磁気ボール盤
【課題】モータの出力軸の軸方向の寸法を抑え、コンパクトで作業性を向上させた磁気ボール盤を提供する。
【解決手段】磁気ボール盤は、電磁石２の吸着力により被加工部材１１に底面４０で吸着するマグネット３と、マグネット３の上方に取り付けられるスタンド４と、スタンド４に対して上下動可能に、下方に向けて取り付けられるスチールコア９と、下方に向けて突出するモータ出力軸２４を有する回転子と固定子とを備え、回転子はモータ出力軸２４の軸３０方向視においてモータ出力軸２４を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスク２９を有し、固定子はコイルディスク２９をモータ出力軸２４の軸３０方向に通過する磁束を発生させる磁石３６を有する、スチールコア９を回転駆動するための扁平モータ５と、を備える。
【解決手段】磁気ボール盤は、電磁石２の吸着力により被加工部材１１に底面４０で吸着するマグネット３と、マグネット３の上方に取り付けられるスタンド４と、スタンド４に対して上下動可能に、下方に向けて取り付けられるスチールコア９と、下方に向けて突出するモータ出力軸２４を有する回転子と固定子とを備え、回転子はモータ出力軸２４の軸３０方向視においてモータ出力軸２４を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスク２９を有し、固定子はコイルディスク２９をモータ出力軸２４の軸３０方向に通過する磁束を発生させる磁石３６を有する、スチールコア９を回転駆動するための扁平モータ５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に電磁石等の吸着作用により本体を固定して被加工物に孔を開ける磁気ボール盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示すように、磁気ボール盤は、電磁石等を備えたマグネットの上方にモータを備えた電気ドリルを上下動可能にスタンドに取付けている。そして、作業者はマグネットの吸着作用により磁気ボール盤を被加工物に固定して被加工物に対して穴あけ作業を行う。磁気ボール盤では、出力軸の軸方向に円柱状に延びる鉄心にコイルを巻いた回転子と回転子を覆う円筒状の固定子とから構成される、出力軸の軸方向に長い寸法を有する直巻整流子モータが一般的に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５４２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような磁気ボール盤では、モータが出力軸方向に長いため、モータの出力軸方向の寸法を小さくすることが非常に難しい。このため、モータの出力軸方向の高さが制限される狭い空間内では磁気ボール盤を被加工物に取付けることが出来ないことや、取付けることが出来た場合であっても穴あけ作業が行い難いという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、モータの出力軸の軸方向の寸法を抑え、コンパクトで作業性を向上させた磁気ボール盤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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁気ボール盤は、電磁石の吸着力により磁性体から成る被加工部材に底面で吸着する固定部と、該固定部の上方に取り付けられるスタンドと、該スタンドに対して上下動可能に、下方に向けて取り付けられる回転刃と、下方に向けて突出する出力軸を有する回転子と固定子とを備え、前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は前記出力軸の軸方向視において前記出力軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子とのいずれか他方は前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生させる磁束発生手段を有する、前記回転刃を回転駆動するための扁平モータと、を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
また、前記コイルディスクは前記回転子に設けられ、前記固定子は、前記出力軸を回転可能に支持し、前記コイルディスクを覆うことが好ましい。
【０００８】
さらに、前記出力軸は、前記回転刃の回転軸と同軸上に配置されてもよい。
【０００９】
また、前記扁平モータと前記回転刃との間に、前記扁平モータの回転を減速して回転刃に伝達する、減速装置が設けられてもよい。
【００１０】
さらに、前記扁平モータは、前記スタンドに対して前記回転刃とともに上下動可能に取付けられてもよい。
【００１１】
また、前記扁平モータは前記スタンドに固定されてもよい。
【００１２】
さらに、前記スタンドには、前記扁平モータの出力軸の軸方向において、前記固定部と前記扁平モータの上方の端部との間に、前記回転刃と前記被加工部材との間に送り込む切削材を貯蔵する切削材タンクが設けられる、ことが好ましい。
【００１３】
また、送りハンドルが、回転刃を前記スタンドに対して上下動可能に、少なくとも一方の回転方向において前記回転刃との連結を解除可能に設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁気ボール盤に扁平モータを用いることで、モータの出力軸の軸方向の寸法を抑えることが可能となり、コンパクトで作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気ボール盤の側面図である。
【図２】図１の磁気ボール盤の上面図である。
【図３】図１の磁気ボール盤の要部を断面で示した側面図である。
【図４】図１の磁気ボール盤のスチールコアを下げた状態を示す図３に対応する図である。
【図５】図１の電動刈込機の回転子の分解断面図である。
【図６】図５の回転子のコイル・コミュテータディスクの上面図である。
【図７】図５の回転子のコイルディスク部の上面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る磁気ボール盤の側面図である。
【図９】図８の磁気ボール盤の上面図である。
【図１０】図８の磁気ボール盤の要部を断面で示した側面図である。
【図１１】図８の磁気ボール盤のスチールコアを下げた状態を示す図１０に対応する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る磁気ボール盤の要部を断面で示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態を添付の図１乃至図７に沿って説明する。図１乃至図４に示すように、磁気ボール盤１は、電磁石２を内蔵したマグネット（固定部）３と、マグネット３の上部に設けられたスタンド４と、スタンド４に固定された扁平モータ５と、スタンド４に上下動可能に取り付けられたスピンドル６と、スピンドル６に取付けられたセンタピン７およびセンタピンガイド８と、センタピンガイド８に取付けられたスチールコア（回転刃）９と、スピンドル６を上下動するための送りハンドル１０と、を備えている。電磁石２に通電すると、鋼材等の磁性材料からなる被加工部材１１がマグネット３の底面４０に吸着し、マグネット３は被加工部材１１に固定される。マグネット３とスタンド４との間には、マグネット３の底面４０と平行な上面上にマグネット３に対してスタンド４を回転可能に取付けるターンテーブル１２が設けられる。ターンテーブル１２にはロックレバー１３が設けられ、ロックレバー１３を締めることによりスタンド４はターンテーブル１２とともにマグネット３に固定され、ロックレバー１３を緩めることでスタンド４はターンテーブル１２とともにマグネット３に対して回転する。また、スタンド４にはマグネット３の上方にスチールコア９に切削剤を供給するための切削剤タンク１４、切削剤タンク１４の上方に位置するように取付けられた第１ハンドル１５、切削剤タンク１４の扁平モータ５およびスピンドル６に面する側と反対側の側部（図１の右側側部）に位置するように取付けられた第２ハンドル１６が設けられる。さらに、スタンド４には電磁石２および扁平モータ３の作動を制御する図示しない制御回路に電力を供給するための電源ケーブル１７が接続されている。また、スタンド４はマグネット３から斜め上方に延びる腕部１８と、腕部１８の端部に設けられて扁平モータ５を支持するモータ支持部１９とを有している。なお、切削材タンク１４は図２に示すようにスタンド４の２つの腕部１８の間に挟まれるようにマグネット３上のスタンド４に取付けられる。また、図３に示すように、切削材タンク１４の上端は扁平モータ５の上端より下方に位置し、例えばモータ支持部１９の上端と略一致する。また、図３に示すように、切削材タンク１４は、切削材タンク１４の上面の左側の一部が部分的に扁平モータ５により覆われるように配置される。なお、切削材タンク１４内の切削材はポンプ（図示せず）によりパイプ４１から扁平モータ５の出力軸２４の内部を経てスチールコア９の内側から切削部分に供給される。
【００１７】
図３、図４に示すように、扁平モータ５は、第１モータハウジング部２０と第２モータハウジング部２１とをネジ２２で締結して組立てられる扁平円筒形状のモータハウジング２３を有する。扁平モータ５は第２モータハウジング部２１から下方に突出するモータ出力軸２４を有し、モータ出力軸２４は第１モータハウジング部２０に取付けられた第１ベアリング２５と第２モータハウジング部２１に取付けられた第２ベアリング２６と、モータ支持部１９の下方に取り付けられた第３ベアリング２７とにより回転可能に支持される。第１ベアリング２５と第２ベアリング２６との間のモータ出力軸２４には、フランジ２８を介して表面に複数のコイルパターンが形成された複数の円板を積層して構成された略円板状のコイルディスク２９が固定される。そして、モータ出力軸２４とフランジ２８とコイルディスク２９とは一体に回転する扁平モータ５の回転子６０（図５参照）を構成する。モータ出力軸２４は、突出側の端部から略第２ベアリング２６の支持位置にかけて内周面にモータ出力軸２４の軸線３０方向に沿ってスプライン溝が形成されて貫通する中空部３１を有する。中空部３１の上端には切削材注入ノズル４４を介して切削材タンク１４に接続されたパイプ４１が接続され、切削材が中空部３１内を下方に向かって流れる。スピンドル６の外周面には、モータ出力軸２４のスプライン溝に対応するスプライン溝が形成される。そして、スピンドル６はモータ出力軸２４と一体に回転するとともに、モータ出力軸２４の軸線３０方向に摺動するようにモータ出力軸２４の中空部３１に嵌め合わされる。スピンドル６は外側で第４ベアリング３２を介して回転可能に送り機構３３に支持される。送り機構３３は、送りハンドル１０で駆動される図示しないピニオンの回転が伝達されるラック３４（図４参照）を備え、送り機構３３は送りハンドル１０の操作に応じてスピンドル６をモータ出力軸２４の軸線３０方向に上下動させる。送りハンドル１０は、ピニオンと連結している回転軸４５とラチェット部４６を介して接続されている。送りハンドル１０とラチェット部４６との連結は、任意に接続・解除することが可能に取り付けられており、例えば、図３に示す位置から図４に示す位置に向かって回転させる場合には、送りハンドル１０の操作により送り機構３３が下降し、図４に示す位置から図３に示す位置に向かって回転させる場合には、送りハンドル１０とラチェット部４６との連結を解除し、送りハンドル１０の操作によって送り機構３３が上下動しないようにすることができる。これにより、複数回送りハンドル１０を操作して徐々に送り機構３３を下降させるといった操作が可能となり、狭い作業環境における作業性が向上する。また、非作業時には送りハンドル１０を任意の位置に配置することで、保管時にも場所をとらず取り回しが良い。スピンドル６は中空の多段円筒形状を有し、内部にはバネ４２により下方に付勢されたセンタピン７が収容される。スピンドル６の下端にはセンタピンガイド８がスピンドル６とともに回転するように取付けられている。また、センタピンガイド８にはスチールコア９が刃先を軸線３０方向下方に向けてスピンドル６とともに回転するように取付けられる。
【００１８】
モータハウジング２３の内部には、コイルディスク２９のコイルを磁束がモータ出力軸２４の軸線３０方向に通過するように、コイルディスク２９の図３中の下方の円板面３５に対向し円周方向に離間して配置される複数の永久磁石または電磁石等の磁石（マグネット）３６と環状の鉄ヨーク３７が第２モータハウジング部２１に取付けられる。また、第１モータハウジング部２０には、コイルディスク２９を挟んでコイルディスク２９の図３中の上方の円板面３８に対向し、モータ出力軸２４の軸線３０方向視において鉄ヨーク３７に対応する位置には環状の鉄ヨーク３９が取付けられる。これらの磁石３６、鉄ヨーク３７、３９は磁束発生手段を構成するが、磁束発生手段はコイルディスク２９のコイルを磁束がモータ出力軸２４の軸線３０方向に通過するものであれば、この構成に限られるものでは無く、例えば、複数の永久磁石、電磁石、またはコイルのみ等から構成されるものであってもよい。さらに、第１モータハウジング部２０には、コイルディスク２９の上方の円板面３８に接触し、コイルディスク２９のコイルに給電するためのブラシ４３が取付けられる。これらの磁石３６、鉄ヨーク３７、３９が設けられたモータハウジング２３は扁平モータ５の固定子を構成する。そして、扁平モータ５は、回転子６０としてのモータ出力軸２４およびモータ出力軸２４に固定されたコイルディスク２９と、固定子としての磁石３６および鉄ヨーク３７、３９と、ブラシ４３とから、扁平の直流整流子モータとして構成される。
【００１９】
なお、扁平モータ５の回転子６０は、図５に示すように、モータ出力軸２４、フランジ２８と、図５中で上からコイル・コミュテータディスク８５と４つのコイルディスク部８６の順に積層されたコイルディスク２９と、から構成される。コイル・コミュテータディスク８５とコイルディスク部８６とは、絶縁体基板と導体パターンとから構成されたプリント配線板である。コイル・コミュテータディスク８５の上面には、コミュテータ（整流子）の導体パターンが形成されたコミュテータ領域８７と、コイルの導体パターンが形成されたコイル領域８８ａと、が設けられている。コミュテータ領域８７とコイル領域８８ａとは、モータ出力軸２４の軸線３０方向視において、それぞれ軸線３０を中心とする円環状に設けられ、コミュテータ領域８７の外周側にコイル領域８８ａが配置される。また、コイル・コミュテータディスク８５の下面には、コイルの導体パターンを形成するためのコイル領域８８ｂが設けられている。コイル領域８８ｂは、軸線３０を中心とする円環状に設けられ、軸線３０方向視においてコイル領域８８ａと重なり合うように配置される。
【００２０】
図６に示すように、コイル・コミュテータディスク８５上面のコミュテータ領域８７には、導体パターンにより、ブラシ４３と接触するコミュテータ８９が形成される。コミュテータ８９は、軸線３０を中心として放射状に形成された複数のコミュテータ片９０から構成される。なお、各コミュテータ片９０の外側端部には、コイル・コミュテータディスク８５を貫通するスルーホール９１ａが形成される。
【００２１】
また、コイル・コミュテータディスク８５上面のコイル領域８８ａには、導体パターンにより、軸線３０を中心として放射状に形成された複数のコイル片９２ａが形成される。各コイル片９２ａの内側端部は、対応するコミュテータ片９０に直接に接続されて形成される。また、各コイル片９２ａの外側端部は、軸線３０回りの所定方向に曲折して形成される。なお、各コイル片９２ａの外側端部には、コイル・コミュテータディスク８５を貫通する複数のスルーホール９３ａが形成される。
【００２２】
コイル・コミュテータディスク８５下面のコイル領域８８ｂには、図６に示されたコイル領域８８ａと略同様の導体パターンにより、軸線３０を中心として放射状に形成された図略の複数のコイル片が形成される。図略の各コイル片の外側端部は、スルーホール９３ａに充填された半田を介して、コイル領域８８ａの対応するコイル片９２ａに接続される。また、図略の各コイル片の内側端部は、スルーホール９１ａに充填された半田を介して、コミュテータ領域８７の対応するコミュテータ片９０に接続される。これにより、コイル領域８８ａの複数のコイル片９２ａとコイル領域８８ｂの図略の複数のコイル片とは、軸線３０方向視において略コ字状に形成された複数のコイル９４ａを構成している。複数のコイル９４ａは、軸線３０を中心として周方向に配列される。また、各コイル９４ａの端末は、コミュテータ領域８７の対応するコミュテータ片９０に接続される。
【００２３】
図５、図７に示すように、コイルディスク部８６の上面及び下面には、コイルの導体パターンが形成されたコイル領域８８ｃ，８８ｄが、それぞれ設けられている。コイル領域８８ｃ，８８ｄは、それぞれ軸線３０を中心とする円環状に設けられ、軸線３０方向視においてコイル・コミュテータディスク８５のコイル領域８８ａ，８８ｂと重なり合うように配置される。
【００２４】
コイルディスク部８６のコイル領域８８ｃ，８８ｄには、コイル・コミュテータディスク８５のコイル領域８８ａ，８８ｂと略同様の導体パターンが形成される。コイルディスク部８６上面のコイル領域８８ｃには、図７に示すように、軸線３０を中心として放射状に形成された複数のコイル片９２ｃが形成される。また、コイルディスク部８６下面のコイル領域８８ｄには、コイル領域８８ｃと略同様の導体パターンにより、図略の複数のコイル片が形成される。コイル領域８８ｃの複数のコイル片９２ｃとコイル領域８８ｄの図略の複数のコイル片とは、コイルディスク部８６を貫通するスルーホール９１ｃ，９３ｃに充填された半田を介してそれぞれ接続され、軸線３０方向視において略コ字状に形成された複数のコイル９４ｃを構成している。複数のコイル９４ｃは軸線３０を中心として周方向に配列される。また、各コイル９４ｃの端末は、コイル・コミュテータディスク８５のスルーホール９１ａに充填された半田を介して、コミュテータ領域８７の対応するコミュテータ片９０に接続される。
【００２５】
なお、コイル・コミュテータディスク８５のコミュテータ領域８７及びコイル領域８８ａの導体パターンは、同一のプリント配線上に形成される。また、コイル・コミュテータディスク８５のコミュテータ領域８７及びコイル領域８８ａの導体パターンは、ブラシ４３との摩耗による損傷を防止するため、コイル領域８８ｂ及びコイルディスク部８６のコイル領域８８ｃ，８８ｄよりも、厚く形成される。
【００２６】
上述のコイル・コミュテータディスク８５とコイルディスク部８６、及び複数のコイルディスク部８６の間には、図略の絶縁層を介して、例えば、コイル９４ａ，９４ｃが軸線３０方向視において重なり合うように、あるいはコイル９４ａ，９４ｃが軸線３０回りに所定の角度を有して配列されるように、積層される。
【００２７】
このように構成される磁気ボール盤１では、作業者は磁気ボール盤１を穴あけ作業を行う場所まで運んだ後、電磁石２を作動させてマグネット３の底面４０を被加工部材１１に吸着させる。そして、ロックレバー１３を緩めてセンタピン７の先端が穴あけ部分の中心と一致するようにターンテーブル１２を動かした後、ロックレバー１３を締めてターンテーブル１２を固定する。そして、扁平モータ５を駆動するためにスイッチを操作すると、ブラシ４３に所定の電圧が印加され、コミュテータ８９を介して、コイルディスク２９に形成されたコイル９４ａ，９４ｃにも電圧が印加される。電圧が印加されたコイル９４ａ，９４ｃにはモータ出力軸２４の軸線３０方向と垂直にコイルディスク２９の略半径方向に電流が流れ、電流の流れる向きはコミュテータ８９により制御される。一方、磁石３６により生じる磁束はコイルディスク２９をモータ出力軸２４の軸線３０方向に電流と直交して通過する。このため、コイルディスク２９には、軸線３０を中心にコイルディスク２９の周方向にトルクが発生し、コイルディスク２９とともにモータ出力軸２４が回転する。モータ出力軸２４の回転はスピンドル６に伝達され、スピンドル６とともにセンタピンガイド８を介して固定されたスチールコア９が回転する。そして、作業者は送りハンドル１０を回してスチールコア１０を被加工物１１に押付けて被加工物１１に穴明けを行う。
【００２８】
磁気ボール盤１は、モータ出力軸２４がスチールコア９の刃先の向く方向と同方向に突出するように扁平モータ５を設けている。このため、磁気ボール盤１のモータ出力軸２４の軸線３０方向の寸法、つまり高さ方向の寸法を抑えてコンパクトにすることが可能となる。したがって、高さ方向に制限がある狭い場所に磁気ボール盤１を持ち込んで穴あけ作業を行うことが可能となり可搬性や作業性を大幅に向上できるうえ、収納スペースを抑制することもできる。また、切削材タンク１４は、モータ出力軸２４の軸線３０方向視においてマグネット３上のスタンド４の腕部１８に挟まれるとともに第２ハンドル１６とモータハウジング２３に挟まれるスペースに配置される。そして、切削材タンク１４は、モータ出力軸２４の軸線３０方向には切削材タンク１４の上端が扁平モータ５の上端より下方に位置するとともに、切削材タンク１４の上面の左側の一部が部分的に扁平モータ５により覆われるように配置されている。このため、切削材タンク１４が扁平モータ５の上方に突出することや軸線３０方向視においてマグネット３を越えて突出することが無いうえ、切削材タンク１４の容量を確保しながら切削材タンク１４と扁平モータ５との間の距離を縮めることができ、切削材タンク１４を備える場合であっても磁気ボール盤１をコンパクトに構成することが可能となり、可搬性、作業性、および収納性がより向上する。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態に係る磁気ボール盤１００１について、図８乃至図１１に沿って説明する。本実施形態における磁気ボール盤１００１では、第１実施形態の磁気ボール盤１に対して、扁平モータ１００５の取付け位置を変更するとともに、扁平モータ１００５の出力を減速してスピンドル６に伝達するように変更している。尚、第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。
【００３０】
図８乃至図１１に示すように、扁平モータ１００５はスタンド４の腕部１８のモータ支持部１０１９に、第１実施形態の扁平モータ５に比べてマグネット３に近づく方向（図の右方向）にオフセットして取付けられている。扁平モータ１００５は、第２モータハウジング部２１から下方に突出するモータ出力軸１０２４を有し、モータ出力軸１０２４は第１モータハウジング部２０に取付けられた第１ベアリング２５と第２モータハウジング部２１に取付けられた第５ベアリング１０２６とにより回転可能に支持される。また、モータ出力軸１０２４の突出部分には歯切り加工が施された平歯車状のピニオンギヤ部１１２４が形成される。図１０に示すように、扁平モータ１００５の下方には、モータ出力軸１０２４と略平行に中間軸１０５０が設けられ、中間軸１０５０は、モータ出力軸１０２４より図の左方のマグネット３から離れる方向にモータ出力軸１０２４とオフセットして配置されている。モータ出力軸１０２４の軸線１０３０方向視において、中間軸１０５０は扁平モータ１００５のモータハウジング２３と略重なるように配置される。中間軸１０５０の扁平モータ１０５０側の端部には、ピニオンギヤ部１１２４に噛み合うピニオンギヤ部１１２４の外径より大きい外径を有する被動ギヤ１０５１が取付けられ、中間軸１０５０はモータ支持部１０１９に第６ベアリング１０５２および第７ベアリング１０５３に回転可能に取付けられている。中間軸１０５０は、第７ベアリング１０５３の支持位置近傍の下方端部から第６ベアリング１０５２の支持位置近傍にかけて内周面に中間軸１０５０の軸方向に沿ってスプライン溝が形成された中空部１０３１を有する。中空部１０３１には、スピンドル６が中間軸１０５０と一体に回転するとともに、中間軸１０５０の軸線１０６０方向に摺動するように嵌め合わされる。また、中間軸１０５０の中空部１０３１には、上端から内部に向かって切削材注入ノズル１０４４が挿入され、切削材タンク１４に接続されたパイプ４１を通して切削材がポンプ（図示せず）により中空部１０３１内に送られ、切削材は中空部１０３１内を下方に向かって流れる。スピンドル６は第４ベアリング３２を介して回転可能に送り機構１０３３に支持される。そして、スピンドル６は、ハンドル１０の回転操作に連動する図示しないラックとピニオンから構成される送り機構１０３３により上下動する。なお、図１０はスピンドル６が最も上に位置する状態を示し、図１１はハンドル１０を回転させてスピンドル６を下げた上体を示している。マグネット３の上方のスタンド４には、切削材タンク１４が図９に示すように腕部１８に挟まれるように取付けられている。図１０に示すように、切削材タンク１４の上端は扁平モータ１００５の下方のモータ支持部１０１９のマグネット３側の下面１０５４より下に位置する。そして、扁平モータ１００５は切削材タンク１４に対して、扁平モータ１００５の出力軸２４より右側の部分が切削材タンク１４の上面を部分的に覆うように配置される。
【００３１】
このように構成された磁気ボール盤１００１によれば、扁平モータ１００５を用いたことにより、磁気ボール盤１００１のモータ出力軸１０２４方向の寸法を抑制できる。また、モータ出力軸１０２４に対してオフセットして配置された中間軸１０５０を用いることにより、モータ出力軸１０２４の軸線１０３０方向視において、扁平モータ１００５をマグネット３と部分的に重なるように、つまり、扁平モータ１００５の出力軸２４より右側の部分が切削材タンク１４の上面を部分的に覆うように配置している。そして、中間軸１０５０は、モータ出力軸１０２４を挟んでマグネット３と反対側の扁平モータ１００５の下方でモータハウジング２３と重なるように配置される。このため、マグネット３とスピンドル６の先端に取付けられるスチールコア９との距離が短くできるうえ、磁気ボール盤１００１のマグネット３からスピンドル６に向かう方向の寸法を短くすることができ、磁気ボール盤１００１の寸法がよりコンパクトになる。したがって、特に壁際における穴あけ作業も容易に行うことが可能となり、狭い場所での作業性をより向上させることが可能となるうえ、可搬性、収納性もより向上する。また、扁平モータ１００５の出力はモータ出力軸１０２４のピニオンギヤ部１１２４と被動ギヤ１０５１との間で減速されてスピンドル６およびスチールコア９に伝達されるので、高トルクの磁気ボール盤１００１を提供することも可能となる。
【００３２】
次に、本発明の第３実施形態に係る磁気ボール盤２００１について、図１２に沿って説明する。本実施形態における磁気ボール盤２００１では、第１実施形態における磁気ボール盤１に対して、扁平モータ２００５をスピンドル２００６と一体に移動するように変更している。尚、第１または第２実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。
【００３３】
図１２に示すように、磁気ボール盤２００１は、マグネット３の上部に図の上下方向に伸びるコラム２０５０を有するスタンド２００４を備えている。コラム２０５０には、コラム２０５０の長手方向に沿ってスライド可能な支持体２０５１が取付けられる。支持体２０５１は作業者による図示しないハンドルの回転操作に連動する図示しないスタンド２００４内に設けられる駆動装置によりコラム２０５０に沿って上下動する。支持体２０５１には、モータ支持部２０１９がコラム２０５０からスタンド２００４と離れる方向に突出して取付けられている。そして、モータ支持部２０１９にはモータハウジング２０２３が固定されるとともにスピンドル２００６が回転可能に取付けられている。扁平モータ２００５は、第２モータハウジング部２０２１から下方に突出するモータ出力軸２０２４を有し、モータ出力軸２０２４は第１モータハウジング部２０２０に取付けられた第１ベアリング２５と第２モータハウジング部２０２１に取付けられた第８ベアリング２０２６とにより回転可能に支持される。また、モータ出力軸２０２４の突出部分には歯切り加工が施された平歯車状のピニオンギヤ部２１２４が形成される。図１２に示すように、扁平モータ２００５の下方には、モータ出力軸１０２４と略平行に、モータ支持部２０１９内を下方に向かって伸びる中空部２０３１を有するスピンドル２００６が設けられている。スピンドル２００６は、モータ出力軸２０２４より図の左方のマグネット３およびスタンド２００４から離れる方向にモータ出力軸２０２４とオフセットして配置されている。モータ出力軸２０２４の軸線２０３０方向視において、スピンドル２００６は扁平モータ２００５のモータハウジング２０２３と略重なるように配置される。スピンドル２００６には、ピニオンギヤ部２１２４に噛み合うピニオンギヤ部２１２４の外径より大きい外径を有する被動ギヤ２０５１が取付けられる。そして、スピンドル２００６は、第９ベアリング２０５２、第１０ベアリング２０５３、および第１０ベアリング２０５４により回転可能にモータ支持部２０１９に支持されている。また、マグネット３の上方のスタンド４には切削材タンク１４が取付けられ、切削材タンク１４に接続されたパイプ４１を通して切削材がポンプ（図示せず）によりスピンドル２００６の中空部２０３１に送られ、中空部２０３１の上端に接続された切削材注入ノズル２０４４を経て中空部２０３１内を下方に向かって流れる。
【００３４】
このように構成された磁気ボール盤２００１によれば、モータ出力軸２０２４がスチールコア９の刃先の向く方向と同方向の下方に突出するように扁平モータ２００５を設けているため、磁気ボール盤２００１のモータ出力軸２０２４の軸線２０３０方向の寸法、つまり高さ方向の寸法を抑えてコンパクトにすることが可能となる。また、支持体２０５１がコラム２０５０の上端まで移動した場合でも扁平モータ２００５がスタンド２００４の上端部を越えて上方に突出することも抑えられる。したがって、高さ方向に制限がある狭い場所に磁気ボール盤２００１を持ち込んで穴あけ作業を行うことが可能となり可搬性や作業性を大幅に向上できるうえ、収納スペースを抑制することもできる。また、扁平モータ２００５の出力はモータ出力軸２０２４のピニオンギヤ部２１２４と被動ギヤ２０５１との間で減速されてスピンドル２００６およびスチールコア９に伝達されるので、高トルクの磁気ボール盤２００１を提供することも可能となる。
【００３５】
なお、上述の実施形態ではいずれの場合も、コイルディスク２９が回転子の一部構成として回転し、磁石３６がモータハウジング２３に固定される固定子として構成された扁平モータ５、１００５、２００５が用いられているが、本発明の磁気ボール盤１、１００１，２００１はこれに限定されるものではない。例えば、磁石が出力軸と一体に回転する固定子を構成し、コイルディスクがモータハウジングに固定される固定子を構成する扁平ブラシレスモータを用いるものでも良い。さらに、コイルディスクは、必ずしもプリント配線板から構成されたコイルディスクを備える必要はなく、扁平かつ小型な形状を有する形状を構成することができれば、例えば、円板状に配列された複数のコイルから構成されたコイルディスクを備えるモータであっても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１、１００１、２００１ 磁気ボール盤
２ 電磁石
３ マグネット
４ スタンド
５、１００５、２００５ 扁平モータ
６ スピンドル
７ センタピン
８ センタピンガイド
９ スチールコア
１０ 送りハンドル
１１ 被加工部材
１２ ターンテーブル
１４ 切削剤タンク
１８ 腕部
１９ モータ支持部
２３ モータハウジング
２４ モータ出力軸
２８ フランジ
２９ コイルディスク
３６ 磁石
３７、３９ 鉄ヨーク
４３ ブラシ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に電磁石等の吸着作用により本体を固定して被加工物に孔を開ける磁気ボール盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示すように、磁気ボール盤は、電磁石等を備えたマグネットの上方にモータを備えた電気ドリルを上下動可能にスタンドに取付けている。そして、作業者はマグネットの吸着作用により磁気ボール盤を被加工物に固定して被加工物に対して穴あけ作業を行う。磁気ボール盤では、出力軸の軸方向に円柱状に延びる鉄心にコイルを巻いた回転子と回転子を覆う円筒状の固定子とから構成される、出力軸の軸方向に長い寸法を有する直巻整流子モータが一般的に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５４２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような磁気ボール盤では、モータが出力軸方向に長いため、モータの出力軸方向の寸法を小さくすることが非常に難しい。このため、モータの出力軸方向の高さが制限される狭い空間内では磁気ボール盤を被加工物に取付けることが出来ないことや、取付けることが出来た場合であっても穴あけ作業が行い難いという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、モータの出力軸の軸方向の寸法を抑え、コンパクトで作業性を向上させた磁気ボール盤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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁気ボール盤は、電磁石の吸着力により磁性体から成る被加工部材に底面で吸着する固定部と、該固定部の上方に取り付けられるスタンドと、該スタンドに対して上下動可能に、下方に向けて取り付けられる回転刃と、下方に向けて突出する出力軸を有する回転子と固定子とを備え、前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は前記出力軸の軸方向視において前記出力軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子とのいずれか他方は前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生させる磁束発生手段を有する、前記回転刃を回転駆動するための扁平モータと、を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
また、前記コイルディスクは前記回転子に設けられ、前記固定子は、前記出力軸を回転可能に支持し、前記コイルディスクを覆うことが好ましい。
【０００８】
さらに、前記出力軸は、前記回転刃の回転軸と同軸上に配置されてもよい。
【０００９】
また、前記扁平モータと前記回転刃との間に、前記扁平モータの回転を減速して回転刃に伝達する、減速装置が設けられてもよい。
【００１０】
さらに、前記扁平モータは、前記スタンドに対して前記回転刃とともに上下動可能に取付けられてもよい。
【００１１】
また、前記扁平モータは前記スタンドに固定されてもよい。
【００１２】
さらに、前記スタンドには、前記扁平モータの出力軸の軸方向において、前記固定部と前記扁平モータの上方の端部との間に、前記回転刃と前記被加工部材との間に送り込む切削材を貯蔵する切削材タンクが設けられる、ことが好ましい。
【００１３】
また、送りハンドルが、回転刃を前記スタンドに対して上下動可能に、少なくとも一方の回転方向において前記回転刃との連結を解除可能に設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁気ボール盤に扁平モータを用いることで、モータの出力軸の軸方向の寸法を抑えることが可能となり、コンパクトで作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気ボール盤の側面図である。
【図２】図１の磁気ボール盤の上面図である。
【図３】図１の磁気ボール盤の要部を断面で示した側面図である。
【図４】図１の磁気ボール盤のスチールコアを下げた状態を示す図３に対応する図である。
【図５】図１の電動刈込機の回転子の分解断面図である。
【図６】図５の回転子のコイル・コミュテータディスクの上面図である。
【図７】図５の回転子のコイルディスク部の上面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る磁気ボール盤の側面図である。
【図９】図８の磁気ボール盤の上面図である。
【図１０】図８の磁気ボール盤の要部を断面で示した側面図である。
【図１１】図８の磁気ボール盤のスチールコアを下げた状態を示す図１０に対応する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る磁気ボール盤の要部を断面で示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態を添付の図１乃至図７に沿って説明する。図１乃至図４に示すように、磁気ボール盤１は、電磁石２を内蔵したマグネット（固定部）３と、マグネット３の上部に設けられたスタンド４と、スタンド４に固定された扁平モータ５と、スタンド４に上下動可能に取り付けられたスピンドル６と、スピンドル６に取付けられたセンタピン７およびセンタピンガイド８と、センタピンガイド８に取付けられたスチールコア（回転刃）９と、スピンドル６を上下動するための送りハンドル１０と、を備えている。電磁石２に通電すると、鋼材等の磁性材料からなる被加工部材１１がマグネット３の底面４０に吸着し、マグネット３は被加工部材１１に固定される。マグネット３とスタンド４との間には、マグネット３の底面４０と平行な上面上にマグネット３に対してスタンド４を回転可能に取付けるターンテーブル１２が設けられる。ターンテーブル１２にはロックレバー１３が設けられ、ロックレバー１３を締めることによりスタンド４はターンテーブル１２とともにマグネット３に固定され、ロックレバー１３を緩めることでスタンド４はターンテーブル１２とともにマグネット３に対して回転する。また、スタンド４にはマグネット３の上方にスチールコア９に切削剤を供給するための切削剤タンク１４、切削剤タンク１４の上方に位置するように取付けられた第１ハンドル１５、切削剤タンク１４の扁平モータ５およびスピンドル６に面する側と反対側の側部（図１の右側側部）に位置するように取付けられた第２ハンドル１６が設けられる。さらに、スタンド４には電磁石２および扁平モータ３の作動を制御する図示しない制御回路に電力を供給するための電源ケーブル１７が接続されている。また、スタンド４はマグネット３から斜め上方に延びる腕部１８と、腕部１８の端部に設けられて扁平モータ５を支持するモータ支持部１９とを有している。なお、切削材タンク１４は図２に示すようにスタンド４の２つの腕部１８の間に挟まれるようにマグネット３上のスタンド４に取付けられる。また、図３に示すように、切削材タンク１４の上端は扁平モータ５の上端より下方に位置し、例えばモータ支持部１９の上端と略一致する。また、図３に示すように、切削材タンク１４は、切削材タンク１４の上面の左側の一部が部分的に扁平モータ５により覆われるように配置される。なお、切削材タンク１４内の切削材はポンプ（図示せず）によりパイプ４１から扁平モータ５の出力軸２４の内部を経てスチールコア９の内側から切削部分に供給される。
【００１７】
図３、図４に示すように、扁平モータ５は、第１モータハウジング部２０と第２モータハウジング部２１とをネジ２２で締結して組立てられる扁平円筒形状のモータハウジング２３を有する。扁平モータ５は第２モータハウジング部２１から下方に突出するモータ出力軸２４を有し、モータ出力軸２４は第１モータハウジング部２０に取付けられた第１ベアリング２５と第２モータハウジング部２１に取付けられた第２ベアリング２６と、モータ支持部１９の下方に取り付けられた第３ベアリング２７とにより回転可能に支持される。第１ベアリング２５と第２ベアリング２６との間のモータ出力軸２４には、フランジ２８を介して表面に複数のコイルパターンが形成された複数の円板を積層して構成された略円板状のコイルディスク２９が固定される。そして、モータ出力軸２４とフランジ２８とコイルディスク２９とは一体に回転する扁平モータ５の回転子６０（図５参照）を構成する。モータ出力軸２４は、突出側の端部から略第２ベアリング２６の支持位置にかけて内周面にモータ出力軸２４の軸線３０方向に沿ってスプライン溝が形成されて貫通する中空部３１を有する。中空部３１の上端には切削材注入ノズル４４を介して切削材タンク１４に接続されたパイプ４１が接続され、切削材が中空部３１内を下方に向かって流れる。スピンドル６の外周面には、モータ出力軸２４のスプライン溝に対応するスプライン溝が形成される。そして、スピンドル６はモータ出力軸２４と一体に回転するとともに、モータ出力軸２４の軸線３０方向に摺動するようにモータ出力軸２４の中空部３１に嵌め合わされる。スピンドル６は外側で第４ベアリング３２を介して回転可能に送り機構３３に支持される。送り機構３３は、送りハンドル１０で駆動される図示しないピニオンの回転が伝達されるラック３４（図４参照）を備え、送り機構３３は送りハンドル１０の操作に応じてスピンドル６をモータ出力軸２４の軸線３０方向に上下動させる。送りハンドル１０は、ピニオンと連結している回転軸４５とラチェット部４６を介して接続されている。送りハンドル１０とラチェット部４６との連結は、任意に接続・解除することが可能に取り付けられており、例えば、図３に示す位置から図４に示す位置に向かって回転させる場合には、送りハンドル１０の操作により送り機構３３が下降し、図４に示す位置から図３に示す位置に向かって回転させる場合には、送りハンドル１０とラチェット部４６との連結を解除し、送りハンドル１０の操作によって送り機構３３が上下動しないようにすることができる。これにより、複数回送りハンドル１０を操作して徐々に送り機構３３を下降させるといった操作が可能となり、狭い作業環境における作業性が向上する。また、非作業時には送りハンドル１０を任意の位置に配置することで、保管時にも場所をとらず取り回しが良い。スピンドル６は中空の多段円筒形状を有し、内部にはバネ４２により下方に付勢されたセンタピン７が収容される。スピンドル６の下端にはセンタピンガイド８がスピンドル６とともに回転するように取付けられている。また、センタピンガイド８にはスチールコア９が刃先を軸線３０方向下方に向けてスピンドル６とともに回転するように取付けられる。
【００１８】
モータハウジング２３の内部には、コイルディスク２９のコイルを磁束がモータ出力軸２４の軸線３０方向に通過するように、コイルディスク２９の図３中の下方の円板面３５に対向し円周方向に離間して配置される複数の永久磁石または電磁石等の磁石（マグネット）３６と環状の鉄ヨーク３７が第２モータハウジング部２１に取付けられる。また、第１モータハウジング部２０には、コイルディスク２９を挟んでコイルディスク２９の図３中の上方の円板面３８に対向し、モータ出力軸２４の軸線３０方向視において鉄ヨーク３７に対応する位置には環状の鉄ヨーク３９が取付けられる。これらの磁石３６、鉄ヨーク３７、３９は磁束発生手段を構成するが、磁束発生手段はコイルディスク２９のコイルを磁束がモータ出力軸２４の軸線３０方向に通過するものであれば、この構成に限られるものでは無く、例えば、複数の永久磁石、電磁石、またはコイルのみ等から構成されるものであってもよい。さらに、第１モータハウジング部２０には、コイルディスク２９の上方の円板面３８に接触し、コイルディスク２９のコイルに給電するためのブラシ４３が取付けられる。これらの磁石３６、鉄ヨーク３７、３９が設けられたモータハウジング２３は扁平モータ５の固定子を構成する。そして、扁平モータ５は、回転子６０としてのモータ出力軸２４およびモータ出力軸２４に固定されたコイルディスク２９と、固定子としての磁石３６および鉄ヨーク３７、３９と、ブラシ４３とから、扁平の直流整流子モータとして構成される。
【００１９】
なお、扁平モータ５の回転子６０は、図５に示すように、モータ出力軸２４、フランジ２８と、図５中で上からコイル・コミュテータディスク８５と４つのコイルディスク部８６の順に積層されたコイルディスク２９と、から構成される。コイル・コミュテータディスク８５とコイルディスク部８６とは、絶縁体基板と導体パターンとから構成されたプリント配線板である。コイル・コミュテータディスク８５の上面には、コミュテータ（整流子）の導体パターンが形成されたコミュテータ領域８７と、コイルの導体パターンが形成されたコイル領域８８ａと、が設けられている。コミュテータ領域８７とコイル領域８８ａとは、モータ出力軸２４の軸線３０方向視において、それぞれ軸線３０を中心とする円環状に設けられ、コミュテータ領域８７の外周側にコイル領域８８ａが配置される。また、コイル・コミュテータディスク８５の下面には、コイルの導体パターンを形成するためのコイル領域８８ｂが設けられている。コイル領域８８ｂは、軸線３０を中心とする円環状に設けられ、軸線３０方向視においてコイル領域８８ａと重なり合うように配置される。
【００２０】
図６に示すように、コイル・コミュテータディスク８５上面のコミュテータ領域８７には、導体パターンにより、ブラシ４３と接触するコミュテータ８９が形成される。コミュテータ８９は、軸線３０を中心として放射状に形成された複数のコミュテータ片９０から構成される。なお、各コミュテータ片９０の外側端部には、コイル・コミュテータディスク８５を貫通するスルーホール９１ａが形成される。
【００２１】
また、コイル・コミュテータディスク８５上面のコイル領域８８ａには、導体パターンにより、軸線３０を中心として放射状に形成された複数のコイル片９２ａが形成される。各コイル片９２ａの内側端部は、対応するコミュテータ片９０に直接に接続されて形成される。また、各コイル片９２ａの外側端部は、軸線３０回りの所定方向に曲折して形成される。なお、各コイル片９２ａの外側端部には、コイル・コミュテータディスク８５を貫通する複数のスルーホール９３ａが形成される。
【００２２】
コイル・コミュテータディスク８５下面のコイル領域８８ｂには、図６に示されたコイル領域８８ａと略同様の導体パターンにより、軸線３０を中心として放射状に形成された図略の複数のコイル片が形成される。図略の各コイル片の外側端部は、スルーホール９３ａに充填された半田を介して、コイル領域８８ａの対応するコイル片９２ａに接続される。また、図略の各コイル片の内側端部は、スルーホール９１ａに充填された半田を介して、コミュテータ領域８７の対応するコミュテータ片９０に接続される。これにより、コイル領域８８ａの複数のコイル片９２ａとコイル領域８８ｂの図略の複数のコイル片とは、軸線３０方向視において略コ字状に形成された複数のコイル９４ａを構成している。複数のコイル９４ａは、軸線３０を中心として周方向に配列される。また、各コイル９４ａの端末は、コミュテータ領域８７の対応するコミュテータ片９０に接続される。
【００２３】
図５、図７に示すように、コイルディスク部８６の上面及び下面には、コイルの導体パターンが形成されたコイル領域８８ｃ，８８ｄが、それぞれ設けられている。コイル領域８８ｃ，８８ｄは、それぞれ軸線３０を中心とする円環状に設けられ、軸線３０方向視においてコイル・コミュテータディスク８５のコイル領域８８ａ，８８ｂと重なり合うように配置される。
【００２４】
コイルディスク部８６のコイル領域８８ｃ，８８ｄには、コイル・コミュテータディスク８５のコイル領域８８ａ，８８ｂと略同様の導体パターンが形成される。コイルディスク部８６上面のコイル領域８８ｃには、図７に示すように、軸線３０を中心として放射状に形成された複数のコイル片９２ｃが形成される。また、コイルディスク部８６下面のコイル領域８８ｄには、コイル領域８８ｃと略同様の導体パターンにより、図略の複数のコイル片が形成される。コイル領域８８ｃの複数のコイル片９２ｃとコイル領域８８ｄの図略の複数のコイル片とは、コイルディスク部８６を貫通するスルーホール９１ｃ，９３ｃに充填された半田を介してそれぞれ接続され、軸線３０方向視において略コ字状に形成された複数のコイル９４ｃを構成している。複数のコイル９４ｃは軸線３０を中心として周方向に配列される。また、各コイル９４ｃの端末は、コイル・コミュテータディスク８５のスルーホール９１ａに充填された半田を介して、コミュテータ領域８７の対応するコミュテータ片９０に接続される。
【００２５】
なお、コイル・コミュテータディスク８５のコミュテータ領域８７及びコイル領域８８ａの導体パターンは、同一のプリント配線上に形成される。また、コイル・コミュテータディスク８５のコミュテータ領域８７及びコイル領域８８ａの導体パターンは、ブラシ４３との摩耗による損傷を防止するため、コイル領域８８ｂ及びコイルディスク部８６のコイル領域８８ｃ，８８ｄよりも、厚く形成される。
【００２６】
上述のコイル・コミュテータディスク８５とコイルディスク部８６、及び複数のコイルディスク部８６の間には、図略の絶縁層を介して、例えば、コイル９４ａ，９４ｃが軸線３０方向視において重なり合うように、あるいはコイル９４ａ，９４ｃが軸線３０回りに所定の角度を有して配列されるように、積層される。
【００２７】
このように構成される磁気ボール盤１では、作業者は磁気ボール盤１を穴あけ作業を行う場所まで運んだ後、電磁石２を作動させてマグネット３の底面４０を被加工部材１１に吸着させる。そして、ロックレバー１３を緩めてセンタピン７の先端が穴あけ部分の中心と一致するようにターンテーブル１２を動かした後、ロックレバー１３を締めてターンテーブル１２を固定する。そして、扁平モータ５を駆動するためにスイッチを操作すると、ブラシ４３に所定の電圧が印加され、コミュテータ８９を介して、コイルディスク２９に形成されたコイル９４ａ，９４ｃにも電圧が印加される。電圧が印加されたコイル９４ａ，９４ｃにはモータ出力軸２４の軸線３０方向と垂直にコイルディスク２９の略半径方向に電流が流れ、電流の流れる向きはコミュテータ８９により制御される。一方、磁石３６により生じる磁束はコイルディスク２９をモータ出力軸２４の軸線３０方向に電流と直交して通過する。このため、コイルディスク２９には、軸線３０を中心にコイルディスク２９の周方向にトルクが発生し、コイルディスク２９とともにモータ出力軸２４が回転する。モータ出力軸２４の回転はスピンドル６に伝達され、スピンドル６とともにセンタピンガイド８を介して固定されたスチールコア９が回転する。そして、作業者は送りハンドル１０を回してスチールコア１０を被加工物１１に押付けて被加工物１１に穴明けを行う。
【００２８】
磁気ボール盤１は、モータ出力軸２４がスチールコア９の刃先の向く方向と同方向に突出するように扁平モータ５を設けている。このため、磁気ボール盤１のモータ出力軸２４の軸線３０方向の寸法、つまり高さ方向の寸法を抑えてコンパクトにすることが可能となる。したがって、高さ方向に制限がある狭い場所に磁気ボール盤１を持ち込んで穴あけ作業を行うことが可能となり可搬性や作業性を大幅に向上できるうえ、収納スペースを抑制することもできる。また、切削材タンク１４は、モータ出力軸２４の軸線３０方向視においてマグネット３上のスタンド４の腕部１８に挟まれるとともに第２ハンドル１６とモータハウジング２３に挟まれるスペースに配置される。そして、切削材タンク１４は、モータ出力軸２４の軸線３０方向には切削材タンク１４の上端が扁平モータ５の上端より下方に位置するとともに、切削材タンク１４の上面の左側の一部が部分的に扁平モータ５により覆われるように配置されている。このため、切削材タンク１４が扁平モータ５の上方に突出することや軸線３０方向視においてマグネット３を越えて突出することが無いうえ、切削材タンク１４の容量を確保しながら切削材タンク１４と扁平モータ５との間の距離を縮めることができ、切削材タンク１４を備える場合であっても磁気ボール盤１をコンパクトに構成することが可能となり、可搬性、作業性、および収納性がより向上する。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態に係る磁気ボール盤１００１について、図８乃至図１１に沿って説明する。本実施形態における磁気ボール盤１００１では、第１実施形態の磁気ボール盤１に対して、扁平モータ１００５の取付け位置を変更するとともに、扁平モータ１００５の出力を減速してスピンドル６に伝達するように変更している。尚、第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。
【００３０】
図８乃至図１１に示すように、扁平モータ１００５はスタンド４の腕部１８のモータ支持部１０１９に、第１実施形態の扁平モータ５に比べてマグネット３に近づく方向（図の右方向）にオフセットして取付けられている。扁平モータ１００５は、第２モータハウジング部２１から下方に突出するモータ出力軸１０２４を有し、モータ出力軸１０２４は第１モータハウジング部２０に取付けられた第１ベアリング２５と第２モータハウジング部２１に取付けられた第５ベアリング１０２６とにより回転可能に支持される。また、モータ出力軸１０２４の突出部分には歯切り加工が施された平歯車状のピニオンギヤ部１１２４が形成される。図１０に示すように、扁平モータ１００５の下方には、モータ出力軸１０２４と略平行に中間軸１０５０が設けられ、中間軸１０５０は、モータ出力軸１０２４より図の左方のマグネット３から離れる方向にモータ出力軸１０２４とオフセットして配置されている。モータ出力軸１０２４の軸線１０３０方向視において、中間軸１０５０は扁平モータ１００５のモータハウジング２３と略重なるように配置される。中間軸１０５０の扁平モータ１０５０側の端部には、ピニオンギヤ部１１２４に噛み合うピニオンギヤ部１１２４の外径より大きい外径を有する被動ギヤ１０５１が取付けられ、中間軸１０５０はモータ支持部１０１９に第６ベアリング１０５２および第７ベアリング１０５３に回転可能に取付けられている。中間軸１０５０は、第７ベアリング１０５３の支持位置近傍の下方端部から第６ベアリング１０５２の支持位置近傍にかけて内周面に中間軸１０５０の軸方向に沿ってスプライン溝が形成された中空部１０３１を有する。中空部１０３１には、スピンドル６が中間軸１０５０と一体に回転するとともに、中間軸１０５０の軸線１０６０方向に摺動するように嵌め合わされる。また、中間軸１０５０の中空部１０３１には、上端から内部に向かって切削材注入ノズル１０４４が挿入され、切削材タンク１４に接続されたパイプ４１を通して切削材がポンプ（図示せず）により中空部１０３１内に送られ、切削材は中空部１０３１内を下方に向かって流れる。スピンドル６は第４ベアリング３２を介して回転可能に送り機構１０３３に支持される。そして、スピンドル６は、ハンドル１０の回転操作に連動する図示しないラックとピニオンから構成される送り機構１０３３により上下動する。なお、図１０はスピンドル６が最も上に位置する状態を示し、図１１はハンドル１０を回転させてスピンドル６を下げた上体を示している。マグネット３の上方のスタンド４には、切削材タンク１４が図９に示すように腕部１８に挟まれるように取付けられている。図１０に示すように、切削材タンク１４の上端は扁平モータ１００５の下方のモータ支持部１０１９のマグネット３側の下面１０５４より下に位置する。そして、扁平モータ１００５は切削材タンク１４に対して、扁平モータ１００５の出力軸２４より右側の部分が切削材タンク１４の上面を部分的に覆うように配置される。
【００３１】
このように構成された磁気ボール盤１００１によれば、扁平モータ１００５を用いたことにより、磁気ボール盤１００１のモータ出力軸１０２４方向の寸法を抑制できる。また、モータ出力軸１０２４に対してオフセットして配置された中間軸１０５０を用いることにより、モータ出力軸１０２４の軸線１０３０方向視において、扁平モータ１００５をマグネット３と部分的に重なるように、つまり、扁平モータ１００５の出力軸２４より右側の部分が切削材タンク１４の上面を部分的に覆うように配置している。そして、中間軸１０５０は、モータ出力軸１０２４を挟んでマグネット３と反対側の扁平モータ１００５の下方でモータハウジング２３と重なるように配置される。このため、マグネット３とスピンドル６の先端に取付けられるスチールコア９との距離が短くできるうえ、磁気ボール盤１００１のマグネット３からスピンドル６に向かう方向の寸法を短くすることができ、磁気ボール盤１００１の寸法がよりコンパクトになる。したがって、特に壁際における穴あけ作業も容易に行うことが可能となり、狭い場所での作業性をより向上させることが可能となるうえ、可搬性、収納性もより向上する。また、扁平モータ１００５の出力はモータ出力軸１０２４のピニオンギヤ部１１２４と被動ギヤ１０５１との間で減速されてスピンドル６およびスチールコア９に伝達されるので、高トルクの磁気ボール盤１００１を提供することも可能となる。
【００３２】
次に、本発明の第３実施形態に係る磁気ボール盤２００１について、図１２に沿って説明する。本実施形態における磁気ボール盤２００１では、第１実施形態における磁気ボール盤１に対して、扁平モータ２００５をスピンドル２００６と一体に移動するように変更している。尚、第１または第２実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。
【００３３】
図１２に示すように、磁気ボール盤２００１は、マグネット３の上部に図の上下方向に伸びるコラム２０５０を有するスタンド２００４を備えている。コラム２０５０には、コラム２０５０の長手方向に沿ってスライド可能な支持体２０５１が取付けられる。支持体２０５１は作業者による図示しないハンドルの回転操作に連動する図示しないスタンド２００４内に設けられる駆動装置によりコラム２０５０に沿って上下動する。支持体２０５１には、モータ支持部２０１９がコラム２０５０からスタンド２００４と離れる方向に突出して取付けられている。そして、モータ支持部２０１９にはモータハウジング２０２３が固定されるとともにスピンドル２００６が回転可能に取付けられている。扁平モータ２００５は、第２モータハウジング部２０２１から下方に突出するモータ出力軸２０２４を有し、モータ出力軸２０２４は第１モータハウジング部２０２０に取付けられた第１ベアリング２５と第２モータハウジング部２０２１に取付けられた第８ベアリング２０２６とにより回転可能に支持される。また、モータ出力軸２０２４の突出部分には歯切り加工が施された平歯車状のピニオンギヤ部２１２４が形成される。図１２に示すように、扁平モータ２００５の下方には、モータ出力軸１０２４と略平行に、モータ支持部２０１９内を下方に向かって伸びる中空部２０３１を有するスピンドル２００６が設けられている。スピンドル２００６は、モータ出力軸２０２４より図の左方のマグネット３およびスタンド２００４から離れる方向にモータ出力軸２０２４とオフセットして配置されている。モータ出力軸２０２４の軸線２０３０方向視において、スピンドル２００６は扁平モータ２００５のモータハウジング２０２３と略重なるように配置される。スピンドル２００６には、ピニオンギヤ部２１２４に噛み合うピニオンギヤ部２１２４の外径より大きい外径を有する被動ギヤ２０５１が取付けられる。そして、スピンドル２００６は、第９ベアリング２０５２、第１０ベアリング２０５３、および第１０ベアリング２０５４により回転可能にモータ支持部２０１９に支持されている。また、マグネット３の上方のスタンド４には切削材タンク１４が取付けられ、切削材タンク１４に接続されたパイプ４１を通して切削材がポンプ（図示せず）によりスピンドル２００６の中空部２０３１に送られ、中空部２０３１の上端に接続された切削材注入ノズル２０４４を経て中空部２０３１内を下方に向かって流れる。
【００３４】
このように構成された磁気ボール盤２００１によれば、モータ出力軸２０２４がスチールコア９の刃先の向く方向と同方向の下方に突出するように扁平モータ２００５を設けているため、磁気ボール盤２００１のモータ出力軸２０２４の軸線２０３０方向の寸法、つまり高さ方向の寸法を抑えてコンパクトにすることが可能となる。また、支持体２０５１がコラム２０５０の上端まで移動した場合でも扁平モータ２００５がスタンド２００４の上端部を越えて上方に突出することも抑えられる。したがって、高さ方向に制限がある狭い場所に磁気ボール盤２００１を持ち込んで穴あけ作業を行うことが可能となり可搬性や作業性を大幅に向上できるうえ、収納スペースを抑制することもできる。また、扁平モータ２００５の出力はモータ出力軸２０２４のピニオンギヤ部２１２４と被動ギヤ２０５１との間で減速されてスピンドル２００６およびスチールコア９に伝達されるので、高トルクの磁気ボール盤２００１を提供することも可能となる。
【００３５】
なお、上述の実施形態ではいずれの場合も、コイルディスク２９が回転子の一部構成として回転し、磁石３６がモータハウジング２３に固定される固定子として構成された扁平モータ５、１００５、２００５が用いられているが、本発明の磁気ボール盤１、１００１，２００１はこれに限定されるものではない。例えば、磁石が出力軸と一体に回転する固定子を構成し、コイルディスクがモータハウジングに固定される固定子を構成する扁平ブラシレスモータを用いるものでも良い。さらに、コイルディスクは、必ずしもプリント配線板から構成されたコイルディスクを備える必要はなく、扁平かつ小型な形状を有する形状を構成することができれば、例えば、円板状に配列された複数のコイルから構成されたコイルディスクを備えるモータであっても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１、１００１、２００１ 磁気ボール盤
２ 電磁石
３ マグネット
４ スタンド
５、１００５、２００５ 扁平モータ
６ スピンドル
７ センタピン
８ センタピンガイド
９ スチールコア
１０ 送りハンドル
１１ 被加工部材
１２ ターンテーブル
１４ 切削剤タンク
１８ 腕部
１９ モータ支持部
２３ モータハウジング
２４ モータ出力軸
２８ フランジ
２９ コイルディスク
３６ 磁石
３７、３９ 鉄ヨーク
４３ ブラシ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石の吸着力により磁性体から成る被加工部材に底面で吸着する固定部と、
該固定部の上方に取り付けられるスタンドと、
該スタンドに対して上下動可能に、下方に向けて取り付けられる回転刃と、
下方に向けて突出する出力軸を有する回転子と固定子とを備え、前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は前記出力軸の軸方向視において前記出力軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子とのいずれか他方は前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生させる磁束発生手段を有する、前記回転刃を回転駆動するための扁平モータと、を備える、
ことを特徴とする磁気ボール盤。
【請求項２】
前記コイルディスクは前記回転子に設けられ、
前記固定子は、前記出力軸を回転可能に支持し、前記コイルディスクを覆う、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ボール盤。
【請求項３】
前記出力軸は、前記回転刃の回転軸と同軸上に配置される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気ボール盤。
【請求項４】
前記扁平モータと前記回転刃との間に、前記扁平モータの回転を減速して回転刃に伝達する、減速装置が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気ボール盤。
【請求項５】
前記扁平モータは、前記スタンドに対して前記回転刃とともに上下動可能に取付けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ボール盤。
【請求項６】
前記扁平モータは前記スタンドに固定される、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ボール盤。
【請求項７】
前記スタンドには、前記扁平モータの出力軸の軸方向において、前記固定部と前記扁平モータの上方の端部との間に、前記回転刃と前記被加工部材との間に送り込む切削材を貯蔵する切削材タンクが設けられる、
ことを特徴とする請求項６に記載の磁気ボール盤。
【請求項８】
送りハンドルが、回転刃を前記スタンドに対して上下動可能に、少なくとも一方の回転方向において前記回転刃との連結を解除可能に設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気ボール盤。
【請求項１】
電磁石の吸着力により磁性体から成る被加工部材に底面で吸着する固定部と、
該固定部の上方に取り付けられるスタンドと、
該スタンドに対して上下動可能に、下方に向けて取り付けられる回転刃と、
下方に向けて突出する出力軸を有する回転子と固定子とを備え、前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は前記出力軸の軸方向視において前記出力軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子とのいずれか他方は前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生させる磁束発生手段を有する、前記回転刃を回転駆動するための扁平モータと、を備える、
ことを特徴とする磁気ボール盤。
【請求項２】
前記コイルディスクは前記回転子に設けられ、
前記固定子は、前記出力軸を回転可能に支持し、前記コイルディスクを覆う、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ボール盤。
【請求項３】
前記出力軸は、前記回転刃の回転軸と同軸上に配置される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気ボール盤。
【請求項４】
前記扁平モータと前記回転刃との間に、前記扁平モータの回転を減速して回転刃に伝達する、減速装置が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気ボール盤。
【請求項５】
前記扁平モータは、前記スタンドに対して前記回転刃とともに上下動可能に取付けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ボール盤。
【請求項６】
前記扁平モータは前記スタンドに固定される、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ボール盤。
【請求項７】
前記スタンドには、前記扁平モータの出力軸の軸方向において、前記固定部と前記扁平モータの上方の端部との間に、前記回転刃と前記被加工部材との間に送り込む切削材を貯蔵する切削材タンクが設けられる、
ことを特徴とする請求項６に記載の磁気ボール盤。
【請求項８】
送りハンドルが、回転刃を前記スタンドに対して上下動可能に、少なくとも一方の回転方向において前記回転刃との連結を解除可能に設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気ボール盤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１７７８１８（Ｐ２０１１−１７７８１８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４３２０１（Ｐ２０１０−４３２０１）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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