JP5079802B2 - ツール・ホルダに挿入されるようになされた容器、ツール・ホルダ、及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、工作機械及びツール・ホルダに組み込むのに特に適した容器／カートリッジに関する。容器は、ツールに安定的且つ強力な取付けを提供し、同時に、冷却媒体、一般には切削液（ｃｕｔｔｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ）を運ぶためのチャネルを開いて保持する。本発明は、上記に示した容器を装着するようになされたツール・ホルダ、及びセンサ又はダンパ・システムを収容する容器の使用にも関する。

機械加工中に、ツール／ツール・ホルダに様々な部品を組み込む必要が生じる可能性がある。部品には、たとえば温度、振動、力、又は同様の特性を監視するセンサ、或いはツールに特定の特性を加える部品を含むことができる。振動の減衰は、一般にそのような特性である。そのような振動は、ツールの固有振動数が機械加工での力の変動と同じ周波数域にある場合に生じる。振動は、機械加工のパラメータが好ましくない場合にも生じる可能性があり、それが不連続の切削（典型的にはフライス削り）である場合に特に一般的である。

振動の減衰の間に、ツールの内部に減衰システムが装着されることが多い。いくつかの特許では、それらが全てそうした減衰システムを示している。それらのほとんどに共通しているのは、それらがツールの空洞に直接的に装着されていることである。その結果、冷却媒体を前方に送ることができず、或いはそれが専用チューブ又は特別に設計された手段によって減衰システムを通って導かれなければならない。

ツール・ホルダは通常は、刃先を保持し、機械又はクランピング・ユニットに固定されるための外側の幾何学的形状を有する剛体の材料で製造される。多くの場合、ツールは冷却媒体を前方に送る内部ダクトを有する。冷却媒体（切削液）はしばしば、機械加工を可能にするのに必要である。

減衰装置が装着されたツール・ホルダの一例が、米国特許第４，０６１，４３８号に示されている。ツール・ホルダは、その前方端部にあるカプセル内に配置された減衰部品を備える。しかし、カプセルの取付けが複雑になり、ツール・ホルダを通過して冷却媒体を送ることができない。

本発明は、容器及びツール・ホルダを有するシステムに関する。システムは、チップ切削機械加工（ｃｈｉｐ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）に関して使用するために設計され、振動減衰デバイスの取付け、配置、及び連結、並びにセンサの配置を容易にし、同時に冷却媒体を前方に送ることができる。ツール・ホルダは２つの端部を有する。ツール・ホルダの第１の端部は工作機械に固定されるようになされ、ツール・ホルダの第２の端部は刃先を取り付けるようになされる。一方の端部は工作機械に固定されるようになされ、他方の端部は刃先に取り付けられるようになされる。ツール・ホルダは、空洞壁によって囲まれた内側の壁を有する。空洞は容器を収容する。空洞の一方の端部は冷却媒体用の供給部に連結されるようになされ、他方の端部は冷却媒体の出口に連結される。出口は一般に刃先に向かって冷却媒体を送るノズルと連結し、入口は一般に冷却媒体の供給源及びポンプと連結している。空洞は容器を装着するための開口を備える。冷却媒体を送るための少なくとも１つの凹所（ｒｅｃｅｓｓ）が、容器と空洞壁との間に作られる。

凹所は容器の中に少なくとも１つの切り欠きとして作ることができる。

凹所は空洞壁の中に少なくとも１つの切り欠きとして作ることができる。

凹所は、空洞壁の中及び容器の中に作ることができる。さらに、それには、容器、カートリッジ、又は空洞壁がツール・ホルダの中にある空洞に挿入されるスリーブが記載される。容器は少なくとも１つの中央の部分及び末端の部分を有する。末端の部分のうちの少なくとも１つが、中央の部分に解放可能に連結される。中央の部分は、容器を有するツール・ホルダが使用される場合に、ツール・ホルダの中の空洞壁と接触するようになされた少なくとも１つの領域、及び冷却流体と接触するようになされた少なくとも１つの領域を有する外面を備える。冷却媒体と接触するようになされた領域は、中央の部分の外面と工作機械の空洞との間の１つの間隙に隣接するようになされる。１つ又は複数の間隙の目的は、たとえばガス、又は一般には切削液などの冷却媒体を前方に送ることである。間隙の大きさは、一般に容器を通過する必要がある冷却媒体の量によって影響を受ける。

容器は、滑らかな表面を有することができ、凹所は空洞壁の中に備え、空洞に挿入されるようになされることができる。

冷却流体と接触するようになされた、容器の少なくとも１つの領域は、ツール・ホルダの中の中央の部分の外面と空洞壁との間に１つの間隙をもたらすようになすことができる。

中央の部分は円筒形部分に沿って配置された、いくつかの稜部（ｒｉｄｇｅｓ）を有する外部の円筒形部分を有することができ、これらの稜部がツール・ホルダの空洞と接触する領域をもたらし、稜部の間の領域は容器とツール・ホルダの間に、冷却媒体を前方に送るための間隙を形成するようになされる。

円筒形部分は、必ずしも容器の全体の長さに沿って延出する必要はない。容器が空洞内で安定した位置を保持することができ、同時に流体が容器を通過できることが非常に重要となる。

容器は一般的に円筒形であり、凹所がシリンダ内にフライス削りされているが、その他の形状が使用されてもよい。たとえば、容器は卵型の断面等を有する長方形又は正方形の棒として形成できる。たとえば容器が卵型であり空洞が円筒形である場合、それは接触面及び凹所の両方を設けられる。円筒形の空洞の中の正方形の容器についても同じことが言える。

工作機械の空洞と接触する少なくとも１つの領域は、工作機械の円筒形に形成された空洞と接触するようになされた円形構成で配置される接触点を形成できる。接触点は、容器の全体の長さに沿って延出することができないかもしれないが、容器の外側の任意の形状の不連続の隆起によって形成できる。末端の部分又は蓋は、空洞壁に向かって接触点を形成することもでき、冷却媒体を前方に送る凹所を有することができる。

中央の部分は、中心軸を有する１つ又はいくつかの円筒形部分を有することができ、隆起はこの中心軸に対して平行に延出する稜部として作ることができる。隆起は弧形、直線状、湾曲状であることができ、又は任意のその他の適切な形状を有することができる。

中央の部分は中心軸を有する１つ又はいくつかの円筒形部分を有することができ、隆起は中心軸の周囲に螺旋状又は渦巻き状に延出する稜部として形成できる。

中央の部分は１つの実質的に円筒形の空洞を有することができ、末端の部分のうちの一方は中央の部分に組み込むことができる。

中央の部分は１つの実質的に円筒形の空洞を有することができ、両方の末端の部分は中央の部分に解放可能に連結できる。

それ又は解放可能に連結された末端の部分は、中央の部分に末端の部分を装着することによって中央の部分が拡張されるように、中央の部分にプレス嵌めによって適合できる。或いは、それはたとえばねじ山、ねじ、バヨネット接合などの装着のためのその他の設計で使用できる。

容器の端部のうちの一方は、工作機械の空洞と接触するための凹所になった区画を有することができる。

さらに、本発明は２つの端部を備えるツール・ホルダに関し、端部の一方が工作機械に固定されるようになされ、もう一方の端部が少なくとも１つの刃先に固定されるようになされる。１つ又は複数の刃先は、ホルダに直接的に固定される必要はないが、別の部分又は１つ又は複数の縁部を保持する刃先保持ユニットに固定できる。ホルダは、空洞壁を備える内側の空洞を有することができる。空洞の端部のうちの一方が冷却媒体用の供給部に連結されるようになされ、もう一方の端部が冷却媒体用の出口に連結されることから、空洞は上述のように容器を収めるようになされる。空洞は容器を装着するための開口を備える。

容器の最大寸法、容器の解放可能な末端の部分、及びツール・ホルダの内部の空洞は互いに、容器の解放可能な末端の部分が容器の中央の部分の定位置に押し込まれる場合に、容器がツール・ホルダの内部の空洞の空洞壁に向かって固定的に押されるように適合できる。

空洞壁は、容器の凹所又は切り欠きの代わりに、又はそれに加えて冷却流体を送る凹所を有することができる。

ツール・ホルダの内部の空洞は、容器の面取りされた区画と相互に嵌合する接触のために面取りすることができる。

さらに、本発明は２つの端部を有するツール・ホルダに関し、一方の端部が工作機械に固定されるようになされ、他方の端部が内部空洞を用いて刃先を固定するようになされる。空洞の一方の端部が冷却媒体用の供給部に連結されるようになされ、もう一方の端部が冷却媒体用の出口に連結されることから、空洞は上述のように容器を収めるようになされる。空洞は、容器を装着するための開口を備える。

容器を装着するための開口は、工作機械に向けることができる。

容器を装着するための開口は、別法では少なくとも１つの刃先又は端部に向けることができ、そこではそれは１つ又はいくつかの刃先を固定する要素に配置される。

空洞は、空洞壁と接触するための少なくとも１つの容器の領域と接触するための少なくとも１つの円筒形部分を有することができる。

容器の最大寸法、容器の解放可能な末端の部分、及びツール・ホルダの内部の空洞は互いに、容器の解放可能な末端の部分が容器の中央の部分に押し込まれた場合に、容器が空洞壁に向かって押され、それによってツール・ホルダの内部の空洞に固定されるように、嵌合して適合できる。

ツール・ホルダの内部の空洞は、容器の面取りされた区画と相互に嵌合する接触のために面取りすることができる。

本発明は、工作機械と関連するパラメータを測定するための１つ又はいくつかのセンサを収容し、且つ／又は（ａｎｄ／ｏｒ）減衰システムを収容するための、上述のような容器の使用にも関する。

本発明によれば、切削流体は、容器の外側で前方に送ることができる。それによって、減衰システムを通るチューブを備えることが必要でない。減衰システムは、カートリッジ・スリーブの内側に分離できる。外側でカートリッジを通過して送られる切削液又は空気は、カートリッジ及びその内容物を冷却するのに貢献する。したがって、減衰システムの機能は、切削液を減衰システムの外側で送ることができない同様の減衰システムと比較して、切削プロセスによって供給される熱による影響がより少なくなる。

本発明によるツール・ホルダと組み合わせた本発明による容器によって、非常に単純なツールの装着も達成できる。必要となる部品が少なく、接着剤、シール材等の使用をなくすことができる。さらに、冷却媒体は効果的に前方に送ることができる。容器は冷却効果を与えられ、容器はツール・ホルダの中に良好に固定され、容器の内容物は良好な保護を与えられる。容器の間隙領域（ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｒｅａｓ）又は凹所は、円筒形の外部凹所であることができる。さらに、凹所は螺旋状の形状であることができる。容器は両端にゆるい蓋を有することもでき、容器の長さ、直径、及び残りの幾何学的形状は、求められる要求に対応できる。さらに、幾何学的形状の端部表面は空洞に適合できる。必要であれば、容器の要素は通常の送／受信器の技術、送受信機技術によって周囲と通信でき、データは頻繁な間隔で読み取ることができる容器の集積メモリ・ユニットに記録でき、データはツール・ホルダ等のスリップ・リングによって直接的に伝達できる。

図１は、中央の部分２、組み込まれた末端の部分３、及び解放可能な末端の部分又は蓋４を備える容器１を示す。図１から、工作機械の空洞と接触するための接触領域５、及び工作機械の空洞の間隙を形成する間隙領域６がさらに示される。間隙６は、容器１の凹所として示され、これらは螺旋状、渦巻き状、又はねじ構成を有する。これらの間隙は、たとえば切削液又は空気などの冷却媒体を送るようになされる。螺旋状又は渦巻き状の構成は、冷却媒体が容器の周りに滞留する時間が増加するように、チャネル又は間隙６の長さを増加させるために好ましいものであることができる。

中央の部分に組み込まれた末端の部分３が、容器１が配置される空洞の嵌合された凹所と接触するための凹所７と共に示される。

凹所のうちの１つが円錐形の凹所７として示され、容器１が芯合わせされ、それが配置される空洞に対して移動可能にならずに固定された位置に与えられることを確かにする。

図２は、図１に示される容器を断面で示す。図２の容器は、減衰システム８又は減衰体を備える。図２において、蓋４又は末端の部分４の断面、及びこれがどのように中央の部分２に適合されたかも示される。中央の部分２の端部の蓋４及び幾何学的形状１０は、蓋４が中央の部分２の内径１０に適合される直径９を与えられ、１つの動作で、蓋４を主要部分又は中央の部分２に固定することが可能であり、同時に中央の部分２の壁を締め付け、それによって全体の容器１をそれが配置される空洞の内壁に締め付けるようになっている。この設計によって、空洞に向かって堅固に締め付ける力を容器に与えることが可能になり、容器１は径方向及び軸方向の両方に配置される。主要部分又は中央の部分２の他方の末端の端部３は、締め付ける力と対抗する幾何学的形状７又は凹所を与えられ、同時に冷却媒体を前方に送るためのチャネルを備える。さらに、漸進的な縮小又は面取り１１が示され、それは、空洞の内部の幾何学的形状に適合でき、且つ／又は端部の周囲の流れ状態の向上に貢献でき、又は容器１と、容器に隣接するために面取りされる空洞の末端の部分との間の許容誤差を吸収するために端部で容器の弾力性を向上できる。

図２では、蓋４が示され、蓋の外部の幾何学的形状９が中央の部分２の内部の幾何学的形状１０にどのように適合されるかが示される。減衰システム８が、概略的に示される。図２において、接触領域５、及び間隙領域６、チャネル又は凹所が明白に示される。

容器１をツールの空洞内に組み付ける場合、蓋４は中央の部分２に最初に配置されるが、その最終位置には完全に押し込まれない。その後、容器１は工作機械の空洞に装着され、幾何学的形状７を有する末端の部分３が空洞の端部の壁に隣接するように配置される。蓋４は、その後適切なツールによって最終的な位置に押し込められる。これは、蓋４と中央の部分２の間に弾性変形を与え、それはこの場合も同様に空洞に向かって締め付ける力を与える。

図３に容器の別の実施例が示され、容器は２つの組み込まれた末端の部分３で示され、減衰流体に配置されるようになされた減衰体を有する減衰システム８は、減衰流体が減衰体に有する影響を増加させる横断方向の施条線と共に示される。

図４に容器１の別の実施例が示され、一体化された末端の部分３、解放可能な蓋４、及び減衰流体内に配置されるようになされた粒子を伴う特定の減衰システム８と共に示される。中央の部分に組み込まれた末端の部分３が、容器１が配置される空洞内の適合された面取りと接触するための面取り形状７と共に示される。工作機械の空洞と接触するための接触領域５、及び工作機械の空洞の間隙を形成する間隙領域６が示される。

図５に容器１の別の実施例が示され、容器は２つの解放可能な端部片４及び減衰体を有する減衰システム８と共に示される。この実施例では、端部片のうちの１つが、面取り形状７、冷却媒体用のチャネル１２、及び中央の部分２に適合された輪郭と共に示される。

図６には、容器１の別の実施例が示され、容器は２つの解放可能な端部片／蓋４、及びたとえば異なる測定器及びセンサ等の取付け用の空の空洞と共に示される。

図７には、容器１の別の実施例が示され、容器は、ツール・ホルダ２０の空洞２３に配置して示され、容器１は解放可能な端部片４及び組み込まれた端部片３を有する。減衰体を有する減衰システム８は、容器１の内側に配置された２つの弾性体１３に固定されて示される。減衰体は、弾性体１３に入り込む２つのピン１４と共に示される。或いは、減衰体は、図に示されるような圧縮の代わりに、弾性部材１３へのせん断力として弾性要素１３に力が加えられるように、容器１の端部片／蓋３、４に接着結合で固定され、又は別の方法で固定された平面端部を有することができる。

図２に示される減衰システム８は、通常の減衰システムであることができ、そのような減衰システムを示すいくつかの特許がある。これらのほとんどに共通しているのは、それらがツールの空洞内に直接的に組み付けられていることである。

減衰システム８は、減衰流体内の自由な減衰体、ばねシステムに懸架された減衰マス（ｄａｍｐｉｎｇ ｍａｓｓ）、エラストマ材料などに懸架された減衰マスを有することができる。減衰システムは、減衰などのための所定の周波数域（帯域幅）に従って調整された能動的な減衰システムを有することもできる。

図８は、本発明によるツール・ホルダ２０の例を示す。ツール・ホルダ２０は、２つの端部２１、２２を有し、端部のうちの１つ２１が工作機械に固定されるようになされ、他方の端部２２が刃先に固定されるようになされる。これに加えて、ツール・ホルダ２０は、ツール・ホルダと共通の任意の外部の幾何学的形状を有する。ツール・ホルダは、冷却流体を刃先に送るためのチャネル２４を有する。本発明による容器１を収容するための空洞２３が明白に示される。開口２５が冷却媒体を供給するためのチャネルも形成するので、空洞は容器１を収容するようになされる。開口２５の直径は、前述のように容器１の外径に適合される。さらに、冷却媒体のためのチャンネル２４からの出口に接続された第２の端部が示される。図８に示される実施例では、開口２５が容器１の装着用の穿孔として示され、工作機械に向いて開口している。しかし、開口２５は刃先を固定するための端部２２に向けられてもよい。

図９は、図８の詳細を示し、容器１の蓋４が明白に示され、減衰システム８が容器１に配置されて示される。６として定められた、容器１と工作機械２０の間の間隙を有する領域も明白に示される。同様に、容器１と工作機械２０の空洞との間の接触のための領域５が示される。図９は、容器１の末端の部分３が、工作機械２０の空洞２３の幾何学的形状に適合された幾何学的形状７をどのように含むかも示す。末端の部分３において切り欠きとして形成されたチャンネル１２は、間隙領域６から冷却流体のためのチャンネル２４の出口に冷却流体を送るのに貢献する。

図１０及び１１に、容器１の中心軸に平行な、間隙領域６及び空洞と接触するための接触領域５を形成する凹所が示される。接触領域５及び凹所として形成された間隙領域６が明白に示される。さらに、解放可能な端部蓋４、容器１の端部の幾何学形状７、及び別の端部凹所として形成されたチャンネル１２が示される。図１０は、容器の中心軸に平行な凹所を示す。

図１１は、図１及び２に示される容器１の斜視図である。容器１は、工作機械の内部の空洞と接触する接触領域５、並びに容器１及び工作機械の空洞によって間隙を形成する間隙領域６を備える中央の部分２を伴って示される。図１１は、容器の中心軸の周囲の螺旋として形成される凹所を示す。

図１２は、容器及びツール・ホルダ２０を備えるシステムを示し、ツール・ホルダの空洞２３が冷却媒体を前方に送るための凹所として形成された間隙領域６を備えて示され、容器は円滑な外面を有する。さらに、減衰体を有する減衰システム８、蓋４、冷却媒体を刃先に前方に送るためのチャネル２４、及び刃先を固定するための端部２２が示される。

本発明の１つの実施例による容器の側面図を示す。 図１に示される容器の断面を示す。 本発明の別の実施例による容器の断面を示す。 本発明の別の実施例による容器の断面を示す。 本発明の別の実施例による容器の断面を示す。 本発明の別の実施例による容器の断面を示す。 本発明の別の実施例による容器の断面を示す。 本発明によるツール・ホルダの断面を示す。 図８に示される断面の部分を詳細に示す。 本発明の実施例の斜視図である。 図１及び２に示される本発明の斜視図である。 本発明の別の実施例の斜視図を通った切断図である。

Claims (16)

1. 容器（１）を有し、ツール・ホルダ（２０）に部品を収容するシステムであって、前記ツール・ホルダ（２０）は第１の端部（２１）及び第２の端部（２２）を有し、
   前記ツール・ホルダ（２０）の前記第１の端部（２１）が工作機械に固定されるようになされ、前記第２の端部（２２）が刃先を取り付けるようになされ、前記ツール・ホルダ（２０）が空洞壁によって囲まれる内部の空洞（２３）を備え、
   前記空洞（２３）が前記容器（１）を収容し、前記容器が少なくとも中央の部分（２）及び末端の部分（３、４）を備え、前記末端の部分（３、４）が前記中央の部分（２）に連結されるとともに、前記末端の部分の少なくともいずれか一方が蓋を形成して解放可能に前記中央の部分に連結され、
   前記中央の部分（２）が、前記ツール・ホルダ（２０）の中の前記空洞壁と接触するようになされた少なくとも１つの接触領域（５）、及び、冷却媒体と接触するようになされた少なくとも１つの間隙領域（６）を有する外面を備え、
   前記空洞（２３）の一方の端部が冷却媒体用の供給部に連結するようになされ、前記空洞（２３）のもう一方の端部が冷却媒体用の出口に連結され、前記空洞（２３）が前記容器（１）を装着するための開口（２５）を有し、前記冷却媒体を送るための少なくとも１つの間隙が前記容器（１）と前記空洞壁の間に形成され、前記容器（１）が前記部品を収容するようになっていることを特徴とするシステム。
2. 前記間隙が、前記容器（１）の少なくとも１つの凹所として形成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記間隙が、前記空洞壁の少なくとも１つの凹所として形成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記間隙が、前記空洞壁の少なくとも１つの凹所として形成されるとともに、前記容器の少なくとも１つの凹所として形成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
5. ツール・ホルダ（２０）の中の空洞壁を使用して空洞（２３）に装着するための容器（１）であって、
   前記容器が少なくとも中央の部分（２）及び末端の部分（３、４）を備え、前記末端の部分（３、４）が前記中央の部分（２）に連結され、
   前記中央の部分（２）が、前記ツール・ホルダ（２０）の中の前記空洞壁と接触するようになされた少なくとも１つの接触領域（５）、及び、前記容器（１）を有する前記ツール・ホルダ（２０）が使用される場合に冷却媒体と接触するようになされた少なくとも１つの間隙領域（６）を有する外面を備え、
   前記末端の部分の少なくともいずれか一方が蓋を形成して解放可能に前記中央の部分に連結されることを特徴とする容器（１）。
6. 前記中央の部分が、円滑な表面を備え、前記空洞壁の中に凹所を備える空洞（２３）に装着されるようになっている、請求項５に記載の容器（１）。
7. 冷却媒体と接触するようになされた前記少なくとも１つの前記間隙領域が、前記中央の部分（２）の外面と前記ツール・ホルダ（２０）の前記空洞壁の間に間隙を形成するようになっている、請求項５に記載の容器（１）。
8. 前記中央の部分（２）が、外部の実質的に円筒形の部分であって、前記円筒形の部分に沿って配置された、いくつかの隆起を備える部分を備え、これらの隆起が前記ツール・ホルダ（２０）の前記空洞壁と接触する前記接触領域（５）を形成し、前記隆起の間の前記間隙領域（６）が前記容器（１）と前記ツール・ホルダ（２０）の間に前記冷却媒体を前方に送る間隙を形成するようになされた、請求項７に記載の容器（１）。
9. 前記実質的に円筒形の部分が、中心軸を規定し、前記隆起が前記中心軸に平行に延出する稜部として形成される、請求項８に記載の容器（１）。
10. 前記実質的に円筒形の部分が、中心軸を規定し、前記隆起が前記中心軸の周囲に螺旋状又は渦巻き状に延出する稜部として形成される、請求項８に記載の容器（１）。
11. 前記中央の部分（２）が実質的に円筒形の空洞を有し、一方の前記末端の部分（３）が前記中央の部分（２）と一体になっている、請求項５に記載の容器（１）。
12. 前記中央の部分（２）が実質的に円筒形の空洞を有し、前記末端の部分（４、４）の両方が前記中央の部分（２）に解放可能に連結される、請求項５に記載の容器（１）。
13. 前記末端の部分（４）が、前記中央の部分（２）に前記末端の部分（４）を装着することにより前記中央の部分（２）が伸びるように、前記中央の部分（２）にプレス嵌めによって適合され、解放可能に連結された末端部分となっている、請求項１１又は請求項１２に記載の容器（１）。
14. 前記容器（１）の前記末端の部分（３、４）のうちの少なくとも１つが、前記ツール・ホルダ（２０）の中の前記空洞と接触するための面取りされた区画を備える、請求項５に記載の容器（１）。
15. 前記ツール・ホルダ（２０）と関連するパラメータを測定する１つ又はいくつかのセンサを収容する、請求項５から請求項１４までのいずれか一項に記載の容器（１）の使用。
16. 減衰システム（８）を収容する、請求項５から請求項１４までのいずれか一項に記載の容器（１）の使用。

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