JP5015321B2 - 調節機構を有する選択的偏向部材を備える工具 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔優先権〕
本願は、２００６年６月２７日に出願され、米国公開番号２００６／０２５７２１９として公開された同時係属米国特許出願番号１１／４６０，３８３の部分的継続出願であって、米国公開番号２００６／０２５７２１９は、現在米国特許番号７，０９０，４４５である、２００５年５月１０日に出願された先行特許出願番号１１／１２５、８９７の継続出願であり、２００５年１月１８日に出願された“選択的偏向部材を備える工具”と題する米国仮特許出願番号６０／６４４、７３２の開示からの優先権を主張するものである。米国公開番号２００６／０２５７２１９および米国特許番号７，０９０，４４５を含む上記特許出願は、ここに参照として含まれる。

〔背景技術〕
本発明の実施形態は、一般的にボーリング工具およびリーミング工具に関係し、特に、長さ−直径比が相対的に高い穴を形成することができる、または当該穴を広げることができる、放射状に調節可能な工具に関する。

いくつかの従来の機械加工中央回転工具では、回転シャフトを介して、切断ブレード付近に潤滑材が供給される。開示内容が本明細書中に参照として含まれる、１９９８年７月７日に発行された米国特許番号５，７７５，８６３に、一例が示されている。開示内容が本明細書中に参照として含まれる、２００１年８月７日に発行された米国特許番号６，２７０，２９５に、他の例が示されている。開示内容が本明細書中に参照として含まれる、２００３年９月３日に出願された米国特許出願番号１０／６５４，３２８に、さらに他の例が示されている。加工品を機械加工するために、様々な工具、システムおよび方法が考案され用いられてきた。しかしながら、本発明者の前には、添付の請求項に説明されるような工具を誰も考案し、用いることはなかったであろうと考える。

〔図面の簡単な説明〕
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなす添付の図面は、本発明のいくつかの側面を説明し、説明とともに本発明の原理を示す役割を有する。しかしながら、本発明がここに示される構成に厳密に限定されるものではないことは分かるであろう。図面では、いくつかの図面における同じ構成には、同じ参照番号が付してある。

図１は、本発明に基づいて作製される工具の部分的な側部断面図である。

図２は、図１の工具の端面図である。

図３は、図１の工具の分解透視図である。

図４は、図１の工具のためのプレートの一実施形態を示す透視図である。

図５は、図１の工具のためのプレートの一実施形態を示す透視図である。

図６は、図１の工具のためのプレートの一実施形態を示す透視図である。

図７は、ウェハを受け入れるように構成された図１の工具のためのプレートの一実施形態を示す正面図である。

図８は、図７における線８−８に沿ったプレートの側部断面図である。

図９は、図７のプレートに適合するように構成されたウェハの一実施形態を示す透視図である。

図１０Ａ〜図１０Ｅは、使用されている図１の工具の一連の図である。

図１１は、図１の工具のための代替プレートの透視図である。

図１２は、図１１のプレートの上面図である。

図１３は、図１２の線１３-１３における図１１のプレートの断面図である。

図１４は、図１１のプレートの底面図である。

図１５は、代替ニードルバルブを備える、図１１のプレートの断面図である。

ここで、本発明の様々な実施形態について詳細に参照し、その例については添付の図面に示す。

〔本発明の実施形態の詳細な説明〕
ここで図面を詳細に参照するが、同じ数字は、図を通して同一の構成を示し、図１および図２は近接端部４および遠方端部６を有する工具２を示す。溝８は、近接端部４から遠方端部６に向かって工具２の軸に沿って設けられている。ここで用いられるように、“溝”という用語には、液体、物質等が伝達され、通過する、または連絡されるあらゆる流路、他の構造または構成が含まれる。本実施例では、溝８は、工具２を介した液体媒体の連絡を可能にする。しかしながら、液体の連絡を行うために、他の適切な構成を用い得ることは、当業者であれば分かるであろう。

本実施形態では、工具２は、選択的に回転可能な機械スピンドルを有する機械加工ステーションとともに用いるために適応され、さまざまな操作（例えば、回転、振動、発振等）のための複数の工具の１つを、素早く簡単に受け入れ固定し得る。機械加工ステーションは、１つの機械加工ステーションにおいて、複合機械加工工具を素早く簡単に置き換え使用するための自動工具チェンジャー等の同期システムを有し得る。これによって、機械加工ステーションは、より高い有用性またはより広い操作範囲を実現することができる。工具２はさらに、工具２内の溝８に連絡される、加圧液体媒体の供給源とともに用いるように構成される。機械加工ステーションによって、使用者は、工具２の回転速度と、溝８に連絡される液体媒体にかかる圧力との両方を選択的に制御することができる。一実施形態では、液体媒体は、工具２と加工品との間の境界の少なくとも一部に対して、潤滑材の供給、および／または、冷却を実現する。

本実施例では、工具２は、近接端部４にて、選択的に回転可能なスピンドルに対して取り付け可能であり、当該近接端部４にて、加圧液体媒体を受け入れる。このように、機械加工ステーションと工具２の近接端部４との境界は、米国特許番号６，２７０，２９５に記載されている対応する境界と非常に類似している。

工具２の遠方端部６は、末端２６上に搭載されている一対の対向切断ブレード２０を備えている。図１は、切断ブレード２０を示すために、末端２６の部分的断面を含んでいる。スロット３０は、一対の末端２６の間に設けられ、その中に配置されるプレートＡ（図１では示さず）を有している。単純化するために工具２のいくつかの構成を省略した図３に示すように、プレート４０Ａをスロット３０内に保持するために、ドエルピン７０を用いてもよい。他の適切な遠方端部６の構成には、プレート４０Ａ以外の挿入部材が含まれ得るが、それに限定されないことは当業者であれば分かるであろう。

スロット３０は一般的に四角形であり、近接表面３２および２つの側部表面３６によって形成される。溝８との液体連絡のために、近接表面３２は、工具２の軸にそって開口部３４を有している。各側部表面３６は、一対のピン開口部３８を有している。各ピン開口部３８は、工具２の軸を横断する方向に向かって、対応する末端２６を貫通するように伸びているとともに、ドエルピン７０を受け入れるように構成されている。他の適切なスロット３０の構成は、当業者に明らかであろう。

単に例示であるが、工具２の遠方端部６は、約８インチ、２インチ、１．２５インチ、１インチ、または３２ｍｍの直径を有していてもよい。スロット３０は、約０．３７５インチまたは５ｍｍの幅（すなわち、側部表面３６の間の距離）を有していてもよい。もちろん、工具２の直径および／またはスロット３０の幅については、その他のいかなる寸法を用いてもよい。スロット３０は、２．６インチの深さ（すなわち、工具６の遠方端部からスロット３０の近接表面３２までの距離が２．６インチ）であってもよく、３．３２１インチの深さ、または他のいかなる適切な深さであってもよい。

プレート４０Ａは、近接端部４２、遠方端部４４、および一対の側部表面４６を有している。プレート４０Ａは、側部表面４６を貫通するように形成される一対のピン開口部６０を有し、各開口部６０は、ドエルピン７０を受け入れるように構成されている。プレート４０Ａは、締まりばめ（interference fit）などによって、スロット３０内に適合するように構成されている。単に例示ではあるが、このような締まりばめは、プレート４０Ａがスロット３０の幅よりも大きい０．００１”の厚さを有する場合に実現することが可能である。一実施形態では、スロット４０Ａが０．３７５”の厚さを有する一方、スロット３０は０．３７４”の幅を有する。任意の種類または程度の締まりばめを実現するためのスロット３０およびスロット４０Ａの他の適切な相対的寸法は、当業者には明らかであろう。または、はめ込みが締まりばめによるものでないように、スロット３０およびプレート４０Ａの寸法を決めてもよい。単に例示ではあるが、プレート４０Ａが０．３７４”の厚さを有する一方、スロットは０．３７５”の幅を有していてもよい。さらに、プレート４０の露出した外側表面が、工具２の外側表面に揃う、またはわずかにへこむように、プレート４０Ａの寸法を決めてもよい。

図３は、プレート４０Ａ、単純化された工具２、プレート４０Ａがスロット３０内に挿入される前のドエルピン７０を示す。本実施例では、プレート４０Ａがスロット３０内に適切に配置されたときに、スロット３０のピン開口部３８がプレート４０Ａのピン開口部６０に揃えられる。その結果、ドエルピン７０は、ピン開口部３８および６０内を通過するように配置され、プレート４０がスロット３０内に固定される。または、スロット３０内のプレート４０Ａを固定するための他の適切な構成を用いてもよい。

本実施例では、プレート４０Ａの各側部表面４６は、そこに形成される凹部５０を有している。各凹部５０は、各側部表面４６内に形成され、近接端部４２に通じる流路４８を有する。各流路４８は、対応する凹部５０との液体の連絡を可能にするように構成されている。本実施例では、プレート４０Ａがスロット３０内に適切に配置されている状態で、各流路４８は、スロット３０の近接表面３２内の開口部３４と液体の連絡を行う。その結果、液体は、溝８、開口部３４、および流路４８を通過して連絡し、プレート４０Ａの各凹部５０へ到達する。または、各凹部５０への液体媒体の連絡を促進するために、他のいかなる適切な構成を用いてもよい。

プレート４０Ａは実質的にモジュール式の組立品であり得ることが分かるであろう。この結果、様々な種類のプレート４０Ａが、スロット３０内に挿入され得る。このように変化するプレート４０Ａの種類に応じて変更され得るプレート４０Ａの特徴点は、凹部５０の形状であってもよい。図３および図４に示すように、凹部５０は、一般的に四角形である。または、図５に示すように、プレート４０Ｂ内の凹部５４は、一般的に“Ｔ”字形であってもよい。さらに他の例では、図６に示すように、プレート４０Ｃ内の凹部５６は、一般的に円形である。プレート４０Ａはまた、凹部５０の形状に加えて、または凹部５０の形状の代りに、凹部５０のサイズが変更されてもよい。一実施形態では、プレート４０Ａの各側部表面４６上の凹部５０は、略同じサイズおよび形状を有する。または、プレート４０Ａ上の凹部５０は、互いに異なったサイズおよび／または形状を有していてもよい。さらに他の適切な凹部５０の構成および変形が、当業者には明らかであろう。

プレート４０Ａは、いかなる適切な一つの材料または複数の材料からなっていてもよい。単に例示ではあるが、プレート４０Ａは、スチール、アルミニウム、プラスティック、またはそれらの組み合わせを含む他のいかなる適切な物質からなっていてもよい。

図７から図９に示す別の実施形態において、プレート４０Ｄは、ウェハ５８を受け入れるように構成されている。この実施形態では、プレート４０Ｄは、当該プレート４０Ｄを貫通するように形成される中央開口部６２を有している。開口部６２は、プレート４０Ｄの近接端部４２内の流路４８と、液体を連絡する。開口部６２は、内側環状隆起部６４によって形成され、当該内側環状隆起部６４は、凹部５６ａを設けるためにプレート４０Ｄ内でくぼんでいる。

取り外し可能なウェハを図９に例示する。ウェハ５８は、凹部５６ａ内に配置され得る。図示するように、ウェハ５８の形状は、凹部５６ａの形状に対応する。ウェハ５８は、一般的な円形の凹部５６ａに対応するように、一般的な円形を有するが、ウェハ５８は、他のいかなる形状にも対応し得る。単に例示ではあるが、ウェハ５８は、一般的な四角形の凹部５０に対応するために一般的な四角形でもよく、一般的な“Ｔ”字形の凹部５４に対応するために一般的な“Ｔ”字形でもよく、または、異なる凹部に対応するために他のいかなる形状であってもよい。または、ウェハ５８は、当該ウェハ５８が配置される凹部５０とは異なる形状であってもよく、そのためこれらは対応していなくてもよい。

ウェハ５８は、開口部６２を有さないプレート４０Ａ〜４０Ｃのいずれかと共に使用されてもよい。このような実施形態では、ウェハ５８は、ウェハ５８と凹部５０との間の空間内への液体の流し込みを促進するために、流路または溝を有していてもよい。または、プレート４０Ａ〜４０Ｃのいずれかは、凹部５０，５４，５６に加えて、またはその代わりとして、開口部を有していてもよい。他の組み合わせおよび変形は、当業者には明らかであろう。

一実施形態では、環状隆起部６４は、プレート４０Ｄ内で０．１２５”のくぼみを有し（すなわち、環状隆起部６４と側部表面４６との間の距離が０．１２５”）、一方、ウェハ５８は０．１１２７”の厚さを有する。凹部５６ａは、２．４”の直径を有し、一方、ウェハ５８は２．３５”の直径を有する。または、凹部５６ａおよびウェハ５８は、ウェハ５８とプレート４０Ｄとの間に締まりばめが発生するようにサイズの調整が行われる。プレート４０Ｄおよび／またはウェハ５８についてのさらに他の適切な寸法は、当業者にとって明らかであろう。

凹部５６ａに挿入されたウェハ５８を有するプレート４０Ｄを用いている間、流路４８と連絡し当該流路４８を通過する加圧液体は、開口部６２に到達し、そこでは加圧液体がウェハ５８に外向きの力を及ぼす。次いで、ウェハ５８は、工具２の末端２６に対して外向きの力を及ぼす。こうして、液体が直接末端２６に力を及ぼすというよりは、むしろ、液体はウェハ５８を介して末端２６に力を及ぼす。

ウェハ５８の構成は、サイズ、形状において、および／またはウェハ５８内に１つ以上の開口部を有するという点において変形されていてもよい。このような開口部６８は、いくらかの液体がそこを通過することを可能にする。このような通過する液体は、末端２６に対して直接、いくらかの力を及ぼし得る。単に例示ではあるが、中央に開口部６８が形成されたウェハ５８は、開口部が形成されていないウェハとは異なる特徴を有している。または、第１サイズの開口部６８を有する１つのウェハ５８は、異なる第２サイズの開口部６８を有するウェハ５８とは異なる特徴を有し得る。

一実施形態では、ウェハ５８は、直径０．４７５”の開口部６８を有する。もちろん、開口部６８の数および／またはサイズは、大きく変更されてもよい。

ウェハ５８内の開口部６８のサイズ、形状、および／または数は、ウェハ５８が末端２６に対して及ぼす力に関係し得る。さらに、ウェハ５８内の開口部６８のサイズおよび／または数は、工具２から漏れる液体の量と関係し得る。ウェハ５８内の開口部６８の他の実施形態および使用は、当業者にとって明らかであろう。

ウェハ５８は、あらゆる適切な１つの物質または複数の物質からなっていてもよい。単に例示ではあるが、ウェハ５８は、ポリウレタン、ブラス、または、それらの組み合わせを含む、他のあらゆる適切な物質からなっていてもよい。一実施形態では、ウェハ５８を形成する物質は、プレート４０Ｄを形成する物質よりも柔軟である。または、各物質は、他のあらゆる適切な相対硬度を有していてもよい。

もちろん、ウェハ５８は、完全に取り除かれてもよい。上記例から明らかなように、“ウェハ”という用語は、プレート４０Ａ〜Ｄの凹部５０、５４、５６、５６ａ内に挿入され得るあらゆる部材を含むように、広く解釈されるべきものである。

当業者であれば、異なる凹部５０および／またはウェハ５８の構成または特性を有するプレート４０Ｄを用いることによって変化し得る様々な工具２の特性を理解できるであろう。単に例示ではあるが、末端２６を外側へ曲げる液体圧力は、凹部５０の構成によって変化し得る。さらに、または代りに、切断ブレード２０の間の直径距離が液体圧力によって変化する率は、凹部５０および／またはウェハ５８の構成の作用であり得る。プレート４０Ｄ、凹部５０〜５６ａ、および／またはウェハ５８の構成を変化させることのさらに他の効果は、当業者には明らかであろう。

例えば、加工品内の長さ−直径比が高い口径（bore）を切断するために工具２が用いられる場合、単に例示ではあるが、使用者は、工具２へ連絡される液体の圧力を選択的に調節してもよい。もちろん、他の口径の切断についても同様である。当業者であれば、このように連絡される液体の圧力を調節すれば、工具２内の液体の圧力も調節されることが理解できるであろう。液体の圧力を増加するにつれて、液体は、プレート４０Ａの側部表面４６内の凹部５０によって、外側に向かう。これによって、スロット３０の側部表面３６に対して、増加する外向きの力をおよぼすことができる（すなわち、液体の圧力とともに、外向きの力が増加する）。液体の圧力が十分なレベルに達すると、この力によって、末端２６は外側に向かって放射状に曲がり（すなわち、スロットの側部表面３６は、液体によって外側に偏向され）、これによって、切断ブレード２０を放射状に外側に押す。これによって、工具２の遠方端部６の有効径（effective diameter）が増加する。単に例示ではあるが、このような直径の拡張は、約２００ｐｓｉから８００ｐｓｉまでの範囲の液体の圧力によって達成される。もちろん、他の液体の圧力量でも、様々な要因（例えば、工具材料、液体濃度、末端の厚さ等）に基づいて、拡張を生じさせ得る。

したがって、末端２６およびスロット３０は、工具２の選択的偏向部を構成し得る。換言すれば、末端２６およびスロット３０は、切断ブレード２０を様々な使用場所に選択的に偏向させるように構成されている。もちろん、工具２の選択的偏向部は、他の要素を含んでいてもよい。

本実施例では、工具２の軸に対する切断ブレード２０の放射状配置は、工具２に連絡して通過する液体の圧力に応じて調節され得、その結果、増加する液体の圧力は、切断ブレード２０の間の直径距離を増加させる。したがって、切断ブレード２０の間の直径距離が液体の圧力に応じて変化し得るので、工具２は、異なる直径の口径を切断するため、またはリーミング（ream）するために用いられ得る。一実施形態では、液体の圧力が低下するときに、工具２を構成する物質の弾性によって、末端２６が、前の形状に戻る（すなわち、放射状の内側に戻る）。このような弾性は、工具２が、スチールまたは他のいかなる金属、合金等からなる場合に見られる。工具２を構成するための他の適切な物質は、当業者には明らかであろう。さらに、末端２６を前の形状に戻す他の方法は、当業者にとって明らかであろう（例えば、溝８内を真空状態にする、末端を互いに磁気的にまたは機械的に引き寄せる、こと等を含む）。

本実施例では、加圧された液体が、工具２の使用中に、工具２の遠方端部６において漏れる傾向にあることは明らかであろう。この漏れは、遠方端部６において、スロット３０の側部表面３６とプレート４０Ａの側部表面４６との間にて発生する。換言すれば、末端２６が外側へ曲がると、スロット３０の側部表面３６とプレート４０Ａの側部表面４６との間にギャップが生じやすく、加圧された液体はこれらのギャップから漏れる。切断ブレード２０に対してこのようなギャップが近接することにより、漏れる液体が、少なくとも工具２と加工品との間の境界の一部に容易に到達し得るということは明らかであろう。これは特に、液体が漏れるときに液体の圧力が比較的高く、そのため液体が高速でギャップから噴き出すことを考えると明らかである。このように噴き出す漏れは、工具２と加工品との間の境界に対して、冷却および／または潤滑を与える。したがって、このような境界における冷却および／または潤滑の適切さは、工具２の溝８を通過する液体の選択を行うときに考慮され得る。

当業者であれば、任意の時間中に複合口径を切断するために、またはリーミングを行うために工具２が用いられ得るスピードは明らかであろう。以下は単なる例示であり、その一部は図１０Ａ〜１０Ｅに示され、比較的短時間でいくつかの口径を製造するために工具２が用いられ得る方法の概要を説明する。まず、図１０Ａに示すように、工具２の回転が、機械加工ステーション（図示せず）のスピンドルによって開始される。次に、図１０Ｂに示すように、工具２に連絡される（したがって、工具２を通過する）液体７２の圧力が、切断ブレード２０が所望の直径距離に分離されるまで、末端２６が外側に曲がるために十分なレベルにまで増加される。そして、図１０Ｃに示すように、回転する工具２が、口径７４の軸に沿って直線的に前進させられ、その結果、工具２の軸が口径７４の軸に揃えられる。この前進工程の間に、工具２の切断ブレードは、切断またはリーミングを行い得る状態で、口径壁７６の表面と係合する。

工具２が口径７４の中へ所望の長さにまで前進させられたとき（例えば、切断ブレード２０が口径７４の中を完全に通過したとき、または所望の端部にまで移動したとき）、工具２内の液体７２の圧力が、図１０Ｄに示すように低下される。液体７２の圧力の低下によって、プレート４０Ａ内の各凹部５０によって偏向される液体７２によって（場合によってはウェハ５８によって）スロット３０の側部表面３６に対して即座に及ぼされる放射状の外側の力の大きさが、比例的に低下する。力がこのように低下すると、工具２の遠方端部６を形成する物質の弾性によって、末端２６が放射状の内側に戻り、これによって切断ブレード２０の間の直径距離が減少する。切断ブレード２０の間の直径距離が減少することによって、ほとんど即座に、切断ブレード２０が口径壁７６から解放される。図１０Ｅに示すように、工具２は、口径７４から、口径７４の軸に沿って直線的に引き抜かれてもよい。まだ回転している間に、工具２は類似の処理のために、次の口径へと移動され得る。または、処理が繰り返される前に、加工品が、次の口径の軸と工具２の軸とを揃えるように移動されてもよい。

したがって、工具２の回転は、工具２が複数の口径を部分的に切断するまたはリーミングを行うときに、略一定に保たれて得る。換言すれば、工具２の回転は、口径と口径との間で停止または再開される必要はない。さらに、工具２は、口径の軸に沿った単一の１次元の直線移動による、口径の切断またはリーミングに用いられてもよい。したがって、工具２が口径内に配置されるとき、口径内で工具２が前進および後退している間、工具２の軸は口径の軸と揃えられたままであってもよい。

工具２を用いるための他の適切な方法は、当業者にとって明らかであろう。

本発明のいくつかの実施形態が詳細に開示される一方、それに基づいて多くの他の変更や改良を行ってもよいことは、当業者にとって明らかであろう。

例えば、当業者は、遠方端部２６において、一対の対向する切断ブレード２０を使用する必要がないことを理解できるであろう。別の構成として、他の任意の数の切断ブレードが使用されてもよい。別の実施形態として、遠方端部６は、米国特許番号６，２７０，２９５に記載されている種類に似た対向支持パッドを備えた単一の切断ブレード２０を有する。他の実施形態では、遠方端部６は、対向支持パッドを備えない単一の切断ブレード２０を有する。さらに他の実施形態では、遠方端部６は、３つ以上の切断ブレード２０を有する。一実施形態では、遠方端部６が２つ以上の切断ブレード２０を有する場合、切断ブレード２０は、工具２の円周において互いに等距離に隔てられている。さらに、工具２は、各々が各々の切断ブレード２０を有する３つ以上の末端２６を有していてもよい。さらに他の適切な切断ブレード２０の構成は、当業者にとって明らかであろう。

当業者は、工具２が切断ブレード２０を全く必要としないことも理解できるであろう。別の実施形態では、工具２は、ダイアモンドグリットまたは立方晶窒化ホウ素（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）グリットによって電気めっきまたは被覆されたローラを、切断ブレードの位置に近接した位置に有する。単に例示ではあるが、“口径表面をパターニングする方法および装置”と題され、２００７年１月２３日に発行され、その開示が本明細書中に参照として含まれる米国特許番号７、１６５，４３０に記載されているものと類似のローラを、工具２に取り付けてもよい。この実施形態では、グリットのサイズは約０．００６”である。もちろん、グリットまたは他の突起（protuberance）の他のいかなるサイズも用いられ得る。グリットは、約１０，０００ポンド／平方インチにて、口径壁の表面に圧力を与えるために用いられてもよい。もちろん、他のいかなる圧力を用いてもよい。他のいかなる適切な構造（例えば、ブレード２０またはローラ等以外のもの）が、ブレード２０またはローラ等に加えて、またはこれらの代わりに、工具２に設けられてもよい。単に例示ではあるが、工具２は、１つ以上のホーニングバー（図示せず）を備えていてもよい。

さらに、または代替として、“選択的偏向部材を備える工具および非軸対称機構を形成する方法”と題され、２００３年９月３日に出願され、その開示が本明細書中に参照として含まれる米国仮出願番号１０／６５４，３２８に開示されている工具と同様に構成されてもよい。

外側に向かって開放する凹部５９を備えるプレート４０Ａを有する工具２の代替として、工具２は、内側に向かって開放する凹部を備える一対の対称的なプレートを有していてもよい。なお、当該プレートがともにスロット３０内に配置されたとき、凹部は互いに対向する。この、または同様の別の実施形態では、プレートが加圧された液体によって外側に向かって押されるときに、外側へ向かう力は、プレートによって末端２６に加えられる。

本実施例ではスロット３０およびプレート４０Ａが一般的に四角形として示されているが、スロットおよびプレートが他のいかなる形状を有していてもよいことは明らかであろう。単に例示ではあるが、スロットおよびプレートは、一般的に四角形、円筒形、または、他のいかなる略均一な断面形状（円形、楕円形、卵形、または三角形等）を有するものであってもよい。または、スロットおよびプレートは、円錐状、フラスト円錐、ピラミッド形、またはその他のいかなる適切な形状を有していてもよい。一実施形態では、スロットは、一般的にプレート４０Ａ〜Ｄの形状と同じである。

工具２を、長さ−直径比が相対的に高い口径を切断するために特に適しているものとして説明してきたが、工具２はまた、長さ−直径比が相対的に低い口径、または他のいかなる種類の口径とともに用いるに適している。さらに、工具２は口径の切断またはリーミングに適していると説明してきたが、工具２はまた、様々な他の種類の機械加工や他の処理にも適している。

さらに他の網羅的ではない変更を図１１から図１５に示す。特に、図１１から図１５は、ニードルバルブ１５０を含む別のプレート１００を示している。プレート１００は、上述した他のプレート４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに置き換えられてもよく、プレート１００は、工具２または他のいかなる構成とともに用いられてもよいことは明らかであろう。単に例示ではあるが、プレート１００はスロット３０内に挿入されてもよく、ドエルピン７０、他のいかなる構造、装置、または技術を用いて、プレート１００がスロット３０内に固定されてもよい。この実施例のプレート７０は、近接端部１０２、遠方端部１０４、および一対の側部表面１０６を有する。プレート１００はまた、側部表面１０６を貫通して形成される一対のピン開口部１０８を有し、各開口部１０８は、対応するドエルピン７０を受け入れるように形成される。

一実施形態では、プレート１００は、締まりばめによってスロット３０内に適合するように構成される。単に例示ではあるが、このような締まりばめは、プレート１００が、スロット３０の幅よりも約０．００１”大きい厚さを有する場合に得られ得る。一実施形態では、プレート１００が約０．３７５”の厚さを有するときに、スロット３０は約０．３７４”の幅を有する。あらゆる種類または程度の締りばめを形成するためのスロット３０およびプレート１００の他の適切な相対寸法は、当業者にとって明らかであろう。または、スロット３０およびプレート１００は、上記適合が締まりばめではないように寸法を決めてもよい。単に例示ではあるが、スロットが約０．３７５”の幅を有してもよく、このときプレート１００は約０．３７４”の厚さを有している。さらに、プレート１００は、その露出された外側表面が重なって、工具２の外側表面に対して窪みまたは突起を形成するように寸法が決められていてもよい。

本実施形態では、プレート１００がスロット３０内に適切に配置されている状態で、スロット３０のピン開口部３８が、プレート１００のピン開口部１０８に対して揃えられる。そして、プレート１００をスロット３０内に固定するために、ドエルピン７０が、ピン開口部３８および１０８を貫通するように配置される。または、他のいかなる適切な留め具、他の構造、または他の技術も含むがそれに限定されず、プレート１００をスロット３０内に固定するあらゆる他の適切な構成または技術を用いてもよい。

本実施例のプレート１００は、その中央軸に沿って形成される溝１１０を有する。溝１１０は、近接端部１０２から遠方端部１０４へ伸びる。本実施例では、溝１１０は、プレート１００が工具２のスロット３０内に挿入されたときに、工具２の溝８と液体を連絡できるように構成されている。本実施例では、溝１１０は、近接的に２つの副溝１１４に枝分かれし、当該副溝１１４は、遠心的に溝の軸方向の中央近くで終止するとともに、プレート１００の近接端部１０２において近接的に終止する。副溝１１４は互いに隔てられており、プレート１００が工具２のスロット３０内に挿入されたときに工具２の溝８と液体を連絡できるように構成されている。換言すれば、溝１１０は、溝８からの液体を中央で副溝１１４を介して受け取るように構成されている。２つの副溝１１４が示される一方、任意の適切な数の副溝１１４を用いてもよく、副溝１１４は任意の別の構成内に設けられてもよいことは明らかであろう。副溝１１４は単純に全く省略されてもよいことも明らかであろう（例えば、単一の溝１１０のみを設ける等）。

本実施例のニードルバルブ１５０は、溝１１０内に配置され、遠方端部１０４において液体が溝１１０から出るのを防ぎ、一方、近接端部１０２において溝１１０に入る液体の流速を規制し、および／またはプレート１００から出る液体の流速または圧力を規制するように構成される。図に示すように、ニードルバルブ１５０は、溝１１０のネジ山１１２と相補的に係合するように構成されているネジ山１５２を有する。それ故に、溝１１０内でニードルバルブ１５０を回転させることによってニードルバルブ１５０を調節することが可能であり、これによってニードルバルブ１５０によって流速が調節される。図に示すように、ニードルバルブ１５０は、プレート１００の近接端部１０２から突出する頂点１５４を有している。いくつかの実施形態では、プレート１００が工具２のスロット３０内に挿入されたときに、頂点１５４が工具２の溝８の中に入り込んでもよい。他の実施形態では、頂点１５４がプレート１００の近接端部１０２から突き出ないように、ニードルバルブ１５０が構成される。ニードルバルブ１５０の他の適切な変形は、当業者にとって明らかであろう。

本実施例では、ニードルバルブ１５０と溝１１０との間に、ネジ山１５２および１１２に近接するように、о字形リング１６０が設けられる。ｏ字形リング１６０は、ネジ山１５２および１１２を介する液体の連絡を防ぎ得る。ｏ字形リング１６０はまた、溝１１０内のニードルバルブ１５０の意図せぬ回転を防ぎ得る。ネジ山１５２および１１２から離れた位置に、１つ以上のｏ字形リング１６０が設けられてもよいが、それに限定されない。または、ｏ字形リング１６０のいかなる適した代替物を用いてもよく、または、ｏ字形リング１６０を単純に省略してもよい。溝１１０内でのニードルバルブ１５０の意図せぬ回転を防ぐために、ロッキング機構または他の構造を設けてもよいことは明らかであろう。

本実施例では、プレート１００の各側部表面１０６は、当該側部表面１０６内に形成される凹部１２０を有している。凹部壁１２２は、各側部表面１０６の凹部１２０内に設けられる。図に示すように、各凹部壁１２２を貫通するように、３つの開口部１２４が形成されている。開口部１２４は、プレート１００の溝１１０と液体を連絡する。したがって、本実施例では、溝１１０を介して連絡される液体は、開口部１２４を通過して外に出る。換言すれば、プレート１００が工具２のスロット３０内に挿入されたときに、プレート１００の溝１１０は溝８からの液体を受け入れ、ニードルバルブ１５０は液体の方向を転換させて開口部１２４から流れ出るようにする。

凹部１２０が多くの状態に変形され得るということは明らかであろう。単に例示ではあるが、凹部１２０が一般的に円形であるように示される一方、凹部１２０は、上記凹部５０のように一般的な四角形、上記凹部５４のように一般的な“Ｔ”字形、または他のいかなる適切な形状を含めて、他のいかなる形状を有してもよいがそれに限定されない。さらに、３つの開口部１２４が本実施例の凹部１２０に示される一方、他のいかなる適切な数の開口部１２４が凹部１２０に形成されていてもよい。さらに、上記に挙げるような、またはその変形のウェハ５８、または他のいかなる物体が、凹部１２０内に設けられていてもよい。凹部１２０の他の適切な変形は、当業者にとって明らかであろう。

本実地例では、プレート１００は工具２のスロット３０内に挿入され、開口部１２４から出る液体は、スロット３０の側部表面３６に対して外側へ向かう力を及ぼし、順に末端２６の外側への移動、偏向、曲げを引き起こす。本実施例における末端２６の外側への移動、偏向、曲げは、切断ブレード２０の間の直径距離の増加を引き起こす。本実施例では、切断ブレード２０が分離される度合いは、開口部１２４から出る液体の流速または圧力の作用である。

当業者にとって明らかなように、プレート１００内でのニードルバルブ１５０の軸位置を変えるために、プレート１００に対してニードルバルブ１５０を回転させることによって、当該ニードルバルブ１５０は、開口部１２４から出る液体の流速または圧力を調節することができる。ここでの示唆を鑑みて当業者にとって明らかであるように、開口部１２４から出る（および、スロット３０の側部表面３６に影響を及ぼすことによって、末端２６の移動、偏向または曲げを引き起こす）液体によって切断ブレード２０が正反対に分離される度合いは、プレート１００内におけるニードルバルブ１５０の軸位置の作用であってもよい。換言すれば、切断ブレード２０が正反対に分離される度合いは、プレート１００内のニードルバルブ１５０を、プレート１００内の所望の軸位置に回転させることによって調節されてもよい。本実施例におけるニードルバルブ１５０のこのような回転を促進するために、ニードルバルブ１５０は、ヘッド１５４を備えている。以下により詳細に説明するように、プレート１００内におけるニードルバルブ１５０の軸位置を調節するためにニードルバルブ１５０を回転させるために、ヘッド１５４は、レンチ、ソケット、または他の装置または構造に係合するように形成されている。

いくつかの実施形態では、プレート１００を有する工具２は、工具２の溝８とプレート１０の溝１１０とに液体を供給するための液体供給システム（図示せず）を含む機械加工中央部（図示せず）内で用いられる。このような液体は、液体供給システムから、工具２を回転させるために用いられるスピンドル（図示せず）を経て連絡されてもよい。このような構成要素は、より詳細に米国特許番号５，７７５，８５３および米国特許番号６，２７０，２９５に記載されている。上記のどちらも本明細書中に参照として含まれる。いくつかの機械加工中央部では、工具２に連絡される液体の圧力および／または流速は、液体供給システムによって調節可能に変更される。他の機械加工中央部では、圧力および／または工具２に連絡される液体は、調節可能に変更されない（例えば、一定の速度または圧力にて、供給部から液体が単純に流れる、または、調節能力を有さずに全く流れない）。本実施形態の工具２は、他の種類の中でも、液体供給システムを有する種類とともに用いられてもよい。

一実施形態では、工具２は、液体の圧力および／または流速を調節可能に変更できる液体供給部を含む機械加工中央部内にて用いられる。この実施形態では、切断ブレード２０が正反対に分離される程度が、以下の２つの方法の何れかまたは両方によって調節され得る。（１）液体供給部から連絡される液体の流速または液体圧力を調節する方法、および／または、（２）ヘッド１５４を介してプレート１００内のニードルバルブ１５０を回転させる等によって、プレート１００内におけるニードルバルブ１５０の軸位置を調節する方法。切断ブレードの正反対の分離を調節するこれらの方法を組み合わせるための適切な組み合わせおよびパラメータは、当業者にとって明らかであるであろう。もちろん、いずれの方法も、他方の方法を排除して用いてもよい。切断ブレード２０の正反対の分離を調節し得るさらに他の方法は、当業者にとって明らかであろう。

他の実施形態では、工具２は、液体の圧力および／または流速を調節可能に変更させない液体供給部を含む機械加工中央部内で用いられる。この実施形態では、切断ブレード２０の正反対の分離は、ヘッド１５４を介してプレート１００内のニードルバルブ１５０を回転させること等によって、プレート１００内におけるニードルバルブ１５０の軸位置を調節することによって調節され得る。この実施形態において、切断ブレード２０の正反対の分離を調節する他の方法は、当業者にとって明らかであろう。実施形態のいくつかであって全てではないが、液体供給部からの液体の流速および／または圧力の調節機能が十分ではないときに、切断ブレード２０の正反対の分離を調節するためにニードルバルブ１５０を調節することが好ましい場合もあることは明らかであろう。

別の実施形態では、図１５に示すように、ニードルバルブ１５０は、その遠方端部において、突起ヘッド１５４の代りに凹部１５６を有する。この実施形態では、ニードルバルブ１５０を回転させてプレート１００内における軸位置を調節するために、凹部１５６に係合し得るアレンレンチ（六角キー）または他の適切な工具を凹部１５６内に挿入してもよい。凹部１５６は他のいかなる適切な構成を有していてもよく、他のいかなる適切な工具または装置を、凹部１５６の内部に係合するために用いてもよいことは明らかであろう。また、ヘッド１５４および凹部１５６の他の適切な代替物は、当業者にとって明らかであろう。

いくつかの実施形態では、ニードルバルブ１５０を回転させること等によってプレート１００内における軸位置を調節するために、機械加工ステーションは、ニードルバルブ１５０に係合させる調節機構（図示せず）を備えている。このような調節機構は、以下のいずれかに類似しているが限定される必要のない構成を備えていてもよい。すなわち、ソケット、ボックスレンチ、アレンレンチ（六角キー）、トルクレンチ／キー、ロバートソンレンチ／キー、トリウィングレンチ／キー、トルクセットレンチ／キー、スパナヘッドレンチ／キー、または他のいかなる適切な構成であってもよい。機械加工ステーション内のこのような調節機構の形状は、ヘッド１５４の形状、凹部１５６の形状、または、ニードルバルブ１５０のいくつかの他の特徴点の形状に対応するように選択され得る。

機械加工ステーションの調節機構がニードルバルブ１５０を選択的に調節するように用いられ得る場合には、工具２が固定されるスピンドルを自動的に前進させることによって、ニードルバルブ１５０をこのような調節機構に係合させることも可能である。または、調節機構は、ニードルバルブ１５０に向かって移動するとともに、これによってニードルバルブ１５０を調節するためのニードルバルブに係合するように構成されていてもよい。それぞれまたはどちらの筋書きにおいても、一度調節機構がニードルバルブ１５０に係合すると、調節機構および／またはスピンドルが、プレート１００内のニードルバルブ１５０を回転させるように移動し、これによってプレート１００内におけるニードルバルブ１５０の軸位置が調節される。さらにまた、このような調節は、単一の機械加工処理において複数回行われてもよい。例えば、異なる直径の口径が機械加工されて１つの加工品にされる場合、単純に、上述したような機械加工ステーション内の調節機構を用いてニードルバルブ１５０を自動的に調節することによって、１度の処理でこのような口径を機械加工するための単一の工具２が用いられてもよい。換言すれば、機械加工ステーションが複雑な作業ルーチン指示を（例えばコンピュータを介して）受け取る限りにおいて、１度の機械加工処理の間に自動的にこのような調節を発生させるためのこのような指示の範囲内で、ニードルバルブ１５０の調節を行ってもよい。このため、工具２の“上流”または“下流”の液体の圧力または流速を調節する必要はなく、１度の機械加工処理で単一の工具２（例えば、工具２の交換は必要ない）を用いて、異なる直径の口径を製造し得ることは明らかであろう。もちろん、工具２が用いられ得る他の方法は、当業者にとって明らかであろう。

本実施例のいくつかは、プレート１００内の液体の流速または圧力を調節するためのニードルバルブ１５０を備えるが、プレート１００内の液体の流速または圧力を調節するために様々な別の構成または装置が用いられてもよいことは明らかであろう。このような別の構成は、他の種類のバルブまたは流れ規制装置または構成を含むが、それに限定されない。したがって、発明者は、全ての実施形態がニードルバルブ１５０に限定されることを意図せず、発明者はその代わり、様々な使用し得る別の構成および装置を検討している。

要約すれば、本発明の概念を用いることによって得られる多くの利益を述べてきた。本発明の１つ以上の実施形態の上述した説明は、描写および説明のために行ってきた。網羅的であったり、開示された形態に発明を厳密に限定する意図はない。上記の示唆に鑑みれば、明らかな変更や変形が可能である。本発明の原則を最も良く説明するために上記１つ以上の実施形態が選択され説明され、その実際的な応用によって、当業者は様々な実施形態で、検討される特定の使用に適した様々な変更を加えて本発明を最も良く用いることができる。本発明の範囲は、添付の請求項によって規定されることを意図する。

本発明に基づいて作製される工具の部分的な側部断面図である。 図１の工具の端面図である。 図１の工具の分解透視図である。 図１の工具のためのプレートの一実施形態を示す透視図である。 図１の工具のためのプレートの一実施形態を示す透視図である。 図１の工具のためのプレートの一実施形態を示す透視図である。 ウェハを受け入れるように構成された図１の工具のためのプレートの一実施形態を示す正面図である。 図７における線８-８に沿ったプレートの側部断面図である。 図７のプレートに適合するように構成されたウェハの一実施形態を示す透視図である。 使用されている図１の工具の一連の図である。 使用されている図１の工具の一連の図である。 使用されている図１の工具の一連の図である。 使用されている図１の工具の一連の図である。 使用されている図１の工具の一連の図である。 図１の工具のための代替プレートの透視図である。 図１１のプレートの上面図である。 図１２の線１３-１３における図１１のプレートの断面図である。 図１１のプレートの底面図である。 代替ニードルバルブを備える、図１１のプレートの断面図である。

Claims (15)

1. 加工品を加工するための工具であって、
   細長部材と、挿入部材とを備え、
   （ａ）上記細長部材は、
   （ｉ）軸、角度、および放射方向を規定する中央軸と、
   （ｉｉ）第１端部および第２端部と、
   （ｉｉｉ）上記第１端部に配置される少なくとも２つの末端であって、当該末端のうちの少なくとも１つは少なくとも１つのブレード部材を備えている末端と、
   （ｉｖ）上記少なくとも２つの末端に隣接するスロットであって、上記スロットは上記第２端部に向かって伸びるとともに、第１端部において開き、上記スロットは挿入部材を受け入れるように形成されているスロットと、
   （ｖ）上記スロットと液体を連絡する溝と、
   を備え、
   （ｂ）上記挿入部材は、上記スロット内に配置されるとともに２つの側面を有し、
   上記挿入部材は、上記スロットに連絡される液体を、上記少なくとも２つの末端のうちの１つ以上に向かわせるように形成され、
   上記挿入部材は調節機構を備え、当該調節機構は、上記挿入部材を介して上記少なくとも２つの末端の１つ以上に連絡される液体の流速または圧力のどちらか一方または両方を選択的に調節するように動作可能である、工具。
2. 上記挿入部材は、上記２つの側面を有するプレートを有している、請求項１に記載の工具。
3. 上記プレートは、第１端部および第２端部を有し、
   上記プレートの各側面は、当該各側面内に形成される少なくとも１つの開口部を有し、
   上記プレートは、上記第２端部から上記開口部の各々へと伸びる少なくとも１つの流路をさらに有し、
   上記流路は、上記溝から上記開口部の各々へと液体を連絡するように形成されている、請求項２に記載の工具。
4. 上記プレートの各側面は、凹部をさらに有し、
   上記開口部は、上記各凹部の各々の中に設けられている、請求項３に記載の工具。
5. 上記凹部の各々の中に配置される少なくとも１つのウェハをさらに備えている、請求項４に記載の工具。
6. 上記調節機構は、少なくとも部分的に上記挿入部材の中に配置されるニードルバルブを備えている、請求項１に記載の工具。
7. 上記ニードルバルブは、窪んだ形状のヘッド部を備えている、請求項６に記載の工具。
8. 上記挿入部材は、上記少なくとも１つのブレード部材と上記中央軸との間の距離を、液体の圧力の作用によって変化させるように形成されている、請求項１に記載の工具。
9. 上記少なくとも１つのブレード部材は、上記軸および角度の方向に実質的に維持され、当該少なくとも１つのブレード部材は、上記放射方向に移動幅だけ前進するように形成されている、請求項１に記載の工具。
10. 上記ニードルバルブの位置は、上記中央軸によって規定される上記軸方向に沿って調節される、請求項６に記載の工具。
11. 上記ニードルバルブは、長手方向軸を規定し、
    上記ニードルバルブによって規定される上記長手方向軸が、上記中央軸と一致する、請求項６に記載の工具。
12. 上記スロットおよび上記挿入部材は、上記中央軸に沿って配置されている、請求項１に記載の工具。
13. 上記細長部材を駆動して、当該細長部材の中央軸の周りで当該細長部材を回転させるように形成されている回転作動装置をさらに備える、請求項１に記載の工具。
14. 上記挿入部材と液体を連絡する加圧液体供給部をさらに備える、請求項１に記載の工具。
15. 上記加圧液体供給部は、放射方向にある上記少なくとも１つのブレード部材を、複数の異なる使用位置のうちの少なくとも１つに選択的に偏向するために、上記挿入部材に加圧液体を供給するように動作可能である、請求項１４に記載の工具。

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