特許 7283930 工具駆動装置、工具回転装置用の工具送り機構及び孔加工方法

(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】

(24)【登録日】2023-05-22

(45)【発行日】2023-05-30

(54)【発明の名称】工具駆動装置、工具回転装置用の工具送り機構及び孔加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 47/22 20060101AFI20230523BHJP

   B23B 39/10 20060101ALI20230523BHJP

   B23B 47/02 20060101ALI20230523BHJP

   B23B 47/08 20060101ALI20230523BHJP

【ＦＩ】

B23B47/22

B23B39/10

B23B47/02 A

B23B47/08

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019053910

(22)【出願日】2019-03-20

(65)【公開番号】P2020151818

(43)【公開日】2020-09-24

【審査請求日】2022-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 政雄

(72)【発明者】

【氏名】中畑 達雄

(72)【発明者】

【氏名】小野 遼平

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０３９９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１６７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４６８８９７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１８７４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５６４９４５１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ４７／０２、０８、２２

Ｂ２３Ｂ ３９／１０

Ｂ２３Ｂ ４５／０４

Ｂ２５Ｆ ５／００

Ｂ２５Ｂ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転工具を掴んで保持するためのホルダと、前記ホルダを回転させる第１のエアモータとを有する手持ち式の工具回転装置に取付けられる工具送り機構であって、
前記工具回転装置に取付けられる連結器具と、
前記回転工具による孔加工の対象となる被削材に直接又は間接的に取付けられる固定部材と、
前記固定部材に対して前記連結器具を工具軸方向に相対移動させるボールネジと、
前記ボールネジに動力を与える第２のエアモータと、
を有し、
前記ボールネジの回転軸を前記回転工具の工具軸と同一直線上となるように配置して、前記回転工具の先端側における前記ボールネジの一端を前記第２のエアモータと直接又は間接的に連結し、前記第２のエアモータを前記連結器具とともに前記工具軸方向に移動させるようにした工具回転装置用の工具送り機構。

【請求項2】

回転工具を掴んで保持するためのホルダと、前記ホルダを回転させる第１のエアモータとを有する手持ち式の工具回転装置に取付けられる工具送り機構であって、
前記工具回転装置に取付けられる連結器具と、
前記回転工具による孔加工の対象となる被削材に直接又は間接的に取付けられる固定部材と、
前記固定部材に対して前記連結器具を工具軸方向に相対移動させるボールネジと、
前記ボールネジに動力を与える第２のエアモータと、
を有し、
前記ボールネジの回転軸を前記回転工具の工具軸と平行となるように配置して、前記回転工具の先端側における前記ボールネジの一端を前記第２のエアモータと直接又は間接的に連結し、前記第２のエアモータを前記連結器具とともに前記工具軸方向に移動させるようにした工具回転装置用の工具送り機構。

【請求項3】

回転工具を掴んで保持するためのホルダと、
前記ホルダを回転させる第１のエアモータと、
前記ホルダを工具軸方向に移動させる送り機構と、
を備え、
前記送り機構に前記ホルダを移動させるための動力を発生させる第２のエアモータを設けた工具駆動装置であって、
前記送り機構は、
前記回転工具による孔加工の対象となる被削材又は前記被削材に取付けられる前記孔加工用の治具に前記工具駆動装置を固定するための固定部材と、
前記固定部材に対して前記ホルダを前記工具軸方向に相対移動させるボールネジと、
を有し、
前記第２のエアモータは、前記ボールネジに回転動力を与えるように構成され、かつ
前記ボールネジの回転軸を前記回転工具の工具軸と同一直線上となるように配置して、前記回転工具の先端側における前記ボールネジの一端を前記第２のエアモータと直接又は間接的に連結し、前記第２のエアモータを前記ホルダとともに前記工具軸方向に移動させるようにした工具駆動装置。

【請求項4】

回転工具を掴んで保持するためのホルダと、
前記ホルダを回転させる第１のエアモータと、
前記ホルダを工具軸方向に移動させる送り機構と、
を備え、
前記送り機構に前記ホルダを移動させるための動力を発生させる第２のエアモータを設けた工具駆動装置であって、
前記送り機構は、
前記回転工具による孔加工の対象となる被削材又は前記被削材に取付けられる前記孔加工用の治具に前記工具駆動装置を固定するための固定部材と、
前記固定部材に対して前記ホルダを前記工具軸方向に相対移動させるボールネジと、
を有し、
前記第２のエアモータは、前記ボールネジに回転動力を与えるように構成され、かつ
前記ボールネジの回転軸を前記回転工具の工具軸と平行となるように配置して、前記回転工具の先端側における前記ボールネジの一端を前記第２のエアモータと直接又は間接的に連結し、前記第２のエアモータを前記ホルダとともに前記工具軸方向に移動させるようにした工具駆動装置。

【請求項5】

請求項３又は４記載の工具駆動装置を用いて被加工品を製造する孔加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、工具駆動装置、工具回転装置用の工具送り機構及び孔加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ドリル駆動装置の１つとして、エア（空気圧）式のドリル駆動装置が知られている（例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。エア式のドリル駆動装置には、空気圧によってドリルの回転動作のみならず、ドリルに工具軸方向への送り動作を与えることができるように構成されているものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２２８０４９号公報

【文献】特開２０１４－０３９９９２号公報

【文献】特表２０１５－５０１２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、エア式の工具駆動装置を用いて、より好適な条件で被削材（ワーク）の穿孔や孔の内面仕上げ加工等の孔加工を行えるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態に係る工具回転装置用の工具送り機構は、回転工具を掴んで保持するためのホルダと、前記ホルダを回転させる第１のエアモータとを有する手持ち式の工具回転装置に取付けられる工具送り機構であって、前記工具回転装置に取付けられる連結器具と、前記回転工具による孔加工の対象となる被削材に直接又は間接的に取付けられる固定部材と、前記固定部材に対して前記連結器具を工具軸方向に相対移動させるボールネジと、前記ボールネジに動力を与える第２のエアモータとを有し、前記ボールネジの回転軸を前記回転工具の工具軸と同一直線上となるように配置して、前記回転工具の先端側における前記ボールネジの一端を前記第２のエアモータと直接又は間接的に連結し、前記第２のエアモータを前記連結器具とともに前記工具軸方向に移動させるようにしたものである。
また、本発明の実施形態に係る工具回転装置用の工具送り機構は、回転工具を掴んで保持するためのホルダと、前記ホルダを回転させる第１のエアモータとを有する手持ち式の工具回転装置に取付けられる工具送り機構であって、前記工具回転装置に取付けられる連結器具と、前記回転工具による孔加工の対象となる被削材に直接又は間接的に取付けられる固定部材と、前記固定部材に対して前記連結器具を工具軸方向に相対移動させるボールネジと、前記ボールネジに動力を与える第２のエアモータとを有し、前記ボールネジの回転軸を前記回転工具の工具軸と平行となるように配置して、前記回転工具の先端側における前記ボールネジの一端を前記第２のエアモータと直接又は間接的に連結し、前記第２のエアモータを前記連結器具とともに前記工具軸方向に移動させるようにしたものである。

【0006】

また、本発明の実施形態に係る工具駆動装置は、回転工具を掴んで保持するためのホルダと、前記ホルダを回転させる第１のエアモータと、前記ホルダを工具軸方向に移動させる送り機構とを備え、前記送り機構に前記ホルダを移動させるための動力を発生させる第２のエアモータを設けたものであって、前記送り機構は、前記回転工具による孔加工の対象となる被削材又は前記被削材に取付けられる前記孔加工用の治具に前記工具駆動装置を固定するための固定部材と、前記固定部材に対して前記ホルダを前記工具軸方向に相対移動させるボールネジとを有し、前記第２のエアモータは、前記ボールネジに回転動力を与えるように構成され、かつ前記ボールネジの回転軸を前記回転工具の工具軸と同一直線上となるように配置して、前記回転工具の先端側における前記ボールネジの一端を前記第２のエアモータと直接又は間接的に連結し、前記第２のエアモータを前記ホルダとともに前記工具軸方向に移動させるようにしたものである。
また、本発明の実施形態に係る工具駆動装置は、回転工具を掴んで保持するためのホルダと、前記ホルダを回転させる第１のエアモータと、前記ホルダを工具軸方向に移動させる送り機構とを備え、前記送り機構に前記ホルダを移動させるための動力を発生させる第２のエアモータを設けたものであって、前記送り機構は、前記回転工具による孔加工の対象となる被削材又は前記被削材に取付けられる前記孔加工用の治具に前記工具駆動装置を固定するための固定部材と、前記固定部材に対して前記ホルダを前記工具軸方向に相対移動させるボールネジとを有し、前記第２のエアモータは、前記ボールネジに回転動力を与えるように構成され、かつ前記ボールネジの回転軸を前記回転工具の工具軸と平行となるように配置して、前記回転工具の先端側における前記ボールネジの一端を前記第２のエアモータと直接又は間接的に連結し、前記第２のエアモータを前記ホルダとともに前記工具軸方向に移動させるようにしたものである。

【0007】

また、本発明の実施形態に係る孔加工方法は、上述した工具駆動装置を用いて被加工品を製造するものである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る工具送り機構を備えた工具駆動装置の構成を示す正面図。

【図2】図１に示す工具駆動装置の上面図。

【図3】図１及び図２に示すギアとして用いられる遊星ギアの構成例を示す図。

【図4】図１及び図２に示す第２のエアモータ、ギア及びボールネジの回転軸が工具軸と平行となるように配置した例を示す図。

【図5】図１又は図４に示す工具駆動装置をエア信号で制御するためのエア信号回路ユニットを含むエア信号回路の回路構成例を示す回路図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態に係る工具駆動装置、工具回転装置用の工具送り機構及び孔加工方法について添付図面を参照して説明する。

【0010】

（構成及び機能）
図１は本発明の実施形態に係る工具送り機構を備えた工具駆動装置の構成を示す正面図であり、図２は図１に示す工具駆動装置の上面図である。

【0011】

工具駆動装置１は、ドリル（ドリルビット）、リーマ或いはエンドミル等の回転工具Ｔを取付けてワークＷの穿孔や孔の内面仕上げ加工等の孔加工を行うための手持ち式の装置（ハンドツール）である。工具駆動装置１は、回転工具Ｔの回転動作のみならず、回転工具Ｔの工具軸ＡＸ方向への送り動作を行う機能を有している。このため、工具駆動装置１は、手持ち式の工具回転装置２に送り機構３を設けて構成される。

【0012】

図１及び図２は、汎用の工具回転装置２にアタッチメントとして送り機構３を取付ける改造を行って工具駆動装置１を製作した例を示している。汎用の工具回転装置２を用いて工具駆動装置１を製作すれば、工具駆動装置１の製作コストを飛躍的に低減することができる。また、既存の工具回転装置２を用いて回転工具Ｔの送り動作機能付きの工具駆動装置１を簡易に製作することができる。このため、送り機構３を、手持ち式の工具回転装置２に取付けられる工具送り機構として製造及び販売することもできる。

【0013】

もちろん、独立して動作しない専用の工具回転装置２と、送り機構３で工具駆動装置１を構成しても良い。その場合には、工具回転装置２を構成する部品の筐体と送り機構３を構成する部品の全部又は一部が共通となる。

【0014】

工具回転装置２は、ホルダ４、第１のエアモータ５、筐体６、グリップ７及びスイッチ８で構成することができる。ホルダ４は、回転工具Ｔを掴んで保持しながら第１のエアモータ５から与えられる動力によって回転するように構成されている。第１のエアモータ５は、エア信号によって回転するモータであり、エア信号の流量に応じて回転数を調整することができる。筐体６には、第１のエアモータ５とともに第１のエアモータ５で発生させたトルクをホルダ４に伝達する公知の動力伝達機構が収納される。グリップ７は、ユーザが手で掴むための部分であり、筐体６と連結される。スイッチ８は、少なくとも第１のエアモータ５の回転をユーザが操作するために設けられる。

【0015】

送り機構３は、回転工具Ｔ及びホルダ４をワークＷに対して工具軸ＡＸ方向に往復移動させる装置である。すなわち、ワークＷの孔加工を行うために、初期位置にある回転工具Ｔ及びホルダ４を送り機構３で回転工具Ｔの先端方向に向かって前進移動させる一方、孔加工が完了した後は、孔加工位置にある回転工具Ｔ及びホルダ４を停止させて退避位置まで後退移動させることができる。

【0016】

特に、送り機構３には、ホルダ４を工具軸ＡＸ方向に直線移動させる直線移動機構９に加え、ホルダ４を平行移動させるための動力を発生させる第２のエアモータ１０が設けられる。すなわち、送り機構３には、回転工具Ｔ及びホルダ４を回転させるための動力を発生させる第１のエアモータ５とは別に、直線移動機構９に動力を与える第２のエアモータ１０が設けられる。第２のエアモータ１０は、第１のエアモータ５と同様にエア信号の流量に応じて回転数を調整することができるモータである。

【0017】

送り機構３は、他に、ギア（歯車）１１、ガイド機構１２、ノーズピース１３及び連結器具１４等を用いて構成することができる。

【0018】

直線移動機構９は、第２のエアモータ１０の出力軸の回転運動を直線運動に変換し、回転工具Ｔ及びホルダ４を工具軸ＡＸ方向に直線的に移動させる機械要素である。直線移動機構９は、第２のエアモータ１０が正回転する場合には、回転工具Ｔ及びホルダ４を工具軸ＡＸ方向及び孔加工方向に前進させる一方、第２のエアモータ１０が逆回転する場合には、回転工具Ｔ及びホルダ４を孔加工方向とは反対方向に後退させるように構成される。

【0019】

直線移動機構９としては、スプロケットの回転で移動するチェーンやローラの回転で移動する動力伝達ベルト等のクローラ或いはラック・アンド・ピニオンを用いても良いが、図１及び図２に例示されるようにボールネジ９Ａを用いれば、第２のエアモータ１０の出力軸とボールネジ９Ａの回転軸を、工具軸ＡＸと同一直線上に配置することが可能となる。その結果、送り機構３の構成を簡易にすることができる。そこで、以降では、直線移動機構９がボールネジ９Ａである場合を例に、図１及び図２を参照して説明する。

【0020】

ボールネジ９Ａでホルダ４を工具軸ＡＸ方向に移動させる場合には、ボールネジ９Ａの回転軸方向及び長さ方向が工具軸ＡＸ方向となるようにボールネジ９Ａを配置することが構造の簡易化とボールネジ９Ａで発生させる力の有効利用に繋がる。そして、第２のエアモータ１０から出力される回転動力でボールネジ９Ａが回転することになる。すなわち、ボールネジ９Ａの一端が第２のエアモータ１０の出力軸と連結され、第２のエアモータ１０からボールネジ９Ａに回転動力としてトルクが与えられる。

【0021】

但し、一般にエアモータから出力することが可能なトルクは、電動モータから出力することが可能なトルクよりも小さい。このため、孔加工時の切削抵抗に対抗しながら回転工具Ｔ及びホルダ４を送り出すためにボールネジ９Ａに付与するべき十分なトルクを第２のエアモータ１０から出力することが困難となる場合が多いことが従来の技術常識となっている。逆に、第２のエアモータ１０の出力軸を直接ボールネジ９Ａと連結してボールネジ９Ａを回転させると、第２のエアモータ１０の出力トルクに応じた切削抵抗が小さい孔加工条件の孔加工しか行えないことになる。

【0022】

そこで、図１及び図２に例示されるように第２のエアモータ１０から出力されるトルクを増加させてボールネジ９Ａ等の直線移動機構９に伝達するギア１１を送り機構３に設けることが実用的である。すなわち、第２のエアモータ１０の出力軸にギア１１を連結し、第２のエアモータ１０の出力軸の回転数を減少させる一方、トルクを増加させることができる。図１及び図２に示す例では、共通の筐体１５に第２のエアモータ１０とギア１１が収納されている。

【0023】

図３は図１及び図２に示すギア１１として用いられる遊星ギア１６の構成例を示す図である。

【0024】

第２のエアモータ１０の出力軸とボールネジ９Ａの回転軸を同軸状とする場合、第２のエアモータ１０の回転速度を減速するギア１１として図３に例示される遊星ギア１６を用いることができる。遊星ギア１６は、円盤状又は円筒状の外歯ギアである太陽ギア（サンギア）１６Ａの周囲を、円盤状又は円筒状の外歯ギアである単一又は複数の遊星ピニオン（プラネタリピニオン）１６Ｂが回転し、遊星ピニオン１６Ｂの更に外側をリング状又は円筒状の内歯ギア１６Ｃが回転するギアである。

【0025】

遊星ギア１６の入力軸は太陽ギア１６Ａに固定されるため、第２のエアモータ１０の出力軸は遊星ギア１６の太陽ギア１６Ａに固定される。また、遊星ギア１６の出力軸は、内歯ギア１６Ｃか、或いは複数の遊星ピニオン１６Ｂの回転軸に回転可能に連結される遊星キャリア（プラネタリキャリア）に固定される。そして、遊星ギア１６の出力軸にボールネジ９Ａが固定される。

【0026】

また、複数の遊星ギア１６を直列に連結すれば、第２のエアモータ１０の出力軸から出力されるトルクを一層大きくすることができる。実用的には、２段又は３段の遊星ギア１６を第２のエアモータ１０の出力軸に連結することができる。

【0027】

このように必要に応じてギア１１を介して第２のエアモータ１０にボールネジ９Ａを連結すると、ボールネジ９Ａを締付けるための雌ネジ１７を設けた部材１８に対して、第２のエアモータ１０をボールネジ９Ａの長さ方向である工具軸ＡＸ方向に平行移動することができる。従って、第２のエアモータ１０を内部に固定して収納する筐体１５を、少なくともホルダ４、第１のエアモータ５、筐体６、グリップ７及びスイッチ８を備えた工具回転装置２側に連結器具１４で固定すれば、第２のエアモータ１０を収納する筐体１５とともに工具回転装置２を、雌ネジ１７を設けた部材１８に対して工具軸ＡＸ方向に相対移動させることができる。

【0028】

尚、ボールネジ９Ａを締付けるための雌ネジ１７を設けた部材１８側を工具回転装置２に固定し、第２のエアモータ１０及び第２のエアモータ１０を収納する筐体１５については工具回転装置２とともに移動しないようにしても良い。すなわち、第２のエアモータ１０及び第２のエアモータ１０を収納する筐体１５については工具軸ＡＸ方向に移動させずに、ボールネジ９Ａで工具回転装置２を工具軸ＡＸ方向に往復させるようにしても良い。

【0029】

但し、第２のエアモータ１０と、工具回転装置２との間にボールネジ９Ａを配置すると、ボールネジ９Ａの回転軸を工具軸ＡＸからシフトさせて平行に配置するか、或いは、ボールネジ９Ａの端部と、工具回転装置２との間に回転工具Ｔの送り方向におけるストロークをカバーする長さの空隙が必要となる。このため、ストロークを確保するために送り機構３の長さが長くなり、持ち運びに不便となったり干渉の原因となる場合がある。

【0030】

これに対して、回転工具Ｔの先端側におけるボールネジ９Ａの一端を第２のエアモータ１０と直接又はギア１１を介して間接的に連結し、第２のエアモータ１０をホルダ４とともに工具軸ＡＸ方向に移動させるようにすれば、ボールネジ９Ａの回転軸を回転工具Ｔの工具軸ＡＸと同一直線上となるように配置し、ボールネジ９Ａの端部から工具軸ＡＸと同一直線上の力を工具回転装置２に与えることができる。

【0031】

その結果、ボールネジ９Ａの回転軸と工具軸ＡＸが同一直線上に無いことに起因する無用なトルクの発生を回避し、第２のエアモータ１０の動力を穿孔等の孔加工用のエネルギとして効率的に使用することが可能となる。加えて、回転工具Ｔに生じる反力と逆方向にボールネジ９Ａから送り方向の力を作用させることができる。

【0032】

但し、ボールネジ９Ａの回転軸と工具軸ＡＸが同一直線上となるようにボールネジ９Ａを配置すると、回転工具Ｔ及びホルダ４の送り方向におけるストロークの長さに応じて送り機構３の長さが長くなる。このため、送り機構３を含む工具駆動装置１の長さを短くするために、ボールネジ９Ａの回転軸が工具軸ＡＸと平行となるようにボールネジ９Ａ及び第２のエアモータ１０を含む送り機構３を配置するようにしても良い。

【0033】

図４は、図１及び図２に示す第２のエアモータ１０、ギア１１及びボールネジ９Ａの回転軸が工具軸ＡＸと平行となるように配置した例を示す図である。尚、図４ではエア信号の経路が省略されている。

【0034】

図４に例示されるように第２のエアモータ１０、ギア１１及びボールネジ９Ａの回転軸を、工具軸ＡＸ、すなわち回転工具Ｔ、ホルダ４及び第１のエアモータ５の回転軸と平行となるように配置することもできる。この場合、ボールネジ９Ａの回転軸と工具軸ＡＸが同一直線上に無いことに起因するトルクが発生するものの、送り機構３を含む工具駆動装置１の長さを短くすることができる。このため、工具駆動装置１をより狭い作業エリアに持ち運んで使用することが可能となる。

【0035】

同様に、工具回転装置２がコーナードリルである場合においても、コーナードリルに送り機構３を取付けて工具駆動装置１を構成することができる。コーナードリルでは、工具軸ＡＸと、回転工具Ｔを回転させる第１のエアモータ５の回転軸が同一直線上に無い。しかも、コーナードリルは狭隘部分の孔加工を行うことが目的であるため、ワークＷとの干渉が生じないように工具駆動装置１を構成することが重要である。

【0036】

このため、ワークＷとの干渉が生じることなく回転工具Ｔ及びホルダ４を工具軸ＡＸ方向に移動させることができるように、工具回転装置２に対して適切な位置に第２のエアモータ１０、ギア１１及びボールネジ９Ａを相対配置して工具駆動装置１を構成することができる。

【0037】

典型的なコーナードリルでは、回転工具Ｔを回転させる第１のエアモータ５の回転軸が工具軸ＡＸ、すなわち回転工具Ｔ及びホルダ４の回転軸に対して垂直となっている。この場合、第２のエアモータ１０、ギア１１及びボールネジ９Ａの回転軸を、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転軸に対して平行に配置すると、第２のエアモータ１０、ギア１１及びボールネジ９Ａの回転軸は、第１のエアモータ５の回転軸に対して垂直となる。

【0038】

図１、図２及び図４に例示されるように、ボールネジ９Ａを長さ方向に相対移動させる雌ネジ１７を設けた部材１８には、２本以上の複数のシャフト１９が、長さ方向が工具軸ＡＸ方向と平行となるように固定される。そして、複数のシャフト１９の他端には、ノーズピース１３が固定される。

【0039】

ノーズピース１３は、工具駆動装置１の先端に取付けられるノズル状のケーシングであり、回転工具Ｔによる孔加工の対象となるワークＷに直接又は間接的に取付けられる固定部材として機能する。典型的なノーズピース１３には、ブッシングチップ２０が取付けられる。尚、ノーズピース１３の先端にブッシングチップ２０が一体化している場合もある。そして、ノーズピース１３は、ブッシングチップ２０と共に、ワークＷ又はワークＷに取付けられる穿孔板等の孔加工用の治具Ｊに工具駆動装置１を固定するための固定部材として機能する。

【0040】

ブッシングチップ２０は、ブッシュ２０Ａに厚みが変化する板状の部分２０Ｂを設けた構造を有する。一方、ブッシングチップ２０のブッシュ２０Ａに滑合するように穿孔板等の治具Ｊに設けられた孔又はワークＷに設けられた下孔の近傍に、ブッシングチップ２０の板状の部分２０Ｂにおける厚さに相当する隙間を空けて止めねじＪ１を設けておくことができる。そうすると、ブッシングチップ２０のブッシュ２０Ａを治具Ｊに設けられた孔又はワークＷに設けられた下孔に差し込んでブッシングチップ２０を回転させると、止めねじＪ１でブッシングチップ２０の板状の部分２０Ｂを挟み込んで固定することができる。

【0041】

これにより、ブッシングチップ２０を用いてノーズピース１３を含む工具駆動装置１をワークＷ及び治具Ｊに適切な向きで固定することができる。すなわち、工具軸ＡＸ方向が、穿孔対象となる孔の深さ方向となるようにワークＷ及び治具Ｊに対する工具駆動装置１の位置決めを行いつつ、工具駆動装置１をワークＷ及び治具Ｊに固定することができる。このため、ボールネジ９Ａ等の直線移動機構９は、ワークＷ又は治具Ｊへの工具駆動装置１の固定部材として機能するノーズピース１３及びブッシングチップ２０に対して相対的にホルダ４を含む工具回転装置２を工具軸ＡＸ方向に移動させる装置として構成されることになる。

【0042】

回転工具ＴでワークＷの孔加工を行った場合に生じる穿孔反力等の加工反力は、ブッシングチップ２０及びノーズピース１３で受けることになる。ノーズピース１３で受けた加工反力は、複数のシャフト１９を介して雌ネジ１７を設けた部材１８に伝達されることになる。従って、工具軸ＡＸ方向に平行配置される複数のシャフト１９は、工具軸ＡＸを中心に対称となるように等間隔で配置することが、加工反力を均等に分散することによって無用なトルクの発生を防止する観点から望ましい。

【0043】

複数のシャフト１９は、工具回転装置２を工具軸ＡＸ方向に平行移動させるためのガイドとしても用いられる。すなわち、複数のシャフト１９をそれぞれガイドとして工具軸ＡＸ方向に直線的にスライドするリニアブッシュ２１が、環状連結具１４Ａによって工具回転装置２に固定される。そして、複数のシャフト１９と、複数のシャフト１９をそれぞれ直線的にスライドする複数のリニアブッシュ２１で、工具回転装置２を工具軸ＡＸ方向に平行移動させるためのガイド機構１２が形成される。尚、図示された例では、第２のエアモータ１０及びギア１１も工具回転装置２とともに工具軸ＡＸ方向に平行移動するように構成されているため、第２のエアモータ１０及びギア１１を収納する筐体１５にもリニアブッシュ２１が固定されている。

【0044】

このため、複数のシャフト１９をスライドする複数のリニアブッシュ２１で工具回転装置２とともに第２のエアモータ１０及びギア１１を収納する筐体１５を工具軸ＡＸ方向に平行移動させることができる。これにより、ボールネジ９Ａから作用する工具軸ＡＸ方向の力で孔加工を行う際に、回転工具Ｔに作用する加工反力で工具回転装置２に工具軸ＡＸ方向に垂直な成分の力が生じたとしても、複数のシャフト１９に対して工具軸ＡＸ方向にのみスライドできるリニアブッシュ２１によって、回転工具Ｔ及び工具回転装置２の工具軸ＡＸ方向に垂直な方向における位置ずれを抑止することができる。

【0045】

図示された例では、２本のシャフト１９の中心と工具軸ＡＸが同一平面上において互いに平行となるように、２本のシャフト１９と工具軸ＡＸの相対位置が決定されている。このため、部品点数の最小化による送り機構３の構造の簡易化に加えて、シャフト１９及びリニアブッシュ２１の精度誤差に起因するシャフト１９とリニアブッシュ２１間における無用な摩擦力の発生を低減することができる。

【0046】

連結器具１４は、送り機構３を工具回転装置２に取付けるための金具（ブラケット）等の部品である。このため、連結器具１４は、工具回転装置２に取付けられる。そして、送り機構３を構成するボールネジ９Ａ等の直線移動機構９は、工具駆動装置１をワークＷ及び治具Ｊに固定するノーズピース１３及びブッシングチップ２０に対して連結器具１４とともに工具回転装置２を工具軸ＡＸ方向に相対移動させるように構成される。

【0047】

図１及び図２に示された例では、環状連結具１４Ａ、Ｌ型連結具１４Ｂ、連結シャフト１４Ｃ及び連結プレート１４Ｄを含む連結器具１４で、送り機構３が工具回転装置２に取付けられている。具体的には、工具回転装置２の筐体６を保持してリニアブッシュ２１を固定するための環状連結具１４Ａと、筐体６の後端部がＬ型連結具１４Ｂで２本の連結シャフト１４Ｃと連結されている。２本の連結シャフト１４Ｃは、リニアブッシュ２１をガイドするシャフト１９と同様に、工具軸ＡＸに長さ方向が平行となり、かつ工具軸ＡＸを中心に対称となるように配置されている。そして、各連結シャフト１４Ｃの他端側、第２のエアモータ１０の筐体１５及び他方のリニアブッシュ２１が共通の連結プレート１４Ｄに固定されている。従って、各連結シャフト１４Ｃは、連結プレート１４Ｄを介してボールネジ９Ａと連結される。

【0048】

このため、図１及び図２に示す例では、ボールネジ９Ａの回転によって生じる工具軸ＡＸ方向の力は、連結プレート１４Ｄ及び２本の連結シャフト１４Ｃで工具回転装置２の筐体６及びホルダ４に伝達されることになる。従って、リニアブッシュ２１をガイドするシャフト１９と同様に、ボールネジ９Ａの回転によって生じる力を伝達する２本の連結シャフト１４Ｃについても、工具軸ＡＸを中心に対称となるように配置して均等に分散することが、無用なトルクの発生を回避する観点から好ましい。

【0049】

他方、図４に示す例では、環状連結具１４Ａ及び連結プレート１４Ｄを含む連結器具１４で、送り機構３が工具回転装置２に取付けられている。具体的には、工具回転装置２の筐体６及び第２のエアモータ１０の筐体１５の双方を保持してリニアブッシュ２１を固定するための環状連結具１４Ａと、工具回転装置２の筐体６及び第２のエアモータ１０の筐体１５の双方の後端部にリニアブッシュ２１を固定するための連結プレート１４Ｄで、送り機構３が工具回転装置２に取付けられている。このため、図４に示す例では、ボールネジ９Ａの回転によって生じる工具軸ＡＸ方向の力は、主に連結プレート１４Ｄで工具回転装置２の筐体６及びホルダ４に伝達されることになる。

【0050】

このように、第２のエアモータ１０で駆動する送り機構３を、第１のエアモータ５で駆動する工具回転装置２に連結器具１４で取付けると、回転工具Ｔの回転用の第１のエアモータ５と、回転工具Ｔの工具軸ＡＸ方向への送り動作用の第２のエアモータ１０を別々に制御することによって、回転工具Ｔの回転数（回転速度）及び回転工具Ｔの工具軸ＡＸ方向への送り速度を独立して調整することが可能となる。

【0051】

すなわち、第１のエアモータ５に供給されるエア信号の流量を調整することによって、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転数を可変設定することができる。他方、第２のエアモータ１０に供給されるエア信号の流量を調整することによって、回転工具Ｔ及びホルダ４を含む工具回転装置２の工具軸ＡＸ方向への送り速度を可変設定することができる。

【0052】

そのために、圧縮エアが供給される配管２２Ａから分岐して第１のエアモータ５に供給されるエア信号の配管２２Ｂには、第１のエアモータ５に入力される第１のエア信号の流量を調整することによって回転工具Ｔ及びホルダ４の回転数を可変設定するための第１のスピードコントローラ２３が接続される。図１及び図４に示す例では、グリップ７の下方に第１のスピードコントローラ２３が固定されている。

【0053】

他方、第２のエアモータ１０に供給されるエア信号の配管２２Ｆ、２２Ｇには、第２のエアモータ１０に入力される第２のエア信号の流量を調整することによって回転工具Ｔ及びホルダ４の工具軸ＡＸ方向への送り速度を可変設定するための第２のスピードコントローラ２４Ａ、２４Ｂが接続される。第２のスピードコントローラ２４Ａ、２４Ｂは、配管２２Ｆ、２２Ｇを構成するホースや配管２２Ｆ、２２Ｇが収納される筐体等に設けることができる。

【0054】

上述したように、回転工具Ｔ及びホルダ４は第２のエアモータ１０を正回転させると前進移動する一方、逆回転させると後退移動するように構成されるため、第２のエアモータ１０には正回転用のエア信号を供給する配管２２Ｆと、逆回転用のエア信号を供給する配管２２Ｇが接続されることになる。そこで、図１に示すように、第２のエアモータ１０の正回転用のエア信号を供給する配管２２Ｆと、第２のエアモータ１０の逆回転用のエア信号を供給する配管２２Ｇのそれぞれに第２のスピードコントローラ２４Ａ、２４Ｂを接続すれば、回転工具Ｔ及びホルダ４を前進移動させる際の送り速度と、後退移動させる際の送り速度を、別々に調整することが可能となる。

【0055】

もちろん、第２のエアモータ１０の逆回転用のエア信号を供給する配管２２Ｇに接続される第２のスピードコントローラ２４Ｂを省略し、回転工具Ｔ及びホルダ４を前進移動させる際の送り速度のみを調整できるようにしても良い。或いは、第２のエアモータ１０の正回転用のエア信号を供給する配管２２Ｆと、第２のエアモータ１０の逆回転用のエア信号を供給する配管２２Ｇが分岐する前の上流側における配管２２Ｃに単一の第２のスピードコントローラを接続し、共通の第２のスピードコントローラで回転工具Ｔ及びホルダ４を前進移動させる際の送り速度と、後退移動させる際の送り速度を調整するようにしても良い。

【0056】

第１のスピードコントローラ２３及び第２のスピードコントローラ２４Ａ、２４Ｂは、工具駆動装置１を構成する部品としてユーザに提供されるようにしても良いし、工場等に配備される備品としてユーザが別途準備したものを使用しても良い。

【0057】

回転工具Ｔ及びホルダ４の回転動作と停止、すなわち第１のエアモータ５の回転動作と停止の切換えは、上述したように工具回転装置２のグリップ７付近に設けられた機械的なスイッチ８の操作によって行うことができる。他方、回転工具ＴでワークＷの孔加工を行うための回転工具Ｔ及びホルダ４の前進方向への送り動作の開始と停止並びに孔加工後において回転工具Ｔを退避させるための回転工具Ｔ及びホルダ４の後退方向への送り動作の開始と停止の切換えについても、所望のスイッチを設けてユーザが手動で操作できるようにすることができる。

【0058】

但し、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転動作と送り動作を連動させれば、ユーザによる工具駆動装置１の操作が単純となり、適切な加工条件で容易にワークＷの孔加工を行うことが可能となる。そこで、以降では、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転動作と送り動作を連動させるためのエア信号回路２５が工具駆動装置１に設けられる場合を例に説明する。

【0059】

エア信号回路２５は、工具回転装置２のスイッチ８の切換状態に応じて第１のエアモータ５及び第２のエアモータ１０の双方を連動させて回転させる回路である。尚、エア信号回路２５全体を工具駆動装置１の構成要素としても良いし、エア信号回路２５の一部として工場等に配備される備品を使用しても良い。エア信号回路２５を構成するために必要となるバルブ等の回路要素は、エア信号回路ユニット２５Ａとして第２のエアモータ１０の筐体１５等に取付けることができる。そして、エア信号回路２５の回路構成によって工具駆動装置１には様々な自動制御機能を付与することができる。

【0060】

例えば、工具回転装置２のスイッチ８をオン状態に切換えると、第１のエアモータ５と第２のエアモータ１０の双方が回転し、スイッチ８をオフ状態に切換えると、第１のエアモータ５と第２のエアモータ１０の双方が停止する単純なエア信号回路２５を工具駆動装置１に設けることができる。

【0061】

別の具体例として、工具回転装置２のスイッチ８をオン状態に切換えると、第１のエアモータ５と第２のエアモータ１０の双方がそれぞれ予め設定した回転数で一定期間正回転した後、別の回転数に変化して一定期間正回転し、更にその後、回転工具Ｔ及びホルダ４を回転させる第１のエアモータ５については回転が停止する一方、回転工具Ｔ及びホルダ４に送り動作を付与する第２のエアモータ１０については逆回転させて回転工具Ｔ及びホルダ４を初期位置に戻す複雑なエア信号回路２５を設けることもできる。換言すれば、回転工具Ｔを用いたワークＷの切削加工中において、回転工具Ｔの回転数と送り速度が自動的に変化するエア信号回路２５を設けることができる。このようなエア信号回路２５は、タイムディレイバルブ等のエアタイマーを用いて構成することができる。

【0062】

エアタイマーを用いたエア信号回路２５の更に別の例としては、第１のエアモータ５の回転中において第２のエアモータ１０の正回転と逆回転を断続的に繰返すことによって回転工具Ｔ及びホルダ４の前進と後退を断続的に繰返すステップ加工を行うための回路が挙げられる。

【0063】

他に、工具軸ＡＸ方向における切削抵抗が上限に達すると、第１のエアモータ５の回転を停止させる一方、第２のエアモータ１０については逆回転させて回転工具Ｔ及びホルダ４を初期位置に戻すエア信号回路２５を工具駆動装置１に設けることもできる。切削抵抗が上限に達したか否かは、例えば、第２のエアモータ１０を正回転させるためのエア信号の圧力が上限に達したか否かを検出することによって判定することができる。このため、所定の圧力で開閉するピストン付の空気圧操作制御弁等の回路要素を用いて、切削抵抗が上限値に達した場合に自動的に回転工具Ｔ及びホルダ４の回転を停止させて初期位置に戻すエア信号回路２５を構成することができる。また、空気圧操作制御弁を開閉させる圧力を調整できるようにすれば、切削抵抗の上限値を可変設定することも可能となる。

【0064】

ここでは、一例として、工具回転装置２のスイッチ８をオン状態に切換えると、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転と前進が開始され、回転工具Ｔによる孔加工が完了すると、回転工具Ｔの回転が自動的に停止し、かつ回転工具Ｔ及びホルダ４が後退して初期位置に戻るようにするエア信号回路２５の回路構成について説明する。

【0065】

図５は図１又は図４に示す工具駆動装置１をエア信号で制御するためのエア信号回路ユニット２５Ａを含むエア信号回路２５の回路構成例を示す回路図である。

【0066】

圧縮エアが封入されたエアタンク等の圧縮エア供給源に接続して圧縮エアの供給を受けるためのエアコネクタ３０を一端に設けたエアの配管２２Ａは、第１の分岐要素３１Ａ、第２の分岐要素３１Ｂ及び第３の分岐要素３１Ｃによって４つの配管２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅに分岐される。

【0067】

第１の分岐要素３１Ａで分岐する配管２２Ｂは、工具回転装置２の筐体６内に導かれ、工具回転装置２内に設けられる第１のエアモータ５の入力信号を供給するために用いられる。第１のエアモータ５の入力信号を供給するための配管２２Ｂには、エア信号の流量を調整するための第１のスピードコントローラ２３と、押しボタンから成るスイッチ８の操作によって開閉する常時閉（ノーマルクローズ）の人力操作制御弁３２が設けられる。人力操作制御弁３２は、ばね３２Ａの弾性力を利用して切換る弁である。

【0068】

このため、第１のスピードコントローラ２３でエア信号の流量を設定し、押しボタンから成るスイッチ８を押下すると人力操作制御弁３２が開き、設定した流量のエア信号を第１のエアモータ５に入力することができる。すなわち、所望の回転数を設定し、回転工具Ｔ及びホルダ４を第１のエアモータ５で回転させることができる。

【0069】

第２の分岐要素３１Ｂで分岐する配管２２Ｃの出力側は、エア信号の出力先を２つの配管２２Ｆ、２２Ｇの間で切換える第１の空気圧操作制御弁３３と接続される。第１の空気圧操作制御弁３３は、空気圧で駆動するピストン３３Ａを利用して、空気圧操作ポートに入力されるエア信号によって切換る弁である。

【0070】

第１の空気圧操作制御弁３３の一方の出力ポートに接続される配管２２Ｆの出力側は、第２のエアモータ１０の正回転用の入力ポートと接続される。また、第１の空気圧操作制御弁３３の他方の出力ポートに接続される配管２２Ｇの出力側は、第２の空気圧操作制御弁３４を介して第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと接続される。第２の空気圧操作制御弁３４は、空気圧で駆動するピストン３４Ａを利用して、空気圧操作ポートに入力されるエア信号によって切換る常時閉の弁である。

【0071】

そして、第２のエアモータ１０の正回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｆに、上述した前進用の第２のスピードコントローラ２４Ａが設けられる。同様に、第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｇにも、後退用の第２のスピードコントローラ２４Ｂを設けることができる。上述したように第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｇにも、第２のスピードコントローラ２４Ｂを設けると、第２のエアモータ１０を逆回転させる際における回転数を調整することが可能となる。このため、回転工具Ｔ及びホルダ４の前進速度に加えて後退速度を調整することが可能となる。

【0072】

他方、工具回転装置２の筐体６内に導かれた配管２２Ｂは、人力操作制御弁３２と第１のエアモータ５との間に接続された分岐要素３５で分岐し、分岐した配管２２Ｈの出力側は、第１の空気圧操作制御弁３３を切換えるための空気圧操作ポートと接続される。すなわち、工具回転装置２の筐体６内で分岐する配管２２Ｈを流れるエア信号は、第１の空気圧操作制御弁３３の入力ポートに接続された配管２２Ｃの出力先を切換えるための操作信号として用いられる。

【0073】

第１の空気圧操作制御弁３３の空気圧操作ポートにエア信号が入力されない状態では、第２の分岐要素３１Ｂで分岐する配管２２Ｃが、第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｇと連結される。一方、第１の空気圧操作制御弁３３の空気圧操作ポートにエア信号が入力されると、第１の空気圧操作制御弁３３の出力先が切換り、第２の分岐要素３１Ｂで分岐する配管２２Ｃが、第２のエアモータ１０の正回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｆと連結される。

【0074】

従って、押しボタンから成るスイッチ８を押下して人力操作制御弁３２をオン状態に切換えると、工具回転装置２内で分岐する配管２２Ｈをエア信号が流れて第１の空気圧操作制御弁３３の空気圧操作ポートにエア信号が入力する。このため、第１の空気圧操作制御弁３３の出力先が切換り、第２の分岐要素３１Ｂで分岐する配管２２Ｃが、第２のエアモータ１０の正回転用のエア信号を供給するための配管２２Ｆと連結される。その結果、圧縮エアの供給源から配管２２Ｃ及び配管２２Ｆを介して第２のエアモータ１０に正回転用のエア信号を入力することができる。

【0075】

これにより、第１のエアモータ５の回転開始と、第２のエアモータ１０の回転開始を連動させ、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転が開始すると、回転工具Ｔ及びホルダ４の送り動作も開始するようにすることができる。つまり、押しボタンから成る単一かつ共通のスイッチ８が押下されてオンに切換えられた場合に第１のエアモータ５及び第２のエアモータ１０の双方の正回転を開始させることができる。

【0076】

また、回転工具Ｔ及びホルダ４の送り速度は、予め前進用の第２のスピードコントローラ２４Ａの操作によって、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転速度とは独立して設定することができる。このため、回転工具Ｔの１回転当たりの工具軸ＡＸ方向への送り量を可変設定することができる。換言すれば、切削加工において重要な回転工具Ｔの１刃当たりの切込量を調整することができる。

【0077】

回転工具Ｔ及びホルダ４の回転速度と送り速度は、孔加工中においても互いに独立して変更することができる。すなわち、第１のエアモータ５及び第２のエアモータ１０の回転中においても、第１のエアモータ５及び第２のエアモータ１０の回転数を変更することができる。これは、第１のエアモータ５及び第２のエアモータ１０の正回転中において、第１のスピードコントローラ２３及び前進用の第２のスピードコントローラ２４Ａの操作によって第１のエアモータ５及び第２のエアモータ１０の各回転数を独立して変更できるためである。

【0078】

このため、図１及び図４に例示されるように工具駆動装置１を用いて第１の材料Ｍ１と、第２の材料Ｍ２とを重ね合せて成るワークＷの孔加工を行うことによって被加工品を製造する場合であれば、第１の材料Ｍ１を孔加工する時の回転工具Ｔの１回転当たりの工具軸ＡＸ方向への送り量と、第２の材料Ｍ２を孔加工する時の回転工具Ｔの１回転当たりの工具軸ＡＸ方向への送り量が、互いに異なる送り量となる孔加工条件で孔加工することができる。

【0079】

すなわち、アルミニウム合金やチタン合金等の金属はもちろん、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の材料に応じた適切な孔加工条件でワークＷの孔加工を行うことが可能となる。加えて、単一の材料で構成されるワークＷに限らず、異なる複数の材料の重ね合せ材がワークＷであっても、回転工具Ｔの１回転当たりの工具軸ＡＸ方向への送り量を材料に合わせて変更しながら孔加工を行うことが可能となる。

【0080】

典型的な工具回転装置と同様に、工具回転装置２のスイッチ８は、図１や図５に例示されるように人力操作制御弁３２に力を作用させる押しボタンで構成される。従来の典型的な工具回転装置において工具の回転を持続するためにはユーザが押しボタンを指で押し続ける必要がある。換言すれば、従来の典型的な工具回転装置においてユーザが押しボタンから指を離すと、ばねの弾性力で人力操作制御弁が閉じるため、工具の回転は停止する。

【0081】

しかしながら、ワークＷの孔加工中においてユーザがスイッチ８を指で押し続けることは労力の増加に繋がるのみならず、ワークＷの孔加工中においてスイッチ８がオフに切換ると、不十分な回転数で回転工具Ｔが前進してしまう不具合の発生に繋がる恐れがある。そこで、第２のエアモータ１０が正回転し、回転工具Ｔ及びホルダ４が工具軸ＡＸ方向に前進移動している間はスイッチ８がオン状態のままロックするようにエア信号回路２５を構成することができる。

【0082】

その場合には、例えば、スイッチ８の移動を物理的に抑止する抑止装置３６を工具回転装置２に設ける一方、抑止装置３６をエア信号で駆動するための回路をエア信号回路２５に設けることができる。図１及び図４に示す例では、スイッチ８を構成する押しボタンが押下された場合には、押下された位置で押しボタンの頭を押さえるスイッチ保持プレート３６Ａで構成される抑止装置３６が工具回転装置２に設けられている。

【0083】

スイッチ保持プレート３６Ａは回転シャフト３６Ｂを中心に回転可能に設けられ、ねじりコイルばね３６Ｃの弾性力によってスイッチ８の頭に押し当たるようになっている。このため、ユーザが一旦指でスイッチ８を押下すると、スイッチ８の頭がスイッチ保持プレート３６Ａで押さえられ、スイッチ８の移動が抑止される。すなわち、スイッチ８が押下された状態で、ばね３２Ａの弾性力で人力操作制御弁３２が閉じないように、スイッチ８をロックすることができる。これにより、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転と送りを自動継続することが可能となり、ユーザは、回転工具Ｔの回転数と送り速度の調整に専念することができる。

【0084】

ワークＷの孔加工が完了した場合には、ロックしたスイッチ８をオフに切換えて、速やかに回転工具Ｔ及びホルダ４の回転を停止させることが圧縮エアのエネルギ損失の低減に繋がる。そこで、ワークＷの孔加工の完了を検知し、ワークＷの孔加工の完了が検知された場合には、スイッチ保持プレート３６Ａをスイッチ８の頭から外す回路をエア信号回路２５に設けることができる。

【0085】

具体例として、図１、図４及び図５に示すように、スイッチ保持プレート３６Ａをスイッチ８の頭から押し上げて外すエアシリンダ３７を設けることができる。より具体的には、シリンダチューブ３７Ａにピストン３７Ｂを挿入し、シリンダチューブ３７Ａ内にエア信号を入力するとピストン３７Ｂに連結されたロッド３７Ｃが突出してスイッチ保持プレート３６Ａの端部を押し付けるエアシリンダ３７を、スイッチ８とともに工具軸ＡＸ方向に前進移動する工具回転装置２又は連結器具１４等の任意の部分に取付けることができる。例えば、図１及び図４に示す例のように、工具回転装置２の筐体６と送り機構３とを連結するための環状連結具１４Ａに抑止装置３６及びエアシリンダ３７を取付けることができる。

【0086】

そうすると、エアシリンダ３７にエア信号を入力すればロッド３７Ｃが伸張してスイッチ保持プレート３６Ａの端部を押し付け、スイッチ保持プレート３６Ａがねじりコイルばね３６Ｃの弾性力に逆らって回転シャフト３６Ｂを中心に回転するように構成することができる。つまり、エア信号によってスイッチ８のロックを解除することが可能となる。

【0087】

他方、回転工具Ｔ及びホルダ４が停止位置に到達したことを検知することによって、ワークＷの孔加工の完了を検知することができる。その場合には、図１、図２及び図４に例示されるように、回転工具Ｔ及びホルダ４が停止すべき位置に到達した場合に、工具回転装置２側に連結されるストロークスイッチ押下部材３８と接触して押下される押しボタン式のストロークスイッチ３９を、ノーズピース１３、雌ネジ１７を設けた部材１８或いはシャフト２１等の工具軸ＡＸ方向に移動しない部分に設けることができる。

【0088】

或いは、逆にストロークスイッチ３９を、第２のエアモータ１０及びギア１１を収納する筐体１５等の工具軸ＡＸ方向に移動する部分に取付ける一方、ストロークスイッチ押下部材３８を工具軸ＡＸ方向に移動しない部分に設けるようにしても良い。

【0089】

図１、図２及び図４に示す例では、複数のシャフト２１のうちの１つにブラケット３９Ａでストロークスイッチ３９が取付けられている。そして、第２のエアモータ１０及びギア１１を収納する筐体１５にリニアブッシュ２１等を取付けるための連結プレート１４Ｄが、ストロークスイッチ３９と接触するストロークスイッチ押下部材３８を兼ねている。

【0090】

ストロークスイッチ３９は、図５に示すように、ばね４０Ａで開閉する常時閉の第１の機械操作制御弁４０を切換えるための機械的スイッチとして、第１の機械操作制御弁４０と連結することができる。第１の機械操作制御弁４０は、第３の分岐要素３１Ｃで分岐する一方の配管２２Ｄ上に設けられる。第１の機械操作制御弁４０で開閉される配管２２Ｄは、スイッチ保持プレート３６Ａによるスイッチ８のロックを解除するためのエアシリンダ３７と連結される。

【0091】

第２のエアモータ１０が正回転することによって、回転工具Ｔ及びホルダ４が停止位置に到達する前は、ストロークスイッチ３９が押下されないため、第１の機械操作制御弁４０は閉状態となる。このため、圧縮エアの供給源から第３の分岐要素３１Ｃを経由して配管２２Ｄを流れるエア信号は、エアシリンダ３７には供給されない。従って、スイッチ保持プレート３６Ａによるスイッチ８のロックは維持される。

【0092】

これに対して、第２のエアモータ１０が正回転することによって、回転工具Ｔ及びホルダ４が停止位置まで前進移動すると、工具回転装置２側に連結されるストロークスイッチ押下部材３８がストロークスイッチ３９として接触し、ストロークスイッチ３９が押下される。そうすると、第１の機械操作制御弁４０がオフ状態からオン状態に切換る。すなわち、第１の機械操作制御弁４０が開き、エア信号が配管２２Ｄからエアシリンダ３７に入力する。

【0093】

その結果、ピストン３７Ｂに連結されたロッド３７Ｃがシリンダチューブ３７Ａから突出し、スイッチ保持プレート３６Ａの端部を押し付ける。このため、スイッチ保持プレート３６Ａがねじりコイルばね３６Ｃの弾性力に逆らって回転シャフト３６Ｂを中心に回転し、スイッチ８の頭から外れる。そうすると、人力操作制御弁３２のばね３２Ａの弾性力によってスイッチ８がオフ状態に戻る。このため、配管２２Ｂから第１のエアモータ５に供給されるエア信号が遮断され、第１のエアモータ５の回転が停止する。

【0094】

このように、スイッチ８をオン状態でロックするためのスイッチ保持プレート３６Ａと、ストロークスイッチ３９の押下によって駆動するエアシリンダ３７の動作によって、スイッチ８のロックの解除、スイッチ８のオフ状態への切換え及び第１のエアモータ５の回転の停止をいずれも自動的に行うことができる。

【0095】

尚、ストロークスイッチ３９とストロークスイッチ押下部材３８との間における距離を調整できるようにすれば、回転工具Ｔ及びホルダ４の停止位置、すなわちストローク（移動範囲）自体を可変設定することが可能となる。この場合、ワークＷの孔加工の深さに応じて、回転工具Ｔ及びホルダ４を前進させる距離を調整することができる。そこで、例えば、ストロークスイッチ３９をブラケット３９Ａでシャフト２１の所望の位置に固定できるようにしても良い。すなわち、ストロークスイッチ３９を取付けるためのブラケット３９Ａを止めねじ等で着脱可能にシャフト２１に取付けるようにすれば、ストロークスイッチ３９の位置を変更することができる。

【0096】

これは、ホルダ４が停止位置まで前進移動したことを検知するエア回路要素として、ストロークスイッチ３９とストロークスイッチ押下部材３８を用いる場合に限らず、他のエア回路要素を用いる場合においても同様である。すなわち、エア回路要素に応じて、ホルダ４の停止位置を調整できるように構成することができる。

【0097】

回転工具Ｔ及びホルダ４が停止位置まで到達し、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転が停止した後は、回転工具Ｔ及びホルダ４を後退させて初期位置に戻すことが必要となる。但し、回転工具Ｔ及びホルダ４が初期位置に戻った場合には、回転工具Ｔ及びホルダ４の後退送り動作を停止することが必要である。

【0098】

そこで、回転工具Ｔ及びホルダ４が初期位置まで後退したか否かを検知するために、図１、図２及び図４に例示されるように、回転工具Ｔ及びホルダ４が初期位置に到達した場合に、工具回転装置２側に連結されるプランジャ押下部材４１と接触して押下されるプランジャ４２を、雌ネジ１７を設けた部材１８等の工具軸ＡＸ方向に移動しない部分に設けることができる。もちろん、逆にプランジャ押下部材４１を雌ネジ１７を設けた部材１８等の工具軸ＡＸ方向に移動しない部分に設ける一方、プランジャ４２を工具軸ＡＸ方向に移動する部分に設けるようにしても良い。

【0099】

そして、図５に示すようにプランジャ４２を、ばね４３Ａで開閉する常時開（ノーマルオープン）の第２の機械操作制御弁４３を切換えるための機械的スイッチとして第２の機械操作制御弁４３と連結することができる。

【0100】

すなわち、回転工具Ｔ及びホルダ４が初期位置に到達し、プランジャ押下部材４１と接触してプランジャ４２が押下されている間は閉状態となり、回転工具Ｔ及びホルダ４が初期位置から離れ、プランジャ４２が押下されていない間は開状態となる第２の機械操作制御弁４３を、エア信号回路２５に設けることができる。

【0101】

第２の機械操作制御弁４３は、第３の分岐要素３１Ｃで分岐する他方の配管２２Ｅ上に配置される。そして、第２の機械操作制御弁４３の出力ポートと接続される配管２２Ｅの出力側は、第２の空気圧操作制御弁３４の空気圧操作ポートと接続される。このため、回転工具Ｔ及びホルダ４が初期位置にある場合には、プランジャ４２が押下されて第２の機械操作制御弁４３が閉じられ、第２の空気圧操作制御弁３４の空気圧操作ポートにはエア信号が入力されない。その結果、第２の空気圧操作制御弁３４も閉状態となる。すなわち、第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｇが遮断される。

【0102】

逆に、回転工具Ｔ及びホルダ４が初期位置に無い場合には、プランジャ４２が押下されず、第２の機械操作制御弁４３は開くため、配管２２Ｅを流れるエア信号は第２の空気圧操作制御弁３４の空気圧操作ポートに入力する。このため、第２の空気圧操作制御弁３４が開き、第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｇが開通する。

【0103】

つまり、プランジャ４２を機械スイッチとして切換る第２の機械操作制御弁４３と、第２の空気圧操作制御弁３４を用いることによって、回転工具Ｔ及びホルダ４が初期位置に無い場合に限り、第２のエアモータ１０の逆回転用のエア信号を供給するための配管２２Ｇを開通させる回路を形成することができる。

【0104】

上述のように回転工具Ｔ及びホルダ４が停止位置まで前進移動するとストロークスイッチ３９が押下されてスイッチ８がオフ状態に切換る。スイッチ８がオフ状態に戻ると、第１のエアモータ５に供給されるエア信号のみならず第１の空気圧操作制御弁３３の空気圧操作ポートに入力されるエア信号も遮断される。このため、第１の空気圧操作制御弁３３が初期状態に切換り、第１の空気圧操作制御弁３３の入力ポートに接続された配管２２Ｃが、第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｇと連結される。

【0105】

また、回転工具Ｔ及びホルダ４が前進した後はプランジャ４２が押下されないため、第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと接続される配管２２Ｇ上に設けられる第２の空気圧操作制御弁３４は、開状態となる。従って、圧縮エアの供給源と接続された配管２２Ｃから第１の空気圧操作制御弁３３を経由して配管２２Ｇに供給されるエア信号は、第２の空気圧操作制御弁３４を通過して第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートに入力する。その結果、第２のエアモータ１０が逆回転し、回転工具Ｔ及びホルダ４が後退する。すなわち、第２のエアモータ１０の回転方向が逆になり、回転工具Ｔ及びホルダ４の後退送り動作が自動的に開始される。

【0106】

第２のエアモータ１０の逆回転によって回転工具Ｔ及びホルダ４が後退し、初期位置に到達するとプランジャ押下部材４１がプランジャ４２を押下する。このため、第２の機械操作制御弁４３が閉状態に切換り、第２の空気圧操作制御弁３４を開くためのエア信号の入力が遮断されるため、第２の空気圧操作制御弁３４も閉状態に切換る。その結果、第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートへのエア信号の供給が断たれ、第２のエアモータ１０の逆回転が停止する。すなわち、回転工具Ｔ及びホルダ４の後退移動が停止する。

【0107】

このように、スイッチ８をオン状態でロックするためのスイッチ保持プレート３６Ａと、ストロークスイッチ３９の押下によって駆動するエアシリンダ３７に加えて、プランジャ４２を設けた第２の機械操作制御弁４３、第１の空気圧操作制御弁３３及び第２の空気圧操作制御弁３４等の回路要素を組合わせることによって、回転工具Ｔ及びホルダ４が停止位置まで前進移動すると、第２のエアモータ１０を自動的に逆回転させることによって、回転工具Ｔ及びホルダ４を工具軸ＡＸ方向に自動的に後退移動させる機能や、第２のエアモータ１０が逆回転することによってホルダ４が初期位置まで後退移動すると、第２のエアモータ１０の回転を自動的に停止させる機能を、エア信号回路２５に設けることができる。

【0108】

上述の他、第２のエアモータ１０の正回転用の入力ポートと配管２２Ｆで連結される第１の空気圧操作制御弁３３並びに第２のエアモータ１０の逆回転用の入力ポートと配管２２Ｇで連結される第２の空気圧操作制御弁３４には、それぞれサイレンサとしてマフラ３３Ｂ、３４Ｂを連結することができる。

【0109】

以上のような工具駆動装置１、工具回転装置２用の工具送り機構及び孔加工方法は、回転工具Ｔ及びホルダ４を回転させる動力源としての第１のエアモータ５とは別に、回転工具Ｔ及びホルダ４を工具軸ＡＸ方向に前進及び後退させる動力源としての第２のエアモータ１０を設けたものである。

【0110】

（効果）
工具駆動装置１、工具回転装置２用の工具送り機構及び孔加工方法によれば、回転工具Ｔ及びホルダ４の回転数と送り速度を別々に制御することができる。このため、回転工具Ｔの特性及びワークＷの材質に適した１刃当たりの送り量及び１回転当たりの送り量でワークＷの孔加工を行うことが可能となる。その結果、孔加工の品質を向上することができる。また、回転工具Ｔの送り速度を増加できるにも関わらず、送り速度を増加できないことに伴う孔加工時間の増加を回避することができる。

【0111】

従来の送り機能付きの工具駆動装置の場合には、回転工具の回転と送り動作が共通のエアモータで行われる。このため、回転工具の回転数と送り速度が連動しており、回転工具の回転数を増加させると送り速度も増加し、逆に回転工具の回転数を低下させると、送り速度も低下するという特性がある。従って、従来の工具駆動装置では回転工具の１回転当たりの送り量を調節することができず、回転工具のサイズやワークの材質等の孔加工条件ごとにチューニングされた複数の工具駆動装置を調達することが必要である。

【0112】

また、カートリッジを交換することによって回転工具の送り速度を変更できる工具駆動装置も市販されているが、カートリッジの交換に労力と時間を要する。

【0113】

これに対して工具駆動装置１を用いれば、第１のスピードコントローラ２３と前進用の第２のスピードコントローラ２４Ａを操作するのみで回転工具Ｔ及びホルダ４の回転数と送り速度を連続的かつ独立して簡易に変更することができる。このため、１台の工具駆動装置１で異なる回転工具Ｔを用いた孔加工や異なる材質の孔加工を行うことができる。その結果、工具駆動装置の数とともに器工具費用の削減を図ることができるのみならず、工具駆動装置の交換が不要となることから孔加工の段取りに要する時間の削減を図ることができる。

【0114】

加えて、工具駆動装置１を用いれば、孔加工においても、回転工具の１刃当たりの送り量及び１回転当たりの送り量を変更することができる。このため、図１及び図４に例示されるように異なる材料Ｍ１、Ｍ２を重ね合せたワークＷの孔加工を行う場合において、材料Ｍ１、Ｍ２ごとに異なる加工条件で孔加工を連続的に行うことが可能となる。

【0115】

具体例として、アルミニウム合金と、チタン合金を重ね合せたワークの孔加工を従来の工具駆動装置を用いて行う場合には、アルミニウム合金の孔加工用にチューニングされた工具駆動装置でアルミニウム合金の層を加工する一方、チタン合金の孔加工用にチューニングされた別の工具駆動装置でチタン合金の層を加工する第１の方法、アルミニウム合金の孔加工用にチューニングされた工具駆動装置のみでアルミニウム合金の層とチタン合金の層の双方を加工する第２の方法、チタン合金の孔加工用にチューニングされた工具駆動装置のみでアルミニウム合金の層とチタン合金の層の双方を加工する第３の方法の３通りが考えられる。

【0116】

しかしながら、第１の方法を採用すると２種類の工具駆動装置が必要となり、かつ孔加工の途中で工具駆動装置を交換することが必要となる。このため、孔加工コストの増加に繋がる。また、チタン合金はアルミニウム合金よりも強度が高く難削材として知られている。このため、アルミニウム合金の孔加工条件で孔加工を行う第２の方法を採用すると、チタン合金の孔加工時に回転工具の１刃当たりの送り量が過剰となり、チタン合金が焦げたり、回転工具が破損する恐れがある。その結果、孔加工品質の劣化や工具の消耗に繋がる。逆に、チタン合金の孔加工条件で孔加工を行う第３の方法を採用すると、アルミニウム合金の層を孔加工する際には、回転工具の１刃当たりの送り量を増加できるにも関わらず、回転工具の１刃当たりの送り量が増加しないことになる。このため、孔加工時間の増加に繋がる。

【0117】

これに対して、工具駆動装置１を用いれば、アルミニウム合金の層とチタン合金の層を異なる加工条件で孔加工することができる。すなわち、難削材であるチタン合金の層については、回転工具Ｔの１刃当たりの送り量を十分に低下させて孔加工品質を維持する一方、切削加工が容易なアルミニウム合金の層については、回転工具Ｔの１刃当たりの送り量を増加させて加工時間の短縮化を図ることができる。

【0118】

また、エアモータではなくエアシリンダで回転工具Ｔに送り動作を付与することも考えられるが、エアシリンダによって得られる推力は空気圧でピストンを押し出すことによって得られる力であることから限界がある。このため、ワークの強度が大きい場合には、孔加工反力に対抗できる程の推力がエアシリンダでは得られない可能性がある。

【0119】

これに対して、工具駆動装置１のように第２のエアモータ１０の回転によって直線的に移動するボールネジ９Ａ等の直線移動機構９で機械的に回転工具Ｔに力を伝達する構成とすれば、エアシリンダでは得ることが困難な大きな推力を得ることができる。このため、孔加工反力に対抗できる推力で回転工具Ｔを送りつつ、送り速度の調整が可能となる。特に、第２のエアモータ１０にギア１１を連結すれば、ワークの強度が大きい場合であっても、孔加工反力に対抗できる推力を生成することが可能となる。

【0120】

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【0121】

例えば、上述した実施形態では、工具駆動装置１がハンドツールである場合を例に説明したが、工具軸ＡＸ方向への回転工具Ｔの送り機能を備えたエア式の手持ち式ではない穿孔機や工作機械においても回転工具Ｔ及びホルダ４を回転させる動力源としての第１のエアモータ５とは別に、回転工具Ｔ及びホルダ４を工具軸ＡＸ方向に前進及び後退させる動力源としての第２のエアモータ１０を設けることによって工具駆動装置１を構成することができる。

【符号の説明】

【0122】

１…工具駆動装置、２…工具回転装置、３…送り機構、４…ホルダ、５…第１のエアモータ、６…筐体、７…グリップ、８…スイッチ、９…直線移動機構、９Ａ…ボールネジ、１０…第２のエアモータ、１１…ギア、１２…ガイド機構、１３…ノーズピース、１４…連結器具、１４Ａ…環状連結具、１４Ｂ…Ｌ型連結具、１４Ｃ…連結シャフト、１４Ｄ…連結プレート、１５…筐体、１６…遊星ギア、１６Ａ…太陽ギア（サンギア）、１６Ｂ…遊星ピニオン（プラネタリピニオン）、１６Ｃ…内歯ギア、１７…雌ネジ、１８…部材、１９…シャフト、２０…ブッシングチップ、２０Ａ…ブッシュ、２０Ｂ…板状の部分、２１…リニアブッシュ、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈ…配管、２３…第１のスピードコントローラ、２４Ａ、２４Ｂ…第２のスピードコントローラ、２５…エア信号回路、２５Ａ…エア信号回路ユニット、３０…エアコネクタ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ…分岐要素、３２…人力操作制御弁、３２Ａ…ばね、３３…第１の空気圧操作制御弁、３３Ａ…ピストン、３３Ｂ…マフラ、３４…第２の空気圧操作制御弁、３４Ａ…ピストン、３４Ｂ…マフラ、３５…分岐要素、３６…抑止装置、３６Ａ…スイッチ保持プレート、３６Ｂ…回転シャフト、３６Ｃ…ねじりコイルばね、３７…エアシリンダ、３７Ａ…シリンダチューブ、３７Ｂ…ピストン、３７Ｃ…ロッド、３８…ストロークスイッチ押下部材、３９…ストロークスイッチ、３９Ａ…ブラケット、４０…第１の機械操作制御弁、４０Ａ…ばね、４１…プランジャ押下部材、４２…プランジャ、４３…第２の機械操作制御弁、４３Ａ…ばね、ＡＸ…工具軸、Ｊ…治具、Ｊ１…止めねじ、Ｍ１…第１の材料、Ｍ２…第２の材料、Ｔ…回転工具、Ｗ…ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】