができ、これによってエア追従性を向上することができる。

また、上記エアモータ付きインパクトドライバによれば、使用開始時に確実にベーン１３が張り出すので、作業効率を大幅に向上させることができる。したがって、空気圧工具の使用開始時にベーンが嵌合溝から出ないことによるストレスがなく、常に快適に使用することができる。

また、上記エアモータ２はインパクトドライバに限定されない。他の空気圧工具であってもよい。

本発明に係るインパクトドライバの概観説明図 （ａ）は定常運転中、（ｂ）は圧縮エアの供給停止後の慣性による運転中、（ｃ）は回転停止直前のそれぞれエアモータの横断面図

符号の説明

１ 工具本体
２ エアモータ
１０ シリンダ
１１ ロータ
１２ 嵌合溝
１３ ベーン
１７ 羽根車

Claims (2)

1. 円筒状空間を有するシリンダと、シリンダの内部の偏倚位置に回転自在に設けられたロータと、ロータに形成された放射状の嵌合溝に出没自在に設けられたベーンと、シリンダに形成された給気孔からシリンダとロータとの間の空間に供給された圧縮エアを上記嵌合溝から張り出したベーンによって分割形成された空気室に供給してロータを回転し、上記圧縮エアをシリンダに形成された排気孔から排出させるエアモータにおいて、
   上記ロータの回転軸に羽根車を作動連結させ、上記排気孔から排出された排気エアで上記羽根車を回転させる
   ことを特徴とするエアモータ。
2. 空気圧工具のボディに配置された円筒状空間を有するシリンダと、シリンダの内部の偏倚位置に回転自在に設けられたロータと、ロータに形成された放射状の嵌合溝に出没自在に設けられたベーンと、シリンダに形成された給気孔からシリンダとロータとの間の空間に供給された圧縮エアを上記嵌合溝から張り出したベーンによって分割形成された空気室に供給してロータを回転し、上記圧縮エアをシリンダに形成された排気孔から排出させるとともに、上記ロータの回転力によって空気圧工具の作動手段を駆動するエアモータ付き空気圧工具において、
   上記ロータの回転軸と直結する羽根車を配置し、上記排気孔に接続する排気管路を上記羽根車の羽根に臨むように開口させた
   ことを特徴とするエアモータ付き空気圧工具。

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