JP4901758B2 - 選択的に付勢される部材を備える工具 - Google Patents

Description

本発明は、包括的には、中ぐり工具及びリーマ工具に関し、特に、長さ対直径比が比較的大きいボアを形成又はリーマ加工することができる半径方向に調整可能な工具を対象とする。

［優先権］
本願は、２００５年１月１８日に出願された「Tool with Selectively-Biased Member」と題する米国仮特許出願第６０／６４４，７３２号の開示の優先権を主張する。

従来のマシニングセンタ回転工具には、回転軸を通して切削ブレードの付近に潤滑剤が供給されるものがある。一例は、１９９８年７月７日に発行された米国特許第５，７７５，８５３号に示されており、当該特許の開示を参照により本明細書に援用する。別の例は、２００１年８月７日に発行された米国特許第６，２７０，２９５号に示されており、当該特許の開示を参照により本明細書に援用する。さらに別の例は、２００３年９月３日に出願された米国特許出願第１０／６５４，３２８号に示されており、当該出願の開示を参照により本明細書に援用する。

中ぐり及びリーマ加工を含む多くの工作機械動作において、工具と被加工物との間の摩擦は、莫大な量の熱エネルギーを発生させる場合があり、これは２０００°Ｆ（１１００℃）以上の温度に達し得る。このような熱は、制御せずにおくと工具に深刻な損傷（例えば、割れ又は他の破損）を与えることで、工具寿命を短くし、工作機械動作の危険性及び費用を増大させ、仕上がりの品質及び精度を低下させる可能性がある。さらに、熱が発生させる摩擦は、被加工物を変色させる場合があり、焼戻し又は熱処理の効果を損なわせるか又は無効にする場合がある。当業界で一般に知られているのは、クーラント及び／又は潤滑剤を噴霧等によって加工領域に導入して、このような流体を切削工具と被加工物との間（例えば、工具−被加工物境界面）に供給することによって工具と被加工物との間の摩擦を減らすことで、工作機械動作で発生する熱エネルギーの除去を助けることができることである。

クーラント／潤滑剤流体を加工領域に供給することができるとはいえ、このような流体が実際に工具と加工される被加工物表面全てとの間の境界面に確実に進むようにするのは、多くの場合困難である。さらに、流体は、加工動作に伴う高温によって急速に蒸発し得る。したがって、工具が効果的に動作するには、概して、大量のクーラント／潤滑剤流体を継続的に加工領域に供給しなければならない。クーラント／潤滑剤流体を工具とボアホールの壁との間に保つというこの必要性は、工具を被加工物の内面と係合させている間はクーラント／潤滑剤流体を加工領域の近くに導入することができないような動作の場合、さらに問題となり得る。この問題は、長さ対直径比が比較的大きいボアを含め、いかなるタイプのボアの作製の状況でも生じる可能性がある。

使用中、工具のワーク係合面（例えば、切削ブレード又はブレードの反対側の支持部材）には、被加工物の内面からの粒子又は切削されたばかりの切りくずも付着し（loaded）、これがさらに、加工能力を低下させること及び／又は従来のクーラント／潤滑剤流体供給開口を詰まらせることによって工具の精度及び効果を低下させる可能性がある。この粒子の付着の可能性を減らすこと、及び付着した粒子を工具からできる限り迅速に除去することが好まれ得る。クーラント／潤滑剤流体をワーク係合面及び被加工物の加工面に向けて高速で噴射して、粒子を洗い流し、加工面にすでに付着している粒子を除去し、且つ工具及び被加工物を冷却するために、外部洗浄ジェット等のノズル機構を工具から独立して設けてもよい。上述のように、このように噴霧された流体を工具／被加工物境界面の最も重要な領域に実際に確実に到達させることは非常に困難であり得る。

クーラント／潤滑剤流体を加工領域に送る他の試みは、空気又は他の空気圧キャリアを含むものであった。外部から加えられる液体クーラント／潤滑剤と同様に、空気圧キャリアを用いる場合、乱流が発生して加工動作を妨げる可能性があり、多くの場合は流体が実際の加工領域に浸透することができない。従来、工具及び被加工物の冷却及び洗浄というこれら２つの要件に対処する試みは、工具の精度及び有用性を低下させる傾向にあった。

以上から分かるように、従来の工具の多くには、工具の精度、工具の寿命、又は自動工具交換システムとの使用の可能性を大幅に低下させ得るいくつかの欠点があった。従来の構造及び組立体の多くは、様々な異なる用法及びニーズに対応するように拡張することができない作業面を有する工具を提供する。このような組立体は、不均一な加工につながる可能性があると共に組立体の有効寿命を縮める可能性がある。種々のサイズのボアを同じ工具で切削又はリーマ加工でき、工具の過剰なストロークの結果として工具が過大にならず、且つ工具が半径方向に均一且つ選択的に拡張できるように、精密に制御された加工直径を有するワーク係合組立体を有する工具が、機械工業で現在必要とされている。

さらに、例えば５：１以上の長さ対直径比等の長さ対直径比が大きいボアを形成することに関連する様々な課題が、当業者には理解されよう。これらの課題は、ボア直径が高精度であることが望まれる場合、特に多くのボアを同じ工具によって比較的短期間で作製する場合に、さらに大きくなり得る。実際問題として、大径ボアに用いられる従来の工具の多くは、小径ボア、特に比較的長さの長い小径ボアの作製で用いるために都合よく縮小することができない。一方、従来の小径ボア作製工具では、ボアサイズ又は仕上げに悪影響を及ぼす可能性のあるチャタリング及び工具撓みが生じやすい可能性がある。そのため、長さ対直径比が大きいボアを高精度で形成するのに十分な剛性を有する中ぐり工具が必要とされる。

比較的長さの長いボアの作製における従来の中ぐり工具の使用中に直面し得る別の課題は、穿孔中にこのような工具が受けるトルクである。比較的長さの長いボアの作製には、同様に比較的長さの長い工具を用いる必要があり得ることが、当業者には理解されよう。このような工具長さに対応して、工具が受けるトルクの量の計算における因子となるトルクアーム長さが比較的長くなり得る。切削部材を被加工物のボア面と係合させると、（例えば、工具が加える力に反応して）工具の遠位端又は切削端に対して被加工物が加える垂直力が、このようなトルクの源となり得る。このようなトルクは、切削中に工具がその近位端においてその軸を横切る方向に付勢される場合に、さらに大きくなり得る。このようなトルクが生み出す恐れのある悪影響（例えば、工具の磨耗、工具の屈曲、トルクピボット点又はその付近における材料又は機構の弱化等）が、当業者には理解されよう。したがって、工具に対するトルクに関連する問題を伴わずに、比較的長さの長いボアを作製するのに用いることができる工具が必要とされる。

従来の中ぐり装置は、ボアから引き抜くのに、時間のかかる調整も必要とし得る。例えば、工具引き抜きプロセスには、工具スピンドルの回転を停止させ、工具の位置を直し、続いて工具をボアから引き抜くことが必要であり得る。別のボアを作製する必要がある場合、工具の回転を再開させなければならず、これも時間を要する。当然ながら、このような時間のかかる引き抜き手順は、大量生産の状況等、時間が極めて重要である場合には望ましくない可能性がある。したがって、特に工具の回転停止又はその回転軸の位置直しを必要とせずに、ボアから素早く引き抜くことができる工具が必要とされる。

本明細書に組み込まれその一部を形成する添付図面は、本発明のいくつかの態様を示しており、本明細書の記載と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。しかしながら、本発明は図示されるものと厳密に同じ構成に限定されないことが理解されよう。図面では、いくつかの図において同じ参照符号は同じ要素を指す。

次に、本発明の種々の実施形態を詳細に参照するが、その例は添付図面に示される。

［発明の実施形態の詳細な説明］
次に、図面を詳細に参照すると、全図にわたって同じ符号は同じ要素を示しており、図１及び図２は、近位端４及び遠位端６を有する工具２を示す。導管８が、工具２の軸に沿って近位端４から遠位端６まで延びる。本明細書で用いる場合、「導管」という用語は、流体、材料等を搬送、通過、又は他の方法で連通させることができる構成の任意のチャネル又は他の構造を含むことが意図される。本例では、導管８は、工具２によって流体媒体を連通させるように構成される。しかしながら、他の適当な構成を用いて流体連通を可能にしてもよいことが、当業者には理解されよう。

本例では、工具２は、選択的に回転可能な機械スピンドルを有する加工ステーションと共に用いることができ、種々の動作（例えば、回転、振動、揺動等）を行う複数の工具の１つを、素早く容易に受け入れて固定することができる。加工ステーションは、１つの加工ステーションにおいて複数の工作機械を迅速かつ容易に交換及び利用するための自動工具交換装置等の同期システムを有することができることにより、加工ステーションの有用性又は動作範囲が大きくなる。工具２はさらに、工具２の導管８に連通する加圧流体媒体源と共に用いられるように構成される。加工ステーションは、工具２の回転及び導管８に連通される流体の圧力の両方をユーザが選択的に制御することを可能にする。一実施形態では、流体媒体は、工具２と被加工物との間の境界面の少なくとも一部の潤滑提供及び／又は冷却を行うことが可能である。

本例では、工具２は、選択的に回転可能なスピンドルに近位端４を取り付け可能であり、近位端４において加圧流体媒体を受け入れる。このように、加工ステーションと工具２の近位端４との間の境界面は、米国特許第６，２７０，２９５号明細書に記載されている対応する境界面と極めて類似している。

工具２の遠位端６は、末端２６に取り付けられる一対の対向する切削ブレード２０を含む。図１は、切削ブレード２０を見せるための、末端２６の部分断面を含む。スロット３０は末端２６の対の間に定義されており、その中にプレート４０Ａ（図１には図示せず）を配置する。簡単のために工具２のいくつかの要素を省いた図３に示すように、ダウエルピン７０を用いてスロット３０内にプレート４０Ａを保持することができる。他の適当な遠位端６の構成とできることは、当業者には明らかであり、ここでプレート４０Ａ以外の挿入部材を含むがこれに限定されない。

スロット３０は、概ね矩形であり、近位面３２及び２つの側面３６によって定義される。近位面３２は、導管８と流体連通するための開口３４を工具２の軸に沿って有する。各側面３６は、一対のピン開口３８を有する。各ピン開口３８は、工具２の軸を横切る方向に対応する末端２６を貫通して延び、ダウエルピン７０を受け入れるように構成される。他の適当なスロット３０の構成が、当業者には明らかであろう。

ごく一例として、工具２の遠位端６の直径は、約８インチ、２インチ、１．２５インチ、１インチ、又は３２ｍｍであり得る。スロット３０の幅（すなわち、側面３６間の距離）は、約０．３７５インチ又は５ｍｍであり得る。当然ながら、工具２の直径及び／又はスロット３０の幅には、任意の他の適当な寸法を用いることができる。スロット３０の深さは、２．６インチ（すなわち、工具の遠位端６からスロット３０の近位面３２までの距離が２．６インチ）、３．３２１インチ、又は任意の他の適当な深さであり得る。

プレート４０Ａは、近位端４２、遠位端４４、及び一対の側面４６を有する。プレート４０Ａは、側面４６に形成される一対のピン開口６０も有し、各開口６０は、ダウエルピン７０を受け入れるように構成される。プレート４０Ａは、締まり嵌め等によってスロット３０内に嵌まるように構成される。このような締まり嵌めは、ごく一例として、プレート４０Ａの厚さがスロット３０の幅よりも０．００１インチ大きい場合に得ることができる。一実施形態では、スロット３０の幅が０．３７４インチである一方で、プレート４０Ａの厚さは０．３７５インチである。任意のタイプ又は任意の程度の締まり嵌めをもたらすためのスロット３０及びプレート４０Ａの他の適当な相対寸法が、当業者には明らかであろう。代替的に、スロット３０及びプレート４０Ａは、嵌まり方が締まり嵌めではないような寸法にしてもよい。ごく一例として、スロットの幅が０．３７５インチであり得る一方で、プレート４０Ａの厚さは０．３７４インチである。さらに、プレート４０Ａは、その露出外面が工具２の外面と面一であるか又は工具２の外面からわずかに凹んでいるような寸法にしてもよい。

図３は、プレート４０Ａをスロット３０に挿入する前の、プレート４０Ａ、工具２の単純描画、及びダウエルピン７０を示す。本例では、プレート４０Ａがスロット３０内に正しく位置決めされると、スロット３０のピン開口３８がプレート４０Ａのピン開口６０と整列することにより、ダウエルピン７０をピン開口３８、６０に通してプレート４０Ａをスロット３０内に固定することができる。代替的に、プレート４０Ａをスロット３０内に固定するための任意の他の適当な構成を用いてもよい。

本例では、プレート４０Ａの各側面４６には、凹部５０が形成される。各凹部５０は、同様に各側面４６に形成されて近位端４２に通じる流路４８を有する。各流路４８は、対応する凹部５０と流体連通できるように構成される。本例では、プレート４０Ａがスロット３０内に正しく位置決めされると、各流路４８がスロット３０の近位面３２の開口３４と流体連通することにより、流体を導管８、開口３４、及び流路４８を通してプレート４０Ａの各凹部５０に到達させることができる。代替的に、任意の他の適当な構成を用いて、各凹部５０への流体媒体の連通を促してもよい。

様々なタイプのプレート４０Ａをスロット３０に挿入することができるように、プレート４０Ａが事実上モジュール式であることが理解されよう。このような様々なプレート４０Ａのタイプに変更することができるプレート４０Ａの一態様は、凹部５０の構成であり得る。図３及び図４に示すように、凹部５０の形状は、概ね矩形であってもよい。代替的に、図５に示すように、プレート４０Ｂの凹部５４は、概ね「Ｔ」字形であってもよい。図６に示すさらに別の実施形態では、プレート４０Ｃの凹部５６は、概ね円形である。プレート４０Ａの構成は、凹部５０の形状に加えて、又はその代わりに、凹部５０のサイズに応じて変えることもできる。一実施形態では、プレート４０Ａの各側面４６の凹部５０は、ほぼ同じサイズ及び形状である。代替的に、プレート４０Ａの凹部５０は、異なるサイズ及び／又は形状であってもよい。さらに他の適当な凹部５０の構成及び変形が、当業者には明らかであろう。

プレート４０Ａは、任意の適当な１つ又は複数の材料で製造することができる。ごく一例として、プレート４０Ａは、鋼、アルミニウム、プラスチック、又はそれらの組み合わせを含む任意の他の適当な材料で製造することができる。

図７〜図９に示す代替的な一実施形態では、プレート４０Ｄが、ウェハ５８を受け入れるように構成される。この実施形態では、プレート４０Ｄには中央開口６２が形成される。開口６２は、プレート４０Ｄの近位端４２にある流路４８と流体連通する。開口６２は、内側環状リッジ６４によって画定され、これがプレート４０Ｄ内の凹んだ所にあることで凹部５６ａが設けられる。

例示的な取り外し可能なウェハを図９に示す。ウェハ５８は、凹部５６ａ内に位置決めすることができる。図示のように、ウェハ５８の形状は、凹部５６ａの形状に対応する。ウェハ５８は、概ね円形の凹部５６ａに対応するように概ね円形として示されているが、ウェハ５８が任意の他の形状に対応していてもよいことが理解されよう。ごく一例として、ウェハ５８は、ほぼ矩形の凹部５０に対応する概ね正方形、概ね「Ｔ」字形の凹部５４に対応する概ね「Ｔ」字形、又は異なる凹部に対応する任意の他の形状であってもよい。代替的に、ウェハ５８は、互いに対応しないように、配置される凹部５０とは異なる形状であってもよい。

ウェハ５８は、開口６２を有さないプレート４０Ａ〜４０Ｃのいずれかと共に用いてもよいことも理解されたい。このような実施形態では、ウェハ５８は、ウェハ５８と凹部５０との間の空間に流体が入りやすくするための流路又は導管を含み得る。代替的に、プレート４０Ａ〜４０Ｃのいずれも、凹部５０、５４、５６に加えて、又はその代替物として、開口を含むことができる。他の組み合わせ及び変形が、当業者には明らかであろう。

一実施形態では、環状リッジ６４がプレート４０Ｄ内に０．１２５インチ凹んでいる（すなわち、環状リッジ６４と側面４６との間の距離が０．１２５インチである）一方で、ウェハ５８の厚さは０．１１２７インチである。凹部５６ａの直径が２．４インチである一方で、ウェハ５８の直径は２．３５インチである。代替的に、凹部５６ａ及びウェハ５８は、ウェハ５８とプレート４０Ｄとの間に締まり嵌めがあるようなサイズである。プレート４０Ｄ及び／又はウェハ５８のさらに他の適当な寸法が、当業者には明らかであろう。

ウェハ５８が凹部５６ａに挿入されているプレート４０Ｄの使用中、流路４８に連通されて通過した加圧流体が開口６２に到達し、ここでウェハ５８に外向きの力を加える。するとウェハ５８は、工具２の末端２６に外向きの力を加える。このように、末端２６に対して流体に力を直接加えさせるのではなく、流体はウェハ５８を介して末端２６に力を加える。

ウェハ５８の構成は、サイズ、形状、及び／又は１つ又は複数の開口６８をウェハ５８に形成させることによって変えることができる。このような開口６８を通して、流体の一部を逃がすことができる。このような逃げる流体は、末端２６に或る程度の力を直接加えることができる。ごく一例として、開口６８がその中央に形成されているウェハ５８は、開口を有さないウェハとは異なる特性を提供することができる。代替的に、第１のサイズの開口６８を有するウェハ５８は、異なる第２のサイズの開口６８を有するウェハ５８とは異なる特性を提供することができる。

一実施形態では、ウェハ５８は、直径０．４７５インチの開口６８を有する。当然ながら、開口（複数可）６８の数及び／またはサイズには大きな差があってもよい。

ウェハ５８の開口６８のサイズ、形状、及び／又は数は、ウェハ５８が末端２６に加える力に関連し得ることを理解されたい。さらに、ウェハ５８の開口６８のサイズ及び／又は数は、工具２から漏らすことができる流体の量に関連し得る。ウェハ５８の開口（複数可）６８の他の実施形態及び用法が、当業者には明らかであろう。

ウェハ５８は、任意の適当な１つ又は複数の材料で製造することができる。ごく一例として、ウェハ５８は、ポリウレタン、真鍮、又はそれらの組み合わせを含む任意の他の適当な材料で製造することができる。一実施形態では、ウェハ５８の製造材料は、プレート４０Ｄの製造材料よりも軟質である。代替的に、各材料が任意の他の適当な相対硬度であってもよい。

当然ながら、ウェハ５８は全くなくてもよい。上記の例から明らかなように、「ウェハ」という用語は、プレート４０Ａ〜４０Ｄの凹部５０、５４、５６、５６ａに挿入することができる任意の部材を含むと広義に解釈されるものとする。

異なる凹部５０及び／又はウェハ５８の構成若しくは特質を有するプレート４０Ｄを用いて変えることができる種々の工具２の特質も、当業者には理解されよう。ごく一例として、末端２６を外向きに曲げるのに必要な流体圧力は、凹部５０の構成に応じて変わり得る。さらに、又は代替的に、切削ブレード２０間の直径方向距離が流体圧力に伴って変わる割合は、凹部５０及び／又はウェハ５８の構成の関数であり得る。プレート４０Ｄ、凹部５０〜５６ａ、及び／又はウェハ５８の構成を変えることのさらなる他の効果が、当業者には明らかであろう。

使用中、ごく一例として、工具２を用いて長さ対直径比が大きいボアを被加工物に切削しているとき等に、工具２に連通されている流体の圧力をユーザが選択的に調整することができる。当然ながら、他の切削ボアでも同じであり得る。連通流体のこのような圧力調整により、工具２内の流体の圧力も調整されることが、当業者には認識されよう。流体圧力を上昇させると、流体は、プレート４０Ａの側面４６の凹部５０によって外方に導かれることにより、外向きの力を増大させながらスロット３０の側面３６に加える（すなわち、外向きの力が流体圧力に伴って増大する）。流体圧力が十分なレベルに達すると、この力は、末端２６を半径方向外方に曲げる（すなわち、スロットの側面３６が流体によって外方に撓む）ことにより、切削ブレード２０を半径方向外方に付勢する。これにより、工具２の遠位端６の有効直径が拡大する。ごく一例として、このような直径拡張は、約２００ｐｓｉ〜８００ｐｓｉの範囲の流体圧力で達成することができる。当然ながら、様々な因子（例えば、工具材料、流体密度、末端の厚さ等）に基づいて、他の流体圧力量で拡張を生じさせてもよい。

したがって、末端２６及びスロット３０は、工具２の選択的付勢部分を構成することができる。換言すれば、末端２６及びスロット３０は、切削ブレード２０を様々な使用位置に選択的に付勢するように構成される。当然ながら、工具２の選択的付勢部分は、他の要素を含んでもよい。

本例では、工具２の軸に対する切削ブレード２０の半径方向位置を、工具２に連通されて通過する流体の圧力に従って調整することができることにより、流体圧力の上昇が切削ブレード２０間の直径方向距離を広げる。したがって、切削ブレード２０間の直径方向距離を流体圧力に応じて変えることができるため、工具２を用いて種々の直径のボアを切削又はリーマ加工することができる。一実施形態では、流体圧力を低下させると、工具２の製造材料の弾力性が末端２６をその元の構成に（すなわち半径方向内方に）戻す。このような弾力性は、工具２が鋼又は任意の他の金属、合金等で製造される場合に見ることができる。工具２の他の適当な製造材料が、当業者には明らかであろう。さらに、末端２６を元の構成に戻すことができる他の方法が、当業者には明らかであろう（例えば、導管８内の真空状態、磁気的又は機械的な末端の引き合わせ等を含む）。

本例では、工具２の使用中に加圧流体が工具２の遠位端６において漏れる傾向があることが理解されよう。この漏れは、スロット３０の側面３６とプレート４０Ａの側面４６との間で生じる。換言すれば、末端２６が外方に曲がることで、スロット３０の側面３６とプレート４０Ａの側面４６との間に隙間ができ、加圧流体がこれらの隙間から漏れるようになる。このような隙間が切削ブレード２０の近くにあるため、漏れ流体は工具２と被加工物との間の境界面の少なくとも一部に容易に到達することができることが理解されよう。流体が漏れるときに比較的高圧であることにより、流体が高速で隙間から噴出する傾向があることを考えれば、これは特にそうである。このような噴出漏れで、工具２と被加工物との間の境界面の冷却及び／又は潤滑を行うことができる。したがって、このような境界面の冷却及び／又は潤滑の適合性が、工具２の導管８に連通される流体の選択時に考慮され得る。

工具２を用いて所与の時間枠内で複数のボアを切削又はリーマ加工することができる速度が、当業者には理解されよう。図１０Ａ〜図１０Ｅに一部を示す以下の単なる例示的な例は、工具２を用いていくつかのボアを比較的短時間で作製することができる方法を概説するものである。まず、図１０Ａに示すように、工具２の回転を加工ステーションのスピンドル（図示せず）によって開始させる。次に、図１０Ｂに示すように、切削ブレード２０が所望の直径方向距離に分離されるまで末端２６を外方に曲げるのに十分なレベルまで、工具２に（したがって、工具２を通過して）連通している流体７２の圧力を上昇させる。続いて、図１０Ｃに示すように、回転工具２をボア７４の軸に沿って直進させることにより、工具２の軸をボア７４の軸と整列させる。この前進段階中に、工具２の切削ブレード２０がボア壁７６の表面と切削又はリーマ加工式に係合することが理解されよう。

図１０Ｄに示すように、工具２がボア７４内の所望の長さまで前進したら（例えば、切削ブレード２０がボア７４を完全に又はその所望の端まで通過したら）、工具２内の流体７２の圧力を低下させることができる。この流体７２の圧力の低下に比例して、プレート４０Ａの各凹部５０によって（又は場合によってはウェハ５８によって）逸らされている流体がスロット３０の側面３６に対して直接加える半径方向外向きの力の大きさが減少する。この力の減少で、工具２の遠位端６を構成する材料の弾力性が末端２６を半径方向内方に戻すことにより、切削ブレード２０間の直径方向距離を縮めることができるようになる。切削ブレード２０間の直径方向距離がこうして縮まると、切削ブレード２０とボア壁７６とがほぼ瞬時に係脱される。図１０Ｅに示すように、続いて、工具２をボア７４の軸に沿ってボア７４から直線的に引き抜くことができる。続いて、工具２を回転させたまま、同様のプロセスのために次のボアに移動させることができる。代替的に、上記プロセスを繰り返す前に、被加工物を移動させて次のボアの軸を工具２の軸と整列させてもよい。

したがって、工具２が複数のボアを切削又はリーマ加工するときに、工具２の回転はほぼ一定に保たれ得る。換言すれば、工具２の回転をボアごとに停止又は再始動させる必要がない。さらに、工具２を用いて、ボアをボア軸に沿って単一の１次元直線移動で切削又はリーマ加工することができる。そのため、工具２がボア内に配置されて、ボア内で進退する間、工具２の軸はボアの軸と整列したままであり得る。

工具２を用いる他の適当な方法が、当業者には明らかであろう。

本発明のいくつかの実施形態を詳細に開示したが、本発明に多くの他の変更及び改良を加えてもよいことが、当業者には明らかであろう。

例えば、遠位端６において一対の対向する切削ブレード２０を用いる必要がないことが、当業者には認識されよう。代替として、任意の他の数の切削ブレード２０を用いることができる。代替的な一実施形態では、遠位端６は、米国特許第６，２７０，２９５号明細書に記載されているタイプと同様の対向支持パッドを備える１つの切削ブレード２０を有する。別の代替的な実施形態では、遠位端６は、対向する支持パッドを備えない１つの切削ブレード２０を有する。さらに別の代替的な実施形態では、遠位端６は、３つ以上の切削ブレード２０を有する。一実施形態では、遠位端６が２つ以上の切削ブレード２０を有する場合、切削ブレード２０は、工具２の円周に沿って等間隔に離間する。さらに、工具２は、それぞれがそれぞれの切削ブレード２０を有する３つ以上の末端２６を有してもよい。さらに他の適当な切削ブレード２０の構成が、当業者には明らかであろう。

工具２が切削ブレード２０を全く有していなくてもよいことも、当業者には理解されよう。代替的な一実施形態では、工具２は、ダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化ホウ素砥粒を切削ブレード２０があるはずの場所の近くに位置決めされた電気めっき又は他の方法でコーティングしたローラを有する。ごく一例として、工具２には、２００４年３月３日に出願された「Method and Apparatus for Patterning of Bore Surfaces」と題する米国仮特許出願第６０／５４９，５８３号明細書に記載されているものと同様のロータを嵌めてもよく、当該出願の開示を参照により本明細書に援用する。この実施形態では、砥粒の粒径は約０．００６インチであり得る。当然ながら、任意の他の粒径の砥粒又は他の突出物を用いてもよい。砥粒を用いて、ボア壁の表面に約１０，０００ポンド／平方インチで圧力を加えることができる。当然ながら、任意の他の量の圧力を用いてもよい。

さらに、又は代替的に、工具２は、２００３年９月３日に出願された「Tool With Selectively Biased Member and Method for Forming A Non-Axis Symmetric Feature」と題する米国非仮出願第１０／６５４，３２８号明細書に開示されている工具と同様に構成されてもよく、当該出願の開示を参照により本明細書に援用する。

凹部５０が外向きに開いているプレート４０Ａを有する工具２の代替として、工具２は、凹部が内向きに開いている一対の対称プレートを有することにより、プレートが合わせてスロット３０内に位置決めされると凹部が互いに向き合うようにしてもよい。この実施形態又は同様の代替的な実施形態では、プレートが加圧流体によって外方に付勢されるため、プレートによって外向きの力を末端２６に加えることができる。

スロット３０及びプレート４０Ａを概ね矩形であるものとして本例で示したが、スロット及びプレートは任意の他の形状であってもよいことも理解されたい。ごく一例として、スロット及びプレートは、概ね正方形、円筒形、又は円形、楕円形、卵形、若しくは三角形等の任意の他のほぼ均一な断面形状であってもよい。代替的に、スロット及びプレートは、円錐形、円錐台形、角錐形、又は任意の他の適当な形状であってもよい。一実施形態では、スロット３０は、プレート４０Ａ〜４０Ｄと概ね同じ形状である。

工具２は、長さ対直径比が比較的大きいボアの切削に特に適しているものとして説明したが、長さ対直径比が比較的小さいボア、又は任意の他のタイプのボアで用いるのにも適していることが理解されよう。さらに、工具２は、ボアの切削又はリーマ加工に適しているものとして説明したが、様々な他のタイプの加工及び他の動作にも適していることが理解されよう。

要約すると、本発明の概念を用いることで得られる多くの利益を説明してきた。本発明の１つ又は複数の実施形態の上記説明は、例示及び説明のために提示したものである。網羅的であることも、本発明を開示されたのと厳密に同じ形態に限定することも意図されない。上記教示に鑑みて、自明の変更又は変形が可能である。本発明の原理及びその実際の用途を最もよく説明することにより、当業者が本発明を意図される特定の用途に適するように様々な実施形態で様々な変更を加えて最も有効に利用できるようにするために、１つ又は複数の実施形態を選択して説明した。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されることが意図される。

本発明に従って構成される工具の部分断面図である。 図１の工具の端面図である。 図１の工具の分解斜視図である。 図１の工具用のプレートの一実施形態の斜視図である。 図１の工具用のプレートの一実施形態の斜視図である。 図１の工具用のプレートの一実施形態の斜視図である。 ウェハを受け入れるように構成される図１の工具用のプレートの一実施形態の正面図である。 線８−８に沿った図７のプレートの側断面図である。 図７のプレートに嵌まるように構成されるウェハの一実施形態の斜視図である。 使用時の図１の工具の連続図の１つである。 使用時の図１の工具の連続図の１つである。 使用時の図１の工具の連続図の１つである。 使用時の図１の工具の連続図の１つである。 使用時の図１の工具の連続図の１つである。

Claims (17)

1. （ａ）次の（ｉ）〜（ｖ）を備える細長い部材と、
   （ｉ）軸方向、角度方向、及び半径方向を画定する中心軸、
   （ｉｉ）第１の端及び第２の端、
   （ｉｉｉ）前記第１の端に位置し、少なくとも１つが少なくとも１つのブレード部材を備える、少なくとも２つの末端、
   （ｉｖ）前記少なくとも２つの末端に隣接し、前記第２の端に向かって延びて前記第１の端で開き、差込部材を受け入れるように構成されるスロット、
   （ｖ）前記スロットと流体連通する導管、
   （ｂ）前記スロット内に位置決めされた差込部材であって、
   （ｉ）第１の端、
   （ｉｉ）第２の端、及び、
   （ｉｉｉ）少なくとも一方が凹状部分を有する２つの側面を備えるプレートを含み、前記凹状部分は、くぼみと前記プレートの第２の端から前記くぼみに延びる溝を備え、前記溝は、前記導管から前記くぼみへ流体連通するよう構成され、前記スロットに連通される流体を前記少なくとも２つの末端の１つ又は複数に向けて導くように構成される差込部材と、
   を備える、被加工物を加工する工具。
2. 前記スロットは、前記中心軸に沿って延びる、請求項１に記載の工具。
3. 前記差込部材は、前記２つの側面のそれぞれに形成される１つ又は複数の開口を有し、前記凹状部分は、該１つ又は複数の開口の少なくとも１つに隣接する、請求項１に記載の工具。
4. 前記凹状部分内に配置される少なくとも１つのウェハをさらに備える、請求項３に記載の工具。
5. 前記凹状部分は、前記１つ又は複数の開口の少なくとも１つを画定するリッジを有する、請求項３に記載の工具。
6. 前記差込部材は、前記少なくとも１つのブレード部材と前記中心軸との間の距離を前記流体の圧力に応じて変えるように構成される、請求項１に記載の工具。
7. （ａ）次の（ｉ）〜（ｉｉｉ）を備える工具と、
   （ｉ）軸方向、角度方向、及び半径方向を画定する中心軸、
   （ｉｉ）被加工物から材料を除去するように構成されるブレードを含み、前記軸方向及び前記角度方向に実質的に拘束され、且つ前記半径方向の移動範囲で移動するように構成される、少なくとも１つのブレード部材、
   （ｉｉｉ）前記少なくとも１つのブレード部材に隣接して前記中心軸と一致して位置決めされた差込部材であって、
   （１）第１の端、
   （２）第２の端、及び、
   （３）少なくとも一方が凹状部分を有する２つの側面を備えるプレートを含み、前記凹状部分は、くぼみと前記プレートの第２の端から前記くぼみに延びる溝を備え、前記溝は、前記導管から前記くぼみへ流体連通するよう構成され、前記スロットに連通される流体を前記少なくとも２つの末端の１つ又は複数に向けて導くように構成される少なくとも１つの挿入部材、
   （ｂ）前記工具を駆動して前記中心軸を中心に回転させるように構成される回転作動装置と、
   （ｃ）前記少なくとも１つの挿入部材と流体連通して、前記少なくとも１つのブレード部材を複数の代替的な使用位置の少なくとも１つに前記半径方向に選択的に付勢する、加圧流体供給源と、
   を備えるツールシステム。
8. 前記中心軸に沿って前記工具に位置決めされるスロットをさらに備え、前記挿入部材は、前記スロット内に配置される、請求項７に記載のツールシステム。
9. 前記導管は、前記加圧流体供給源及び前記挿入部材と流体連通する、請求項７に記載のツールシステム。
10. 前記導管は、前記中心軸に沿って位置決めされる、請求項９に記載のツールシステム。
11. 前記ブレード部材は、前記工具の末端に取り付けられ、前記加圧流体は、流れを有し、前記挿入部材は、該加圧流体の該流れを前記末端それぞれに向けて導くように構成される、請求項７に記載のツールシステム。
12. （ａ）工具軸上に位置決めされる第１の端及び第２の端を有し、該第２の端は、回転作動装置と連結されるように構成され、
    （ｂ）前記第２の端及び前記第１の端と流体連通する導管と、
    （ｃ）前記第１の端の近くに位置し、それぞれが前記工具軸からそれぞれの第１の距離に位置決めされる、１つ又は複数の切削部材と、
    （ｄ）前記第１の端の近くに位置決めされたプレートであって、
    （ｉ）第１の端、
    （ｉｉ）第２の端、及び、
    （ｉｉｉ）それぞれが凹状部分を有する２つの側面を備え、前記凹状部分は、くぼみと前記プレートの第２の端から前記くぼみに延びる溝を備え、前記溝は、前記導管から前記くぼみへ流体連通するよう構成され、該凹状部分のそれぞれが前記導管から流体媒体を受け入れるように構成され、該流体媒体の流れを逸らして前記１つ又は複数の切削部材の少なくとも１つを前記工具軸から第２の距離に位置決めさせるように構成されるプレートと、
    を有する細長い円筒形部材を備える工具。
13. 前記第１の端は、円周を有し、前記１つ又は複数の切削部材の２つ以上は、該円周に沿って等間隔に位置決めされる、請求項１２に記載の工具。
14. 前記導管は、前記工具軸に沿って位置決めされる、請求項１２に記載の工具。
15. ２つ以上の末端をさらに備え、前記１つ又は複数の切削部材は、該２つ以上の末端の少なくとも１つに位置決めされる、請求項１２に記載の工具。
16. 前記２つ以上の末端に隣接して位置決めされるスロットをさらに備え、前記プレートは、該スロット内に位置決めされる、請求項１５に記載の工具。
17. 前記スロット及び前記プレートは、前記工具軸に沿って位置決めされる、請求項１６に記載の工具。

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