JP6982575B2

JP6982575B2 - ボーリング工具

Info

Publication number: JP6982575B2
Application number: JP2018549864A
Authority: JP
Inventors: ロビンカールソン，
Original assignee: サンドビックインテレクチュアルプロパティーアクティエボラーグ
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: KR20180125556A; EP3222375A1; WO2017162355A1; EP3222375B1; US11103931B2; KR102633880B1; CN108883475A; US20190118267A1; CN108883475B; BR112018069366A2; JP2019512404A

Description

本発明は、
・前端部および後端部を含む工具本体であり、前記前端部と前記後端部との間に中心回転軸が延び、工具本体が中心回転軸の周りを回転方向に回転可能である、工具本体と、
・該工具本体の内部に、前記回転軸に対して横方向に延びている経路に沿って移動可能に配置されている滑動部材と、
・滑動部材と関連しており、滑動部材と共に移動し、締結部材により中に固定される切削インサートを受容するように構成されているインサートポケットであり、この切削インサートは切削刃を有し、工具本体から前記回転軸に対して横方向に突出している、インサートポケットと、
・滑動部材に接続されたモータ部材であり、前記回転軸に対する切削インサートの切削刃の距離を変更し、それにより、前記工具本体の回転によりボーリングしたときに被加工物の穴部内に生じる半径を変更するために、滑動部材を前記回転軸に対して横方向に移動させるように制御可能である、モータ部材と、
・モータ部材を制御して滑動部材を移動させるように構成されている制御ユニットと
を含むボーリング工具に関する。

そのようなボーリング工具は、１つまたは複数の切削インサートを設けられている工具本体を回転させることにより、既に存在する穴部を拡大する機械加工工程を実施するために使用される。該工程は、一般的に、正確な寸法、厳しい精度、またはある表面仕上げを達成するために実施される。従来のボーリング工具本体には、可変切削直径、および切削インサートの磨耗を補償する可能性を可能にする、径方向に調節可能な切削刃が付けられていることが多い。

従来、ボーリング動作により得られる穴部の直径の調節は、例えば工具本体上の調節ねじを回動させることにより、機械操作者により手動で行われている。生産性が最重要である環境では、ボーリング工具の手動調節手法は時間がかかり、したがって望ましくないと考えられる。そのような調節では、操作者が身体的に機械加工作業を停止させ、ボーリング工具に接触することが求められる。

そのため、回転軸に対する切削インサートの切削刃の距離を変更するために、滑動部材を工具本体の回転軸に対して横方向に移動させるように制御可能なモータ部材をボーリング工具に設けることにより、前記直径を調節することが提案されている。「横方向に」は、殆どの場合において好適であると考えられるがここでは「垂直に」ではなく、回転軸に対する切削インサートの切削刃の距離を変更する方向の可動性と解釈されるべきであり、これにより、工具本体の回転によりボーリングされると、半径は被加工物の穴部内に生じる。ボーリング工具にそのようなモータ部材を設けることにより、操作者が身体的に機械内に手を伸ばすかまたは機械からボーリング工具を除去して、工具直径を調節する必要がなくなる。これは、ボーリング工具の調節手法が相当により速く、よりロバストであり、より安全であることを意味する。

欧州特許第２０９５８９７（Ｂ１）号が、導入部で定義されているタイプのボーリング工具を開示している。この工具におけるモータ部材の配置は、切削インサートの磨耗の修正を実施するために、しかし工具本体の回転によりボーリングされると被加工物の穴部内に生じる半径の任意の実質的な調節を実施するためではなく、工具本体の切削インサートを工具本体の回転軸に対して横方向に移動させることを可能にする。

本発明の目的は、既知のボーリング工具に関して少なくともいくつかの側面において改善されている、導入部において定義されているタイプのボーリング工具を提供することである。この目的物は、本発明に従って、添付の特許請求項１の特徴部に列挙されている特徴を有するボーリング工具を提供することにより得られる。

工具本体の前端部の工具本体の切削部内にかつ前記経路に沿って滑動部材の横方向の延びと平行に、滑動部材と共に、工具本体の内部にモータ部材を配置することにより、工具本体の内部のモータ部材と滑動部材との配置は、依然として、工具本体の回転によりボーリングされると被加工物の穴部内に生じる半径の実質的な調節の可能性をもたらすと同時に、非常にコンパクトであってもよい。モータ部材が前記横方向の延びと平行に配置されることは、ここでは、この横方向の延びに沿っておりかつ並んでいることを意味し、また、モータは、例えば前記経路を画定する理論上の軸に関して同軸上のモータ部材の配置により、前記経路と一致する部分を有し得る。滑動部材に対するモータ部材のそのような配置は、モータ部材が工具本体の内部に工具本体の切削部内に配置されていることに関わらず、前記経路に沿った滑動部材のかなりの移動を可能にする。

本発明の実施形態によれば、滑動部材は、少なくとも１０％、１０％〜６０％、２０％〜５０％、または３０％〜５０％だけ最内端位置におけるボーリング半径を超過する最外端位置における前記ボーリング半径に対応する２つの端位置間での、前記経路に沿ったモータ部材の行動により移動可能である。工具本体の回転によりボーリングされると被加工物の穴部内に生じる半径を少なくとも１０％だけ調節する可能性をもたらすことにより、同じ工具本体を備えた同じボーリング工具は、実質的に異なる直径を有する穴部を設けるために使用されてもよく、これにより時間を節約すること、ならびにそのことにより、ボーリングされる穴部の直径の各変更に関してボーリング工具および／または工具本体を変更する必要に関するコストを節約することが可能になる。６０％より大きい前記ボーリング半径の調節性が、結果的に、複雑な動力伝達装置および／またはモータ部材を滑動部材に接続する部材の設計の必要をもたらし、ボーリング工具をより単純でなく、よりロバストでなくすると考えられる。

本発明の実施形態によれば、制御ユニットは、工具本体の内部に工具本体の前記切削部内に配置されているマイクロコントローラを含む。切削部内の制御ユニットの配置は、工具本体の回転によりボーリングされると被加工物の穴部内に生じる半径の調節を得るためのシステムをコンパクトにすることに関与する。

本発明の実施形態によれば、マイクロコントローラは、工具本体の回転により達成されるボーリング直径の設定値を受信するためにかつモータ部材を制御して滑動部材をこれに対応する位置へ移動させるために、工具本体の外部に配置されているデバイスと通信するように構成されている。これは、操作者により、またはさらには自動的に適切なソフトウェアにより、前記デバイスから工具本体の内部に配置されているマイクロコントローラへ命令を送信することにより、前記調節を実施することを容易にし、簡単にできるようにする。

本発明の実施形態によれば、マイクロコントローラは、無線通信により前記デバイスと通信するように構成されている。そのような通信手段は、前記デバイスからマイクロコントローラへのデータ伝送のために、例えばＬｏｗＥｎｅｒｇｙ（ＬＥ）Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルを使用してもよい。デバイスは、例えばＰＣ、スマートフォン、またはタブレットであってもよい。前記デバイスを工具本体の内部と接続させるケーブルを考慮する必要がないので、無線通信手段はボーリング工具の取扱いを容易にする。

本発明の実施形態によれば、ボーリング工具は、工具本体の内部に配置されておりかつマイクロコントローラのファンクションおよびモータに電気エネルギーを供給するように接続されている、電池などのエネルギー貯蔵部材を含む。この特徴は、外部電力源からのケーブルが工具本体の内部に接続される必要がなく、これはボーリング工具の取扱いをより複雑でなくすることを意味する。

本発明の実施形態によれば、ボーリング工具は、工具本体の内部に配置されておりかつ工具本体の固定部に対する滑動部材の位置を検出するように構成されており、前記経路に沿った前記滑動部材の位置を示すセンサをさらに含み、検出された位置に関する情報を制御ユニットへ送信し、該制御ユニットは、検出された位置の値を、設定されるボーリング半径に関して得られる位置の値と比較し、これら２つの位置の値の一致を得るために、モータ部材を制御して滑動部材を移動させるように構成されている。これは、０．５μｍほどのまたはさらに細かいなどの、工具本体の回転によりボーリングされると被加工物の穴部内に生じる半径の調節の高分解能の獲得を可能にする。したがって、前記経路に沿った滑動部材の実際の位置を測定するそのようなセンサを有することは、信頼性の増大、およびいくつかの場合には、滑動部材の移動を引き起こすモータ軸により行われる回動の数を測定することに基づく測定装置に関する精度の上昇もまたを可能にする。

本発明の実施形態によれば、モータ部材は、滑動部材を移動させるために、自体の部材を回転させるかまたは線形並進運動を実施させるように構成されている。これらはモータ部材の適切な動作方法である。

本発明の実施形態によれば、モータ部材は、滑動部材のねじ山、滑動部材と共に移動するようになされている部材のねじ山、または工具本体に対して固定されている部材のねじ山と係合しているねじ付き部材を回転させることにより、滑動部材の移動を引き起こすように構成されている。モータ部材から滑動部材への移動の伝達を得るための、部材のそのような設計は、結果的に、簡単な手段により高精度をもたらす。

本発明の実施形態によれば、滑動部材は中空であり、モータ部材は滑動部材の内部に配置されており、これは、結果的に、滑動部材とモータ部材との非常にコンパクトな組合せをもたらし、依然として大きな調節を実施する可能性を得ると同時に、工具本体の切削部の内部に空間を殆ど必要としない。

本発明の実施形態によれば、モータ部材は、滑動部材に固定されている部材の内ねじ山と係合している外ねじ山を備えた中空ねじの内部に配置されており、モータ部材は、該中空ねじを移動させ、そのことにより滑動部材を前記経路に沿って移動させるために、前記ねじを回転させるように構成されている。これは、前記大きな調節をもたらすと同時に、モータ部材と滑動部材とのコンパクトな配置を実現する簡単な方法をもたらす。

本発明の実施形態によれば、モータ部材は、滑動部材を取り巻く拡大された周辺の範囲内に滑動部材の横に配置されている。これは、前記大きな調節を得る別の可能性を生む。

本発明の実施形態によれば、モータ部材は、これの部分を、前記経路と平行に延びている回転軸を中心として回転させるように構成されている。モータ部材のそのような配置は、これの移動可能な部分から滑動部材への移動を伝達することを容易にし、これは、本発明の実施形態により、別のねじ付き部材と係合しているねじ付き部材を回転させるために、別の歯車と係合している歯車を回転させるようにモータ部材を構成することにより得られてもよく、ここにおいて、これらのねじ付き部材の１つが、前記歯車の回転により前記経路に沿った滑動部材の移動を引き起こすために、滑動部材に接続されている。

本発明の他の有利な特徴および利点が、以下に続く説明から見えてくる。

添付図面を参照して、例として記載されている、本発明の実施形態の特定の説明が以下に続く。

インサートが最小ボーリング半径に対応する位置にある状態の、本発明の第１の実施形態によるボーリング工具の略示部分断面図である。前記インサートがより大きなボーリング半径に対応する位置にある状態の、図１に示されている工具の図である。ボーリング工具の動作を示すために使用されている、図１および図２に示されているボーリング工具の略示斜視図である。本発明の第２の実施形態によるボーリング工具の、図１の図に対応する図である。図４に示されている実施形態において、モータ部材、滑動部材、およびこれらの間で動作する動力伝達装置の拡大図である。

本発明の第１の実施形態によるボーリング工具１が、図１〜図３に示されており、該ボーリング工具の設計をここで説明する時、これらの図が平行して参照される。ボーリング工具は、前端部３と後端部４とを含む工具本体２を有し、該前端部と該後端部との間に中心回転軸Ｃが延び、工具本体が中心回転軸Ｃの周りを回転方向Ｒに回転可能である。滑動部材５が、工具本体の内部に、回転軸Ｃに対して垂直に方向付けられていると同時に、回転軸Ｃに対して横方向に延びている経路Ｐ（図１の破線参照）に沿って移動可能に配置されている。インサートポケット６（図３参照）が滑動部材と関連しており、ねじ８により滑動部材５に固定されている部分７上に配置されていることにより、滑動部材と共に移動する。インサートポケットは、締結部材１０により中に固定される切削インサート９を受容するように構成されている。切削インサートは切削刃１１を有し、回転軸Ｃを中心として工具本体を回転させると被加工物内の穴部の壁上でボーリング動作を実施するために、工具本体からこれの回転軸Ｃに対して横方向に突出している。

電動機の形のモータ部材１２が、空洞部１３を有することにより中空である滑動部材の内部に、工具本体の前端部３の工具本体の切削部１４内に配置されている。該モータ部材１２は、前記経路Ｐに関して同軸に配置されておりかつモータ部材１２が内部に配置されている中空ねじ１６に固定されている軸１５を回転させるように構成されている。

該中空ねじ１６は、滑動部材５に対して固定されているナット１９の内ねじ山１８と係合している外ねじ山１７を有する。したがって、モータ部材１２の動作による軸１５の回転に起因する中空ねじ１６の回転が、滑動部材５を、ナット１９内の中空ねじ１６の回動により、工具本体の回転軸Ｃに対して横方向に移動させる。回転軸Ｃに対する切削インサート９の切削刃１１の距離、およびこれによる、工具本体の回転によりボーリングされると被加工物の穴部内に生じる半径は、そのような移動により調節され得る。図１は滑動部材の最内端位置を示し、図２は滑動部材の殆ど最外端位置を示し、結果的に、約２５％だけ、図１による工具の半径を超過する前記半径を示す。

また、ボーリング工具は、工具本体の内部に工具本体の切削部１４内に配置されているマイクロコントローラ２０の形の制御ユニットを有し、このマイクロコントローラは、モータ部材を制御して、滑動部材を移動させるように構成されている。マイクロコントローラは、工具本体の回転により達成されるボーリング直径の設定値を受信しかつモータ部材を制御して滑動部材をこれに対応する位置へ移動させるために、工具本体の外部に配置されているデバイス２１（ここではラップトップコンピュータ）と通信するように構成されている。マイクロコントローラ２０は、ＬｏｗＥｎｅｒｇｙ（ＬＥ）Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルなどの無線通信手段により、また例えばスマートフォンまたはタブレットであってもよいそのような外部デバイスと通信するように構成されている。電池２２が工具本体の内部に配置されており、マイクロコントローラ２０のファンクションおよびモータ部材に接続されて電気エネルギーを供給し、また、図２に概略的に示されているセンサ２３が工具本体の内部に配置されており、前記経路Ｐに沿った滑動部材の位置を示す、工具本体の固定部に対する滑動部材５の位置を検出し、検出された位置に関する情報をマイクロコントローラ２０へ送信するように構成されている。マイクロコントローラは、検出された位置の値を、外部デバイス２１から受信される指示に従って設定されるボーリング半径に関して得られる位置の値と比較し、これら２つの位置の一致を得るために、モータ部材を制御して滑動部材を移動させるように構成されている。滑動部材の実際の位置を測定するそのようなセンサ２３の統合が、ボーリング工具の大きなボーリング直径調節に関しても高精度を得ることを可能にする。

図４および図５は、本発明の第２の実施形態によるボーリング工具を示し、第１の実施形態における構成要素と一致する、このボーリング工具の構成要素が、ダッシュ記号を付加された同一の参照番号を与えられている。モータ部材１２’は、本実施形態では、滑動部材を取り巻く拡大された周辺の範囲内に滑動部材５’の横に配置されており、軸１５’の形の自体の部分を、経路Ｐと平行に延びている回転軸Ａを中心として回転させるように構成されている。モータ部材は、滑動部材５’に対して固定されているボールナット２７の形の別のねじ付き部材と係合しているボールねじ２６の形のねじ付き部材を回転させるために、別の歯車２５と係合している歯車２４を回転させるように構成されている。したがって、ボーリング工具の回転軸Ｃに対する切削インサート９’の切削刃１１’の距離を変更するために、ボールねじ２６の回転が滑動部材５’を前記経路Ｐに沿って移動させ、そのことにより、工具本体の回転によりボーリングされると、半径が被加工物の穴部内に生じる。

本発明は、当然、前述されている本発明の実施形態に限定されないが、これらの修正に対する多くの可能性が、添付の特許請求の範囲において定められる本発明の範囲から逸脱することなく、当業者に明らかになると考えられる。

モータ部材は、前述されている実施形態において回転電動機であるが、これは、線形並進タイプなどの、任意の考えられるタイプのものであってもよい。

Claims

・前端部（３）および後端部（４）を含む工具本体（２、２’）であり、前記前端部と前記後端部との間に中心回転軸（Ｃ）が延び、前記工具本体が前記中心回転軸（Ｃ）の周りを回転方向（Ｒ）に回転可能である、工具本体（２、２’）と、
・前記工具本体の内部に、前記回転軸に対して横方向に延びている経路（Ｐ）に沿って移動可能に配置されている滑動部材（５、５’）と、
・前記滑動部材と関連しており、前記滑動部材と共に移動し、締結部材（１０）により中に固定される切削インサート（９、９’）を受容するように構成されているインサートポケット（６）であり、この切削インサートは切削刃（１１、１１’）を有し、前記工具本体から前記回転軸に対して横方向に突出している、インサートポケット（６）と、
・前記滑動部材（５、５’）に接続されたモータ部材（１２、１２’）であり、前記回転軸に対する前記切削インサートの前記切削刃（１１、１１’）の距離を変更し、それにより、前記工具本体の回転によりボーリングしたときに被加工物の穴部内に生じる半径を変更するために、前記滑動部材を前記回転軸に対して横方向に移動させるように制御可能であるモータ部材（１２、１２’）と、
・前記モータ部材を制御して、前記滑動部材（５、５’）を移動させるように構成されている制御ユニットと
を含むボーリング工具において、前記モータ部材（１２、１２’）は、前記前端部の前記工具本体の切削部（１４）内に、前記滑動部材（５、５’）と共に前記工具本体の内部に配置され、前記モータ部材は、前記経路（Ｐ）に沿って前記滑動部材（５、５’）の前記横方向の延びと平行に配置され、前記滑動部材（５）は中空であり、前記モータ部材（１２）は前記滑動部材の内部に配置されていることを特徴とする、ボーリング工具。
前記滑動部材（５、５’）は、少なくとも１０％、１０％〜６０％、２０％〜５０％、または３０％〜５０％だけ最内端位置における前記ボーリング半径を超過する最外端位置における前記ボーリング半径に対応する２つの端位置間で、前記経路（Ｐ）に沿って、前記モータ部材（１２、１２’）の動作により、移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載のボーリング工具。
前記制御ユニットは、前記工具本体の内部に前記工具本体の前記切削部（１４）内に配置されているマイクロコントローラ（２０）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のボーリング工具。
前記マイクロコントローラ（２０）は、前記工具本体の回転により達成されるボーリング直径の設定値を受信しかつ前記モータ部材（１２、１２’）を制御して、前記滑動部材（５、５’）をこれに対応する位置へ移動させるために、前記工具本体（２）の外部に配置されているデバイス（２１）と通信するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のボーリング工具。
前記マイクロコントローラ（２０）は、無線通信手段により前記デバイス（２１）と通信するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載のボーリング工具。
前記工具本体の内部に配置されておりかつ前記マイクロコントローラ（２０）のファンクションおよび前記モータ部材（１２、１２’）に電気エネルギーを供給するように接続されている、電池などのエネルギー貯蔵部材（２２）を含むことを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載のボーリング工具。
前記工具本体の内部に配置されたセンサ（２３、２３’）であり、前記経路（Ｐ）に沿った前記滑動部材の位置を示す、前記工具本体の固定部に対する前記滑動部材（５、５’）の位置を検出し、検出された前記位置に関する情報を前記制御ユニット（２０）へ送信するように構成されているセンサ（２３、２３’）をさらに含み、前記制御ユニットは、検出された前記位置の値を、設定されるボーリング半径に関して得られる位置の値と比較し、これら２つの位置の値の一致を得るために、前記モータ部材（１２、１２’）を制御して、前記滑動部材（５、５’）を移動させるように構成されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のボーリング工具。
前記モータ部材（１２、１２’）は、前記滑動部材（５、５’）を移動させるために、自体の部材（１５、１５’）を回転させるかまたは線形並進運動を実施させるように構成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のボーリング工具。
前記モータ部材（１２、１２’）は、前記滑動部材のねじ山、前記滑動部材と共に移動するようになされている部材のねじ山、または前記工具本体に対して固定されている部材のねじ山と係合しているねじ付き部材（１６、２６）を回転させることにより、前記滑動部材（５、５’）の移動を引き起こすように構成されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のボーリング工具。
前記モータ部材（１２）は、前記滑動部材（５）に固定されている部材（１９）の内ねじ山（１８）と係合している外ねじ山（１７）を備えた中空ねじ（１６）の内部に配置されており、前記モータ部材は、前記中空ねじを移動させ、そのことにより前記滑動部材（５）を前記経路（Ｐ）に沿って移動させるために、前記ねじ（１６）を回転させるように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載のボーリング工具。