JP2008503363A - 切削工具調節システム - Google Patents

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Abstract

切削工具(10a)を調節可能に担持するカートリッジ(10)の形態をとる本体部と、切削工具(10a)の切れ刃を位置に関して調節する、前記本体部と機械的に解除可能に係合可能な調節手段(17;23;29;39)と、前記本体部と電子的に係合し、切れ刃位置の調節量を表示する表示手段(21;28;36)に電力を供給する電源手段を含む手段(19,20;30,31;34,35)とを備える切削工具調節システム。

Description

発明の詳細な説明
本発明は、切削工具調節システムに関し、特に金属用切削工具、特に中ぐり工具およびリーミング工具の切れ刃の調節に適用する。
中ぐり棒としてより一般的に知られる中ぐり棒機構の使用は、部品に一連の同心孔を非常に正確な寸法で、1度の機械加工作業で形成するために知られている。中ぐり棒は、幾つものまたは任意の組合わせの調節可能なカートリッジと、より一般的にはブッシュユニットと呼ばれる調節可能な中ぐりユニットを備えてもよい。各カートリッジまたはブッシュユニットは、単一の交換可能なカーバイドインサート、および該インサートの切れ刃の位置を調節するための機構を備えている。使用に先立ち、工具上のすべてのカートリッジまたはブッシュユニットは、手作業で調節または取付けされ、使用時に切れ刃が正確な孔寸法を形成する。
これらの切れ刃は最終的には摩耗し、不正確な寸法の孔を形成することになる。この時点で製造工程を停止しなければならず、カートリッジ/ブッシュユニットを調節して、摩耗を補償することができる。カートリッジおよびブッシュユニットの両方の調節機構には細かい目盛は、CNC機械の内部ではっきりと確認することが困難なこともある。なぜならCNC機械内の環境をしばしば充分に照らせず、工具も金属の切りくずおよび冷却剤で覆われた状態であるからである。当然、調節の間CNC装置は停止しているので、製造工程を継続できるようにできるだけ早急に補償調節を行う必要によって、上述の困難性はさらに悪化する。典型的に、すべての切れ刃を調節するのに15分かかる。このような遅れは深刻で貴重な生産損失となり得る。
リーミング工具は、正確な寸法の孔の形成に加えて高精度の仕上げを施すために使用される。経済性と適用性との両方のために、多くのリーマは現在、交換可能なカーバイドブレードを有している。正確な寸法の孔を維持するには、これらのブレードを極めて正確に取付ける必要がある。このことを達成するために、工具はCNC装置から取外され、高価でかつある程度複雑な取付具に配置されなければならない。
本発明の目的は、上述の問題を少なくとも低減するために、このような工具調節システムを便利でかつ効率的な方法で提供することである。
本発明に従えば、切削工具を調節可能に保持する本体部と、切削工具の切れ刃を位置に関して調節する、前記本体部と機械的に解除可能に係合可能な調節手段と、前記本体部と電子的に解除可能に係合可能であり、使用時に前記調節手段によって前記切れ刃の位置に対して実施した調節量に関する情報を提供する手段に少なくとも電力を供給する電源手段を含む手段とを備えることを特徴とする切削工具調節システムを提供する。
好ましくは、本体部と電子的に係合可能な手段は、前記調節量に関する情報を提供する前記手段を構成する電子表示装置、たとえば液晶表示装置(LCD)、を備える。一実施形態では、LCDは調節手段を作動させたときの調節量を表示する。他の実施形態では、LCDは予めプログラムされた調節量を表示する。調節手段がモータ駆動される場合、予めプログラムされた調節量は、電子的に係合可能な手段が本体部と係合するときに自動的に達成される。調節手段を手動で操作する場合、予めプログラムされた前記調節量が達成されたときを、LEDが点滅して表示する。
都合のよい実施形態では、調節手段は本体部と電子的に係合可能な手段に取付けられて調節工具を規定する。調節工具が本体部と係合されるとき、前記調節手段の動作は、切削工具の切れ刃の位置を制御する調節ねじを回転させる。調節工具が本体部と係合されるとき、その間に少なくとも1カ所の電気的接点が存在する。調節工具は、少なくとも1つの前記電気的接点を介して本体部に電力を供給するバッテリなどの前記電源手段を有する。本体部は、有利には、前記切削工具の切れ刃の位置を測定する電子位置センサからの出力を調整し利用する電子回路構成を含む。切削工具の切れ刃の調節量に依存する信号電圧が発生し、調節工具に送られる。この電圧は調節量に比例している、すなわち線形であってもよく、またはその関係は比例していない、すなわち知られてはいるが非線形であってもよい。調節工具からの電力は1つの電気的入力接点を介して本体部の電子回路構成に送られ、前期出力信号電圧は本体部と調節工具との間の第2の電気的接点で利用可能であるのが都合がよい。本体部は共通グラウンド/アース接続の機能を果たすことができ、この接続部は電源入力と信号出力との両方に使用することができる。あるいは、グラウンド/アースは本体部の特定の接点であってもよい。
信号電圧は調節工具に設けた、好ましくは調節手段のハンドル部内に設けた電子回路によって処理されるのが望ましい。その結果、信号電圧に相当する距離が、本体部と電子的に係合可能な手段のLCD画面に表示され、操作者は調節工程を監視することができる。必要な調節が完了すると、調節工具を本体部から取外して電気的接続を切断し、電源を切る。位置信号電圧の出力位置はすべての本体部について同一にすることが可能であり、これによって調節工具はすべての同様に構成された本体部に対して使用可能となる。
調節手段は手動で操作可能か、またはモータ駆動され得る。後者の場合、調節工具は切削工具の切れ刃を「アップ/ダウン」調節するためのロッカスイッチを有する。
代替の実施形態では、調節工具の機械的機能と電子的機能とは分離されており、調節手段は本体部と電子的に係合可能な手段から分離しており、したがって該手段に取付けられていない。本体部と電子的に係合可能な手段のハンドル部内にはバッテリおよび電子機器が内蔵されており、位置読取装置となっている。この構成によって、本体部上の電気的接続部の配置可能位置の自由度が大幅に向上する。
本発明は、添付図面を参照して、一例として、以下に説明されるであろう。
以下に説明する本発明は、販売可能な製品として、金属用切削工具、特に中ぐり工具およびリーミング工具の切れ刃を精密に調節するのにかかる時間を減少させ、誤差のリスクを低減させるように設計される切削工具調節システムに関する。様々な具体的な実施形態では、この誤差リスクの低減は、操作者に読取りが容易な数値表示装置を提供することによって達成される。
図1および図2に関連して、本発明の第1の実施形態が説明される。図1は、使用時、カーバイド工具などの切削工具10aを調節可能に担持する調節可能なカートリッジ10の形態で金属本体部を示す。カートリッジ10は、たとえば中ぐり棒によって担持されている。工具は、任意の都合のよい方法、たとえば分離型の工具ホルダまたはその他の方法によってもカートリッジ10に装着可能である。注目すべき主な点は、切削工具はその切れ刃の位置が調節できるように装着されていることである。このため、カートリッジ10には内部調節ねじ11が設けられており、該ねじが回転することによって切削工具の切れ刃の位置を調節する。図1から判るように、この要素には、カートリッジ10の前面に、調節ねじ11を挟んで両側に電気的接点12,13が設けられている。この電気的接点は、後で説明するように、図2に示される調節工具と係合するようになっている。信頼性、省スペースおよびコストを考慮して、電気的接続部の数は最小限にし、したがって好ましくは、金属カートリッジ本体部自体は最低3個の接続部のうちの1つとして使用される。
概して15で示される電子回路構成がカートリッジ10に含まれており、後で説明するように、この回路が電子位置センサ(図示せず)からの出力を調整し増幅し、該電子位置センサは切削工具の位置、特にその切れ刃の調節位置を検知する。したがって、切れ刃の位置が調節されるに従い、後で説明するように、電子位置センサからの出力は回路15により調整され増幅され、その結果、切削工具の切れ刃の調節量に依存する信号電圧は、上述のカートリッジ10の前記電気的接点13で利用可能である。調節量と発生した信号電圧との間の関係は一般的に、知られてはいるが非線形であるが、その関係は比例している、すなわち線形であってもよい。
調節工具14は一端に回転可能なハンドル部16を有する長尺な形状を有する。このハンドル部から延びているものは、長手方向に延びる軸17であり、そのスプライン付き自由端は一般的にアンビル18の形態をとる調節工具14の端部から外方に延びている。スプライン軸17は調節ねじ11と係合するように構成され、その結果、調節工具14がカートリッジ10と係合すると、アンビル18から延びる軸17の端部は調節ねじと動作可能に係合して受け入れられ、各電気的接点19,20はアンビル端部の軸17を挟んで両側でそれぞれ接点12,13と動作可能に係合する。その結果、調節工具のカートリッジ10との係合は、軸17による機械的係合と、接続部12,13とそれぞれ接続する接点19,20による電気的/電子的係合との両方となる。
追加の電子回路構成(図示せず)は調節工具のハンドル部16に配置されており、この回路構成は、カートリッジ10の電気的出力部13で利用可能にされ、ハンドル部16の回路構成に伝達される信号電圧を処理する。結果として、電圧に相当する距離が、ハンドル部16とアンビル18の間の調節工具の胴体部に担持されたLCD画面21に表示される。カートリッジ10への電力は、ハンドル部16内に配置されたバッテリによって供給される。これらのバッテリは、ハンドル部からまたはそのままで充電可能なようにするのがよい。また代替の実施形態では、任意の適当な代替の電源を設けてもよい。当然のことながら、これらのバッテリまたはその他の電源をハンドル部内に設ける必要はなく、調節工具14のどこか別の部分に設けてもよい。また当然のことながら、LCD画面21の位置は図示される場所と異なっていてもよい。電力は、接点19によって入力接点12でカートリッジ本体部に伝達され、カートリッジ本体部自体は、電力入力および信号出力の共通グラウンド/アースとして都合よく機能する。しかしながら、代わりに、アースの形態で第3の接点を本体部に設けてもよい。
したがって、調節可能なカートリッジ10は中ぐり棒などに確実に固定されているので、切削工具の位置調節が必要な場合には、調節工具14がカートリッジ10に係合される。接点12,13および接点19、20間が電気的に接続されると、調節工具のバッテリからの電力がカートリッジ10に伝達される。その結果ハンドル部16を必要なだけ時計まわりまたは反時計まわりに回したとき、切削工具の位置が調節され、このときの調節量がLCD画面21に表示される。したがって、操作者は切削工具を所望の調節位置まで移動させるために、どの方向にどれだけの量だけ調節する必要があるかを明確に知ることができる。
必要な調節が完了すると、操作者は調節工具を調節可能カートリッジ10から取外して電気的接続を切断し、電源を切る。LCD画面は接続を切った後も数秒間直前の数値を表示し、操作者が正しい調節が行われたことを再度確認できるようにしてもよい。次にすべての電子機器は自動的に電源が切れる。電子機器モジュールは、好ましくは製造時にカートリッジ10の本体部に機械加工されたポケット内に密閉される。すべての調節可能なカートリッジ10の位置電圧出力部は同一にすることができる。これによって、調節工具が任意の同様に構成されたカートリッジに使用できるようになる。
当然のことながら、本実施例では、操作者はLCD画面21から情報を得るが、調節量に関する情報は様々な異なる方法で提供されてもよい。したがって、カートリッジからの信号電圧を調節工具内で処理して、その電圧に相当する距離に関して擬似音声出力を提供してもよい。代替の実施形態では、調節工具の表示画面には目盛を設けてもよい。目盛は工具の最初の位置をゼロとしており、増減するブロックまたはバーが目盛に沿って上下に動いて調節量を表示することによって手動時の調節量が目盛に対して表示される。
図3に示される調節工具22は、図2に示される工具14とは異なり、ここでは手動調節用の軸17がモータ駆動調節軸23に置き換えられている。調節工具22の本体部の突出する軸23から離れた端部には、一方向または他方向に切削工具の切れ刃を調節するために軸23を時計回りまたは反時計回りに回転させるためのロッカスイッチまたは均等物が設けられる。この設計によって、カートリッジ10とより堅牢な接続が可能となるであろう。調節工具の他のすべての特徴は、次の点で図2に関連して説明した工具14の特徴と同一であり、スイッチが設けられた本体部は、図2に関連して上述した同じ方法で動作するLCD画面を有し、内部にバッテリおよび電子回路構成を含むであろう。しかしながら、ここで明確には、工具の「ハンドル部」は、図2に示す実施形態のハンドル部16のように回転可能ではないであろう。
図4は、本発明の調節工具のさらなる実施形態を示す。図4に示される調節工具25は、図3に示される調節工具22のように回転する調節用ハンドル部を有しない。ここでは、調節工具25はその固定ハンドル部27に内蔵された小型のキーパッド26とともに、前記ハンドル部に小さめのLCD画面28を有する。上述のように、ハンドル部は電源、たとえばバッテリ、および電子回路構成をも組込んでいる。調節工具の反対側の端部には、図2および図3に示される工具と同様に、軸29および電気的接点30,31を有している。図3に示される実施形態と同様に、ハンドル部27にはモータが設けられ、軸29を回転させる。したがって、操作者はキーパッドを使って必要な調節量をプログラムする。この場合、キーパッドはUPおよびDOWNのパッドを組込み、切削工具先端の一方向または他方向への必要な調節量を操作者が予めプログラムできるようにする。LCD画面は、選択された調節量およびその方向(+または−)をデジタル表示する。キーパッドはまた、予めプログラムされた調節量が正しい場合、この値をロックするためのON/OFFパッドおよび「OK」パッドを組込んでいる。調節工具が軸29およびねじ11、ならびに接点30,31および接点12,13によって、それぞれカートリッジ10と係合されると、予めプログラムされた調節量が自動的に実行され、ある形態のモータなどが作動して軸29を回転させる。
調節工具25の代替形態では、調節はモータまたは他の何らかの自動手段によるのではなく、手動で達成されている。したがって、図4に示される調節工具に対する調節工具の代替形態は、軸29を回転させるために図2に示されるハンドル部16のような回転可能なハンドル部などを組込むであろう。この調節工具25の代替形態はまた、所望の調節量を予めプログラムするためのキーパッドを組込み、この調節量は図4の28に示すLCD画面に相当するLCD画面に表示される。正しい予めプログラムされた調節量が達成された、すなわちハンドル部が必要なだけ回転した時点を操作者に知らせるために、任意の適切な手段が提供されてもよい。好ましくは、一連のカラーLEDが調節工具の端部に配置され、予めプログラムされた調節量が正しくなされた場合を、このLEDが(一斉に)点滅して知らせてもよい。あるいは、操作者に前記情報を伝達する他の何らかの手段、たとえば第1の実施形態で上述したように、音声シミュレーション、またはLCD画面上の簡易グラフィック描写がを設けられてもよい。さらに、軸29の正しい程度の回転、すなわちLCD画面28に示す数値に到達したとき、音色または音程を変更する何らかの形態の音声が提供されてもよい。
本発明の別のさらなる実施形態が図5および図6に示され、LCD読出装置を有する工具の部分と機械的調節工具を組合わせるのではなく、機械的機能と電子的機能とを分離させてもよい。その結果、機械的調節工具32は読出部33から完全に分離され、たとえば図2の実施例のように双方を組合わせたとき、組合せ調節工具を形成する。読出部33は、カートリッジ10の接点12,13と係合するために電気的接点34,35をそれぞれ組込んでいる。この部分33はまた、切削工具の切れ刃位置を調節したときにカートリッジ10から読まれるデジタル調節値を受信するLCD画面36を有している。再び、回路構成および電力供給手段が部分33の本体部に配置されるであろう。工具32はハンドル部37を備え、ハンドル部から、カートリッジ10の調節ねじ11と係合するためのスプライン付き端部39を有する軸38が延びる。しかしながら、組合せユニットにおける、読出部33の電気的接点34,35と機械的調節工具32のスプライン付き端部39との位置によって、カートリッジ10の電気的接点の位置がもはや影響しないことから考えると、この構成は、電気的接点12,13がカートリッジ10に配置される場合について自由度を大幅に向上させるであろう。したがって、たとえば、工具32をカートリッジ10前面の調節ねじ11で係合させた状態で、読出部33をカートリッジの前面でない一面で係合させることが可能となるであろう。調節システムのその他すべての動作および構成は、切削工具の切れ刃の調節量に比例するカートリッジからの信号電圧であって、LCD画面36を有する部分33に設けた電子回路構成で処理される信号に関して述べた前記の実施形態の特徴と同一であろう。
別のさらなる実施形態では、低電力無線送信機を調節可能なカートリッジ10に内蔵された電子機器か機械的調節工具かのいずれかに組込んでもよい。センサ電圧のデジタル均等物は、(無線)受信機および大型のLCDまたは他の表示装置を組込んだ隣接する表示装置モジュールに伝達されるであろう。表示装置モジュールはバッテリ駆動の携帯型装置であってもよく、またはもっと大型の装置を都合のよい隣接面に取付けて操作者にとって見やすくしてもよい。より大型のLCD装置はコンセントから電力供給され、PCモニタ画面程度の大きさとなるであろう。そうすればいくつかのマシニングセンタの操作者からでも確認できるであろう。機械的調節工具は調節作業の間、前記のように電力(バッテリ電力)を電子機器に供給するであろう。
本発明はカートリッジに関して記載されているが、当然ながらブッシュユニットにも同様に適用できる。さらには特に中ぐり棒を用いて説明しているが、本発明はリーミング工具に適用してもよい。特に、切削直径とバックテーパとを両方設定するために、2つのセンサおよび調節機構が交換可能なブレードを有するリーミング工具に組込まれてもよい。
LCDでの数値出力の代わりに、ブレードの位置をグラフィック描写してもよい。これによっても機械内で工具を調節することができる。
本発明の切削工具調節システムの切削工具保持体の正面図である。 図1の本体部とともに使用する、本発明のシステムの調節工具の平面図である。 本発明のシステムの調節工具の他の実施形態の平面図である。 本発明のシステムの調節工具のさらなる実施形態の平面図である。 本発明のシステムの別のさらなる実施形態の読出装置の平面図である。 本発明のシステムの別のさらなる実施形態の調節工具の平面図である。

Claims (35)

  1. 切削工具を調節可能に保持する本体部と、該切削工具の切れ刃を位置に関して調節する、前記本体部と機械的に解除可能に係合可能な調節手段と、前記本体部と電子的に解除可能に係合可能であり、使用時に前記調節手段によって前記切れ刃の位置に対して実施した調節量に関する情報を提供する手段に少なくとも電力を供給する電源手段を含む手段とを備えることを特徴とする切削工具調節システム。
  2. 前記切削工具の切れ刃位置に対して実施した前記調節量に関する情報を提供する前記手段は、視覚的表示装置であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
  3. 前記視覚的表示装置は、電子表示装置であることを特徴とする請求項2記載のシステム。
  4. 前記視覚的表示装置は、前記本体部と電子的に解除可能に係合可能な前記手段の一部であることを特徴とする請求項3記載のシステム。
  5. 前記視覚的表示装置は、前記調節手段が作動したときの前記調節量を表示することを特徴とする請求項4記載のシステム。
  6. 前記視覚的表示装置は、予めプログラムされた調節量を表示することを特徴とする請求項4記載のシステム。
  7. 前記調節手段はモータ駆動され、前記本体部と電子的に係合可能な前記手段と係合したとき、予めプログラムされた前記調節量が自動的に達成されることを特徴とする請求項6記載のシステム。
  8. 前記調節手段は手動で操作され、予めプログラムされた前記調節量が達成されたときを、少なくとも1つのLEDが点滅して表示することを特徴とする請求項6記載のシステム。
  9. 前記視覚的表示装置がLCDであることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載のシステム。
  10. 前記切れ刃位置に対して実施した前記調節量に関する情報を提供する前記手段は、擬似音声出力であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
  11. 前記表示装置には目盛が設けられ、前記切れ刃位置の前記調節量が増減するバーによって表示されることを特徴とする請求項2または3記載のシステム。
  12. 前記視覚的表示装置は、前記調節手段および前記本体部と係合可能な前記手段から離間し、前記本体部から伝達される信号のための受信機または前記本体部と係合可能な前記手段を組込んでいる表示装置モジュールの一部であることを特徴とする請求項2または3記載のシステム。
  13. 前記視覚的表示装置は、LCD画面であることを特徴とする請求項11または12記載のシステム。
  14. 前記視覚的表示装置は、携帯型バッテリ駆動装置であることを特徴とする請求項12または13記載のシステム。
  15. 前記調節手段は、前記本体部と電子的に係合する前記手段に取付けられて調節工具を規定することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載のシステム。
  16. 前記調節工具が前記本体部に係合されるとき、前記調節手段の動作は、前記切れ刃の位置を制御する調節ねじを回転させることを特徴とする請求項15記載のシステム。
  17. 前記調節工具が前記本体部に係合されるとき、その間に少なくとも1つの電気的接点が存在することを特徴とする請求項15または16記載のシステム。
  18. 前記調節工具は、少なくとも1つの前記電気的接点を介して前記本体部に電力を供給する電源手段を含むことを特徴とする請求項17記載のシステム。
  19. 前記電源がバッテリによって供給されることを特徴とする請求項18記載のシステム。
  20. 前記バッテリが充電可能であることを特徴とする請求項19記載のシステム。
  21. 前記本体部は、前記切削工具の切れ刃の前記調節量に依存する信号電圧を発生させる電子回路構成を含むことを特徴とする請求項18〜20のいずれか1項に記載のシステム。
  22. 前記切削工具の切れ刃の前記調節量と発生した前記信号電圧との間の関係が非線形であることを特徴とする請求項21記載のシステム。
  23. 前記電子回路構成は、前記切削工具の切れ刃の位置を測定する電子位置センサからの出力を調節し利用することを特徴とする請求項21または22記載のシステム。
  24. 前記調節工具からの電力は、1つの電気的入力接点を介して前記本体部の前記電子回路構成に送られ、前記出力信号電圧が前記本体部と前記調節工具との間の第2電気的接点で利用可能であることを特徴とする請求項21〜23のいずれか1項に記載のシステム。
  25. 前記本体部は、共通のグラウンド/アース接続部として機能することを特徴とする請求項24記載のシステム。
  26. 前記信号電圧は、前記調節工具に配置された電子回路によって処理されることを特徴とする請求項21〜25のいずれか1項に記載のシステム。
  27. 前記電子回路は、前記調節手段のハンドル部内にあることを特徴とする請求項26記載のシステム。
  28. 前記調節手段は、前記本体部と電子的に係合可能な前記手段に取付けられて調節工具を規定し、該調節工具は前記切削工具切れ刃のアップ/ダウン調節を行うためのロッカスイッチを有することを特徴とする請求項7記載のシステム。
  29. 前記調節手段は、前記本体部に電子的に係合可能な前記手段から分離しており、使用時に該手段に取付けられないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のシステム。
  30. 前記本体部と電子的に係合可能な前記手段は、電源手段と、前記本体部の電気的接点手段と係合するための電気的接点手段と、視覚的表示手段とを含むことを特徴とする請求項29記載のシステム。
  31. 前記本体部は、前記調節手段の相互に係合する調節部を受けるための内部調節ねじ手段から離間した前記電気的接点手段を有することを特徴とする請求項30記載のシステム。
  32. 前記本体部はカートリッジであることを特徴とする請求項1〜31のいずれか1項に記載のシステム。
  33. 前記本体部はブッシュユニットであることを特徴とする請求項1〜28のいずれか1項に記載のシステム。
  34. 前記カートリッジは中ぐり棒用であることを特徴とする請求項29記載のシステム。
  35. 前記カートリッジはリーミング工具用であることを特徴とする請求項29記載のシステム。
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