JP2004522607A5

JP2004522607A5 -

Info

Publication number: JP2004522607A5
Application number: JP2003505104A
Authority: JP
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2022-06-17

Description

携帯型オービタル穿孔ユニット用固定装置

本発明は、対象物に孔を開ける場合に、穿孔テンプレートに手工具を取り付けるための固定装置に関し、より詳細には、切削工具の直径より大きな直径の孔を開けるための、穿孔テンプレート及び手工具と共に使用される固定装置に関する。

携帯型、即ち手工具を使用して材料を機械加工すると、工具の位置決めを柔軟に行うことができ、また被処理体に関して自由に動かせるといった多くの利点がある。携帯型、即ち手工具を使用する場合のそれらの利点は、据付工具では不可能な位置（例えば頭上）に工具を置くことができること、又は、例えば修理作業中に、大きな組立品の部分である被処理体に工具を載せて機械加工することができることである。携帯型、即ち手工具が本来有する位置決めの柔軟性により、曲面（又は他の平らでない幾何学的形状）を有する被処理体の機械加工がより簡単となる。

また、被処理体に対して処理パターンを容易に繰り返すために、工作機械と共にテンプレートが使用される。テンプレートを使用した場合、工作機械はテンプレートパターンによって案内されてテンプレートパターンに従って動く。携帯型、即ち手工具と共にテンプレートを使用すると、テンプレートパターンを追従するために制約を受けなければならないので、本来有する位置決めの柔軟性及び動作自由度に問題が生じる可能性がある。

エリクソン他は、中心軸線に関して偏心して置かれる耐摩耗面を備えた少なくとも１つの切削工具を使用して、繊維補強された複合材料に孔を機械加工する方法を開示する（例えば、特許文献１参照。）。工具が軸方向に動き、またその軸を中心として回転するだけでなく、その中心軸に関して偏心して動くことによって、材料は軸方向と径方向とに同時に機械加工される。当該発明の１つの特徴に従うと、工具が加工表面と接触する点の極近傍において、工具の回転軸線が繊維の長手方向に関して原則的に直角になるように、被処理体は置かれる。切削工具の直径は、形成される孔の直径よりかなり小さい。偏心の回転運動は、一般に完全な回転運動であり、即ち、それは、切削工具の中心軸線と回転軸線との間に一定の距離を保って実行される。偏心の回転運動が続けられると、中心軸線及び切削工具の回転軸線の間の距離は一次の増加量によって増加する。

この既知の方法は、一般によく知られた技術と比べて、かなりの利点を有する。例えば、この方法は、力を低減する損傷なしで穴を生産することができる。また、この方法は、孔を予め形成することなく損傷のない孔を形成することができる。更に、この方法は厳しい公差の孔を形成することができる。孔の寸法の精度は、実質的に中心軸線に関する工具の位置決め精度で決定される。他方、すべての個々の工具が使用の前に簡単に調整されるので、切削工具の幾何学的形状に課される要件は特に厳しくない。更に、この方法は工具がブロックされるのを防止する。また、この方法によると、工具の直径が孔の直径よりかなり小さいので、穿孔によって除去された材料を圧縮空気等の単純な手段によって除去することができる。この方法は、工具及び孔の端部を効果的に冷却することもできる。更にもう一つの利点は、この方法では、ダイヤモンド被覆等の耐摩耗材料で工具が覆われているため、前に開示された方法と比較して摩耗の損害が実質的に少ない。更に、金属等のその他の材料を機械加工する場合にもこの方法は有利である。

リンダーホルム（Linderholm）は、少なくとも切削工具の幅と同じ大きさの幅を有する孔を対象物に機械加工するために切削工具を使用する手工具装置を開示する（例えば、特許文献２参照。）。孔の中心線は、対象物の表面の所定の点を通る。更に、開示された発明では、それ自身の軸線及び主軸に関して切削工具を回転させ、一方で軸方向に送ることによって、平面又は曲面を有するいかなる材料の対象物に対しても、孔を機械加工する小型且つ軽量な手工具装置を提供する。主軸に関して回転する、同一動作組立品パッケージに放射状のオフセット機構、主軸モータ及び軸送り機構を一体化することによって、軽量且つ小型の装置が達成される。

当該技術において、同一目的、即ち被処理体のパターンニングを繰り返すために工作機械を使用する場合、テンプレート機械加工は周知である。テンプレートは、機械加工作業中、工作機械を確実に案内するために使用され、それによって工程が単純化される。特許文献２に開示されたような手工具装置は、動きや位置を定めることについてのより多くの自由度及び柔軟性に関して、固定式工作機械よりも有利である。
米国特許第5,641,252号明細書米国特許第6,382,890号明細書

しかし、これらの利点は逆に、機械加工作業中のテンプレート及び被処理体に関して、手工具装置を適切に位置決めするために基準点を保つことが困難となる。この困難は、オービタル穿孔工程中、軸方向及び放射方向に同時に機械加工した場合に切削工具チップを通を通して工具が軸方向の力及び放射方向の力を受ける場合に特に明らかであろう。

当該技術で必要なことは、機械加工工程中に、テンプレートに関して手工具装置の位置決め基準点を維持するための方法及び装置を提供することである。

本発明は、機械加工テンプレートに対して回転機械工具の方向を固定するための方法及び装置を提供する。

一形態として、本発明は、テンプレートに回転機械工具を位置決めするための固定装置であって、テンプレートが、少なくとも１つの孔とテンプレートの前記少なくとも１つの孔の近傍に取り付けられ且つそこから突き出す２つの位置決めピンとを有する。固定装置は、筐体工具側端部と筐体テンプレート側端部とを有する筐体と、筐体工具側端部に位置する、回転機械工具と連結するための座部と、筐体工具側端部を２つの位置決めピンの各々に連結するために筐体に取り付けられた固定機構とを備える。そして固定機構は、筐体内に位置し、ピストン作動側端部及びピストン固定側端部を有するピストンと、ピストン作動側端部と筐体工具側端部とに連結する固定作動装置と、ピストン作動側端部と筐体工具側端部とに連結する解除作動装置と、筐体テンプレート側端部に取り付けられ、位置決めピンの個々の一つを受けるように各々が構成された２つの球体保持部と、ピストン固定側端部に配置され、球体保持部に支持された２つの圧力シリンダと、球体保持部の各々の内部に位置する少なくとも一つの解除可能な球体と、を備え、固定作動装置の作動中に前記少なくとも一つの解除可能な球体が係合され、固定解除作動装置の作動中にその係合が解除される環状溝を位置決めピンの各々が備える。

本発明の利点は、固定装置が機械加工工程中に、被処理体に関して回転機械工具の方向を維持することができるということである。

本発明の他の利点は、固定装置をテンプレートから容易に解除することができるということである。

本発明の更にもう一つの利点は、固定装置が、機械加工工程中に機械加工領域からの機械加工の残骸を除去して排出することができるということである。

本発明の上記及び他の特徴並びに効果、及びそれらを達成する方法は、添付図面と共に説明する本発明の実施形態の以下の説明により、より明瞭になり、本発明はよりよく理解されるであろう。

なお、対応する参照符号は、各図を通して対応する部分を示す。本明細書で説明する実施形態は、本発明の１つの好ましい形態を示すが、その実施形態は、いかなる理由によっても本発明の範囲を制限することとして解釈してはならない。

図面、特に図１を参照して説明する。図は回転機械工具12が装着された状態を示した、本発明の固定装置10を示し、被処理体16と機械加工テンプレート14とに固定されている。

被処理体16は、繊維補強複合材料等の複合材料で製造されているが、代替として、合金又は混合金属及び合成構造を備える金属合成物であってもよい。被処理体16は、平坦若しくは曲面、又は他の幾何学的形状の表面を有する。被処理体16の機械加工領域64は、被処理体16の形、嵌合い、機能や設計に決定された、孔または他の幾何学的形状であろう。

回転機械工具12として、携帯型オービタル穿孔ユニットを使用するが、回転機械工具12はこれに限定されず、研削工具、フライス削り工具又は孔加工工具であってもよい。

テンプレート14は、少なくとも１つの孔18及び少なくとも１つの位置決めピン20を備える。孔18は、被処理体16の機械加工領域64の形、嵌合い、機能や設計によって要求される、円の又は他の幾何学的形状を有する。位置決めピン20は、当該位置決めピン20の中心近傍に環状溝60を備えた、砂時計型のピンである。また代替として、位置決めピン20は、T形又は逆Lの形等の他の形を有することもできる。テンプレート14の各孔18に対して、その孔18の極近傍に少なくとも１つの位置決めピン20が取り付けられている。

固定装置10（図2）は、一般に筐体22、座部24及び固定機構26を備える。座部24は、筐体22の筐体工具側端部28の上に配置される。座部24は、回転機械工具12と筐体22とを連結して、回転機械工具12を取り付ける。

固定機構26は、ピストン32と、固定作動装置40と、解除作動装置52と、球体保持部54と、圧力シリンダ部56と、解放可能球体58と、を備える。ピストン32は、筐体22内に位置し、ピストン作動側端部36のピストンリング34を備える。弾力部材、即ちばねとして図２に示す固定作動装置40は、一般に、ピストンリング34に作動して筐体テンプレート側端部30へピストン32を押す。

空気連結部42は、圧縮ガス（図示せず）の供給源に圧力分散領域44を連結している。ピストン32と筐体22に連結するピストンシール46と第１のシール48によって、空気連結部42を通して圧縮ガスの供給源が連通した場合、正圧（大気圧に関する）が圧力分散領域44に確立され、この正圧はピストンリング34に作用して固定作動装置40の力に反対に作用する。筐体22の排気孔50は、圧力分散領域44に動作可能に連結されており、正圧が筐体22に対してピストン32を束縛しないことを保証する。一実施形態において、圧力分散領域44は、ピストン32、筐体22、ピストンシール46及び第１のシール48に囲まれた空間によって定義される。

圧力分散領域44に十分な正圧が存在しない場合、固定作動装置40は、筐体テンプレート側端部30の方へピストン32を押す。そうすると、ピストン固定側端部38に連結された圧力シリンダ56は、球体保持部54によって支持され、筐体テンプレート側端部30に少なくとも一部分が配置され、解放可能球体58が位置決めピン20の環状溝60に押し込まれることによってテンプレート14の少なくとも１つの位置決めピン20に係合する。固定装置10は、このようにしてテンプレート14に固定される。

解除作動装置52は、圧力分散領域44に動作可能に連結された空気連結部42と圧力分散領域44に連結した筐体22内の排気孔50とを有する空気圧システムである。テンプレート14から固定装置10を解除するために、圧力分散領域44内に正圧を確立して圧縮ガスを空気連結部42に導入する。この正圧は、ピストンリング34に作用し作動装置40を固定する力に反対に作用し、ピストン32が環状溝60から解放可能球体58を外すことができるようにする。固定装置10は、次に、テンプレート14から移動することができる。なお、機械加工領域64から削り屑を除去するために、任意に排気システム62を設けることもできる。

排気システム62は、筐体テンプレート側端部30に位置する蛇腹66、ピストン32と筐体工具側端部28との間に挿入される真空排気部68、及びピストン32と真空排気部68との間の第２のシール70を備える。固定装置10をテンプレート14に固定した後、蛇腹66が機械加工領域64を密封する。真空排気部68に真空供給源（図示せず）を取り付け、機械加工領域64から残骸を除去する。

機械加工作業の間固定装置10を動かすために、テンプレート14は、必要ならばCクランプ等の当該技術で知られた一般の機素によって、被処理体16上に配置されて適所に固定される。固定装置10は、少なくとも１つの孔18及び少なくとも１つの位置決めピン20の近傍に位置し、空気連結部42で圧縮ガスの供給源を分離し、又は空気連結部42の圧縮ガスの供給源をスイッチ等の他の一般の機素によって分離することによってテンプレート14に固定される。圧縮ガスの供給源を分離すると、同時に解除作動装置52が働かなくなり、固定作動装置40が固定装置10をテンプレート14に固定することができるようになる。回転機械工具12は、座部24に取り付けられ、筐体22及び孔18を通して、機械加工領域64で被処理体16と係合して機械加工がなされる。

他の実施形態で、固定装置10は、一つの位置決めピン20に固定される。この実施形態で位置決めピン20は、回転機械工具12が機械加工領域64に到達するために配置された開口部72を有する。位置決めピン20は、開口部72が孔18及び機械加工領域64と略同心であるように位置する。前に説明したように、固定装置10の固定及び解除は、圧力シリンダ部56をピストン固定側端部38に連結し、球体保持部54によって支持し、筐体テンプレート側端部30に少なくとも一部分を配置し、少なくとも１つの解放可能球体58を位置決めピン20を環状溝60に押し込むことによって、テンプレート14の位置決めピン20を係合し又は外してなされる。

本発明を好ましい設計を有するものとして説明したが、本発明は、この開示の精神及び範囲の範囲内で更に修正されることができる。したがってこの出願は、本発明の全体的な原理を使用したあらゆる変更、使用又は適用を備えることが意図される。更に、本出願は、本開示から離れた当該技術で知られ又は習慣となっている技術によるものであって添付請求項の範囲内のものも備えることが意図される。

回転機械工具が取り付けられた本発明の固定装置の実施形態の斜視図であり、被処理体と機械加工テンプレートに固定されている。図１の２−２線に沿って切断した断面図であり、固定装置、機械加工テンプレート及び被処理体の実施形態を示す。

符号の説明

10 固定装置
12 回転機械工具
14 テンプレート
16 被処理体
18 孔
20 位置決めピン
22 筐体
24 座部
26 固定機構
28 筐体工具側端部
30 筐体テンプレート側端部
32 ピストン
34 ピストンリング
40 固定作動装置
42 空気連結部
44 圧力分散領域
46 ピストンシール
48 第１のシール
50 排気孔
52 解除作動装置
54 球体保持部
56 圧力シリンダ
58 解放可能球体
60 環状溝
62 排気システム
64 機械加工領域
66 蛇腹
68 真空排気部
72 開口部

Claims

テンプレート(14)に回転機械工具を位置決めするための固定装置であって、前記テンプレートが少なくとも１つの孔(18)と前記テンプレート(14)の前記少なくとも１つの孔の近傍に取り付けられ、且つ該テンプレート(14)から突き出す２つの位置決めピン(20)とを有し、
前記固定装置が、
筐体工具側端部(28)と筐体テンプレート側端部(30)とを有する筐体(22)と、
前記筐体工具側端部(28)に位置する、前記回転機械工具と連結するための座部(24)と、
前記筐体工具側端部(28)を前記２つの位置決めピン(20)の各々に連結するために前記筐体(22)に取り付けられた固定機構(26)とを備え、
前記固定機構が、前記筐体(22)内に位置し、ピストン作動側端部(36）及びピストン固定側端部(38)を有するピストン(32)と、前記ピストン作動側端部(36)と前記筐体工具側端部(28)とに連結する固定作動装置(40)と、前記ピストン作動側端部(36)と前記筐体工具側端部(28)とに連結する解除作動装置(52)と、前記筐体テンプレート側端部(30)に取り付けられ、前記位置決めピン(20)の個々の一つを受けるように各々が構成された２つの球体保持部(54)と、前記ピストン固定側端部(38)に配置され、前記球体保持部(54)に支持された２つの圧力シリンダ(56)と、前記球体保持部(54)の各々の内部に位置する少なくとも一つの解除可能な球体(58)と、を備え、前記固定作動装置(40)の作動中に前記少なくとも一つの解除可能な球体(58)が係合され、前記固定解除作動装置(52)の作動中にその係合が解除される環状溝(60)を前記位置決めピン(20)の各々が備える固定装置。
前記２つの位置決めピン(20)が、前記孔(18)に対して対向して配置されている請求項１に記載の固定装置。
前記固定作動装置が圧縮ばねである請求項１又は２に記載の固定装置。
前記解除作動装置が空気圧システムである請求項請求項１〜３のいずれか１項に記載の固定装置。