(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空気導入通路を形成したメインボディと、その空気導入通路から供給される空気によって回転力を発生させるための回転力発生手段と、その回転力発生手段の構成部材としてのロータとを有する空気回転工具において、前記メインボディに通路断面の狭いベンチュリー部を形成し、前記ロータの一端に速度調節用シャフトを固定し、この速度調節用シャフトに対して変位可能であって形状を一端閉鎖の筒状とした速度調節用部材を備え、前記速度調節用シャフトの回転中心軸に対する半径方向に移動可能で速度調節用部材にボールを備え、そのボールにかかる遠心力で速度調節用部材を前記速度調節用シャフトの回転中心軸の軸方向に対して変位させ、前記ロータの回転数が許容回転数近辺に達した場合の速度調節用部材の変位位置で前記速度調節用部材の先端と前記ベンチュリー部との間の空気導入通路の断面を狭くして前記ロータの回転数が許容回転数を越えない供給空気量とするようにし、前記速度調節用部材の変位によって前記速度調節用部材と速度調節用シャフトの先端との間に空間を形成するようにし、前記速度調節用部材の先端閉鎖側に形成される突出部に前記空間と前記空気導入通路とを連絡する貫通小孔を形成したことを特徴とする空気回転工具の回転速度調節装置。
【請求項２】
前記貫通小孔の直径を０．５ｍｍ〜２ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の空気回転工具の回転速度調節装置。
【請求項３】
前記速度調節用部材が前記ボールと接触する面を、前記速度調節用部材の移動方向に対して傾斜した傾斜面とすることを特徴とする請求項１又は２記載の空気回転工具の回転速度調節装置。
【請求項４】
前記突出部と前記ベンチュリー部とで空気導入通路の狭い断面を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気回転工具の回転速度調節装置。
【請求項５】
前記突出部における先端部付近または軸方向全体に、先端に向けて先細りとなるテーパ部を形成したことを特徴とする請求項４記載の空気回転工具の回転速度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気回転工具において最大回転数をある程度以上にならないように制御するようにした空気回転工具の回転速度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアグラインダーやエアサンダー等の空気回転工具は、砥石等の回転研削物あるいは回転研磨物等の加工工具を回転させて被研磨物等を研磨するものである。加工工具は低速よりも高速の方が研削性や研磨性が良く、しかも作業性も優れている。
空気回転工具では一般に、使用する圧力（常用圧力）が取扱説明書等で指示されている。しかし、使用する圧力の指示が無視されて、はるかに高い圧力で使用されているのが実情である。図７に示すように、空気圧力を上げてゆけば、加工工具の回転数は、一点鎖線（ａ）のように許容回転数を越えるようになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
空気回転工具が許容回転数を越えると、加工工具に強度以上の回転力（遠心力）が働いて加工工具が破壊するおそれがある。加工工具が破壊すると、破壊物が四方に飛散して作業者や周囲の人にが怪我をするおそれがあり、極めて危険である。この点から、エアグラインダーやエアサンダー等の空気回転工具では、回転数を最大許容回転数以下に押える必要があった。即ち、図７の実線（ｂ）のように許容回転数を越えないものが望ましい。
また、空気回転工具が許容回転数を越えないように維持するために、自動的に空気供給量を調節して、モータ回転数が所定の回転数の範囲内で増加と減少とを繰り返そうとする。このモータ回転数の増加或は減少との繰り返し動作において回転速度調節装置の速度調節部材が軸方向に伸縮振動を起こすという欠点があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、高い空気圧力が供給されても最大許容回転数を越えないようにして加工工具の破損を生じないようにした空気回転工具の回転速度調節装置を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、振動による回転ムラの生じることのない空気回転工具の回転速度調節装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の空気回転工具の回転速度調節装置は、内部に空気導入通路を形成したメインボディと、その空気導入通路から供給される空気によって回転力を発生させるための回転力発生手段と、その回転力発生手段の構成部材としてのロータとを有する空気回転工具において、前記メインボディに通路断面の狭いベンチュリー部を形成し、前記ロータの一端に速度調節用シャフトを固定し、この速度調節用シャフトに対して変位可能であって形状を一端閉鎖の筒状とした速度調節用部材を備え、前記速度調節用シャフトの回転中心軸に対する半径方向に移動可能で速度調節用部材にボールを備え、そのボールにかかる遠心力で速度調節用部材を前記速度調節用シャフトの回転中心軸の軸方向に対して変位させ、前記ロータの回転数が許容回転数近辺に達した場合の速度調節用部材の変位位置で前記速度調節用部材の先端と前記ベンチュリー部との間の空気導入通路の断面を狭くして前記ロータの回転数が許容回転数を越えない供給空気量とするようにし、前記速度調節用部材の変位によって前記速度調節用部材と速度調節用シャフトの先端との間に空間を形成するようにし、前記速度調節用部材の先端閉鎖側に形成される突出部に前記空間と前記空気導入通路とを連絡する貫通小孔を形成し減衰効果を持たせるようにしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る回転速度調節装置を備えた空気回転工具の全体断面図、図２は図１の要部拡大縦断面図である。図３は図２の要部拡大縦断面図である。
空気回転工具は、メインボディ１０と、その内部に加圧空気を導入するために形成された空気導入通路１２と、その空気導入通路１２からの供給空気によって回転力を発生させるための回転力発生手段１４とを有している。この空気回転工具に、砥石等の回転研削物や回転研磨物等の加工工具１６が着脱自在に取り付けられる。
回転力発生手段１４は、ハウジングとなるシリンダ１８とフロントプレート２０とリアプレート２２を有し、そのハウジングの内部に空間２４を形成し、その空間２４の内部にロータ２６とそのロータ２６に半径方向に出入りする複数のベーン２８とを備えたものである。回転力発生手段１４の空間２４内に空気導入通路１２からの空気が供給され、その供給空気がベーン２８に当たってロータ２６を回転させ、それによって加工工具１６を回転させる。
【０００７】
図２に示すように、ロータ２６のリアプレート２２側の自由端に、速度調節用シャフト３０が回転中心軸を同一にして固定される。この速度調節用シャフト３０は前記空気導入通路１２内に位置している。速度調節用シャフト３０の外側には、キャップ状の速度調節用部材３２が被せられており、速度調節用部材３２の筒状の内壁は速度調節用シャフト３０の外壁に摺接しながら移動するように設定されている。この速度調節用部材３２の筒状の側面には、軸方向に一対の穴３４が形成される。
速度調節用シャフト３０には、軸方向と直角方向に速度調節用シャフト３０と速度調節用部材３２の穴３４を貫通するピン３６が固定され、そのピン３６の両端は速度調節用部材３２の穴３４の外側に突出している。
速度調節用部材３２の穴３４の外側に突出しているピン３６の両端には、カバー３８が被せられて、そのカバー３８と速度調節用部材３２のリアプレート２２側との間にスプリング４０が備えられる。このスプリング４０は、速度調節用部材３２を常にロータ２６側に向けて付勢するためのものである。
【０００８】
前記速度調節用シャフト３０には、軸中心に対して直角な面に、外表面から軸中心に向けてやや内側に伸びる複数個の孔４２が形成され、各孔４２にはボール４４が備えられる。
前記キャップ状の速度調節用部材３２の筒状の端付近の内壁は、軸方向から外側に向けて徐々に開く形状の傾斜壁４６となっている。前記ボール４４はこの傾斜壁４６に接触している。
メインボディ１０の内部に形成される空気導入通路１２の途中には、図３に示すようにベンチュリー部４８が形成され、そのベンチュリー部４８の直径をＤとする。
【０００９】
キャップ状の速度調節用部材３２は、図３に示すように、速度調節用シャフト３０の外側の筒状部５０と、先端閉鎖部５２と、その先端閉鎖部５２に形成されるもので前記筒状部５０より直径が小さい突出部５４とからなる。更に、この突出部５４の先端付近には、先端に近づくにつれて先細となるテーパ部５６を形成する。この突出部５４の径大部の直径をｄとすると、この直径ｄはベンチュリー部４８の直径Ｄより小さいものに設定する。
なお、キャップ状の速度調節用部材３２においては、図３に示すように、テーパ状の突出部５４の根元の外径を前記筒状部５０の外径をより小さいものとしたが、テーパ状の突出部５４の根元の外径を筒状部５０の外径と同一にするようにしても良い。また、テーパ状をストレート状にしても良い。
突出部５４には、そこを貫通して前記筒状部５０の内部に通じる貫通小孔５８が形成されている。先端閉鎖部５２に突出部５４が形成されていない場合には、先端閉鎖部５２に内部に通じる貫通小孔５８を形成するようにしても良い。
【００１０】
次に、動作について説明する。
空気導入通路１２からの加圧空気の供給空気量が多くなると、回転力発生手段１４のロータ２６の回転数が上昇し、ロータ２６に固定されている速度調節用シャフト３０の回転数も上昇する。速度調節用シャフト３０の回転数が増大すると、その孔４２に収容されているボール４４に遠心力が与えられる。
速度調節用シャフト３０の回転数の増加に応じてボール４４が傾斜壁４６を押す力が大きくなり、図２並びに図３で速度調節用部材３２を右方向に移動させる。即ち、速度調節用シャフト３０の回転数の増加に応じて、速度調節用部材３２を図２並びに図３で右方向に移動する。速度調節用シャフト３０の回転数が所定以上になると、速度調節用部材３２の突出部５４がベンチュリー部４８に突入し、図３及び図４に示すようにベンチュリー部４８における空気導入通路１２の通路断面が狭くなり、空気導入通路１２から回転力発生手段１４への供給空気量が制限される。この結果、図５に示すように、速度調節用シャフト３０の回転数は最大許容回転数を大きく越えることがない。
【００１１】
突出部５４の先端付近に先細となるテーパ部５６を付けることによって、空気の流れがスムースになり、応答性や安定性が良い。なお、図１乃至図３においては、突出部５４の先端付近のみにテーパ部５６を設けたが、図６に示すように、突出部５４の軸方向の全長にわたって先細となるテーパ部６０を形成しても良い。なお、突出部５４を円柱形状にしても良い。
図４に示すように、ベンチュリー部４８におけるメインボディ１０と突出部５４との隙間Ｓは、突出部５４を一段細くしたことにより大きくすることができるので、空気回転工具の振動等により突出部５４が若干振れても、ベンチュリー部４８におけるメインボディ１０と突出部５４とが接触することはなく、速度調節用部材３２の摺動性に影響は無い。
【００１２】
図３に示すように、速度調節用シャフト３０に対して速度調節用部材３２が離れる方向に変位すると、速度調節用部材３２の先端閉鎖部５２と速度調節用シャフト３０の先端面との間に空間６２が形成される。速度調節用シャフト３０の先端閉鎖部５２の突出部５４に形成される貫通小孔５８は、一方を空間６２と連絡し、他方を前記空気導入通路１２と連絡する。
もし、速度調節用部材３２に空間６２に至る貫通小孔５８が形成されないとすると、空間６２の容積が大きくなるとその空間６２内に大きな負圧が発生し、速度調節用部材３２の応答性や安定性が悪くなる。このため、速度調節用部材３２に空間６２と空気導入通路１２とを連絡する貫通小孔５８を形成することによって、貫通小孔５８からこの空間６２に空気が出入りして、速度調節用部材３２の移動をスムースに行わせることができる。
【００１３】
従来から、工具の回転速度調節装置においては、モータ回転数の増加或は減少という繰り返し動作が行われ、ロータに回転ムラが生じるという欠点があった。本発明においては、遠心力を発生するボール４４の重量や、スプリング４０の強さや、速度調節用シャフト３０と速度調節用部材３２の摺動部分の摺動抵抗や、供給空気の流量や圧力の具合によって、速度調節用部材３２が速度調節用シャフト３０に対して軸方向に振動し、その振動によって流入空気量が変化し、その流入空気量の変化によってロータ２６に回転ムラが発生するおそれがあった。
【００１４】
しかし、空間６２と空気導入通路１２とを連絡する貫通小孔５８を速度調節用部材３２に形成することによって、この貫通小孔５８を出入りする空気の抵抗が速度調節用シャフト３０に対する速度調節用部材３２の軸方向の振動を解消する。即ち、回転力発生手段１４の回転が上昇すると、空気導入通路１２から貫通小孔５８を経て空間６２に移動する空気の流入抵抗が発生し、この空気の流入抵抗が速度調節用部材３２に発生する軸方向の振動を防止し、ロータ２６の回転ムラを防止する。また、回転力発生手段１４の回転が下降すると、空間６２から貫通小孔５８を経て空気導入通路１２に移動する空気の流出抵抗が発生し、この空気の流出抵抗が速度調節用部材３２に発生する軸方向の振動を防止し、ロータ２６の回転ムラを防止する。
【００１５】
前記貫通小孔５８の直径を０．５ｍｍ〜２ｍｍ（上下の数値を含むものとする）にすれば、速度調節用シャフト３０に対する速度調節用部材３２の軸方向の振動をなくし、ロータ２６の回転ムラを解消することができる。貫通小孔５８の直径を０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の小さいものとすることによって、貫通小孔５８を通過する空気の抵抗力を十分利用することができ、この空気抵抗力によって回転速度調節装置の速度調節用部材３２に発生する振動をなくし、ロータ２６の回転ムラを防止することができる。貫通小孔５８の直径が０．５ｍｍより小さくなると、空気の抵抗力は大となるが、貫通小孔５８の加工の難易さやゴミ等の目詰まり等を考慮すると好ましくない。貫通小孔５８の直径が２ｍｍより大きくなると、貫通小孔５８を通過する空気の抵抗力が弱くなり、速度調節用部材３２の軸方向の振動を抑制する効果が殆どなくなる。
実際に使用される回転速度調節装置では、空間６２の内径は５０ｍｍ以下であるので、この間におけるどのような内径の空間６２に対しても、貫通小孔５８の直径は０．５ｍｍ〜２ｍｍ（上下の数値を含むものとする）の範囲で十分である。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係わる空気回転工具の回転速度調節装置によれば、ロータの回転数が所定以上に達すると、ロータに固定される速度調節用シャフトに対して軸方向に移動する速度調節用部材によって、空気導入通路から回転力発生手段への供給空気量を制限する。このように、ロータの回転数が所定の値に達すると空気導入通路からの供給空気量を制限するので、ロータの回転数を最大許容回転数を越えなくすることができ、この結果、回転研削物や回転研磨物等の加工工具の破損を防止することができる。
また、速度調節用シャフトと速度調節用部材との間に形成される空間と空気導入通路との間に、それら空間と空気導入通路とを連絡する貫通小孔を形成することによって、その貫通小孔を通過する空気の抵抗力によって、速度調節用部材に発生する軸方向の振動を防いで、ロータの回転ムラを防止して安定的な回転を行うことができる。
更に、速度調節用部材の先端突出部にテーパ部を設けることによって、空気の流れがスムースになり、応答性や安定性を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転速度調節装置を備えた空気回転工具の全体断面図である。
【図２】図１の要部拡大縦断面図である。
【図３】図２の要部拡大縦断面図である。
【図４】ベンチュリー部におけるメインボディと速度調節用部材の要部断面図である。
【図５】本発明に係る回転速度調節装置を備えた空気回転工具の回転数と時間の特性図である。
【図６】速度調節用部材の他の形状を示す部分断面図である。
【図７】従来の空気回転工具の回転数と圧力の特性図である。
【符合の説明】
１０  メインボディ
１２  空気導入通路
１４  回転力発生手段
１６  加工工具
２６  ロータ
３０  速度調節用シャフト
３２  速度調節用部材
３４  穴
４０  スプリング
４４  ボール
４６  傾斜壁
４８  ベンチュリー部
５０  筒状部
５２  先端閉鎖部
５４  突出部
５６  テーパ部
５８  貫通小孔
６０  テーパ部
６２  空間
【図１】
0004364323.tif 000002
【図２】
0004364323.tif 000003
【図３】
0004364323.tif 000004
【図４】
0004364323.tif 000005
【図５】
0004364323.tif 000006
【図６】
0004364323.tif 000007
【図７】
0004364323.tif 000008