JP3847625B2 - バイトホルダーアセンブリー - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
この発明は、機械加工作業のためのバイト類に関しており、さらに詳しくは、バイトホルダーと、機械加工作業の際にそのバイトホルダーをバイト支持部材の内部でしっかり保持するための装置に関する。
（発明の背景）
製造環境における工作機械の中断時間を最小限にすることは、製造性を上げるために重要である。歴史的に見て、このように中断時間の１つの主要原因は、工作機械に使用されて損傷したり、または磨耗したりした切削バイトを交換するために必要な時間であった。切削バイトはバイトホルダーによって保持されるが、このバイトホルダーは普通、工作機械に固定されたバイト支持部材の内部に取り付けられている。このような切削バイトを交換しなければならないときには、その切削バイトを有するバイトホルダーは、主軸からそっくり取り外される。市販されているいくつかの継手によれば、バイトホルダーの主軸への接続および取り外しを素早く行ない、バイト交換工程を迅速に行うことができる。このような装置の１つが、「バイトホルダーのシャンクを保持するための装置」と題された米国特許第４，７３６，６５９号公報に記載されている。この特許は、本出願の譲受人が有しており、参照によってこの明細書に組み入れられる。この特許に記載された装置では２つのロック用球体が利用されており、これらの球体は、バイト支持部材の内部で半径方向外側へ付勢されて、バイトホルダーのシャンクの孔に係合している。このような構成は、有効なものであり、また、バイトホルダーを短時間でバイト支持部材から取り外したりバイト支持部材へ固定したりすることを可能にするが、一方ではこのような構成のデザインは、その適用が1インチ（約２．５４センチメートル）以上の幅のあるバイトホルダーに制限される。多くの工業的用途では、もっと小さいバイトホルダーに取り付けなければならない切削バイトを使うことが要求されるので、1インチ（約２．５４センチメートル）未満の幅を有するバイトホルダーのためにデザインされた迅速交換式バイトホルダーシステムが要求されている。
【０００２】
このようなシステムは、コンパクトにデザインされるだけでなく、さらにまた、工作機械の作業員が使うために実用化できる有効な方法で、バイトホルダーのバイトホルダー支持部材への迅速な接続および取り外しを提供しなければならない。
【０００３】
後述されるシステムは、バイトホルダーが、そのバイトホルダーおよびバイトホルダー支持部材の寸法を他の市販の迅速交換式バイトシステムに比べてかなり小さくすることができる簡単な機材を利用するバイト支持部材で固定される迅速交換式バイト取り付けシステムである。
【０００４】
（発明の概要）
この発明の1つの実施形態は、バイトホルダーをロック可能面および解除可能面のあるシャンクで解除可能に保持するための装置に関している。この装置は、長手軸に沿った前向き面とボアとがあるバイト支持部材を備えてなり、ボアが、前向き面に相交わっているとともに、バイトホルダーのシャンクを収容するためにそこから後方へ延びている。この装置は、長手軸に対して半径方向の軸Ｒ１に沿ってバイト支持部材の内部に配置されるとともにボルトロック面のあるボルトロック部分の備わった第１端部を有している作動ボルト（actuating bolt）と、バイト支持部材の内部に回転可能に据えられた作動ナット（actuating nut）とをさらに備えており、作動ナットが、作動ボルトの第２端部に螺合され、固定されているとともに、ナットロック面のあるナットロックセグメントを有している。作動ボルトがロック方向へ回転すると、作動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、ナットロック面とボルトロック面とが互いに引き寄せられてバイトホルダーのロック可能面どうしが係合し、バイトホルダーがバイト支持部材の内部にロックされる。本発明の第２実施形態は、バイトホルダーを、長手軸と前向き面とがあるバイト支持部材のボアに取り付けるためと、そこに固定されかつ長手軸に対して半径方向のＲ１軸に沿った相対運動で移動することのできる、螺合可能なナットで作動ボルトを固定することにより、その軸に沿ってそのボアの中で後方に固定するためのバイトホルダーであって、ボルトおよびナットのそれぞれがロック面のあるロックセグメントを有しているとともに、ボルトが解除面のある解除セグメントをさらに有しているバイトホルダーに関している。このバイトホルダーは、切削バイトを取り付けることのできる前方端部と、後ろ向き当接面に隣接して接続するとともに前方端部から後方へ延びているシャンクとを備えている。このシャンクは、ボルト解除面が係合することのできる解除可能面が備わった突出セグメントを有しており、また、周方向に間隔を空けて配置された穿孔によって画定されるとともにボルトロック面およびナットロック面が係合することのできるロック可能面のある一対のロック可能セグメントを有している。これらのロック可能面のそれぞれは、作動ボルトがロック方向へ回転するときにそれらのロック面の一方によって後方へ付勢される。解除可能面は、作動ボルトが解除方向に回転するときにその作動ボルトの解除面によって前方へ付勢される。
【０００５】
本発明の第３実施形態は、バイトホルダーをバイト支持部材の前向き面におけるボアの中に取り付けるためのコンビネーションに関している。このコンビネーションは、バイト支持部材とバイトホルダーとを備えている。バイト支持部材は、（ｉ）長手軸に沿った前向き面とボアとを有し、ボアが前向き面に相交わっているとともに、バイトホルダーのシャンクを収容するためにそこから後方へ延びており、（ｉｉ）長手軸に対して半径方向の軸Ｒ１に沿ってバイト支持部材の内部に配置されるとともにボルトロック面のあるボルトロックセグメントの備わった第１端部を有している作動ボルトを有するとともに、（ｉｉｉ）バイト支持部材の内部に回転可能に取付けられ、作動ボルトの第２端部に螺合され、固定されるとともにナットロック面のあるナットロックセグメントが備わっている作動ナットを有している。バイトホルダーは、切削バイトを取り付けることのできる前方端部と、後ろ向き当接面に隣接して接続するとともに前方端部から後方へ延びているシャンクとを有する。このシャンクは、（ｉ）ボルト解除面が係合することのできる解除可能面が備わった突出セグメントと、（ｉｉ）周方向に間隔を空けて配置された穿孔によって画定されるとともにボルトロック面およびナットロック面が係合することのできるロック可能面のある一対のロック可能セグメントとを有している。これらのロック可能面のそれぞれは、作動ボルトがロック方向に回転したときにそれらのロック面の一方によって後方に付勢される。さらに加えて、解除可能面は、作動ボルトが解除方向に回転したときにその作動ボルトの解除面によって前方に付勢される。
【０００６】
この発明の上記の特徴および利点は、いくつかの図面とともに詳細な説明を考慮に入れることで、他の特徴および利点と同様に、明らかになる。
【０００７】
（発明の実施の形態）
図１および図２には、それぞれ分解された構成および組み立てられた構成にある本発明の斜視図が示されており、全体として、装置１０は、バイト支持部材１５、作動ボルト２０およびバイトホルダー２５から出来ており、バイトホルダー２５には、円錐形をした管状であってもよいシャンク３０が備わっている。しかしながら、本発明は、シャンク３０をバイト支持部材１５のボア４０の内部に固定することに関しており、したがって、シャンク３０およびボア４０は、円筒形、方形、長方形、三角形およびトロコイド形を含む、この明細書に記載された作動ボルト２０を収容するのに充分ないくつかの異なった形状であってもよい。さらに加えて、シャンク３０はボア４０内に締り嵌めしてもよい。
【０００８】
バイトホルダー２５には、切削用インサート（図示略）を収容するためのポケット２７が備わった支持部分２６を有してもよい。しかしながら、バイトホルダー２５は、例示の目的だけのために表されており、論じていくように、本発明のシャンク３０は、このシャンクに付与されたいくつかの形状構成のいずれかとともに使うことができる。したがって、この明細書で用いられる「バイトホルダー」という用語には、シャンク３０を介してバイト支持部材１５に固定されたどのような形状構成も包含される。
【０００９】
バイト支持部材１５は、長手軸Ｌに沿った前向き面３５とボア４０とを有している。この面３５は、バイトホルダー２５における対向する後ろ向き当接面４５と嵌合することが可能であり、これらの面は、嵌合した状態で互いに接するために、とりわけ他の形状である円錐形や平坦形であってもよい。ボア４０は、バイトホルダー２５の管状バイトホルダーのシャンク３０を収容するために、前向き面３５から後方に延びている。
【００１０】
作動ボルト２０は、長手軸Ｌに対して半径方向にある、半径方向軸Ｒ１に沿ってバイト支持部材１５の中に配置されており、バイトホルダー２５をバイト支持部材１５の中にロックしたり、バイトホルダー２５をバイト支持部材１５から放出したりする。この作動ボルト２０は、軸Ｒ１に沿ってバイト支持部材１５を通って延びている貫通路５０の内部に配置され、それによって、バイト支持部材１５の内部に第１孔５５と第２孔６０とが画定されており、その第２孔６０が第１孔５５にまっすぐ向かい合っている。
【００１１】
図２には、バイト支持部材１５の内部に固定されたバイトホルダー２５が示されている。後に考察するように、このバイト支持部材１５は工作機械４０５の長孔４００の中に固定してもよい。
【００１２】
図３に示されるように、作動ボルト２０は、第１端部２２と第２端部２４とを有している。第１端部２２にはボルトロック面７０を有するボルトロックセグメント６５が備わっている。バイト支持部材１５の内部には作動ナット７５が回転可能に取付けられて、作動ボルト２０の第２端部２４に螺合され、固定されている。作動ナット７５はナットロック面８５を有するナットロックセグメント８０を有している。作動ボルト２０が、例えば図１の矢印Ｔで表されるようにロック方向に回転すると、作動ナット７５がボルト第１端部２２の方へ引き寄せられ、それによって、ナットロック面８５とボルトロック面７０とが互いに引き寄せられて、バイトホルダーにおけるロック可能面どうしが係合する。作動ボルト２０の第２端部２４は、作動ナット７５を通って延びているボア１３５の内壁におけるねじ部１３０に嵌まり合って係合するねじ部１２５を有する。作動ボルト２０はキャビティー１４５を有する作動ボルト頭部１４０を有し、キャビティー１４５は六角形であってもよく、作動ボルト２０を回転させる工具を受け入れるためにボルト頭部の内部へ延びている。このような構成に代えて、作動ボルト２０を回転させる工具を受け入れる形状構成であればどのような形状構成でも適用することができ、そのような形状構成は締付具デザインの当業者に周知である。さらにまた、作動ボルトを回転させる代わりに、ボルトを回転するように取付け、作動ナットとしてそのように回転させることのできるようにデザインされた適切なナットを使って回転させるようにしてもよい。
【００１３】
図４には、バイト支持部材１５の内部にバイトホルダー２５を固定するためのロック位置にある作動ボルト２０および作動ナット７５が示されている。支持部材１５の第１孔５５および第２孔６０は、それぞれ作動ボルト２０および作動ナット７５への横方向の支持を提供するとともに、半径方向軸Ｒ１に沿った作動ナット７５および作動ボルト２０の動きを制限することができる。作動ボルト２０も作動ナット７５もバイト支持部材１５の第１孔５５または第２孔６０に螺合されて固定されているわけではない、ということを留意すべきである。このため、この装置がロック解除状態にあるときに起きることであるが、バイトホルダー２５のシャンク３０がバイト支持部材１５から取り外されると、作動ボルト２０および作動ナット７５は半径方向軸Ｒ１に沿って自由に動くことができる。このような動きをすることができることで、バイトホルダー２５がバイト支持部材１５の内部に置かれ、作動ボルト２０がロック方向へ回転されると、作動ナット７５は作動ボルト２０の第１端部２２へ向かって引き寄せられ、シャンク３０のロック可能面９０，９５は等しい力で係合する。
【００１４】
バイトホルダー２５がバイト支持部材１５の中へ挿入されていないときは、ボルト２０とナット７５とが自由に孔５５、６０の中で摺動するので、実際問題として、ボルト２０がバイト支持部材１５から滑り出るのを防止すべきである。図４に示されるように、第１孔５５には、作動ボルト２０の第１端部２２におけるフランジ１１０の段部１０５に係合し、それによって、作動ボルト２０および作動ナット７５が軸Ｒ１に沿って矢印ＤＮで表されるように下方への移動を制限する段部１００を画定する第１孔フランジ径Ｄ１と、これよりも小径の第１孔ボルト径Ｄ２とを有する。同様にして、第２孔６０は、作動ナット７５の対応する段部１２０に係合し、それによって、作動ボルト２０および作動ナット７５が軸Ｒ１に沿って矢印ＵＰで表されるように上方へ動くのを制限する段部１１５を画定する第２孔ナット幅Ｄ３およびＤ４を有する。
【００１５】
作動ナット７５を作動ボルト２０上で進めるためには、作動ボルト２０を回転するときに作動ナット７５が回転するのを阻止することが必要である。１つの実施形態によれば、図１に示されるように、作動ナット７５は方形状であってもよい。加えて、ナット７５は、どのような非円形状または多角形状であってもよい。第２孔６０は、作動ナット７５の形状と一致し、それによって、第２孔６０の内部に作動ナット７５を回転しないように取り付けるキャビテイーを提供する。このようにして、作動ボルト２０が回転するときに、回転しないように取り付けられた作動ナット７５は、ただ半径方向軸Ｒ１に沿って直線状にのみ動くことになる。
【００１６】
図５には、バイトホルダー２５の断面図が示されており、この図は、シャンク３０の特徴を強調するために、図４とともに用いられる。シャンク３０は、後ろ向き当接面４５に隣接し、接続されているとともに、切削バイトや他の構成体を取り付けることのできるバイトホルダーの前方端部２８から後方へ延びている。先に論じたように、シャンク３０は、第１バイトホルダーロック可能面９０と、第２バイトホルダーロック可能面９５とを有する。これらの面は、周方向へ間隔を置いて配置されてシャンクの壁３２を通って延びている穿孔１５０，１５５によって画定されている。
【００１７】
図４に戻って説明すると、この図にはロックされた位置にある装置が示されており、作動ボルト２０が締められると、作動ボルト２０のロック面７０が第１バイトホルダーロック可能面９０へ付勢されるとともに、作動ナット７５のロック面８５が第２バイトホルダーロック可能面９５へ付勢されて、シャンク３０をバイト支持部材１５の内部に付勢する。
【００１８】
図４に示されるように、便宜上、作動ボルト２０の前方半体１６０および後方半体１６５を参照する。
【００１９】
ロック操作の間に作動ボルト２０および作動ナット７５によってシャンク３０に掛かる力はすべて、半径方向軸Ｒ１の後方へ加えられる。作動ボルト２０の前方半体１６０には、作動ボルト２０のロック面７０と穿孔１５０との間にクリアランスＣ１があり、さらに、作動ナット７５のロック面８５と穿孔１５５との間にクリアランスＣ２がある。このようにして、ロック位置にある作動ボルト２０と作動ナット７５との相対する力が、シャンク３０を、作動ボルト２０の後方半体１６５の方へ付勢する。
【００２０】
図３に戻って簡単に説明すると、作動ボルト２０にはさらにシャンク３０の解除可能面１８５（図４）に当接してその面を前方へ付勢し、バイトホルダーのシャンク３０をバイト支持部材１５から放出するための解除面１７５を有する解除セグメント１７０が含まれている。この解除セグメント１７０は、作動ボルト２０の第１端部２２と第２端部２４との間に配置されている。解除面１７５は、ボルト２０におけるシャンク２１内のリセスであってもよく、そのリセスは凹面（concave）であってもよい。さらにまた、解除面１７５は、ほぼ円錐形状であってもよい。
【００２１】
図３で強調された部分３Ａを改変して示す図３Ａに示されるように、解除セグメント１７０には、作動ボルト２０のシャンク２１から突出する凸面（convex）でもよい突出面を提供する解除面１７６が備わっていてもよい、ということを認識すべきである。このような凸面はバイトホルダーにおける細長面（linear surface）に作用して点接触をもたらすことができる。バイトホルダー２５の解除可能面１８５とボルト２０の解除面１７６とは１つの線に沿って接触をするのが好ましいが、点接触あるいは面接触をしてもよく、これらの接触をもたらすような構成は本発明の範囲内にある。
【００２２】
図４では、この装置がロック位置にあるときは、解除面１７５は、バイトホルダー２５の突出セグメント１８０に隣接する位置にある。この突出セグメント１８０には解除可能面１８５がある。しかし、これら２つの部品は接触していない。図６に示されるように、作動ボルト２０がロック解除方向へ回転した後にこの装置がロック解除位置に置かれると、作動ナット７５および作動ボルト２０におけるそれぞれのロック面７０，８５が、シャンク３０の第１バイトホルダーロック可能面９０および第２バイトホルダーロック可能面９５から離れるまで作動ナット７５が、作動ボルト２０の第１端部２２から遠ざかる。その結果、シャンク３０は作動ボルト２０および作動ナット７５によって拘束されなくなる。
【００２３】
バイトホルダー２５をバイト支持部材１５から取り外すために、バイトホルダーのシャンク３０には、図１に一番はっきり示されるように、シャンク３０の上部に一対の平坦面３３，３４が設けられているとともに、シャンク３０の下部に同様な一対の平坦面（図示略）が設けられている。これらの平坦面によってクリアランスが設けられるので、バイトホルダー２５をバイト支持部材１５から取り外すための、ボルト２０とナット７５との距離を小さくすることができる。このことによって、ボルト２０とナット７５とがそれらの距離をいっそう小さくして作動することができるので、いっそうコンパクトなデザインにすることもまた可能になる。
【００２４】
作動ボルト２０と作動ナット７５とによってもたらされた確実なロックが解除された後であっても、バイトホルダー２５のシャンク３０がバイト支持部材１５の内部で摩擦係合し続けるということは珍しいことではない。そのような状況では、バイトホルダー２５を作動ボルト２０の前方半体１６０へ向けて確実に移動させて、バイトホルダー２５をバイト支持部材１５から解除することが必要である。
【００２５】
図６に示されるように、作動ボルト２０が充分に回転すると、作動ボルト２０の解除面１７５がバイトホルダー２５の解除可能面１８５に係合して、バイトホルダー２５が作動ボルト２０の前方半体１６０へ向かって確実に移動する。このような移動の後に、バイトホルダー２５はバイト支持部材１５の内部で充分にゆるむので、バイトホルダー２５をバイト支持部材１５から手で取り外すことができる。
【００２６】
先に説明したように、作動ボルト２０および作動ナット７５は、半径方向軸Ｒ１に沿ったバイト支持部材１５によって、軸方向には拘束されていない。したがって、作動ボルト２０が上方へ移動してバイトホルダー２５をバイト支持部材１５から強制的に取り外すことができるように、作動ナット７５を軸方向に拘束する必要がある。このような作業を達成するために利用することのできる、様々な機構がある。
【００２７】
まず第１には、図２に示されるように、このようなバイト支持部材１５が工作機械４０５（仮想線で示す）における長孔４００（仮想線で示す）の内部に取り付けられることは普通である。バイト支持部材１５は、機械加工の当業者に既知のいくつかの従来技術をいくつでも用いて、長孔４００の内部に固定される。バイト支持部材１５がそのような長孔４００に取り付けられると、作動ナットが長孔４００の下面４１０によって物理的に閉塞され、それによって、バイト支持部材１５の境界を越える作動ナット（図示略）の軸方向移動が阻止される。
【００２８】
代わりの案では、図６における矢印７によって強調され、いくつかの細部が改変されたバイト支持部材１５の一部である図７に示されるように、一方の側部に溝付きリセス２０５を有する作動ナット２００を提供することは完全に可能であり、そのリセス２０５は、拘束ピン２１０と係合し、その拘束ピン２１０はバイト支持部材の内部へ延びるとともにリセス２０５の側部に係合して作動ナット２００の軸方向の移動を制限する。
【００２９】
この作動ナット２００は、それがバイト支持部材１５における嵌合用孔の中へ入れられたときに回転するのが阻止されるように、非円形であってもよい。図７に示されるものに類似したピン２１０を利用することで、軸方向の移動を制限することができるので、作動ナット２００は円柱状の形状構成をとることができる。したがって、ピン２１０は、その作動ナットの軸方向移動を制限すると同時に作動ナット２００の回転を制限するという２つの機能を達成することができる。
【００３０】
図８には、図５における矢印「８−８」に沿ったシャンク３０の平面図が示されている。例示の目的のために、半径方向軸Ｒ１は紙面の外へ延びており、穿孔１５０の内部に点として示されている。第３の軸Ｒ２は、半径方向軸Ｒ１および長手軸Ｌに対して垂直である。作動ボルト２０のロック面７０は仮想線で示されている。このロック面７０は、クロスハッチングＣＨで示されるように、シャンク３０の第１バイトホルダーロック可能面９０に係合している。ロック可能面９０の係合部分は、半径方向軸Ｒ２の後方位置から作動ボルト２０のロック面７０に接して接触面を画定しており、その接触面は、好ましい角度が５０度から６０度の間にある５度から８０度までの角度Ｃを形成している。図８に示されるように、この接触面は、Ｒ２軸のわずかに後方へ角度Ｄだけ傾斜しているのが好ましく、この角度Ｄは１度から３０度までの値をとることができる。
【００３１】
ここまで例示されてきたのは作動ボルト２０が係合する第１バイトホルダーロック可能面９０の細部であるが、第２バイトホルダーロック可能面９５（図４）も同様であって、ナットロック面８５は、第２バイトホルダーロック面９５に同様にして、また、同じ角度で、接触する。
【００３２】
長孔２２０が穿孔１５０から後方へ延び、シャンク３０を完全に貫通し、シャンク３０を、バイト支持部材１５の内部で作動ボルト２０および作動ナット７５の周りに挿入することができる。さらにまた、長孔２２０によって、シャンク３０の側部２２５および側部２３０が軸Ｒ２に沿って半径方向外側へ広がることが可能になり、同時に、シャンク３０は、バイトホルダー２５がバイト支持部材１５の内部にロックされるときに後方へ付勢される。この広がりは、シャンク３０の側部２２５および側部２３０が外方へ広がってバイト支持部材１５のボア４０（図１）に接する必要のあるときに有用である。しかしながら、シャンク３０がバイト支持部材１５のボア４０の中に締り嵌めで嵌合するときには、このような広がりは必要ではない。
【００３３】
長孔２２０と同一の長孔がシャンク３０の反対側にあり、長孔２２０について行われたのと同じ議論がその長孔に関して行われる。
【００３４】
長孔２２０とシャンク３０上の反対側にある長孔との幅は、作動ボルト２０の幅および作動ナット７５の幅とともに変更させて、バイトホルダー２５を、バイト支持部材１５内に単一の向きに取り付けることができる。
【００３５】
シャンク３０がボア４０内に締り嵌めで勘合するときに、半径方向の締めしろは、０．０００２〜０．００１０インチ（約０．０００５０８〜０．００２５４センチメートル）であるべきであり、好ましくは０．０００４〜０．０００８インチ（約０．００１０１６〜０．００２０３２センチメートル）である。
【００３６】
作動ボルト２０はロックのために回転するので、作動ボルト２０のロック面７０は、ボルト２０の周縁に延在している。したがって、ロック面７０は、ボルト軸Ｒ１周りに中心線のある円錐形を形成する。
【００３７】
これに対して、作動ナット７５は回転しないので、作動ボルト２０の周縁のみがロック面８５を有していなければならない。しかしながら、便宜のためと、ナット７５の不適切な配置を防止するために、ロック面８５はボルト２０の周縁に延在してもよい。
【００３８】
ロック面７０および８５は形状がほぼ円錐形であり、軸Ｒ１に沿った共通の中心線がある。このことによって、ロック面７０は、同様の円錐形状を有するシャンク３０の第１バイトホルダーロック可能面９０に完全に係合する。このような構成によれば、発生した力は２つの面の間における接触面にわたって分配されるので、そのロック面と第１バイトホルダーロック可能面９０との間に比較的高い力を加えることができる。これと同じ概念は、ロック用くさび形面８５に対するのと同様に、第２バイトホルダーロック可能面９５に適用される。
【００３９】
ロック位置では、ボルト２０およびナット７５におけるロック面７０，８５の中心線は、第１および第２のバイトホルダーロック可能面９０，９５の中心線ＣＮと同軸である。これらの面はそれぞれ、接合円錐によって画定されるので、このことによって、バイト支持部材１５の内部で長手軸Ｌの周りにシャンク３０の半径方向の整合が提供される。
【００４０】
このような半径方向の調節は、作動ボルトにおける円錐と、円錐形状ではないがシャンクの関連するロック可能面における接合面に合致する、明作動ナットにおける平坦くさび形面との使用を通して、達成することもできる。
【００４１】
図９には、図８に示されるものと同一であるが、この装置のバイトホルダー解除構成を議論するのに使われるバイトホルダー２５が示されている。図８とまったく同様に、半径方向軸Ｒ１は点として表され、また、Ｒ２と標記される第３の軸は半径方向軸Ｒ１および長手軸Ｌに対して垂直である方向へ延びていた。作動ボルト２０における解除セグメント１７０の解除面１７５は仮想線で示されている。
【００４２】
図５に着目すると、バイトホルダー２５上の突出部分１８０の解除可能面１８５には溝２３５が備わっており、この溝は、一定の半径でシャンク３０の壁３２を通って延びているとともに軸ＣＮの前方に配置されている。
【００４３】
その溝２３５と、作動ボルト２０の解除くさび形１７５に関する解除可能面１８５とが、図４の線「１０−１０」に沿った断面図である図１０にさらに示されている。しかしながら、図１０はこれらの面が互いの面から離れた状態を示していることを留意すべきである。解除セグメント１７５の外側半径Ｒ３は、作動ボルト２０が締められたときに作動ナット７５が上方へ移動しかつ解除セグメント１７５が溝２３５の解除可能面１８５に直接当接するまで移動し、それによって、溝２３５への線接触２３７が提供されてバイトホルダー２５を放出するように、溝２３５の解除可能面１８５の半径Ｒ４よりも小さい、ということを明白にすべきである。
【００４４】
図３および図４に着目すると、作動ボルト２０のロック面７０と半径方向軸Ｒ１とはある角度Ａをなしている。この角度Ａの範囲は、１０〜６０度であり、好ましい角度は３０度である。作動ナット７５のロック面８５と半径方向軸Ｒ１とは同様な角度Ａをなしている。これと同じように、第１バイトホルダーロック可能面９０および第２バイトホルダーロック可能面９５は、図４に示されるように、シャンク３０がバイト支持部材１５の内部に固定されたときの中心線ＣＮ（図５）と同軸である半径方向軸Ｒ１に対して同じ角度Ａをなしている。
【００４５】
図３および図６に着目すると、解除セグメント１７０の解除可能面１７５と半径方向軸Ｒ１とはある角度Ｂをなしている。この角度の範囲は、１０〜６０度であり、好ましい角度は３０度である。加えて、バイトホルダー２５（図５）上の溝２３５の解除可能面１８５は半径方向軸Ｒ１と同様の角度Ｂをなしている。
【００４６】
これまで議論したバイト支持部材１５は工作機械の長孔の中に取り付けるのに適した方形シャンク部材であるが、図１１に着目すると、本発明のデザインは、少しの改変を加えて、先に議論したのと同じ作動ボルト２０および作動ナット（図示略）を利用するブロック５００の中に組み入れることができる、ということを認識すべきである。このブロック５００は、取り付け用ボルト孔５０５，５１０を通って延びるボルトを使って工作機械の主軸の面に直接取り付けてその面の中へ入れるようにしてもよい。バイトホルダー２５は、先に議論したバイト支持部材１５の中にバイトホルダー２５が取り付けられたのと同じ方法で、ブロック５００に取り付けられる。図７に示されるピン構成体は、作動ナットを拘束するためにボア５１５の内部に用いられる。
【００４７】
バイトホルダー２５には、図１に示されるように、切削バイトを入れておくためのポケット２７が備わっている。図１２には、工業界において一般に特定された１つの製品が、モジュール式シャンク３０が機械加工されていない材料の大きい塊り３０５に取り付けられたバイトホルダーブランク３００として示されている。この種のブランクを初めに用意してそのブランクを、図１に示されるように切削バイトを入れておくための構成を含む所望の形状構成に機械加工することは、金属加工業界において一般的なことである。
【００４８】
しかしながら、このようなブランクを機械加工する可能性は制限されるものではなく、定置型切削バイト、回転型切削バイトを受け入れるためにそのようなブランクを機械加工すること、または、延長用部品や他のバイトホルダーのための継手として作用するようにそのブランクを機械加工することは、一般的なことである。したがって、この発明は、シャンクにおけるバイトホルダーに限定されるものではなく、図１に示されるものに類似した、シャンク３０を利用する金属加工作業のためのあらゆる装置に拡張することができる。
【００４９】
関連するバイト支持部材１５のシャンク３０およびボア４０は管状として例示されたが、この発明はそのような形状に限定されるべきではない。
【００５０】
作動ボルト２０はバイトホルダー２５をバイト支持部材１５から放出するために使われたが、これに代えて、少しの改変を加え、作動ナット７５に、作動ボルト２０に示されたものに類似した解除セグメント１７５が備わっているように構成してもよい、ということを認識すべきである。
【００５１】
最後に、この装置は小さいバイトに適用することが理想的であるが、この装置はそのようなバイトの使用に限定すべきではなく、また、この装置はあらゆる寸法あるいはあらゆる形状のバイトホルダーとともに使うのに有用である、と理解すべきである。
【００５２】
本発明とそれが意図する多くの利点とは上記の記述から理解されるということが予想され、また、部品の形状、構成および配置に、この発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく、また、その実質的なすべての材料の利点を犠牲にすることなく、さまざまな変形を行うことができるということは明らかであり、先に説明されたこの明細書における形態は単なる好適なあるいは模範的な実施形態にすぎないということも明らかであるということが予想される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るバイトホルダーアセンブリーの斜視図である。
【図２】 工作機械における長孔の内部に取り付けられた、本発明に係るバイトホルダーアセンブリーの組立斜視図である。
【図３】 作動ボルトおよび作動ナットの側面図である。
図３Ａは、図３における矢印３Ａで表されたセグメントの変形例である。
【図４】 図２における矢印「４−４」に沿った断面図であり、ロック位置にある装置を示している。
【図５】 図１における矢印「５−５」に沿ったバイトホルダーのシャンクの断面図である。
【図６】 図４の断面図に類似した断面図であるが、バイトホルダーをバイト支持部材から取り出すために高くされたロック解除位置にある作動ボルトのを含む構成を示している。
【図７】 図６における矢印７によって表された断面図の変形部分を示している。
【図８】 図５における矢印「８−８」に沿ったバイトホルダーのシャンクの平面図である。
【図９】 図８に類似したバイトホルダーのシャンクの図であるが、異なる特徴を示すために変更されている。
【図１０】 図４における矢印「１０−１０」に沿った断面図である。
【図１１】 工作機械に取り付けることができ、本発明を組み入れているブロック図である。
【図１２】 どのような特定用途のためにもまだ機械加工されていないバイトホルダーのブランクの斜視図である。

Claims (46)

1. ロック可能面と解除可能面とを含むシャンクを有するバイトホルダーを解除可能に保持するための装置であって、
   （ａ）長手軸に沿った前向き面とボアとを有し、前記ボアが、前記前向き面と交差するとともに、前記バイトホルダーのシャンクを収容するために前記前向き面から後方へ延びているバイト支持部材と、
   （ｂ）前記長手軸に対して半径方向軸Ｒ１に沿って前記バイト支持部材の内部に配置され、ボルトロック面を有しているボルトロックセグメントを含む第１端部を有し、前記シャンクの解除可能面に当接しかつ前記解除可能面を前方へ付勢して前記バイトホルダーシャンクを前記バイト支持部材から放出するための解除面を有する解除セグメントを有する、回転可能な作動ボルトと、
   （ｃ）前記バイト支持部材の内部に回転しないように取り付けられて作動ボルトの第２の端部に螺合可能に固定され、かつナットロック面を有しているナットロックセグメントを有している作動ナットと、
   を備え、
   （ｄ）前記作動ボルトがロック方向へ回転すると、前記作動ナットがボルト第１端部へ引き寄せられ、それによって、前記ナットロック面とボルトロック面とを同時に引き寄せてバイトホルダーに係合し、バイトホルダーが前記バイト支持部材の内部にロックされる、バイトホルダーを解除可能に保持するための装置。
2. 前記作動ボルトが、前記バイト支持部材を通り、かつ、前記半径方向軸Ｒ１に沿って延びる貫通路の内部に配置され、それによって、前記支持部材の内部に第１孔および第２孔を画定するとともに前記第１孔および第２孔が互いにまっすぐ向き合っている請求項１に記載の装置。
3. 前記第１孔および第２孔はそれぞれ、前記作動ボルトおよび作動ナットへの横方向の支持を提供するとともに、前記ナットおよび前記ボルトの前記半径方向軸Ｒ１に沿った摺動移動を可能にし、かつ、前記ナットおよび前記ボルトが等しい力でバイトホルダーのシャンクを締め付けることを可能にする請求項２に記載の装置。
4. 前記作動ナットの前記ロックセグメントのロック面が、半径方向軸Ｒ１との間に１０^o〜６０^oの角度を形成している請求項３に記載の装置。
5. 前記作動ナットの前記ロックセグメントのロック面が、半径方向軸Ｒ１との間に略３０^oの角度を形成している請求項４に記載の装置。
6. 各ロック面が、円錐形を有している請求項３に記載の装置。
7. 前記各ロック面の円錐形が、前記ボルトの軸Ｒ１と同軸である中心線を有している請求項６に記載の装置。
8. 前記作動ボルトの第１端部が、前記作動ボルトを回転させるための工具に適合することのできるキャビテイーを含む頭部を有している請求項１に記載の装置。
9. 前記解除セグメントが、前記作動ボルトの前記第１端部と第２端部との間に配置されている請求項１に記載の装置。
10. 前記作動ボルトが、シャンクを有し、かつ、前記解除面が、前記シャンクの内部に凹状にされている請求項９に記載の装置。
11. 作動ボルトが、シャンクを有し、前記解除面が、前記シャンクから突出している請求項９に記載の装置。
12. 前記解除セグメントの解除面が、前記半径方向軸Ｒ１との間に１０^o〜６０^oの角度を形成している請求項１１に記載の装置。
13. 前記解除セグメントの解除面が、前記半径方向軸Ｒ１との間に略３０^oの角度を形成している請求項１２に記載の装置。
14. 前記解除面が、円錐形を有している請求項９に記載の装置。
15. 前記作動ナットが、貫通路の内部に拘束されている請求項１に記載の装置。
16. 前記ナットの一方の側部の中に溝が延びており、前記溝と係合しかつ前記ナットを拘束するために前記バイト支持部材をピンが貫通する請求項１５に記載の装置。
17. 前記作動ナットは、前記ナットが回転するのを制限するために、多角形状を有しているとともに、前記バイト支持部材における一致する多角形状の中に嵌められている請求項１に記載の装置。
18. 前記多角形状が、四辺形である請求項１７に記載の装置。
19. 前記ナットが、円形状であり、該ナットに延びる溝を有しており、前記ナットが回転および軸方向へ移動するのを制限するために、ピンが前記バイト支持部材の中へ延びて前記溝の側部に係合する請求項１に記載の装置。
20. ロック可能面と解除可能面とを含むシャンクを有するバイトホルダーを解除可能に保持するための装置であって、
    （ａ）長手軸に沿った前向き面とボアとを有し、前記ボアが、前記前向き面と交差するとともに、前記バイトホルダーのシャクを収容するために前記前向き面から後方へ延びているバイト支持部材と、
    （ｂ）前記長手軸に対して半径方向軸Ｒ１に沿って前記バイト支持部材の内部に配置され、
    （ｉ）前記半径方向軸Ｒ１に対してある角度を形成しているボルトロック面を有するボルトロックセグメントと、
    （ｉｉ）前記シャンクの解除可能面に当接しかつ前記解除可能面を前方へ付勢して前記バイトホルダーシャンクを前記支持部材から放出するための解除面を有する解除セグメントと、
    を含む第１端部を有する作動ボルトと、
    （ｃ）前記バイト支持部材の内部に回転不能に取り付けられて前記作動ボルトの第２端部に螺合可能に固定され、前記半径方向軸Ｒ１との間にある角度を形成する面を含むナットロックセグメントを有する作動ナットと、
    を備えるバイトホルダーを解除可能に保持するための装置。
21. 長手軸と前向き面を有するバイト支持部材のボアの中に取り付けるためのバイトホルダーであって、前記長手軸に対して半径方向の軸Ｒ１に沿って移動可能なナットを螺合可能に固定された作動ボルトによって前記ボア内に前記長手軸に沿って後ろ向きに固定されるようになされており、前記ナットとボルトがそれぞれロック面を含むロックセグメントを有し、ボルトが、解除面を含む解除セグメントをさらに有する、バイトホルダーにおいて、
    （ａ）切削バイトを取り付けることが可能な前方端部と、
    （ｂ）前記前方端部に隣接し、前記前方端部から後方へ離れるように延びるシャンクと、を備え、このシャンクが、
    （ｉ）前記ボルトの解除面と係合可能な解除可能面のある突出セグメントと、
    （ｉｉ）前記ボルトおよびナットの前記ロックセグメントと係合可能であり、前記シャンク周りに周方向へ間隔を空けて互いにまっすぐ向き合って配置された穿孔によって画定されたロック可能面がある一対のロック可能セグメントと、
    を有し、
    （ｃ）前記作動ボルトがロック方向へ回転された場合に、前記ロック可能セグメントが前記ボルトおよびナットの内の一つの前記ロックセグメントにより後方へ付勢され、
    （ｄ）前記作動ボルトが解除方向へ回転された場合に、前記解除可能面が前記ボルトの解除面により前方へ付勢され、
    （ｅ）前記シャンクが、前記作動ボルトが各穿孔に接近できるように、それぞれの穿孔の後方区域に、各穿孔からシャンクの一端部へ延びるそれぞれ１つの長孔を有している、
    バイトホルダー。
22. バイトホルダーの前記前方端部に隣接してかつ接続し、前記バイト支持部材の前記前向き面に当接するための後ろ向き当接面をさらに含んでいる請求項２１に記載のバイトホルダー。
23. 前記各ロック面が、円錐形状を有しており、前記円錐が、円錐中心線を有している請求項２１に記載のバイトホルダー。
24. 前記各ロック面が、前記円錐中心線の後方に位置している請求項２３に記載のバイトホルダー。
25. 前記円錐中心線が、前記作動ボルトにおける前記ロック面の中心線と同軸である請求項２４に記載のバイトホルダー。
26. 前記円錐状のロック面が、前記ロック可能面を前記円錐中心線の後方から係合させるために、前記円錐の周りに一部延在する請求項２３に記載のバイトホルダー。
27. 前記ロック可能面が前記円錐状のロック面と接触可能な接触面を有し、該接触面が、前記長手軸及び半径方向軸Ｒ１と直交する軸から半径方向にある角度傾斜した半径方向の線から５^o〜８０^oの接触角度Ｃの範囲において前記ロック可能セグメントに延在する請求項２６に記載のバイトホルダー。
28. 前記角度Ｃが、略５０^o〜６０^oの間にある請求項２７に記載のバイトホルダー。
29. 前記ロック可能面の一部ではない前記穿孔の部分が、前記作動ボルトのロック面から間隔を置いて配置されている請求項２６に記載のバイトホルダー。
30. 前記解除可能面が、前記作動ボルトの中心線の前方に配置されている請求項２１に記載のバイトホルダー。
31. 前記解除可能面が、円錐形状を有している請求項３０に記載のバイトホルダー。
32. 前記円錐状の解除可能面が、前記作動ボルトの解除面の中心線と同軸である中心線を有し、解除可能な穿孔の中心線の後方区域において、前記作動ボルトがロック位置にあるとき、前記シャンクの前記解除可能な穿孔と前記ボルトの解除面との間にクリアランスがある請求項３１に記載のバイトホルダー。
33. 前記円錐状の解除可能面が、前記解除可能なボルトの解除面の中心線からオフセットされている中心線を有し、解除可能な穿孔の中心線の後方区域において、前記作動ボルトがロック解除位置にあるとき、前記シャンクのロック可能な穿孔と前記ボルトの解除面との間にクリアランスがある請求項３１に記載のバイトホルダー。
34. バイトホルダーの前記解除可能面と前記ボルトの解除面との接触が前記作動ボルトの中心線の前方で起きる請求項３３に記載のバイトホルダー。
35. 前記バイトホルダーシャンクが、円錐状である請求項２１に記載のバイトホルダー。
36. 長手軸と前向き面を有するバイト支持部材のボアの中に取り付けるためのバイトホルダーであって、前記長手軸に対して半径方向の軸Ｒ１に沿って移動可能なナットを螺合可能に固定された作動ボルトによって前記ボア内に前記長手軸に沿って後ろ向きに固定されるようになされており、前記ナットとボルトがそれぞれロック面を含むロックセグメントを有し、ボルトが、解除面を含む解除セグメントをさらに有する、バイトホルダーにおいて、
    （ａ）切削バイトを取り付けることが可能な前方端部と、
    （ｂ）前記前方端部から後方へ離れるように延びるシャンクと、を備え、このシャンクが、
    （ｉ）前記ボルトの解除面と係合可能な解除可能面を含み、前記ボルトの解除面と係合することで前記解除可能面を前方に付勢して前記支持部材を放出する、突出セグメントと、
    （ｉｉ）前記ボルトおよびナットの前記ロックセグメントと係合可能であり、前記シャンク周りに周方向へ間隔を空けて互いにまっすぐ向き合って配置された穿孔によって画定されたロック可能面がある一対のロック可能セグメントと、
    を有し、
    （ｃ）前記ロック可能セグメントのロック可能面が円錐状であり、前記長手軸及び半径方向軸Ｒ１と直交する軸から半径方向にある角度傾斜した半径方向の線から５^o〜８０^oの接触角度Ｃの範囲において前記ロック可能セグメントに延在し、
    （ｄ）前記シャンクが、前記作動ボルトが各穿孔に接近できるように、それぞれの穿孔の後方区域に、各穿孔からシャンクの一端部へ延びるそれぞれ１つの長孔を有している、
    バイトホルダー。
37. バイトホルダーをバイト支持部材の前向き面内のボアの中に取り付けるためのコンビネーションであって、
    （ａ）バイト支持部材であって、
    （ｉ）長手軸に沿った前向き面とボアを有し、前記ボアが、前記前向き面と交差するとともに、前記バイトホルダーのシャンクを収容するために前記前向き面から後方へ延び、
    （ｉｉ）作動ボルトを有し、前記作動ボルトが、前記長手軸に対して半径方向軸Ｒ１に沿って前記バイト支持部材の内部に配置されているとともに、ボルトロック面を有しているボルトロックセグメントを含む第１端部と、解除面を含む解除セグメントとを有し、
    （ｉｉｉ）作動ナットを有し、前記作動ナットが、前記バイト支持部材の内部に回転可能に取り付けられて前記作動ボルトの第２端部に固定され、かつナットロック面を有しているナットロックセグメントを有する、
    バイト支持部材と、
    （ｂ）切削バイトを取り付けることが可能な前方端部と、前記前方端部から離れるように後方へ延びているシャンクとを有し、前記シャンクが、
    （ｉ）前記ボルト解除面が係合可能な解除可能面を含む突出セグメントと、
    （ｉｉ）前記シャンク周りに周方向に間隔を空けて互いにまっすぐ向き合って配置された穿孔によって画定されるとともに前記ボルトロック面とナットロック面とが係合可能なロック可能面のある一対のロック可能セグメントと、
    を有し、
    （ｃ）前記作動ボルトがロック方向へ回転された場合に、前記ロック可能セグメントが前記ボルトおよびナットの内の一つの前記ロックセグメントにより後方に付勢され、
    （ｄ）前記作動ボルトが解除方向へ回転された場合に、前記突出セグメントが前記ボルトの解除面により前方へ付勢され、
    （ｅ）前記シャンクが、前記作動ボルトが各穿孔に接近できるように、それぞれの穿孔の後方区域に、各穿孔からシャンクの一端部へ延びるそれぞれ１つの長孔を有している、
    バイトホルダーをバイト支持部材のボアの中に取り付けるためのコンビネーション。
38. 前記作動ボルトが、前記バイト支持部材の長手軸に対して半径方向の軸に沿って置かれ、かつ、前記作動ボルトのロック面が、前記半径方向軸の後方区域において、前記シャンクのロック可能面に係合する請求項３７に記載のコンビネーション。
39. 前記作動ボルトが、前記バイト支持部材の長手軸に対して半径方向の軸に沿って置かれ、かつ、前記作動ボルトの解除面が、前記半径方向軸の前方区域において、前記シャンクの解除可能面に係合する請求項３７に記載のコンビネーション。
40. 前記バイトホルダーシャンクが、円錐状であり、前記バイト支持部材のボアが、前記シャンクを収容するように適合されている請求項３７に記載のコンビネーション。
41. 前記バイトホルダーシャンクと前記バイト支持部材のボアとが、０．０００５０８〜０．００２５４センチメートルの半径方向の締めしろにて締まり嵌めで嵌り合う請求項４０に記載のコンビネーション。
42. 前記半径方向の締めしろが、０．００１０１６〜０．００２０３２センチメートルである請求項４１に記載のコンビネーション。
43. 前記バイトホルダーの一対のロック可能面が、ロック可能な円錐における共通の中心線を含む円錐の形状を有している請求項３７に記載のコンビネーション。
44. 前記ロック可能面が、前記円錐中心線の後方に位置する請求項４３に記載のコンビネーション。
45. 前記作動ボルトのロック面と前記作動ナットのロック面とが、ロック用円錐における共通の中心線を含む円錐形状を有し、前記ロック可能な円錐の中心線が前記ロック用円錐における中心線と同軸である請求項４３に記載のコンビネーション。
46. 前記シャンクが所定の半径方向の位置において前記長手軸周りに確実に配置されるように、前記バイトホルダーにおける前記ロック可能面の円錐が、前記作動ナットにおける前記ロック面の円錐および前記作動ボルトにおける前記ロック面の円錐に適合している請求項４５に記載のコンビネーション。

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