JP5477918B2

JP5477918B2 - 回転工具

Info

Publication number: JP5477918B2
Application number: JP2012016294A
Authority: JP
Inventors: 周一中田
Original assignee: 株式会社クロイツ
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: JP2013154428A

Description

本発明は、回転駆動される回転シャフトの前端部にワークを加工するためのヘッド部を備えた回転工具に関する。

従来、この種の回転工具として、回転駆動される筒形回転シャフトに、その前端側から圧縮コイルバネと直動ロッドの基端部とを収容して抜け止めし、その直動ロッドの先端部にバリ取り用のヘッド部を備えたものが知られている。そして、この回転工具では、ヘッド部をワークに押し付けたときに、ワークから受ける加工反力のばらつきを圧縮コイルバネの弾性変形によって吸収することで、ワークの削り過ぎを防いでいた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２３３３５０号公報（図１参照）

しかしながら、上記した従来の回転工具では、回転シャフトを後側に引っ張りながらヘッド部をワークの裏面に押し付けるような加工を行った場合に、圧縮コイルバネから弾発力を得ることができないという問題があった。この問題に対し、例えば、直動ロッドの基端部にフランジを設けて、そのフランジを筒形回転シャフトの内部に収容した２つの圧縮コイルバネで挟んだ構成の回転工具が知られているが、そのような構成の従来の回転工具は、小型化が困難であるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ワークから受ける異なる向きの加工反力のばらつきを吸収可能でかつ小型化可能な回転工具の提供にある。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る回転工具は、後端部を回転駆動源に接続可能な回転シャフトの前端部にワークを加工するためのヘッド部を備えた回転工具において、回転シャフトの前後方向の中間部に設けられて前端部又は後端部の一方と一体になった中間軸部と、回転シャフトの前後方向の中間部に設けられて前端部又は後端部の他方と一体になり、中間軸部の外側に前後動可能に嵌合した中間筒部と、中間軸部の外面に段付き状に陥没形成された軸外面凹部と、中間筒部の内面に段付き状に陥没形成された筒内面凹部とを対向させてなる可変収容部屋と、可変収容部屋に収容され、中間軸部と中間筒部との相対的な軸方向の移動に伴って、筒内面凹部及び軸外面凹部の一方の後端面と他方の前端面との間で押し縮められるように圧縮弾性変形可能な圧縮変形部材とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の回転工具において、中間軸部と中間筒部との間に軸方向の負荷が作用していない状態で、圧縮変形部材は、筒内面凹部の後端面と前端面との間、又は、軸外面凹部の後端面と前端面との間で圧縮弾性変形された初期変形状態になっているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の回転工具において、中間軸部及び中間筒部の断面を円形とし、中間軸部の軸方向の一部で外周面を段付き状に縮径して軸外面凹部を形成すると共に、中間筒部の軸方向の一部で内周面を段付き状に拡径して筒内面凹部を形成し、可変収容部屋及び圧縮変形部材を円筒状にしたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載の回転工具において、圧縮変形部材は、圧縮コイルバネと、圧縮コイルバネの後端面に宛がわれ、筒内面凹部及び軸外面凹部の両方の後端面に当接可能な後端リングと、圧縮コイルバネの前端面に宛がわれ、筒内面凹部及び軸外面凹部の両方の前端面に当接可能な前端リングとからなるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の回転工具において、中間軸部と中間筒部との間に軸方向の負荷が作用していない状態で、ヘッド部は、筒内面凹部及び軸外面凹部の後端面及び前端面と圧縮変形部材との係止によって原点位置に保持され、ヘッド部に設けられ、先端側に向かうに従って縮径した先端縮径テーパー部と、ヘッド部に設けられ、先端側に向かうに従って拡径した先端拡径テーパー部と、中間筒部の内周面又は中間軸部の外周面の一方に突出形成された係合突部と、中間筒部の内周面又は中間軸部の外周面の他方に陥没形成されて、ヘッド部が原点位置より後側に位置した場合に係合突部と係合し、ヘッド部がワークから受ける負荷トルクによって回転シャフトの後端部に対して回動しながら後退するように係合突部を案内する後退用係合摺接部と、中間筒部の内周面又はヘッド部の外周面の他方に陥没形成されて、ヘッド部が原点位置より前側に位置した場合に係合突部と係合し、ヘッド部がワークから受ける負荷トルクによって回転シャフトの後端部に対して回動しながら前進するように係合突部を案内する前進用係合摺接部とを備えたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項３又は４に記載の回転工具において、中間軸部と中間筒部との間に軸方向の負荷が作用していない状態で、圧縮変形部材は、筒内面凹部又は軸外面凹部の一方の後端面と前端面との間で圧縮弾性変形された初期変形状態になりかつ、筒内面凹部又は軸外面凹部の他方の後端面と前端面との間にクリアランスを空けて挟まれ、ヘッド部に設けられ、先端側に向かうに従って縮径した先端縮径テーパー部と、ヘッド部に設けられ、先端側に向かうに従って拡径した先端拡径テーパー部と、中間筒部の内周面又はヘッド部の外周面の一方に突出形成された係合突部と、中間筒部の内周面又は中間軸部の外周面の他方に陥没形成されて、ヘッド部がクリアランス内の可動範囲の後端位置又はその後端位置より後側に配置された場合に、係合突部と係合し、ヘッド部がワークから受ける負荷トルクによって回転シャフトの後端部に対して回動しながら後退するように係合突部を案内する後退用係合摺接部と、中間筒部の内周面又は中間軸部の外周面の他方に陥没形成されて、ヘッド部がクリアランス内の可動範囲の前端位置又はその前端位置より前側に配置された場合に、係合突部と係合し、ヘッド部がワークから受ける負荷トルクによって回転シャフトの後端部に対して回動しながら前進するように係合突部を案内する前進用係合摺接部とを備えたところに特徴を有する。

請求項１の回転工具では、回転シャフトの中間軸部と中間筒部との嵌合により、回転シャフトの後端部に対してヘッド部が前後動可能になっている。また、中間軸部の外面の軸外面凹部と中間筒部の内面の筒内面凹部とを対向させてなる可変収容部屋に圧縮変形部材が収容され、その圧縮変形部材を介して中間軸部と中間筒部とが係止している。そして、回転シャフトの後端部に対してヘッド部が後退する向きの加工反力を受けた場合には、軸外面凹部及び筒内面凹部の一方の前端面と他方の後端面との間で圧縮変形部材が押し縮められ、その逆に、回転シャフトの後端部に対してヘッド部が前進する向きの加工反力を受けた場合には、軸外面凹部及び筒内面凹部の他方の前端面と一方の後端面との間で圧縮変形部材が押し縮められる。このように本発明の回転工具では、回転シャフトの後端部に対してヘッド部が前進するか後退するかによって、圧縮変形部材を押し縮める２つの面が、軸外面凹部の前端面と筒内面凹部の後端面とであるか、軸外面凹部の後端面と筒内面凹部の前端面とであるかが切り替わり、何れの場合も同じ圧縮変形部材が圧縮変形される。即ち、本発明の回転工具では、ワークから受ける異なる向きの加工反力のばらつきを同じ圧縮変形部材の圧縮変形で吸収することができ、これにより２つの圧縮コイルバネを備えていた従来の回転工具に比べて小型化が可能になる。

請求項２の回転工具では、圧縮変形部材が、無負荷状態で圧縮弾性変形されているので、無負荷状態から負荷を受け始めたときに圧縮変形部材から大きな弾発力を得て、高い剛性を発揮することができる。

軸外面凹部及び筒内面凹部は、中間軸体又は中間筒体の外面又は内面の軸方向の延びた溝形状としてもよいし、請求項３の回転工具のように、中間軸部及び中間筒部の断面を円形とし、中間軸部の軸方向の一部で外周面を段付き状の縮径して軸外面凹部を形成すると共に、中間筒部の軸方向の一部で内周面を段付き状に拡径して筒内面凹部を形成し、可変収容部屋及び圧縮変形部材を円筒状にしてもよい。この請求項３の構成によれば、軸外面凹部及び筒内面凹部を溝形状とした場合に比べて加工が容易であると共に、可変収容部屋が大きくなり、大きな圧縮変形部材を使用することができる。

圧縮変形部材は、円筒状のエラストマーであってもよいし、圧縮コイルバネであってもよい。また、圧縮変形部材を圧縮コイルバネのみで構成して、その圧縮コイルバネの両端面を、直に軸外面凹部及び筒内面凹部の後端面と前端面とに当接させてもよいし、請求項４の回転工具のように、圧縮変形部材を、圧縮コイルバネと、圧縮コイルバネの後端面に宛がわれ、筒内面凹部及び軸外面凹部の両方の後端面に当接可能な後端リングと、圧縮コイルバネの前端面に宛がわれ、筒内面凹部及び軸外面凹部の両方の前端面に当接可能な前端リングとで構成してもよい。

請求項５及び請求項６の回転工具は、ヘッド部に先端縮径テーパー部と先端拡径テーパー部とを備えている。そして、回転工具を回転させた状態でヘッド部の先端縮径テーパー部をワークに押し付けると、ヘッド部がワークから受ける負荷トルクが、中間筒部及び中間軸部の一方と他方とに形成された係合突部と後退用係合摺接部との係合機構によって、回転シャフトの後端部側を向いた螺合推進軸力に変換され、その螺合推進軸力の大きさに応じた直動位置にヘッド部が配置される。そして、負荷トルクが大きくなる側にワークの形状や固定位置がばらついた場合には、ヘッド部が回転シャフトの後端部側に更に移動して負荷トルクの上昇が抑えられる。一方、負荷トルクが小さくなる側にワークの形状や固定位置がばらついた場合には、圧縮変形部材によりヘッド部が回転シャフトの前端部側に移動して負荷トルクの降下が抑えられる。

一方、回転工具を回転させた状態でヘッド部の先端拡径テーパー部をワークに押し付けると、ヘッド部がワークから受ける負荷トルクが、中間筒部及び中間軸部の一方と他方とに形成された係合突部と前進用係合摺接部との係合機構によって、回転シャフトの前端部側を向いた螺合推進軸力に変換され、その螺合推進軸力の大きさに応じた直動位置にヘッド部が配置される。そして、負荷トルクが大きくなる側にワークの形状や固定位置がばらついた場合には、ヘッド部が回転シャフトの前端部側に更に移動して負荷トルクの上昇が抑えられる。一方、負荷トルクが小さくなる側にワークの形状や固定位置がばらついた場合には、圧縮変形部材によりヘッド部が回転シャフトの後端部側に移動して負荷トルクの降下が抑えられる。

このように、本発明の回転工具によれば、ワークの形状や固定位置のばらつきによる負荷トルクの変動を抑えるようにヘッド部の直動位置が変位することで、ワークに対する加工量のばらつきを抑えることが可能になる。

なお、請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の回転工具において、中間筒部に対する中間軸部の相対的な直動を許容しかつ中間筒部に対する中間軸部の相対的な回転を規制する回転規制部とを備えた構成にしてもよい。例えば、中間筒部又は中間軸部の何れか一方に長孔を形成する一方、他方にその長孔にスライド係合するピンを固定して、それら長孔とピンによって回転規制部を構成してもよい。

本発明の第１実施形態に係る回転工具の側面図回転工具の側断面図中間筒部品の側断面図可変収容部屋と圧縮変形部材の側断面図図２のＡ−Ａ切断面における回転工具の平断面図コアシャフトの側面図（Ａ）中間筒部に対して中間軸部が後退した状態の可変収容部屋と圧縮変形部材の側断面図、（Ｂ）中間筒部に対して中間軸部が前進した状態の可変収容部屋と圧縮変形部材の側断面図、コアシャフトの外周面の展開図ヘッド部の先端縮径テーパー部でワークを加工する場合の側面図ヘッド部の先端拡径テーパー部でワークを加工する場合の側面図本発明の第２実施形態に係る回転工具の側断面図図１１のＢ−Ｂ切断面における回転工具の平断面図変形例１に係る可変収容部屋と圧縮変形部材の側断面図変形例２に係る可変収容部屋と圧縮変形部材の側断面図

［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の回転工具１０は、ベースシャフト１１とコアシャフト２０とを組み付けてなる回転シャフト１０Ｓを有し、その回転シャフト１０Ｓの前端部にワークを加工するためのヘッド部２１を備えている。

ベースシャフト１１は、軸方向の中間部より先端側が本発明に係る中間筒部１４をなし、中間部より後端側がロータ接続部１２になっている。これら中間筒部１４及びロータ接続部１２は共に円筒状になっていて、ロータ接続部１２より中間筒部１４の外径が大きくなっている。また、ロータ接続部１２の前端部外面には、中間筒部１４に向かって徐々に拡径したテーパー面１２Ｔが形成され、中間筒部１４の前端部外面には、前方に向かって徐々に縮径したテーパー部１４Ｔが備えられている。

図２に示すように、ベースシャフト１１は、中間筒部品１５の後端に後端軸部品１６を螺合結合してなる。中間筒部品１５は、図３に示すように、全体が円筒状をなしてベースシャフト１１における中間筒部１４のうちテーパー面１２Ｔ側の端部を除いた全体を構成している。また、中間筒部品１５の内側には、前端から後端側に向かって順番に、段階的に内径が大きくなるように、小径部１５Ａ、中径部１５Ｂ、大径部１５Ｃが備えられ、大径部１５Ｃの後端部に雌螺子１５Ｄが形成されている。

これに対し、後端軸部品１６は、ロータ接続部１２全体と中間筒部１４の後端部の一部を構成している。具体的には、図４に示すように、後端軸部品１６は、大径部１５Ｃの内側に嵌合する挿入筒部１３を前端部に備え、その挿入筒部１３の後端部から鍔部１６Ｆが張り出し、その鍔部１６Ｆの後面が前記したテーパー面１２Ｔになっている。また、挿入筒部１３の外周面のうち軸方向の中間位置より後側には雄螺子部１６Ｎが形成されている。そして、後端軸部品１６の挿入筒部１３を中間筒部品１５の大径部１５Ｃに挿入して中間筒部品１５の雌螺子１５Ｄに後端軸部品１６の雄螺子部１６Ｎを螺合することで、鍔部１６Ｆの前端面が中間筒部品１５の後端面に当接した状態になって中間筒部品１５と後端軸部品１６とが一体に固定されてベースシャフト１１が構成されている。

また、後端軸部品１６における挿入筒部１３の内径は、中間筒部品１５における中径部１５Ｂの内径より小さくなっている。これにより、中間筒部１４には、その軸方向の一部で内周面を段付き状に拡径した構造の筒内面凹部５１が形成され、その筒内面凹部５１の前端面５１Ｆが、中間筒部品１５における小径部１５Ａと中径部１５Ｂとの段差面によって構成される一方、筒内面凹部５１の後端面５１Ｒが、後端軸部品１６の挿入筒部１３の先端面によって構成されている。

図３に示すように、中間筒部１４のうち小径部１５Ａが形成された部分には、１対のピン装着孔１９，１９が形成されている。それら１対のピン装着孔１９，１９は、図５に示すように、中間筒部１４の中心軸Ｊ１と直交する直線Ｓ１と平行な１対の直線Ｓ２，Ｓ２（以下、「第１基準線Ｓ２，Ｓ２」という）上に貫通形成されている。また、第１基準線Ｓ２，Ｓ２は、中間筒部１４の内面に接する位置より僅かに中心軸Ｊ１寄りにずれて中間筒部１４の内部を横切っていて、各ピン装着孔１９の軸方向における中間部が、中間筒部１４内で開放している。そして、両ピン装着孔１９，１９に係合ピン３０，３０が挿入されて、それら係合ピン３０，３０における軸方向の中央部が中間筒部１４の内周面から突出し、本発明に係る「係合突部」になっている。

図３に示すように、中間筒部１４の外周面には、ピン装着孔１９の開口を含む位置を段付き状に縮径してリング溝１８Ｍが形成されている。そして、そのリング溝１８Ｍに図２に示した抜止リング１８が装着されることで、係合ピン３０がピン装着孔１９内に抜け止めされている。なお、中間筒部１４の外周面のうち内側に筒内面凹部５１の形成された部分には、１８０度離れた２位置に、スパナ係止用の１対の平坦面１４Ａ，１４Ａが形成され、これと同様の図示しない１対の平坦面が後端軸部品１６の外周面にも形成されている。

図６に示すように、コアシャフト２０は、本発明に係る中間軸部２２と、その中間軸部２２の先端に固定されたヘッド部２１とからなり、その中間軸部２２は、中間軸部本体２２Ｈに当接リング４２を組み付けてなる。具体的には、中間軸部２２は、後端から前端側に向かって順番に、段階的に外径が大きくなるように、小径部２２Ａ、中径部２２Ｂ、大径部２２Ｃが備えられ、小径部２２Ａに当接リング４２が圧入固定されている。

図４に示すように、当接リング４２の外径は、中径部２２Ｂの外径より大きくなっていて、これにより、中間軸部２２には、その軸方向の一部で外周面を段付き状に縮径した構造の軸外面凹部５２が構成され、その軸外面凹部５２の前端面５２Ｆが、中間軸部２２における大径部２２Ｃと中径部２２Ｂとの段差面によって構成される一方、軸外面凹部５２の後端面５２Ｒが、当接リング４２の先端面によって構成されている。また、筒内面凹部５１の前端面５１Ｆと後端面５１Ｒとの間隔と、軸外面凹部５２の前端面５２Ｆと後端面５２Ｒとの間隔は、寸法公差の範囲で同一になっている。そして、中間筒部１４に中間軸部２２が嵌合して、軸外面凹部５２と筒内面凹部５１とが対向することで回転シャフト１０Ｓ内に本発明に係る可変収容部屋５３が構成されている。

可変収容部屋５３には、本発明に係る圧縮変形部材５４が収容されている。圧縮変形部材５４は、圧縮コイルバネ４０の両端部に前端リング４１Ｆと後端リング４１Ｒとを宛ってなる。そして、圧縮変形部材５４は、以下のようにして可変収容部屋５３に収容されている。即ち、後端軸部品１６が取り外された中間筒部品１５に中間軸部２２を貫通させて、中間筒部品１５から後方に突出させた中間軸部２２の中径部２２Ｂに、前端リング４１Ｆ、圧縮コイルバネ４０、後端リング４１Ｒの順番で挿通する。そして、当接リング４２を小径部２２Ａに圧入固定することで、中間軸部２２のうち当接リング４２より前側の筒内面凹部５１に、前端リング４１Ｆ，圧縮コイルバネ４０及び後端リング４１Ｒからなる圧縮変形部材５４が装着された状態になる。また、このとき圧縮変形部材５４は、軸外面凹部５２の前端面５２Ｆと後端面５２Ｒとの間で自然長の状態より所定量だけ圧縮変形されたプリロード状態にされる。圧縮変形部材５４が中間軸部２２に装着されたら、中間軸部２２を中間筒部品１５内に引き戻して中間筒部品１５に後端軸部品１６を結合する。これにより、筒内面凹部５１と軸外面凹部５２とからなる円筒状の可変収容部屋５３に圧縮変形部材５４が収容された状態になる。

また、圧縮変形部材５４が可変収容部屋５３に収容されることで、その圧縮変形部材５４の前端リング４１Ｆの前端面における内縁部が、軸外面凹部５２の前端面５２Ｆに係止する一方、前端リング４１Ｆの前端面における外縁部が、筒内面凹部５１の前端面５１Ｆに係止し、圧縮変形部材５４の後端リング４１Ｒの前端面における内縁部が、軸外面凹部５２の後端面５２Ｒに係止する一方、後端リング４１Ｒの前端面における外縁部が筒内面凹部５１の後端面５１Ｒに係止する。これにより、圧縮変形部材５４を介して中間筒部１４と中間軸部２２とが係止した状態になって中間軸部２２に対する中間筒部１４の相対的な直動が規制される。

そして、中間軸部２２が後方に押されたときには、図７（Ａ）に示すように、圧縮変形部材５４が筒内面凹部５１の後端面５１Ｒと軸外面凹部５２の前端面５２Ｆとの間で押し縮められるように圧縮変形されて、中間軸部２２を前方に押し戻す弾発力を発揮する。一方、中間軸部２２が前方に引っ張られたときには、図７（Ｂ）に示すように、圧縮変形部材５４が筒内面凹部５１の前端面５１Ｆと軸外面凹部５２の後端面５２Ｒとの間で押し縮められるように圧縮変形されて、中間軸部２２を後方に引き戻す弾発力を発揮する。

なお、上述したように、筒内面凹部５１の前端面５１Ｆと後端面５１Ｒとの間の間隔と、軸外面凹部５２の前端面５２Ｆと後端面５２Ｒとの間の間隔とは、寸法公差の範囲で同一であるが、寸法公差の範囲で僅かなガタ（クリアランス）が生じる得るので、上記したように圧縮変形部材５４を押し縮めなくても、寸法公差によるガタの範囲で中間筒部１４が中間軸部２２に対して僅かに動く場合もある。

図６に示すように、中間軸部２２の大径部２２Ｃにおける後端寄り位置には、本発明の「前進用係合摺接部」に相当す前進用係合摺接面２４Ａと、本発明の「後退用係合摺接部」に相当する後退用係合摺接面２４Ｂとを接続してなる係合摺接面２５が、中間軸部２２の周方向に１８０度の間隔を空けて２箇所に形成されている。ここで、係合摺接面２５は、中間軸部２２に軸方向の所定位置で直交する基準面Ｐ０に対して面対称形状になっていて、その基準面Ｐ０より後端側に前進用係合摺接面２４Ａが配置される一方、基準面Ｐ０より前端側に後退用係合摺接面２４Ｂが配置されている。

より詳細には、１対の係合摺接面２５，２５は、例えば、係合ピン３０と略同一の外径を有した図６に示す１対のカッタ２６，２６にて中間軸部２２に加工されている。それら、カッタ２６，２６は、中間軸部２２のうち基準面Ｐ０より距離Ｌ１だけ後方にずれた第１位置Ｐ１で中間軸部２２に両側方から押し付けられ、それらカッタ２６，２６の中心軸が、中間軸部２２に対して前記した第１基準線Ｓ２，Ｓ２と同一の位置に到ったら、カッタ２６，２６を第１位置Ｐ１から基準面Ｐ０に向けて、中間軸部２２に対して相対的に直動させながら、中間軸部２２を中心軸Ｊ１（図５参照）の回りに捻れ角θ１（図８参照）だけ回転させる。換言すれば、カッタ２６，２６を、中間軸部２２に対して単位直動距離だけ相対的に直動させるごとに中間軸部２２の中心軸Ｊ１回りに単位回転角Δθ（＝θ１／Ｌ１）だけ回転させて第１位置Ｐ１から基準面Ｐ０まで移動する。このようにして、１対の前進用係合摺接面２４Ａ，２４Ａが中間軸部２２に形成されている。そして、基準面Ｐ０から距離Ｌ２（＝Ｌ１）だけ前方に離れた第２位置Ｐ２に向けて、カッタ２６，２６を中間軸部２２に対して相対的に直動させながら、中間軸部２２を中心軸Ｊ１の回りに捻れ角θ１（図６参照）だけ逆方向に回転させる。このようにして、１対の後退用係合摺接面２４Ｂ，２４Ｂが中間軸部２２に形成されている。

各係合摺接面２５には、各係合ピン３０が線接触した状態で係合し、それらの線接触状態を維持して中間軸部２２を中間筒部１４に対して回動させることができる。また、図２に示すように、中間筒部１４と中間軸部２２との間に軸方向の負荷が作用していない状態では、各係合ピン３０が各係合摺接面２５における前進用係合摺接面２４Ａと後退用係合摺接面２４Ｂとの境界線と線接触するように、中間筒部１４と中間軸部２２とが圧縮変形部材５４によって位置決めされ、このときのヘッド部２１の位置が直動可能範囲における原点位置になっている。そして、ヘッド部２１が原点位置から僅かに後方に移動すると、係合ピン３０が後退用係合摺接面２４Ｂと係合して、ヘッド部２１が原点位置から僅かに前方に移動すると、係合ピン３０が前進用係合摺接面２４Ａと係合する。

なお、圧縮変形部材５４を押し縮めなくても、前記した寸法公差によるガタ（クリアランス）の範囲で中間筒部１４が中間軸部２２に対して僅かに動く場合があるが、その場合、以下の説明において、係合ピン３０が前進用係合摺接面２４Ａと後退用係合摺接面２４Ｂとの境界線と線接触する位置を、ヘッド部２１の原点位置とする。

ここで、係合ピン３０と後退用係合摺接面２４Ｂとが係合した状態で、中間筒部１４に対して中間軸部２２を先端側から見て時計回り方向に回転させるトルクを付与すると、係合ピン３０と後退用係合摺接面２４Ｂとの摺接によって前記したトルクが中間軸部２２を中間筒部１４の後端側に向かって移動させる推進軸力に変換される。一方、係合ピン３０と前進用係合摺接面２４Ａとが係合した状態で、中間筒部１４に対して中間軸部２２を先端側から見て時計回り方向に回転させるトルクを付与すると、係合ピン３０と前進用係合摺接面２４Ａとの摺接によって前記したトルクが中間軸部２２を中間筒部１４の前端側に向かって移動させる推進軸力に変換される。また、図８に示すように、係合摺接面２５の両端部には、カッタ２６の外径に対応した円弧溝状のストッパ面２４Ｃ，２４Ｃが形成されているので、係合摺接面２５の両端部で係合ピン３０がストッパ面２４Ｃ，２４Ｃに係止し、中間筒部１４に対する中間軸部２２の直動範囲が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の距離Ｌ１＋Ｌ２に制限される。

図１に示すように、ヘッド部２１は、前側に先端縮径テーパー部２１Ｂを備えると共に、後側に先端拡径テーパー部２１Ａを備えている。先端縮径テーパー部２１Ｂは、ヘッド部２１の先端側に向かうに従って縮径した円錐形状をなす一方、先端拡径テーパー部２１Ａは、ヘッド部２１の先端側に向かうに従って拡径した円錐台形状になしている。また、それら先端縮径テーパー部２１Ｂ及び先端拡径テーパー部２１Ａの外面には、複数の切削刃２１Ｃ（図２参照）が備えられている。

本実施形態の回転工具１０の構成に関する説明は以上である。次に、この回転工具１０の作用効果について説明する。本実施形態の回転工具１０は、ロータ接続部１２が回転駆動源に接続され、図９に示すように、回転工具１０の先端側から見て反時計回り方向の回転動力Ｔｎを回転駆動源から受けて回転駆動される。そして、その回転状態でヘッド部２１における例えば先端縮径テーパー部２１Ｂの傾斜面をワークＷのエッジ部Ｅの先端に押し付け、エッジ部Ｅに沿って移動することで、ワークＷに面取り加工を施すことができる。このとき、中間軸部２２は、加工反力として、回転動力Ｔｎとは逆向きの負荷トルクＴｒと、回転工具１０が後側（回転駆動源側）に押し戻される軸力Ｆ４とを受ける。その押し戻しの軸力Ｆ４によって圧縮変形部材５４が僅かに押し縮められるか、又は、寸法公差によるガタの範囲で圧縮変形部材５４が押し縮められずに、ヘッド部２１が原点位置より後方に僅かに移動して係合ピン３０と後退用係合摺接面２４Ｂとが係合する。そして、その係合ピン３０と後退用係合摺接面２４Ｂとの摺接によって負荷トルクＴｒが中間筒部１４を後端側を向って移動させる推進軸力Ｆ３に変換され、その推進軸力Ｆ３によって圧縮変形部材５４が更に押し縮められる。そして、中間軸部２２は、押し戻しの軸力Ｆ４と推進軸力Ｆ３との和と圧縮変形部材５４の弾発力とが釣り合った直動位置に配置される。

ここで、回転工具１０をワークＷのエッジ部Ｅに沿って移動する間に、例えば、負荷トルクＴｒが大きくなる側にワークＷの形状や固定位置がばらついた場合には、中間軸部２２が中間筒部１４の後端側に移動して負荷トルクＴｒの上昇が抑えられる。一方、負荷トルクＴｒが小さく側にワークＷの形状や固定位置がばらついた場合には、圧縮変形部材５４の弾発力により中間軸部２２が中間筒部１４の先端側に移動して負荷トルクＴｒの降下が抑えられる。即ち、ワークＷの形状や固定位置のばらつきによる負荷トルクＴｒの変動を抑えるように中間軸部２２が変位することで、ワークＷに対する加工量のばらつきを抑えることが可能になる。

また、図１０に示すように、ヘッド部２１の先端拡径テーパー部２１Ａの傾斜面をワークＷのエッジ部Ｅの先端に押し付けて面取り加工を施す場合も同様である。即ち、この場合、ヘッド部２１がワークＷから引っ張られる方向に軸力Ｆ２を受け、圧縮変形部材５４が僅かに押し縮められるか、又は、寸法公差によるガタの範囲で圧縮変形部材５４が押し縮められずに、ヘッド部２１が原点位置より前方に僅かに移動して係合ピン３０と前進用係合摺接面２４Ａとが係合した状態になる。そして、その係合ピン３０と前進用係合摺接面２４Ａとの摺接によって負荷トルクＴｒが中間筒部１４を前端側を向って移動させる推進軸力Ｆ１に変換され、その推進軸力Ｆ１によって圧縮変形部材５４が更に押し縮められる。そして、中間軸部２２は、軸力Ｆ２と推進軸力Ｆ１との和と圧縮変形部材５４の弾発力とが釣り合った直動位置に配置される。これにより、先端縮径テーパー部２１ＢをワークＷに押し付けた場合と同様に、ワークＷの形状や固定位置のばらつきによる負荷トルクＴｒの変動を抑えるように中間軸部２２が変位することで、ワークＷに対する加工量のばらつきを抑えることが可能になる。

ところで、本実施形態の回転工具１０では、ヘッド部２１がロータ接続部１２に対して後退する向きの加工反力（推進軸力Ｆ３、押し戻しの軸力Ｆ４）を受けた場合には、図７（Ａ）に示すように、軸外面凹部５２の前端面５２Ｆと筒内面凹部５１の後端面５１Ｒとの間で圧縮変形部材５４が押し縮められ、その逆に、ヘッド部２１がロータ接続部１２に対して前進する向きの加工反力（推進軸力Ｆ１、引っ張りの軸力Ｆ２）を受けた場合には、図７（Ｂ）に示すように、軸外面凹部５２の後端面５２Ｒと筒内面凹部５１の前端面５１Ｆとの間で圧縮変形部材５４が押し縮めされる。

このように本実施形態の回転工具１０では、ロータ接続部１２に対してヘッド部２１が前進するか後退するかによって、圧縮変形部材５４を押し縮める２つの面が、軸外面凹部５２の前端面５２Ｆと筒内面凹部５１の後端面５１Ｒとであるか、軸外面凹部５２の後端面５２Ｒと筒内面凹部５１の前端面５１Ｆとであるかが切り替わり、何れの場合も同じ圧縮変形部材５４が圧縮変形される。即ち、本実施形態の回転工具１０では、ワークＷから受ける異なる向きの加工反力のばらつきを同じ圧縮変形部材５４の圧縮変形で吸収することができ、これにより２つの圧縮コイルバネを備えていた従来の回転工具に比べて小型化が可能になる。

また、２つの圧縮コイルバネを備えていた従来の回転工具では、無負荷状態で２つの圧縮コイルバネが釣り合った中立位置でヘッド部２１がロータ接続部１２に対して停止することになり、このため、両方の圧縮コイルバネにプリロードをかけておいても、両圧縮コイルバネのプリロードによる弾発力が相殺されて、無負荷状態から負荷を受け始めたときに大きな弾発力を得ることができない。これに対し、本実施形態の回転工具１０では、無負荷状態で、圧縮変形部材５４が、一定の間隔を有した筒内面凹部５１の後端面５１Ｒと前端面５１Ｆとの間、又は、軸外面凹部５２の後端面５２えと前端面５２Ｆとの間で圧縮弾性変形されているので、無負荷状態から負荷を受け始めたときに圧縮変形部材５４から大きな弾発力を得て、高い剛性を発揮することができる。

［第２実施形態］
本実施形態の回転工具１０Ｖは、図１１及び図１２にされており、回転シャフト１０Ｓを構成するベースシャフト１１Ｖに対してコアシャフト２０Ｖが回転不能かつ直動可能に嵌合されている点が第１実施形態と異なる。具体的には、図１１に示すように、コアシャフト２０Ｖの中間筒部２２の大径部２２Ｃにおける軸方向の中間部に軸方向に延びた長孔６１が貫通形成されている。また、図１２に示すように、中間筒部１４に、その中心軸と直交するピン孔６２が形成され、それらピン孔６２に挿入されて抜止リング１８にて抜け止めされた係合ピン３０Ｖが長孔６１にスライド可能に係合して、本発明に係る回転規制部６０が構成されている。このような構成にしても、ヘッド部２１の先端縮径テーパー部２１ＢでワークＷを加工する場合にワークＷからヘッド部２１が受ける押し戻しの軸力と、ヘッド部２１の先端拡径テーパー部２１ＡでワークＷを加工する場合にヘッド部２１がワークＷから受ける引き戻しの軸力との何れの軸力（加工反力）に対しても、同じ圧縮変形部材５４が圧縮変形される。即ち、本実施形態の回転工具１０Ｖによっても、ワークＷから受ける異なる向きの加工反力のばらつきを同じ圧縮変形部材５４の圧縮変形で吸収することができ、これにより２つの圧縮コイルバネを備えていた従来の回転工具に比べて小型化が可能になる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１及び第２の実施形態では、本発明に係る圧縮変形部材５４が、圧縮コイルバネ４０と前端リング４１Ｆと後端リング４１Ｒとで構成されていたが、圧縮コイルバネ４０のみで構成してもよい。また、圧縮変形部材は、円筒状のエラストマー（ゴム）であってもよい。

（２）また、例えば、中間軸体の外周面の周方向における複数箇所又は１箇所に軸方向に延びた外面溝を形成する一方、中間筒体の内周面に外面溝に対応した内面溝を設け、それら外面溝と内面溝とを対向させて可変収容部屋とし、各可変収容部屋に圧縮コイルバネ等の圧縮変形部材を収容した構成にしてもよい。

（３）前記第１及び第２の実施形態では、中間軸部２２がヘッド部２１と一体に備えられる一方、中間筒部１４がロータ接続部１２と一体に備えられていたが、それとは逆に、中間軸部をロータ接続部と一体に備える一方、中間筒体をヘッド部と一体に備えてもよい。即ち、図１に示された回転工具１０のうちロータ接続部１２の先端にヘッド部２１を設け、中間軸部２２を回転駆動源に取り付ける構成にしてもよい。

（４）図１３に示すように、中間軸部２２と中間筒部１４との間に軸方向の負荷が作用していない状態で、圧縮変形部材５４と筒内面凹部５１の後端面５１Ｒ及び前端面５１Ｆとの間にクリアランスＣが形成されるようにしておき、ヘッド部２１がクリアランスＣ内の可動範囲の後端位置又はその後端位置より後側に配置された場合に、係合ピン３０が後退用係合摺接面２４Ｂと係合する一方、ヘッド部２１がクリアランスＣ内の可動範囲の前端位置又はその前端位置より前側に配置された場合に、係合ピン３０が前進用係合摺接面２４Ａと係合するようにしてもよい。また、そのような構成において、クリアランスＣの範囲で中間軸部２２と中間筒部１４とががたつかないようにするために、図１４に示すように、弾発力が小さいガタ防止バネ６５を設けてもよい。

１０，１０Ｖ回転工具
１０Ｓ回転シャフト
１４中間筒部
１５中間筒部品
２１ヘッド部
２１Ａ先端拡径テーパー部
２１Ｂ先端縮径テーパー部
２２中間軸部
２４Ａ前進用係合摺接面（前進用係合摺接部）
２４Ｂ後退用係合摺接面（後退用係合摺接部）
３０，３０Ｖ係合ピン
４０圧縮コイルバネ
４１Ｆ前端リング
４１Ｒ後端リング
５１筒内面凹部
５１Ｆ前端面
５１Ｒ後端面
５２軸外面凹部
５２Ｆ前端面
５２Ｒ後端面
５３可変収容部屋
５４圧縮変形部材
６０回転規制部
６１長孔
６２ピン孔
Ｗワーク

Claims

後端部を回転駆動源に接続可能な回転シャフトの前端部にワークを加工するためのヘッド部を備えた回転工具において、
前記回転シャフトの前後方向の中間部に設けられて前記前端部又は前記後端部の一方と一体になった中間軸部と、
前記回転シャフトの前後方向の中間部に設けられて前記前端部又は前記後端部の他方と一体になり、前記中間軸部の外側に前後動可能に嵌合した中間筒部と、
前記中間軸部の外面に段付き状に陥没形成された軸外面凹部と、前記中間筒部の内面に段付き状に陥没形成された筒内面凹部とを対向させてなる可変収容部屋と、
前記可変収容部屋に収容され、前記中間軸部と前記中間筒部との相対的な軸方向の移動に伴って、前記筒内面凹部及び前記軸外面凹部の一方の後端面と他方の前端面との間で押し縮められるように圧縮弾性変形可能な圧縮変形部材とを備えたことを特徴とする回転工具。
前記中間軸部と前記中間筒部との間に軸方向の負荷が作用していない状態で、前記圧縮変形部材は、前記筒内面凹部の後端面と前端面との間、又は、前記軸外面凹部の後端面と前端面との間で圧縮弾性変形された初期変形状態になっていることを特徴とする請求項１に記載の回転工具。
前記中間軸部及び前記中間筒部の断面を円形とし、
前記中間軸部の軸方向の一部で外周面を段付き状に縮径して前記軸外面凹部を形成すると共に、前記中間筒部の軸方向の一部で内周面を段付き状に拡径して前記筒内面凹部を形成し、前記可変収容部屋及び前記圧縮変形部材を円筒状にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転工具。
前記圧縮変形部材は、圧縮コイルバネと、
前記圧縮コイルバネの後端面に宛がわれ、前記筒内面凹部及び前記軸外面凹部の両方の後端面に当接可能な後端リングと、
前記圧縮コイルバネの前端面に宛がわれ、前記筒内面凹部及び前記軸外面凹部の両方の前端面に当接可能な前端リングとからなることを特徴とする請求項３に記載の回転工具。
前記中間軸部と前記中間筒部との間に軸方向の負荷が作用していない状態で、前記ヘッド部は、前記筒内面凹部及び前記軸外面凹部の後端面及び前端面と前記圧縮変形部材との係止によって原点位置に保持され、
前記ヘッド部に設けられ、先端側に向かうに従って縮径した先端縮径テーパー部と、
前記ヘッド部に設けられ、先端側に向かうに従って拡径した先端拡径テーパー部と、
前記中間筒部の内周面又は前記中間軸部の外周面の一方に突出形成された係合突部と、
前記中間筒部の内周面又は前記中間軸部の外周面の他方に陥没形成されて、前記ヘッド部が前記原点位置より後側に位置した場合に前記係合突部と係合し、前記ヘッド部が前記ワークから受ける負荷トルクによって前記回転シャフトの後端部に対して回動しながら後退するように前記係合突部を案内する後退用係合摺接部と、
前記中間筒部の内周面又は前記ヘッド部の外周面の他方に陥没形成されて、前記ヘッド部が前記原点位置より前側に位置した場合に前記係合突部と係合し、前記ヘッド部が前記ワークから受ける負荷トルクによって前記回転シャフトの後端部に対して回動しながら前進するように前記係合突部を案内する前進用係合摺接部とを備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の回転工具。
前記中間軸部と前記中間筒部との間に軸方向の負荷が作用していない状態で、前記圧縮変形部材は、前記筒内面凹部又は前記軸外面凹部の一方の後端面と前端面との間で圧縮弾性変形された初期変形状態になりかつ、前記筒内面凹部又は前記軸外面凹部の他方の後端面と前端面との間にクリアランスを空けて挟まれ、
前記ヘッド部に設けられ、先端側に向かうに従って縮径した先端縮径テーパー部と、
前記ヘッド部に設けられ、先端側に向かうに従って拡径した先端拡径テーパー部と、
前記中間筒部の内周面又は前記ヘッド部の外周面の一方に突出形成された係合突部と、
前記中間筒部の内周面又は前記中間軸部の外周面の他方に陥没形成されて、前記ヘッド部が前記クリアランス内の可動範囲の後端位置又はその後端位置より後側に配置された場合に、前記係合突部と係合し、前記ヘッド部が前記ワークから受ける負荷トルクによって前記回転シャフトの後端部に対して回動しながら後退するように前記係合突部を案内する後退用係合摺接部と、
前記中間筒部の内周面又は前記中間軸部の外周面の他方に陥没形成されて、前記ヘッド部が前記クリアランス内の可動範囲の前端位置又はその前端位置より前側に配置された場合に、前記係合突部と係合し、前記ヘッド部が前記ワークから受ける負荷トルクによって前記回転シャフトの後端部に対して回動しながら前進するように前記係合突部を案内する前進用係合摺接部とを備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の回転工具。