JP2008501542A - 工具ホルダアセンブリ - Google Patents

Abstract

工具ホルダ（１６）を工具ホルダアセンブリ（１０）の内部における選択した半径方向位置に、取り外し可能に保持するための工具ホルダアセンブリ（１０）。この工具ホルダアセンブリには、工具支持部材（１２）、作動用ボルト（２０）及び作動用心出しナット（７５）が含まれている。固定方向における作動用ボルト（２０）の回転によって、作動用心出しナット（７５）、作動用ボルト及び工具ホルダが、工具支持部材の内部における穴（１４）のラジアル軸に対して心出しされる。

Description

本発明は、機械加工作業のための工具据え付けに関するものであり、さらに詳しくは、機械加工作業の際に工具ホルダアセンブリの内部における選択した半径方向位置に工具ホルダを正確に保持するための工具ホルダアセンブリに関するものである。

生産環境における工作機械の休止時間を最小限にすることは、製造用設備の成功にとって不可欠である。歴史的に見て、そのような休止時間の１つの主な原因は、工作機械によって使用され破損したかあるいは磨耗した切削工具を交換するのに必要な時間であった。切削工具は、工作機械へ固定された工具支持部材の内部に取り付けられているのが典型的である、工具ホルダによって保持されている。切削工具を取り換えなければならないときには、切削工具の備わった工具ホルダ全体が支軸から取り外される。工具交換過程を促進するために工具ホルダの支軸への連結及び支軸からの分離を迅速に行うことができるように、多くの連結具が設計されている。そのような装置の１つは、「工具ホルダのシャンクを保持するための工具ホルダアセンブリ」という発明の名称が付けられて米国特許第４，７３６，６５９号公報に記載されている。その特許は、この出願の譲受人によって共有されており、かつ、参照によってこの明細書に組み入れられる。その特許に記載された工具ホルダアセンブリでは、工具ホルダのシャンクにおける窓穴に係合するように、工具支持部材の内部で半径方向外方へ付勢された２つの固定用ボールが利用されている。この構成は、効率的であり、また、工具ホルダを短時間で工具支持部材から取り外しあるいは工具支持部材へ固定することを可能にするが、この構成の設計は、その用途が１インチ（２．５４ｃｍ）以下の幅の工具ホルダに制限される。多くの工業的用途では、きわめて小さい工具ホルダに使用する切削工具を取り付る必要があるので、１インチ未満の幅の工具ホルダについての迅速交換工具ホルダシステムへの要望が存在している。

そのようなシステムには、コンパクトなデザインが備わっていることが必要であるだけでなく、さらにまた、工具ホルダを効率的な方法で迅速に工具ホルダへ連結しかつ工具ホルダから分離するようにして、工作機械の操作者による使用を実際的なものにすることも必要である。

これに適したコンパクトなデザインの一例は、参照によってこの明細書に組み入れられた米国特許第６，２７０，２９３号公報及び６，４１５，６９６号公報に記載されている。その中に記載されたデザインには、正方形シャンク締付用構成要素である、穴及びポケットの中にそれぞれ保持された固定ねじ及び心出し固定ナットが含まれている。これらの構成要素は、わずかな隙間を隔てて工具支持部材の中へ嵌まっている。工具ホルダが工具支持部材の中へ締め付けられるときには、工具ホルダは工具支持部材の中心ラジアル軸の半径方向に揃えるのが好ましい。しかしながら、さまざまな構成要素間の製作公差と工具ホルダによってこうむった切削負荷とのために、工具支持部材の中心線に対する工具ホルダの半径方向位置は変動することがある。

本発明は工具支持部材に対する工具ホルダの改善された半径方向位置をもたらす、改善された迅速交換システムである。

本発明は、工具ホルダを取り外し可能に保持するための工具支持部材を含んでいるとともに、工具支持部材に対する工具ホルダの改善された半径方向位置を提供する工具ホルダアセンブリに関するものである。この工具ホルダアセンブリには、工具支持部材、作動用ボルト、及び作動用心出しナットが含まれている。工具支持部材には、前方対向面、長手軸に沿った穴及びラジアル軸（半径方向に垂直な軸）Ｒ１に沿って延びている通路が含まれている。この通路は工具支持部材を通って延びており、また、穴は、通路と前方対向面とに交差しているとともに、工具ホルダを受け入れるために前方対向面から後方へ延びている。通路には第１窓穴と第２窓穴とがあり、これらの第１窓穴及び第２窓穴には少なくとも２つの前方壁面が含まれている。作動用ボルトが通路の内部に定置されており、また、これには、側面とボルト固定面とがあるボルト固定部分の備わった第１端部がある。作動用心出しナットが、工具支持部材の内部に回転可能に固定され、かつ、作動用ボルトの第２端部へねじ構造により固定されている。作動用心出しナットには、２つの側面を含んでいる心出しナット固定面が備わっている心出しナット固定部分がある。固定方向における作動用ボルトの回転によって、作動用心出しナットがボルトの第１端部へ引き寄せられ、それによって、少なくとも前方壁面と作動用ボルト側面及び心出しナット側面とが、ラジアル線Ｒ１から等距離にあるラジアル線Ｒ１のそれぞれの側において、少なくとも単一の点接触で係合させられて、穴のラジアル軸に対して作動用心出しナット並びに作動用ボルト及び工具ホルダが心出しされる。

本発明における上記の特徴構成及び利点は、他の特徴構成及び利点とともに、いくつかの図面と組み合わせて詳細な説明を考慮することによって明らかになる。

同様な参照符号が同様な工具ホルダアセンブリを表わしている図面によれば、工具ホルダアセンブリ１０が示されている。これらの図の説明において、「前方」、「後方」などの用語は便宜上用いるものであって、また、特許請求の範囲に記載される本発明から離れ、本発明を限定する用語として解釈されるものと理解すべきではないことに留意すべきである。

工具ホルダアセンブリ１０には工具支持部材１２が含まれており、工具支持部材１２には、工具ホルダ１６を取り外し可能に保持するように適合された穴１４がある。工具支持部材１２は、金属切削の分野においてよく知られた型の工作機械（図示略）へ動作時において固定することができる。

工具ホルダ１６にはシャンク１８が含まれているのが普通であり、シャンク１８には、そこへ取り付けられた切削ユニット、例えばポケットの内部に固定された切削インサートが備わっている。この明細書で使用された術語「工具ホルダ」には、切削工具を工具支持部材１２へ固定するために使用することのできる任意の構成が包含される、ということは理解されるであろう。工具ホルダ参照の例のより詳細な説明は、米国特許第６，２７０，２９３号公報及び６，４１５，６９６号公報において行われている。

工具ホルダ１６のシャンク１８及び工具支持部材１２の穴１４は、この明細書でさらに説明されるように、作動用ボルト２０を収容するのに足りる、円筒形、正方形、長方形、三角形及びトロコイド形が含まれる任意数の相異なる形状であってよい。工具ホルダ１６のシャンク１８には、工具支持部材１２の穴１４の内部に締まり嵌め部が備わっていてもよい。

図１及び図２に示されるように、工具支持部材１２には、前方対向面と長手軸Ｌに沿った穴１４とが含まれている。前方対向面は、工具ホルダ１６の対向する後方当接面に嵌まることができ、また、これらの面は、互いに嵌まり合って接するように、とりわけ他の形状である円錐形あるいは平坦形状であってもよい。穴１４は、工具ホルダ１６のシャンク１８を受け入れるために前方対向面から後方へ延びている。

好ましい実施形態では、作動用ボルト２０は、工具ホルダ１６を工具支持部材１２の中へ固定するために、あるいは工具ホルダを工具支持部材から取り外すために、長手軸Ｌに対して直角であるラジアル軸Ｒ１に沿った工具支持部材１２の中に定置されている。この明細書に使用されたように、用語「固定」とは、作動用ボルトを工具ホルダへ固定することをいう。工具ホルダの固定用及び取り外し用操作のより詳細な説明は、米国特許第６，２７０，２９３号公報及び６，４１５，６９６号公報において行われている。図面に示されるように、作動用ボルト２０は、軸Ｒ１に沿った工具支持部材１２を通って延びている通路２２の内部に定置されている。通路２２には第１窓穴２４と第２窓穴２６とが含まれており、第２窓穴は第１窓穴へ直接対向している。

図１及び図１７を参照すると、第１窓穴２４の前方部分と工具支持部材１２の第２窓穴２６とには、ほぼ収束する壁面２４ａ，２４ｂ及び２６ａ，２６ｂがそれぞれ含まれている。これらの面２４ａ，２４ｂ及び２６ａ，２６ｂは、直線状（図１）であっても、曲線状（図１７及び図１８）であってもよく、あるいは所望によりこれらの組み合わせであってもよい。

図２から６に示されるように、作動用ボルト２０には第１端部２０ａと第２端部２０ｂとがある。第１端部２０ａは、ボルト固定面７０の備わったボルト固定部分６５である。ボルト固定部分６５は、側面６５ａが備わっているほぼ円筒形状のものである。作動用心出しナット７５（図７から１６）が、工具支持部材１２の内部に回転可能に固定されているとともに、作動用ボルト２０の第２端部２０ｂへねじ構造により固定されている。作動用心出しナット７５には心出しナット固定部分８０があり、この部分には心出しナット固定面８５が備わっている。作動用心出しナット７５の形状は、第２窓穴２６によって形成された空洞に合致している。図７から１０及び１４から１６に示されるように、心出しナット固定面８５には、ほぼ収束する２つの側面８５ａ及び８５ｂが含まれている。これらの側面８５ａ及び８５ｂは、直線状であっても、曲線状であってもよく、あるいは所望によりこれらの組み合わせであってもよい。

好ましい実施形態では、少なくとも面２４ａ，２４ｂと側面６５ａ、及び面２６ａ，２６ｂと側面８５ａ，８５ｂとは、ラジアル線Ｒ１から等距離にあるラジアル線Ｒ１のそれぞれの側おいて、少なくとも単一の点接触で係合するように構成されている。作動用ボルト２０が所定方向に回転すると、ボルト固定部分６５と回転の固定された作動用心出しナット７５とが、第１窓穴２４及び第２窓穴２６に対してそれぞれ軸方向にかつ直線状に動くとともに、穴１４の内部で心合わせされることが理解される。例えば、固定方向における図１の時計回りによる作動用ボルト２０の回転によって、作動用心出しナット７５がボルト第１端部２２へ引き寄せられ、それによって、心出しナット固定面８５とボルト固定面７０とがいっしょに引き寄せられて、工具ホルダにおける固定可能面どうしが係合し、ボルト固定部分６５と作動用心出しナット７５の側面８５ａ及び８５ｂとがそれぞれ前方壁２４ａ，２４ｂ及び２６ａ，２６ｂへ向けて押されるとともに、作動用ボルト２０が穴１４の中心ラジアル軸に沿って中心へ動く（芯出しされる）。工具ホルダが作動用ボルト２０と係合すると、作動用ボルト２０が穴１４の中心ラジアル軸に沿って中心へ動くので、工具ホルダ及び切削工具は両方とも、工具支持部材１２のラジアル軸Ｒ１及び長手軸Ｌに関して中心へ動くことが理解される。

作動用ボルト２０の第２端部２０ｂには、作動用心出しナット７５を通って延びている穴の内壁に噛合するねじ部がある。作動用ボルト２０には、六角形であって作動用ボルト２０を回転させるための工具を受け入れるためにその中に延びている空洞１４５のある作動用ボルトヘッド１４０が備わっている。別の方法では、作動用ボルト２０を回転させるための工具を受け入れる任意の形状構成を認めることができ、そのような形状構成は、固締具を設計する当業者によく知られている。さらにまた、ボルトを回転させる代わりに、ボルトは回転を固定するとともに、そのような回転が可能であるように設計された適切な心出しナットを使用して作動用心出しナットを回転させてもよい。

図１及び図２には、工具ホルダを工具支持部材１２の内部に固定して心出しするための固定位置にある作動用ボルト２０及び作動用心出しナット７５が示されている。工具支持部材１２の第１窓穴２４及び第２窓穴２６によって、それぞれ作動用ボルト２０及び作動用心出しナット７５への側方支持がもたらされるとともに、作動用心出しナット７５及び作動用ボルト２０のラジアル軸Ｒ１に沿った制限的運動が許容される。作動用ボルト２０も作動用心出しナット７５も工具支持部材１２の第１窓穴２４あるいは第２窓穴２６にねじ構造により固定されていない、ことに留意すべきである。このため、工具ホルダアセンブリが非固定状態にあるときに起きるであろうが、ホルダのシャンクが工具支持部材から取り外されると、作動用ボルト２０及び作動用心出しナット７５はラジアル軸Ｒ１に沿って自由に動く。この動きが可能になることで、工具ホルダが工具支持部材１２の内部に位置し、かつ、作動用ボルト２０が固定方向に回転すると、作動用心出しナット７５が作動用ボルト２０の第１端部２０ａへ向けて引き寄せられる。

この工具ホルダアセンブリは小さい工具のためには理想的であるが、その使用に制限があるべきではないということは理解されるであろうし、また、この工具ホルダアセンブリは任意の寸法あるいは種類の工具ホルダとともに使用すると機能的であろうということを理解すべきである。

本発明とその意図された多くの利点とは、上記の説明から理解され、また、本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく、あるいはそのすべての実質的利点を犠牲にすることなく、その部品の形態、構成及び配置にさまざまな変更を行うことができ、先に説明されたこの明細書における形態は単に好ましいかあるいは代表的な実施形態であることは明らかである。

本発明による工具ホルダアセンブリの斜視図である。 加工工具におけるスロットの内部に取り付けられた本発明による工具ホルダアセンブリの組立断面図である。 作動用ボルト及び作動用心出しナットの側面図である。 作動用ボルトの斜視図である。 作動用ボルトの上面図である。 作動用ボルトの側面図である。 作動用心出しナットの斜視図である。 作動用心出しナットの上面図である。 作動用心出しナットの側面図である。 作動用心出しナットの背面図である。 本発明の別の実施形態による作動用心出しナットの斜視図である。 図１１の作動用心出しナットの上面図である。 図１１の作動用心出しナットの側面図である。 図１１の作動用心出しナットの背面図である。 作動用心出しナットの別の実施形態の側面図である。 図１５の作動用心出しナットの底面図である。 工具支持部材の別の実施形態の上面図であり、通路の第１窓穴を示している。 工具支持部材の底面図であり、図１７の通路の第２窓穴を示している。

Claims (6)

1. 工具ホルダを取り外し可能に保持するための工具ホルダアセンブリであって、
   前方対向面、長手軸に沿った穴及びラジアル軸Ｒ１に沿った通路を有していて、その通路が工具支持部材を通って延びており、その穴が通路及び前方対向面に交差しているとともに、工具ホルダを受け入れるために前方対向面から後方へ延びており、その通路が第１窓穴及び第２窓穴を有し、これらの第１窓穴及び第２窓穴が少なくとも２つの前方壁面を含んでいる工具支持部材と、
   通路の内部に定置され、かつ、側面及びボルト固定面を有しているボルト固定部分が備わった第１端部を有している作動用ボルトと、
   工具支持部材の内部に回転可能に固定され、かつ、作動用ボルトの第２端部へねじ構造により固定され、２つの側面を含んでいる心出しナット固定面を有している心出しナット固定部分を有している作動用心出しナットと、
   を備えてなり、
   作動用ボルトの工具ホルダへの固定の際に、作動用心出しナットがボルトの第１端部へ引き寄せられ、それによって、少なくとも前方壁面と作動用ボルト側面及び心出しナット側面とが、ラジアル線Ｒ１から等距離にあるラジアル線Ｒ１のそれぞれの側において、少なくとも単一の点接触でもって係合させられて、穴のラジアル軸に関して作動用心出しナット、作動用ボルト及び工具ホルダが心出しされる
   工具ホルダアセンブリ。
2. 支持部材の内部における第１窓穴及び第２窓穴が互いに直接対向している請求項１に記載の工具ホルダアセンブリ。
3. 第１窓穴及び第２窓穴が、それぞれ作動用ボルト及び作動用心出しナットへの側方支持をもたらすとともに、心出しナット及びボルトのラジアル軸に沿った摺動運動を許容し、それによって、心出しナット及びボルトが工具ホルダのシャンクを締め付ける、請求項２に記載の工具ホルダアセンブリ。
4. 作動用ボルトの第１端部が、作動用ボルトを回転させるための工具に適合する空洞のある頭部を有している、請求項１に記載の工具ホルダアセンブリ。
5. 作動用心出しナットが通路の内部で軸方向に拘束されている、請求項９に記載の工具ホルダアセンブリ。
6. 作動用心出しナットが多角形を有し、かつ、工具支持部材における合致用多角形の中に嵌まり、心出しナットの回転が拘束される、請求項１に記載の工具ホルダアセンブリ。

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