JPH11510105A - 速度リミッタ付きランダムオービタルサンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 軸受を介して回転可能に取付けられたプラテン（１４）を有する速度リミッタ付きランダムオービタルサンダ（１０）。この速度リミッタは、サンダのプラテン（１４）に対して固定され非磁性の導電性材料で形成されたブレーキ部材（４２）を有する。この速度リミッタは又、サンダのハウジング（１２）に支持されブレーキ部材（４２）に隣接して設けられた少なくとも１個の磁石（４０）を有する。少なくとも１個の磁石（４０）により形成された磁界は、ブレーキ部材（４２）を横切り、磁石（４０）とブレーキ部材（４２）間の相対的な移動によって、プラテン（１４）の回転を抑制する渦電流力が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】 速度リミッタ付きランダムオービタルサンダ 技術分野 本発明は速度リミッタ付きランダムオービタルサンダに関する。 背景技術 ランダムオービタルサンダの基本構造は公知であり、通常、ほぼ円形の研磨デ ィスクとパッドを有し、パッドは駆動スピンドルの端部に偏心して取付けられ自 由回転可能な軸受を介して設けられた中央マウントを備えている。駆動スピンド ルの回転により駆動スピンドルを中心に研磨ディスクを旋回させる。この研磨デ ィスクに外力が作用しない時は、軸受け固有の摩擦がスピンドルの全回転速度で 研磨ディスクをスピンドル軸を中心に回転させる。一方、軽い圧力が研磨ディス クに作用する時は、ディスクの回転が制限され、ディスクは例えば、従来の旋回 パッド研磨機のように単に旋回する。 研磨パッドが被工作部材表面と接している時、パッドと被工作部材との摩擦接 触によってパッド回転はスピンドル回転よりかなり遅くなる。パッドはスピンド ル回転方向と反対方向に回転することになる。このパッドの旋回運動と組合せた 回転は平滑な研磨面を得るために非常に有効である。 しかし、従来のランダムオービタルサンダの問題は、研磨パッドに外力が作用 しない状態でサンダが作動している時には、パッ ドはスピンドルの全速度で回転することである。従って、オペレータはパッドを 被工作部材に接触させる時に非常に注意を払わなくてはならない。さもなければ パッドが低速になり緩やかな旋回運動を行うまでの間にパッドの慣性により被工 作部材に穴や溝を開けてしまうおそれがある。 この問題を克服するために数々の試みがなされてきた。例えば、ボーナー氏（ Bourner）による米国特許第5,317,838号では、ハウジングに取付けられ弾性付勢 されたブレーキを有する研磨装置について記載しており、駆動スピンドルの軸に ほぼ平行な方向でプラテンの低摩擦環状面に圧接するようにしたものである。こ のブレーキはフィンガーブレーキであり、ハウジング内に取付けられた本体部材 と、その本体部材内で摺動可能なフィンガと、その本体部材とフィンガのステム 間に設けられたバネとを有する。しかし、このブレーキは研磨装置を複雑化する ばかりか、補助的な部材について信頼性に欠け、しかも摩耗にさらされる。 ブレーキ部材を備えた他の公知のサンダが、ハワード氏等（Howrd,Jr.）によ る米国特許第5,392,568号に記載されている。ブレーキ部材はベース部と、外方 に広がる比較的薄い壁部と、プラテンの上面と摩擦係合する拡大外端部とを有す る。このブレーキ部材は、ベース部に形成された溝を介してハウジングの囲い板 の底部に固着されている。ブレーキ部材はプラテンの上面に対して比較的一定の バネ力を発生しており、この構成により、サンダに負荷がかかる時のサンダの性 能をことさら低下させることなく、プラテンが加工面から持ち上げられる際のプ ラテンの回転速度を約１２００ｒｐｍに制限する。上記のように、このブレーキ 部材も サンダを複雑化し、しかも摩耗が生じる。 発明の開示 本発明の目的は、プラテンの回転速度に比例したブレーキ力を発生するランダ ムオービタルサンダ用のブレーキ部材を提供することにある。 本発明の他の目的は、サンダの製造者又はオペレータのどちらかにより調整可 能なランダムオービタルサンダ用ブレーキ部材を提供することにある。 更に本発明の他の目的は、顕著に摩耗せず、又は接触部材に起因した調節を必 要としないランダムオービタルサンダ用ブレーキ部材を提供することにある。 上述の目的および他の目的、特徴及び利点を実現するために、本発明は速度制 限機構を備えたランダムオービタルサンダを提供する。ランダムオービタルサン ダは、モータを支持するためのハウジングと、長軸を規定しモータに回転可能に 取付けられた駆動スピンドルとを有する。サンダは更に駆動スピンドルに偏心し て設けられた自由に回転可能な軸受を有する。サンダは更に、軸受により回転可 能に支持され、駆動スピンドルの一端に取付けられたプラテンを有し、このプラ テンは実質的に平坦であって、該スピンドル軸にほぼ直角に設けられた平行な第 一表面と第二表面とを有する。サンダには非磁性で導電性物質で形成されたブレ ーキ部材が設けられ、このブレーキ部材はプラテンの第一表面又はハウジングの いずれか一方に固定される。またブレーキ部材に隣接してハウジング又はプラテ ンの第一表面の残りの一方に支持され た少なくとも１個の磁石が設けられる。少なくとも１個の磁石により形成された 磁界はブレーキ部材を横切り、少なくとも１個の磁石とブレーキ部材間の相対的 な移動によりプラテンの回転を抑制する渦電流力を発生させる。 本発明の上記目的および他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照して 本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する以下の記述により容易に明 らかになる。 図面の簡単な説明 図１は本発明の望ましい実施例によるランダムオービタルサンダの斜視図であ り、 図２は典型的なランダムオービタルサンダの断面側面図であり、 図３は本発明のランダムオービタルサンダの望ましい実施例の正面図であり、 図４は図３のランダムオービタルサンダの側面図であり、 図５は図３の線で囲まれた範囲５にある速度制限機構の構成要素を示す一部拡 大断片図である。 発明を実施するための最良の形態 図１には、本発明の望ましい実施例によるランダムオービタルサンダ１０が示 されている。サンダ１０はモータ（図２に示す）を内蔵するためのハウジング１ ２を有する。また、サンダ１０は、ハウジング１２内に設けたモータにより任意 の旋回パターンで回転駆動されるプラテン１４を有する。 図２には、ランダムオービタルサンダを示す断面図である。サ ンダ１０はハウジング１２の下端に固着されたスカート１３を設けてもよい。モ ータは番号２０で示されており、電機子２２およびそれと組合わされた駆動スピ ンドル２４を有する。駆動スピンドル２４はモータ冷却用を兼ねる集塵ファン２ ６に接続されている。プラテン１４に形成されたプラテン開口部２８によって、 ファン２６がサンドペーパ３２に形成されたサンドペーパ開口部３０を通じて研 磨粉塵を吸上げてキャニスタ３３に粉塵を導くことを可能にし、よって作業面か ら研磨粉塵が除去される。 プラテン１４は、複数のネジ３６により軸受３４に固着され、このネジはプラ テン１４の開口部３８を通って延びている。軸受３４はモータ２０の駆動スピン ドル２４に偏心して設けられ、よってプラテン１４がモータ２０により回転駆動 させられる際にプラテン１４は旋回運動を行う。 更にサンダ１０は、プラテン１４の回転に応じてサンダ１０内に渦電流を発生 させ、それにより駆動力に対抗する抑制力が発生する自由速度制限機構を有する 。渦電流は磁束を変化させることにより導電体内に誘導された電圧の結果として 存在する電流である。本発明では、磁束の変化はハウジング１２とプラテン１４ 間の相対的回転、及びハウジング１２又はプラテン１４のいずれかに存在する磁 束により得られる。 ここで説明の望ましい実施例では、磁束は図３及び図４に示されるように、ハ ウジング１２に固定した１個以上の磁石４０によって得られる。サンダ１０にス カート１３が設けられていれば、磁石４０を図２に示すようにスカート１３に直 接固着させることも可能である。磁石４０は永久磁石か電磁石のいずれかである 。 望ましくは、磁石４０は各々、セラミック５材料で製造した０．７４×０．５× ０．３７５インチの寸法を有する。また、磁石４０は３９５０ガウスの残留磁束 密度と２４００エルステッドの保磁力を有することが望ましい。磁石４０は、望 ましくは０．１インチ厚の鋼で作られたブラケット４１を介してハウジング１２ に固着される。 また、速度制限機構はプラテン１４に固着された非磁性の導電性材料で形成さ れたブレーキ部材４２を有する。ブレーキ部材４２はアルミニウム又は銅、また は他の適切な非磁性、導電性物質で作ることができる。望ましくは、ブレーキ部 材４２はプラテン１４と同一サイズの環状板とする。例えば、図３、図４のブレ ーキ部材４２は５．０インチの直径を有する０．０９インチ厚のアルミニウムで 作られる。磁界を通って移動する非磁性のブレーキ部材４２は、ブレーキ部材４ ２内にヒステリシス損失を発生させ、ブレーキ部材４２を通過する磁石４０の強 さ、磁界の放射状配置、および磁石４０に対するプラテン１４の回転速度の二乗 に比例したブレーキ力を提供する。例えば、１２０ボルト、６０Ｈｚの入力で８ ０５０ｒｐｍのモータ速度の場合には、上記の速度制限機構を有するサンダは、 約１２５２ｒｐｍのパッド回転速度を有することになる。 磁界の強さは永久磁石４０のサイズと等級、ブレーキ部材４２に対する永久磁 石の近さ、および磁界の形状により決定される。磁界の形状は永久磁石４０の形 状および磁化方向を変えることにより決定することができる。 また、磁界の形状は、ブレーキ部材４２とプラテン１４間に磁 束部材４４を狭持して形成することも可能である。磁束部材４４は、ブレーキ作 用を改良するためには、ブレーキ部材４２とプラテン１４間の方向経路を通る磁 界を方向づけるため磁束に対して低い透磁率を有する物質で作られる。磁束部材 ４４も、プラテン１４およびブレーキ部材４２の形状およびサイズと一致するよ うに環状板の形状とすることが望ましい。磁束部材４４は鋼材料又は他の適切な 磁気材料で製造することが可能である。例えば、図３、図４に示した磁束部材４ ４は５．０インチの直径を有する０．０５インチ厚の鋼で作られる。 磁束は図５に矢印４６で示される。磁束はハウジング１２、取付けブラケット ４１、プラテン１４を通過し、その結果ハウジング１２とプラテン１４間の相対 運動と、ハウジング１２又はプラテン１４のいずれかに対して静止状態にある磁 束とに応じて、磁気トルクが発生する。この磁気トルクはプラテン１４の円運動 に応じて発生する機械的トルクと対抗する。磁気トルクはハウジング１２とプラ テン１４間の相対速度の増加によって増大し、特に、磁束領域に対する速度の増 加により増大する。 図５に示されるように、一方の磁石４０ａはハウジング１２に面するＮ極を有 し、他方の磁石４０ｂはプラテン１４に面するＮ極を有する。磁石４０はブレー キ部材４２から０．０３インチ離間させるのが望ましく、また図４に示されるよ うにモータ２０の中心から半径方向で２．５インチの位置にその外端部が位置す るように取付けられる。さらに、２個の磁石４０は図１に示されるように、互い に４０°間隔をとっている。 サンダ１０の構造は上述した説明に限定されない。種々の構成 部材の設計変更により、プラテン１４の回転速度の抑制操作を改良することがで きる。例えば、磁石の強さ、磁石のサイズ、ブレーキ部材のサイズ、磁束部材の サイズや厚さ、磁石の取付け厚、磁石の取付け半径等を増加させることも可能で ある。又は、磁石は互いにより近接して設けたり、ブレーキ部材により近接して 設けることも可能である。 本発明の利点は、回転速度に比例したブレーキ動作が得られることである。ブ レーキ部材はサンダの製造者又は使用者のどちらかでも調節可能である。また、 調節が必要な接触部材がなく、長年の使用による性能低下がないので、サンダの 信頼性を向上できる。 本発明を実施する最良の形態について詳細に説明したが、本発明に関する分野 に周知した技術者であれば、以下の特許請求の範囲に定義されたように本発明を 実施するために様々な設計および実施例の変更を理解できるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．モータを支持するためのハウジングと、 長軸を規定し該モータに回転可能に取付けられた駆動スピンドルと、 該駆動スピンドルに偏心して設けられた自由に回転可能な軸受と、 該軸受により回転可能に支持され、該駆動スピンドルの一端に取付けられ、該 スピンドル軸にほぼ直角に設けられ実質的に平坦であって平行な第一表面と第二 表面とを有するプラテンと、 該プラテンの第一表面又は該ハウジングの一方に固定され、非磁性で、導電性 物質で形成されたブレーキ部材と、 該ブレーキ部材に隣接して該ハウジング又は該プラテンの第一表面の残りの一 方に支持された少なくとも１個の磁石とを有し、該少なくとも１個の磁石により 形成された磁界は該ブレーキ部材を横切り、該少なくとも１個の磁石と該ブレー キ部材間の相対的な移動により該プラテンの回転を抑制する渦電流力を発生させ ることを特徴とする速度リミッタ付きランダムオービタルサンダ。 ２．第１面と第２面とを有するスカート部が設けられ、該第１面は該ハウジン グの下端に固定され、該ブレーキ部材は該スカートの第２面か該プラテンの第一 表面に固定され、、該少なくとも１個の磁石は該スカートの第２面か又は該プラ テンの第一表面の残りの他方に固定されていることを特徴とする請求項１記載の ランダムオービタルサンダ。