JP6776255B2 - ドリル及びリーマーの工具接続配置 - Google Patents

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Description

本出願の主題は、ドリル及びリーマーのような工具に関し、特に、ドリル又はリーマーの2つの部分の間の軸方向の接続配置に関する。
米国特許6976815には、本体によって形成される3つの切断刃を有する本体を含む、ミルカッターが開示されている。切断刃に対向して位置する本体の端部は、ミルカッターの締結端部を規定する。ミルカッターは、鉤形状の接続部を有する第1の円錐軸を含み、第1の円錐軸は、第1の凹部とともに第1の肩部を含む。ミルカッターは、第2の円錐部を含み、第2の円錐部は、第2の接続部に設けられて、第1の接続部と協働するように意図される。第2の接続部の内部で、軸方向に、ロックねじは好ましくは円筒形の部分を外部から締結される。この接続配置は、円錐面の概念に基づいており、中央軸の位置及びミルカッターの2つの部分の間のトルクの移動をもたらす。オス及びメスの部分の円錐表面は、連続的な当接面を有する。適切な正確性を達成するために、円錐表面は接地する必要があるが、それは高価かもしれない。回転軸に対する円錐表面の角度は、壁の厚さ及び機械加工の力に耐える能力に影響を与える。言い換えれば、正確性を向上させるために十分に角度を小さくすることや、円錐の台座を強化するのに大きくすることは、難しいかもしれない。さらに、接続領域の長さ(上述した角度によっても影響される)は、開口部又は円錐の台座の端面で測定される径と比べて相対的に短く、機械加工の間に連結にマイナスに影響するかもしれない。
本出願の主題の第1の側面では、工具軸ストッパを有する工具部及び胴軸ストッパを有する胴部を備えるドリル及びリーマーの接続配置が提供される。工具部の少なくとも部分的に円筒状の工具接続端部は、胴部における前方孔部分を長手方向に通って配置され、胴部のさらに内側に位置し、軸方向に対向する接続端部部材及び引っ張り端部部材を含む細長い接続部材を介して接続される。前方孔部分は、軸方向に離間した円筒形の前方サブ部分及び後方サブ部分と、これらの間に配置され、径方向外側に延びる孔凹部と、を含む。ロック位置において、工具軸ストッパは、胴軸ストッパに当接し、工具接続端部は、前方サブ部分及び後方サブ部分に当接し、接続端部部材は、工具接続端部及び孔凹部の間に押し込んで止められる。
以下の特徴のいずれも、単独で又は組み合わせて、本出願の主題である上述の側面に適用することができる。
工具部及び胴部は、それぞれ平行な工具軸(T)及び胴軸(S)を含んでよい。
前方孔凹部は、胴前方表面及び孔凹部に開口し、孔凹部は、胴前方表面に向かって長手方向に深さが増加する。
孔凹部は円錐状であってよい。
孔凹部は、長手方向の胴軸Sの周囲360度に延びてよい。
孔凹部は、第1孔当接表面を含む。後方サブ部分及び前方サブ部分は、それぞれ第2孔当接表面及び第3孔当接表面を含む。第1孔当接表面は、少なくとも第3孔当接表面から軸方向に離間するとともに、第2孔当接表面及び第3孔当接表面の径方向の反対側に配置されてよい。
工具接続端部は、接続端部部材の平坦な内側当接表面に当接する平坦な第1工具当接表面を有する。
接続端部部材は、径方向に対向する内側当接面及び外側当接面を含む。
内側当接表面は、平坦であってよく、外側当接表面は、円錐状であってよい。
内側当接表面及び外側当接表面は、引っ張り端部部材に向かうにしたがって近づく。
工具接続端部及び接続端部部材のそれぞれは、非対称である。
軸方向において、工具接続端部は、孔凹部の2つの軸方向に離間した間の側部の内側当接表面に当接する。
引っ張り端部は、胴部の後方孔部分に配置された雌ねじ山に締結される雄ねじ山を含んでよい。
工具接続端部は、工具軸(T)と0度から45度の範囲の当接角度(α)を形成する平坦な第1工具当接表面を有してよい。
当接角度(α)は、0度〜20度の範囲である。
工具部、接続部材及び胴部は、それぞれ、工具冷却ダクト、ダクト冷却部材及び胴冷却ダクトを含む。
ロック位置において、工具接続端部は、工具接続長さ(LN)及び胴前方表面で測定される工具直径(D)を有し、工具接続端部は、長さ−直径比(RT)=(LN/D)>2である。
ロック位置において、工具接続端部のどの部分も孔凹部に当接しない。
本出願の主題のよりよい理解のために、また、それが実際にどのように実行されるかを示すために、添付の図面が参照されるだろう。
ドリル部及び胴部を示す組み立てられたドリルの等角図である。 図1のドリルの接続配置の側面図であり、接続部材及び工具接続端部を示すように部分的に破断された胴部とともに、組み立てられた位置にある。 図2の接続配置の側面図であり、胴部に対してドリル部を回転させた後のロック位置にある。 図3の接続配置の断面図である。 図3の接続配置の第1の等角図である。 図3の接続配置の第2の等角図である。
妥当と思われたところでは、参照符号は、対応又は類似する要素を示すために図中繰り返されてよい。
次の記述では、様々な本出願の主題の側面が述べられる。説明の目的のため、本出願の主題の徹底的な理解を提供できるように、特定の構成や細部が十分詳細に述べられる。しかしながら、当該分野の当業者にとって、本出願の主題は、特定の構成やここで示される詳細がなくとも実施できることは明らかである。
図1〜2が参照される。ドリル10は、内部の細長い接続部材18を介してともに接続される工具部14及び胴部16を含む接続配置12を有する。組み立てられたドリル10は、図2の矢印で規定されるように、前後方向(F、R)を規定する。ドリル10を組み立てるため、工具部14は、接続配置12が組み立て位置に到達するまで胴部16に向かって軸方向に挿入される。工具部14は、それからロック位置が完成するまで、胴部16に対して軸方向に回転する。工具部14は、超硬合金のような耐摩耗材料から形成されてよい。胴部16は、鋼から形成されてよい。
工具部14は、長手方向の工具軸T及び外側の工具周囲表面20を有する。工具周囲表面20は、工具部14における対向する工具切断端部22及び工具接続端部24の間に延びる。工具周囲表面20は、少なくとも工具接続端部24では円筒形である。工具周囲表面20は、工具接続端部24において工具直径Dを有する。工具部14は、長手方向に沿って延び、工具切断端部22及び工具接続端部24において開口する冷却ダクト26を有する。
工具切断端部22において、工具部14は、工具部14の一部で例えば取り替え可能な、又は一体的な(一体で、一続きの構成の)機械ヘッド32を含む。工具切断端部22は、超硬合金で作成されてよい。機械ヘッド32は、リーミングヘッド又はドリルヘッドであってよい。機械ヘッド32は、望ましい機械の適用に応じて配置された切断縁34を含む。本実施形態によれば、ドリル10は、単一の切断縁34を有するガンドリルタイプのドリル10である。
図2〜5に注目する。工具接続端部24は、幅方向に非対称である。工具接続端部24は、工具後部表面38、工具周囲表面20における切断領域36、及び周囲表面20にまた配置される第2当接表面52及び第3当接表面54を含む。工具後部表面38は、工具軸Tに向かって横方向に向いている。工具接続端部24は、工具後部表面38と第3当接表面54(図4参照)との間に軸方向に延び、ロック位置で工具接続長さLNを規定する。切断領域36は、工具後部表面38と段差表面40との間に(軸方向に)延びる。切断領域36は、案内表面42、第1工具当接表面44、段差表面40及び工具軸ストッパ46を含む。切断領域36は、製造するのに相対的に安く、砥石車を非常に少ない回数通過させるだけで製造できる(本実施形態の場合、適合された断面に砥石車を一度通過させるだけである)ため、有利である。
工具軸ストッパ46は、工具後部表面38と工具周囲表面20との間に延びる。工具軸ストッパ46は、面取りされた円錐形の表面であってよい。案内表面42は、工具軸ストッパ46又は工具後部表面38から、工具軸Tに向かって横方向に、工具切断端部22に向かって延びる。案内表面42は、頂部50で第1工具当接表面44に出会う。工具部14が胴部16に挿入されたとき、案内表面42は、接続部材18と係合し、接続部材18を案内して、頂部50を通過するまでその上をスライドするように構成される。そして、接続配置12は、組み立て位置(以下に説明される)に到達する。
第1工具当接表面44は、平坦であってよい。第1工具当接表面44は、案内表面42から工具切断端部22まで延び、段差表面40に接続されてよい。段差表面40は、工具周囲表面20に出会う。第1工具当接表面44は、工具軸Tと当接角度αを0度〜45度の間で形成する。当接角度αは、使用の容易さと強固な接続力のバランスをとる観点から0度から20度の間が有利である。言い換えれば、小さな当接角度αにより、工具接続端部24を挿入し取り外すことが容易になるが、大きな当接角度αにより、軸の引き抜く力に対抗する力を増加させることが補助される。
工具周囲表面20は、第2当接表面52及び第3当接表面54を含む。第2当接表面52は、工具後部表面38と軸方向に隣接する工具接続端部24に位置する。本実施形態によれば、第2当接表面52は、工具軸Tに関して、案内表面42に対向して配置される。第3工具当接表面54は、工具接続端部24に配置され、工具後部表面38から軸方向に離れて、第2工具当接表面52よりもさらに工具後部表面38から離れて配置される。軸方向には、第3工具当接表面54が段差表面40に隣接して配置されてよい。本実施形態によれば、第3工具当接表面54は、接続配置12がロック位置にあるときに、切断領域36に軸方向に隣接して配置される。第1工具当接表面44は、第2工具当接表面52及び第3工具当接表面54の軸方向における間に配置される。第1工具当接表面44は、少なくとも第3工具当接表面54から軸方向に離間するともに、第2工具当接表面52及び第3工具当接表面54から径方向の反対側(例えば、周方向に約180度離れて)に配置される。
図2〜6に注目する。接続部材18は、細長く、軸方向に対向する接続端部部材56及び引っ張り端部部材58を含む。接続部材18は、長手方向及び幅方向において非対称である。接続部材18は、接続端部部材56及び引っ張り端部部材58の間に延びる本体領域60を含む。
本実施形態によれば、引っ張り端部部材58は、雄ねじ山62を含み、雄ねじ山62を介して接続部材18は胴部46に内側に引っ張られて、組み立て位置からロック位置へ至る。
接続端部部材56は、長手方向及び幅方向に非対称である。接続端部部材56は、前方表面部材66を含む。接続端部部材56は、さらに内側当接表面68及び外側当接表面70を含み、これらは前方表面部材66から、引っ張り端部部材58に向かって延びる。接続端部部材56は、楔状の形状を有し、軸に工具接続端部24を正確に接続する。言い換えれば、内側当接表面68及び外側当接表面70は、引っ張り端部部材58に向かうにしたがって近づく。内側当接表面68は、平坦であってよく、外側当接表面70は、円錐形であってよい。接続部材18は、さらに、引っ張り端部部材58及び本体領域60の部材に向かって開口する、長手方向のダクト冷却部材28を含む。
胴部16は、胴軸Sを有し、円筒形の接続孔72を含む。胴部16は、その中を長手方向に延びる軸冷却ダクト30を含んでよい。胴部16は、胴軸Sに対して横方向に延びる胴前方表面74を含む。接続孔72は、胴前方表面74に向かって開口する。接続孔72は、前方孔部分76及び後方孔部分78(両方とも図2に示すように軸方向に延びる)を含む。前方孔部分76は、胴前方表面74に向かって開口する。前方孔部分76は、胴前方表面74と後方孔部分78との間に延びる。
前方孔部分76は、円筒形である。工具部14と胴部16の間を確実にきつく締めるようにするため、前方孔部分76は、工具の直径Dよりもわずかに大きい前方孔直径D1を有する。軸と穴の適合のための標準公差内で、本配置は、軸方向の配置の正確さを維持するとともに、及び前方孔部分76内の工具接続端部24をスライドさせながら、手によって組み立てられることができるように構成されている。ANSI基準によれば、位置遷移フィット(Locational transition fit(LT)が好ましく、有利な標準公差である。きつく締める他の有利な点としては、繰り返せることである。特に工具軸Tと胴軸Sの間の平行な配置が正確である。
図2に注目する。前方孔部分76は、さらに径方向外側に延びる孔凹部80を含む。孔凹部80は、円筒形の前方サブ部分76F、後方サブ部分76R(図2の底部参照)の軸方向における中間に位置している。前方サブ部分76F、後方サブ部分76Rの両方とも、前方孔直径D1を有する。孔凹部80は、工具接続端部24を挿入するか取り出すときに、接続部材18を工具接続端部24の通路から外すように移動できるように構成される。孔凹部80は、前方孔部分76から胴前方表面74に向かって軸方向に沿って進むときに、深さが増加する(すなわち、断面積が増える)。本実施形態によれば、孔凹部80は円錐状である。円錐状の孔凹部80は、胴軸Sと同軸に方向づけられるか、延出する。孔凹部80は、胴軸Sの周りに360度延在してよい。孔凹部80は、第1孔当接表面82を含む。孔凹部80は、胴前方表面74から前方サブ部分76Fの分、軸方向に離間している。孔凹部80は、後方孔部分76から、後方サブ部分76Rの分、離間している。
前方孔部分76は、第2孔当接表面84及び第3孔当接表面86を含む。第2孔当接表面84は、後方サブ部分76R内に位置している。第3孔当接表面86は、前方サブ部分76F内に位置している。第1孔当接表面82は、第2孔当接表面84及び第3孔当接表面86の軸方向における中間に位置している。第1孔当接表面82は、少なくとも第3孔当接表面86から軸方向に離間しながら、第2孔当接表面84及び第3孔当接表面86の(胴軸Sに関して)径方向の反対側に位置している。
図2に示すように、前方孔部分76及び工具接続端部24は、ほぼ同じ軸方向の領域に沿って延び、その領域には第2当接表面52、84、及び第3当接表面54、86を(軸方向に)含む。この接続配置12では、工具接続長さLNは、工具直径D(組み立てられた、又はロック位置で、胴前方表面74において測定された直径D)よりも相当に長い。特に、工具接続端部24は、長さ−直径比がRT=LN/D>2であり、本実施形態ではRT=LN/D>3である。工具部でねじが切れて止まることが防止され、接続の正確さを向上できるため、この拡大された比率は有効である。
後方孔部分78は、接続孔72内で、前方孔部分76に対してさらに軸方向内側に配置される。本実施形態によれば、後方孔部分78は、後方孔直径がD2<D<D1である。本実施形態によれば、胴軸ストッパ48は、前方孔部分76及び後方孔部分78の間を接続する。胴軸ストッパ48は、面取りされた円錐形の表面を有し、胴軸Sの周りに延びる。
本実施形態によれば、後方孔部分78は、雌ねじ山64を含んでよい。後方孔部分78は、雌ねじ山64と胴軸ストッパ48との間に軸方向に配置されるレリーフ部を含んでよい。
図2に注目する。組み立てられた部分に到達するために、工具接続端部24は、工具軸ストッパ46が、胴軸ストッパ48に当接するまで(このようにして、工具部14の軸方向の位置を(最終的な)ロック位置に確実にする)接続孔72に挿入される。
この位置で、工具接続端部部材56と工具接続端部24のゆるい係合により、接続孔72内で容易でスムーズに両部品が回転する。にもかかわらず、接続孔72内の相対的にコンパクトな囲いによって、工具接続端部部材56と工具接続端部24の間の相対的な軸方向の回転がほぼ防止される。言い換えれば、もし工具部14が回転した場合、ゆるい係合は完全に接触するようになり、トルクを接続部材18に伝達し−これにより回転する。
組み立てられた位置では、接続部材18の雄ねじ山62は、後方孔部分78の雌ねじ山64内にねじで締結され、接続部材18が接続孔72から落下することが十分に防止される。この位置では、接続部材18は、きつく締結されていない。これにより、雄ねじ山62及び雌ねじ山64の間がゆるくなるので、接続部材18の胴部16に対するある種の動きの自由が可能になる。言い換えれば、接続部材18は、引っ張り端部部材58の周りを回転することができる。動きが自由なので、挿入又は取り出しの間に、接続端部部材56が孔凹部80内で工具接続端部24(特に頂部50)によって「横に」(径方向外側に)押される。これにより頂部50が前方表面部材66を軸方向に通過する。干渉線Lが頂部50に接するように、そして胴軸S及び工具軸Tと平行に引かれ、頂部50が接続端部部材58を超えて干渉せずに通過できることが示される(図2参照)。
使用の容易さという観点では、工具部14を取り替えるときに、使用者は接続部材18を接続孔72から取り除く必要がないという点で有利である。本実施形態では、接続部材18を僅かに開放する動きで、上述した接続部材18の回転が可能になり、工具接続端部24の容易な挿入又は取り外しが容易になる。
ロック位置の接続配置12を示す図3〜6に注目する。ロック位置では、工具接続端部24のどの部分も孔凹部80に当接しない。ロック位置では、工具軸ストッパ46が胴軸ストッパ48に当接する。接続部材18の外側当接表面70は、孔凹部80の第1孔当接表面82に当接する。工具接続端部24の第1工具当接表面44は、接続部材18の内側当接表面68に当接する。第2工具当接表面52は、第2孔当接表面84に当接する。第3工具当接表面54は、第3孔当接表面86に当接する。
本出願の主題によれば、接続配置12は、工具部14を胴部16に対して回転させながら、組み立て位置からロック位置に移動する。工具部14を回転させることで、接続部材18が回転する(第1工具当接表面44が内側当接表面68に当接し、これによりトルクを伝達する)。これは、順に、雌ねじ山64内の引っ張り端部部材58をねじで締結し、接続部材18を軸方向の内側に引っ張る。工具部14がそれより内側には動けないという事実のため(工具軸ストッパ46は、胴軸ストッパ48に当接する)、内側の軸方向における接続部材18の移動は、第1孔当接表面82と第1工具当接表面44との間で接続端部部材56をさらに押し込んで止める。工具部14を回転させることでさらに強められるこれらの当接する力は(そしてこれにより接続部材18の押し込みも強められる)、工具接続端部24をさらに第2孔当接表面84及び第3孔当接表面86に押し、正確な接続及びロック位置を達成する。胴部16に対して工具部14の正確な径方向の配置は、工具軸T及び胴軸Sがロック位置で平行になることを確実にするので、有利である。したがって、これにより機械加工の間の望まない連結や切り離しを最小化し(またはある場合には防止し)、繰り返し性に寄与する。
ロック位置は、望ましい相対的な回転トルク(工具部14及び胴部16間の)に届いたときに完成し、接続配置12のどの構成要素もプラスチックの変形が起こることがない。本分野で知られている通り、望ましいトルクとは、それぞれの機械加工における加工の力よりも大きなものと規定されている。

Claims (17)

  1. ドリル及びリーマーの工具接続配置(12)であって、工具軸ストッパ(46)を有する工具部(14)及び胴軸ストッパ(48)を有する胴部(16)を有し、
    前記工具部(14)の少なくとも部分的に円筒状の工具接続端部(24)は、前記胴部(16)における接続孔(72)の前方孔部分(76)を長手方向に通って配置され、前記接続孔(72)の後方孔部分(78)内に部分的に配置される細長い接続部材(18)を介して接続され、前記後方孔部分(78)は、前記前方孔部分(76)に対して前記胴部(16)の軸方向にさらに内側に位置し、前記接続部材(18)は、軸方向に対向する接続端部部材(56)及び引っ張り端部部材(58)を含
    前記前方孔部分(76)は、軸方向に離間した円筒形の前方サブ部分(76F)及び後方サブ部分(76R)と、これらの間に配置され、径方向外側に延びる孔凹部(80)と、を含み、
    ロック位置において、前記工具軸ストッパ(46)は、前記胴軸ストッパ(48)に当接し、前記工具接続端部(24)は、前記前方サブ部分(76F)及び前記後方サブ部分(76R)に当接し、前記接続端部部材(56)は、前記工具接続端部(24)及び前記孔凹部(80)に当接する、工具接続配置(12)。
  2. 前記工具部(14)及び前記胴部(16)は、それぞれ平行な工具軸(T)及び胴軸(S)を含む、請求項1に記載の工具接続配置(12)。
  3. 前記前方孔部分(76)は、胴前方表面(74)に開口し、前記孔凹部(80)は、前記胴前方表面(74)に向かって長手方向に深さが増加する、請求項1又は2に記載の工具接続配置(12)。
  4. 前記孔凹部(80)は、円錐状である、請求項13のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
  5. 前記孔凹部(80)は、長手方向の胴軸(S)の周囲360度に延びる、請求項2に記載の工具接続配置(12)。
  6. 前記孔凹部(80)は、第1孔当接表面(82)を含み、
    前記後方サブ部分(76R)及び前記前方サブ部分(76F)は、それぞれ第2孔当接表面(84)及び第3孔当接表面(86)を含み、
    前記第1孔当接表面(82)は、前記第2孔当接表面(84)及び前記第3孔当接表面(86)の径方向の反対側に配置される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
  7. 前記工具接続端部(24)は、前記接続端部部材(56)の平坦な内側当接表面(68)に当接する平坦な第1工具当接表面(44)を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
  8. 前記接続端部部材(56)は、径方向に対向する内側当接面(68)及び外側当接面(70)を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
  9. 前記内側当接表面(68)は、平坦であり、前記外側当接表面(70)は、円錐状である、請求項8に記載の工具接続配置(12)。
  10. 前記内側当接表面(68)及び前記外側当接表面(70)は、前記引っ張り端部部材(58)に向かうにしたがって近づく、請求項8又は9に記載の工具接続配置(12)。
  11. 前記工具接続端部(24)及び前記接続端部部材(56)のそれぞれは、非対称である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
  12. 前記軸方向において、前記工具接続端部(24)は、前記孔凹部(80)の軸方向に離間した2つの側の間で前記内側当接表面(68)に当接する、請求項8に記載の工具接続配置(12)。
  13. 前記引っ張り端部部材(58)は、前記胴部(16)の後方孔部分(78)に配置された雌ねじ山(64)に締結される雄ねじ山(62)を含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
  14. 前記工具接続端部(24)は、前記工具部(14)の工具軸(T)と0度から45度の範囲で当接角度(α)を形成する平坦な第1工具当接表面(44)を有する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
  15. 前記当接角度(α)は、0度〜20度の範囲である、請求項14に記載の工具接続配置(12)。
  16. 前記工具部(14)、前記接続部材(18)及び前記胴部(16)は、それぞれ、工具冷却ダクト(26)、ダクト冷却部材(28)及び胴部冷却ダクト(30)を含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
  17. 前記ロック位置において、前記工具接続端部(24)のどの部分も前記孔凹部(80)に当接しない、請求項1〜16のいずれか1項に記載の工具接続配置(12)。
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