JP6807117B2 - ホールソー組立体 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

［発明の分野］
本発明は、ホールソー組立体に関する。
［背景技術］
ホールソーを軸（ａｒｂｏｒ）に連結する問題は、これまで多くの特許出願で主題となっている。産業用途や業務用途では、大きさの異なるホールソーをセットで使用する。多くのホールソーは、カップ形状で、全体的に円筒状の覆い（支持部又はキャリアプレートに接続されるか、又はそれらと一体に形成されている）と、自由端の鋸刃と、を有する。軸はドリル等の駆動機にホールソーを接続する。一般的には、キャリアプレートの中心に雌ねじ又はねじ孔が形成され、雌ねじ孔に一致した雄ねじが軸に備えられている。このようにすると、様々な種類及び様々なサイズのホールソーを軸に装着することができる。

ホールソー使用時に、ホールソーが軸に固着する傾向があり、それによりホールソーを軸から取り外すことがほぼ不可能になることがわかっている。このような過度の固着を防止するため、軸には１本以上の駆動ピンが備えられている。しかし、このようにすると軸の構造が複雑になる。下記の特許出願には、各種設計についての説明が記載されている。

米国特許第３８８０５４６号の要約書には、軸を備えたホールソー組立体が記載されており、軸はステムと、本体と、本体に支持されたパイロットドリルと、適切な相補ロック手段をカップ形状のホールソーのベースに係合するために用いられるばね懸架式接続手段と、を備える。ホールソーのベースには、適切な弧状の開口部と、適切な傾斜路と、が設けられている。ソーに対し軸を相対的に挿入し、ねじるように動かすと、傾斜路によりばね懸架式ロック手段が係合し、安定した同一平面位置でソーを軸に嵌め込むことができる。この発明の変形例として、ソーのベースを係合する、固定Ｔ字型植込ボルト又はピン及び玉戻り止めをばね懸架式ロック手段に含むことも開示されている。

英国特許出願公開第２２５７３８１号の要約書には、ホールソー用の軸が記載されている。この軸は、ねじ山付き端部を有するスピンドルを含み、このねじ山付き端部がホールソーのキャリアプレート部分のねじ孔にねじ係合する。ホールソーが軸上で固着しないように、ホールソーをスピンドルへ駆動接続する手段として、少なくとも１本の駆動ピンが備えられている。駆動ピンは、固定されたつばに設けられたクリアランスホールを貫通して延在し、ホールソーのキャリアプレート部の孔と係合する。駆動ピンは、スピンドルの一部に滑動可能に取り付けられたつばで支持されている。つばは、サークリップで裏から支えられたワッシャーに反発する圧縮コイルばねにより作用する。

あるいは、ホールソーに取付けて軸へのクイックカップリングの一端として機能するアダプタを用いるものも多い。同様に軸には、アダプタの（相補的）クイックカップリング部材と組み合うクイックカップリング部材が備えられている。この解決方法の例は、下記の文献に説明されている。

独国実用新案第２０２０１３００６６９０（Ｕ１）号の要約書には、ホールソーを機械駆動装置に連結するためのホルダーが記載されている。当該ホルダーは、機械駆動装置へ接続するための保持シャンクを備え、当該レセプタクルは、ホールソーに固定されたコネクションピースと、保持シャンクとを工具を用いることなく接続できることを特徴とする。

米国特許出願公開第２００９０２７９９７２号の要約書には、クイックチェンジホールカッター及び標準的なホールカッターのための軸が記載されており、各ホールカッターは中心開口部及び少なくとも１つの駆動ピン用開口部を備える。軸は、中心開口内に係合可能な端部と、端部に対向し、電動工具に係合するための駆動シャンクと、パイロットビットを受けるための開口部と、を含む軸本体を備える。軸はさらに、駆動ピンプレート及び／又はつばを備える。駆動ピンプレート及び／又はつばは、少なくとも１本の駆動ピンを有し、少なくとも１本の駆動ピンは、ホールソーの対応する駆動ピン開口部に挿入され、ホールソーを駆動係合する。少なくとも一実施形態において軸は、クイックチェンジパイロットビット又は標準パイロットビットを係合及び解放するパイロットビット機構をさらに備える。

米国特許出願公開第２０１１０２５５９３１号の要約書には、ホールソー軸システムが記載されている。ホールソー軸システムは工具ビット保持具を含み、工具ビット保持具は近位端及び遠位端を有する本体を備える。近位端は駆動装置に接続され、駆動装置により駆動される。本体の近位端から遠位端へ、実質的に長手方向の工具ビット保持具孔が延在していてもよい。この孔はドリルビットを受けるよう構成される。このシステムは、ドリルビットの一部に着脱可能に連結するよう構成された軸をさらに含んでいてもよい。軸は近位端及び遠位端を有する本体を含んでいてもよく、近位端は、軸をドリルビットに接続する際、工具ビット保持具の遠位端と嵌合するよう構成されていてもよい。遠位端は、ホールソーに接続されるよう構成されていてもよい。実質的に長手方向の軸孔が本体の近位端から遠位端へと延在していてもよく、軸孔はドリルビットを受けるよう構成されている。軸は、本体の一部に位置するロック機構をさらに含んでいてもよい。ロック機構は、ドリルビットが軸孔にあるとき、軸をドリルビットの少なくとも一部に着脱可能に連結するよう構成されている。

国際公開第２００１０３８０２８号パンフレットの要約書には、ホールソーを効率的にかつ確実に軸へ接続し、パイロットビットを容易に軸へ接続する構造及び方法を提供するホールソー組立体が記載されている。軸は連結端部に対向するシャンクと、連結端部に近い受けスロットと、を有する。受けスロットは、ホールソーの装着タグを受け、装着タグは、ホールソーをアダプタ本体へ接続するために用いられる。軸はまた、本体に滑動可能に接続されたセレクタスリーブを含み、セレクタスリーブは、受けスロットがホールソーを受ける第１の位置と、中立位置とを移動できるようになっており、セレクタスリーブは、ホールソー装着タブが受けスロットから外れるのを防ぐ。

国際公開第２００６０６２３８８号パンフレットの要約書には、工具、特にホールソー用のクイックチェンジ軸が記載されている。軸は、駆動端と工具端とを有する縦体と、縦体上を滑動できるよう中央孔が設けられた工具装着手段と、工具装着手段を軸体に対し回転方向にも軸方向にも動かないようにロックする手段と、を備える。工具装着手段は縦体から滑動可能に取り外すことができ、工具装着手段内のラッチを動かした後に本体上を滑動させるだけで、切り抜かれた材料屑をホールソーから押し出すことができる。

国際公開第２００６１２２４１７号パンフレットの要約書には、ホールソーを工具へ装着するためのクイックコネクト機構が記載されている。クイックコネクト機構は、ホールソーと、ホールソーに取付けるための第１の端部と、工具に取付けるための第２の端部とを有するマンドレルと、マンドレルに取り付けられ、マンドレルをホールソーに接続したときに、ホールソーと同心円状に中央配置されるドリルビットと、工具に装着され、マンドレルの第２の端部を受ける保持具と、を備える。マンドレルの第２端部は、マンドレルを保持具に容易に着脱できるクイックコネクト手段を備えている。

多くのアダプタは複雑で、ホールソーに残り、使用者が複雑な連結作業を行う必要があり、他にも欠点を有する。このため、ホールソーを駆動装置へ連結することには課題がある。

［発明の概要］
本発明の目的は、ホールソーを連結する装置を提供することである。特に、本発明の目的は、ホールソーをより効率的に連結及び分離するための装置を提供することであり、特に、駆動装置に連結するための軸に対し、ホールソーを連結及び分離するための装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、ホールソーと、ホールソーを駆動工具に連結するための軸と、を備えるホールソー組立体を提供する。前記ホールソーは、長径及び短径を有する雌ねじを有する孔が設けられた底壁を備え、前記軸は、第１のねじ係合部及び第２のねじ係合部を有するクランプ装置を備え、
前記第１のねじ係合部は、長手方向に延在し、使用時に雌ねじを係合するために用いられる第１の外面を有し、
前記第２のねじ係合部は、前記長手方向に延在し、使用時に雌ねじを係合するために用いられる第２の外面を有し、
前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記長手方向に垂直な方向の要素により、互いに移動可能であり、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部が第１の位置又は非係合位置と、第２の位置又は係合位置と、の間を互いに変位することを可能にし、第１の位置又は非係合位置は、実質的に長手方向へ前記孔から退出する、又は前記孔へ挿入することを可能にする第１の円周を前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部がともに提供し、第２の位置又は係合位置は、前記第１の円周より大きい第２の円周を有し、前記第２の位置において、前記第１の外面及び第２の外面は前記孔に前記クランプ装置をクランプするために前記雌ねじを係合することを特徴とする。

ホールソーで使用されるクランプ装置は、ホールソーを軸へ装着するためのクイックカップリングを提供する。
本願では、長手方向の円筒部分を参照する。概して、これは円筒の一部に関するものであり、円筒状の壁で部分的に区画され、円筒の長手方向軸に機能的に又は実質的に平行に走る平面により部分的に区画されているものを指す。実際には、ねじを参照する場合、円筒とは円形の筒を意味する。特定の例を挙げると、「水平な円筒部分」と定義される円筒部分がある。通常、これは長手方向軸が水平方向に向いた円筒を意味する。このような水平な円筒から、円筒の対称軸（長手方向軸）に平行な単一平面で切り取ったものを、水平な円筒部分と呼ぶ。

本願の一実施形態において、各ねじ係合部は長手方向の円筒部分であり、ねじ係合部が互いに集まって、ねじ係合部を雌ねじを有する孔から取り外せるように、間隔を有する。特に、これらのねじ係合部は、相対する水平な円筒部分であり得る。すなわち、それぞれ円筒の長手方向軸に実質的に又は機能的に平行な面を有する。特に、これらの平面のうち少なくとも１面は、長手方向軸から離れている。より具体的には、これらの平面は互いに平行に配置され、長手方向軸から離れている。比較的容易なのは、円筒の長手方向軸から離れた面を有する設計である。

一実施形態において、ねじ係合部の壁のうち、１面は円筒壁の一部である。この壁は、孔の雌ねじを係合するためのものである。この表面は、例えば高分子材料で形成されるか、金属表面であってもよく、雌ねじと良好に係合するようにリブ構造又は外郭構造（ｐｒｏｆｉｌｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が形成されていてもよい。一実施形態において、ねじが係合する面には、孔の雌ねじと一致するねじが設けられている。このようにして良好に係合することができる。実際、ねじ係合部が第２の位置又は係合位置で移動を阻止されると、ねじ端部を装着するのとほぼ同様に、良好にクランプ部分をねじの内側に装着することができる。ねじ係合部の間に、例えばくさび又はピンといった固定具を挿入することにより移動を阻止して連結してもよい。

一実施形態において、ねじ係合部の係合は、ねじ係合部が互いに離れるように付勢することにより達成されてもよい。１つ以上のねじ係合部（を、例えば長手方向の円筒軸から離れるように、特に径方向へ、ばねで付勢してもよい。このためばね力は、実際には、クランプ装置のクランプ力と同等となり得る。一実施形態において、付勢力はクランプされるねじの径方向に要素を有する。

また、ホールソー自体が軸に固着するのを防ぐために、通常、軸及び／又はホールソーには、軸からホールソーへねじり力又は回転力を伝達するための部材（ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ）が設けられている。この部材は、例えば、軸上で及び／又は軸に対してホールソーを回転可能にロック又は移動阻止することにより、軸からホールソーへねじり力又は回転力を伝達する。一実施形態において、被クランプ部がクランプ装置に対して回転しないように、クランプ装置には、被クランプ部を係合する回転阻止部が設けられている。一実施形態において、クランプ装置には、１つ以上の回転阻止部材が設けられていてもよい。１つ以上の回転阻止部材は、被クランプ部の孔を係合する取付け部に設けられた１本以上のピンを備えていてもよい。一実施形態において、このような１本以上のピンは、第１及び第２のねじ係合部に機能的に平行に延在する。一般的な実施形態では、１本以上のピンを軸に設け、ホールソーの底部に設けられた対応する１つ以上の凹み又は孔に挿入する。一般的ではないが、この逆も可能である。すなわち、ホールソーの底部に１本以上のピンを設け、軸の凹みに挿入することも可能である。

一実施形態において、前記クランプ装置は前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部を前記第２の位置で移動阻止するための阻止部を備える。
一実施形態において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は互いに離れるように付勢される。

一実施形態において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部の前記第１の外面及び前記第２の外面は、前記雌ねじに対応する雄ねじ部を備える。
一実施形態において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、長手方向の円筒部分である。

一実施形態において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記雌ねじの前記長径及び前記雌ねじの前記短径の差を少なくとも２倍した間隔を有する。

一実施形態において、前記第２の位置における前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、雌ねじを係合し、前記雌ねじの長手方向に前記クランプ装置が変位することにより、前記雌ねじから前記クランプ装置が外れるのを阻止するための直径を有し、前記第１の位置において、前記雌ねじの長手方向にクランプ装置が変位することにより、前記雌ねじから前記クランプ装置を外すことを可能にする、前記雌ねじと接触しない直径を有する。

一実施形態において、前記第２の位置において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は離間しており、特に前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部の間隔は、前記孔の前記雌ねじの雌ねじ長径と前記雌ねじの雌ねじ短径の差を少なくとも２倍した寸法の隙間を提供する。

一実施形態において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、少なくとも前記第２の位置まで互いに離れるように付勢され、前記付勢力の上昇のもとで前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部が前記第１の位置へ動くことを可能とする。

一実施形態において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、雄ねじを備えたねじ端部の一部を形成し、一実施形態において前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部が前記第１の位置と前記第２の位置との間を変位することを可能にする隙間を有する円形の円筒部分を形成し、特に、前記第２の位置における前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、円形の円筒の一部を形成し、前記第１の位置と前記第２の位置との間を変位するために、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記円形の円筒の径方向へ変位する。

一実施形態においてねじ係合部は、前記第１の位置及び前記第２の位置の間を、前記ねじ又は前記円筒に対して径方向に移動する。一実施形態において、２つのねじ係合部は、直線に沿って、すなわち直線的に移動する。このような一実施形態において、２つのねじ係合部は反対方向へ移動する。取付け部に対して移動可能なねじ係合部及び取付け部が設けられていてもよい。一実施形態において、取付け部及びねじ係合部は、前記直線運動をガイドする直線運動ガイドを備える。一実施形態において、取付け部及びねじ係合部のうちの一方は直線ガイドレールを備え、取付け部及びねじ係合部のうちの他方は、直線ガイドレール係合端を備える。一実施形態において、ねじ係合部及び取付け部の一方はスロット穴を備え、他方は前記スロット穴を移動するピンを備える。一実施形態において、ねじ係合部を第１の位置及び第２の位置で移動阻止する阻止手段が設けられる。一実施形態において、ねじ係合部は、取付け部において径方向に変位可能な滑動部を備える。

一実施形態において、一方のねじ係合部はレールを備え、他方のねじ係合部はレールを移動するガイドを備える。このような一実施形態において、ねじ係合部の互いの相対運動が定義される。

一実施形態において、前記第２の位置において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は離間しており、特に、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部の間隔は少なくとも、前記クランプ装置がクランプするよう設計されている所望の雌ねじの長径及び短径の差の寸法の隙間を有する。特に、この間隔は、長径の五分の一、四分の一、又は三分の一までであり得る。これにより、迅速で確実な組立てが可能となる。特に、いずれの部品も断面的に強度を損なうことなくすばやく安全に取り外しできるように、間隔の寸法を決定しなければならない。

一実施形態において、係合位置において、ねじ部は円周を有する係合円筒を形成する。一実施形態において、一方のねじ係合部の断面領域は、他方のねじ係合部の断面領域とは異なる。

一実施形態において、ねじ係合部はそれぞれ係合円筒の円周の４０％未満の円周を有する。一実施形態において、より大きいねじ係合部は係合円筒の円周の３０〜４０％の円周を有する。一実施形態において、より小さいねじ係合部は係合円筒の円周の２０〜３０％の円周を有する。

一実施形態において、ホールソーは底壁に雌ねじを備えた孔が設けられており、雌ねじは長径Ｄ５、及び短径Ｄｍを有する。第１の位置において、ねじ係合部は係合直径Ｄ２を有する。雌ねじを有する中心孔からクランプ装置を取り外す（長手方向Ｌに平行に中心孔から引き抜く）ため、この直径Ｄ２は雌ねじの短径Ｄｍより小さい。このようにして、クイックリリースカップリングを提供することができる。

一実施形態において、ねじ係合部は取付け部に装着された滑動部に設けられる。一実施形態において、取付け部及び滑動部は、第１のねじ係合部及び第２のねじ係合部が第１の位置と第２の位置との間を動く場合に、直線運動（すなわち、直線に沿った運動）を可能とする部材を有する。本実施形態において、取付け部には各ねじ係合部用のスロット穴が設けられており、各ねじ係合部には各スロット穴の１つを移動するための突出部が設けられている。ピン及びスロット穴は逆であってもよく、すなわち取付け部にピンを設け、滑動部にスロット穴を設けてもよい。

代替的な実施形態において、取付け部及びねじ係合部のいずれか一方に、直線運動を可能とする１つ以上のレール及び対応するランナーを設けてもよい。
一実施形態において、直線運動は、クランプするねじの径方向の運動であり、換言すると、ねじ係合部で画定される円筒に対し径方向の運動である。

滑動部又は滑動される部材は長手方向軸に対して僅かな角度で動くよう取り付けられていてもよい。僅かな角度とは３〜７度とすることができ、例えば４〜６度とすることができる。ただし、移動又は変位する際、ねじ係合部は実質的に長手方向軸に平行のままである。

一実施形態において、第１ねじ係合部及び第２のねじ係合部は少なくとも第２の位置へ互いに離れるように付勢され、付勢力の上昇のもとで第１のねじ及び第２のねじが前記第１の位置へ動くことを可能とする。特に、前記ねじ係合部はばねで付勢されている。一実施形態において、付勢される力は、単一のねじ係合部又は複数のねじ係合部の直線運動に沿った、又は直線運動に平行な作用要素（ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を有する。ばねの付勢力はコイルばねにより付与してもよく、例えば、圧縮下で同等のばね力を実現できる代替部材で付与してもよい。

このようなクランプ装置は、雌ねじを有する孔を備える他の工具、又は雌ねじを有する孔を設けた他の工具を連結するために使用されてもよい。
一実施形態において、ねじ係合部は孔を貫通して、かつ孔から突出して延在し、前記孔から突出して延在する部分に、１つ以上の径方向に延在する部材を備える。これらの部材により、ホールソーはクランプ装置上に長手方向にさらに確実に固定されるが、ねじ係合部間の隙間をより広くする必要がある。実際には、隙間を少なくとも径方向に拡張する必要がある。この実施形態をさらに極端に設計すると、ねじ係合部が実際にはねじを係合しない設計となる。このようにすると、クランプ装置とホールソーとの連結が安定しなくなり、他の部品の他の設計パラメータが必要になる。

本願において、「実質的に包括する」や「実質的に〜まで延在する」等の、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語を当業者は理解するであろう。「実質的に」という用語は「全体的に（ｅｎｔｉｒｅｌｙ）」「完全に（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ）」「すべて（ａｌｌ）」等の形態を含んでもよい。このため、これらの形態において実質的にという形容詞を除いてもよい。該当する場合は、「実質的に」という用語は９０％以上、例えば９５％以上、特に９９％以上、さらに具体的には９９.５％以上、１００％を含んでいてもよい。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語は、「備える」が「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ）」を意味する形態も含む。

例えば「機能的に連結された」などで使用される場合、「機能的に（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ）」という用語は、当業者に明確に理解されるであろう。該当する場合は、「機能的に」という用語は、９０％以上、例えば９５％以上、特に９９％以上、さらに具体的には９９.５％以上、１００％を含んでいてもよい。実際には「機能的に」は、複数の特徴が互いに関連し合うことを示すために使用されており、機能を果たす限り、厳密な関係性から逸脱してもよいことを示す。例えばコンピュータ装置が「機能的に連結された」場合、有線接続、無線接続、その他により連結されていてもよいことを意味する。

さらに、本明細書及び請求項で第１の、第２の、第３の、等が使用される場合、同様の構成要素を区別するために使用されるのであって、必ずしも順次的又は時系列的な順序を示すものではない。このように使用される用語は、適切な状況下で入れ替え可能であり、本明細書で記載した本発明の実施形態は、本明細書で記載又は説明したものとは別の順序で動作可能であることを理解されたい。

とりわけ、本明細書の装置及び構成要素は、動作中を説明するものである。当業者にとって明確であるように、本発明は動作方法や動作中の装置に限定されるものではない。

上述の実施形態は本発明を説明するものであり、本発明を限定するものではなく、当業者であれば添付の請求項の範囲を逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計することができることに注意されたい。請求項において、括弧で示す符号は、請求項を限定すると解釈されるべきではない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という動詞及びその活用形を使用しているが、これは請求項に記載の構成要素又は工程とは別の構成要素又は工程が存在することを排除するものではない。構成要素の前に置かれる冠詞「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は、複数の構成要素が存在することを排除するものではない。本発明は、複数の個別の構成要素からなるハードウエアにより実施されてもよく、適切にプログラムされたコンピュータで実施されてもよい。複数の手段を列挙する装置又は機器の請求項において、これらの手段のうちのいくつかを１つの及び同一のハードウエアで実施してもよい。相互に異なる従属請求項に特定の手段が記載されている場合、これらの手段を組み合わせて有効に利用できないことを示すものではない。

本発明はさらに、明細書に記載された、及び／又は添付の図面に示された１つ以上の特徴的な特性を備える方法又は工程に関する。
更なる利点を提供するために、本特許で記載した様々な様態を組み合わせることができる。さらに、複数の特性を用いて１つ以上の分割出願の基礎を形成することができる。

対応参照符号が対応部分を示す、添付の概略図を参照して、本発明の実施形態を単なる例示として以下に説明する。

ホールソーを保持するための軸の上にクランプ装置を配置した状態を示す。 図１の長手方向の断面を示す。 図２の実施形態を一部断面図及び一部分解図で示す。 軸のクランプ装置が第１の位置又は開放位置にある状態の、図１から図３の実施形態を示す。 軸のクランプ装置が第２の位置又はクランプ位置にある状態の、図１から図３の実施形態を示す。 第１の位置又は開放位置でのホールソーのクランプの動作原理を示す。 第２の位置又はクランプ位置でのホールソーのクランプの動作原理を示す。 クランプ装置のさらなる実施形態を示す斜視図である。 クランプ装置のさらなる実施形態を示す上面図である。 クランプ装置のさらなる実施形態を示す断面図である。 クランプ装置のさらなる実施形態を示す断面図である。

図面は必ずしも一定の縮尺ではない。
上述の通り、組み合わせ可能な特徴を図面で示す。図１は、クランプ装置１の実施形態を示し、ホールソー３を保持するための軸２の上にクランプ装置１を配置した状態を示す。図２は、図１の長手方向の断面図を示す。

ホールソー３は、円筒壁４を有する円筒形状で、一方の端部は底壁５で閉じられており、壁の反対端には鋸刃６が設けられている。
ここで、ホールソーの底壁５には駆動孔７が設けられている。軸２には、図示するとおり、軸２をホールソー３に配置したときに駆動孔７に到達する延在した駆動ピン８が設けられている。駆動ピン８は、軸２からホールソー３へ伝達されるトルクを伝達するホールソートルク係合部の一形態の一部である。使用時にホールソー３の雌ねじが軸２の雄ねじに完全に固着しないよう、駆動ピン８が配置される。トルク係合手段は他の形態も可能であるが、現在一般的に、ホールソーを設計する場合は駆動ピン８が使用されている。通常駆動ピン８は、ホールソーの底壁５に設けられた対応する駆動孔７と連携する。駆動ピン８及び駆動孔７は、トルク係合部の一例であり、使用時にホールソー３が軸２に対して回転するのを阻止する役割も果たす。

ここで、軸２はホールソー３の中央に位置するツイストドリル９を保持する。通常、ツイストドリル９を設けることにより、所定の中心の周囲をホールソー３で穿孔することができる。

ホールソー３の底壁５には、内スクリューを有するねじ、簡単にいうと雌ねじ１１を有する中心孔１０がさらに設けられている。雌ねじ１１はねじ形状で、隣接するねじ山の山頂間のピッチと、通常ピッチに等しいリードとを有する。さらに雌ねじ１１は長径と短径とピッチ直径とを有する。

雌ねじ１１の長径は、ねじの軸を含む平面断面図において、ねじの高さを規定する２つの外径のうち、より大きい方が雌ねじ１１の長径である。
短径は、雌ねじ１１の小さい方の外径である。長径から短径を減算し、２で除算した長さがねじの高さとなる。雌ねじ１１の短径は内径である。

雌ねじ１１のピッチ直径は、雌ねじと軸方向に同心の円筒面の直径である。ねじの軸を含む平面断面図で見た場合、この円筒面は、等間隔地点で、複数のねじフランクと交差する。この間隔は、厳密にピッチの長さの半分となる。同様に、フランクの形状、角度、ピッチが所定のねじ規格に適していると仮定した場合に、厳密にねじの高さの５０％でねじの尖ったＶ字をスライスした、軸に平行に走る線及び軸から離れる距離がピッチ直径に相当する。ピッチ直径は概して、長径及び短径とは無関係であり、特に長径及び短径において尖ったＶ字の山頂及び谷底の切り取りの高さが不明の場合は無関係である。

図３は図２の実施形態を部分的に断面図、及び部分的に分解図で示す。図３はクランプ装置１の部品をより明確に示す。
本実施形態におけるクランプ装置は、第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３を有する。ねじ係合部１２、１３は長手方向に延在する。ねじ係合部１２、１３の外面には、中心孔１１の雌ねじ１１と一致する雄ねじ１４部が設けられている。第１のねじ係合部及び第２のねじ係合部１２、１３は、互いに移動可能であり、本実施形態において径方向Ｒａに移動可能である。本実施形態において、第１のねじ係合部１２は軸２に対して静止しており、第２のねじ係合部１３は、第１のねじ係合部１２に対して径方向Ｒａに移動可能である。ねじ係合部１２、１３を２つとし、一方が軸に対して静止している構成は、比較的簡易な構成である。ねじ係合部を３つ以上とする実施形態も設計可能である。移動方向を他の方向とすることも可能である。

図３に示す実施形態において、第２のねじ係合部１３は、滑動部１５に取り付けられるか、又はここでは、１つの部品として滑動部１５と一体的に形成されている。第１のねじ係合部は、取付け部１６に取り付けられるか、又は１つの部品として取付け部１６と一体的に形成されている。取付け部１６は、軸２に取付けることができる。取付け部１６は、滑動受け部１７を備える。滑動部１５が取付け部１６上で径方向Ｒａに前後に滑動できるよう、滑動部を滑動受け部１７に取り付けることができる。第１のねじ係合部１２を有する取付け部１６は、ここでは、軸２に対して静止している。第２のねじ係合部１３を有する滑動部１５は軸２の長手方向軸に対して変位可能である。滑動部１５はさらに付勢されており、ここでは、ばね１８を介してばねにより付勢されている。第２のねじ係合部１３はこのようにして、軸２の長手方向から離れるように付勢されている。取付け部１６により、第２のねじ係合部１３を有する滑動部１５が第１の位置で第１の当接をもたらすことが可能である。第１の位置とは、第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３を中心孔１０に挿入可能な位置である。本実施形態において、取付け部１６により、滑動部１５はさらに第２の当接をもたらし、第２の当接において、第２のねじ係合部１３は少なくとも第２の位置に位置する。第２の当接においては、第２の位置からさらに軸２の長手方向軸から外れた位置で第２のねじ係合部１３を移動阻止してもよいことに注意されたい。

ねじ係合部１２、１３の外面は、雌ねじ１１と一致する雄ねじが設けられている。こうして第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３を中心孔１０の雌ねじ１１と簡易かつ確実に係合することができる。しかし、ねじ係合部１２、１３を雌ねじ１１に係合させる他の外面が設けられていてもよく、第１のねじ係合部及び第２のねじ係合部が協働してホールソー３を軸２上に保持及びクランプできるような、特に、ホールソー３が軸２から脱落しないように保持及びクランプするような方法で、他の外面が設けられていてもよい。ねじ係合面に雌ねじと一致した雄ねじ１４を設けることは、確実かつ安全な方法である。

第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３は、互いに第１の位置及び第２の位置を取ることができる。これを図４及び図５に示す。
図４は、軸２のクランプ装置１が第１の位置又は開放位置にある図１から図３の実施形態を示し、図５は、クランプ装置１が第２の位置又はクランプ位置にある図１から図３の実施形態を示す。

図４及び図５の実施形態において、図４に示す第１の位置の場合に、ねじ係合部１２、１３の円周を挿入方向Ｉに挿入可能である。ねじ係合部１２、１３の円周の直径は、中心孔１０の雌ねじ１１の短径より小さく、ねじ係合部１２、１３を中心孔１０へ容易に挿入できる。

第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３が第２の位置にある場合、第１のねじ係合部及び第２のねじ係合部は、ここでは離間している。
図６Ａ及び図６Ｂは、クランプ装置の実施形態の動作原理を示す。図６Ａは、第１の位置又は開放位置を示し、図６Ｂは第２の位置又はクランプ位置を示す。クランプ位置において、ねじ係合部１２、１３は円筒の一部を形成し、ここでは雄ねじ１４が設けられている。ねじ係合部１２、１３は中心孔１０の雌ねじ１１と係合可能である。ホールソーに用いる場合で、他の部分をクランプする場合、中央部９はなくてもよい。これらの実施形態において、ねじ係合部１２、１３の間隔は、ねじ係合部１２、１３が第１の位置から第２の位置へ、及びその逆に変位できるよう選択可能である。

図６Ａ及び図６Ｂにおいて、直径Ｄ５は雌ねじ１１の長径であり、直径Ｄｍは孔１０の雌ねじ１１の短径である。直径Ｄ２は第１の位置におけるねじ係合部の最大径である。中心孔１０からクランプ装置１を取り外す（長手方向に平行に中心孔１０から引き抜く）ため、直径Ｄ２は直径Ｄｍより小さくなければならない。こうすることにより、クイックリリースカップリングを実施することができる。

ねじ係合部の曲率半径は、ここでは孔１０の曲率半径と一致する。孔１０に雌ねじ１１が設けられ、ねじ係合部１２、１３に雄ねじ１４（の一部）が設けられている場合、ねじ山の曲率半径は、図６Ｂにおいて点線がほぼ重なる箇所と一致する。定義として、雌ねじ及び雄ねじはピッチ直径を有する。ねじ山が一致する場合、ピッチ直径も実質的に一致する。

ホールソーの場合、直径を有する延在するツイストドリル９があるため、ねじ係合部の設計及び寸法が複雑となる。図６Ａ及び図６Ｂの実施形態において、第２のねじ係合部１３は、第１のねじ係合部１２及びツイストドリル９に対し第２のねじ係合部１３に充分な隙間を提供する凹部を有し、第１の位置及び第２の位置で、第１のねじ係合部及び第２のねじ係合部が前後に変位できるようにする。

図６Ａ及び図６Ｂに示す実施形態において、第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３は、水平な円筒部分である。これらのねじ係合部１２、１３は平行な長手方向の面を有する。ねじ係合部１２、１３は通常はホールソーの一部である中央ツイストドリルのための凹部を有する。凹部は、長手方向の面から除去された部分である。

本実施形態において、ねじ係合部１２、１３の最大直径Ｄ２を小さくするためにねじ係合部１２、１３の一部が切り取られている。ねじ係合部１２、１３の外面が孔のねじ山から外れるようにする選択肢は複数あり、下記の選択肢は限定するものではなく、利用可能な選択肢を例示するものである。

１つの選択肢は、一方の（最大の）ねじ係合部１２を半円筒にすることである。他方のねじ係合部１３は長手方向の面を有し、少なくとも２×（Ｄ５−Ｄｍ）を長手方向軸Ｌから除去した長手方向の面を有する。さらに、図６Ａ及び図６Ｂのとおり、Ｄｍより小さい最大径Ｄ２とするため最大のねじ係合部１２の一部を切り取る。両端を切り取ることにより、Ｄｍよりも直径Ｄ２を小さくすることができる。

他の選択肢は、長手方向の面を有するねじ係合部１２、１３の両方を長手方向軸から離すことであり、図６Ａ及び図６Ｂの実施形態で実施されている。第２の位置又は係合位置におけるねじ係合部１２、１３の間隔（又は長手方向の面の間隔）Ｄ４’は２×（Ｄ５─Ｄｍ）より大きい。本実施形態において、間隔Ｄ４’は直径Ｄ５の三分の一よりも小さい。間隔Ｄ４’が２×（Ｄ５─Ｄｍ）に近い場合は、図６Ａ及び図６Ｂに示すとおり、ここでも最大径Ｄ２がＤｍより小さくなるように一方又は両方のねじ係合部を切り取る。

上述の選択肢、その組み合わせ、及び他の方法等、すべての選択肢に対応する一般的な数学的方程式を提示することは困難である。
ねじ係合部、例えばねじ係合部１２を、例えば長手方向軸に平行な直線（実線）に沿って、長手方向軸から距離を置いてカットして（すなわち、長手方向の面を有する）、実際に水平な円筒部分、又は中心孔の半径線を有する板形状（ｉｎ−ｐｌａｔｅ）を形成する場合、最大径は以下の式で計算できる。

Ｄ２=２√（Ｒ２−ｄ２）又は
Ｄ２=２Ｒｓｉｎ（１／２φ）
このように、Ｄ２はＤｍより小さい。

クランプ装置は３つ以上のねじ係合部を備えていてもよいが、複雑さが増す。製造を簡易にするために、ねじ係合部を水平な円筒部分にできるが、他の円筒型の部品又は部分を考案してもよい。

一実施形態において、図１〜図６Ｂに示すとおり、ねじ係合部１２、１３は、雄ねじ１４を有する水平な円筒部である。これらの円筒部は、係合円筒の一部である。水平な円筒部から中心部分が取り除かれ、ホールソー組立体のツイストドリルを受けるための凹部が設けられている。通常、この凹部は円筒状に形成されている。係合円筒は円周を有する。通常、ねじ係合部の各円周は係合円筒円周の４０％未満である。図面に示す実施形態において、符号１２で示すねじ係合部は、静止しており、ツイストドリルに接している。本実施形態において符号１３で示すねじ係合部は、ねじ係合部１２よりも小さい係合円筒の円周の一部を画定する。図１〜図５において、ねじ係合部１３は、滑動部１５に配置され、ここでは、使用時に径方向に移動する。一実施形態において、大きい方のねじ係合部１２は係合円筒の円周の３０〜４０％を占める。小さい方のねじ係合部１３は、一実施形態において、係合円筒の円周の２０〜３０％を占める。

図１〜図５の実施形態において、ねじ係合部１３、又は実際には滑動部１５は、径方向の外向きにばねで付勢されている。通常、滑動部１５は、ねじ係合部用の移動阻止部を有する（図示せず）。このようなねじ係合部用移動阻止部は、第２位置若しくは係合位置で、又は第２位置若しくは係合位置を超えてねじ係合部１２、１３の相互位置に移動阻止、固定又はロックする。特に、ねじ係合部用移動阻止部は、第２位置又は係合位置で、ねじ係合部１２、１３を相互に固定する。このように、クランプ装置により、ボルトやナットといった、雌ねじや雄ねじを有する通常のねじ部品の組み合わせと同様に、又はほぼ同様に固定することができる。このため、ホールソーを軸２に対して迅速に着脱することができる。

クランプ装置１は軸２に一体形成されていてもよい。あるいは、クランプ装置１は軸２に設置可能な個別の部品として設け、クランプ装置を設置後に軸をホールソー３のクイックカップリングとして使用することもできる。

図７〜図１０は、クランプ装置１のさらなる実施形態を示す。この実施形態では、第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３の両方が移動可能である。第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３は互いに離れるように付勢され、ここでは（２本の）ばね１８により付勢されている。２本の圧縮コイルばねは、ここでは孔１０の両側に平行に設けられている。圧力を加えると、第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３を互いに向かって押圧できる。同時に押圧すると、ねじ係合部１２、１３を第１の位置の状態にすることができ、雌ねじを有する工具をクランプ部分１から取り外す又はクランプ部分１の上に載せることができる。押圧を解放すると、ねじ係合部１２、１３は互いに離れるように動く。離れるように動くとき、ねじ係合部１２、１３は第２の位置又は係合位置に動くか、又は第２の位置又は係合位置を通過して動く。ばね１８のばね付勢力を組み合わせることで、ねじ係合部１２、１３に対向する径方向の作用力が生じる。

図７〜図１０の実施形態において、両方のねじ係合部は滑動部１５に設けられ、滑動部１５により、ねじ係合部は取付け部１６で滑動可能となる。本実施形態において、ねじ係合部１２、１３は、実質的に及び／又は機能的に平行で反対方向へ変位する。さらに、ねじ係合部は、機能的に平行なまま変位する。本実施形態において、ねじ係合部は同一であり、クランプ装置の製造が容易となる。取付け部１６には中央孔があり、ホールソーに使用可能なツイストドリル９を保持することができる（図１及び図２参照）。本実施形態において、孔１０は取付け部１６を貫通しない。ドリル９を保持するために締付けボルト２２が設けられる。

図８〜図１０の実施形態において、取付け部１６及び滑動部１５は、第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３が第１の位置と第２の位置との間を移動する際、直線運動（すなわち、直線に沿った運動）を提供するための滑動受け部１７を有する。本実施形態において、滑動１５はそれぞれスロット孔を有する。ピン８はスロットを通じて延在し、取付け部に固定されている。取付け部１６にスロットを設け、滑動部１５にピンを設けることにより、ピンとスロット孔とを逆にしてもよい。

代替的な実施形態において、１本以上のレール及び対応するランナーを、それぞれ取付け部１６及び滑動部１５に備えて直線運動させてもよい。
図８及び図９の実施形態において、滑動部１５は、滑動部１５が第１の位置と第２の位置との間を滑動する際に取付け部１６の上面を滑動する下面を有する。本実施形態において、第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３のねじを被係合部のねじと係合させるために、滑動部１５は径方向Ｒａに対して３〜１０度の角度でさらに変位する。特に、この角度は４〜６度である。ここでは、この角度は約５度である。

被クランプ部５がクランプ装置１に対して回転しないように、クランプ装置１は、被クランプ部５を係合する回転阻止部をさらに有していてもよい。クランプ装置１は、ここでは１つ以上の回転阻止部材を備えている。このような回転阻止部材は、ホールソーの底壁５といった工具を係合する。１つ以上の回転阻止部材は、被クランプ部５の孔に係合する取付け部１６に設けられた１本以上のピン８を備えていてもよい。一実施形態において、このような１本以上のピンは、第１のねじ係合部１２及び第２のねじ係合部１３に機能的に平行に延在する。ここで、回転阻止ピンは上述のとおり滑動部１５のスロット孔を貫通して延在することにより、ねじ係合部１２、１３の運動ガイドとしての役割も果たす。

図７〜図１０の実施形態では、取付け部１６に保持板２１が設けられ、滑動部を保持し、このため取付け部１６におけるねじ係合部を保持する。ここで、各滑動部１５のスロット孔の（径方向の）長さにより、滑動部１５の径方向の動きが制限される。すなわち、長手方向軸Ｌに一番近い一方の端部が第１の位置を画定し、長手方向軸Ｌから遠い反対側の端部が第２の位置又は係合位置を画定する。保持板２１は取付け部１６上の滑動部を保持し、滑動部が径方向又は実質的に径方向へ滑動できるようにする。

上述の記載や図面は、本発明の実施形態を説明するものであり、権利保護の範囲を制限するものではないことも明らかであろう。本開示から開始し、より多くの実施形態が当業者に明らかになるであろう。そのような実施形態は本発明の権利保護及び主題の範囲内であり、先行技術と本特許の開示との組み合わせであることは明らかである。

１…クランプ装置、２…軸、３…ホールソー、４…円筒壁、５…底壁、６…鋸歯、７…駆動孔、８…駆動ピン、９…ツイストドリル、１０…中心孔、１１…雌ねじ、１２…第１のねじ係合部、１３…第２のねじ係合部、１４…雄ねじ、１５…滑動部、１６…取付け部、１７…滑動受け部、１８…ばね付勢力を付与するばね、２１…保持板、２２…（中央）ドリルを保持する締付け具、Ｒａ…径方向、Ｐ…付勢力に抗う方向、Ｉ…軸をホールソーへ挿入する挿入方向、Ｌ…長手方向、Ｆ…（ばねの）付勢力の方向、Ｄ１…クランプ装置の雄ねじの最小の短径、Ｄ２…第１の位置又は非係合位置におけるねじ係合部の雄ねじの最大の長径、Ｄ３…クランプ装置の雄ねじの最大の短径、Ｄ４…第２のねじ係合部１３と中央ツイストドリル９との最大隙間、Ｄ４’…第１のねじ係合部と第２のねじ係合部１２、１３との最大隙間、Ｄ５…雌ねじ１１の長径、Ｄｍ…雌ねじ１１の短径。

Claims (12)

1. ホールソーと、前記ホールソーを駆動工具へ連結する軸と、を備えたホールソー組立体であって、前記ホールソーは、長径及び短径を有する雌ねじを有する孔が設けられた底壁を備え、前記軸は、第１のねじ係合部及び第２のねじ係合部を有するクランプ装置を備え、
   前記第１のねじ係合部は、長手方向に延在し、使用時に前記雌ねじを係合するために用いられる第１の外面を有し、
   前記第２のねじ係合部は、前記長手方向に延在し、使用時に前記雌ねじを係合するために用いられる第２の外面を有し、
   前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記長手方向に垂直な方向の要素により、互いに移動可能であり、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部が第１の位置又は非係合位置と、第２の位置又は係合位置と、の間を互いに変位することを可能にし、第１の位置又は非係合位置は、長手方向へ前記孔から退出する、又は前記孔へ挿入することを可能にする第１の円周を前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部がともに提供し、第２の位置又は係合位置は、前記第１の円周より大きい第２の円周を有し、前記第２の位置又は係合位置において、前記第１の外面及び第２の外面は前記孔に前記クランプ装置をクランプするために前記雌ねじを係合する、
   ホールソー組立体。
2. 前記クランプ装置は、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部を前記第２の位置又は係合位置で移動阻止するための阻止部を備える、請求項１に記載のホールソー組立体。
3. 前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、互いに離れるように付勢される、請求項１又は２に記載のホールソー組立体。
4. 前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部の前記第１の外面及び前記第２の外面は、前記雌ねじに対応する雄ねじ部を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のホールソー組立体。
5. 前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、長手方向の円筒部分である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のホールソー組立体。
6. 前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記雌ねじの前記長径と前記雌ねじの前記短径との差を少なくとも２倍した間隔を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のホールソー組立体。
7. 前記第２の位置又は係合位置における前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記雌ねじを係合し、前記雌ねじの長手方向に前記クランプ装置が変位することにより、前記雌ねじから前記クランプ装置が外れるのを阻止するための直径を有し、前記第１の位置において、前記雌ねじの長手方向にクランプ装置が変位することにより、前記雌ねじから前記クランプ装置を取り外すことを可能にする、前記雌ねじと接触しない直径を有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のホールソー組立体。
8. 前記第２の位置又は係合位置において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は離間しており、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部の間隔は、前記孔の前記雌ねじの雌ねじ長径と前記雌ねじの雌ねじ短径との差を少なくとも２倍した寸法の隙間を提供する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のホールソー組立体。
9. 前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、少なくとも前記第２の位置又は係合位置まで互いに離れるように付勢され、前記付勢の力の上昇のもとで前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部が前記第１の位置へ動くことを可能とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のホールソー組立体。
10. 前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、雄ねじを備えたねじ端部の一部を形成し、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部が前記第１の位置と前記第２の位置又は係合位置との間で変位することを可能にする隙間を有する円形の円筒部分を形成し、前記第２の位置又は係合位置における前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、円形の円筒の一部を形成し、前記第１の位置と前記第２の位置又は係合位置との間を変位するために、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、前記円形の円筒の径方向へ変位する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のホールソー組立体。
11. 前記第２の位置又は係合位置において、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は離間しており、前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部の間隔は少なくとも、前記クランプ装置がクランプするよう設計されている雌ねじの雌ねじ長径と雌ねじ短径との差の寸法の隙間を提供する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のホールソー組立体。
12. 前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部は、少なくとも前記第２の位置又は係合位置まで互いに離れるように付勢され、前記付勢の力の上昇のもとで前記第１のねじ係合部及び前記第２のねじ係合部が前記第１の位置へ動くことを可能とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のホールソー組立体。

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