JP2004522607A - 携帯型オービタル穿孔ユニット用固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
テンプレート14に回転機械工具12を位置決めするための固定装置10を提供する。
【解決手段】
テンプレート14が少なくとも１つの孔18及び少なくとも１つの位置決めピン20を有している。固定装置10は、筐体工具側端部28及び筐体テンプレート側端部30を有する筐体と、回転機械工具12と連結するための筐体工具側端部28に位置する座部24と、少なくとも１つの位置決めピン20と連結するための筐体テンプレート側端部30に少なくとも一部分が配置される固定機26とを備える。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に孔を開ける場合に、穿孔テンプレートに手工具を取り付けるための固定装置に関し、より詳細には、切削工具の直径より大きな直径の孔を開けるための、穿孔テンプレート及び手工具と共に使用される固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型、即ち手工具を使用して材料を機械加工すると、工具の位置決めを柔軟に行うことができ、また被処理体に関して自由に動かせるといった多くの利点がある。携帯型、即ち手工具を使用する場合のそれらの利点は、据付工具では不可能な位置（例えば頭上）に工具を置くことができること、又は、例えば修理作業中に、大きな組立品の部分である被処理体に工具を載せて機械加工することができることである。携帯型、即ち手工具が本来有する位置決めの柔軟性により、曲面（又は他の平らでない幾何学的形状）を有する被処理体の機械加工がより簡単となる。
【０００３】
また、被処理体に対して処理パターンを容易に繰り返すために、工作機械と共にテンプレートが使用される。テンプレートを使用した場合、工作機械はテンプレートパターンによって案内されてテンプレートパターンに従って動く。携帯型、即ち手工具と共にテンプレートを使用すると、テンプレートパターンを追従するために制約を受けなければならないので、本来有する位置決めの柔軟性及び動作自由度に問題が生じる可能性がある。
【０００４】
エリクソン他は、中心軸線に関して偏心して置かれる耐摩耗面を備えた少なくとも１つの切削工具を使用して、繊維補強された複合材料に孔を機械加工する方法を開示する（例えば、特許文献１参照。）。工具が軸方向に動き、またその軸を中心として回転するだけでなく、その中心軸に関して偏心して動くことによって、材料は軸方向と径方向とに同時に機械加工される。当該発明の１つの特徴に従うと、工具が加工表面と接触する点の極近傍において、工具の回転軸線が繊維の長手方向に関して原則的に直角になるように、被処理体は置かれる。切削工具の直径は、形成される孔の直径よりかなり小さい。偏心の回転運動は、一般に完全な回転運動であり、即ち、それは、切削工具の中心軸線と回転軸線との間に一定の距離を保って実行される。偏心の回転運動が続けられると、中心軸線及び切削工具の回転軸線の間の距離は一次の増加量によって増加する。
【０００５】
この既知の方法は、一般によく知られた技術と比べて、かなりの利点を有する。例えば、この方法は、力を低減する損傷なしで穴を生産することができる。また、この方法は、孔を予め形成することなく損傷のない孔を形成することができる。更に、この方法は厳しい公差の孔を形成することができる。孔の寸法の精度は、実質的に中心軸線に関する工具の位置決め精度で決定される。他方、すべての個々の工具が使用の前に簡単に調整されるので、切削工具の幾何学的形状に課される要件は特に厳しくない。更に、この方法は工具がブロックされるのを防止する。また、この方法によると、工具の直径が孔の直径よりかなり小さいので、穿孔によって除去された材料を圧縮空気等の単純な手段によって除去することができる。この方法は、工具及び孔の端部を効果的に冷却することもできる。更にもう一つの利点は、この方法では、ダイヤモンド被覆等の耐摩耗材料で工具が覆われているため、前に開示された方法と比較して摩耗の損害が実質的に少ない。更に、金属等のその他の材料を機械加工する場合にもこの方法は有利である。
【０００６】
リンダーホルム（Linderholm）は、少なくとも切削工具の幅と同じ大きさの幅を有する孔を対象物に機械加工するために切削工具を使用する手工具装置を開示する（例えば、特許文献２参照。）。孔の中心線は、対象物の表面の所定の点を通る。更に、開示された発明では、それ自身の軸線及び主軸に関して切削工具を回転させ、一方で軸方向に送ることによって、平面又は曲面を有するいかなる材料の対象物に対しても、孔を機械加工する小型且つ軽量な手工具装置を提供する。主軸に関して回転する、同一動作組立品パッケージに放射状のオフセット機構、主軸モータ及び軸送り機構を一体化することによって、軽量且つ小型の装置が達成される。
【０００７】
当該技術において、同一目的、即ち被処理体のパターンニングを繰り返すために工作機械を使用する場合、テンプレート機械加工は周知である。テンプレートは、機械加工作業中、工作機械を確実に案内するために使用され、それによって工程が単純化される。特許文献２に開示されたような手工具装置は、動きや位置を定めることについてのより多くの自由度及び柔軟性に関して、固定式工作機械よりも有利である。
【特許文献１】
米国特許第5,641,252号明細書
【特許文献２】
米国特許第6,382,890号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これらの利点は逆に、機械加工作業中のテンプレート及び被処理体に関して、手工具装置を適切に位置決めするために基準点を保つことが困難となる。この困難は、オービタル穿孔工程中、軸方向及び放射方向に同時に機械加工した場合に切削工具チップを通を通して工具が軸方向の力及び放射方向の力を受ける場合に特に明らかであろう。
【０００９】
当該技術で必要なことは、機械加工工程中に、テンプレートに関して手工具装置の位置決め基準点を維持するための方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、機械加工テンプレートに対して回転機械工具の方向を固定するための方法及び装置を提供する。
【００１１】
一形態として、本発明はテンプレートに回転機械工具を位置決めするための固定装置を備え、そのテンプレートは、少なくとも１つの孔及び少なくとも１つの位置決めピンを有する。固定装置は、筐体工具側端部及び筐体テンプレート側端部を有する筐体と、回転機械工具で連結するために筐体工具側端部の上に位置決めをされる座部と、少なくとも１つの位置決めピンで連結するために筐体テンプレート側端部に少なくとも一部分が配置された固定機構と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の利点は、固定装置が機械加工工程中に、被処理体に関して回転機械工具の方向を維持することができるということである。
【００１３】
本発明の他の利点は、固定装置をテンプレートから容易に解除することができるということである。
【００１４】
本発明の更にもう一つの利点は、固定装置が、機械加工工程中に機械加工領域からの機械加工の残骸を除去して排出することができるということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の上記及び他の特徴並びに効果、及びそれらを達成する方法は、添付図面と共に説明する本発明の実施形態の以下の説明により、より明瞭になり、本発明はよりよく理解されるであろう。
【００１６】
なお、対応する参照符号は、各図を通して対応する部分を示す。本明細書で説明する実施形態は、本発明の１つの好ましい形態を示すが、その実施形態は、いかなる理由によっても本発明の範囲を制限することとして解釈してはならない。
【００１７】
図面、特に図１を参照して説明する。図は回転機械工具12が装着された状態を示した、本発明の固定装置10を示し、被処理体16と機械加工テンプレート14とに固定されている。
【００１８】
被処理体16は、繊維補強複合材料等の複合材料で製造されているが、代替として、合金又は混合金属及び合成構造を備える金属合成物であってもよい。被処理体16は、平坦若しくは曲面、又は他の幾何学的形状の表面を有する。被処理体16の機械加工領域64は、被処理体16の形、嵌合い、機能や設計に決定された、孔または他の幾何学的形状であろう。
【００１９】
回転機械工具12として、携帯型オービタル穿孔ユニットを使用するが、回転機械工具12はこれに限定されず、研削工具、フライス削り工具又は孔加工工具であってもよい。
【００２０】
テンプレート14は、少なくとも１つの孔18及び少なくとも１つの位置決めピン20を備える。孔18は、被処理体16の機械加工領域64の形、嵌合い、機能や設計によって要求される、円の又は他の幾何学的形状を有する。位置決めピン20は、当該位置決めピン20の中心近傍に環状リング60を備えた、砂時計型のピンである。また代替として、位置決めピン20は、T形又は逆Lの形等の他の形を有することもできる。テンプレート14の各孔18に対して、その孔18の極近傍に少なくとも１つの位置決めピン20が取り付けられている。
【００２１】
固定装置10（図2）は、一般に筐体22、座部24及び固定機構26を備える。座部24は、筐体22の筐体工具側端部28の上に配置される。座部24は、回転機械工具12と筐体22とを連結して、回転機械工具12を取り付ける。
【００２２】
固定機構26は、ピストン32と、固定作動装置40と、解除作動装置52と、球体保持部54と、圧力シリンダ部56と、解放可能球体58と、を備える。ピストン32は、筐体22内に位置し、ピストン作動側端部36のピストンリング34を備える。弾力部材、即ちばねとして図２に示す固定作動装置40は、一般に、ピストンリング34に作動して筐体テンプレート側端部30へピストン32を押す。
【００２３】
空気連結部42は、圧縮ガス（図示せず）の供給源に圧力分散領域44を連結している。ピストン32と筐体22に連結するピストンシール46と第１のシール48によって、空気連結部42を通して圧縮ガスの供給源が連通した場合、正圧（大気圧に関する）が圧力分散領域44に確立され、この正圧はピストンリング34に作用して固定作動装置40の力に反対に作用する。筐体22の排気孔50は、圧力分散領域44に動作可能に連結されており、正圧が筐体22に対してピストン32を束縛しないことを保証する。一実施形態において、圧力分散領域44は、ピストン32、筐体22、ピストンシール46及び第１のシール48に囲まれた空間によって定義される。
【００２４】
圧力分散領域44に十分な正圧が存在しない場合、固定作動装置40は、筐体テンプレート側端部30の方へピストン32を押す。そうすると、ピストン固定側端部38に連結された圧力シリンダ56は、球体保持部54によって支持され、筐体テンプレート側端部30に少なくとも一部分が配置され、解放可能球体58が位置決めピン20の環状のリング60に押し込まれることによってテンプレート14の少なくとも１つの位置決めピン20に係合する。固定装置10は、このようにしてテンプレート14に固定される。
【００２５】
解除作動装置52は、圧力分散領域44に動作可能に連結された空気連結部42と圧力分散領域44に連結した筐体22内の排気孔50とを有する空気圧システムである。テンプレート14から固定装置10を解除するために、圧力分散領域44内に正圧を確立して圧縮ガスを空気連結部42に導入する。この正圧は、ピストンリング34に作用し作動装置40を固定する力に反対に作用し、ピストン32が環状のリング60から解放可能球体58を外すことができるようにする。固定装置10は、次に、テンプレート14から移動することができる。なお、機械加工領域64から削り屑を除去するために、任意に排気システム62を設けることもできる。
【００２６】
排気システム62は、筐体テンプレート側端部30に位置する蛇腹66、ピストン32と筐体工具側端部28との間に挿入される真空排気部68、及びピストン32と真空排気部68との間の第２のシール70を備える。固定装置10をテンプレート14に固定した後、蛇腹66が機械加工領域64を密封する。真空排気部68に真空供給源（図示せず）を取り付け、機械加工領域64から残骸を除去する。
【００２７】
機械加工作業の間固定装置10を動かすために、テンプレート14は、必要ならばCクランプ等の当該技術で知られた一般の機素によって、被処理体16上に配置されて適所に固定される。固定装置10は、少なくとも１つの孔18及び少なくとも１つの位置決めピン20の近傍に位置し、空気連結部42で圧縮ガスの供給源を分離し、又は空気連結部42の圧縮ガスの供給源をスイッチ等の他の一般の機素によって分離することによってテンプレート14に固定される。圧縮ガスの供給源を分離すると、同時に解除作動装置52が働かなくなり、固定作動装置40が固定装置10をテンプレート14に固定することができるようになる。回転機械工具12は、座部24に取り付けられ、筐体22及び孔18を通して、機械加工領域64で被処理体16と係合して機械加工がなされる。
【００２８】
他の実施形態（図3及び4）で、固定装置10は、一つの位置決めピン20に固定される。この実施形態で位置決めピン20は、回転機械工具12が機械加工領域64に到達するために配置された開口部72を有する。位置決めピン20は、開口部72が孔18及び機械加工領域64と略同心であるように位置する。前に説明したように、固定装置10の固定及び解除は、圧力シリンダ部56をピストン固定側端部38に連結し、球体保持部54によって支持し、筐体テンプレート側端部30に少なくとも一部分を配置し、少なくとも１つの解放可能球体58を位置決めピン20を環状のリング60に押し込むことによって、テンプレート14の位置決めピン20を係合し又は外してなされる。
【００２９】
本発明を好ましい設計を有するものとして説明したが、本発明は、この開示の精神及び範囲の範囲内で更に修正されることができる。したがってこの出願は、本発明の全体的な原理を使用したあらゆる変更、使用又は適用を備えることが意図される。更に、本出願は、本開示から離れた当該技術で知られ又は習慣となっている技術によるものであって添付請求項の範囲内のものも備えることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】回転機械工具が取り付けられた本発明の固定装置の実施形態の斜視図であり、被処理体と機械加工テンプレートに固定されている。
【図２】図1の２−２線に沿って切断した断面図であり、固定装置、機械加工テンプレート及び被処理体の実施形態を示す。
【図３】回転機械工具が取り付けられた本発明の固定装置の他の実施形態の斜視図であり、被処理体と機械加工テンプレートに固定されている。
【図４】図３の４−４線に沿って切断した断面図であり、一個の位置決めピン、それに取り付けられた回転機械工具、機械加工テンプレート及び被処理体に固定された固定装置の固定機構の実施形態のみを示す。
【符号の説明】
【００３１】
10 固定装置
12 回転機械工具
14 テンプレート
16 被処理体
18 孔
20 位置決めピン
22 筐体
24 座部
26 固定機構
28 筐体工具側端部
30 筐体テンプレート側端部
32 ピストン
34 ピストンリング
40 固定作動装置
42 空気連結部
44 圧力分散領域
46 ピストンシール
48 第１のシール
50 排気孔
52 解除作動装置
54 球体保持部
56 圧力シリンダ
58 解放可能球体
62 排気システム
64 機械加工領域
66 蛇腹
68 真空排気部
72 開口部

Claims (36)

1. テンプレートに回転機械工具を位置決めするための固定装置であって、前記テンプレートが少なくとも１つの孔及び少なくとも１つの位置決めピンを有し、前記固定装置が、
   筐体工具側端部及び筐体テンプレート側端部を有する筐体と、
   前記筐体工具側端部に位置する、前記回転機械工具との連結用の座部と、
   少なくとも１つの位置決めピンと連結するための、前記筐体テンプレート側端部に少なくとも一部分が配置される固定機構と、
   を備える固定装置。
2. 前記固定機構が前記筐体内に位置するピストンを備え、前記ピストンがピストン作動側端部とピストン固定側端部とを有し、前記ピストン作動側端部が前記筐体工具側端部に近傍にあり、前記ピストン固定側端部が前記筐体テンプレート側端部の近傍にある請求項１に記載の固定装置。
3. 前記固定機構が前記ピストン作動側端部及び前記筐体工具側端部を連結する固定作動装置を更に備える請求項２に記載の固定装置。
4. 前記固定作動装置が弾力部材である請求項３に記載の固定装置。
5. 前記弾性部材がばねである請求項４に記載の固定装置。
6. 前記固定機構が前記ピストン作動側端部と前記筐体工具側端部とに連結した解除作動装置を更に備える請求項２に記載の固定装置。
7. 前記解除作動装置が空気圧システムである請求項６に記載の固定装置。
8. 前記固定機構が、ピストン、圧力分散領域に動作可能に連結した空気連結部を有する空気圧システム、前記ピストンと前記筐体との間であって前記筐体テンプレート側端部に向かって配置された第１のシール、及び前記ピストンと前記筐体との間であって前記筐体工具側端部に向かって配置されたピストンシール、を備え、前記圧力分散領域が、前記第１のシール、前記ピストン、前記筐体及び前記ピストンシールに囲まれ、更に、前記圧力分散領域に連結した前記筐体内の排気孔を備える請求項１に記載の固定装置。
9. 排気システムを更に備える、請求項１に記載の固定装置。
10. 前記固定機構が前記筐体内に位置するピストンを更に備え、前記固定装置が、前記筐体テンプレート側端部に位置する蛇腹を有する排気システムを備え、更に、前記筐体工具側端部と前記蛇腹との間に挿入される真空排気部、及び前記ピストンと前記真空排気部との間に挿入された第２のシールを備える請求項１に記載の固定装置。
11. 前記固定機構が前記筐体内に位置するピストンを備え、前記ピストンがピストン作動側端部及びピストン固定側端部を有し、前記ピストン作動側端部と前記筐体工具側端部とに連結した固定作動装置、前記ピストン作動側端部と前記筐体工具側端部とに連結した解除作動装置、少なくとも１つの球体保持部、前記ピストン固定側端部の上で配置され、少なくとも一つの前記球体保持部と該球体保持部内に位置する少なくとも１つの解除可能な球体によって支持される圧力シリンダ、環状のリングを有する少なくとも１つの少なくとも１つの位置決めピンを備え、少なくとも１つの前記解除可能な球体が、前記固定作動装置の作動中に係合して、前記解除作動装置の作動中に離れるように構成された請求項１に記載の固定装置。
12. 回転機械工具が携帯型オービタル穿孔ユニットを備える請求項１に記載の固定装置。
13. 回転機械工具が研削工具を備える請求項１に記載の固定装置。
14. 回転機械工具がフライス削り工具を備える請求項１に記載の固定装置。
15. 回転機械工具が穿孔工具を備える請求項１に記載の固定装置。
16. 被処理体内の材料を除去するための工作機械システムであって、前記工作機械システムは、
    回転機械工具と、
    少なくとも１つの孔及び少なくとも１つの位置決めピンを備えるテンプレートと、
    固定装置であって、
    筐体工具側端部及び筐体テンプレート側端部を有する筐体、
    前記筐体工具側端部に位置する、回転機械工具との連結用の座部、及び
    少なくとも１つの前記位置決めピンと連結するための、前記筐体テンプレート側端部に少なくとも一部分が配置される固定機構を有する固定装置と、
    を備えた機械工作システム。
17. 前記固定機構が前記筐体内に位置するピストンを備え、前記ピストンがピストン作動側端部とピストン固定側端部とを有し、前記ピストン作動側端部が筐体工具側端部の近傍にあり、前記ピストン固定側端部が筐体テンプレート側端部の近傍にある請求項１６に記載の固定装置。
18. 前記固定機構が前記ピストン作動側端部及び前記筐体工具側端部を連結する固定作動装置を更に備える請求項１７に記載の固定装置。
19. 前記固定作動装置が弾性部材である請求項１８に記載の固定装置。
20. 前記弾性部材がばねである請求項１９に記載の固定装置。
21. 前記固定機構が前記ピストン作動側端部と前記筐体工具側端部とに連結した解除作動装置を更に備える請求項１７に記載の固定装置。
22. 前記解除作動装置が空気圧システムである請求項２１に記載の固定装置。
23. 前記固定機構が、ピストン、圧力分散領域に動作可能に連結した空気連結部を有する空気圧システム、前記ピストンと前記筐体との間であって前記筐体のテンプレート側端部に向かって配置された第１のシール、及び前記ピストンと前記筐体との間であって前記筐体工具側端部に向かって配置されたピストンシール、を備え、前記圧力分散領域が前記第１のシール、前記ピストン、前記筐体及び前記ピストンシールに囲まれ、更に、前記圧力分散領域に連結した前記筐体内の排気孔とを備える請求項１６に記載の固定装置。
24. 排気システムを更に備える、請求項１６に記載の固定装置。
25. 前記固定機構が前記筐体内に位置するピストンを更に備え、前記固定装置が、前記筐体テンプレート側端部に位置する蛇腹を有する排気システムを備え、更に、前記筐体工具側端部と前記蛇腹との間に挿入される真空排気部、及び前記ピストンと前記真空排気部の間に挿入された第２のシールを備える請求項１６に記載の固定装置。
26. 前記固定機構が前記筐体内に位置するピストンを備え、前記ピストンがピストン作動側端部及びピストン固定側端部を有し、前記ピストン作動側端部と前記筐体工具側端部とに連結した固定作動装置、前記ピストン作動側端部と前記筐体工具側端部とに連結した解除作動装置、少なくとも１つの球体保持部、前記ピストン固定側端部に配置され、少なくとも一つの前記球保持部によって支持された圧力シリンダ、少なくとも１つの前記球保持部に配置された少なくとも１つの解除可能な球、環状のリングを有する少なくとも１つの位置決めピンを備え、少なくとも１つの前記解除可能な球が、前記固定作動装置の作動中に係合して、前記解除作動装置の作動中に離れる請求項１６に記載の固定装置。
27. 前記回転機械工具が携帯型オービタル穿孔ユニットを備える請求項１６に記載の工作機械システム。
28. 前記回転機械工具が、研削工具を備える請求項１６に記載の工作機械システム。
29. 前記回転機械工具がフライス削り工具を備える請求項１６に記載の工作機械システム。
30. 前記回転機械工具が孔加工工具を備える請求項１６に記載の工作機械システム。
31. 回転機械工具を使用して被処理体内の材料を除去する方法であって、
    前記被処理体の上に、少なくとも１つの孔及び少なくとも１つの位置決めピンを備えるテンプレートを配置するステップと、
    少なくとも１つの前記孔及び少なくとも前記位置決めピンの近傍に固定装置を配置するステップと、
    前記固定装置を前記テンプレートに固定するステップであって、前記固定装置が筐体工具側端部及び筐体テンプレート側端部を有する筐体、前記筐体工具側端部の上に位置する座部、少なくとも１つの前記位置決めピンに連結するために前記筐体テンプレート側端部に少なくとも一部分が配置される固定機構を備えるステップと、
    前記座部に回転機械工具を取り付けるステップと、
    前記孔を通して及び前記固定装置内に回転機械工具に作用することによって被処理体で機械加工領域を機械加工するステップと、を備える方法。
32. 前記機械加工ステップに続く、前記固定装置を解除ステップを更に備える請求項３１に記載の方法。
33. 前記解除ステップが圧縮ガス源に動作可能なように連結する前記固定装置を備える請求項３２に記載の方法。
34. 前記解除ステップが少なくとも１つの解放可能球体を少なくとも１つの前記位置決めピンから分離することを備える請求項３２の方法。
35. 前記固定しているステップが少なくとも１つの前記位置決めピンに少なくとも１つの解放可能なボールを連結することを備える請求項３１に記載の方法。
36. 前記機械加工ステップの間、前記機械加工エリアを消耗するステップを更に含む請求項３１に記載の方法。