(57)【要約】【課題】  加工、組立が容易で、高性能のエアモータを有するエア工具を提供すること。【解決手段】  圧縮空気を吸気する吸気口と、圧縮空気を排気する排気口と、を有する円筒形状のシリンダと、前記シリンダに収容され、前記前記シリンダに対して偏心して設けられ、前記シリンダに対して回転可能なロータと、前記ロータに設けられ、前記ロータの径方向に延びる溝部と、前記溝部に設けられ、前記ロータの径方向に移動可能なベーンと、有するエア工具であって、前記シリンダの後面を塞ぐ後方サイドプレートと、前記シリンダの前面を塞ぐ前方サイドプレートと、を有しており、前記前方サイドプレートは、前記シリンダよりも軟質の部材で構成されるとともに、前記サイドプレートを前記シリンダ方向へと押圧する固定手段を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を吸気する吸気口と、圧縮空気を排気する排気口と、を有する円筒形状のシリンダと、
前記シリンダに収容され、前記前記シリンダに対して偏心して設けられ、前記シリンダに対して回転可能なロータと、
前記ロータに設けられ、前記ロータの径方向に延びる溝部と、
前記溝部に設けられ、前記ロータの径方向に移動可能なベーンと、
を有するエア工具であって、
前記シリンダの後面を塞ぐ後方サイドプレートと、
前記シリンダの前面を塞ぐ前方サイドプレートと、
を有しており、
前記前方サイドプレートは、前記シリンダよりも軟質の部材で構成されるとともに、前記サイドプレートを前記シリンダ方向へと押圧する固定手段を設けることを特徴とするエア工具。
【請求項２】
前記前方サイドプレートは、固定手段と当接可能な金属製サイドプレートと、前記金属製サイドプレートに接触し、前記シリンダと接触する樹脂製サイドプレートと、を有することを特徴とする請求項１記載のエア工具。
【請求項３】
前記樹脂製サイドプレートを前記金属製サイドプレートと一体に成型したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエア工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気をベーンで受け回転駆動する、ロータリーベーン式のエアモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエアモータ用いたエア工具であるエアインパクトドライバを図７に示す。エア工具は、コンプレッサにより空気を圧縮した圧縮空気を用いて所定の作業を行うものである。
【０００３】
図７中に示すように、エアインパクトドライバ１００は、圧縮空気取り入れ口１０１と、トリガ１０２と、エアモータ１０３と、インパクト機構部１０４と、先端工具保持部１０５とを有する。エアモータ１０３は、回転可能にハウジング１０６の内部に収容されており、インパクト機構部１０４は、ハンマケース１０７の内部に収容されている。
【０００４】
圧縮空気取り入れ口１０１は、ハウジング１０６の内部で空間的につながっている。また、トリガ１０２は操作されることにより、圧縮空気をエアモータ１０３へと供給可能であり、エアモータ１０３は圧縮空気により回転可能である。エアモータ１０３は、インパクト機構部１０４に接続されている。また、インパクト機構部１０４は、先端工具保持部１０５と接続されている。インパクト機構部１０４では、エアモータ１０３の回転を、その回転方向の打撃力に変換するための機構が内蔵されている。このため、先端工具保持部１０５に保持される先端工具によりねじ締めなどを行うことができるようになっている。
【０００５】
従来のエアモータ１０３について、より詳細に説明する。
【０００６】
円筒形のシリンダ１の内側に、円柱状をなすロータ２と、ロータ２の軸線周りに配置された溝部３に径方向に出入り自由なベーン４を複数有し、ロータ２の中心を貫通しロータ２と一体に回転する出力軸５ａとを設け、シリンダ１の両側の端面に、出力軸５を回転自在に支持するとともに、それぞれロータ２の軸方向の動きを規制する軸受け７を有する、サイドプレート６を取り付けて構成されている。
【０００７】
シリンダ１内への給気は、給気口９を通して行われる。給気口９から入気した圧縮空気は、ロータ２の外周溝３に装着された２つのベーンに囲まれた空間に入る。この時の２つの受圧面積の差により、力を受けロータ２は回転する。排気口１０より圧縮空気が排出される。以上の動作により、エアモータは動作する。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１０３７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
エアモータの出力を向上するには、シリンダ１内径とベーン４、ロータ２で囲まれた空間の密閉性を上げることが必要である。密閉性が悪いと、空間内にためられた圧縮空気が漏れて圧力が低下し、結果ベーン４を押す力が弱まり、ロータ２の回転トルクが低下し、更にはエア消費量の増加を招く。
【００１０】
シリンダ１とベーン４は、ベーン４が回転時の遠心力でシリンダ１に押し付けられるので、密閉性は高い。しかし、ロータ２とサイドプレート６とのクリアランス１１は、軸受け７のガタ、シリンダ１とロータ２の加工による誤差を考慮しなければならず、０にすることができない。
【００１１】
従来のエアモータを組立てる時の断面図を、図８に示す。組立は後方向から行う。まず、軸受け７ｂを有するサイドプレート６ｂに、出力軸５ａを有するロータ２を組み込む。この時、出力軸５ｂを軸受け７ｂに圧入する。次にロータ２に放射状に等配された溝部３に径方向に出入するベーン４を挿入し、シリンダ１を取付ける。最後に、出力軸５ａに軸受け７ａを有したサイドプレート６ａをすき間ばめで組み込む。
【００１２】
組立時の、ロータ２とサイドプレート６のクリアランスについて説明する。まず初めに組むロータ２とサイドプレート６ｂは、ロータ２の回転が阻害されないようクリアランス１１ｂを設けて組立てる。密閉性を向上させるために、クリアランス１１ｂは、できる限り小さくする必要がある。そこでロータを、図中左方向にいっぱいに引いた状態で、サイドプレート６ｂとの間に極わずかなクリアランス１１ｂができるよう調整しながら組立てる。この時、軸受け７ｂのガタによって図中右に寄った時、ロータ２とサイドプレー６ｂは接することがあるが、ロータ２はクリアランス１１ｂ分図中左方向に移動できるので、ロータ２の回転が阻害されることはない。最後に組むサイドプレート６ａとロータ２のクリアランス１１ａも、サイドプレート６ａがロータ２に接し、ロータ２の回転を阻害しないよう設定する必要があるが、サイドプレート６ｂと違い、軸受け７ａと出力軸５ａとのはめ合いが、すき間ばめのため調節できず、シリンダ１とロータ２の軸方向の長さの差で決まってしまう。クリアランス１１ａは、（シリンダ１の最小長）―（ロータの最大長）―（クリアランス１１ｂ）が少なくても０となるように、シリンダ１もしくはロータ２の軸方向の長さを決めることで、決定される。しかしながら、シリンダ長、ロータ長には、加工上の公差があるため、実際のクリアランス１１ａは０以上であり、３０マイクロメートル以上のクリアランスが生じるのが一般的である。
【００１３】
理想のエアモータの断面図を図９に示す。ロータ２とサイドプレート６のクリアランス１１は、軸受け７のガタを考慮したクリアランス１１ｂ、クリアランス１１ａは０である。クリアランス１１ｂの範囲で、ロータ２は図中左右に動き、サイドプレート６にロータ２がかじってロータの回転を妨げることはない。
【００１４】
しかし実際には、上述した加工公差を考慮するため、図８のようにクリアランス１１ａは確保しなければならず、空間１３の密閉性が損なわれていた。そのため、クリアランス１１ａを最小にするために、できるだけ精度良くシリンダ１、ロータ２を加工する必要があり、加工工数の増大をまねいていた。
【００１５】
また、クリアランス１１ｂが適正に確保されていないと、クリアランス１１ａが確保できず、ロータ２とサイドプレート６ａが接触するという状態になる。そこで、エアモータ組立時には、クリアランス１１ａを小さくするためには、シリンダ１とロータ２の組合せを決めて組立てる必要があり、組立性を損ねていた。
【００１６】
本発明の目的は、上記欠点を解消し、加工、組立が容易で、高性能のエアモータを有するエア工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的は、圧縮空気を吸気する吸気口と、圧縮空気を排気する排気口と、を有する円筒形状のシリンダと、前記シリンダに収容され、前記前記シリンダに対して偏心して設けられ、前記シリンダに対して回転可能なロータと、前記ロータに設けられ、前記ロータの径方向に延びる溝部と、前記溝部に設けられ、前記ロータの径方向に移動可能なベーンと、有するエア工具であって、前記シリンダの後面を塞ぐ後方サイドプレートと、前記シリンダの前面を塞ぐ前方サイドプレートと、を有しており、前記前方サイドプレートは、前記シリンダよりも軟質の部材で構成されるとともに、前記サイドプレートを前記シリンダ方向へと押圧する固定手段を設けることにより達成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成とすることにより、加工、組立が容易で、高性能のエアモータを有するエア工具を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施形態について、図１から図６までを参照して説明する。なお、エア工具の本体部については、従来例と同様であるために、説明を省略する。
【００２０】
図１は本発明の実施例である、エアモータ２００の断面図である。このエアモータ２００は、圧縮空気の給気口９と排気口１０を有したシリンダ１の内側に、シリンダ１内径に対して、偏心させて金属製のロータ２が配置されている。ロータ２の外周面は、軸線周りに放射状に等配された溝部３が設けられてあり、各溝３内にはロータ２の半径方向へ摺動変位可能で、シリンダ１の内面を摺動しながら径方向に出入するベーン４が押入されている。更にロータ２の両端面には、ロータ２の中心を貫通しロータ２と一体に回転する出力軸５ａとを設けてある。シリンダ１の両側の端面に密着し、それぞれロータ２の軸方向の動きを規制するサイドプレート６ａ、６ｂに挿入した軸受け７ａ、７ｂによって、ロータ２は回転自在に支持されている。また、サイドプレート６ａのロータ２との対向面には、テフロン（デュポン社の登録商標）などのフッ素樹脂を含有した樹脂製のプレート８を配設している。
【００２１】
図２は、図１のＡ−Ａ線矢視図を示す。プレート８がの中心には、ロータ２が貫通する穴が設けられている。
【００２２】
図３に図１のＢ−Ｂ線矢視図を示す。シリンダ１の内側に、円柱状をなすロータ２と、ロータ２の軸線周りに配置された溝部３に径方向に出入り自由なベーン４を有し、ロータ２の中心を貫通しロータ２と一体に回転する出力軸５ａとを設け、シリンダ１の両側の端面に、出力軸５を回転自在に支持するとともに、それぞれロータ２の軸方向の動きを規制する軸受け７ａ、７ｂを有する、サイドプレート６ａ、６ｂを取り付けて構成されている。
【００２３】
シリンダ１内への給気は、給気口９ａを通して行われる。給気口９から入気した圧縮空気は、ロータ２の外周溝３に装着されたベーン４ａと４ｂに囲まれた空間１３ａに入る。この時、ベーン４ａよりベーン４ｂの方が受圧面積が大きいことから、より大きな力を受けロータ２は図中の反時計回りに回転する。次にベーン４ｂとベーン４cに囲まれた空間１３ｂでは、ベーン４cのほうがより大きな力を受け、ロータは図中の反時計回りに回転し、ベーン４cと４dに囲まれた空間１３cで排気口９より圧縮空気が排出される。以上の動作の繰り返しで、エアモータ２００は動作する。このようにして、ねじ締めに行う際に必要な回転力をエアモータ２００の出力軸５ａから出力する。
【００２４】
なお、ねじを緩ませる際に、エアモータ２００を逆転させることが必要な場合がある。その場合には、図示しないハウジングに設けられた機構を操作することにより、吸気口９ｂから空気を流入させることができるようになっている。
【００２５】
図４に、図１中のＣ付近の拡大図を示す。
【００２６】
ベーン４は、シリンダ１の内周面にほぼ接触するようにロータ２に設けられている。シリンダ１に押し付けられるように、サイドプレート６ａに一体に成型されたテフロンを含有した樹脂製のプレート８が設けられている。なお、サイドプレート６ａには軸受７ａが圧入されており、サイドプレート６ａをストッパ２０が後方へと押し付けている。
【００２７】
図５及び図６で、本発明一実施形態を構成するエアモータ２００の組立の方法について説明する。
【００２８】
図５は、サイドプレート６ａ、プレート８を組立前の状態を示す。（シリンダの軸方向長さ）は、（ロータの軸方向長さ）より長く（ロータの軸方向長さ）+（クリアランス１１ｂ）より短い。
【００２９】
図６は、サイドプレート６ａ、プレート８を組立てた状態を示す。図５の状態からストッパ２０はその外周面にねじ２０ａがきってあり、ハウジングにもそのねじ２０ａとねじ嵌合可能なねじ１０６ａが設けられている。ストッパ２０に設けられた凹部２０ｂに嵌合可能な工具を用いて回転させると、ねじの作用によりハウジング１０６に対してストッパ２０が後方方向へと移動可能となっている。ストッパ２０を後方向へと移動させると、ストッパ２０にサイドプレート６ａが接触する。更に移動させると、ストッパ２０ｂとサイドプレート６ａとが一体に後方へと移動する。
【００３０】
ロータ２は、クリアランス１１ｂ分だけ後方へ移動し、シリンダ１前端面と、ロータ２前端面がプレート８の後端面に当接している。また、ロータ２右端面は、わずかな隙間(クリアランス１１ｂ以下、０以上)をもって、サイドプレート６ｂと対向している。
【００３１】
図６の状態で、エアモータにエアを導入し回転させると、ロータ２は、プレート８、サイドプレート６ｂとこすれながら回転をはじめる。ロータ２とサイドプレート６ｂとのクリアランスは、スムーズに回転できるクリアランス１１ｂより小さいため、サイドプレート６ｂや、ロータ２の端面の凹凸により、抵抗が生じるためである。ロータ２とプレート８との関係についても同様である。この状態で回転を続けると、ロータ２の端面により、プレート８が磨耗していく。この磨耗は、ロータ２がクリアランス１１ｂ分だけ左右に移動するためであり、金属製のロータ２より高度の低い樹脂製のプレート８が削れていくためである。
【００３２】
図１は、初期の回転によりプレート８の磨耗が進行し、収束した状態である。この状態は、ロータ２とサイドプレート６ｂのクリアランスは、回転に阻害のないクリアランス１１ｂが確保されており、また、プレート８はロータ２に倣う形で形成されており、回転は阻害されない。また、ロータ２とサイドプレート６のクリアランスは、左右あわせてクリアランス１１ｂとなり、従来のエアモータでのクリアランス１１ａ＋１１ｂより小さく、エアの密閉性が向上される。従って、エアモータの高出力化、高効率化が可能となる。
【００３３】
なお、プレート８は、テフロン含有の樹脂としているが、ロータ２より低硬度で、初期回転を行うための摺動性を確保できれば、その他の材質、例えばアルミや、アルミにテフロン、二硫化モリブデンをコーティングしたもの、グラファイト等であってもかまわない。
【００３４】
また、プレート８は、サイドプレート６ａと一体に成形したものでもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態を示すエア工具を構成するエアモータの一部断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視図
【図４】図１のＣ付近拡大図
【図５】本発明の一実施形態を示すエア工具を構成するエアモータの組立前の状態を示す一部断面図
【図６】本発明の一実施形態を示すエア工具を構成するエアモータの組立後の状態を示す一部断面図
【図７】従来のエア工具を示す一部断面図
【図８】従来の組立前のエアモータを示す一部断面図
【図９】従来の組立後のエアモータを示す一部断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  シリンダ、２  ロータ、３  溝部、４  ベーン、５ａ  出力軸、６ａ  前方サイドプレート、６ｂ  後方サイドプレート、７ａ  軸受け、７ｂ  軸受、８  プレート、９ａ  吸気口、１０  排気口、１００  エアインパクトドライバ、１０１  圧縮空気取入れ口、１０２  トリガ、１０３  エアモータ、１０４  インパクト機構部、１０５  先端工具保持部、１０６  ハウジング、１０７  ハンマケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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