特許 5926586 ベーン収納溝を有するロータの形成方法及びその方法によるロータを備えた回転流体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5926586

(24)【登録日】2016年4月28日

(45)【発行日】2016年5月25日

(54)【発明の名称】ベーン収納溝を有するロータの形成方法及びその方法によるロータを備えた回転流体装置

(51)【国際特許分類】

   F01C 1/344 20060101AFI20160516BHJP

【ＦＩ】

   F01C1/344 F

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-62632(P2012-62632)

(22)【出願日】2012年3月19日

(65)【公開番号】特開2013-194608(P2013-194608A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2015年2月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227386

【氏名又は名称】日東工器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083895

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100175983

【弁理士】

【氏名又は名称】海老 裕介

(72)【発明者】

【氏名】中條 隆

【審査官】 佐藤 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２０２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５９６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４２６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２１７５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５７２７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｃ １／００−４６

Ｆ０１Ｃ ２１／０８

Ｆ０２Ｂ ５３／００

Ｆ０４Ｃ １８／３４−３５６

Ｂ２４Ｂ ３９／０４−０６

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向及び半径方向で延びるように形成されたベーン収納溝を有する円柱状のロータと、該ロータを収納する円筒状内周面を有するロータ室を備えるハウジングであって、該ロータの回転中心軸線が該ロータ室の円筒状内周面の中心軸線から偏心した状態で該ロータを収納するハウジングとを有し、該ベーン収納溝に収納されたベーンが、該ロータの回転に伴って、ベーン収納溝内で半径方向で変位しながら該ロータ室の該円筒状内周面と摺動するようにした回転流体装置における該ロータを形成する方法であって、
円柱状のロータ材料に対して、該ロータ材料の外周面に長手軸線方向で開口し該外周面の半径方向に延びるベーン収納溝を形成するステップと、
該ベーン収納溝の両側壁面間に対応する両側面を有する突出部と、該突出部の根本部分からそれぞれ凹状に湾曲しながら次第に側方に延びるＲ面取り用面、及び、該Ｒ面取り用面に続いて側方に延びる変形押圧面を有する工具本体を備えるＲ面取り工具を用意し、該Ｒ面取り工具の該突出部を該ロータ材料の該ベーン収納溝内に挿入して該湾Ｒ面取り用面を該ベーン収納溝の開口縁角部分に押圧して該開口縁角部分のR面取りをしながら、変形押圧面が、該面取りした部分よりも側方に離れた位置で該ロータ材料の該外周面に接して延びるようにし、該R面取りにより側方へ変形される開口縁角部分の材料が該ロータ材料の該外周面上に盛り上がるのを該外周面と該変形押圧面との間の空間内で該変形押圧面により押圧して阻止するステップと、
を有する、ロータの形成方法。

【請求項2】

該Ｒ面取り工具の該変形押圧面が、該突出部を該溝内に挿入して該Ｒ面取り用面を該開口縁角部分に押圧してＲ面取りを行ったときに、該突出部から側方に離れるにしたがって該円柱状部材に近づいて該面取りした部分よりも側方に離れた位置で該外周面に接するように角度付けられている、請求項１に記載のロータの形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、薄板状のベーンを半径方向で可動に保持しながら回転するロータを備えるベーン式エアモータなどの回転流体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ベーン式エアモータは、円筒状内周面によって画定されるロータ室を有するロータハウジングと、ロータ室に対し偏心させて回転可能に取り付けられたベーン付きロータと、を有し、ロータ室に圧搾空気を供給してベーン付きロータを回転し、当該エアモータの回転駆動力を生じるようになっている（特許文献１）。

【0003】

ロータが回転する際、ベーンはロータに設けられたベーン収納溝内で半径方向に動き、ロータ室の内周面との摺動係合を保つ。従って、ベーンはベーン収納溝の側壁面、特に、ベーン収納溝の開口縁角部分との接触による大きな摩耗を受ける。下記特許文献２は、そのような摩耗を低減するために開口縁角部分にバニシング加工によってＲ面取りをする技術を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１５９６８９号

【特許文献2】特開２００９−２２０２２５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２は、具体的には、回転可能とされた円筒状ローラと、該ローラの円筒状外周面の幅方向中央に設けられた環状の突出部とを備え、該突出部の側面と円筒状外周面とが凹状の曲面でつながるようにしたＲ面取り工具を開示している。この工具により、Ｒ面取りを行う場合、突出部を円柱状材料の溝に挿入して当該工具の上記凹状の曲面を溝の開口縁角部分に押圧しながら、当該工具を溝に沿って転動して、上記曲面によるＲ面取りを行うようになっている。

【0006】

本願発明者は、エアモータの性能の向上を図るため、偏心量をなるべく大きくしてロータの外周面をロータ室の内周面になるべく近づける設計を試みてきた。その結果、上記特許文献２による工具を用いてベーン収納溝の開口縁角部分のＲ面取りを行った場合、Ｒ面取りのために押圧され側方に押し出される材料がロータ材料の外周面で盛り上がり、これがロータの外周面をロータ室の内周面に近づける支障となることがあることを知見した。

【0007】

本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、ロータ外周面での材料の盛り上がりを抑えながらＲ面取りしてロータを形成する方法及びその方法により形成したロータを備えた回転流体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、本発明は、
長手方向及び半径方向で延びるように形成されたベーン収納溝を有する円柱状のロータと、該ロータを収納する円筒状内周面を有するロータ室を備えるハウジングであって、該ロータの回転中心軸線が該ロータ室の円筒状内周面の中心軸線から偏心した状態で該ロータを収納するハウジングとを有し、該ベーン収納溝に収納されたベーンが、該ロータの回転に伴って、ベーン収納溝内で半径方向で変位しながら該ロータ室の該円筒状内周面と摺動するようにした回転流体装置における該ロータを形成する方法であって、
円柱状のロータ材料に対して、該ロータ材料の外周面に長手軸線方向で開口し該外周面の半径方向に延びるベーン収納溝を形成するステップと、
該ベーン収納溝の両側壁面間に対応する両側面を有する突出部と、該突出部の根本部分からそれぞれ凹状に湾曲しながら次第に側方に延びるＲ面取り用面、及び、該Ｒ面取り用面に続いて側方に延びる変形押圧面を有する工具本体を備えるＲ面取り工具を用意し、該Ｒ面取り工具の該突出部を該ロータ材料の該ベーン収納溝内に挿入して該湾Ｒ面取り用面を該ベーン収納溝の開口縁角部分に押圧して該開口縁角部分のＲ面取りをしながら、変形押圧面が、該面取りした部分よりも側方に離れた位置で該ロータ材料の該外周面に接して延びるようにし、該Ｒ面取りにより側方へ変形される開口縁角部分の材料が該ロータ材料の該外周面上に盛り上がるのを該外周面と該変形押圧面との間の空間内で該変形押圧面により押圧して阻止するステップと、
を有する、ロータの形成方法を提供する。

【0009】

この方法によれば、ロータ材料のベーン収納溝の開口縁角部分をＲ面取りするときに、該面取りのための押し出される材料がロータ材料の外周面から盛り上がろうとしても、その盛り上がりは、ロータ材料の外周面と接するようになるＲ面取り工具の変形押圧面とロータ材料の外周面との間の空間内に閉じ込められた状態で該変形押圧面により押圧され、一定以上に盛り上がることが阻止される。ここで外周面と接するとは、物理的に完全に接することを必ずしも意味せず、変形押圧面によって押圧される盛り上がり部分が当該工具の押圧面とロータ材料の外周面の間の空間から押し出されるのを実質的に防止する程度に接近した状態をも含むものである。従って、そのような盛り上がり防止ができない場合に較べて、該ロータをロータ室内でより大きく偏心設定し、ロータの外表面をロータ室の円筒状内周面により近づけることができ、当該ロータを用いた回転流体装置の性能を向上させることが可能となる。

【0010】

従ってまた、本発明は
上記方法によって形成され、長手方向及び半径方向で延びるように形成され、薄板状のベーンを半径方向で変位可能に収納したベーン収納溝を有する円柱状のロータと、
該ロータを収納する円筒状の内周面を有するロータ室であって、該ロータをその回転中心軸線が当該ロータ室の円筒状内周面の中心軸線から偏心させた状態で収納するロータ室を備えるハウジングと、
を有する回転流体装置を提供する。
上述の理由により性能のよい回転流体装置とすることができる。

【0011】

以下、本発明に係るＲ面取り工具の実施形態を添付図面に基づき説明する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る方法により形成されたロータを備えたベーン式エアモータの縦断側面図である。

【図2】図３のII-II線に沿って見た図である。

【図3】図２のIII-III線に沿って見た図である。

【図4】図１のベーン式エアモータにおけるベーンと、該ベーンを収納するためにロータに形成されたベーン収納溝とを示す要部拡大断面図である。

【図5】本発明に係るＲ面取り工具の正面図である。

【図6】図５の円で囲んだ部分の拡大断面図であり、環状突出部及びその根本から側方に側方に延びるＲ面取り用面及びそれに続く変形押圧面を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１に示すベーン式エアモータ（回転流体装置）１０は、円筒状内周面１１（図２）を有する筒状体１４及び該筒状体の両端に設けられた第１及び第２端壁１６，１８を有し、内部にロータ室１９が形成されたロータハウジング２０と、該ロータ室内で偏心して設けられたロータ２２と、該ロータに取り付けられた複数のベーン２４と、ロータの両端から該ロータの回転軸線に沿って延び、それぞれ第１及び第２の端壁によって支持される支持軸部２８及び出力軸部２６とを有し、該支持軸部２８の端部にはガバナー３０が取り付けられている。出力軸部２６はベベルギア３４を介して円盤状の研磨部材３２の回転シャフト３６に駆動連結されている。

【0014】

回転シャフト３６、ベーン式エアモータ１０、及び、ガバナー３０は当該空気式グラインダの複数のケーシング部品３８−１〜３８−３からなるケーシング３８内に収納されている。ケーシング部品３８−３は、図示しないエアポンプに連結されたホース４０を介して圧搾空気を受け入れるようにされており、受け入れた圧搾空気は、ケーシング部品３８−２を貫通する連通孔４２を介して、ケーシング部品３８−２と第１端壁１６とによってガバナー３０の周りに形成された圧搾空気供給室４４に供給され、この圧搾空気は、更に、第１端壁１６及び筒状体１４の、図１で見て上方位置に設けられた給気孔４６，４８を介してロータ室に供給されてベーン２４に作用してロータ２２を回転させ、研磨部材３２を回転駆動するようになっている。ベーン２４に作用した圧搾空気は、排気孔４９及び図示しないケーシングに設けられた排気通路を介してケーシング外へ排出されるようになっている。

【0015】

図１においては給気孔４８と排気孔４９とは、説明上、直径方向で相互に対向するように描かれているが、実際には、図２及び図３から分かるように、給気孔４８は、筒状体の周方向において間隔をあけて複数設けられており、また、排気孔４９は、直径方向の対向する位置からは、ずれた位置に複数設けられている。給気孔４８は、筒状体１４の軸線方向の略中央位置において、周方向に延びるように設けられた１つの空気供給開口６１（図２）を介してロータ室１９に連通されている。

【0016】

排気孔４９の空気排出開口５０は、図２で見て、空気供給開口６１の設けられている略右半部ではなく、左半部に図３に示す如き配列で設けられている。すなわち、これら空気排出開口５０は、筒状体１４の軸線方向の略中央位置で、図３で見て上方の位置に大径の空気排出開口５０−１が１つ設けられ、その左右両側にそれぞれ３つの小径の空気排出開口５０−２が全体として雁行形となるように配置され、更に、中央位置の図３で見て下方位置には追加の大径の空気排出開口５０‐３が形成されている。

【0017】

図４に示すように、ベーン２４の耐久性をよくするために、ロータ２２に形成したベーン収納溝２１の開口縁角部分２１−１はＲ面取りがしてある。すなわち、このエアモータにおいて圧搾空気が供給されてロータが矢印Ｂ方向で示す方向に回転されるとベーンはロータハウジングの円筒状内周面１１と摺動しながら回転するので矢印Ａで示す方向での力を受ける。このため、ベーンは僅かではあるが傾斜した状態でベーン収納溝２１内を半径方向で出入りする。従って、ベーンの側面は、ベーン収納溝の開口縁角部分２１−１に対し押圧された状態で摺動することになり、該側面に磨耗が生じ、同側面に僅かではあってもえぐれが生じることになる。そのようなえぐれが生じると、回転によって該ベーンにかかる衝撃の影響をうけ亀裂が生じやすくなる。開口縁角部分２１−１のＲ面取りは、そのような磨耗によるえぐれを低減するものである。

【0018】

図５は、上述のベーン収納溝２１の開口縁角部分２１−１のＲ面取りを行うための本発明に係る面取り工具６０を示している。この面取り工具６０は、全体としては略円盤状又は円筒状とされた工具本体６２と、工具本体６２の外周面６３の幅方向中央から突出する環状突出部６４とを有する。この面取り工具６０は、図示しない加圧移動装置により工具本体６２の中心軸線Ｃを中心に回転可能に支持され、（鋼材からなる円柱状のロータ材料に対して、その外周面に長手軸線方向で開口し該外周面から半径方向に延びるように形成されたベーン収納溝２１を形成して用意された）ロータ材料Ｘ（図６）に対して、押圧力Ｆ（図６）をかけながら該ベーン収納溝２１に沿って当該面取り工具を転動し、該ベーン収納溝２１の開口縁角部分２１−１を押圧して上述のＲ面取りをするためのものである。

【0019】

具体的には、環状突出部６４は、ベーン収納溝２１の両側壁面２１−１間の幅に実質的に等しい間隔が開けられた相互に平行な一対の平滑側面６４−１を有し、その先端部分６４−２は先細りとされ、当該環状突出部６４がベーン収納溝２１内に入りやすいようにしてある。工具本体６２の外周面６３は、環状突出部６４の根本部分の両側の平滑側面６４−１からそれぞれ次第に凹状に湾曲しながら側方に延びるＲ面取り用面６３−１と、該Ｒ面取り用面に続いて側方に延びる変形押圧面６３−２とを有する。

【0020】

変形押圧面６３−２は、平滑側面６４−１に対して該平滑側面６４−１から離れるに従ってロータ材料Ｘの方に近づくように僅かに角度付けられており、Ｒ面取り面６３−１によって押圧され変形される開口縁角部分２１―１の材料が、側方に押し出されロータ材料Ｘの円筒状外周面Ｘ−２に生じようとする盛上りＸ−１を押圧して、その盛り上がりを抑制するようにする。これは前記特許文献２に開示されているＲ面取り工具とされるＲ面取り工具においては、工具本体の外周面が平滑側面６４−１に対して直角とされているのとは異なる特徴である。

【0021】

要するに、本発明に係る面取り工具６０においては、Ｒ面取りに伴って変形されロータ材料Ｘの円筒状外周面Ｘ―２に生じようとする盛上りＸ−１を、該円筒状外周面Ｘ−２と変形押圧面６３−２との間にできる微小な間隙内で当該盛り上がり部分を押圧し、過度の盛り上がりを抑制するものである。このようにすることにより、そのような盛り上がりを抑えられない場合に較べて、当該ロータをロータ室の内周面により近づけて設定することが可能となり、従って、該ロータを備えた回転流体装置の性能を向上させることが可能となる。

【0022】

Ｒ面取りを行う場合、変形される材料がベーン収納溝２１内に押し出されてベーン収納溝２１の側壁面に凹凸が生じる場合もある。このよう凹凸を防ぐためには、環状突出部６４の幅を、ベーン収納溝２１の幅より僅かに大きくして、該環状突出部６４がベーン収納溝２１内に押し入れられたときに、平滑側面６４−１でベーン収納溝の側壁面２１−２を押圧することが好ましい。

【0023】

以上、本発明に係る開口縁角部分のＲ面取りを行うための工具を、ベーン付きロータのベーン収納溝に用いる場合を例として説明したが、本願発明がこれに限定されるものではなく、長手方向に延びる溝を備える円柱状のロータ材料の開口縁角部分のＲ面取りに使用することができる。

【符号の説明】

【0024】

ベーン式エアモータ（回転流体装置）１０：円筒状内周面１１；筒状壁１４；第１端壁１６；第２端壁１８；ロータ室１９；ロータハウジング２０；ベーン収納溝２１；開口縁角部分２１−１；ロータ２２；ベーン２４；出力軸部２６；支持軸部２８；ガバナー３０；研磨部材３２；ベベルギア３４；回転シャフト３６；ケーシング部品３８−１〜３８−３；ケーシング３８；ホース４０；連通孔４２；圧搾空気供給室４４；給気孔４６，４８；排気孔４９；空気排出開口５０、５０−２，５０−２、５０−３；面取り工具６０；工具本体６２；外周面６３；環状突出部６４；平滑側面６４−１；先端部分６４−２；Ｒ面取り用面６３−１；変形押圧面６３−２；ロータ材料の盛上りＸ−１；ロータ材料の円筒状外周面Ｘ−２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】