JP6861267B1

JP6861267B1 - 回転ツール

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Publication number: JP6861267B1
Application number: JP2019228929A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　誠; 鈴木　　誠; 潤篠原
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2039-12-19
Also published as: US11534896B2; US20210187704A1; EP3838488A1; CN113001453B; CN113001453A; JP2021094668A; TW202128338A

Abstract

【課題】作業者の視界を妨げることなく作業が可能であって、かつツールの微調整が容易な回転ツールを提供する【解決手段】一端にツール部と、他端に把持部とが形成され、可撓性を有するシャフトと、少なくとも一部に湾曲部を有する円筒状の外装体と、を備え、前記シャフトの少なくとも一部に螺旋突起が形成され、前記湾曲部の少なくとも一部に対して螺旋溝が形成されており、前記螺旋突起と前記螺旋溝が螺合することで、前記外装体の内部を前記シャフトが移動可能に構成されている、回転ツール。【選択図】図１

Description

本発明は、回転ツールに関するものである。

従来、狭い作業環境において穿孔、切削、螺合等の回転動作を伴う作業の際に用いるツールとして、回転軸の一方にツールを有し、他方に対して回動自在な把持部が設けられた回転ツールが考案されている（特許文献１）。

特開平８−１４１９２３号公報

しかしながら、従来の回転ツールでは、作業者自身の手が作業者の視界を妨げ、作業がしづらくなるといった課題がある。また、回転軸方向に対する深さ等、ツールの微調整が作業者の力加減に依存する場合があり、極めて精密な作業の場合には高い熟練技能が要求されるという課題がある。

そこで、本発明は、上記従来の回転ツールの課題を考慮してなされたものであり、作業者の視界を妨げることなく作業が可能であって、かつツールの微調整が容易な回転ツールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の回転ツールは、一端にツール部と、他端に把持部とが形成され、可撓性を有するシャフトと、少なくとも一部に湾曲部を有する円筒状の外装体と、を備え、
前記シャフトの少なくとも一部に螺旋突起が形成され、前記湾曲部の少なくとも一部に対して螺旋溝が形成されており、前記螺旋突起と前記螺旋溝が螺合することで、前記外装体の内部を前記シャフトが移動可能に構成されている、ことを特徴とする。

この構成によると、作業箇所の周囲に障害物があっても回避することが容易となり、作業者の手を作業箇所に近づけることなく回転運動を伝えることができるため、作業者の手が妨げになることがない。また、シャフトと外装体が螺合することで、シャフトが１回転したときに軸方向に進む距離が決定されるため、熟練技能を有していなくても深さ等を微調整することが容易となる。

また、本発明は、前記螺旋溝のピッチが、前記湾曲部の曲率の中心点から離れるに従って大きくなる、という構成であってもよい。この構成によると、前記シャフトが前記湾曲部を移動したとき、合わせて湾曲する前記シャフトに生じるピッチの変化に対応ができ、前記シャフトを滑らかに移動させることが可能になる。

また、本発明は、前記螺旋突起と前記螺旋溝が螺合する際に、対向する各々のねじ山が、任意の同じ傾斜角度で形成されているという構成であってもよい。この構成によると、前記シャフトが前記湾曲部を移動したとき、合わせて湾曲する前記シャフトに設けられている螺旋突起のねじ山と、前記湾曲部に設けられている螺旋溝のねじ山が並行な状態で螺合するため、前記シャフトを滑らかに移動させることが可能になる。

また、本発明は、前記ツール部が、前記シャフトに対して着脱可能に形成されているという構成であってもよい。この構成によると、用途や使用頻度に合わせて、シャフトにツールを固定するか形状違いのツールを着脱して使用することができ、また前記湾曲部を通過できないツールの使用が可能になる。

また、本発明は、前記ツール部が、前記シャフトと一体に形成されているという構成であってもよい。この構成によると、シャフトの一端に必要形状のツールを一体に形成することで、低コストでの提供が可能になる。

また、本発明は、前記シャフト又は前記外装体の少なくともどちらかに一方に、前記シャフトの移動を抑制するストッパー部材が設けられているという構成であってもよい。この構成によると、前記ツール部の前記外装体からの突出量を調整することが可能になる。

また、本発明は、前記外装体外周の任意の位置に、着脱可能な保持部材を設けられているという構成であってもよい。この構成によると、前記外装体の曲率が変わることを抑制できるうえ、前記外装体を安定して保持することが可能になる。

また、本発明は、前記螺旋溝が、前記外装体の両端部から任意の長さまで形成され、前記外装体の中間部には螺旋溝が設けられていないという構成であってもよい。この構成によると、前記螺旋溝と前記螺旋突起による螺合部を減少させることで摩擦抵抗を低減することができるため、前記シャフトが滑らかに移動することが可能になる。

本発明によれば、作業者の視界を妨げることなく作業が可能であって、かつツールの微調整が容易な回転ツールを提供することができる。

第１実施形態における全体を示した図である。第１実施形態における外装体の全体を示した図である。第１実施形態におけるシャフトの全体を示した図である。第１実施形態における外装体の断面を示した図である。第１実施形態における外装体とシャフトの螺合状態を示した図である。第２実施形態における全体を示した図である。第２実施形態における回転ツールの両端部の断面を示した図である。第２実施形態におけるシャフトの全体を示した図である。第２実施形態におけるツールの固定方法を示した図である。第２実施形態におけるツールが取り外し可能な固定方法を示した図である。第２実施形態におけるツールが一体形成されているシャフトの全体を示した図である。第３実施形態における全体を示した図である。第３実施形態における着脱可能な保持部材を示した図である。第３実施形態における保持部材の固定方法を示した図である。各実施形態におけるツール部として利用可能な螺旋状ツールの例を示した図である。各実施形態におけるツール部として利用可能なドライバーツールの例を示した図である。各実施形態におけるツール部として利用可能な研削ツールの例を示した図である。

以下、図１〜図１７を参照し、本発明の回転ツールの実施形態について説明する。なお、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態について、図１から図５、図１５から図１７を参照しながら詳述する。

（回転ツールの全体構成）
以下に、本実施形態の回転ツールの全体構成について説明する。
図１は、本実施形態の回転ツール１において、外装体２とシャフト３が螺合し、ツール部３２と、把持部３３が外装体２から突出した状態を示している。また、図２は外装体２の全体を示した図である。また、図３は、ツール部３２と把持部３３を備えるシャフトの全体を示した図である。また、図４は、外装体２の円筒内面の螺旋溝を示した図である。また、図５は外装体２とシャフト３が螺合し、その螺合状態を詳細に示した図である。

図１から図３に示すように、回転ツール１は、外装体２及びシャフト３を備えている。

本実施形態においては、図１に示す回転ツール１において、紙面に対して左側を曲率中心方向、右側を曲率外周方向、上側をツール部方向、下側を把持部方向とする。

本実施形態の回転ツール１では、図１に示すように外装体２の内部にシャフト３が螺合し、ツール部３２と、把持部３３が外装体２から突出可能に構成されている。以下、本実施形態の回転ツール１の各構成について説明する。

（外装体）
外装体２は、少なくとも一部に湾曲部を有する円筒状であり、図４に示すように、外装体２の内周には、シャフト３と螺合可能に配置された螺旋溝２１が設けられている。

外装体２の長さは、外装体２の外径に対して２０倍以上であり、且つ、外径が１０ｍｍ以下であることが望ましい。また、外装体２の湾曲部の曲率の半径は、外装体２の外径に対して４０倍以上とすることが望ましい。

外装体２は、金属または樹脂で形成され、柔軟性があり塑性変形が起きない範囲で、曲率を変えることができる材質を用いることが望ましい。例えば、金属ではステンレス、チタン、黄銅、真鍮等、樹脂ではＰＯＭ、ＰＰＳ、ＰＣ、ＡＢＳ樹脂等を用いることが望ましい。

これによれば、回転ツール１の使用中に作業者の保持力等で曲率がわずかに変化した場合であっても、折損せずにシャフト３を回転させることができる。

但し、外装体２の材料や形状、寸法は、図示例に限定されるものではなく、デザイン性や用途、加工性等を勘案しながら、適宜変更しても構わない。

（シャフト）
シャフト３は、図３に示すように、可撓性を有する材料によって形成され、外周の少なくとも一部に螺旋突起３１が設けられている（螺旋突起は図３には不図示）。

また、シャフト３の一端にはツール部３２が設けられており、もう一端にはシャフトを保持するための把持部３３が設けられている。

シャフト３は、例えば、樹脂材料や金属材料、あるいは、これらの各材料を適宜組み合わせることで構成されている。但し、シャフト３の形状は、図示例の形状に限定されるものではなく、デザイン性やサイズ面を勘案しながら、適宜変更しても構わない。

シャフト３は、金属または樹脂で形成され、可撓性があり、塑性変形が起きない範囲で、曲率を変えることができる材質を用いることが望ましい。これによれば、回転しながら進むシャフト３が、折損せずに湾曲部を通過することができる。

（螺旋溝の構成）
図４に示すように、外装体２湾曲部内周の一部には螺旋溝２１が設けられている。湾曲部の曲率をｒ、円弧長をＰとした場合の、曲率中心方向に最も近い螺旋溝を、螺旋溝２１aとし、そのピッチ長をＬ１とする。同様に、曲率中心方向から最も遠い螺旋溝を螺旋溝２１ｂとし、そのピッチ長をＬ２とする。

そして、本実施形態における回転ツール１では、螺旋溝２１ａ及び螺旋溝２１ｂにおけるピッチ長Ｌ１、Ｌ２がＬ１＜Ｌ２となるように構成されていることが望ましい。

（螺旋突起の構成）
図５に示すように、シャフト３外周の一部には、螺旋突起３１が設けられている。曲率中心方向に最も近い螺旋突起を螺旋突起３１aとし、そのピッチをＭ１とする。同様に、曲率中心方向から最も遠い螺旋突起を螺旋突起３１ｂとし、そのピッチをＭ２とする（Ｍ１及びＭ２は、図５には不図示）。

そして、本実施形態における回転ツール１では、螺旋突起３１ａ及び螺旋突起３１ｂにおけるピッチ長Ｍ１、Ｍ２がそれぞれ同一のピッチで配置されており、外装体２と螺合していないシャフト３単体の状態で、Ｍ１＝Ｍ２となるように構成されていることが望ましい。

（シャフトが外装体内を移動する際の動作）
シャフト３が湾曲部を有する外装体２内を移動する際、シャフト３も湾曲部の曲率に合わせて湾曲し、曲率中心側の円弧長と、曲率外周側の円弧長が異なるため、螺旋突起３１のピッチ長は、曲率中心方向の螺旋突起３１ａでは短くなり、曲率外周方向の螺旋突起３１ｂでは長くなる。すなわち、ピッチ長Ｍ１、Ｍ２がＭ１＜Ｍ２となる。

本実施形態では、外装体２において、Ｌ１＜Ｌ２を満たす螺旋溝２１が、螺旋突起３１ａ及び螺旋突起３２ｂのピッチ長の変化に対応するように形成されている。

これにより、螺旋溝と螺旋突起の螺合時のピッチを全周で同等とすることができるため、シャフト３の回転時には、全ての螺旋溝と螺旋突起の摺動部が接触または極微小な隙間をもつ位置となる。

したがって、接触している摺動部に応力が集中した場合には、螺旋溝２１または螺旋突起３１が微小に変形し、他の螺旋溝２１または螺旋突起３１が接触することで、応力を分散して摺動部の抵抗を軽減できるため、外装体２内をシャフト３がスムーズに回転しながら移動することが可能となる。

（望ましい螺合状態）
図５に示すように、本実施形態において、外装体２とシャフト３が螺合する際、摺動・対向するそれぞれの螺旋溝２１とそれに対応する螺旋突起３１が、任意の同じ傾斜角度で形成されていることが望ましい。また、螺旋溝２１及び螺旋突起３１のそれぞれの角度は１５度から９０度未満であることが望ましい。

これによれば、外装体２内でシャフト３を螺旋溝２１に沿って摺動しながら回転する際に、螺旋溝２１と螺旋突起３１の摩擦抵抗を低減してスムーズに回転させることができる。

（ツール部）
以下に、本実施形態における、ツール部３２で利用可能な先端部材について図１５から図１７を参照しつつ説明する。なお、寸法比率等は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法、形状等は一例であって、それらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

（ツール部で用いるツール）
ツール部３２で用いる先端部材は、螺旋運動によって作用するツールであることが望ましい。図１５から図１７は、本実施形態において利用可能な螺旋運動によって作用するツールの例である。

図１５各図に示すように、先端部が、螺旋状のツールであってもよい。図１５（ａ）は、従来の歯科根管治療に用いるツールの例である。図１５（ｂ）は、ゆるやかな螺旋状の刃を持った、根管を拡大及び清掃する歯科根管治療用ツールであるリーマの先端形状を示した図であり、図１５（ｃ）は、リーマよりねじれが強い螺旋状の歯科根管治療用ツールであるファイルの先端形状を示した図である。

ツール部３２で利用可能な螺旋状ツールは、歯科根管治療ツールだけに限らず、ドリルやエンドミル等、その他の用途に用いる螺旋状ツール等も含まれる。

また、図１６に示すように、先端部が、ねじ回しにおける先端部材の機能を持つツールであってもよい。図１６（ｂ）にあるように、一般的なねじ頭のくぼみ形状であるプラスやマイナス、六角等、用途に応じて適宜変更して実施することが可能である。

加えて、図１７に示すように、先端部が、研磨等の機能を持つツールであってもよい。丸棒形状の先端部材にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）等の研磨粒を表面固着させることで、極めて精密な研磨ツールとして利用することが可能である。

本実施形態で説明した各先端部は、シャフトと一体または別体で形成され、その形状については、用途や寸法等に応じて、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について、図６から図１１を参照しながら詳述する。なお、第１の実施形態と共通の項目については、説明を省略する場合がある。

（回転ツールの全体構成）
以下に、本実施形態の回転ツール１０の全体構成について説明する。
図６は、本実施形態の回転ツール１０において、外装体２０とシャフト３０が螺合し、ツール部３２と、把持部３３、及びストッパー部材３７が外装体２０から突出した状態を示している。また、図７は外装体２０とシャフト３０が螺合し、ツール部３２近傍と把持部３３近傍における螺合状態を詳細に示した図である。

図６に示すように、回転ツール１０は、外装体２０及びシャフト３０を備えている。

（外装体）
外装体２０は、少なくとも一部に湾曲部を有する円筒状であり、図７に示すように、外装体２０の内周が、螺旋溝等が設けられていない中間部２１１と、シャフト３０と螺合可能に配置された、ツール部側端部から任意の長さに形成されている螺旋溝２１２、及び把持部側端部から任意の長さに形成されている螺旋溝２１３、で構成されている。

（シャフト）
シャフト３０は、図７に示すように、螺旋突起等が設けられていない中間部３１１と、外装体２０と螺合可能に配置された、ツール部側に任意の長さで形成されている螺旋突起３１２、及び把持部側に任意の長さで形成されている螺旋突起３１３、で構成されている。

また、図８に示すように、シャフト３０の一端にはツール部３２が設けられており、もう一端にはシャフトを保持するための把持部３３及び、シャフト３０の移動を抑制するストッパー部材３７が設けられている。

（ツール部）
図９に示すように、ツール部３２は、シャフト３０と別体で形成し、シャフト３０に対して取付固定可能に構成されていてもよい。これによれば、シャフト３０と外装体２０を螺合させた後、突出してるシャフト３０の一端にツールを取り付けることで、外装体２０内を通過できない長尺のツールを利用することが可能となる。

ツールの固定方法は、図９に示すように、シャフト３０の一端から長手方向に任意の深さで形成された開口部を持つツール接続部３４に、ツール部３２を挿入し、接着によってツール部３２を固定する、といった方法でもよい。

但し、本実施形態で説明したツール部３２の固定方法は一例であり、圧入や溶接等、一般的な固定に用いられる方法であればすべて含まれる。

図１０に示すように、ツール部３２は、シャフト３０と別体で形成し、シャフト３０に対して着脱可能に構成されていてもよい。これによれば、形状が異なるツールを連続して使用する場合や、使い捨てもしくは交換頻度の高いツールを使用する場合等において、ツールの交換が容易となり、利便性が向上する。

ツールの着脱方法は、図１０に示すように、シャフト３０のツール側の一端から長手方向に任意の深さで形成された開口部を持つツール接続部３４に、シャフト３０の短手方向から貫通孔３４ｃを設け、ツール部３２を開口部からツール接続部３４に挿入後、貫通孔３４ｃにツール固定ねじ３６を挿入し固定する、といった方法であってもよい。

また、ツールの着脱方法は、シャフト先端面に付勢バネやボールが可動する構造の異形穴を設け、シャフト３０と別体で形成されたツール部３２の作業に用いない一端の任意の位置の外周に、付勢バネやボールが収まる溝や穴を形成し、ツールを異形穴に押し込むことで保持される構造であってもよい。

加えて、ツールの着脱方法は、シャフト３０のツール側端面を三ツ割のチャック状に加工し、チャック部外周に雄ネジを形成し、ツールをチャックに挿入後、チャック部外周ネジ部にナット状部品を締め込むことでツールを固定する方法であってもよい。

但し、本実施形態で説明したツールの着脱方法は一例であり、一般的な着脱に用いられる方法であればすべて含まれる。

図１１に示すように、ツール部３２は、シャフト３０と一体に形成されていてもよい。これによれば、外装体２０内を通過できる短尺のツールを、取り替えることなく使用する場合において、シャフトの一端に必要形状のツールを一体に形成することで、低コストでの提供が可能となる。

また、本実施形態で説明したツール部３２は、本実施形態以外においても、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について、図１２から図１４を参照しながら詳述する。なお、第１及び第２の実施形態と共通の項目については、説明を省略する場合がある。

（回転ツールの全体構成）
以下に、本実施形態の回転ツール１００の全体構成について説明する。
図１２は、本実施形態の回転ツール１００において、外装体２とシャフト３が螺合した状態で、ツール部３２と、把持部３３が外装体２から突出し、外装体２の外周に保持部材４が取り付けられた状態を示している。また、図１３は、保持部材４のみを抽出した図であり、図１４は、保持部材４と外装体２の接続部について詳細を示した図である。

図１２に示すように、回転ツール１００は、外装体２及びシャフト３、保持部材４を備えている。以下、本実施形態の回転ツール１００の各構成について説明する。

（外装体及びシャフト）
本実施形態における外装体２及びシャフト３は、第１実施形態または第２実施形態で説明した、外装体２または外装体２０、シャフト３またはシャフト３０を、要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能であるため、本実施形態での説明は省略する。

（保持部材）
保持部材４は、図１２及び１３に示すように、外装体２の任意の位置に取付可能な保持部材固定部４１と、回転ツール１００を保持することが可能な大きさに形成されているアーム部４２と、複数のアーム部を接続し、保持部材固定部４１の固定位置に合わせて回動可能に設けられている軸部４３と、保持部材固定部４１を固定するための保持部材固定ねじ４４から構成されている。以下、保持部材４の各構成について説明する。

（保持部材固定部）
保持部材固定部４１は、図１４に示すように、アーム部４２の一端に設けられており、外装体２を挟持するための凹部と、保持部材固定ねじ４４用の貫通孔が形成された、一対の固定部材から構成されていてもよい。

保持部材固定部４１は、前記凹部にて外装体２を挟み込み、前記貫通孔にて保持部材固定ねじ４４を嵌合させることで、外装体２と接続及び固定することができる。

また、保持部材固定部４１は、前記凹部が外装体２の湾曲部の曲率に対応する形状であることが望ましい。これによれば、保持部材の取付位置を任意に変更でき、用途や使用者の好み等によって調節することが可能となる。

（アーム部）
アーム部４２は、図１２及び図１３に示すように、１本以上の長尺部材のアームで構成されており、一端には保持部材固定部４１が設けられている。

また、アーム部４２は、アーム中間部が柱体であることが望ましい。これによれば、一定の強度を確保でき、保持のしやすさを向上させることが可能となる。

但し、アーム部４２の形状及び寸法は、外装体２の曲率及び寸法、保持のしやすさ等を考慮し、適宜変更して実施することが可能である。

（軸部）
軸部４３は、アーム部４２が２本以上で構成されているとき、保持部材固定部４１側と異なる一端に設けることができる。

軸部４３は、アーム同士を接続し、且つそれぞれのアームが軸部４３を中心として回動可能に構成されていることが望ましい。これによれば、２本以上あるアーム同士の角度を適宜変更でき、用途や使用者の好み等によって調節することが可能となる。

本実施形態で説明した、保持部材の構成及び形状、固定方法等は一例であり、要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよい。

１………回転ツール
２………外装体
２１……螺旋溝
３………シャフト
３１……螺旋突起
３２……ツール部
３３……把持部
３４……ツール接続部
３５……ツール固定材
３６……ツール固定ねじ
３７……ストッパー部材
４………保持部材
４１……保持部材固定部
４２……アーム部
４３……軸部
４４……保持部材固定ねじ

Claims

一端にツール部と、他端に把持部とが形成され、可撓性を有するシャフトと、少なくとも一部に湾曲部を有する円筒状の外装体と、を備え、
前記シャフトの少なくとも一部に螺旋突起が形成され、前記湾曲部の少なくとも一部に対して螺旋溝が形成されており、前記螺旋突起と前記螺旋溝が螺合することで、前記外装体の内部を前記シャフトが移動可能に構成され、
前記螺旋溝のピッチが、前記湾曲部の曲率の中心点から離れるに従って、大きくなることを特徴とする、回転ツール。
前記螺旋突起と前記螺旋溝が螺合する際に、対向する各々のねじ山が、任意の同じ傾斜角度で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の回転ツール。
前記ツールが、前記シャフトに対して着脱可能に形成されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の回転ツール。
前記ツールが、前記シャフトと一体に形成されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の回転ツール。
前記シャフト又は前記外装体の少なくともどちらかに一方に、前記シャフトの移動を抑制するストッパー部材が設けられていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転ツール。
前記外装体外周の任意の位置に、着脱可能な保持部材を設けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の回転ツール。
前記螺旋溝が、前記外装体の両端部から任意の長さまで形成され、前記外装体の中間部には螺旋溝が設けられていないことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の回転ツール。