JP2019081250A - カムを有する調整可能なストローク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが容易に調整できるストローク調整装置および簡潔且つ簡単で効果的なストローク調整方法を提供する。【解決手段】調整可能なストローク機構は、空洞を取り囲む壁と中心軸線とを備えたハウジングを有する。少なくとも１つの釣合い重りが空洞内に移動可能に配設される。装着アセンブリが空洞内に配設される。装着アセンブリはワーク取り付け機構を有する。ストローク調整装置が少なくとも１つの釣合い重りを装着アセンブリに結合する。釣合い重りと装着アセンブリとの間の距離が可変に調整されるように、ひいてはハウジングの中心軸線に対してワーク取り付け機構のストローク半径が可変に調整されるように、ストローク調整装置は釣合い重りおよび装着アセンブリを互いに対して移動させることができる。【選択図】図２

Description

＜関連出願の相互参照＞

本出願は、２０１７年１０月３０日に提出された米国特許仮出願第６２／５７８，７９７号の利益を主張する。上記出願の開示内容全体は参照により本願明細書に組み込まれるものとする。

本発明は、ポリッシャー、バフ研磨機、サンダー、およびマッサージ機を含む、ただしこれだけには限定されない、調整可能なオービタル装置に関する。

本発明は、ポリッシャー、サンダー、およびマッサージ機などの、ただしこれだけには限定されない、ランダムオービタルマシンのストロークを調整するための方法および装置に関する。この調整能力により、ユーザはランダムオービタルマシンのストロークを規定でき、最終的な最大ストローク設定と最小のゼロ軌道または回転設定との間で調整を行える。

オートディテーリング業界および住宅建築業界においては、塗装または乾式壁の欠陥を修正するために、および艶出し剤およびワックスを塗布するために、ポリッシャーおよびサンダーが日常的に使用されている。使用されている主要な機械は、回転バフ研磨機、ランダムオービタルマシン、およびデュアルアクションマシンの３種類である。パッドの旋回方法がマシン毎に特有であり、それぞれ異なる目的のために使用されるので、各工具はその役割を有する。

回転バフ研磨機は、塗装欠陥の除去を制御された方法で行うための最も高速且つ最も効果的な機械であり、良好な結果をもたらす。回転バフ研磨機に使用される駆動ユニットはパッドに直接接続され、軸線方向に互いに位置合わせされている。塗装の掻き傷を修正するために、回転バフ研磨機は、一般に、掻き傷の周囲の塗装を十分に除去することによって表面を平らにするために使用されている。ただし、掻き傷を除去するには、一般的な愛好家が持っているレベルより高い技能およびマシン制御を必要とする。この理由により、回転バフ研磨機は、塗装を過度に除去し易く、および、スワールマークを生じさせることによって、または塗装を焦がすことによって仕上げを損傷し易いため、平均的ユーザによって一般に避けられている。

平均的ユーザの要求を満たすために、操作の制御および経験が少なくて済むランダムオービタルマシンが導入された。ランダムオービタルマシンは、バッキングプレートに取り付けられたパッドを移動させる固有の機構を２つ採用した歯車箱を使用する。回転バフ研磨機と異なり、ランダムオービタルマシンでは、バッキングプレートおよびパッドの中心回転軸がマシンの駆動軸からオフセットされて配置されている。このオフセットは、一般に「ストローク」と称されている。その結果、バッキングプレートおよびパッドは駆動軸を周回する円運動を行う。パッドはアイドル軸受けに装着されているので、パッドは同時にランダムに旋回する。このランダムな旋回は、パッドに加わる圧力に応じて可変であり、動力が直接供給されない。その結果、動力が供給された旋回動作からの熱を生じさせないので、塗装を焦がさない、または塗装を切削しない、艶出し動作となる。したがって、ランダムオービタルマシンは、はるかに安全であり、スワールマークを極めて生じさせにくい、または塗装を極めて焦がしにくい。

ランダムオービタルマシンと同様に、デュアルアクションマシンも、バッキングプレートおよびパッドの中心回転軸が駆動軸からオフセットされて配置されている。このストロークの結果として、バッキングプレートおよびパッドは駆動軸を周回する円運動を行う。ただし、デュアルアクションマシンの場合は、パッドの旋回のための動力が直接供給される。

ランダムオービタルマシンの神髄はマシンのストロークである。ストロークは、駆動軸の軸線とバッキングプレートの軸線との間のオフセットによって決まる。オフセットまたはストロークが長いほど、バッキングプレートの回転軸が駆動軸の軸線から離れる。オフセットを２倍にすると、ストロークの直径になる。したがって、「ストローク」とは、バッキングプレートが駆動軸を周回するときにバッキングプレートが移動する経路の直径を特定する用語である。

大多数のランダムオービタルマシンは小ストロークマシンである。すなわち、使用するストローク長が約６ｍｍ〜１２ｍｍの間である。小ストロークマシンは、パッドの移動をより小さくより狭い軌道に制限する。これは、より滑らかな動作をもたらす。小ストロークマシンは、バッキングプレートが駆動軸の回転軸線をより狭い経路で周回するので、制御もより容易である。振動がより少なく、移動がより小さいので、より滑らかな動作の故に、マシンの保持がより容易である。

大ストロークマシンでは、駆動軸周りのパッドおよびバッキングプレートの軌道が大きくなるので、同じ回転毎分（ＲＰＭ）を使用してバッキングプレートの動きの軌道毎分（ＯＰＭ）が増加する。大きなストロークは、パッドの移動も増大させるので、艶出し剤を広げ易く、より大きな表面積を処理する。大きなストロークは塗装内への切削動作がより大きいので、掻き傷および塗装欠陥を修正できる。小ストロークマシンは一般に塗装の艶出しのみを行う。小ストロークマシンは塗装に切り込まないので、表面欠陥を除去できない。

小ストロークの諸欠点に対処する１つの方法は、マシンのＲＰＭを増やすことであった。これはモータの回転数を増やすが、マシンのストロークは同じままである。モータのＲＰＭの増加およびパッドのＯＰＭの増加に伴う寿命の問題もある。ＲＰＭを増やすとモータにかかる負担が増え、ＯＰＭを増やすとパッドがより急速に焼損する。

要するに、長ストロークマシンおよび短ストロークマシンはどちらも当該業界においてそれぞれの役割を有する。したがって、必要とされているのは、特殊工具なしにユーザが調整および分解できるマシンである。最後に、必要とされているのは、ユーザの要求に基づきマシンのストロークを調整するための簡潔且つ簡単で効果的な方法である。

本開示によると、ランダムオービタルマシンのための調整可能なストローク機構は、空洞を取り囲む壁と中心軸線とを有するハウジングを備える。少なくとも１つの釣合い重りが空洞内に移動可能に配設される。装着アセンブリが空洞内に配設される。装着アセンブリはワーク取り付け機構を含む。ストローク調整装置が少なくとも１つの釣合い重りを装着アセンブリに結合する。釣合い重りと装着アセンブリとの間の距離が可変に調整されるように、ストローク調整装置は釣合い重りおよび装着アセンブリを互いに対して移動させることができる。これは、ストローク調整装置の静的および動的な釣合いももたらす。したがって、ハウジングの中心軸線に対するワーク取り付け機構のストローク半径を可変に調整できる。ストローク調整装置は、調整リングとカム機構とを含む。調整リングは、ハウジングの壁を取り囲む。調整リングは、中心軸線に沿って軸線方向に移動可能である。更に、調整リングは、中心軸線を中心に回転可能である。調整リングの移動に応じて釣合い重りを移動させるために、釣合い重りはカム機構に係合する。調整リングの移動に応じて装着アセンブリを移動させるために、軸受けキャリッジを含む装着アセンブリはカム機構に係合する。ワーク取り付け機構は支持アクスルを更に備える。支持アクスルは、ハウジングを貫通し、軸受けキャリッジを貫通し、釣合い重りの中まで延在する。少なくとも１つの軸受けが支持アクスルを取り囲む。この少なくとも１つの軸受けは、軸受けキャリッジのオリフィス内に配設される。ロッキングプレート機構がカム機構に対応付けられる。ロッキングプレート機構は、ワーク取り付け機構を所定位置にロックする。カム機構は、少なくとも１つのタブを更に備える。この少なくとも１つのタブは、ストローク調整装置を所定位置にロックするためのハブのスロットに係合する。

第２の実施形態によると、ランダムオービタルマシンのストロークの調整方法は、調整可能なストローク機構を結合するステップを含む。これは、本開示によると、空洞を取り囲む壁と中心軸線とを有するハウジングを備えたランダムオービタルマシンのための調整可能なストローク機構を含む。少なくとも１つの釣合い重りが空洞内に移動可能に配設される。装着アセンブリが空洞内に配設される。装着アセンブリはワーク取り付け機構を含む。ストローク調整装置が少なくとも１つの釣合い重りを装着アセンブリに結合する。釣合い重りと装着アセンブリとの間の距離が可変に調整されるように、ストローク調整装置は釣合い重りおよび装着アセンブリを互いに対して移動させることができる。これは、ストローク調整装置の静的および動的な釣合いももたらす。したがって、これは、ハウジングの中心軸線に対するワーク取り付け機構のストローク半径を可変に調整する。ストローク調整装置は、ハウジングの中心軸線に対して軸線方向に移動される。ストローク調整装置は、ハウジングの中心軸線を中心に回転する。釣合い重りおよび装着アセンブリは、互いに対して移動する。釣合い重りと装着アセンブリとの間の距離が可変に調整される。中心軸線に対するワーク取り付け機構のストローク半径が可変に調整される。

本開示に提供されている説明から更なる適用分野が明らかになるであろう。この概要における説明および具体的な例は、例示のみを目的としたものであり、本開示の範囲を制限しようとするものではない。

本開示に記載の図面は、全ての可能な具現例ではなく、選択された実施形態のみの説明を目的としたものであり、本開示の範囲を制限しようとするものではない。

工具の斜視図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 図１のストローク調整装置の分解図である。 ストローク調整装置の部分斜視図である。 工具に装着されたストローク調整装置の非係合状態の部分断面図である。 図５に似た、ストローク調整装置の係合状態の図である。 ストローク調整装置の部分分解斜視図である。

次に、添付の図面を参照して、例示的実施形態をより詳細に説明する。

各図を参照すると、調整可能なストローク装置を有する工具が図示されており、参照符号１０で示されている。工具１０は、モータ１２と、電源１４と、この電源の起動および停止用のスイッチ１６とを含む。電源はコードとして示されているが、充電式電池とすることもできる。モータは、工具のヘッドハウジング２０の内部に位置付けられたピニオン１８を含む。ヘッドハウジング２０は、動力伝達経路２２を収容するための空洞を含む。動力伝達経路２２は、ピニオン１８に噛み合う歯車２４と回転可能なスピンドル２６とを含む。ヘッドハウジングは、スピンドルハウジング３１とカバー２１とを有する。カバー２１は、押しボタン２３を含む。ピン２５が押しボタン２３に取り付けられる。ピン２５は、動力伝達経路２２の回転をロックするために、歯車２４の複数の穴２９に係合する。ストローク調整装置３０は、スピンドル２６に回転可能に結合され、ヘッドハウジング２０の底部が装着される。

ストローク調整装置３０は、ドライブハブ３２と、ワーク装着アセンブリ３４と、釣合い重り機構３６と、ストローク調整機構３８とを含む。ドライブハブ３２は、ニップル４２と突出脚部４４とを有するドライブハブ本体４０を含む。ニップル４２はドライブハブ本体４０の片側から延在し、脚部４４は反対側から延在する。ニップル４２は、スピンドル２６を収容するために、ネジが切られている。ネジ切りされた締結具によってハブプレート４６が脚部４４に取り付けられる。ドライブハブ本体４０は、後で説明するように、釣合い重り機構３６およびワーク装着アセンブリ３４と結合する複数のスロット４８を含む。更に、ハブプレート４６は、釣合い重り機構３６と結合する複数のスロット５０を含む。また、ハブプレート４６は、ワーク装着アセンブリ３４の一部を収容する楕円形の開口５２を含む。したがって、スピンドル２６の回転がドライブハブ３２に加えられてストローク調整装置３０を駆動する。

ワーク装着アセンブリ３４は、キャリッジ５４を含む。キャリッジは、第１のキャリッジブロック５６と第２のキャリッジブロック５８とを含む。キャリッジブロック５６、５８は、軸受け６０を収容するための穴を含む。スピンドル６２が軸受け６０に通され、キャリッジ５４によって保持される。スピンドル６２は、軸受け６０内で回転可能である。また、スピンドル６２は、スピンドル６２へのワーク、例えばパッドまたはこれに類するものなど、の取り付けを可能にするネジ切りされた先端６４を含む。スピンドル６２は、ハブプレート４６の開口５２を通る。第１のキャリッジブロック５６は、ドライブハブ本体４０のスロット４８を通るポスト６６を含む。ポスト６６は、後で説明するように、ストローク調整機構３８に結合される。

釣合い重り機構３６は、フレーム６８と釣合い重りリング７０とを含む。釣合い重りリング７０は、締結具７２によってフレーム６８に固定される。フレーム６８および釣合い重りリング７０は、どちらも全体としてＵ字状の形状を有する。フレーム６８は、ハブプレート４６のチャネル５０を通るポスト７４を複数含む。したがって、釣合い重りリング７０は、ハブプレート４６の下面に取り付けられる。また、釣合い重りリング７０は、スピンドル６４を通すスロットまたはチャネル７６を含む。釣合い重りフレーム６８はポスト７８を更に含む。ポスト７８は、ドライブハブ本体４０のスロット４８を通る。

ストローク調整機構３８はカム９２とハウジング８０とを含み、ハウジング８０はドライブハブ３２と、ワーク装着アセンブリ３４と、釣合い重り機構３６とを取り囲む。ハウジング８０は、スリーブ８２と、リング８４と、グリップ８６とを含む。グリップ８６はリング８４に接続され、リング８４はスリーブ８２に結合される。これらは何れも円筒形であるので、ストローク調整機構３８はスピンドル軸線２７に沿って軸線方向に移動可能であり、更にはスピンドル２６の軸線を中心に回転可能である。

スリーブ８２は、タブ９０を収容するスロット８８を複数含む。タブ９０はカム９２に接触する。タブ９０は、段付き形状の本体９４を有する。トレッド９６はカム９２の下に位置付けられる。これにより、タブ９０はカム９２を押してハブプレート４６から離し、スピンドルハウジング３１に係合させることができる。トレッド９６の下にチャネル９８がある。チャネル９８は、スリーブ８２に対してばね１００およびタブ９０を位置付けるために、ばね１００のコイルを収容する。スリーブ８２は、ばね１００を受け止める細径円周部分１０２を含む。タブ９０のトレッド９６は、リング８４内に収容される棚状部１０４を含む。また、タブ９０は、ヘッドハウジング２０のスロット内を摺動する突出部１０６を含む。調整可能なストローク機構をヘッドハウジング２０内に保持するために、タブ突出部１０６を覆うＣリング１０８がヘッドハウジング２０に取り付けられる。

９２は、一対の円弧状スロット１１０、１１２を含む。スロット１１０はワーク装着アセンブリのポスト６６を収容し、円弧状スロット１１２は釣合い重りフレームのポスト７８を収容する。ドライブハブ３２がストローク調整機構３８によって回転されるに伴い、ポスト７８、６６は釣合い重り３６およびワーク装着アセンブリ３４を互いに対して移動させる。この移動は、スピンドル６２の軸線６５をスピンドル２６の中心軸線２７に向けて、またはこれから離れる方向に、移動させる。この移動は、ストローク調整装置の静的および動的な釣合いももたらす。

カム９２の下面は、複数のタブ１１４を含む。タブ１１４はドライブハブ本体４０のスロット１１６に入り込む。したがって、中心軸線２７に対するスピンドル６２の可変位置決めを可能にするために、中心軸線２７に対するスピンドル６２の位置に応じて、タブ１１４は異なるハブスロット１１６に入ることになる。

アクスルロックブリッジ１２０がドライブハブ３２に隣接して位置付けられる。アクスルロックブリッジ１２０は、ドライブハブの脚部４４間のスロット内を摺動する脚部１２２を含む。したがって、アクスルロックブリッジ１２０は、脚部４４の間に位置付けられる。リング１２４がハブ４０を包囲する。リング１２４は、アクスルロックブリッジをドライブハブ３２に位置付けるために、締結具を通す開口を複数含む。アクスルロックブリッジ１２０は、スピンドル６２の頭部６１を収容するための開口１２６を含む。ワーク装着アセンブリのスピンドル６２がドライブのスピンドル２６と同軸に位置合わせされたときに、スピンドル６２を同軸位置にロックするために、アクスルロックブリッジの開口１２６はスピンドル６２の頭部６１を収容する。これは、ストローク調整装置３０のゼロ軌道または回転位置をもたらす。また、アクスルロックブリッジ１２０は、釣合い重りフレーム６８のチャネル１２６に入るように付勢される。

上記の調整可能なストローク調整装置３０は、以下のように機能する。押しボタンのピン２５は歯車の穴２９に係合する。グリップ８６は、ドライブのヘッドハウジング２０に向けて押される。これに伴い、ばね１００はタブ９０によって圧縮される。タブのトレッド９６はカム９２を持ち上げるので、カムのタブ１１４はハブスロット１１６から外れる。カム９２の突出部１３６は、スピンドルハウジング３１内のスロット１３８に係合する。これにより、カム９２は所定位置に固定される。

グリップ８６はリング８４に接続され、リング８４はドライブハブ３２に接触する。リング突出部１３０は、ハブプレート４６のスロット１３２に係合する。グリップ８６が回転されるに伴い、ドライブハブ３２は回転される。これに伴い、カムの円弧状スロット１１２、１１０内のポスト７８、６６が互いに対して移動される。ポスト７８、６６が互いに対して移動するに伴い、釣合い重り機構３６ならびにワーク装着アセンブリ３４は互いに対して移動されるので、スピンドル６２はスピンドル２６の中心軸線２７に対して移動される。これにより、調整可能なストローク調整装置３０のストロークが可変に調整される。ストロークは、真の回転位置と最大軌道位置との間で調整される。

ユーザによって所望の位置が決定されると、ユーザはグリップ８６を解放する。カムばね１３４はカム９２を付勢してハブ本体４０に再び係合させる。ばね１００は、タブ９０をハブプレート４６に向けて付勢する。したがって、カムのタブ１１４はハブ本体のスロット１１６に再び係合し、釣合い重り機構３６およびワーク装着アセンブリ３４を互いに対して所定位置にロックする。したがって、スイッチ１６の起動は、スピンドル２６を回転させ、ひいてはストローク調整装置３０のスピンドル６２を回転させる。釣合い重り機構３６は、ワーク装着アセンブリ３４と共に、スピンドル２６の中心軸線２７からのスピンドル６２のオフセットによる回転不均衡を静的および動的に釣り合わせる。したがって、スピンドル６２は、中心軸線２６から離れたストロークにおいてワークを周回させる。

これら実施形態の上記説明は、例示および説明を目的として提供されている。網羅的であろうとするものでも開示内容を制限しようとするものでもない。特定の一実施形態の個々の要素または特徴は、通常、その特定の実施形態に限定されず、場合によっては互換性があり、選択された一実施形態において、たとえそこに具体的に図示または説明されていなくとも、使用可能である。これは、多くの方法で変形もされ得る。このような変形例は、本開示からの逸脱とは見なされないものとし、このようなあらゆる変更は本開示の範囲内に含まれるものとする。

Claims (9)

1. ランダムオービタルマシンのための調整可能なストローク機構であって、
   空洞を取り囲む壁と中心軸線とを有するハウジングと、
   前記空洞の内部に移動可能に配設された少なくとも１つの釣合い重りと、
   前記空洞の内部に配設された装着アセンブリであって、ワーク取り付け機構を含む装着アセンブリと、
   前記少なくとも１つの釣合い重りを前記装着アセンブリに結合するストローク調整装置であって、前記釣合い重りと前記装着アセンブリとの間の距離が可変に調整されるように、ひいては前記ハウジングの前記中心軸線に対して前記ワーク取り付け機構のストローク半径が可変に調整されるように、前記ストローク調整装置は前記釣合い重りおよび装着アセンブリを互いに対して移動させることができる、ストローク調整装置と、
   を備えた調整可能なストローク機構。
2. 前記ストローク調整装置は調整リングとカム機構とを含み、前記調整リングは前記ハウジングの前記壁を取り囲み、前記調整リングは前記中心軸線に沿って軸線方向に移動可能であり、且つ前記中心軸線を中心に回転可能である、請求項１に記載の調整可能なストローク機構。
3. カムの移動に応じて前記釣合い重りを移動させるために、前記釣合い重りは前記カム機構に係合する、請求項２に記載の調整可能なストローク機構。
4. 前記装着アセンブリは軸受けキャリッジを含み、カムの移動に応じて前記装着アセンブリを移動させるために前記軸受けキャリッジは前記カム機構に係合する、請求項２に記載の調整可能なストローク機構。
5. 前記ワーク取り付け機構はスピンドルを更に備え、前記スピンドルは前記ハウジングを貫通し、軸受けキャリッジを貫通し、前記釣合い重りの中まで延在する、請求項１に記載の調整可能なストローク機構。
6. 前記スピンドルを取り囲む少なくとも１つの軸受けを更に備え、前記少なくとも１つの軸受けは前記軸受けキャリッジのオリフィス内に配設される、請求項５に記載の調整可能なストローク機構。
7. 前記ワーク取り付け機構をロックするために前記カム機構に対応付けられたロッキングプレート機構を更に備える、請求項２に記載の調整可能なストローク機構。
8. 前記カム機構は少なくとも１つのタブを更に備え、前記タブは、前記ストローク調整装置をロックするためのハブのスロットに係合する、請求項７に記載の調整可能なストローク機構。
9. ランダムオービタルマシンのストロークの調整方法であって、
   調整可能なストローク機構をランダムオービタルマシンに結合するステップであって、前記調整可能なストローク機構は、
   空洞を取り囲む壁と中心軸線とを有するハウジングと、
   前記ハウジングの内部に移動可能に配設された少なくとも１つの釣合い重りと、
   前記ハウジングの内部に配設されたバッキングプレート装着アセンブリであって、ワークへの取り付けのための機構を含むバッキングプレート装着アセンブリと、
   前記少なくとも１つの釣合い重りを前記装着アセンブリに結合するストローク調整装置と、
   を備える、ステップと、
   前記ストローク調整装置を調整するステップと、
   前記釣合い重りおよび前記装着アセンブリを互いに対して移動させるステップと、
   前記釣合い重りと前記装着アセンブリとの間の距離を可変に調整するステップと、
   前記ハウジングの前記中心軸線に対して前記ワークを取り付けるための前記機構のストローク半径を可変に調整するステップと、
   を含む方法。

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