JP2010517801A - ロック部材により取り外し可能に装着される自己拘束式切断ヘッドを備える回転切断工具 - Google Patents

Abstract

回転切断工具は、工具シャンク（２００，４００，６００）の前端に取り外し可能に装着される切断ヘッド（１００，３００，５００）を有する。切断ヘッドは、キャップ部（１１０，３１０，５１０）と、後方に延びるテール部（１５０，３５０，５５０）と、を備える。キャップ部には複数のヘッドセグメント（１１２，３１２，５１２）が設けられ、各ヘッドセグメントは、回転方向に面する回転先行端（１２０，３２０，５２０）と回転随行端（１２４，３２４，５２４）とを有する。各ヘッドセグメントの随行端には、回転方向と逆方向に延びるロッキング部材（１３０，３３０，５３０）が設けられている。工具シャンクは、回転の方向に向かって開いて、対応する複数のロッキング用くぼみ（２３０，４３０，６３０）が設けられた前方端と、シャンクポケットくぼみ（２０２，４０２，６０２）と、を有する。組立後の工具において、切断ヘッドのテール部は、シャンクポケットくぼみの中で受けられ、複数のロッキング部材の各々は、対応するロッキング用くぼみの中で受けられる。

Description

本発明は、回転切断工具全般、特に、取り外し可能に装着された切断ヘッドを有するドリルに関する。

特許文献１は、切断ヘッド縦軸を有する切断ヘッドと、シャンク縦軸を有する工具シャンク(tool shank)と、を備える切断工具を開示している。この切断ヘッドは、キャップ部と、キャップ部に連結されたテール（または「固定」）部と、を有する。キャップ部は１対のヘッドセグメントを有し、各セグメントは、後方に面するヘッド基底面を有し、テール部は１つまたは複数のテール固定面を有する。工具シャンクは、その前端に、１対のシャンク溝(shank flute)によって分離される１対の弾性シャンク結合部を有する。各シャンク結合部の前方に面する前端には、対応するヘッド基底面を支持するように構成されたシャンク支持面が設けられている。シャンク結合部の内表面には、切断ヘッドのテール固定面と当接するように形成、構成された１つまたは複数のシャンク固定面が設けられている。工具が組み立てられると、シャンク支持面はヘッド基底面を支持し、１つまたは複数のテール固定面は１つまたは複数のシャンク固定面と当接する。

米国特許出願公開第２００５／０２６００４６ Ａ１号明細書 イスラエル出願第ＩＬ １８１２９５号明細書

本発明は、１つの態様において、穿孔に用いられる種類の切断ヘッドに関する。この切断ヘッドは、前後方向を定める切断ヘッド縦軸を有しており、キャップ部と、キャップ部に連接されて、本願と同時係属中の特許文献２に示されているように切断ヘッドの後方に延びるテール部と、を備える。キャップ部は離間された複数のヘッドセグメントを備え、各ヘッドセグメントは、ヘッド上面と、ヘッド基底面と、ヘッド上面に連結された回転先行部(rotationally leading portion)であって、切断エッジを有し、かつ概して縦軸を中心とした回転方向に面する回転先行部と、ヘッド上面に連結された回転随行部(rotationally trailing portion)であって、前記ヘッド上面の随行部に連結されて切断ヘッドの後方に延びるヘッド段壁(head step wall)を有する回転随行部と、を備える。この発明性のある切断ヘッドは、各ヘッドセグメントがさらに、前記回転方向と逆方向に延びるロッキング部材を備え、各ロッキング部材は、前記ヘッド段壁の下方部に連結され、主として前記回転方向と逆方向に延びる第１の壁と、前記第１の壁の随行端に連結され、主として切断ヘッドの後方に延びる第２の壁と、前記第２の壁の下方部に連結され、主として前記回転方向に延びる第３の壁と、を備えることを特徴とする。

第１の壁とヘッド基底面は、縦軸に略垂直であってもよい。

随行部は、円周方向に離間された複数のテール固定面を備えていてもよく、各テール固定面は、少なくとも部分的に切断ヘッド縦軸に沿って延びる。

円周方向に離間されたテール固定面は、テール部の上面に、ヘッド基底面に近接して形成されていてもよい。

各ヘッドセグメントはさらに、回転先行部と回転随行部の間の一点において外に向かって開く、少なくとも１つのヘッド切削油剤流路(head coolant channel)を備えていてもよい。

第３の壁は、ヘッド基底面の一部であってもよい。

第２の壁は、円周方向当接面として構成されていてもよく、第３の壁は、軸方向当接面として構成されていてもよい。

第１の壁も、軸方向当接面として構成されていてもよい。

各ヘッドセグメントはさらに、前記第３の壁の回転先行部に連結され、主として切断ヘッドの後方に延びる第４の壁と、第４の壁の下方部に連結され、主として回転方向に延びる第５の壁と、を備えていてもよい。

第１の壁は軸方向当接面として構成されていてもよく、第４の壁は円周方向当接面として構成されていてもよく、第５の壁もまた軸方向当接面として構成されていてもよい。

第５の壁は、ヘッド基底面の一部であってもよい。

第１の壁と第５の壁は、相互に略平行であってもよい。

別の態様において、本発明は、工具シャンクの前端に取り外し可能に装着された上記の切断ヘッドを備える回転金属切断工具に関し、切断ヘッドと工具シャンクは、前後方向を定める共通の回転縦軸と、前記縦軸を中心とした回転方向と、を有する。工具シャンクは、シャンク縦軸を有し、シャンク縦軸に沿って形成されたシャンクポケットくぼみと、工具シャンクの前端に形成されて、回転方向に離間された複数のシャンク結合部と、を備えていてもよい。各シャンク結合部は、回転方向に面する開口部を有するシャンクロッキング用くぼみを備えていてもよく、このシャンクロッキング用くぼみは、前記回転方向に延びる上側の第１の表面と、上側の第１の表面に連結され、主として工具シャンクの後方に延びる中間の第２の表面と、中間の第２の表面に連結され、主として前記回転方向に延びる下側の第３の表面と、を備える。すると、切断ヘッドの各ロッキング部材は、工具シャンク上の対応するロッキング用くぼみに嵌り、切断ヘッドのテール部は、工具シャンク上のシャンクポケットくぼみに嵌る。

テール部には、円周方向に離間された複数のテール固定面があってもよく、各テール固定面は少なくとも部分的に切断ヘッド縦軸に沿って延び、シャンクポケットくぼみは、円周方向に離間された複数のシャンク固定面を備え、第１の複数のシャンク固定面の各々は、第１の複数のテール固定面のうちの対応する１つに当接する。

各シャンク結合部に関して、中間の第２の表面は、対応するロッキング部材の第２の壁に当接して、トルク伝達面としての役割を果たしてもよい。

各シャンク結合部に関して、ロッキング用くぼみの下側の第３の表面は、対応するロッキング部材の第３の壁に当接して、これを軸方向に支持してもよい。

各シャンク結合部に関して、ロッキング用くぼみの上側の第１の表面は、対応するロッキング部材の第１の壁に当接してもよい。

切断ヘッドのテール部は、シャンクポケットくぼみと、保持力を持たない摺動関係にあってもよい。

切断ヘッドの各ヘッドセグメントはさらに、前記第３の壁の回転先行部に連結されて主として切断ヘッドの後方に延びる第４の壁と、前記第４の壁の下方部に連結されて主として前記回転方向に延びる第５の壁を備えていてもよい。その上に、工具シャンクの各シャンク結合部はさらに、下側の第３の表面に連結されて、主として工具シャンクの後方に延びる第４の表面と、第４の表面の下方部に連結されて、主として前記回転方向に延びる第５の表面と、を備えていてもよい。この場合、各シャンク結合部の第１の表面は、対応するヘッドセグメントの第１の壁に当接してもよく、各シャンク結合部の第４の表面は、対応するヘッドセグメントの第４の壁に当接してもよく、各シャンク結合部の第５の表面は、対応するヘッドセグメントの第５の壁に当接してもよい。

各シャンク結合部の第１の表面は、対応するヘッドセグメントを軸方向に支持してもよく、各シャンク結合部の第４の表面は、トルク伝達表面としての役割を果たしてもよく、各シャンク結合部の第５の表面は、対応するヘッドセグメントを軸方向に支持してもよい。

本発明をよりよく理解できるように、本発明がどのように実践されるかを示すために、ここで添付の図面を参照する。

本発明の第１の実施形態による切断工具アセンブリを分解した状態の斜視図である。 図１により部分的に組み立てられた切断工具アセンブリを示す図である。 図１により完全に組み立てられた切断工具アセンブリを示す図である。 図１に示すような本発明の第１の実施形態による切断ヘッドの側面斜視図である。 図５に示されるものと同じ切断ヘッドの底面斜視図である。 図１に示されるような本発明の第１の実施形態による工具シャンクの斜視図である。 ロッキング用くぼみと嵌合したロッキング部材を示す図３の切断工具アセンブリの拡大側面図である。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。 図７の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である。 図７の線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。 図７の線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態による完全に組み立てられた切断工具アセンブリを示す図である。 図１２に示すような本発明の第２の実施形態による切断ヘッドの側面図である。 図１２に示すような本発明の第２の実施形態による工具シャンクの斜視図である。 ロッキング用くぼみに嵌合したロッキング部材を示す図１２の切断工具アセンブリの拡大側面図である。 図１５の線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った断面図である。 図１５の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿った断面図である。 図１５の線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿った断面図である。 本発明の第３の実施形態による切断工具アセンブリを分解した状態の斜視図である。 図１９に示すような本発明の第３の実施形態による切断ヘッドの側面図である。 図１９に示すような本発明の第２の実施形態による工具シャンクの前端の側面図である。 図１９の完全に組み立てられた切断工具アセンブリの、ロッキング用くぼみに嵌合したロッキング部材を示す拡大側面図である。 図２２の線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿った断面図である。 図２２の線ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶに沿った断面図である。 図２２の完全に組み立てられた切断工具アセンブリを若干回転させた状態を示す図である。 図２５の線ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩに沿った断面図である。

図１から３は、本発明の第１の実施形態による回転金属切断工具９０を示す。本発明の原理はドリル以外の工具にも応用できるが、回転金属切断工具はここではドリル９０として示される。

ドリル９０は、シャンク２００に取り外し可能に装着される切断ヘッド１００を備え、切断ヘッド１００とシャンク２００は共通の工具縦軸(longitudinal tool axis)Ｌを有し、これを中心として工具は回転方向Ｒに回転する。切断ヘッド１００は、好ましくは、金属切断作業において使用される種類のものであり、したがって、金属切断ヘッドと考えることができる。このため、切断ヘッド１００は一般的に超硬合金等の硬い耐磨耗性材料で製作され、工具シャンク２００は一般的に鋼鉄で製作される。シャンク２００には、軸方向に延びる１つまたは複数のシャンク溝(shank flute)２６０が設けられ、その各々が対応するヘッド溝から継続する。

図１において、ドリルは、切断ヘッド１００とシャンク２００を相互に分離させることによって分解されているが、これら２つの構成要素は、組立に備えて縦軸Ｌに沿って整列されている。図２において、ドリルは、部分的に組み立てられ、切断ヘッド１００がシャンク２００と当接した状態にあり、これら２つの構成要素は、図１におけるそれらの相対的位置から縦軸Ｌに沿って単純に合体されている。したがって、図２において、切断ヘッド１００とシャンク２００は、図１に見られるように、縦軸Ｌを中心とする同じ回転姿勢にある。最後に、図３において、切断ヘッド１００はシャンク２００に関して回転方向Ｒと逆方向に回転させられ、その結果、切断ヘッドがシャンクに固定される。

図４および図５は、図１の切断ヘッド１００の側面斜視図および底面斜視図である。切断ヘッド１００は、キャップ部１１０と、キャップ部１１０に連接されたテール部１５０と、を備える。テール部１５０は、切断ヘッド１００の後方に延びる。

キャップ部１１０は、回転方向に離間された複数のヘッドセグメント１１２を有する。図にはヘッドセグメントが２つのみ描かれているが、いくつのヘッドセグメントを設置してもよいと理解される。各ヘッドセグメント１１２は、ヘッド基底面１１４、ヘッド上面１１６、ヘッド側周面１１８を有する。

各ヘッドセグメント１１２はまた、ヘッド上面１１６に連結された回転先行部１２０を有する。回転先行部１２０は、縦軸Ｌを中心とした回転方向Ｒに概して面する切断エッジ１２２を有する。各ヘッドセグメントはまた、ヘッド上面１１６に連結された回転随行部（rotationally trailing portion）１２４を有する。回転随行部１２４は、ヘッド上面１１６の随行部（trailing portion）１２８に連結されたヘッド段壁１２６を有する。ヘッド段壁１２６は、切断ヘッド１００の後方、つまりテール部１５０に向かって延びる。

各ヘッドセグメント１１２はまた、ヘッド段壁１２６の下方部１３２に連結され、回転方向Ｒと逆方向に延びるロッキング部材１３０を備える。ロッキング部材１３０は、第１の壁１３４、第２の壁１３６、第３の壁１３８を有する。第１の壁１３４は、ヘッド段壁１２６の下方部に連結され、主としてそこから回転方向Ｒと逆方向に延びる。第１の壁１３４とヘッド基底面１１４はどちらも、回転縦軸Ｌに略垂直である。第２の壁１３６は、任意で第１の壁１３４の随行端（trailing end）１４０を介して第１の壁１３４に連結され、主として切断ヘッド１００の後方に延びる。第３の壁１３８は、第２の壁の下方部１４２に連結され、第２の壁１３６から回転方向Ｒへと円周に沿って延びる。

図４および図５に見られるこの第１の実施形態において、各ヘッドセグメント１１２はまた、第４の壁１５４と第５の壁１５６を有する。第４の壁１５４は、第３の壁１３８の回転先行部１５８に連結され、主として切断ヘッド１００の後方に延びる。

第５の壁１５６は、第４の壁１５４の下方部１６０を任意に介して、第４の壁１５４に連結され、主として回転方向に延びる。図５において最もよく見えるように、この実施形態において、第５の壁１５６はヘッド基底面１１４の一部を形成してもよい。さらに、第１の壁１３４と第５の壁１５６は、相互に略平行でもよい。

切断ヘッド１００の１つの構成において、第１の壁１３４は軸方向当接面として構成され、第４の壁１５４は円周方向当接面として構成され、第５の壁１５６は軸方向当接面として構成される。一方、この構成では、第２の壁１３６と第３の壁１３８は、当接面として機能するようには構成されない。

図６は、図１から図３に示される工具シャンク２００の斜視図である。工具シャンク２００は、組立後の工具９０の回転縦軸Ｌと一致するシャンク縦軸Ｓを有する。シャンク２００はまた、回転方向に離間された複数のシャンク結合部２１２を有する。各シャンク結合部２１２は、回転方向Ｒに面する円周方向開口部２２２を有するシャンクロッキング用くぼみ２３０を備える。シャンク２００には、その前端２１０に、シャンク縦軸Ｓに沿って延びる略円筒状のコンポーネント側壁２４０を有するシャンクポケットくぼみ２０２が設けられている。図の実施形態において、スロット２４２はコンポーネント側壁２４０を分離している。

図７において最もよく見えるように、各シャンクロッキング用くぼみ２３０は、回転方向Ｒに沿って延びる上側の第１の面２３４と、中間の第２の面２３６と、下側の第３の面２３８を有する。中間の第２の面２３６は、上側の第１の面２３４の随行端２６２に連結されて、略円周方向に面し、主として工具シャンク２００の後方に延びる。一方、下側の第３の面２３８は、中間の第２の面２３６の下方部２６４に連結され、主として回転方向Ｒに沿って延びる。円周方向開口部２２２は、上側の第１の面２３４と下側の第３の面２３８の間に形成される。

この工具シャンク２００の第１の実施形態において、工具シャンクの各シャンク結合部２１２は、さらに第４の面２５４と第５の面２５６を有する。第４の面２５４は、下側の第３の面２３８に連結されて、回転方向Ｒに面し、主として工具シャンク２００の後方に延びる。第４の面２５４は、トルク伝達面２５４としての役割を果たし、方向Ｒへの回転力を切断ヘッド１００に伝える。第５の面２５６は、第４の面２５４の下方部に連結され、主として回転方向Ｒに延びる。

完全に組み立てられた工具において、切断ヘッド１００の各ロッキング部材１３０は、工具シャンク２００上の対応するロッキング用くぼみ２３０に嵌り、切断ヘッド１００のテール部１５０は、工具シャンク２００のシャンクポケットくぼみ２０２に嵌る。

好ましい配置において、切断ヘッド１００のテール部１５０は、シャンクポケットくぼみ２０２のコンポーネント側壁２４０と、保持力を持たない摺動関係にある（図１１参照）。換言すれば、コンポーネント側壁２４０は、テール部１５０を把持せず、テール部１５０の挿入または取り外しを遅らせない。

第１の実施形態による完全に組み立てられた工具では、ヘッドセグメント１１２と、対応するシャンク結合部２１２と、の間に複数の側周当接点がある。図７および図８に見られるように、各シャンク結合部２１０の第１の面２３４は、対応するヘッドセグメントの第１の壁１３４と当接する。図９に見られるように、各シャンク結合部の第５の面２５６は、対応するヘッドセグメントの第５の壁１５６と当接する。最後に、図１０に見られるように、各シャンク結合部の第４の面２５４は、対応するヘッドセグメントの第４の壁１５４と当接する。

図７において最もよく見えるように、１つの構成において、第１のギャップＧ１はヘッド段壁１２６とシャンク結合部との間に形成され、第２のギャップＧ２は、ロッキング部材の第２の壁１３６と、ロッキング用くぼみ２３０の中間の第２の面２３６と、の間に形成され、第３のギャップＧ３は、ロッキング部材の第３の壁１３８と、ロッキング用くぼみ２３０の下側の第３の面２３８と、の間に形成されている。したがって、少なくともヘッド段壁１２６、ロッキング部材の第２の壁１３６、およびロッキング部材の第３の壁１３８の部分は、シャンク結合部と接触しない状態に保たれる。

機能面については、各シャンク結合部の第４の面２５４は、トルク伝達面２５４として機能し、切断ヘッド１００と当接して、回転方向Ｒの回転力を切断ヘッド１００に伝える。さらに、各シャンク結合部２１０の第１の面２３４は、対応するヘッドセグメント１１２を後方に向かって軸方向に支持し、各シャンク結合部の第５の面２５６は、ヘッドセグメント１１２を前方に向かって軸方向に支持する。したがって、軸方向において、ロッキング部材１３０は、結合部の第１の面２３４と第５の面２５６とに当接し、その間に割り込む。各ヘッドセグメント１１２の第１、第４、第５の壁と、各シャンク連結部２１２の各面の第１、第４、第５の壁は、当接しやすいように研磨されていてもよい。

図１２は、本発明の第２の実施形態による回転金属切断工具９２、この場合にはドリル９２を示す。ドリル９２は、シャンク４００に取り外し可能に装着される切断ヘッド３００を備え、切断ヘッドとシャンクは共通の工具縦軸Ｌ２を有し、これを中心として、工具は回転方向Ｒ２に回転する。切断ヘッド３００は、好ましくは金属切断作業において用いられる種類であり、したがって、金属切断ヘッドと考えることができる。ドリル９２の切断ヘッド３００と工具シャンク４００は、ドリル９０に関して先に説明したものと同じ材料で製作される。シャンク４００には、軸方向に延びる１つまたは複数のシャンク溝４６０が設けられ、その各々は、組み立てられた工具において、対応するヘッド溝から継続する。

図１３は、図１２に見られる切断ヘッド３００の上面斜視図である。切断ヘッド３００は、キャップ部３１０と、キャップ部３１０に連接されたテール部３５０と、を備える。テール部３５０は、切断ヘッド３００の後方に延びる。キャップ部３１０は、回転方向に離間された複数のヘッドセグメント３１２を有する。図ではヘッドセグメント３１２が２つのみ描かれているが、いくつのヘッドセグメント３１２を設けてもよいと理解される。各ヘッドセグメント３１２は、ヘッド基底面３１４と、ヘッド上面３１６と、ヘッド側周面３１８と、を有する。キャップ部３１０をテール部３５０に連結するヘッド溝３５２は、隣接するヘッドセグメント３１２の間にある。

各ヘッドセグメント３１２はまた、縦軸Ｌ２を中心とした回転方向Ｒ２に概して面する切断エッジ３２２を有する回転先行部３２０を含む。各ヘッドセグメント３１２はまた、回転随行部３２４を有する。回転随行部３２４は、ヘッド上面３１６の随行部に連結されたヘッド段壁３２６を有する。ヘッド段壁３２６は、切断ヘッド３００の後方、つまりテール部３５０に向かって延びる。

図１３および図１５に見られるように、各ヘッドセグメント３１２はまた、ヘッド段壁３２６の下方部３３２に連結されて回転方向Ｒ２の逆方向に延びるロッキング部材３３０を有する。ロッキング部材３３０は、第１の壁３３４と、第２の壁３３６と、この第２の実施形態においてはヘッド基底面３１４の一部を形成する第３の壁３３８と、を有する。第１の壁３３４は、ヘッド段壁３２６の下方部３３２に連結され、主として回転方向Ｒ２と逆方向に延びる。第１の壁３３４とヘッド基底面３１４は、どちらも回転縦軸Ｌ２に略垂直である。第２の壁３３６は、第１の切削壁(relief wall)３６２を任意に介して第１の壁３３４の随行端に連結され、主として切断ヘッド３００の後方に延びる。第３の壁３３８は、第２の切削壁３６４を任意に介して第２の壁３３６の下方部に連結され、第２の壁３３６から回転方向Ｒ２へと円周に沿って延びる。

この切断ヘッド３００の第２の実施形態において、第２の壁３３６が円周方向当接面として構成されるのに対し、第１の壁３３４と第３の壁３３８は軸方向当接面として構成される。したがって、第１の壁３３４、第２の壁３３６、および第３の壁３３８は、着座および当接を容易にするために研磨されていてもよい。

図１４は、図１２に示される工具シャンク４００の斜視図である。工具シャンク４００は、組み立てられた工具９２の回転縦軸Ｌ２と一致するシャンク縦軸Ｓ２を有する。シャンク４００はまた、回転方向に離間された複数のシャンク結合部４１２を有する。各シャンク結合部４１２は、回転方向Ｒ２に面する円周方向開口部４２２を有するシャンクロッキング用くぼみ４３０を備える。シャンク４００には、その前端４１０において、シャンク縦軸Ｓ２に沿って延びる略円筒形のコンポーネント側壁４４０を有するシャンクポケットくぼみ４０２が設けられている。図の実施形態において、スロット４４２がコンポーネント側壁４４０を分離している。

図１４および図１５において最もよく見えるように、各シャンクロッキング用くぼみ４３０は、回転方向Ｒ２に沿って延びる上側の第１の面４３４と、中間の第２の面４３６と、下側の第３の面４３８と、を有する。中間の第２の面４３６は、切削くぼみ４６２を任意に介して上側の第１の面４３４の随行端に連結されて、略円周方向に面し、主として工具シャンク４００の後方に延びる。一方、下側の第３の面４３８は、中間の第２の面４３６の下方部に連結され、中間の第２の面４３６の付近から円周方向開口部４２２まで主として回転方向Ｒ２に沿って延びる。第３の面４３８の先行端は、円周方向開口部４２２の付近で終わって、シャンク溝壁４６０Ａに隣接する。

第２の実施形態の完全に組み立てられた工具において、切断ヘッド３００の各ロッキング部材３３０は、工具シャンク４００における対応のロッキング用くぼみ４３０に嵌り、切断ヘッド３００のテール部３５０は、工具シャンク４００のシャンクポケットくぼみ４０２に嵌る。好ましい配置において、切断ヘッド３００のテール部３５０は、シャンクポケットくぼみ４０２のコンポーネント側壁４４０と、保持力を持たない摺動関係にある（図１８参照）。

第２の実施形態の完全に組み立てられた工具において、ヘッドセグメント３１２と、対応するシャンク結合部４１２と、の間には複数の側周当接点がある。図１５および図１６に見られるように、各シャンク結合部４１２の第１の面４３４は、対応するヘッドセグメント３１２の第１の壁３３４と当接し、各シャンク結合部４１２の第３の面４３８は、対応するヘッドセグメント３１２の第３の壁３３８と当接する。図１５および図１７に見られるように、各シャンクロッキング用くぼみ４３０の第２の面４３６は、対応するヘッドセグメント３１２の第２の壁３３６と当接する。したがって、この第２の実施形態において、ロッキング部材３３０を画定する３つの主な壁の各々には、ロッキング用くぼみ４３０を画定して対向する主な面が当接する。さらに、第１の切削壁３６２は、第１の切削くぼみ４６２に面する。しかしながら、ある構成においては、図１５に示されるように第１のギャップＧ３がヘッド段壁３２６とシャンク結合部４１２との間に形成されるため、ヘッド段壁３２６は少なくとも部分的にシャンク結合部と当接しないままとなる。

機能面について、各ロッキング用くぼみ４３０の第２の面４３６は、トルク伝達面４３６として機能し、ロッキング部材３３０の第２の壁３３６と当接して、これに回転力を回転方向Ｒ２に伝える。さらに、各ロッキング用くぼみ４３０の第１の面４３４は、対応するヘッドセグメントを後方に向かって軸方向に支持するのに対し、各ロッキング用くぼみ４３０の第３の面４３８は、ヘッドセグメント３１２の前方に向かって軸方向に支持する。したがって、軸方向において、ロッキング部材３３０は、シャンク結合部４１２の第１の面４３４と第３の面４３８とに当接し、それらの間に割り込む。各ヘッドセグメント３１２の第１の壁３３４、第２の壁３３６、および第３の壁３３８と、各シャンク結合部４１２の第１の面４３４、第２の面４３６、および第３の面４３８は、当接しやすいように研磨されていてもよい。

図１９は、本発明の第３の実施形態による回転金属切断工具アセンブリ９４、この場合にはドリル９４を示す。ドリル９４は、シャンク６００の上に取り外し可能に装着される切断ヘッド５００を備え、切断ヘッドとシャンクは共通の工具縦軸Ｌ３を有し、これを中心として工具は回転方向Ｒ３に回転する。切断ヘッド５００は好ましくは、金属切断作業において用いられる種類であり、したがって金属切断ヘッドと考えることができる。ドリル９４の切断ヘッド５００と工具シャンク６００は、ドリル９０および９２に関して先に述べたものと同じ材料で製作される。

図２０は、図１９に示される切断ヘッド５００の上面斜視図である。切断ヘッド５００は、キャップ部５１０と、キャップ部５１０に連接されるテール部５５０と、を備える。テール部５５０は、切断ヘッド５００の後方に延びる。キャップ部５１０は、回転方向に離間された複数のヘッドセグメント５１２を有する。図にはヘッドセグメント５１２が２つのみ描かれているが、いくつのヘッドセグメントを設けてもよいと理解される。各ヘッドセグメント５１２は、ヘッド基底面５１４、ヘッド上面５１６、およびヘッド側周面５１８を有する。キャップ部５１０をテール部５５０に連結するヘッド溝５５は、隣接するヘッドセグメント５１２の間にある。

各ヘッドセグメント５１２は、縦軸Ｌ３を中心とした回転方向Ｒ３に概して面する切断エッジ５２２を有する回転先行部５２０を含む。各ヘッドセグメント５１２はまた、回転随行部５２４を有し、ヘッド上面５１６の上の回転先行部５２０と、回転随行部５２４と、の間に外に向かって開く少なくとも１つのヘッド研削油剤流路(head coolant channel)５７０を備える。回転随行部５２４は、ヘッド上面５１６の随行部に連結されたヘッド段壁５２６を有する。ヘッド段壁５２６は、切断ヘッド５００の後方、つまりテール部５５０に向かって延びる。

各ヘッドセグメント５１２はまた、ヘッド段壁５２６の下方部５３２に連結され、回転方向Ｒ３と逆方向に延びるロッキング部材５３０を有する。ロッキング部材５３０は、第１の壁５３４と、第２の壁５３６と、この第３の実施形態においてはヘッド基底面５１４の一部を形成する第３の壁５３８と、を有する。第１の壁５３４は、ヘッド段壁５２６の下方部５３２に連結され、主として回転方向Ｒ３と逆方向に延びる。第１の壁５３４とヘッド基底面５１４は、どちらも回転縦軸Ｌ３に対して略垂直である。第２の壁５３６は、第１の壁５３４の随行端に連結され、主として切断ヘッド５００の後方に延びる。第３の壁５３８は、第２の壁５３６の下方部に連結され、主として、第２の壁５３６から回転方向Ｒ２に延びる。

この切断ヘッド５００の第３の実施形態においては、第２の壁５３６が円周方向当接面として構成されるのに対し、第３の壁３３８は軸方向当接面として構成される。したがって、第２の壁３３６と第３の壁３３８は、着座および当接しやすくするために研磨されていてもよい。しかしながら、重要な点として、ある構成においては、第１の壁５３４が軸方向の位置決めにおいて何の役割も果たさない。

テール部５５０は、円周方向に離間されて半径方向の外側に突出する複数のテール固定面５８０を備える。各テール固定面５８０は、少なくとも部分的に切断ヘッド縦軸Ｌ３に沿って延びる。図２０に見られるように、各テール固定面５８０は、テール部５５０上面に、ヘッド基底面５１４に近接して形成される。ある実施形態において、各テール固定面５８０は、切断ヘッド縦軸Ｌ３を垂直に切った断面において弓形であり、したがって、円筒状外郭の一部を構成する。各テール固定面５８０とテール部の底面５８２との間に、陥凹した下側テール面５８４があり、その半径方向に最も外側の形状は、テール固定面５８０の半径方向の内側に面する。隣接するテール固定面５８０の間に、長いテール固定用くぼみ５８６があり、その半径方向に最も外側の形状も、テール固定面５８０の半径方向の内側に面する。したがって、テール固定面５８０は、テール部５５０の半径方向に最も外側の部分を形成する。

図２１は、図１９に示される工具シャンク６００の斜視図である。工具シャンク６００は、組み立てられた工具９４の回転縦軸Ｌ３と一致するシャンク縦軸Ｓ３を有する。シャンク６００は、互いに弾性的に変位可能であって回転方向に離間された複数のシャンク結合部６１２を有する。各シャンク結合部６１２は、少なくとも１つのシャンク研削油剤流路６７０を有する。完全に組み立てられた工具において、各シャンク研削油剤流路６７０は、対応するヘッド研削油剤流路５７０と連通する。

各シャンク結合部６１２は、円周方向に面する開口部６２２を有するシャンクロッキング用くぼみ６３０を備える。図２１および図２２において最もよく見えるように、各シャンクロッキング用くぼみ６３０は、回転方向Ｒ３に沿って延びる上側の第１の面６３４と、中間の第２の面６３６と、下側の第３の面６３８と、を有する。中間の第２の面６３６は、切削くぼみ６６２を任意に介して上側の第１の面６３４の随行端に連結され、略円周方向に面して、主として工具シャンク６００の後方に延びる。一方、下側の第３の面６３８は、切削くぼみを任意に介して中間の第２の面６３６の下方部に連結され、回転方向Ｒ３に沿って円周に沿って、上側の第１の面６３４の円周方向の広がりを十分に越えて延び、それによって下側の第３の面６３８は露出した回転先行部６３９を持つ（図２２参照）。

シャンク６００には、前端６１０において、シャンクポケットくぼみ６０２が設けられている。シャンクポケットくぼみ６０２内にて、各シャンク結合部６１２の内表面はさらに、縦に延びるシャンク固定くぼみ６８６によって分離される１つまたは複数のシャンク固定面６８０を備える。図２１に見られるように、このような２つのシャンク固定面６８０は、各シャンク結合部６１２、くぼみの開口部６２２に隣接する先行シャンク固定面６８０、およびシャンク固定くぼみ６８６の反対側の随行シャンク固定面６８０と関連付けられていてもよい。

各シャンク固定面６８０は、少なくとも部分的にシャンク縦軸Ｓ３に沿って延びる。ある実施形態において、各シャンク固定面６８０のシャンク縦軸Ｓ３に沿った広がりは、シャンク縦軸Ｓ３と直交する方向への広がりより大きい。したがって、ある実施形態において、各シャンク固定面６８０は、長方形の表面を形成する。実施形態によっては、各シャンク固定面６８０は、シャンク縦軸Ｓ３に垂直に切った断面において弓状であり、したがって円筒状の外郭の一部をなす。シャンクポケットくぼみ６０２のは、狭いネック領域が各シャンク結合部６１２の基底部に形成される形状であり、その結果、シャンク結合部６１２は若干、互いに弾性的に変位可能となる。

図２２および図２４において最もよく見えるように、完全に組み立てられた工具９４において、切断ヘッド５００の各ロッキング部材５３０は、工具シャンク６００上の対応するロッキング用くぼみ６３０に嵌る。ロッキング部材５３０とロッキング用くぼみに関して、各シャンク結合部６１２の第２の面６３６は、対応するヘッドセグメント５１２の第２の壁５３６に当接し、各シャンク結合部６１２の第３の面５３８は、対応するヘッドセグメント５１２の第３の壁５３８に当接する。

図２２および図２３に見られるように、第１のギャップＧ１がヘッド段壁５２６とシャンク結合部６１２の間にある。第２のギャップＧ２も、ロッキング部材の第１の壁５３４と、ロッキング用くぼみ６３０の上側の第１の面６３４と、の間にある。したがって、ヘッド段壁５２６は、少なくとも部分的にシャンク結合部６１２によって当接されない状態のままであり、第１のロッキング部材の第１の壁５３４の一部も同様であってもよい。

上記に加え、図２５および図２６に見られるように、テール固定面５８０は、シャンク固定面６８０と当接しており、切断ヘッド５００を工具シャンク６００にさらにしっかりと固定する。

機能面について、各ロッキング用くぼみ６３０第２の面６３６は、トルク伝達面６３６として機能し、ロッキング部材５３０の第２の壁６３６と当接して、これに回転力を回転方向Ｒ３に伝える。さらに、各ロッキング用くぼみ６３０の第３の面６３８は第３の壁５３８と当触し、対応するヘッドセグメントを前方へと軸方向に支持する。各ロッキング部材５３０の第２および第３の壁５３６，５６８と、各シャンク結合部６１２の第２および第３の面６３６，６３８は、当接しやすいように研磨されていてもよい。一方、テール固定面５８０とシャンク固定面６８０は、切断ヘッド５００を中央に位置付けて保持するのに役立つ。

切断ヘッド５００を工具シャンク６００上に装着するために、まず、ヘッドセグメント５１２とシャンク結合部６１２が軸方向に交互に配置されるように、切断ヘッド５００と工具シャンク６００を軸方向に整列させて、随行テール固定面５８０をシャンク固定用くぼみ６８６と整合させ、テール固定用くぼみ５８６を先行するシャンク固定面６８０と整合させる。

次に、テール部５５０がシャンクポケットくぼみ６０２の中に入って、第３の壁５３８が第３の支持面６３８の露出した回転先行部６３９に当接するまで、切断ヘッド５００と工具シャンク６００を軸方向に互いに動かす。この連接部において、随行テール固定面５８０は、シャンク固定用くぼみ６８６に面し、テール固定用くぼみ５８６は先行シャンク固定面６８０に面し、ロッキング部材５３０はロッキング用くぼみ６３０に入るように支えられる。

最後に、切断ヘッド５００は、これを工具シャンク６００に関して回転方向Ｒ３と逆方向に回転させることにより、完全に装着された位置まで移動される。回転されている間に、ロッキング部材５３０がロッキング用くぼみ６３０の中に入る。この回転は、中間の第２の面６３６が第２の壁５３６に当接し、テール固定面５８０がポケットくぼみ６０２の中のシャンク固定面６８０の上に乗るまで続けられる。テール固定面５８０がシャンク固定面６８０の上に乗って、その最終位置に至ると（図２５、図２６参照）、シャンク結合部６１２は、弾性により、概して半径方向に外側に変位する。

上記の実施形態の各々において、完全に組み立てられた工具では、切断ヘッドが自己拘束式に工具シャンク内に保持され、したがって、ねじを使用せずにその中に取り外し可能に装着されることに注目すべきである。さらに、これらの実施形態の各々によれば、穿孔回転方向は、円周方向へのロッキング方向と同じであるため、切断ヘッドが使用中にさらにしっかりと固定される。

本発明をある程度具体的に説明したが、以下に請求する本発明の範囲から逸脱することなく、各種の変更や改変を加えることができると理解すべきである。

Claims (20)

1. 前後方向を定める切断ヘッド縦軸（Ｌ，Ｌ２，Ｌ３）を有する備える切断ヘッド（１００，３００，５００）であって、
   前記切断ヘッドは、複数の離間されたヘッドセグメント（１１２，３１２，５１２）を備えるキャップ部（１１０，３１０，５１０）と、前記キャップ部に連接されて前記切断ヘッドの後方に延びるテール部（１５０，３５０，５５０）と、を備え、
   各ヘッドセグメントは、
   ヘッド上面（１１６，３１６，５１６）と、
   ヘッド基底面（１１４，３１４，５１４）と、
   前記ヘッド上面に連結される回転先行部（１２０，３２０，５２０）であって、切断エッジ（１２２，３２２，５２２）を有し、かつ概して前記縦軸を中心とした回転方向に面する回転先行部と、
   前記ヘッド上面に連結される回転随行部（１２４，３２４，５２４）であって、前記ヘッド上面の随行部に連結されて前記切断ヘッドの後方に延びるヘッド段壁（１２６，３２６，５２６）を有する回転随行部と、
   を備え、
   各ヘッドセグメントはさらに、前記回転方向の逆方向に延びるロッキング部材（１３０，３３０，５３０）を備え、
   各ロッキング部材は、
   前記ヘッド段壁の下方部に連結され、主として前記回転方向と逆方向に延びる第１の壁（１３４，３３４，５３４）と、
   前記第１の壁の随行端に連結され、主として前記切断ヘッドの後方に延びる第２の壁（１３６，３３６，５３６）と、
   前記第２の壁の下方部に連結され、主として前記回転方向に延びる第３の壁（１３８，３３８，５３８）と、
   を備えることを特徴とする切断ヘッド。
2. 前記第１の壁と前記ヘッド基底面は、前記縦軸に対して略垂直であることを特徴とする請求項１に記載の切断ヘッド。
3. 前記テール部は、円周方向に離間された複数のテール固定面（５８０）を有し、各テール固定面は、少なくとも部分的に前記切断ヘッド縦軸に沿って延びることを特徴とする請求項１に記載の切断ヘッド。
4. 前記円周方向に離間されたテール固定面は、前記テール部の上面において、前記ヘッド基底面の付近に形成されることを特徴とする請求項３に記載の切断ヘッド。
5. 各ヘッドセグメントは、前記回転先行部と前記回転随行部との間のある地点において外に向かって開く少なくとも１つのヘッド研削油剤流路（５７０）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の切断ヘッド。
6. 前記第３の壁は、前記ヘッド基底面の一部であることを特徴とする請求項１に記載の切断ヘッド。
7. 前記第２の壁は円周方向当接面として構成され、前記第３の壁は軸方向当接面として構成されることを特徴とする請求項１に記載の切断ヘッド。
8. 前記第１の壁も軸方向当接面として構成されることを特徴とする請求項７に記載の切断ヘッド。
9. 各ヘッドセグメントは、
   前記第３の壁の回転先行部に連結され、主として前記切断ヘッドの後方に延びる第４の壁（１５４）と、
   前記第４の壁の下方部に連結され、主として前記回転方向に延びる第５の壁（１５６）と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の切断ヘッド。
10. 前記第１の壁は軸方向当接面として構成され、
    前記第４の壁は円周方向当接面として構成され、
    前記第５の壁は軸方向当接面として構成されることを特徴とする請求項９に記載の切断ヘッド。
11. 前記第５の壁は、前記ヘッド基底面の一部であることを特徴とする請求項１０に記載の切断ヘッド。
12. 前記第１の壁と前記第５の壁は、相互に略平行であることを特徴とする請求項１０に記載の切断ヘッド。
13. 工具シャンク（２００，４００，６００）の前端に取り外し可能に装着される切断ヘッド（１００，３００，５００）であって、前記切断ヘッドと前記工具シャンクは、前後方向を定める共通の回転縦軸（Ｌ，Ｌ２，Ｌ３）と、前記縦軸を中心とした回転方向（Ｒ，Ｒ２，Ｒ３）と、を有し、
    前記切断ヘッドは、複数の離間されたヘッドセグメント（１１２，３１２，５１２）を有するキャップ部（１１０，３１０，５１０）と、前記キャップ部に連結され、前記切断ヘッドの後方に延びるテール部（１５０，３５０，５５０）と、を備え、
    各ヘッドセグメントは、
    ヘッド上面（１１６，３１６，５１６）と、
    ヘッド基底面（１１４，３１４，５１４）と、
    前記ヘッド上面に連結される回転先行部（１２０，３２０，５２０）であって、切断エッジ（１２２，３２２，５２２）を有し、概して前記縦軸を中心とした回転方向に面する回転先行部と、
    前記ヘッド上面に連結される回転随行部（１２４，３２４，５２４）であって、前記ヘッド上面の随行部に連結されて前記切断ヘッドの後方に延びるヘッド段壁（１２６，３２６，５２６）を有する回転随行部と、
    を備え、
    各ヘッドセグメントはさらに、前記回転方向と逆方向に延びるロッキング部材（１３０，３３０，５３０）を備え、
    各ロッキング部材は、
    前記ヘッド段壁の下方部に連結され、主として前記回転方向と逆方向に延びる第１の壁（１３４，３３４，５３４）と、
    前記第１の壁の随行端に連結され、主として前記切断ヘッドの後方に延びる第２の壁（１３６，３３６，５３６）と、
    前記第２の壁の下方部に連結され、主として前記回転方向に延びる第３の壁（１３８，３３８，５３８）と、
    を備え、
    前記工具シャンクは、
    前記回転縦軸と一致するシャンク縦軸（Ｓ，Ｓ２，Ｓ３）と、
    前記シャンク縦軸に沿って形成されるシャンクポケットくぼみ（２０２，４０２，６０２）と、
    前記工具シャンクの前記前端（２１０，４１０，６１０）に形成されて、回転方向に離間された複数のシャンク結合部（２１２，４１２，６１２）と、
    を備え、
    各シャンク結合部は、
    前記回転方向に面する開口部（２２２，４２２，６２２）を有するシャンクロッキング用くぼみ（２３０，４３０，６３０）であって、前記回転方向に沿って延びる上側の第１の面（２３４，４３４，６３４）と、前記上側の第１の面に連結され、主として前記工具シャンクの後方に延びる中間の第２の面（２３６，４３６，６３６）と、前記中間の第２の面に連結され、主として前記回転方向に沿って延びる下側の第３の面（２３８，４３８，６３８）と、を有するシャンクロッキング用くぼみ、を備え、
    前記切断ヘッドの各ロッキング部材は、前記工具シャンクの対応するロッキング用くぼみに嵌り、
    前記切断ヘッドの各テール部は、前記工具シャンクの前記シャンクポケットくぼみに嵌ることを特徴とする回転切断工具。
14. 前記テール部は、円周方向に離間された複数のテール固定面（５８０）を有し、各テール固定面は、少なくとも部分的に前記切断ヘッド縦軸に沿って延び、
    前記シャンクポケットくぼみは、円周方向に離間された複数のシャンク固定面（６８０）を有し、
    第１の複数のシャンク固定面の各々は、第１の複数のテール固定面の中の対応する１つに当接することを特徴とする請求項１３に記載の回転切断工具。
15. 各シャンク結合部について、前記中間の第２の面は対応するロッキング部材の前記第２の壁に当接し、トルク伝達面として機能することを特徴とする請求項１３に記載の回転切断工具。
16. 各シャンク結合部について、前記ロッキング用くぼみの前記下側の第３の面は、対応するロッキング部材の前記第３の壁に当接して、これを軸方向に支持することを特徴とする請求項１５に記載の回転切断工具。
17. 各シャンク結合部について、前記ロッキング用くぼみの前記第１の面は、対応するロッキング部材の前記第１の壁に当接することを特徴とする請求項１６に記載の回転切断工具。
18. 前記切断ヘッドの前記テール部は、前記シャンクポケットくぼみに対して、保持力を持たない摺動関係にあることを特徴とする請求項１３に記載の回転切断工具。
19. 前記切断ヘッドの各ヘッドセグメントはさらに、
    前記第３の壁の回転先行部に連結され、主として前記切断ヘッドの後方に延びる第４の壁（１５４）と、
    前記第４の壁の下方部に連結され、主として前記回転方向に延びる第５の壁（１５６）と、
    を備え、
    前記工具シャンクの各シャンク結合部はさらに、
    前記下側の第３の面に連結され、主として前記工具シャンクの後方に延びる第４の面（２５４）と、
    前記第４の面の下方部に連結され、主として前記回転方向に延びる第５の面（２５６）と、
    を備え、
    各シャンク結合部の前記第１の面は、対応するヘッドセグメントの前記第１の壁に当接し、
    各シャンク結合部の前記第４の面は、対応するヘッドセグメントの前記第４の壁に当接し、
    各シャンク結合部の前記第５の面は、対応するヘッドセグメントの前記第５の壁に当接することを特徴とする請求項１３に記載の回転切断工具。
20. 各シャンク結合部の前記第１の面は、対応するヘッドセグメントを軸方向に支持し、
    各シャンク結合部の前記第４の面は、トルク伝達面として機能し、
    各シャンク結合部の前記第５の面は、対応するヘッドセグメントを軸方向に支持することを特徴とする請求項１９に記載の回転切断工具。

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