JP5836382B2 - 切削チップを工具ホルダに取り付けるための独立な弾性クランプ指状突起を備えるクランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属切削工程全般に使用の、特に旋削およびフライス作業用の、工具ホルダに切削チップを固定するためのクランプ装置に関する。

工具ホルダに切削チップを固定するためのクランプ装置の分野においては、ピン型クランプ装置が知られており、それは、工具ホルダのチップ受容ポケット内に切削チップを固定するための手段を提供し、他の構成要素を一切取り外さずに切削チップの取り外し、および交換を可能とする。

特許文献１は、工具ホルダにカーバイド製スローアウェイチップ（indexable carbide insert）を着脱可能に固定するためのピン型ロック機構を開示しており、１つの実施形態はＬ字型のロック部材とねじを含む。チップは、底面と、底面から直角に延びる端壁と、を有する工具ホルダの凹部の中に設置される。Ｌ字型のロック部材は、クランプピンに相当して、底面の上方にてチップの中央穴の中へと延びる垂直脚部と、ねじの小径部と係合する水平脚部と、を有する。ねじを一方向に回転させるとロック部材が旋回動作し、これによってクランプピンが中央穴と係合し、それ故、チップが工具ホルダの端壁に押し付けられる。この締付力は、端壁に向かう方向にしか向けられない。

このピン型ロック機構は、底面の方向への締付力成分を発生させず、垂直脚部とカーバイド製チップとの間、およびカーバイド製チップと端壁との間の摩擦力によって、チップの持ち上がりや上方への運動を阻止している。

特許文献２は、ホルダシャンクに切削チップを着脱可能に固定するためのピン型クランプ装置を開示ており、角度の付いたレバーアームとクランプねじを含む。角度の付いたレバーアームは、チップ位置の下方の凹部の中に位置付けられ、クランプピンに相当して、チップの中央穴を通って縦方向に延びる第１のシャンクと、チップ位置の底部支持面と同じ方向に水平に延びる第２のシャンクと、を有する。クランプピンは、上側突起と中間突起を有し、それらは第２のシャンクに向かって横方向に延びる。クランプねじを回転させて第２のシャンクを下方に付勢すると、レバーアームが回転と同時に摺動し、これによって上側突起が切削チップの上側に押し付けられ、中間突起は中央穴の内側に押し付けられる。上側突起は切削チップに対して、底部支持面の方向に向かう縦方向の締付力を掛け、中間突起は切削チップに対して、側部支持面の方向に向かう横方向の締付力を掛ける。

縦方向の締付力は、切削チップの上面の１点に掛かる。

米国特許第３，３１４，１２６号 米国特許第３，９０８，２５５号

本発明の目的は、改良されたピン型クランプ装置を提供することである。

本発明の目的はまた、クランプピンが、切削チップと締付状態で接触する少なくとも２つの上側クランプ領域を有することによって安定性が増す、改良されたピン型クランプ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、少なくとも２つの上側クランプ領域の各々が、独立な弾性を有するクランプ指状突起の上に設置されることで安定性が増し、それと同時に、切削チップの締付表面領域内に生じうる不完全性や不正確性が補償されるような、改良されたピン型クランプ装置を提供することである。

本発明によれば、クランプレバーと作動部材を備える、工具ホルダに切削チップを着脱可能に固定するためのクランプ装置が提供され、
クランプレバーは、中央屈曲部から延びる第１および第２の突出部を含み、
第１の突出部は、独立な弾性を有する少なくとも２つのクランプ指状突起を持つクランプ端部を有し、
第２の突出部は作動部材に動作的に接続され、
独立な弾性を有する少なくとも２つのクランプ指状突起は、少なくとも１つのクランプ溝によって分離され、
独立な弾性を有する少なくとも２つのクランプ指状突起の各々は、切削チップと締付状態で接触する上側クランプ領域と弾性回転軸とを有し、
少なくとも１つのクランプ溝は、少なくとも２つの弾性回転軸に対して概して平行な少なくとも１つの溝幅を有する。

また、本発明によれば、クランプレバーと作動部材を備えるクランプ装置によって工具ホルダに切削チップを取り付ける方法が提供され、
クランプレバーは、中央屈曲部から延びる第１および第２の突出部を含み、
第１の突出部はクランプ端部を有し、クランプ端部は、少なくとも１つのクランプ溝によって分離された独立な弾性を有する少なくとも２つのクランプ指状突起を持ち、独立な弾性を有する少なくとも２つのクランプ指状突起の各々は、上側クランプ領域と弾性回転軸とを有し、少なくとも１つのクランプ溝は、少なくとも２つの弾性回転軸に対して概して平行な少なくとも１つの溝幅を有し、
第２の突出部は作動部材に動作的に接続され、
この方法は、
第１の突出部が切削チップの中央穴を通って延びるように、切削チップを工具ホルダのチップ受容ポケット内に位置付けるステップと、
独立な弾性を有する少なくとも２つのクランプ指状突起が切削チップに上側締付力を掛けるまで、作動部材を作動させるステップと、
を含む。

本発明をよりよく理解するために、ここでは、あくまでも例として添付の図面を参照しながら本発明を説明し、図中の一点鎖線は、ある部材の部分図のための切断境界線を示す。

本発明のいくつかの実施形態によるクランプ装置の斜視図である。 図１に示されるクランプ装置の上面図である。 図１と図２に示されるクランプ装置の分解斜視図である。 図２に示されるクランプ装置の、線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した断面図である。 図２に示されるクランプ装置の、線Ｖ−Ｖに沿って切断した断面図である。 図１と図２に示されるクランプ装置のクランプレバーの斜視図である。

まず図１から図３を参照すると、旋削およびフライス等の金属切削作業に使用可能な工具ホルダ２４に、切削チップ２２を着脱可能に固定するための、本発明のいくつかの実施形態によるクランプ装置２０が示されている。

クランプ装置２０は、工具ホルダ２４のチップ受容ポケット３０のレバー凹部２８内に設置された工具クランプレバー２６と、チップ受容ポケット３０に近接する作動部材３２と、を含む。

図４に示されるように、スチール製とすることのできるクランプレバー２６は、中央屈曲部３８から延びる第１および第２の突出部３４、３６を有する。中央屈曲部３８は、レバー凹部２８の側壁４２と接触する支点４０と、事実上、クランプピンであって、レバー凹部２８の底面４４とは反対方向に延びて遠位側クランプ端部４６を有する第１の突出部３４と、を有する。

本発明のいくつかの実施形態において、クランプレバー２６は概してＬ字型であり、第２の突出部３６は中央屈曲部３８から第１の突出部３４に対して略直角に延びる。

また、本発明のいくつかの実施形態において、支点４０は側壁４２に沿って、底面４４に向かって第１の方向Ｄ１に摺動可能である。

また、本発明のいくつかの実施形態においては、図３と図４に示されるように、第１の突出部３４は、取り付けられる切削チップ２２の中央穴４８を通って延びるような形状と大きさであり、中央穴４８は、対向する上面と下面５０、５２の間に延び、第１の方向Ｄ１に対して実質的に平行な中心軸Ａ１を有する。第１の突出部３４はまた、チップ受容ポケット３０内の切削チップ２２の下面５２の下方に位置付けられた支持板５６の貫通穴５４を通って延びていてもよい。

第２の突出部３６は作動部材３２に動作的に接続され、第２の突出部３６の作動面９０には作動部材３２の作動面９２が当接して、クランプレバー２６を作動させる。本発明のいくつかの実施形態において、図３と図４に示されるように、作動部材３２はクランプねじ５８の形態であってもよく、それは、工具ホルダ２４のねじ穴６０と相互作用する、第１の方向Ｄ１に対して概して平行な螺旋軸Ａ２を有する。作動部材３２を作動させることによって、クランプレバー２６は支点４０の周囲で旋回し、いくつかの実施形態においては、支点４０は側壁４２に沿って第１の方向Ｄ１に摺動してもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態において、第２の突出部３６は、レバー凹部２８の底面４４と接触する弾性舌状部６２を含んでいてもよく、これによって、支点４０は作動部材３２を作動させてからでなければ側壁４２に沿って第１の方向Ｄ１に摺動できない。

図５と図６に示されるように、締付端部４６は、その中に延びるクランプ溝６８によって分離される、独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起６４、６６を有し、本発明のいくつかの実施形態において、溝幅Ｗ１は第１の方向Ｄ１に対して概して垂直であってもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態において、図２に示されるように、クランプ溝６８を長さ方向に２等分する溝平面Ｐ１には螺旋軸Ａ２が含まれる。

図５と図６に示されるように、独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起６４、６６の各々は、切削チップ２２と締付状態で接触する上側クランプ領域７０、７２と弾性回転軸Ｒ１、Ｒ２を有し、溝幅Ｗ１は２つの回転弾性軸Ｒ１、Ｒ２に対して概して平行である。

本発明のいくつかの実施形態において、上側クランプ領域７０、７２はクランプ溝６８によって分離され、２つの弾性回転軸Ｒ１、Ｒ２はクランプ溝６８の末端７４の付近に延びる。

理解すべき点として、本発明の説明文と特許請求の範囲全体を通じ、「独立な弾性を有する」という用語は、２つのクランプ指状突起６４、６６の特徴を説明するために使用され、第１のクランプ指状突起６４によって切削チップ２２に掛けられる第１の上側締付力ＵＦ１が、第２のクランプ指状突起６６によって切削チップ２２に掛けられる第２の上側締付力ＵＦ２から独立しており、クランプ指状突起６４、６６により、切削チップ２２に形成されて離間されたクランプ面に上側締付力ＵＦ１、ＵＦ２が掛けられる。この独立な弾性を実現するには、２つのクランプ指状突起６４、６６をクランプ溝６８により分離することにより、切削チップ２２に最初に上側締付力ＵＦ１、ＵＦ２が掛けられたときに、各クランプ指状突起６４、６６が曲がるか、それぞれの弾性回転軸Ｒ１、Ｒ２の周囲で部分的に回転できるようにする。

本発明のいくつかの実施形態において、クランプ指状突起６４、６６の屈曲または部分的回転によって、上側クランプ領域７０、７２は、それぞれの回転軸Ｒ１、Ｒ２の周囲で最大０．０１ｍｍだけ向きが違ってもよい。

独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起６４、６６を設けることは、切削チップ２２の取付表面領域に不完全性および／または切削チップ２２の付け替えや交換によって生じる不正確性があったとしても、図４と図５に示されるように、各クランプ指状突起６４、６６がそれぞれの上側締付力ＵＦ１、ＵＦ２を切削チップ２２に有効に掛けられることできるという点で有利である。いくつかの実施形態において、それらに対応するクランプ指状突起６４、６６の弾性は独立しているが、上側締付力ＵＦ１、ＵＦ２は相互に対して概して平行である。

本発明のいくつかの実施形態において、図５と図６に示されるように、２つの上側クランプ領域７０、７２は、平坦で第１の方向Ｄ１を横切り、切削チップ２２の上面５０と締付状態で接触していてもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態において、図４から図６に示されるように、弾性回転軸Ｒ１、Ｒ２は同軸であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態において、図４と図６に示されるように、第１の突出部３４はまた、クランプ端部４６と中央屈曲部３８との間にクランプ中間部７６を含んでいてもよく、このクランプ中間部７６は、横方向の締付力ＬＦ１を掛ける切削チップ２２と締付状態で接触する側方クランプ領域７８を有する。側方クランプ領域７８は、切削チップ２２の中央穴４８と締付状態で接触し、側方クランプ領域７８の接線となる側方クランプ平面Ｐ２は、第１の方向Ｄ１に対して実質的に平行であってもよい。

工具ホルダ２４に切削チップ２２を固定するためのクランプ装置２０の操作方法は、以下のような段階によって説明することができる。

第１の段階では、チップの下面５２が第１の方向Ｄ１を向き、かつクランプレバー２６の第１の突出部３４がチップ中央穴４７を通って延びるように、レバー凹部２８の上方のチップ受容ポケット３０の中に切削チップ２２を位置付ける必要がある。

この第１の段階では、本発明のいくつかの実施形態において、弾性舌状部６２は、支点４０が側壁４２に沿って第１の方向Ｄ１に摺動することを防止し、また、第１の突出部３４が中央屈曲部３８から第１の方向Ｄ１と概して反対の方向に延びて、切削チップ２２の位置決めを支援するように構成される。

この第１の段階ではまた、独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起６４、６６は切削チップ２２に上側締付力ＵＦ１、ＵＦ２を掛けず、また、本発明のいくつかの実施形態において、上側クランプ領域７０、７２は同一平面であってもよい。

第２の段階では、作動部材３２を、独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起６４、６６が切削チップ２２に上側締付力ＵＦ１、ＵＦ２を掛けるまで作動させることが必要である。

本発明のいくつかの実施形態において、作動部材３２を作動させることは、クランプねじ５８がその螺旋軸Ａ２の周囲で一方向に回転することと同じであってもよく、これは、クランプ中間部７６が切削チップ２２に側方締付力ＬＦ１を掛けるまで行ってもよい。

この第２の段階において、上側締付力ＵＦ１、ＵＦ２の発生に付随して、独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起６４、６６がそれぞれの回転軸Ｒ１、Ｒ２の周囲で独立して屈曲し、その結果、取り付けられる切削チップ２２の表面領域における不完全性または不正確性に応じて、切削チップ２２と締付状態で接触するときに、２つの上側クランプ領域７０、７２が同一平面でなくなることがありうる。

この第２の段階において、本発明のいくつかの実施形態において、図５に示されるように、上側締付力ＵＦ１、ＵＦ２は切削チップ２２の上面５０に向かって、概して第１の方向Ｄ１に向けられてもよい。

また、この第２の段階では、本発明のいくつかの実施形態において、図４に示されるように、側方締付力ＬＦ１は、切削チップ２２の中央穴４８に向かって第１の方向Ｄ１に対して概して垂直に方向付けられてもよい。

本発明をある程度具体的に説明したが、当然のことながら、以下の特許請求の範囲に記載されている本発明の主旨または範囲から逸脱することなく、様々な変更や改良を加えることができる。

Claims (26)

1. 工具ホルダ（２４）に切削チップ（２２）を着脱可能に固定するためのクランプ装置（２０）において、
   前記クランプ装置はクランプレバー（２６）と作動部材（３２）を備え、
   前記クランプレバー（２６）は、中央屈曲部（３８）から延びる第１および第２の突出部（３４、３６）を含み、
   前記第１の突出部（３４）は、前記切削チップ（２２）の中央穴（４８）を通って延び、独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起（６４、６６）を持つクランプ端部（４６）を有し、
   前記第２の突出部（３６）は前記作動部材（３２）に動作的に接続され、
   前記独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起（６４、６６）はクランプ溝（６８）によって分離され、
   前記独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起（６４、６６）の各々は、前記切削チップ（２２）と締付状態で接触する上側クランプ領域（７０、７２）と弾性回転軸（Ｒ１、Ｒ２）とを有し、
   前記クランプ溝（６８）は、前記２つの弾性回転軸（Ｒ１、Ｒ２）に対して概して平行な溝幅（Ｗ１）を有し、
   前記溝幅（Ｗ１）は、前記２つのクランプ指状突起（６４、６６）の各々の端幅よりも小さいことを特徴とするクランプ装置（２０）。
2. 前記中央屈曲部（３８）は、前記工具ホルダ（２４）のチップ受容ポケット（３０）の中のレバー凹部（２８）の側壁（４２）と接触する支点（４０）を有し、
   前記支点（４０）は前記側壁（４２）に沿って第１の方向（Ｄ１）に摺動可能であり、前記上側クランプ領域（７０、７２）は前記第１の方向（Ｄ１）を横切ることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置（２０）。
3. 前記クランプレバー（２６）は概してＬ字型であることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置（２０）。
4. 前記２つの上側クランプ領域（７０、７２）は平面であることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置（２０）。
5. 前記第２の突出部（３６）は、前記側壁（４２）に近接する前記レバー凹部（２８）の底面（４４）と接触する弾性舌状部（６２）を含むことを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置（２０）。
6. 前記２つの上側クランプ領域（７０、７２）は、前記クランプ溝（６８）により分離され、前記２つの弾性回転軸（Ｒ１、Ｒ２）は、その末端（７４）の付近にあって、そこに延びることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置（２０）。
7. 前記２つの弾性回転軸（Ｒ１、Ｒ２）は同軸であることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置（２０）。
8. 前記溝幅（Ｗ１）は、前記第１の方向（Ｄ１）に対して概して垂直であることを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置（２０）。
9. 前記作動部材（３２）は、前記第１の方向（Ｄ１）に対して概して平行な螺旋軸（Ａ２）を有するクランプねじ（５８）の形態であることを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置（２０）。
10. 前記１つのクランプ溝（６８）を長さ方向に２等分する溝平面（Ｐ１）は、螺旋軸（Ａ２）を含むことを特徴とする請求項９に記載のクランプ装置（２０）。
11. 前記第１の突出部（３４）は、前記クランプ端部（４６）と前記中央屈曲部（３８）との間のクランプ中間部（７６）を有し、
    前記クランプ中間部（７６）は、前記切削チップ（２２）と締付状態で接触する少なくとも１つの側方クランプ領域（７８）を含むことを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置（２０）。
12. 前記少なくとも１つの側方クランプ領域（７８）の接線となる少なくとも１つの側方クランプ平面（Ｐ２）は、前記第１の方向（Ｄ１）に対して実質的に平行であることを特徴とする請求項１１に記載のクランプ装置（２０）。
13. 前記切削チップ（２２）は、対向する上面と下面（５０、５２）の間に延びる中心軸（Ａ１）を有する中央穴（４８）を含み、
    前記少なくとも１つの側方クランプ領域（７８）は、前記中央穴（４８）と締付状態で接触することを特徴とする請求項１１に記載のクランプ装置（２０）。
14. 前記２つの上側クランプ領域（７０、７２）は、前記切削チップ（２２）の前記上面（５０）と締付状態で接触することを特徴とする請求項１３に記載のクランプ装置（２０）。
15. 前記中心軸（Ａ１）は、前記第１の方向（Ｄ１）に対して実質的に平行であることを特徴とする請求項１３に記載のクランプ装置（２０）。
16. 前記溝幅（Ｗ１）は概して一定であることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置（２０）。
17. 前記２つの上側クランプ領域（７０、７２）を除いて、クランプ端部（４６）の他の部分は、前記切削チップ（２２）と締付状態で接触しないことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置（２０）。
18. クランプレバー（２６）と作動部材（３２）を備えるクランプ装置（２０）によって、工具ホルダ（２４）に切削チップ（２２）を取り付ける方法において、
    前記クランプレバー（２６）は、中央屈曲部（３８）から延びる第１および第２の突出部（３４、３６）を含み、
    前記第１の突出部（３４）は、前記切削チップ（２２）の中央穴（４８）を通って延び、かつクランプ端部（４６）を有し、前記クランプ端部（４６）は、クランプ溝（６８）によって分離された、独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起（６４、６６）を持ち、前記独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起（６４、６６）の各々は、上側クランプ領域（７０、７２）と弾性回転軸（Ｒ１、Ｒ２）とを有し、
    前記クランプ溝（６８）は、前記２つの弾性回転軸（Ｒ１、Ｒ２）に対して概して平行な溝幅（Ｗ１）を有し、前記溝幅（Ｗ１）は、前記２つのクランプ指状突起（６４、６６）の各々の端幅よりも小さく、
    前記第２の突出部（３６）は前記作動部材（３２）に動作的に接続され、
    前記方法は、
    前記切削チップ（２２）を前記工具ホルダ（２４）のチップ受容ポケット（３０）内に、前記第１の突出部（３４）が前記切削チップ（２２）の中央穴（４８）を通って延びるように位置付けるステップと、
    前記作動部材（３２）を、前記独立な弾性を有する２つのクランプ指状突起（６４、６６）が前記切削チップ（２２）に上側締付力（ＵＦ１、ＵＦ２）を掛けるまで作動させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
19. 前記２つの上側クランプ領域（７０、７２）は前記クランプ溝（６８）によって分離され、前記２つの弾性回転軸（Ｒ１、Ｒ２）は、その末端（７４）の付近にあって、そこに延びることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記作動部材（３２）はクランプねじ（５８）の形態であり、前記中央屈曲部（３８）は、前記チップ受容ポケット（３０）の中のレバー凹部（２８）の側壁（４２）と接触する支点（４０）を有し、
    前記クランプねじ（５８）をその螺旋軸（Ａ２）の周囲で一方向に回転させることによって、前記支点（４０）が前記側壁（４２）に沿って第１の方向（Ｄ１）に摺動することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
21. 前記２つの上側クランプ領域（７０、７２）は、前記作動部材（３２）を作動する前は、同一平面であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
22. 前記第２の突出部（３６）は、前記側壁（４２）の付近の前記レバー凹部（２８）の底面（４４）と接触する弾性舌状部（６２）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
23. 前記弾性舌状部（６２）は、前記作動部材（３２）の作動前に前記支点（４０）が前記側壁（４２）に沿って前記第１の方向（Ｄ１）に摺動することを防ぐことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 前記上側締付力（ＵＦ１、ＵＦ２）は、概して前記第１の方向（Ｄ１）に向かうことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
25. 前記第１の突出部（３４）は、前記クランプ端部（４６）と前記中央屈曲部（３８）との間のクランプ中間部（７６）を有し、
    前記クランプねじ（５８）を一方向に回転させることによって、前記クランプ中間部（７６）が前記切削チップ（２２）に、前記第１の方向（Ｄ１）に対して概して垂直方向に側方締付力（ＬＦ１）を掛けることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
26. 前記切削チップ（２２）は、対向する上面と下面（５０、５２）との間に延びる中央穴（４８）を含み、
    前記上側締付力（ＵＦ１、ＵＦ２）は前記上面（５０）に向かうように方向付けられ、前記側方締付力（ＬＦ２）は前記中央穴（４８）に向かうように方向付けられることを特徴とする請求項２５に記載の方法。

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