JP2019517395A - ホールソー組立体 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ホールソー組立体に関する。ホールソー組立体は、ホールソーと、ホールソーを駆動工具へ連結する軸と、を備える。ホールソーは、長径及び短径を有する雌ねじを有する孔が設けられた底壁を備え、前記軸は、第1のねじ係合部及び第2のねじ係合部を有するクランプ装置を備え、前記第1のねじ係合部は、長手方向に延在し、使用時に雌ねじを係合するために用いられる第1の外面を有し、前記第2のねじ係合部は、前記長手方向に延在し、使用時に雌ねじを係合するために用いられる第2の外面を有し、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、前記長手方向に垂直な方向の要素により、互いに移動可能であり、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部が第1の位置又は非係合位置と、第2の位置又は係合位置と、の間を互いに変位することを可能にし、第1の位置又は非係合位置は、実質的に長手方向へ前記孔から退出する、又は前記孔へ挿入することを可能にする第1の円周を前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部がともに提供し、第2の位置又は係合位置は、前記第1の円周より大きい第2の円周を有し、前記第2の位置において、前記第1の外面及び第2の外面は前記孔に前記クランプ装置をクランプするために前記雌ねじを係合することを特徴とする。

Description

発明の詳細な説明
[発明の分野]
本発明は、ホールソー組立体に関する。
[背景技術]
ホールソーを軸(arbor)に連結する問題は、これまで多くの特許出願で主題となっている。産業用途や業務用途では、大きさの異なるホールソーをセットで使用する。多くのホールソーは、カップ形状で、全体的に円筒状の覆い(支持部又はキャリアプレートに接続されるか、又はそれらと一体に形成されている)と、自由端の鋸刃と、を有する。軸はドリル等の駆動機にホールソーを接続する。一般的には、キャリアプレートの中心に雌ねじ又はねじ孔が形成され、雌ねじ孔に一致した雄ねじが軸に備えられている。このようにすると、様々な種類及び様々なサイズのホールソーを軸に装着することができる。
ホールソー使用時に、ホールソーが軸に固着する傾向があり、それによりホールソーを軸から取り外すことがほぼ不可能になることがわかっている。このような過度の固着を防止するため、軸には1本以上の駆動ピンが備えられている。しかし、このようにすると軸の構造が複雑になる。下記の特許出願には、各種設計についての説明が記載されている。
米国特許第3880546号の要約書には、軸を備えたホールソー組立体が記載されており、軸はステムと、本体と、本体に支持されたパイロットドリルと、適切な相補ロック手段をカップ形状のホールソーのベースに係合するために用いられるばね懸架式接続手段と、を備える。ホールソーのベースには、適切な弧状の開口部と、適切な傾斜路と、が設けられている。ソーに対し軸を相対的に挿入し、ねじるように動かすと、傾斜路によりばね懸架式ロック手段が係合し、安定した同一平面位置でソーを軸に嵌め込むことができる。この発明の変形例として、ソーのベースを係合する、固定T字型植込ボルト又はピン及び玉戻り止めをばね懸架式ロック手段に含むことも開示されている。
英国特許出願公開第2257381号の要約書には、ホールソー用の軸が記載されている。この軸は、ねじ山付き端部を有するスピンドルを含み、このねじ山付き端部がホールソーのキャリアプレート部分のねじ孔にねじ係合する。ホールソーが軸上で固着しないように、ホールソーをスピンドルへ駆動接続する手段として、少なくとも1本の駆動ピンが備えられている。駆動ピンは、固定されたつばに設けられたクリアランスホールを貫通して延在し、ホールソーのキャリアプレート部の孔と係合する。駆動ピンは、スピンドルの一部に滑動可能に取り付けられたつばで支持されている。つばは、サークリップで裏から支えられたワッシャーに反発する圧縮コイルばねにより作用する。
あるいは、ホールソーに取付けて軸へのクイックカップリングの一端として機能するアダプタを用いるものも多い。同様に軸には、アダプタの(相補的)クイックカップリング部材と組み合うクイックカップリング部材が備えられている。この解決方法の例は、下記の文献に説明されている。
独国実用新案第202013006690(U1)号の要約書には、ホールソーを機械駆動装置に連結するためのホルダーが記載されている。当該ホルダーは、機械駆動装置へ接続するための保持シャンクを備え、当該レセプタクルは、ホールソーに固定されたコネクションピースと、保持シャンクとを工具を用いることなく接続できることを特徴とする。
米国特許出願公開第20090279972号の要約書には、クイックチェンジホールカッター及び標準的なホールカッターのための軸が記載されており、各ホールカッターは中心開口部及び少なくとも1つの駆動ピン用開口部を備える。軸は、中心開口内に係合可能な端部と、端部に対向し、電動工具に係合するための駆動シャンクと、パイロットビットを受けるための開口部と、を含む軸本体を備える。軸はさらに、駆動ピンプレート及び/又はつばを備える。駆動ピンプレート及び/又はつばは、少なくとも1本の駆動ピンを有し、少なくとも1本の駆動ピンは、ホールソーの対応する駆動ピン開口部に挿入され、ホールソーを駆動係合する。少なくとも一実施形態において軸は、クイックチェンジパイロットビット又は標準パイロットビットを係合及び解放するパイロットビット機構をさらに備える。
米国特許出願公開第20110255931号の要約書には、ホールソー軸システムが記載されている。ホールソー軸システムは工具ビット保持具を含み、工具ビット保持具は近位端及び遠位端を有する本体を備える。近位端は駆動装置に接続され、駆動装置により駆動される。本体の近位端から遠位端へ、実質的に長手方向の工具ビット保持具孔が延在していてもよい。この孔はドリルビットを受けるよう構成される。このシステムは、ドリルビットの一部に着脱可能に連結するよう構成された軸をさらに含んでいてもよい。軸は近位端及び遠位端を有する本体を含んでいてもよく、近位端は、軸をドリルビットに接続する際、工具ビット保持具の遠位端と嵌合するよう構成されていてもよい。遠位端は、ホールソーに接続されるよう構成されていてもよい。実質的に長手方向の軸孔が本体の近位端から遠位端へと延在していてもよく、軸孔はドリルビットを受けるよう構成されている。軸は、本体の一部に位置するロック機構をさらに含んでいてもよい。ロック機構は、ドリルビットが軸孔にあるとき、軸をドリルビットの少なくとも一部に着脱可能に連結するよう構成されている。
国際公開第2001038028号パンフレットの要約書には、ホールソーを効率的にかつ確実に軸へ接続し、パイロットビットを容易に軸へ接続する構造及び方法を提供するホールソー組立体が記載されている。軸は連結端部に対向するシャンクと、連結端部に近い受けスロットと、を有する。受けスロットは、ホールソーの装着タグを受け、装着タグは、ホールソーをアダプタ本体へ接続するために用いられる。軸はまた、本体に滑動可能に接続されたセレクタスリーブを含み、セレクタスリーブは、受けスロットがホールソーを受ける第1の位置と、中立位置とを移動できるようになっており、セレクタスリーブは、ホールソー装着タブが受けスロットから外れるのを防ぐ。
国際公開第2006062388号パンフレットの要約書には、工具、特にホールソー用のクイックチェンジ軸が記載されている。軸は、駆動端と工具端とを有する縦体と、縦体上を滑動できるよう中央孔が設けられた工具装着手段と、工具装着手段を軸体に対し回転方向にも軸方向にも動かないようにロックする手段と、を備える。工具装着手段は縦体から滑動可能に取り外すことができ、工具装着手段内のラッチを動かした後に本体上を滑動させるだけで、切り抜かれた材料屑をホールソーから押し出すことができる。
国際公開第2006122417号パンフレットの要約書には、ホールソーを工具へ装着するためのクイックコネクト機構が記載されている。クイックコネクト機構は、ホールソーと、ホールソーに取付けるための第1の端部と、工具に取付けるための第2の端部とを有するマンドレルと、マンドレルに取り付けられ、マンドレルをホールソーに接続したときに、ホールソーと同心円状に中央配置されるドリルビットと、工具に装着され、マンドレルの第2の端部を受ける保持具と、を備える。マンドレルの第2端部は、マンドレルを保持具に容易に着脱できるクイックコネクト手段を備えている。
多くのアダプタは複雑で、ホールソーに残り、使用者が複雑な連結作業を行う必要があり、他にも欠点を有する。このため、ホールソーを駆動装置へ連結することには課題がある。
[発明の概要]
本発明の目的は、ホールソーを連結する装置を提供することである。特に、本発明の目的は、ホールソーをより効率的に連結及び分離するための装置を提供することであり、特に、駆動装置に連結するための軸に対し、ホールソーを連結及び分離するための装置を提供することである。
この目的を達成するために、本発明は、ホールソーと、ホールソーを駆動工具に連結するための軸と、を備えるホールソー組立体を提供する。前記ホールソーは、長径及び短径を有する雌ねじを有する孔が設けられた底壁を備え、前記軸は、第1のねじ係合部及び第2のねじ係合部を有するクランプ装置を備え、
前記第1のねじ係合部は、長手方向に延在し、使用時に雌ねじを係合するために用いられる第1の外面を有し、
前記第2のねじ係合部は、前記長手方向に延在し、使用時に雌ねじを係合するために用いられる第2の外面を有し、
前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、前記長手方向に垂直な方向の要素により、互いに移動可能であり、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部が第1の位置又は非係合位置と、第2の位置又は係合位置と、の間を互いに変位することを可能にし、第1の位置又は非係合位置は、実質的に長手方向へ前記孔から退出する、又は前記孔へ挿入することを可能にする第1の円周を前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部がともに提供し、第2の位置又は係合位置は、前記第1の円周より大きい第2の円周を有し、前記第2の位置において、前記第1の外面及び第2の外面は前記孔に前記クランプ装置をクランプするために前記雌ねじを係合することを特徴とする。
ホールソーで使用されるクランプ装置は、ホールソーを軸へ装着するためのクイックカップリングを提供する。
本願では、長手方向の円筒部分を参照する。概して、これは円筒の一部に関するものであり、円筒状の壁で部分的に区画され、円筒の長手方向軸に機能的に又は実質的に平行に走る平面により部分的に区画されているものを指す。実際には、ねじを参照する場合、円筒とは円形の筒を意味する。特定の例を挙げると、「水平な円筒部分」と定義される円筒部分がある。通常、これは長手方向軸が水平方向に向いた円筒を意味する。このような水平な円筒から、円筒の対称軸(長手方向軸)に平行な単一平面で切り取ったものを、水平な円筒部分と呼ぶ。
本願の一実施形態において、各ねじ係合部は長手方向の円筒部分であり、ねじ係合部が互いに集まって、ねじ係合部を雌ねじを有する孔から取り外せるように、間隔を有する。特に、これらのねじ係合部は、相対する水平な円筒部分であり得る。すなわち、それぞれ円筒の長手方向軸に実質的に又は機能的に平行な面を有する。特に、これらの平面のうち少なくとも1面は、長手方向軸から離れている。より具体的には、これらの平面は互いに平行に配置され、長手方向軸から離れている。比較的容易なのは、円筒の長手方向軸から離れた面を有する設計である。
一実施形態において、ねじ係合部の壁のうち、1面は円筒壁の一部である。この壁は、孔の雌ねじを係合するためのものである。この表面は、例えば高分子材料で形成されるか、金属表面であってもよく、雌ねじと良好に係合するようにリブ構造又は外郭構造(profiled structure)が形成されていてもよい。一実施形態において、ねじが係合する面には、孔の雌ねじと一致するねじが設けられている。このようにして良好に係合することができる。実際、ねじ係合部が第2の位置又は係合位置で移動を阻止されると、ねじ端部を装着するのとほぼ同様に、良好にクランプ部分をねじの内側に装着することができる。ねじ係合部の間に、例えばくさび又はピンといった固定具を挿入することにより移動を阻止して連結してもよい。
一実施形態において、ねじ係合部の係合は、ねじ係合部が互いに離れるように付勢することにより達成されてもよい。1つ以上のねじ係合部(を、例えば長手方向の円筒軸から離れるように、特に径方向へ、ばねで付勢してもよい。このためばね力は、実際には、クランプ装置のクランプ力と同等となり得る。一実施形態において、付勢力はクランプされるねじの径方向に要素を有する。
また、ホールソー自体が軸に固着するのを防ぐために、通常、軸及び/又はホールソーには、軸からホールソーへねじり力又は回転力を伝達するための部材(provision)が設けられている。この部材は、例えば、軸上で及び/又は軸に対してホールソーを回転可能にロック又は移動阻止することにより、軸からホールソーへねじり力又は回転力を伝達する。一実施形態において、被クランプ部がクランプ装置に対して回転しないように、クランプ装置には、被クランプ部を係合する回転阻止部が設けられている。一実施形態において、クランプ装置には、1つ以上の回転阻止部材が設けられていてもよい。1つ以上の回転阻止部材は、被クランプ部の孔を係合する取付け部に設けられた1本以上のピンを備えていてもよい。一実施形態において、このような1本以上のピンは、第1及び第2のねじ係合部に機能的に平行に延在する。一般的な実施形態では、1本以上のピンを軸に設け、ホールソーの底部に設けられた対応する1つ以上の凹み又は孔に挿入する。一般的ではないが、この逆も可能である。すなわち、ホールソーの底部に1本以上のピンを設け、軸の凹みに挿入することも可能である。
一実施形態において、前記クランプ装置は前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部を前記第2の位置で移動阻止するための阻止部を備える。
一実施形態において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は互いに離れるように付勢される。
一実施形態において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部の前記外面は、前記雌ねじに対応する雄ねじ部を備える。
一実施形態において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、長手方向の円筒部分である。
一実施形態において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、前記雌ねじの前記長径及び前記雌ねじの前記短径の差を少なくとも2倍した間隔を有する。
一実施形態において、前記第2の位置における前記ねじ係合部は、雌ねじを係合し、前記雌ねじの長手方向に前記クランプ装置が変位することにより、前記雌ねじから前記クランプ装置が外れるのを阻止するための直径を有し、前記第1の位置において、前記雌ねじの長手方向にクランプ装置が変位することにより、前記雌ねじから前記クランプ装置を外すことを可能にする、前記雌ねじと接触しない直径を有する。
一実施形態において、前記第2の位置において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は離間しており、特に前記間隔は、前記孔の前記雌ねじの雌ねじ長径と前記雌ねじの雌ねじ短径の差を少なくとも2倍した寸法の隙間を提供する。
一実施形態において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、少なくとも前記第2の位置まで互いに離れるように付勢され、前記付勢力の上昇のもとで前記第1のねじ及び前記第2のねじが前記第1の位置へ動くことを可能とする。
一実施形態において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、雄ねじを備えたねじ端部の一部を形成し、一実施形態において前記ねじ係合部は、前記ねじ係合部が前記第1の位置と前記第2の位置との間を変位することを可能にする隙間を有する円形の円筒部分を形成し、特に、前記第2の位置における前記ねじ係合部は、円形の円筒の一部を形成し、前記第1の位置と前記第2の位置との間を変位するために、前記ねじ係合部は、前記円形の円筒の径方向へ変位する。
一実施形態においてねじ係合部は、前記第1の位置及び前記第2の位置の間を、前記ねじ又は前記円筒に対して径方向に移動する。一実施形態において、2つのねじ係合部は、直線に沿って、すなわち直線的に移動する。このような一実施形態において、2つのねじ係合部は反対方向へ移動する。取付け部に対して移動可能なねじ係合部及び取付け部が設けられていてもよい。一実施形態において、取付け部及びねじ係合部は、前記直線運動をガイドする直線運動ガイドを備える。一実施形態において、取付け部及びねじ係合部のうちの一方は直線ガイドレールを備え、取付け部及びねじ係合部のうちの他方は、直線ガイドレール係合端を備える。一実施形態において、ねじ係合部及び取付け部の一方はスロット穴を備え、他方は前記スロット穴を移動するピンを備える。一実施形態において、ねじ係合部を第1の位置及び第2の位置で移動阻止する阻止手段が設けられる。一実施形態において、ねじ係合部は、取付け部において径方向に変位可能な滑動部を備える。
一実施形態において、一方のねじ係合部はレールを備え、他方のねじ係合部はレールを移動するガイドを備える。このような一実施形態において、ねじ係合部の互いの相対運動が定義される。
一実施形態において、前記第2の位置において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は離間しており、特に、前記間隔は少なくとも、前記クランプ装置がクランプするよう設計されている所望の雌ねじの長径及び短径の差の寸法の隙間を有する。特に、この間隔は、長径の五分の一、四分の一、又は三分の一までであり得る。これにより、迅速で確実な組立てが可能となる。特に、いずれの部品も断面的に強度を損なうことなくすばやく安全に取り外しできるように、間隔の寸法を決定しなければならない。
一実施形態において、係合位置において、ねじ部は円周を有する係合円筒を形成する。一実施形態において、一方のねじ係合部の断面領域は、他方のねじ係合部の断面領域とは異なる。
一実施形態において、ねじ係合部はそれぞれ係合円筒の円周の40%未満の円周を有する。一実施形態において、より大きいねじ係合部は係合円筒の円周の30〜40%の円周を有する。一実施形態において、より小さいねじ係合部は係合円筒の円周の20〜30%の円周を有する。
一実施形態において、ホールソーは底壁に雌ねじを備えた孔が設けられており、雌ねじは長径D5、及び短径Dmを有する。第1の位置において、ねじ係合部は係合直径D2を有する。雌ねじを有する中心孔からクランプ装置を取り外す(長手方向Lに平行に中心孔から引き抜く)ため、この直径D2は雌ねじの短径Dmより小さい。このようにして、クイックリリースカップリングを提供することができる。
一実施形態において、ねじ係合部は取付け部に装着された滑動部に設けられる。一実施形態において、取付け部及び滑動部は、第1のねじ係合部及び第2のねじ係合部が第1の位置と第2の位置との間を動く場合に、直線運動(すなわち、直線に沿った運動)を可能とする部材を有する。本実施形態において、取付け部には各ねじ係合部用のスロット穴が設けられており、各ねじ係合部には各スロット穴の1つを移動するための突出部が設けられている。ピン及びスロット穴は逆であってもよく、すなわち取付け部にピンを設け、滑動部にスロット穴を設けてもよい。
代替的な実施形態において、取付け部及びねじ係合部のいずれか一方に、直線運動を可能とする1つ以上のレール及び対応するランナーを設けてもよい。
一実施形態において、直線運動は、クランプするねじの径方向の運動であり、換言すると、ねじ係合部で画定される円筒に対し径方向の運動である。
滑動部又は滑動される部材は長手方向軸に対して僅かな角度で動くよう取り付けられていてもよい。僅かな角度とは3〜7度とすることができ、例えば4〜6度とすることができる。ただし、移動又は変位する際、ねじ係合部は実質的に長手方向軸に平行のままである。
一実施形態において、第1ねじ係合部及び第2のねじ係合部は少なくとも第2の位置へ互いに離れるように付勢され、付勢力の上昇のもとで第1のねじ及び第2のねじが前記第1の位置へ動くことを可能とする。特に、前記ねじ係合部はばねで付勢されている。一実施形態において、付勢される力は、単一のねじ係合部又は複数のねじ係合部の直線運動に沿った、又は直線運動に平行な作用要素(working component)を有する。ばねの付勢力はコイルばねにより付与してもよく、例えば、圧縮下で同等のばね力を実現できる代替部材で付与してもよい。
このようなクランプ装置は、雌ねじを有する孔を備える他の工具、又は雌ねじを有する孔を設けた他の工具を連結するために使用されてもよい。
一実施形態において、ねじ係合部は孔を貫通して、かつ孔から突出して延在し、前記孔から突出して延在する部分に、1つ以上の径方向に延在する部材を備える。これらの部材により、ホールソーはクランプ装置上に長手方向にさらに確実に固定されるが、ねじ係合部間の隙間をより広くする必要がある。実際には、隙間を少なくとも径方向に拡張する必要がある。この実施形態をさらに極端に設計すると、ねじ係合部が実際にはねじを係合しない設計となる。このようにすると、クランプ装置とホールソーとの連結が安定しなくなり、他の部品の他の設計パラメータが必要になる。
本願において、「実質的に包括する」や「実質的に〜まで延在する」等の、「実質的に(substantially)」という用語を当業者は理解するであろう。「実質的に」という用語は「全体的に(entirely)」「完全に(completely)」「すべて(all)」等の形態を含んでもよい。このため、これらの形態において実質的にという形容詞を除いてもよい。該当する場合は、「実質的に」という用語は90%以上、例えば95%以上、特に99%以上、さらに具体的には99.5%以上、100%を含んでいてもよい。「備える(comprise)」という用語は、「備える」が「からなる(consists of)」を意味する形態も含む。
例えば「機能的に連結された」などで使用される場合、「機能的に(functionally)」という用語は、当業者に明確に理解されるであろう。該当する場合は、「機能的に」という用語は、90%以上、例えば95%以上、特に99%以上、さらに具体的には99.5%以上、100%を含んでいてもよい。実際には「機能的に」は、複数の特徴が互いに関連し合うことを示すために使用されており、機能を果たす限り、厳密な関係性から逸脱してもよいことを示す。例えばコンピュータ装置が「機能的に連結された」場合、有線接続、無線接続、その他により連結されていてもよいことを意味する。
さらに、本明細書及び請求項で第1の、第2の、第3の、等が使用される場合、同様の構成要素を区別するために使用されるのであって、必ずしも順次的又は時系列的な順序を示すものではない。このように使用される用語は、適切な状況下で入れ替え可能であり、本明細書で記載した本発明の実施形態は、本明細書で記載又は説明したものとは別の順序で動作可能であることを理解されたい。
とりわけ、本明細書の装置及び構成要素は、動作中を説明するものである。当業者にとって明確であるように、本発明は動作方法や動作中の装置に限定されるものではない。
上述の実施形態は本発明を説明するものであり、本発明を限定するものではなく、当業者であれば添付の請求項の範囲を逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計することができることに注意されたい。請求項において、括弧で示す符号は、請求項を限定すると解釈されるべきではない。「備える(comprise)」という動詞及びその活用形を使用しているが、これは請求項に記載の構成要素又は工程とは別の構成要素又は工程が存在することを排除するものではない。構成要素の前に置かれる冠詞「1つの(a)」又は「1つの(an)」は、複数の構成要素が存在することを排除するものではない。本発明は、複数の個別の構成要素からなるハードウエアにより実施されてもよく、適切にプログラムされたコンピュータで実施されてもよい。複数の手段を列挙する装置又は機器の請求項において、これらの手段のうちのいくつかを1つの及び同一のハードウエアで実施してもよい。相互に異なる従属請求項に特定の手段が記載されている場合、これらの手段を組み合わせて有効に利用できないことを示すものではない。
本発明はさらに、明細書に記載された、及び/又は添付の図面に示された1つ以上の特徴的な特性を備える方法又は工程に関する。
更なる利点を提供するために、本特許で記載した様々な様態を組み合わせることができる。さらに、複数の特性を用いて1つ以上の分割出願の基礎を形成することができる。
対応参照符号が対応部分を示す、添付の概略図を参照して、本発明の実施形態を単なる例示として以下に説明する。
ホールソーを保持するための軸の上にクランプ装置を配置した状態を示す。 図1の長手方向の断面を示す。 図2の実施形態を一部断面図及び一部分解図で示す。 軸のクランプ装置が第1の位置又は開放位置にある状態の、図1から図3の実施形態を示す。 軸のクランプ装置が第2の位置又はクランプ位置にある状態の、図1から図3の実施形態を示す。 第1の位置又は開放位置でのホールソーのクランプの動作原理を示す。 第2の位置又はクランプ位置でのホールソーのクランプの動作原理を示す。 クランプ装置のさらなる実施形態を示す斜視図である。 クランプ装置のさらなる実施形態を示す上面図である。 クランプ装置のさらなる実施形態を示す断面図である。 クランプ装置のさらなる実施形態を示す断面図である。
図面は必ずしも一定の縮尺ではない。
上述の通り、組み合わせ可能な特徴を図面で示す。図1は、クランプ装置1の実施形態を示し、ホールソー3を保持するための軸2の上にクランプ装置1を配置した状態を示す。図2は、図1の長手方向の断面図を示す。
ホールソー3は、円筒壁4を有する円筒形状で、一方の端部は底壁5で閉じられており、壁の反対端には鋸刃6が設けられている。
ここで、ホールソーの底壁5には駆動孔7が設けられている。軸2には、図示するとおり、軸2をホールソー3に配置したときに駆動孔7に到達する延在した駆動ピン8が設けられている。駆動ピン8は、軸2からホールソー3へ伝達されるトルクを伝達するホールソートルク係合部の一形態の一部である。使用時にホールソー3の雌ねじが軸2の雄ねじに完全に固着しないよう、駆動ピン8が配置される。トルク係合手段は他の形態も可能であるが、現在一般的に、ホールソーを設計する場合は駆動ピン8が使用されている。通常駆動ピン8は、ホールソーの底壁5に設けられた対応する駆動孔7と連携する。駆動ピン8及び駆動孔7は、トルク係合部の一例であり、使用時にホールソー3が軸2に対して回転するのを阻止する役割も果たす。
ここで、軸2はホールソー3の中央に位置するツイストドリル9を保持する。通常、ツイストドリル9を設けることにより、所定の中心の周囲をホールソー3で穿孔することができる。
ホールソー3の底壁5には、内スクリューを有するねじ、簡単にいうと雌ねじ11を有する中心孔10がさらに設けられている。雌ねじ11はねじ形状で、隣接するねじ山の山頂間のピッチと、通常ピッチに等しいリードとを有する。さらに雌ねじ11は長径と短径とピッチ直径とを有する。
雌ねじ11の長径は、ねじの軸を含む平面断面図において、ねじの高さを規定する2つの外径のうち、より大きい方が雌ねじ11の長径である。
短径は、雌ねじ11の小さい方の外径である。長径から短径を減算し、2で除算した長さがねじの高さとなる。雌ねじ11の短径は内径である。
雌ねじ11のピッチ直径は、雌ねじと軸方向に同心の円筒面の直径である。ねじの軸を含む平面断面図で見た場合、この円筒面は、等間隔地点で、複数のねじフランクと交差する。この間隔は、厳密にピッチの長さの半分となる。同様に、フランクの形状、角度、ピッチが所定のねじ規格に適していると仮定した場合に、厳密にねじの高さの50%でねじの尖ったV字をスライスした、軸に平行に走る線及び軸から離れる距離がピッチ直径に相当する。ピッチ直径は概して、長径及び短径とは無関係であり、特に長径及び短径において尖ったV字の山頂及び谷底の切り取りの高さが不明の場合は無関係である。
図3は図2の実施形態を部分的に断面図、及び部分的に分解図で示す。図3はクランプ装置1の部品をより明確に示す。
本実施形態におけるクランプ装置は、第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13を有する。ねじ係合部12、13は長手方向に延在する。ねじ係合部12、13の外面には、中心孔11の雌ねじ11と一致する雄ねじ14部が設けられている。第1のねじ係合部及び第2のねじ係合部12、13は、互いに移動可能であり、本実施形態において径方向Raに移動可能である。本実施形態において、第1のねじ係合部12は軸2に対して静止しており、第2のねじ係合部13は、第1のねじ係合部12に対して径方向Raに移動可能である。ねじ係合部12、13を2つとし、一方が軸に対して静止している構成は、比較的簡易な構成である。ねじ係合部を3つ以上とする実施形態も設計可能である。移動方向を他の方向とすることも可能である。
図3に示す実施形態において、第2のねじ係合部13は、滑動部15に取り付けられるか、又はここでは、1つの部品として滑動部15と一体的に形成されている。第1のねじ係合部は、取付け部16に取り付けられるか、又は1つの部品として取付け部16と一体的に形成されている。取付け部16は、軸2に取付けることができる。取付け部16は、滑動受け部17を備える。滑動部15が取付け部16上で後方、及び径方向Raに滑動できるよう、滑動部を滑動受け部17に取り付けることができる。第1のねじ係合部12を有する取付け部16は、ここでは、軸2に対して静止している。第2のねじ係合部13を有する滑動部15は軸2の長手方向軸に対して変位可能である。滑動部15はさらに付勢されており、ここでは、ばね18を介してばねにより付勢されている。第2のねじ係合部13はこのようにして、軸2の長手方向から離れるように付勢されている。取付け部16により、第2のねじ係合部13を有する滑動部15が第1の位置で第1の当接をもたらすことが可能である。第1の位置とは、第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13を中心孔10に挿入可能な位置である。本実施形態において、取付け部16により、滑動部15はさらに第2の当接をもたらし、第2の当接において、第2のねじ係合部13は少なくとも第2の位置に位置する。第2の当接においては、第2の位置からさらに軸2の長手方向軸から外れた位置で第2のねじ係合部13を移動阻止してもよいことに注意されたい。
ねじ係合部12、13の外面は、雌ねじ11と一致する雄ねじが設けられている。こうして第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13を中心孔10の雌ねじ11と簡易かつ確実に係合することができる。しかし、ねじ係合部12、13を雌ねじ11に係合させる他の外面が設けられていてもよく、第1のねじ係合部及び第2のねじ係合部が協働してホールソー3を軸2上に保持及びクランプできるような、特に、ホールソー3が軸2から脱落しないように保持及びクランプするような方法で、他の外面が設けられていてもよい。ねじ係合面に雌ねじと一致した雄ねじ14を設けることは、確実かつ安全な方法である。
第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13は、互いに第1の位置及び第2の位置を取ることができる。これを図4及び図5に示す。
図4は、軸2のクランプ装置1が第1の位置又は開放位置にある図1から図3の実施形態を示し、図5は、クランプ装置1が第2の位置又はクランプ位置にある図1から図3の実施形態を示す。
図4及び図5の実施形態において、図4に示す第1の位置の場合に、ねじ係合部12、13の円周を挿入方向Iに挿入可能である。ねじ係合部12、13の円周の直径は、中心孔10の雌ねじ11の短径より小さく、ねじ係合部12、13を中心孔10へ容易に挿入できる。
第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13が第2の位置にある場合、第1のねじ係合部及び第2のねじ係合部は、ここでは離間している。
図6A及び図6Bは、クランプ装置の実施形態の動作原理を示す。図6Aは、第1の位置又は開放位置を示し、図6Bは第2の位置又はクランプ位置を示す。クランプ位置において、ねじ係合部12、13は円筒の一部を形成し、ここでは雄ねじ14が設けられている。ねじ係合部12、13は内部(internal)孔10の雌ねじ11と係合可能である。ホールソーに用いる場合で、他の部分をクランプする場合、中央部9はなくてもよい。これらの実施形態において、ねじ係合部12、13の間隔は、ねじ係合部12、13が第1の位置から第2の位置へ、及びその逆に変位できるよう選択可能である。
図6A及び図6Bにおいて、直径D5は雌ねじ11の長径であり、直径Dmは孔10の雌ねじ11の短径である。直径D2は第1の位置におけるねじ係合部の最大径である。中心孔10からクランプ装置1を取り外す(長手方向に平行に中心孔10から引き抜く)ため、直径D2は直径Dmより小さくなければならない。こうすることにより、クイックリリースカップリングを実施することができる。
ねじ係合部の曲率半径は、ここでは孔10の曲率半径と一致する。孔10に雌ねじ11が設けられ、ねじ係合部12、13に雄ねじ14(の一部)が設けられている場合、ねじ山の曲率半径は、図6Bにおいて点線がほぼ重なる箇所と一致する。定義として、雌ねじ及び雄ねじはピッチ直径を有する。ねじ山が一致する場合、ピッチ直径も実質的に一致する。
ホールソーの場合、直径を有する延在するツイストドリル9があるため、ねじ係合部の設計及び寸法が複雑となる。図6A及び図6Bの実施形態において、第2のねじ係合部13は、第1のねじ係合部12及びツイストドリル9に対し第2のねじ係合部13に充分な隙間を提供する凹部を有し、第1の位置及び第2の位置で、第1のねじ係合部及び第2のねじ係合部が前後に変位できるようにする。
図6A及び図6Bに示す実施形態において、第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13は、水平な円筒部分である。これらのねじ係合部12、13は平行な長手方向の面を有する。ねじ係合部12、13は通常はホールソーの一部である中央ツイストドリルのための凹部を有する。凹部は、長手方向の面から除去された部分である。
本実施形態において、ねじ係合部12、13の最大直径D2を小さくするためにねじ係合部12、13の一部が切り取られている。ねじ係合部12、13の外面が孔のねじ山から外れるようにする選択肢は複数あり、下記の選択肢は限定するものではなく、利用可能な選択肢を例示するものである。
1つの選択肢は、一方の(最大の)ねじ係合部12を半円筒にすることである。他方のねじ係合部13は長手方向の面を有し、少なくとも2×(D5−Dm)を長手方向軸Lから除去した長手方向の面を有する。さらに、図6A及び図6Bのとおり、Dmより小さい最大径D2とするため最大のねじ係合部12の一部を切り取る。両端を切り取ることにより、Dmよりも直径D2を小さくすることができる。
他の選択肢は、長手方向の面を有するねじ係合部12、13の両方を長手方向軸から離すことであり、図6A及び図6Bの実施形態で実施されている。第2の位置又は係合位置におけるねじ係合部12、13の間隔(又は長手方向の面の間隔)D4’は2×(D5─Dm)より大きい。本実施形態において、間隔D4’は直径D5の三分の一よりも小さい。間隔D4’が2×(D5─Dm)に近い場合は、図6A及び図6Bに示すとおり、ここでも最大径D2がDmより小さくなるように一方又は両方のねじ係合部を切り取る。
上述の選択肢、その組み合わせ、及び他の方法等、すべての選択肢に対応する一般的な数学的方程式を提示することは困難である。
ねじ係合部、例えばねじ係合部12を、例えば長手方向軸に平行な直線(実線)に沿って、長手方向軸から距離を置いてカットして(すなわち、長手方向の面を有する)、実際に水平な円筒部分、又は中心孔の半径線を有する板形状(in−plate)を形成する場合、最大径は以下の式で計算できる。
D2=2√(R2−d2)又は
D2=2Rsin(1/2φ)
このように、D2はDmより小さい。
クランプ装置は3つ以上のねじ係合部を備えていてもよいが、複雑さが増す。製造を簡易にするために、ねじ係合部を水平な円筒部分にできるが、他の円筒型の部品又は部分を考案してもよい。
一実施形態において、図1〜図6Bに示すとおり、ねじ係合部12、13は、雄ねじ14を有する水平な円筒部である。これらの円筒部は、係合円筒の一部である。水平な円筒部から中心部分が取り除かれ、ホールソー組立体のツイストドリルを受けるための凹部が設けられている。通常、この凹部は円筒状に形成されている。係合円筒は円周を有する。通常、ねじ係合部の各円周は係合円筒円周の40%未満である。図面に示す実施形態において、符号12で示すねじ係合部は、静止しており、ツイストドリルに接している。本実施形態において符号13で示すねじ係合部は、ねじ係合部12よりも小さい係合円筒の円周の一部を画定する。図1〜図5において、ねじ係合部13は、滑動部15に配置され、ここでは、使用時に径方向に移動する。一実施形態において、大きい方のねじ係合部12は係合円筒の円周の30〜40%を占める。小さい方のねじ係合部13は、一実施形態において、係合円筒の円周の20〜30%を占める。
図1〜図5の実施形態において、ねじ係合部13、又は実際には滑動部15は、径方向の外向きにばねで付勢されている。通常、滑動部15は、ねじ係合部用の移動阻止部を有する(図示せず)。このようなねじ係合部用移動阻止部は、第2位置若しくは係合位置で、又は第2位置若しくは係合位置を超えてねじ係合部12、13の相互位置に移動阻止、固定又はロックする。特に、ねじ係合部用移動阻止部は、第2位置又は係合位置で、ねじ係合部12、13を相互に固定する。このように、クランプ装置により、ボルトやナットといった、雌ねじや雄ねじを有する通常のねじ部品の組み合わせと同様に、又はほぼ同様に固定することができる。このため、ホールソーを軸2に対して迅速に着脱することができる。
クランプ装置1は軸2に一体形成されていてもよい。あるいは、クランプ装置1は軸1に設置可能な個別の部品として設け、クランプ装置を設置後に軸をホールソー3のクイックカップリングとして使用することもできる。
図7〜図10は、クランプ装置1のさらなる実施形態を示す。この実施形態では、第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13の両方が移動可能である。第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13は互いに離れるように付勢され、ここでは(2本の)ばね18により付勢されている。2本の圧縮コイルばねは、ここでは孔10の両側に平行に設けられている。圧力を加えると、第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13を互いに向かって押圧できる。同時に押圧すると、ねじ係合部12、13を第1の位置の状態にすることができ、雌ねじを有する工具をクランプ部分1から取り外す又はクランプ部分1の上に載せることができる。押圧を解放すると、ねじ係合部12、13は互いに離れるように動く。離れるように動くとき、ねじ係合部12、13は第2の位置又は係合位置に動くか、又は第2の位置又は係合位置を通過して動く。ばね18のばね付勢力を組み合わせることで、ねじ係合部12、13に対向する径方向の作用力が生じる。
図7〜図10の実施形態において、両方のねじ係合部は滑動部15に設けられ、滑動部15により、ねじ係合部は取付け部16で滑動可能となる。本実施形態において、ねじ係合部12、13は、実質的に及び/又は機能的に平行で反対方向へ変位する。さらに、ねじ係合部は、機能的に平行なまま変位する。本実施形態において、ねじ係合部は同一であり、クランプ装置の製造が容易となる。取付け部16には中央孔があり、ホールソーに使用可能なセンタリングドリル9を保持することができる(図1及び図2参照)。本実施形態において、孔10は取付け部16を貫通しない。ドリル9を保持するために締付けボルト22が設けられる。
図8〜図10の実施形態において、取付け部16及び滑動部15は、第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13が第1の位置と第2の位置との間を移動する際、直線運動(すなわち、直線に沿った運動)を提供するための滑動受け部17を有する。本実施形態において、滑動15はそれぞれスロット孔を有する。ピン8はスロットを通じて延在し、取付け部に固定されている。取付け部16にスロットを設け、滑動部15にピンを設けることにより、ピンとスロット孔とを逆にしてもよい。
代替的な実施形態において、1本以上のレール及び対応するランナーを、それぞれ取付け部16及びねじ係合部15に備えて直線運動させてもよい。
図8及び図9の実施形態において、滑動部15は、滑動部15が第1の位置と第2の位置との間を滑動する際に取付け部16の上面を滑動する下面を有する。本実施形態において、第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13のねじを被係合部11、11’のねじと係合させるために、滑動部15は径方向Raに対して3〜10度の角度でさらに変位する。特に、この角度は4〜6度である。ここでは、この角度は約5度である。
被クランプ部5がクランプ装置1に対して回転しないように、クランプ装置1は、被クランプ部5を係合する回転阻止部をさらに有していてもよい。クランプ装置1は、ここでは1つ以上の回転阻止部材を備えている。このような回転阻止部材は、ホールソーの底壁5といった工具を係合する。1つ以上の回転阻止部材は、被クランプ部3の孔に係合する取付け部16に設けられた1本以上のピン8を備えていてもよい。一実施形態において、このような1本以上のピンは、第1のねじ係合部12及び第2のねじ係合部13に機能的に平行に延在する。ここで、回転阻止ピンは上述のとおり滑動部15のスロット孔を貫通して延在することにより、ねじ係合部12、13の運動ガイドとしての役割も果たす。
図7〜図10の実施形態では、取付け部16に保持板21が設けられ、滑動部を保持し、このため取付け部16におけるねじ係合部を保持する。ここで、各滑動部15のスロット孔の(径方向の)長さにより、滑動部15の径方向の動きが制限される。すなわち、長手方向軸Lに一番近い一方の端部が第1の位置を画定し、長手方向軸Lから遠い反対側の端部が第2の位置又は係合位置を画定する。保持板21は取付け部16上の滑動部を保持し、滑動部が径方向又は実質的に径方向へ滑動できるようにする。
上述の記載や図面は、本発明の実施形態を説明するものであり、権利保護の範囲を制限するものではないことも明らかであろう。本開示から開始し、より多くの実施形態が当業者に明らかになるであろう。そのような実施形態は本発明の権利保護及び主題の範囲内であり、先行技術と本特許の開示との組み合わせであることは明らかである。
1…クランプ装置、2…軸、3…ホールソー、4…円筒壁、5…底壁、6…鋸歯、7…駆動孔、8…駆動ピン、9…ツイストドリル、10…中心孔、11…雌ねじ、12…第1のねじ係合部、13…第2のねじ係合部、14…雄ねじ、15…滑動部、16…取付け部、17…滑動受け部、18…ばね付勢力を付与するばね、21…保持板、22…(中央)ドリルを保持する締付け具、Ra…径方向、P…付勢力に抗う方向、I…軸をホールソーへ挿入する挿入方向、L…長手方向、F…(ばねの)付勢力の方向、D1…クランプ装置の雄ねじの最小の短径、D2…第1の位置又は非係合位置におけるねじ係合部の雄ねじの最大の長径、D3…クランプ装置の雄ねじの最大の短径、D4…第2のねじ係合部13と中央ツイストドリル9との最大隙間、D4’…第1のねじ係合部と第2のねじ係合部12、13との最大隙間、D5…雌ねじ11の長径、Dm…雌ねじ11の短径。

Claims (12)

  1. ホールソーと、前記ホールソーを駆動工具へ連結する軸と、を備えたホールソー組立体であって、前記ホールソーは、長径及び短径を有する雌ねじを有する孔が設けられた底壁を備え、前記軸は、第1のねじ係合部及び第2のねじ係合部を有するクランプ装置を備え、
    前記第1のねじ係合部は、長手方向に延在し、使用時に雌ねじを係合するために用いられる第1の外面を有し、
    前記第2のねじ係合部は、前記長手方向に延在し、使用時に雌ねじを係合するために用いられる第2の外面を有し、
    前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、前記長手方向に垂直な方向の要素により、互いに移動可能であり、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部が第1の位置又は非係合位置と、第2の位置又は係合位置と、の間を互いに変位することを可能にし、第1の位置又は非係合位置は、実質的に長手方向へ前記孔から退出する、又は前記孔へ挿入することを可能にする第1の円周を前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部がともに提供し、第2の位置又は係合位置は、前記第1の円周より大きい第2の円周を有し、前記第2の位置において、前記第1の外面及び第2の外面は前記孔に前記クランプ装置をクランプするために前記雌ねじを係合する、
    ホールソー組立体。
  2. 前記クランプ装置は、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部を前記第2の位置で移動阻止するための阻止部を備える、請求項1に記載のホールソー組立体。
  3. 前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、互いに離れるように付勢される、請求項1又は2に記載のホールソー組立体。
  4. 前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部の前記外面は、前記雌ねじに対応する雄ねじ部を備える、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
  5. 前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、長手方向の円筒部分である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
  6. 前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、前記雌ねじの前記長径と前記雌ねじの前記短径との差を少なくとも2倍した間隔を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
  7. 前記第2の位置における前記ねじ係合部は、雌ねじを係合し、前記雌ねじの長手方向に前記クランプ装置が変位することにより、前記雌ねじから前記クランプ装置が外れるのを阻止するための直径を有し、前記第1の位置において、前記雌ねじの長手方向にクランプ装置が変位することにより、前記雌ねじから前記クランプ装置を取り外すことを可能にする、前記雌ねじと接触しない直径を有する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
  8. 前記第2の位置において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は離間しており、特に、前記間隔は、前記孔の前記雌ねじの雌ねじ長径と前記雌ねじの雌ねじ短径との差を少なくとも2倍した寸法の隙間を提供する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
  9. 前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、少なくとも前記第2の位置まで互いに離れるように付勢され、前記付勢の力の上昇のもとで前記第1のねじ及び前記第2のねじが前記第1の位置へ動くことを可能とする、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
  10. 前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、雄ねじを備えたねじ端部の一部を形成し、一実施形態において前記ねじ係合部は、前記ねじ係合部が前記第1の位置と前記第2の位置との間で変位することを可能にする隙間を有する円形の円筒部分を形成し、特に、前記第2の位置における前記ねじ係合部は、円形の円筒の一部を形成し、前記第1の位置と前記第2の位置との間を変位するために、前記ねじ係合部は機能的に、特に、実質的に、前記円形の円筒の径方向へ変位する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
  11. 前記第2の位置において、前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は離間しており、特に、前記間隔は少なくとも、前記クランプ装置がクランプするよう設計されている雌ねじの雌ねじ長径と雌ねじ短径との差の寸法の隙間を提供する、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
  12. 前記第1のねじ係合部及び前記第2のねじ係合部は、少なくとも前記第2の位置まで互いに離れるように付勢され、前記付勢の力の上昇のもとで前記第1のねじ及び前記第2のねじが前記第1の位置へ動くことを可能とする、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のホールソー組立体。
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