JP6588205B2

JP6588205B2 - 工具駆動装置及び被穿孔品の製造方法

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Inventors: 政雄渡邉; 利男西野
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Publication date: 2019-10-09
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Description

本発明の実施形態は、工具駆動装置及び被穿孔品の製造方法に関する。

従来、ハンドツールの１つとして、エア式のドリル駆動装置が知られている。手持ち式のドリル駆動装置で穿孔を行う場合には、切粉の排出が課題となる。コンクリートの穿孔用のドリル駆動装置としては、エアの供給孔を設けた専用のコンクリート用ドリルにエアを供給することによって特殊な構造を有するコンクリート用ドリルの先端からエアを排出し、エアとともに切粉を排出できるようにしたものが考案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平１−２０６００５号公報特開２００５−２３１１５６号公報

しかしながら、建築用のドリルとは異なり、金属等を穿孔対象とする段差のない単純な構造を有する機械加工用の汎用ドリルとしては、工具軸方向にエアを供給するための貫通孔を設けたドリルのみが市販されている。従って、機械加工においては、主軸にエアを供給するエア供給機構を備えた大規模な工作機械等の装置を使用して穿孔する場合に限り、穿孔中にドリルのシャンク側の端面からエアを供給して切粉を排出することが可能である。

このため、主軸にエアを供給するエア供給機構を備えていない簡易な手持ち式の工具駆動装置を用いて機械加工を行う場合には、穿孔中に切粉の排出用のエアを供給することが出来ない。

特に、近年では、金属の他、炭素繊維強化プラスチック(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics)やガラス繊維強化プラスチック(GFRP: Glass fiber reinforced plastics)等の複合材が被削材となる場合がある。複合材を穿孔する場合には、樹脂や繊維の粉塵を如何に除去するかが課題となる。このため、穿孔中において切粉詰まりを防止することが一層重要である。

そこで、本発明は、手持ち式の工具駆動装置を用いて金属や複合材等の機械加工を行う場合に、切粉詰まりを良好に防止できるようにすることを目的とする。

本発明の実施形態に係る工具駆動装置は、モータの駆動によって回転するホルダに所定の直径を有する工具を取付けることによって前記工具を回転させる手持ち式の工具回転装置と、前記工具に取付けられるアタッチメントと、前記工具の工具軸方向における所定の距離を超える前記アタッチメントの移動を抑止するためのストッパとを備える。前記アタッチメントは、前記工具を挿入するための貫通孔と、切粉の排出用の流体を前記貫通孔内に供給することによって、前記工具の内部に前記工具の先端に向かって形成され、かつ前記貫通孔内において入口が開口する前記流体の流路に前記流体を導くための供給孔とを有する。前記流体の一部が前記工具と前記アタッチメントとの間に形成される間隙から噴出するように前記貫通孔の直径を前記工具の所定の直径よりも大きくし、かつ前記ストッパと前記アタッチメントとの間に前記流体の一部を噴出するための間隙を設けることによって、前記工具と前記アタッチメントとの間隙に形成される前記流体の一部の膜によって前記工具が回転しても前記アタッチメントが連れ回りしないようにした。
また、本発明の実施形態に係る被穿孔品の製造方法は、前記工具駆動装置と、前記工具とを用いて被穿孔品を製造するものである。

本発明の実施形態に係る工具駆動装置及び被穿孔品の製造方法によれば、切粉詰まりを良好に防止することができる。

本発明の実施形態に係る工具駆動装置の構成図。図１に示すドリル及びアタッチメントの詳細構造を示す縦断面図。図２に示すアタッチメントの詳細構造を示す上面図。図３に示すアタッチメントの右側面図。図２に示すドリルにストッパを取付けた状態におけるドリルの横断面及びストッパの左側面を示す図。図１及び図２に示すドリルの変形例を示す図。

本発明の実施形態に係る工具駆動装置及び被穿孔品の製造方法について添付図面を参照して説明する。

（構成及び機能）
図１は本発明の実施形態に係る工具駆動装置の構成図、図２は図１に示すドリル及びアタッチメントの詳細構造を示す縦断面図、図３は図２に示すアタッチメントの詳細構造を示す上面図、図４は図３に示すアタッチメントの右側面図、図５は図２に示すドリルにストッパを取付けた状態におけるドリルの横断面及びストッパの左側面を示す図である。

工具駆動装置１は、ドリル、エンドミル又はリーマ等の所定の直径φｄを有する穿孔用の工具Ｔを保持して回転させる手持ち式の装置である。工具駆動装置１は、工具Ｔを保持して回転させる手持ち式の工具回転装置２にアタッチメント３を設けて構成される。

工具回転装置２は、工具駆動装置１の本体であり、アタッチメント３は、工具駆動装置１のアタッチメント３と称することもできる。尚、手持ち式であれば、工具回転装置２に工具Ｔを保持して回転させるための回転機構４に加え、工具Ｔに工具軸Ｔｘ方向における送り動作を与える進退機構等の他の機構を設けても良い。回転機構４は公知の任意の機構を用いて構成することができる。工具Ｔに送り動作を与える進退機構はシリンダ機構等の公知の任意の機構によって構成することができる。汎用性のある簡易な工具回転装置２としては、汎用のエア式ドリル駆動装置が挙げられる。但し、被削材であるワークの加工環境によっては工具回転装置２として油圧式のドリル駆動装置など、所望の構造を有する装置を用いることができる。

図１には、エアモータの駆動によって工具Ｔを回転させるエア式の工具回転装置２が例示されている。従って、工具回転装置２は、工具Ｔを保持して回転させる回転機構４にエアの供給口５及びグリップ６を設けて構成される。グリップ６には、スイッチ７が設けられる。スイッチ７は、工具回転装置２内に形成されるエアの流路を開閉する開閉弁８を切換えるように構成されている。このため、スイッチ７を押すと開閉弁８が開き、外部に設置されたエアの供給源９から供給口５を介して供給されるエアが回転機構４内に取り込まれ、エアモータを駆動させることによって工具Ｔを回転させることができる。

工具回転装置２によって保持される工具Ｔの内部には、工具Ｔの先端に向かって形成され、かつ工具軸Ｔｘ方向に貫通しない切粉の排出用の流体の流路Ｔｐが形成される。従って、工具Ｔの内部に形成される流体の流路Ｔｐの入口は、工具Ｔの先端とシャンク側の端面との間に形成される側面において開口する。すなわち、工具軸Ｔｘに直交するシャンク側の端面以外の箇所に、流体の流路Ｔｐの入口が形成される。

図１及び図２には、工具Ｔの先端側で開口する一方、工具Ｔのシャンク側において閉口する、工具軸Ｔｘに平行な２つの非貫通孔を流体の流路Ｔｐとして設けた工具Ｔが例示されている。また、工具軸Ｔｘに平行な流体の流路Ｔｐは、工具軸Ｔｘと交差する方向に設けられた貫通孔と連結されている。この結果、工具軸Ｔｘと交差する方向に設けられた貫通孔の入口が、流体の入口となる。図１及び図２に示す例では、工具Ｔの直径方向に貫通孔が設けられているが、工具軸Ｔｘに対して垂直な貫通孔に限らず、工具軸Ｔｘに対して任意の角度で傾斜する貫通孔を設けてもよい。また、工具Ｔ内への流体の入口を形成するために、貫通孔ではなく非貫通孔を設けてもよい。

工具軸Ｔｘの先端に向かう流体の流路Ｔｐの数は図示された例では２つであるが、流路Ｔｐの数は任意である。工具Ｔは穿孔用の工具であれば、ドリルに限らず、エンドミルやリーマ等の他の工具であってもよい。特にドリルやエンドミルの場合には、２枚刃、３枚刃、４枚刃、直刃、ねじれ刃、段付刃、ソリッドタイプ、チップ式のように、刃数や切れ刃の形状に様々なタイプのものがあるため、ドリルの構造に応じて流路Ｔｐの数や流路Ｔｐへの入口及び出口の形成方法を任意に決定することができる。従って、ドリルの先端側において、工具軸Ｔｘに対して平行でない流路を形成してもよいし、流路全体を工具軸Ｔｘと非平行にしてもよい。

このような構造を有する工具Ｔは、専用の工具として製作してもよいが、市販の汎用工具を利用して簡易に製作することもできる。例えば、オイルホール付きドリルが市販されている。そこで、オイルホール付きドリルを改造して工具Ｔを製作する方法について説明する。

図６は、図１及び図２に示すドリルの変形例を示す図である。

市販されるオイルホール付きドリルには、切削油等を流すためのホイルホールが工具軸Ｔｘに平行な貫通孔として設けられている。すなわち、市販されるオイルホール付きドリルの内部に形成される流路の入口は、シャンク側の端面に形成される。

そこで、図６に示すように、オイルホール付きドリルのシャンク側における流路を閉塞する一方、シャンク側の端面以外の箇所に、流体の流路の入口を形成することによって簡易に工具Ｔを製作することができる。同様に、工具軸Ｔｘ方向に貫通する切粉の排出用の流体の流路Ｔｐを有する所望の工具のシャンク側における流路を閉塞し、他の部位に流路の入口を設けることによって簡易に、工具駆動装置１用の工具Ｔを製作することができる。

図６に示す例では、シャンク側における流路の既存の入口に棒状の栓Ｔｓが挿入されることによって流路Ｔｐのシャンク側が閉塞されている。但し、流路Ｔｐのシャンク側を閉塞することが可能であれば、棒状の栓Ｔｓを挿入する方法に限らず、はんだ付け、ろう付け又は熔接によって栓Ｔｓを形成する方法や板状の閉塞板をはんだ付け、ろう付け又は熔接によって工具Ｔのシャンク側における底面に取付ける方法など、任意の閉塞方法を採用することができる。

もちろん、工具軸Ｔｘ方向に貫通する元の流路Ｔｐのシャンク側を閉塞することによって工具Ｔを製作する場合においても、工具軸Ｔｘに垂直な又は工具軸Ｔｘに対して傾斜する貫通孔又は非貫通孔を設けることによって流路の入口を形成することができる。

このような工具Ｔを用いると、工具Ｔのシャンク側から切削油を供給する機能が工具回転装置２にない場合であっても、工具回転装置２の外部において開口する流体の流路の入口から工具Ｔの内部に切粉の排出用の流体を注入することが可能となる。従って、工具Ｔの先端から流体を噴出させながら穿孔を行うことができる。このため、穿孔中にワークの加工部において生じる切粉を流体によって排出させながら連続加工を行うことが可能となる。すなわち、穿孔中における切粉による目詰まりを防止することができる。

工具駆動装置１用のアタッチメント３は、工具Ｔの円周方向を形成する側面から工具Ｔの内部に切粉の排出用の流体を注入するための器具である。すなわち、アタッチメント３は、工具回転装置２の外部において開口する工具Ｔ内への流体の流路Ｔｐの入口に、切粉の排出用の流体を注入するための器具である。従って、アタッチメント３は、工具駆動装置１で保持された工具Ｔに取付けられる。

このため、アタッチメント３は、工具Ｔを挿入するための貫通孔３Ａと、切粉の排出用の流体を貫通孔３Ａ内に供給する供給孔３Ｂとを有する。図示された例では、アタッチメント３は、両端が開口する円筒状の部材に、中心軸に垂直な方向を中心とし、かつ円筒状の部材の外部と内部とを連結する孔を設けた構造を有している。そして、工具Ｔを、貫通孔３Ａ内において工具Ｔ内への流体の流路Ｔｐの入口が開口するようにセットすることができる。

これにより、工具Ｔの内部に工具Ｔの先端に向かって形成され、かつアタッチメント３の貫通孔３Ａ内において入口が開口する流体の流路Ｔｐに、アタッチメント３の供給孔３Ｂから流体を導くことができる。すなわち、アタッチメント３の供給孔３Ｂからアタッチメント３の貫通孔３Ａ内に導かれた流体を、貫通孔３Ａ内において開口する工具Ｔ内への流体の流路Ｔｐの入口に供給することができる。

従って、工具Ｔが、工具軸Ｔｘ方向に貫通しない切粉の排出用の流体の流路Ｔｐを有する工具に入口を設けることによって製作される場合であれば、アタッチメント３に形成される貫通孔３Ａ内において開口させることができる位置に流体の流路Ｔｐの入口が設けられる。同様に、工具Ｔが、工具軸Ｔｘ方向に貫通する切粉の排出用の流路Ｔｐの流路を有する工具のシャンク側における流路Ｔｐを閉塞し、入口を設けることによって製作される場合においても、アタッチメント３に形成される貫通孔３Ａ内において開口させることができる位置に流体の流路Ｔｐの入口が設けられる。

貫通孔３Ａを形成するアタッチメント３の内面には、図示されるように、貫通孔３Ａ内において流体を工具Ｔの周囲（円周方向）に導くための溝３Ｃを設けることが好適である。これにより、アタッチメント３内における流体の流路の広さを十分に確保するとともに、工具Ｔの回転によって工具Ｔ内への流体の流路Ｔｐの入口がどの位置に移動しても、流体を入口に供給することが可能となる。図示された例では、構造の簡易化の観点からリング状の溝３Ｃが貫通孔３Ａの内面に設けられているが、断続的な円弧状の溝３Ｃを貫通孔３Ａの内面に設けてもよい。

更に、アタッチメント３に形成される貫通孔３Ａの直径φＤは、供給孔３Ｂから供給された切粉の排出用の流体の一部が工具Ｔとアタッチメント３の内面との間に形成される間隙（クリアランス）Ｃ_ｄから噴出するように工具Ｔの直径φｄよりも大きい長さに決定される。すなわち、アタッチメント３と工具Ｔとの間に間隙Ｃ_ｄが形成され、アタッチメント３と工具Ｔとの間に形成された間隙Ｃ_ｄから意図的に流体が排出される。これにより、アタッチメント３の貫通孔３Ａには、流体軸受（流体ベアリング）が形成される。流体軸受は、薄い液体又は気体等の流体の膜によって軸を支持する軸受である。

従って、工具Ｔが回転してもアタッチメント３は連れ回りしない。このため、アタッチメント３の供給孔３Ｂにカプラ等を連結して圧縮エア等の流体を安全に供給することが可能となる。工具Ｔを回転させた場合にアタッチメント３の過剰な回転を抑止しつつ、アタッチメント３の振動も低減するためには、貫通孔３Ａの直径φＤを、工具Ｔの所定の直径φｄに対してすき間ばめに対応するはめあい公差を有する直径とすることが適切である。

すき間ばめは、穴と軸とを組合わせたときに、常にすきまができる嵌め合いである。すなわち、穴の最小寸法が軸の最大寸法よりも大きくなるような嵌め合いである。軸側となる工具Ｔのシャンクの公差がｈ７又はｈ８であると仮定すると、貫通孔３Ａの直径φＤの公差をＦ７又はＦ８に対応する公差とすれば、流体軸受の形成とアタッチメント３の振動防止を良好に両立させることができる。

この場合、工具Ｔの直径φｄによっても変わるが、呼び直径φｄが３０ｍｍ以下の工具Ｔを使用する場合であれば、工具Ｔの呼び直径φｄに対して＋０．００６ｍｍから＋０．０５３ｍｍの範囲となる長さだけ、貫通孔３Ａの直径φＤを長くすれば良い。呼び直径φｄが３０ｍｍ以下の工具Ｔのｈ７又はｈ８に対応する公差は、０から−０．０３３ｍｍである。従って、この場合のアタッチメント３に形成される貫通孔３Ａの直径φＤと工具Ｔの直径φｄとの差は、０．００６ｍｍから０．０８６ｍｍとなる。

実際に、＋０．０１３ｍｍから＋０．０３５ｍｍの公差を有する直径φＤがφ１０ｍｍの貫通孔３Ａを有するアタッチメント３を直径φｄ＝φ１０ｍｍの工具Ｔ用に製作したところ、流体軸受の形成と、振動の防止を両立できることが確認できた。

アタッチメント３は、工具Ｔを保持するための流体軸受を形成する貫通孔３Ａ及び貫通孔３Ａに流体を供給する供給孔３Ｂを有する構造物であれば、図示されるような円筒形状に限らず、任意の形状とすることができる。例えば、ブロック状の素材に貫通孔３Ａ及び供給孔３Ｂを設けてアタッチメント３を製作してもよい。アタッチメント３の材質としては、工具Ｔの回転によって損傷や摩耗が発生し難い材質が好ましい。このため、Ｓ４５Ｃ（機械構造用炭素鋼）等の十分な耐摩耗性、強度及びじん性を有する材料を用いてアタッチメント３を製作することができる。

アタッチメント３は、流体軸受の形成によって工具Ｔの回転方向への移動が抑止されるが、工具軸Ｔｘ方向への移動も抑制できるようにすることが望ましい。そこで、アタッチメント３を工具回転装置２の非回転部に固定するようにしてもよい。但し、図示されるように、アタッチメント３の工具軸Ｔｘ方向における移動を抑止するためのストッパ１０を工具Ｔに取付けることによって工具駆動装置１の構造を簡易にすることができる。

ストッパ１０を工具Ｔに取付ける場合には、ストッパ１０も工具Ｔとともに回転することになる。アタッチメント３の工具軸Ｔｘ方向における移動を抑止するためには、図示されるように、アタッチメント３の両側にストッパ１０を設けることが重要である。但し、工具回転装置２の回転部である工具ホルダの先端をストッパとして利用することもできる。その場合には、工具Ｔのシャンク側におけるストッパ１０を省略してもよい。工具ホルダの先端をストッパとして利用できない場合には、２つのストッパ１０の間にアタッチメント３を配置することが現実的である。

ストッパ１０を工具Ｔに取付ける場合には、図６に例示されるように、Ｃ字状のスナップリングをストッパ１０として用いれば、工具Ｔへのストッパ１０の着脱が容易となる。この場合、工具Ｔ側にも、ストッパ１０を差し込むための溝を設けることが実用的である。図示された例では、工具Ｔに、ストッパ１０を差し込むためのリング状の溝が設けられている。尚、別の方法として、リング状またはＵ字状のストッパ１０を工具Ｔに嵌合させてもよい。その場合には、必ずしも工具Ｔに溝を設ける必要はない。

アタッチメント３と工具Ｔとの間隙Ｃ_ｄからは、切粉の排出用の流体の一部が噴出する。従って、ストッパ１０とアタッチメント３との間にも、切粉の排出用の流体の一部を噴出するための間隙Ｃ_ＡＸを設けることが必要である。このため、アタッチメント３は、ストッパ１０とアタッチメント３との間に形成される間隙Ｃ_ＡＸの距離の範囲内では移動可能となる。換言すれば、ストッパ１０によって、工具軸Ｔｘ方向における間隙Ｃ_ＡＸの距離に応じた所定の距離を超えるアタッチメント３の移動が抑止される。

従って、工具Ｔにストッパ１０を取付けるための溝を形成する場合には、ストッパ１０とアタッチメント３との間に工具軸Ｔｘ方向における間隙Ｃ_ＡＸが切粉の排出用の流体の一部の噴出用に生じるように工具Ｔに溝が形成される。これにより、ストッパ１０を溝に沿って工具Ｔに取付ければ、確実にストッパ１０とアタッチメント３との間に工具軸Ｔｘ方向における所定の間隙Ｃ_ＡＸを形成することが可能となる。

ストッパ１０とアタッチメント３との間の工具軸Ｔｘ方向における間隙Ｃ_ＡＸの距離が短すぎると、流体を十分に排出することが困難となる。逆に、ストッパ１０とアタッチメント３との間の工具軸Ｔｘ方向における間隙Ｃ_ＡＸの距離が長すぎると、アタッチメント３の工具軸Ｔｘ方向における可動範囲が長くなり、振動の発生に繋がる。ストッパ１０とアタッチメント３との間における工具軸Ｔｘ方向における間隙Ｃ_ＡＸの適切な距離は、０．０１ｍｍから３ｍｍの範囲である。

尚、アタッチメント３を工具回転装置２の非回転部に固定する場合には、アタッチメント３を工具回転装置２の非回転部に固定するための金具等の部材がアタッチメント３の工具軸Ｔｘ方向における移動を抑止するためのストッパとして機能する。その場合、アタッチメント３のストッパは、工具Ｔととともに回転しないストッパとなる。また、ストッパが流体の流路を遮る位置に配置されなければ、アタッチメント３とストッパとの間に流体を排出するための間隙Ｃ_ＡＸを設けることは不要である。

切粉の排出用の流体としては、エア等の気体の他、油性又は水溶性の切削油等の液体を用いることもできる。但し、工具回転装置２がエア式である場合には、圧縮エアを切粉の排出用の流体として用いることが効率的である。このため、図１に示す例では、工具回転装置２を駆動させるための圧縮エアの一部が切粉の排出用の流体としても用いられている。もちろん、工具回転装置２を駆動させるための圧縮エアとは独立して切粉の排出用の流体を工具Ｔに供給するようにしてもよい。

具体的には、工具回転装置２内において圧縮エアの流路を分岐させ、一方を回転機構４に導き、他方をアタッチメント３の供給孔３Ｂと連結することができる。すなわち、回転機構４の駆動用の圧縮エアをモータに供給するための配管を分岐させ、分岐させた配管を工具回転装置２の任意の位置に設けられた圧縮エアの出口に連結することができる。更に、工具回転装置２からの圧縮エアの出口と、アタッチメント３の供給孔３Ｂとをホース及びカプラ等で連結することによって、工具回転装置２の駆動用の圧縮エアの一部を、切粉の排出用の圧縮エアとして用いることができる。

このように、工具回転装置２の駆動用の流体の一部を切粉の排出用の流体として用いる場合には、工具回転装置２の駆動と切粉の排出用の流体の供給とを簡易な構造で連動させることができる。すなわち、スイッチ７を押下して開閉弁８を開くと、圧縮エア等の流体の供給源９から供給される流体を分岐させて工具回転装置２及びアタッチメント３の双方に供給することができる。これにより、流体の供給によって駆動する工具回転装置２の回転と、アタッチメント３への切粉の排出用の流体の供給とをスイッチ７の切換によって連動させることができる。つまり、工具回転装置２の駆動による工具Ｔの回転開始及び停止と、工具Ｔの先端からの流体の排出及び停止とを同期させることができる。

（動作及び作用）
次に図１に示す工具駆動装置１及び工具Ｔを用いて被穿孔品を製造する被穿孔品の製造方法について説明する。ここでは、工具回転装置２の駆動用及び切粉の排出用の流体が図１等に例示されるようにエアである場合を例に説明する。

工具駆動装置１を用いて被穿孔品を製造する場合には、予め、図２又は図６に例示されるような工具Ｔが製作される。すなわち、切粉の排出用のエアの入口を切れ刃側とシャンク側との間に形成される側面に有し、先端にエアの出口を有する工具Ｔが製作される。つまり、工具軸Ｔｘ方向に貫通しない単一又は複数の流路Ｔｐを内部に形成した工具Ｔが製作される。また、必要に応じて工具Ｔには、アタッチメント３の軸方向における移動を抑止するための溝が加工される。

工具Ｔが完成すると、工具回転装置２の回転ホルダに工具Ｔが取付けられる。但し、工具Ｔ内へのエアの入口が工具回転装置２の回転ホルダから外部に突出し、かつ図示されるような構造を有するアタッチメント３を工具Ｔに取付けた場合に工具Ｔ内へのエアの入口がアタッチメント３に形成された貫通孔３Ａ内、望ましくは、貫通孔３Ａ内の溝３Ｃに向かって開口するように、工具Ｔが取付けられる。

工具Ｔが工具回転装置２の回転ホルダに取付けられると、工具Ｔにアタッチメント３が取付けられる。すなわち、工具Ｔがアタッチメント３の貫通孔３Ａに差し込まれる。工具Ｔ内へのエアの入口がアタッチメント３に形成された貫通孔３Ａ、望ましくは、貫通孔３Ａ内の溝３Ｃに向かって開口する位置となるまで、工具Ｔがアタッチメント３の貫通孔３Ａに差し込まれると、アタッチメント３の両側にストッパ１０が取付けられる。すなわち、工具Ｔの溝に沿ってストッパ１０が取付けられる。尚、工具回転装置２の回転ホルダ側におけるストッパ１０は、アタッチメント３の工具Ｔへの取付けに先だって、工具Ｔに取付けても良い。

次に、アタッチメント３に設けられたエアの供給孔３Ｂが工具回転装置２に設けられたエアの出口と連結される。更に、工具回転装置２が圧縮エアの供給源９と連結される。具体的には、アタッチメント３内へのエアの供給孔３Ｂと工具回転装置２に設けられたエアの出口との間がエアの配管及びカプラ等によって連結される。また、圧縮エアの供給源９と、工具回転装置２側における圧縮エアの供給口５との間も、エアの配管及びカプラ等によって連結される。これにより、圧縮エアを動力とするワークの穿孔が可能となる。

ワークの穿孔を開始する場合には、工具回転装置２のスイッチ７が押下され、ＯＮ状態に切換えられる。この結果、開閉弁８が開き、エアの供給源９から供給口５を介して工具回転装置２の内部にエアが取込まれる。取込まれたエアは工具回転装置２内において分岐し、一方は回転機構４側に供給される。これにより、回転機構４に回転動作を付与するエアモータが駆動し、回転ホルダとともに工具Ｔが回転する。

他方、工具回転装置２内において分岐したエアは、工具回転装置２とアタッチメント３との間における配管内を経由して、アタッチメント３の供給口５に導かれる。このため、エアは、アタッチメント３の供給口５からアタッチメント３の貫通孔３Ａ内に流入する。

アタッチメント３の貫通孔３Ａ内に流入したエアの一部は、アタッチメント３と工具Ｔとの間に形成される間隙Ｃ_ｄ及びアタッチメント３とストッパ１０との間に形成される間隙Ｃ_ＡＸを通ってアタッチメント３の外部、すなわち大気中に放出される。このため、アタッチメント３と工具Ｔとの間にはエアの薄い膜によって流体軸受が形成される。

従って、工具Ｔが回転しても、アタッチメント３は概ね静止した状態となる。すなわち、流体軸受の形成によって、工具Ｔの回転方向におけるアタッチメント３の移動が抑止される。一方、ストッパ１０によって、工具軸Ｔｘ方向におけるアタッチメント３の移動が抑止される。このため、アタッチメント３には圧縮エアの供給源９から工具回転装置２を通じて安全かつ連続的にエアを供給することができる。

アタッチメント３の貫通孔３Ａ内に流入したエアの残りの一部は、貫通孔３Ａ内の溝３Ｃに沿って工具Ｔの回転方向に移動する。そして、工具Ｔ内へのエアの入口にエアが流入する。工具Ｔ内に流入したエアは、工具Ｔ内の流路Ｔｐを通って工具Ｔの先端における出口から噴出される。すなわち、切粉の排出用のエアを工具Ｔの先端から噴出することができる。

スイッチ７を操作すると、上述したように、工具Ｔの回転、流体軸受の形成及び切粉の排出用のエアの噴出が連動して開始する。このため、ワークの穿孔を開始することができる。ワークの穿孔が開始されると、ワークには座ぐり（止まり孔）が形成される。このため、座ぐりの内部にワークの切粉が溜まるが、工具Ｔの先端から噴出されるエアによって切粉が座ぐりの外部に排出される。その結果、ワークの連続加工が可能となる。そして、所定の深さの孔を機械加工することによって被穿孔品を製造することができる。

つまり以上のような工具駆動装置１及び工具駆動装置１用のアタッチメント３は、側面から内部に切粉の排出用の流体を供給し、供給した流体を先端から噴出させることが可能な工具Ｔを用いてワークの穿孔を行えるようにしたものである。

（効果）
このため、工具駆動装置１及び工具駆動装置１用のアタッチメント３によれば、エア等の流体を工具軸Ｔｘと異なる方向から工具Ｔ内に供給することによって穿孔中に切粉の排出を行うことが可能となる。このため、金属や複合材等の機械加工を行う場合に、切粉詰まりを良好に防止することができる。特に、CFRP等の複合材に深孔を穿孔する場合には、切粉詰まりによって穿孔が中断されることが問題となっていたが、穿孔中における切粉の排出によって連続加工が可能となる。

また、切粉が排出された状態でワークの穿孔を行うことが可能となるため、切削条件を適切に設定することによって、良好な仕上がり面を有する被穿孔品を製造することができる。

また、アタッチメント３を汎用の手持ち式の工具駆動装置に取付けることによって、汎用の工具駆動装置を用いた穿孔において流体による切粉の排出機能を用いることが可能となる。

また、アタッチメント３内における流体の流路を密閉せずに、意図的に外部に流体を漏らすことによって流体軸受を形成することができる。その結果、工具Ｔの回転よる摩擦熱の発生を防止し、工具Ｔの高速回転が可能となる。このため、複合材や金属等の切削に適切な条件で穿孔を行うことが可能となる。加えて、アタッチメント３と工具Ｔとの間隙Ｃ_ｄから流体が噴出するため、アタッチメント３と工具Ｔとの間に切粉やゴミが侵入することも防止できる。

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。

１工具駆動装置
２工具回転装置
３アタッチメント
３Ａ貫通孔
３Ｂ供給孔
３Ｃ溝
４回転機構
５供給口
６グリップ
７スイッチ
８開閉弁
９供給源
１０ストッパ
Ｔ工具
Ｔｘ工具軸
Ｔｐ流路
Ｔｓ栓

Claims

モータの駆動によって回転するホルダに所定の直径を有する工具を取付けることによって前記工具を回転させる手持ち式の工具回転装置と、
前記工具に取付けられるアタッチメントと、
前記工具の工具軸方向における所定の距離を超える前記アタッチメントの移動を抑止するためのストッパと、
を備え、
前記アタッチメントは、
前記工具を挿入するための貫通孔と、
切粉の排出用の流体を前記貫通孔内に供給することによって、前記工具の内部に前記工具の先端に向かって形成され、かつ前記貫通孔内において入口が開口する前記流体の流路に前記流体を導くための供給孔と、
を有し、
前記流体の一部が前記工具と前記アタッチメントとの間に形成される間隙から噴出するように前記貫通孔の直径を前記工具の所定の直径よりも大きくし、かつ前記ストッパと前記アタッチメントとの間に前記流体の一部を噴出するための間隙を設けることによって、前記工具と前記アタッチメントとの間隙に形成される前記流体の一部の膜によって前記工具が回転しても前記アタッチメントが連れ回りしないようにした工具駆動装置。
前記アタッチメントの前記貫通孔の直径を、前記工具の所定の直径に対してすき間ばめに対応するはめあい公差を有する直径とした請求項１記載の工具駆動装置。
前記アタッチメントの前記貫通孔内において前記流体を前記工具の円周方向に導くための溝を前記貫通孔の内面に設けた請求項１又は２記載の工具駆動装置。
供給源から供給される流体を分岐させて前記工具回転装置及び前記アタッチメントに供給するスイッチを更に有し、前記流体の供給によって駆動する前記工具回転装置の回転と、前記アタッチメントへの前記切粉の排出用の流体の供給とが前記スイッチの切換によって連動するようにした請求項１乃至３のいずれか１項に記載の工具駆動装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の工具駆動装置と、前記工具とを用いて被穿孔品を製造する被穿孔品の製造方法。
前記工具として、工具軸方向に貫通する前記切粉の排出用の流体の流路を有する工具のシャンク側における前記流路を閉塞し、かつ前記アタッチメントに形成される前記貫通孔内において開口させることができる位置に前記入口を設けることによって製作される工具を用いる請求項５記載の被穿孔品の製造方法。
前記工具として、工具軸方向に貫通しない前記切粉の排出用の流体の流路を有する工具に、前記アタッチメントに形成される前記貫通孔内において開口させることができる位置に前記入口を設けることによって製作される工具を用いる請求項５記載の被穿孔品の製造方法。
前記ストッパを取付けるための溝を、前記ストッパと前記アタッチメントとの間に前記工具軸方向における間隙が前記流体の一部の噴出用に生じるように前記工具に形成し、前記ストッパを前記溝に沿って取付けて前記被穿孔品を製造する請求項５乃至７のいずれか１項に記載の被穿孔品の製造方法。