JP6008221B2 - ドリルタップ機に適応するオートチェンジャのスピンドル取付アセンブリ - Google Patents

Description

（関連出願との相互参照）

本出願は、２０１２年７月１１日に出願された「ドリルタップ機に適応するオートチェンジャのスピンドル取付アセンブリ」と題する米国特許出願第１３／５４６，０８９号に基づくもので、同特許出願の優先権を主張するものであり、同特許出願の開示内容は、全体として、参照により本明細書に組込まれるものとする。

本開示は、一般に、機械加工工程に関し、特に、機械加工のための装置及び方法に関する。

コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）装置は、機械加工工程で利用されており、金属を選択的に取り除いて金属部品を製造するのに使用される動力付機械装置を駆動するためのＧコード命令を通常読み取るコンピュータコントローラを利用する。ＣＮＣは、装置の作業空間内で切削工具の数値命令による補間を行うことができる。

動力付機械装置は、ＣＮＣ装置に挿入する及びＣＮＣ装置から抜くこと等によって、ＣＮＣ装置に結合するのに適する空気動力工具（例えば、ドリル）であることが多い。空気動力工具又はスピンドルは、手動でＣＮＣ装置に結合されることがある、或いは自動の工具交換装置が、利用されることもある。

工具の中には、ＣＮＣ工具マガジンから使用可能であるが、工具と適当な電源接続を確立可能にするために、交換後に装置を停止させる必要があるものもある。その他の工具は、空気源に予め接続させられるが、手動でＣＮＣ装置と係合されなければならない。その結果、ＣＮＣ装置は、手動で工具を設置可能にするため、或いはＣＮＣ装置と結合した後に、工具との適当なパワーリンクを生成可能にするために、通常の機械加工サイクル前に停止するように、一般的にプログラムされる。

従って、工具交換工程を容易にする機械加工用装置及び方法に対するニーズが存在する。各種工具を使用するために柔軟性を備えるような装置及び方法に対する更なるニーズも存在する。

機械加工のための装置及び方法を提供する。本明細書に記載された実施例の特徴により、工具の交換工程を容易にしながら、機械加工を可能にできる。また、これらの特徴により、ＣＮＣ装置又は他の制御装置を有する各種工具を使用するために柔軟性も提供できる。

記載されるのは、ドリルタップ機等のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）装置で使用する新規なスピンドル取付アセンブリである。一実施例では、オートチェンジャのスピンドル取付アセンブリは、ガス取込口を有するカラーを含む。カラーは、カラーの第１面とカラーの第２面との間に通路を作成するために、カラーを通るカラー開口部を画成する。カラーは、ガス取込口から、ニップルを通りカラー開口部まで流体連結状態にする通路を更に含む。取付アセンブリは、カラーのガス取込口と結合するよう適合されたガス排出口を有するマニホールド体であって、ガス排出口とマニホールド体の入口との間を流体連結状態にする通路を画成したマニホールド体を含む。また、コンピュータ制御装置にマニホールド体を機械的に固定するように適合される少なくとも１本の延長バーも、含まれる。

オートチェンジャのスピンドル取付アセンブリは、特定の圧力を超えるとガスをガス取込口に流入可能にするよう適合された逆止弁を含む。更に、ＣＮＣ装置に固定するために、延長バーは、ファスナを受容するよう適合された１つ又は複数の開口部を有する取付板を含む。例えば、延長バーは、１つ又は複数のねじ付開口部を更に含み、取付板は、該取付板を延長バーに固定するためのファスナを受容するよう適合される対応する数の開口部を含む。

本開示の上記及び他の特徴及び効果については、以下の詳細な説明、図面及び付記されたクレームから、当業者によって認識及び理解されるであろう。

本発明の実施形態による例示的な機械加工システムの斜視図である。 図１のシステムの別の部分の斜視図である。 図１のシステムのスピンドル及び取付カラーアセンブリの側面図である。 図３の取付板の側面図である。 図３の延長バーの側面図である。 図２及び図３の取付ブロック又はマニホールド体の底面図である。

必要に応じて、詳細な実施形態が本明細書に開示される。しかし、当然ながら、開示された実施形態は、単に実施例であり、以下で説明されるシステム及び方法は、様々な形で具現化されることができる。従って、本明細書に開示される特定の構造及び機能の細部については、限定として解釈されず、単にクレームのための基礎として、また実際の適切な詳細度の構造及び機能で開示された主題を様々に採用するために当業者に教示する代表的な基礎として解釈される。更に、本明細書に使用される用語及び句は、限定を目的としておらず、むしろ、理解し易い説明を提供することを目的としている。

本明細書で使用される用語「ａ」又は「ａｎ」は、１つ又は１つ以上と定義される。本明細書で使用される複数形の用語は、２つ又は２つ以上と定義される。本明細書で使用される用語「ａｎｏｔｈｅｒ」は、少なくとも第２の又はそれ以降のと定義される。本明細書に使用される用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」及び「ｈａｖｉｎｇ（有する）」は、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）（即ち、オープンランゲージ）と定義される。本明細書に使用される用語「ｃｏｕｐｌｅｄ（結合される）」は、必ずしも直接的でなく、必ずしも機械的でもないが、「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（接続される）」と定義される。

用語「ａｉｒ（空気）」は、空気と混合された油を含む、多様な流体を広く包含するものとする。様々な材料又は材料の組合せが、取付カラーアセンブリ及びその構成要素を構成するのに使用されることができる。例えば、金属、合金、合成物、プラスチック、セラミック、及び他の無機又は有機材料或いはそれらの組み合わせ等の材料が、使用されてもよい。

図面、特に図１及び図２を参照すると、機械加工システムが示されており、全体的に参照番号１０２によって表されている。システム１０２は、ＣＮＣ装置等の制御装置１０４、工具カルーセル１４０、及び１つ又は複数の工具若しくはスピンドル１４２を含むことができる。制御装置１０４は、命令を入力するためのユーザ入力装置１０６を含むことができる。制御装置１０４は、被加工物に機械加工を施すのに、様々なコンピュータのハードウェアとソフトウェアを利用できるが、本開示は、使用される制御の種類によって限定されるものではない。

また、システム１０２は、ＣＮＣ装置１０４でスピンドルを自動的に交換可能にするように、スピンドル１４２と協働する汎用のスピンドル取付アセンブリ（ＵＳＭＡ：ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｐｉｎｄｌｅ ｍｏｕｎｔｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ）１５０を有することもできる。システム１０２の例示的な実施形態では、スピンドル１４２は、後でより詳細に説明されるオートチェンジャ装置によって、ＣＮＣ装置１０４と工具カルーセル１４０との間で交換される。しかしながら、本開示では、直線的なカルーセル等のＵＳＭＡ１５０を用いてスピンドル１４２をＣＮＣ装置１０４に着脱する他の構造や技術の使用についても、検討する。

図２を参照すると、ＵＳＭＡ１５０は、取付カラーアセンブリ２５０及び取付ブロック又はマニホールド体２００を含むことができる。取付カラーアセンブリ２５０は、スピンドル２４０と動作可能に結合されることができる一方で、取付ブロック又はマニホールド体２００は、ＣＮＣ装置１０４に動作可能に結合されることができる。被加工物２９０が、システム１０２で機械加工されているところが示されている。

より詳しく述べると、図３では、スピンドル２４０に取着された取付カラー３５０を有する新規な取付アセンブリ２５０について説明している。取付カラー３５０には、上面３６２と下面３６４がある。取付カラー３５０は、図示したように上面３６２と下面３６４の間を通して形成されるカラー開口部３５８を含む。カラー開口部３５８は、図示したように該開口部を通りスピンドル２４０の一部を受容できるような大きさにする。ニップル開口部３５６は、カラー開口部３５８と通路３５２との間で流体連結可能にする。スピンドル２４０を取付カラー３５０に固定するために、ニップル開口部３５６内でロックねじが使用されてもよい。

取付カラー３５０は、空気取込口アセンブリ３１０とカラー開口部３５８との間を流体連結状態にする通路３５２を含む。空気取込口アセンブリ３１０は、取付カラー３５０に挿入するためのねじ付端部３１２を有する。一実施例では、空気取込口アセンブリ３１０は、空気等の液体を空気取込口アセンブリ３１０内に流入可能にするために、所定の圧力を超えると開口するばね付勢逆止弁を含む。逆止弁を使用することで、あらゆるゴミや不所望な破片が、空気取込口アセンブリ３１０に侵入するのを多いに抑制できる。これは、取付カラー３５０とスピンドル２４０が、工具カルーセルに収納されるとき及び／又は使用されていないときに、特に重要である。

取付ブロック又はマニホールド体２００は、空気取込口アセンブリ３１０を受容するための開口部３３０を含む。取付ブロック又はマニホールド体２００内の通路は、開口部３３０と空気取込口アセンブリ３１０との間、及び開口部３３４と開口部３３０との間で、システムに給気するための流体連結を提供する。

延長バー３７０は、取付板３７２に機械的に結合され、該取付板３７２は、システム１０２に固定され、取付カラーアセンブリ２５０全体とスピンドル２４０を適所にしっかりと保持する。

更に、図４及び図５を参照すると、図３の延長バー３７０及び取付板３７２の詳細に関する側面図が示されている。システム１０２に対するボルト又はねじ（図示せず）等のファスナに使用するための１組のカウンタボア開口部４２０及び４２２が、示されている。また、図５では、延長バー３７０のねじ付開口部５４０、５４２に螺入するファスナに使用するための１組のカウンタボア開口部４４０、４４２が、示されている。用語カウンタボアが使用されているが、他の種類のファスナを収容するための皿穴及びストレート孔を含む他の種類の開口部も、本発明の範囲内である。取付板３７２にある凹部４５６は、延長アーム３７０のアライメントピン５５５を受容するように適合される。

図６は、図２及び図３に示された取付ブロック又はマニホールド体の底面図である。対応する２つの開口部５６０、５６２を受容し、位置合わせするための、及びファスナを挿入するための、取付ブロック又はマニホールド体２００にある２つの長穴状開口部７６０、７６２が、示されている。

本発明者らは、延長バー及び取付板を、こうしたファスナ構成で使用することで、既存の工具設計との後方互換性を提供できることを発見した。取付板開口部４２０、４２２は、システム１０２を輸送するのに通常使用され、製造中には使用されないシステムの既存の穴と合わせる。

本明細書に記載された実施形態のイラストは、様々な実施形態の構造について全般的な理解を提供することを目的としており、本明細書に記載された構造を利用する可能性がある装置及びシステムの全要素及び特徴について完全に説明することを目的としていない。多くの他の実施形態は、上記説明を考察する中で当業者には明らかになろう。他の実施形態が、利用され、そこから導出される可能性もあり、その結果構造的及び論理的な代替や変更が、本開示の範囲から逸脱せずに、行われてもよい。図面も単に表示を目的としており、正確な縮尺でないこともある。図面の特定部分は、誇張されることもあり、その一方で他の部分は極小化されることもある。従って、明細書及び図面は、限定よりはむしろ説明を意味するものと見なされる。このように、本明細書では、特定の実施形態が図示され説明されたが、当然ながら、同じ目的を達成するように計算された如何なる構成（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）も、示された特定の実施形態に代替され得る。本開示は、様々な実施形態の如何なる及びあらゆる改作物及び変更物も包含するものとする。上記実施形態の組合せ、及び本明細書に具体的に記載されていない他の実施形態についても、上記説明を考察すると、当業者には明らかになろう。そのため、本開示は、本発明を実施するために想定された最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、付記されたクレームの範囲内にある全ての実施形態を含むものとする。

１０２ システム
１０４ 制御装置
１０６ ユーザ入力装置
１４０ 工具カルーセル
１４２、２４０ スピンドル
１５０ スピンドル取付アセンブリ（ＵＳＭＡ）
２００ 取付ブロック又はマニホールド体
２５０ 取付カラーアセンブリ
２９０ 被加工物
３１０ 空気取込口アセンブリ
３１２ ねじ付端部
３３０、３３４、５６０、５６２、７６０、７６２ 開口部
３５０ 取付カラー
３５２ 通路
３５６ ニップル開口部
３５８ カラー開口部
３７０ 延長バー
３７２ 取付板
４２０、４２２、４４０、４４２ カウンタボア開口部
４５６ 凹部
５４０、５４２ ねじ付開口部
５５５ アライメントピン

Claims (10)

1. スピンドルをコンピュータ制御装置システムに取付けるためのオートチェンジャのスピンドル取付アセンブリであって、
   前記スピンドルおよび前記スピンドル用の取付カラーは共にオートチェンジャ装置によって選択的に交換可能であり、
   空気取込口アセンブリと、
   カラー開口部を有する取付カラーであって、前記カラー開口部は、前記取付カラーの第１面と前記取付カラーの第２面との間を貫通しており、前記取付カラーは、ニップル開口部が通る側面を有し、前記取付カラーは、前記空気取込口アセンブリと前記カラー開口部との間で流体連結状態にするカラー通路を更に有し、前記カラー通路は、前記ニップル開口部を通じて前記カラー開口部へと流体を向かわせるように構成されており、前記ニップル開口部内に、前記スピンドルを前記取付カラーに固定するためのロックねじが設けられている、取付カラーと、
   前記取付カラーの空気取込口アセンブリと結合するよう適合されたガス排出口を有するマニホールド体であって、前記ガス排出口とマニホールド体の入口との間を流体連結状態にするマニホールド通路を画成するマニホールド体と、及び
   コンピュータ制御装置システムに前記マニホールド体を機械的に固定するように適合される少なくとも１本の延長バーとを含む、オートチェンジャのスピンドル取付アセンブリ。
2. 前記空気取込口アセンブリは、特定の圧力を超えるとガスを前記空気取込口アセンブリに流入可能にするよう適合された逆止弁を含む、請求項１に記載のオートチェンジャのスピンドル取付アセンブリ。
3. 前記延長バーは、前記コンピュータ制御装置に固定するためのファスナを受容するよう適合された１つ又は複数の開口部を有する取付板を更に含む、請求項１に記載のオートチェンジャのスピンドル取付アセンブリ。
4. 前記延長バーは、前記コンピュータ制御装置に固定するためのファスナを受容するよう適合された１つ又は複数の開口部を有する取付板を更に含む、請求項２に記載のオートチェンジャのスピンドル取付アセンブリ。
5. 前記延長バーは、１つ又は複数のねじ付開口部を更に含み、前記取付板は、該取付板を前記延長バーに固定するためのファスナを受容するよう適合される対応する数の開口部を含む、請求項４に記載のオートチェンジャのスピンドル取付アセンブリ。
6. スピンドルと、
   コンピュータ制御装置と、
   前記スピンドルおよび前記スピンドル用の取付カラーを選択的に交換するためのオートチェンジャ装置と、及び、
   取付アセンブリとを含む、機械加工システムであって、
   前記取付アセンブリは、
   空気取込口アセンブリと、
   カラー開口部を有する取付カラーであって、前記カラー開口部は、前記取付カラーの第１面と前記取付カラーの第２面との間を貫通しており、前記取付カラーは、ニップル開口部が通る側面を有し、前記取付カラーは、前記空気取込口アセンブリと前記カラー開口部との間で流体連結状態にするカラー通路を更に有し、前記カラー通路は、前記ニップル開口部を通じて前記カラー開口部へと流体を向かわせるように構成されており、前記ニップル開口部内に、前記スピンドルを前記取付カラーに固定するためのロックねじが設けられている、取付カラーと、
   前記取付カラーの空気取込口アセンブリと結合するよう適合されたガス排出口を有するマニホールド体であって、前記ガス排出口とマニホールド体の入口との間を流体連結状態にするマニホールド通路を画成するマニホールド体と、及び
   コンピュータ制御装置に前記マニホールド体を機械的に固定するように適合される少なくとも１本の延長バーとを含む、機械加工システム。
7. 前記空気取込口アセンブリは、特定の圧力を超えるとガスを前記空気取込口アセンブリに流入可能にするよう適合させた逆止弁を含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記延長バーは、前記コンピュータ制御装置に固定するためのファスナを受容するよう適合された１つ又は複数の開口部を有する取付板を更に含む、請求項６に記載のシステム。
9. 前記延長バーは、前記コンピュータ制御装置に固定するためのファスナを受容するよう適合された１つ又は複数の開口部を有する取付板を更に含む、請求項７に記載のシステム。
10. 前記延長バーは、１つ又は複数のねじ付開口部を更に含み、前記取付板は、該取付板を前記延長バーに固定するためのファスナを受容するよう適合される対応する数の開口部を含む、請求項９に記載のシステム。

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