JP5004053B2 - カッティング・ダイ・ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、広く、カッティング・ダイ・ヘッドに関し、具体的には、固定スピンドル又は回転スピンドルを備えた工作機械で使用するように設計され、外部のリセット又はセット手段を必要としない、カッティング・ダイ・ヘッドに関する。

外部のトリップ及びリセット機構を備えた自動カッティング・ダイ・ヘッドは、当該技術分野では周知である。オー．エー．スミス(O.A. Smith)による米国特許第１，０５７，０１４号は、固定スピンドルと共に使用し、ダイ・ヘッドから延出するレバーをリセット機構として用いる、ねじ切りダイについて記載されている。このような外部レバーを使用することで、ダイ・ヘッドの可能な使用法は大きく制限される。

改良されたトリップ及びリセット機構を備えたカッティング・ダイ・ヘッドが、ダブリュ．ジェイ．ホッグ(W.J. Hogg)による米国特許第１，９５２，２０５号に記載されている。この装置は、円形のカッタ又はチェーザを備えた簡単な構造のダイ・ヘッドとして説明されている。このダイ・ヘッドは、溝付きカラーと連携してダイ・ヘッドをトリップ及びリセットする外部機構（例えば、ヨーク）を用いる。この改良された機構により、ダイ・ヘッドに固定されたレバーが必要でなくなり、固定スピンドル用途だけでなく回転スピンドル用途でもダイ・ヘッドを使用することができる。しかしながら、このような外部機構を使用することで、依然として、ダイ・ヘッドが使用され得る装置は制限される。
米国特許第１，０５７，０１４号明細書 米国特許第１，９５２，２０５号明細書

本発明は、外部機構がなくてもリセットすることのできるダイ・ヘッドに関する。

上記目的のために、本発明のダイ・ヘッドは、前面と、後方に延びてシャンク端部で成端する中空シャンクを含む後面と、有するダイ本体と、スリーブと、プランジャと、流体（例えば、空気、油、又は、当該技術分野では周知のタイプの適切な冷却剤が挙げられるが、これらに限定されない）とを備える。前記前面は、半径方向に調整可能なブロックをそれぞれ備えた複数のスロットを有する。前記各ブロックは、それに取り付けられたカッタと、半径方向外側に向いたカム面とを有する。前記スリーブは、前記ダイ本体を囲み、内側に向いた複数のカム面を備えた内面を有する。前記スリーブの前記カム面は、前記ブロックの前記カム面と連携するように配置され、スリーブが軸方向に動くことにより、ブロックが半径方向に動く。前記プランジャは、前記中空シャンク内に配置され、中空シャンクの少なくとも１つのスロットを介して前記スリーブに取り付けられ、このスリーブとプランジャとのアセンブリは、中空シャフトに沿って前記スロットの長さで画定された距離だけ軸方向にスライド可能である。前記流体は、リザーバから前記シャンク端部へ供給される。この供給される流体の圧力を増加させることにより、前記プランジャとスリーブとのアセンブリが前記ダイ本体の前記前面の方へ押圧されて、前記ブロック及びそれに取り付けられたカッタが半径方向内側に動き、ダイ・ヘッドがカット・サイクルに対してセットされる。

本発明の更なる特徴及び本発明から得られる利点は、図面を参照しながらされる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明及びその動作を詳細に説明する前に留意すべきことは、本発明は、他の実施形態も可能であるため、添付の図面に示されている部品の構成及び配置のしかたに限定されない、ということと、使用している用語は、説明を目的とするものであって限定を目的とするものではない、ということである。また、以下に示す本発明の好適な実施形態は、改良されたVers-O-Tool Model DRFダイ・ヘッド（米国特許第１，９５２，２０５号に詳細に説明されており、この米国特許は参照により本明細書中に組み込まれる）を使用しているが、本発明は、このようなモデルの打抜き型用ヘッドとのみの使用に限定されず、その他の設計のダイ・ヘッドに組み込まれてもよい、ということにも留意すべきである。

図１〜図７（全ての図面を通して同じ参照番号は同じ構成要素を示す）を参照すると、通常は回転スピンドル或いは固定スピンドル（図示せず）を備えた工作機械で使用するダイ・ヘッド１０が示されている。ダイ・ヘッド１０は、中空のダイ本体１２を備え、このダイ本体１２は、前面１２ａと、後面１２ｂと、この後面から後方に延びてシャンク端部１４ｂで成端する中空のシャンク１４とを有する。この中空シャンク１４は、内面１４ｃと、外面１４ｄと、シャンク１４に沿った壁部にある１つ以上のシャンク・ノッチ１５とを有する。外面１４ｄは、シャンク端部１４ｂ付近にある圧力逃し穴１６を有する平坦部１４ｅと、ダイ本体１２付近にある周方向溝１４ｆと、この周方向溝１４ｆからシャンク端部１４ｂの方へ軸方向に延びる軸方向溝１４ｇとを有する（図７参照）。シャンク端部１４ｂは、当該技術分野では周知のリザーバ（図示せず）から例えば流体１８を供給することのできる工作機械のスピンドル（図示せず）に取り付けられるように構成されている。スリーブ２０が、前記前面１２ａから後方に延びるダイ本体１２を囲む。このスリーブ２０は、参照番号２２で概略的に示されている溝を有する。また、スリーブ２０は、この溝２２の基部を半径方向に貫通する１つ以上のノッチ２４（図６及び図７参照）を含む。これらのノッチ２４の長さ範囲に位置合わせされたねじ穴２８を少なくとも１つ以上有する分割リング２６（図５参照）は、前記溝２２に嵌め込まれるように構成されている。この分割リング２６は、ねじ２９（図５及び図７参照）によって溝２２に固定される。

シャンク・ノッチ１５付近の中空シャンク１４内には、この中に嵌め込むことができる程度に断面の小さいプランジャ３０（図２及び図３参照）がある。このプランジャ３０は、その中心軸上のねじ穴３２と、このねじ穴３２に垂直な平滑貫通穴３４とを有する。プランジャ３０のねじ穴３２は、ダイ・トリップ調整ねじ３６を受容する。平滑貫通穴３４は、少なくとも１つのパイロットねじ３８が、分割リング２６のねじ穴２８と螺合すると共に、シャンク・ノッチ１５を通過してプランジャ３０の平滑貫通穴３４に嵌合するように、位置合わせされている（図２参照）。従って、スリーブ２０は、少なくとも１つのパイロットねじ３８によって、プランジャ３０にしっかりと固定される。

中空シャンク１４内のプランジャ３０とシャンク端部１４ｂとの間には、プッシャ４０が配置されている。このプッシャ４０は、中空シャンク１４内を軸方向に移動可能である。プッシャ４０の表面は、リザーバからシャンク端部１４ｂよりも中心部へ供給される流体１８から、プッシャ４０がスライドしてプランジャ／スリーブ・アセンブリをダイ本体１２の前面１２ａの方へ「押す」ことのできる程度の圧力が生じるように、中空シャンク１４の内面１４ｃに対して密着される。このプッシャ４０の表面は、少なくとも１つのＯリング４２（図２参照）によって、中空シャンクの内面１４ｃに対して密着される。当然のことながら、プッシャ４０を通過する余剰流体は、ダイ・ヘッドに対する冷却剤及び／又は潤滑剤として機能することができる。別の実施形態では、プランジャ３０とプッシャ４０は、動作可能に結合させて単一部材としてもよく、この場合、プランジャ３０は、前述した機能に加えて、前述したように流体１８の圧力の増加によって中空シャンク内部にセットされる程度にシャンク１４の内面１４ｃに対して密着される。

前面１２ａには、本明細書中では４つ示されている複数の受容スロット４４（図７参照）が設けられている。この受容スロット４４の数は、４つに限定されず、特定用途に望まれる場合は４つより多い又は少ない数であってもよい。各受容スロット４４の断面は、単一部品で階段状に対応成形されたブロック４６を受容するようにＴ形をしている。このブロック４６には、カッタ４８が適切に固定されている。このカッタ４８としては、チェーザ(chaser)、旋削カッタ(turning cutter)、溝彫りカッタ(grooving cutter)、バニシ工具(burnishing tool)、ローレット工具(knurling tool)などが挙げられるが、これらに限定されない。好適な実施形態では、図７に示されているようなカッタ４８は、チェーザ４８ａと、ねじ４８ｂと、鋸歯状ブッシュ４８ｃとを含む。各ブロック４６は、軸方向カム面５２を有し、この軸方向カム面５２は、スリーブ２０の対応する軸方向カム面５４と連携する。各ブロック４６には、後方に延出するピン５６が設けられており、このピン５６は、前面１２ａのＴ形受容スロット４４の後部にあるスロット５８内へ突出する。各スロット５８には、ばね６０及び頭付きプランジャ６２が、ブロック４６の後方延出ピン５６と係合するような位置に配置されており、これによって、スリーブ２０がダイ本体１２の前面１２ａから引き離されると、各ブロック４６及びそれに取り付けられたカッタ４８は半径方向外側に動く。このばね６０及び頭付きプランジャ６２を収容する各スロット５８に隣接してねじ穴６３があり、このねじ穴６３にねじ６３ａが螺合することによって、ばね６０及び頭付きプランジャ６２ゆえにブロック４６が各受容スロット４４内に保持される。また、ばね６０は、ブロック４６をそのカム面５２がスリーブ２０のカム面５４と係合した状態で保持し、このばねの動作によって、カッタ４８は適切な時に開放若しくは解放される。各ブロック４６には、ランド面６４として示されている面も設けられており、この面は、ダイの周方向には湾曲しているが、ダイの深さ方向には直線状であって、スリーブ２０の半径方向カム面６６と連携する。ダイ本体１２とスリーブ２０とが相対的に回転すると、ブロック４６及びそれに取り付けられたカッタ４８は適切なカットを行うように微調整される。

スリーブ２０内には、調整リング６８（図１及び図４参照）が配置されており、この調整リング６８は、ダイ本体１２の後面１２ｂの方へ延出する固定されたガイド・ピン７０及び固定されたストップ・ピン７１を有する。ガイド・ピン７０は、ダイ本体１２の後面１２ｂにある開口部内へ突出するように配置されている。ダイ本体１２のラジアル穴７２ｂには、浮動ブッシュ７２がばねクリップ７２ｃによって保持されている（図７参照）。ガイド・ピン７０が浮動ブッシュ７２を貫通することによって、ダイ本体１２と調整リング６８との間における半径方向の動きが阻止されると共に、これら２つの間における軸方向の動きが許容される。ストップ・ピン７１により、調整リング６８とダイ本体１２の後面１２ｂとの間に隙間ができる。調整リング６８は、スリーブ２０の軸方向の動きに耐えられるように肩付きねじ７３によって保持され、この肩付きねじ７３は、調整リング６８に形成されたスロット７４を通って突出し、スリーブ２０のねじ穴に螺合する（図７参照）。スロット７４によって、調整リング６８及びスリーブ２０の回転運動が可能となる。周方向の動きは、スリーブ２０の適切なねじ穴７６ａに保持された１組の調整ねじ７６によって可能となる（図７参照）。これらのねじ７６は、調整リング６８のガイド・ピン７０とは反対側から突出しているラグ７８と係合する。これらのラグ７８は、スリーブ２０の後壁に位置する凹部８０内へ突出する。ねじ７６の一方を内側へ他方を外側へ調整することによって、調整リング６８及びダイ本体１２は、これらを結合しているガイド・ピン７０により、スリーブ２０に対して回転される。ダイ本体１２のこのような回転運動によって、カッタ４８は、スリーブ２０にありブロック４６のランド面６４と係合する前記半径方向カム面６６により、所望の調整に応じて、半径方向内側に動いて工作物に近づくか或いは半径方向外側に動いて工作物から離れる。このようにして、カッタ４８は、カットする工作物の適切な直径に合わせて調整される。適切な調整ができたら、スリーブの適切なねじ穴８２ａに保持された１つ以上の止めねじ８２を締め付けることによって、スリーブ２０と調整リング６８との相対運動が阻止される（図７参照）。

次に、図２を参照しながら、本発明の詳細な動作を説明する。装置のスピンドル（図示せず）を通って中空シャンク１４のシャンク端部１４ｂに供給される流体１８は、中空シャンク１４を満たして加圧し得る。プッシャ４０は、流体１８が中空シャンク１４の内側を加圧することにより、中空シャンク１４のシャンク端部１４ｂからダイ本体１２の方へスライドするように配置されている。プッシャ４０は、ダイ本体１２の方へスライドすると、プランジャ３０及びそれにしっかりと取り付けられたスリーブ２０に接触してこれらを前面１２ａの方へ押圧し、これにより、カッタ４８が工作物（図示せず）に係合する。用途によっては、工作物又はダイ・ヘッドを回転させて、工作物とプランジャ３０のダイ・トリップ調整ねじ３６との距離を短くしてもよい。工作物（図示せず）と調整ねじ３６とが係合している場合、工作物をダイ・ヘッド１０に対して内側に動かすことにより、プランジャ３０とスリーブ２０とのアセンブリが後方へカッタ４８から離れるように押圧され、これにより、ダイ・ヘッド１０がトリップして工作物がカッタ４８から解放される。スリーブ２０のラジアル穴に保持された保持プランジャ８４は、軸方向溝１４ｇの長さにおけるスリーブ２０の移動を制限している（図７参照）。この保持プランジャ８４は、保持ねじ８４ｂによってスリーブ２０内に保持され、保持ばね８４ｃによって軸方向溝１４ｇ内に押し込まれる。工作物が取り外されると、流体１８の圧力が増加し、これにより、ダイ・ヘッド１０は、外部のリセット手段を用いることなく、別のカット・サイクルに対してリセットされる。

本明細書中で参照した全ての文献、特許、及び特許出願は、参照により本明細書中に組み込まれる。本発明をある特定の実施形態に関して具体的に説明してきたが、当然のことながら、これは例示を意図するものであって限定を意図するものではない。様々な改良及び追加が、当業者には明らかとなるであろう。このような変更及び改良は全て、この特許の範囲（添付の特許請求の範囲によってのみ限定される）内に含まれることが意図される。添付の特許請求の範囲は、従来技術が許容する最大範囲と解釈されるべきである。

ダイ・ヘッドの部分断面図である。 ダイ・ヘッドの断面図である。 プランジャ及び調整ねじの断面図である。 調整リングの斜視図である。 分割リングの斜視図である。 スリーブ及びヘッドの側面図である。 ダイ・ヘッド・アセンブリ全体の分解図である。

Claims (15)

1. 前面と、後面と、該後面から後方に延びてシャンク端部で成端する中空シャンクとを有する、ダイ本体であって、前記前面が、半径方向に調整可能なブロックをそれぞれ備えた複数のスロットを有し、前記各ブロックが、それに取り付けられたカッタと半径方向外側に向いたカム面とを有する、ダイ本体と、
   前記ダイ本体を囲み、内面を有するスリーブであって、前記内面が、前記ブロックの前記カム面と連携するように配置された複数のカム面を有し、該スリーブが軸方向に動くことにより、前記ブロックが半径方向に動く、スリーブと、
   前記中空シャンク内に配置され、前記中空シャンクのスロットを介して前記スリーブに固定されたプランジャであって、前記スリーブと該プランジャとが、前記シャンクに沿って前記中空シャンクのスロットの長さだけ軸方向に調和して移動する、プランジャと、
   前記シャンクと連通する流体であって、該流体の圧力を増加させることにより、前記プランジャ及び前記スリーブが前記ダイ本体の前記前面の方へ押圧されて、前記ブロックが半径方向内側に動く、流体と、
   を備える、カッティング・ダイ・ヘッド。
2. 前記流体が、空気、油、又は冷却剤である、請求項１に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
3. 前記カッタが、成形工具、ねじ切り工具、溝彫りカッタ、シェイプ・カッタ、ローレット工具、又は、バニシ工具から選択される、請求項１に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
4. 前記流体の一部が、前記シャンクから抜け出て、該カッティング・ダイ・ヘッドを冷却又は潤滑する、請求項１に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
5. 前記流体が、前記シャンク内に密閉され、該カッティング・ダイ・ヘッドから漏れない、請求項１に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
6. 前記ダイ本体が円筒形である、請求項１に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
7. 前記ブロックが、前記スリーブの対応するカム面と連携する軸方向カム面と半径方向カム面との両方を有する、請求項１に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
8. 前面と、後面から後方に延びてシャンク端部で成端する中空シャンクとを有する、ダイ本体であって、前記前面が、半径方向に調整可能なブロックをそれぞれ備えた複数のスロットを有し、前記各ブロックが、それに取り付けられたカッタと半径方向外側に向いたカム面とを有する、ダイ本体と、
   前記ダイ本体を囲み、内面を有するスリーブであって、前記内面が、前記ブロックの前記カム面と連携するように配置された複数のカム面を有し、該スリーブが軸方向に動くことにより、前記ブロックが半径方向に動く、スリーブと、
   前記中空シャンク内に配置され、前記中空シャンクのスロットを介して前記スリーブに固定されたプランジャであって、前記スリーブと該プランジャとが、前記シャンクに沿って前記中空シャンクのスロットの長さだけ軸方向に調和して移動する、プランジャと、
   前記中空シャンク内の前記プランジャと前記シャンク端部との間に配置された、プッシャと、
   前記シャンク端部と連通する流体であって、該流体の圧力を増加させることにより、前記プッシャが前記プランジャ及びそれに固定された前記スリーブの方へ押圧され、これにより、前記プランジャ及びそれに固定された前記スリーブが前記ダイ本体の前記前面の方へ押圧されて、前記カッタが半径方向内側に動く、流体と、
   を備える、カッティング・ダイ・ヘッド。
9. 前記流体が、空気、油、又は冷却剤である、請求項８に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
10. 前記カッタが、成形工具、ねじ切り工具、溝彫りカッタ、シェイプ・カッタ、ローレット工具、又は、バニシ工具から選択される、請求項８に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
11. 前記流体の一部が、前記シャンクから抜け出て、該カッティング・ダイ・ヘッドを冷却又は潤滑する、請求項８に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
12. 前記流体が、前記シャンク内に密閉され、該カッティング・ダイ・ヘッドから漏れない、請求項８に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
13. 前記ダイ本体が円筒形である、請求項８に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
14. 前記ブロックが、前記スリーブの対応するカム面と連携する軸方向カム面と半径方向カム面との両方を有する、請求項８に記載のカッティング・ダイ・ヘッド。
15. 前面と、後面と、該後面から後方に延びてシャンク端部で成端する中空シャンクとを有する、ダイ本体であって、前記前面が、半径方向に調整可能なブロックをそれぞれ備えた複数のスロットを有し、前記各ブロックが、それに取り付けられたカッタと半径方向外側に向いたカム面とを有する、ダイ本体と、
    前記ダイ本体を囲み、内面を有するスリーブであって、前記内面が、前記ブロックの前記カム面と連携するように配置された複数のカム面を有し、該スリーブが軸方向に動くことにより、前記ブロックが半径方向に動く、スリーブと、
    前記スリーブ及びプランジャを前記シャンクのスロットの長さだけ軸方向に調和して動かすことにより、前記ブロックを半径方向に動かす、手段と、
    を備える、カッティング・ダイ・ヘッド。

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