JPH081549A - エアーモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩擦抵抗が小さく、エアーモータの構成材料
に制約のない、騒音の小さいエアーモータを提供するこ
と。 【構成】 エアーモータ１のシリンダ２をエアーモータ
１の固定側に回転自在に、かつロータ３と相対的に回転
可能に支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアーグラインダ、イ
ンパクトレンチ等のエアーツールに用いられるエアーモ
ータに関し、さらに詳しくは、摩擦抵抗が小さくエネル
ギ効率のよい全く新規な構造のエアーモータに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】エアーグラインダ、インパクトレンチ等
のエアーツールに用いられるエアーモータにおいては、
機器本体側に固定したシリンダ内に複数枚の羽根を有す
るロータを回転自在に設け、給気孔から圧縮空気を導入
することによりロータを回転するようにしている。

【０００３】図５は、この種のエアーモータをエアーグ
ラインダの駆動源に用いた例を示す。 このエアーグラ
インダは、本体ケース２３内に設けたエアーモータ２１
の回転駆動力を動力伝達機構を介して直接又は減速して
砥石又は研磨部材２４に伝達するもので、エアーモータ
２１は、本体ケース２３側に固定したシリンダ２２ａ内
に複数枚の羽根を有するロータ２２ｂを回転自在に設
け、シリンダ２２ａに設けた給気孔から圧縮空気を導入
することによりロータ２２ｂを回転するものである。シ
リンダ２２ａには、給気孔のほか、排気を排出するため
の排気孔を有している。エアーモータ２１への圧縮空気
の導入は、給気レバー２９によって操作される給気バル
ブ２８、給気通路２５、速度調整機構２７及びエアーモ
ータ２１に設けた給気溝を介して給気孔から行われる。
一方、エアーモータ２１の排気孔から排出される排気の
放出は、排気通路２６、防塵機構３０及び消音器３１を
介して行われる。

【０００４】ところで、従来のエアーモータ２１は、シ
リンダ２２ａを機器本体側に固定して設けているため、
エアーモータ２１の駆動時、ロータ２２ｂが高速回転す
ることにより、ロータ２２ｂに配設した複数枚の羽根が
遠心力によりシリンダ２２ａの内周面に押し付けられ、
高速度（通常、２０〜３０ｍ／ｓｅｃ）で摺動すること
となる。

【０００５】このため、従来のエアーモータ２１は、以
下の問題点を有していた。 (1) シリンダ２２ａの内周面と羽根との摩擦抵抗が大き
く、これによりロータ２２ｂの回転数が低下し、エネル
ギ効率が悪化する。 (2) 摩擦により摩擦熱が発生し、摩擦係数が一層増大す
る。 (3) 摩擦によりシリンダ２２ａの内周面と羽根が摩耗し
（特に、羽根の摩耗が著しい。）、機器の性能及び寿命
の低下を招く。 (4) 摩擦熱及び摩耗による影響をできるだけ小さくする
必要があることから、シリンダ２２ａ、ロータ２２ｂ及
び羽根の構成材料に制約を受ける。 (5) 羽根が遠心力によりシリンダ２２ａの内周面に押し
付けられ、高速度で摺動する際、大きな騒音が発生す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
エアーモータの有する多くの問題点を一挙に解決し、摩
擦抵抗が小さく、エアーモータの構成材料に制約のな
い、騒音の小さいエアーモータを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本第１発明のエアーモータは、エアーモータのシリ
ンダをエアーモータの固定側に回転自在に、かつロータ
と相対的に回転可能に支持したことを要旨とする。

【０００８】また、本第２発明のエアーモータは、本第
１発明のエアーモータにおいて、シリンダと、ロータ
と、ロータに配設した羽根を同じ材料で構成したことを
要旨とする。

【０００９】

【作用】上記のように構成した本第１発明のエアーモー
タによれば、エアーモータの駆動時、ロータが高速回転
することにより、ロータに配設した複数枚の羽根が遠心
力によりシリンダの内周面に押し付けられる。一方、シ
リンダはエアーモータの固定側に回転自在に、かつロー
タと相対的に回転可能に支持されているため、シリンダ
の内周面に押し付けられる羽根の作用により高速回転し
ているロータとほぼ同速度で円滑に高速回転する。この
ため、エアーモータの駆動時、羽根はシリンダの内周面
のほぼ定位置に接触した状態に保持されるため、従来の
エアーモータのように羽根がシリンダの内周面を摺動す
る際の摩擦によるエネルギ損失がないため、エネルギ効
率が向上する。また、摩擦による摩擦熱の発生や、シリ
ンダの内周面及び羽根の摩耗がないため、機器の性能及
び寿命が向上する。さらに、エアーモータの駆動時の騒
音が低減する。

【００１０】また、摩擦熱及び摩耗による影響を受けな
いため、シリンダ、ロータ及び羽根を構成する材料に制
約がなく、本第２発明のエアーモータのように、シリン
ダと、ロータと、羽根を同じ材料で構成することがで
き、シリンダと、ロータと、羽根を構成する材料の熱膨
張率の差を考慮することなく機器を設計することが可能
となり、機器の精度を高め、性能を向上することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。図１〜４は、本発明をエアーグラインダ用のエアー
モータ（一方向回転エアーモータ）に適用した一実施例
を示す。

【００１２】エアーモータ１は、シリンダ２内に複数枚
の羽根４を羽根嵌挿溝３ａに出没自在に配設したロータ
３を設け、上蓋５に設けた給気孔５ａから圧縮空気を導
入し、上蓋５に設けた排気孔５ｂ及び下蓋６に設けた排
気孔６ｂから膨張した空気を排出することによりロータ
３を回転するものである。この場合において、上蓋５の
排気孔５ｂと下蓋６の排気孔６ｂは対向する同位置に設
けるようにする。なお、本実施例においては、給気孔は
上蓋５に、排気孔は上蓋５及び下蓋６に設けているが、
給気孔及び排気孔は、上蓋又は下蓋のいずれか一方のみ
又は両方に設けることができる。

【００１３】シリンダ２は、ころがり軸受８を介して上
蓋５及び下蓋６並びに内ケース７に軸心Ｏ1を回転軸と
して回転自在に支持する。また、ロータ３は、ころがり
軸受１３を介して上蓋５及び下蓋６に軸心Ｏ2を回転軸
として回転自在に支持する。この場合において、シリン
ダ２の軸心Ｏ1とロータ３の軸心Ｏ2は偏心して設けるよ
うにする。なお、本実施例においては、軸受８及び軸受
１３にころがり軸受を用いているが、軸受として、すべ
り軸受その他の軸受を使用することができる。

【００１４】また、エアーモータ１を構成するシリンダ
２、ロータ３及び羽根４は、後述のとおり、摩擦熱及び
摩耗による影響を受けないため、これらの部材を構成す
る材料に制約がなく、シリンダ２と、ロータ３と、羽根
４を同じ材料、例えば、アルミニウム等の金属又は合成
樹脂で形成することができる。これにより、機器の軽量
化を図れるとともに、製造コストを低廉にでき、さら
に、摩擦熱及び摩耗に対処するためシリンダ２及びロー
タ３を金属製材料で、羽根４をベークライトで構成した
従来のエアーモータのように、摩擦熱及び機器の使用環
境による熱膨張を考慮してクリアランスを大きく取って
機器を設計する必要がなくなり、機器の精度を高め、性
能を向上することができる。

【００１５】上蓋５及び下蓋６並びに内ケース７は、ネ
ジ１４によって一体に構成する外ケース９，１０，１１
の内部に収容し、上蓋５に形成したピン孔５ｃ及び下蓋
６に形成したピン孔６ｃと外ケース９，１０に形成した
ピン孔に挿通したピン１２ａ，１２ｂにより回り止めす
る。また、外ケース９，１０，１１は、図５に示す従来
のエアーモータと同様、本体ケースの内部に収容するよ
うにする。

【００１６】エアーモータ１への圧縮空気の導入は、図
５に示す従来のエアーモータと同様、本体ケースに設け
た給気バルブ、給気通路１５、上蓋５に設けた給気孔５
ａを介して行う。一方、エアーモータ１からの膨張した
空気の放出は、上蓋５に設けた排気孔５ｂ又は下蓋６に
設けた排気孔６ｂ、外ケース９，１０，１１内に設けた
排気通路１６、外ケース１１に設けた排気孔１１ａ、本
体ケース内に設けた排気通路、消音器を介して行う。

【００１７】給気通路１５にはエアーモータ１の速度調
整機構１７を配設する。この速度調整機構１７は、エア
ーモータ１のロータ３の回転数が大きくなれば、その遠
心力により振り子が揺動して速度調整可動弁を摺動させ
ることによって、給気通路１５を絞って吸気量を減少さ
せ、エアーモータ１のロータ３の回転数を低下させ、逆
にエアーモータ１のロータ３の回転数が低下すれば、速
度調整可動弁が先とは逆方向に摺動することによって、
給気通路１５を開放して吸気量を増加させ、エアーモー
タ１のロータ３の回転数を大きくするものである。

【００１８】次に、以上のように構成したエアーモータ
１の動作について説明する。エアーモータ１の駆動は、
本体ケースに設けた給気バルブ、給気通路１５、上蓋５
に設けた給気孔５ａを介して圧縮空気をシリンダ２内に
導入することにより行う。

【００１９】圧縮空気がシリンダ２内に導入されると、
ころがり軸受１３を介して上蓋５及び下蓋６に軸心Ｏ2
を回転軸として回転自在に支持されているロータ３が高
速回転し、ロータ３に配設した複数枚の羽根４は遠心力
によりシリンダ２の内周面に押し付けられる。

【００２０】一方、シリンダ２はころがり軸受８を介し
て上蓋５及び下蓋６並びに内ケース７に軸心Ｏ1を回転
軸として回転自在に、かつロータ３と相対的に回転可能
に支持されているため、シリンダ２の内周面に押し付け
られる羽根の作用により高速回転しているロータ３とほ
ぼ同速度で高速回転する。この場合において、シリンダ
２の軸心Ｏ1とロータ３の軸心Ｏ2は偏心して設けられて
いるが、シリンダ２とロータ３は、それぞれころがり軸
受８及びころがり軸受１３により相対的に回転可能に支
持されているため、シリンダ２とロータ３は、ほぼ同速
度で円滑に高速回転することができる。

【００２１】ところで、エアーモータ１の駆動時、シリ
ンダ２とロータ３は、ほぼ同速度で回転され、羽根４は
シリンダ２の内周面のほぼ定位置に接触した状態に保持
されるため、従来のエアーモータのように羽根はシリン
ダの内周面を摺動しない。このため、羽根がシリンダの
内周面を摺動する際の摩擦によるエネルギ損失がなく、
この現象に起因する従来のエアーモータの有する多くの
問題点を一挙に解決することができる。ちなみに、従来
のエアーモータにおいて、羽根がシリンダの内周面を摺
動する際の摩擦係数（μ）は０．１以上であり、この値
は、本発明の羽根４をシリンダ２の内周面のほぼ定位置
に接触した状態に保持し、シリンダ２をころがり軸受８
で支持して回転させる場合の２０〜１００倍に匹敵する
ものと予想される。

【００２２】なお、上記実施例は、本発明をエアーグラ
インダ用のエアーモータ（一方向回転エアーモータ）に
適用した場合について説明したが、給気と排気を逆に切
り替え可能に構成することにより本発明を正逆両方向回
転エアーモータに適用することもできる。そして、本発
明を適用したエアーモータは、エアーグラインダ以外の
インパクトレンチその他のエアーツールに広く適用する
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】本第１発明によれば、エアーモータの駆
動時、羽根はシリンダの内周面のほぼ定位置に接触した
状態に保持されるため、従来のエアーモータのように羽
根がシリンダの内周面を摺動する際の摩擦によるエネル
ギ損失がないため、エネルギ効率を向上することができ
る。また、摩擦による摩擦熱の発生や、シリンダの内周
面及び羽根の摩耗がないため、機器の性能及び寿命を向
上することができる。さらに、エアーモータの駆動時の
騒音を低減することができる。

【００２４】また、本第２発明によれば、シリンダと、
ロータと、ロータに配設した羽根を構成する材料の熱膨
張率の差を考慮することなく機器を設計することが可能
となり、機器の精度を高め、性能を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエアーモータの一実施例を示す図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。

【図３】本発明のエアーモータの上蓋を示す図である。

【図４】本発明のエアーモータの下蓋を示す図である。

【図５】従来のエアーモータを駆動源に用いたエアーグ
ラインダを示す図である。

【符号の説明】

１ エアーモータ ２ シリンダ ３ ロータ ４ 羽根 ５ 上蓋 ６ 下蓋 ７ 内ケース ８ シリンダの軸受 １３ ロータの軸受 １５ 給気通路 １６ 排気通路 Ｏ1 シリンダの軸心 Ｏ2 ロータの軸心

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアーモータのシリンダをエアーモータ
   の固定側に回転自在に、かつロータと相対的に回転可能
   に支持したことを特徴とするエアーモータ。
2. 【請求項２】 シリンダと、ロータと、ロータに配設し
   た羽根を同じ材料で構成したことを特徴とする請求項１
   記載のエアーモータ。