JP2006297940A - 螺旋状カッターヘッド用着脱式切削ブレード - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗、破損時に交換することの容易な着脱式切削ブレードを持つ螺旋状カッターヘッドを提供する。
【解決手段】周方向に間隔を隔てて設けられ着脱可能なカッターヘッドインサート１８を収容する複数の溝部と、その溝部にカッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段とを備え、カッターヘッドインサートはインサート本体と２つのブレードユニットとを有し、インサート本体は２つの内方に対向する平坦部を有するように形成された三角状嵌挿部を有する***部と、溝部に内方に対向する平坦部の間でカッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段を収容する孔部と、２つのブレードユニットをインサート本体に固定する２つのボルト孔とを有し、ブレードユニットは切り取り隅部を有する三角状であってそれぞれエッジを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は螺旋状カッターヘッドの改良に係わり、特に本発明者による米国特許第４，０７４，７３７号に開示されているようなカッターヘッドに関する。なお、その米国特許の開示全体が、この明細書に援用されている。

前記本発明者による特許は、特定のピッチ配列を備えることによってワークを平削りする際にカッターヘッドが発生するノイズを低減する平削り盤用螺旋状カッターヘッドを開示している。このカッターヘッドは、分割された複数のカッターヘッドインサートを有し、その各々は、カッターヘッド本体に設けられた係合あるいは収納溝部に取り付けられたブレードを備えている。一般的な構成によれば、カッターヘッドインサートは、カッターヘッドの長手に沿って約１インチ延在している。カッターヘッドインサートは前記溝部に固設されており、ほぼ連続的なエッジを形成している。前記特許に記載されているように、実際のブレードのエッジが形成する輪郭は、カッターヘッドに設けられた螺旋状溝部に沿うことが好ましい。

前記特許の一実施例によれば、カッターヘッドインサートは、それにロウ付けあるいは溶接されたカーバイドのブレードを備える。このカーバイドブレードは、カッターヘッドインサートにロウ付けされた後、カッターヘッドの螺旋全体と一致する螺旋形状となるように研削される。ブレードが摩耗したら、カッターヘッドインサート全体を交換するか、工具担当部署に返却してチップの取付けと再研削をさせなければならない。

従来技術のカッターヘッドでは、ロウ付けという取付け方法のため、ブレードとして使用可能な材料が、従来のカーバイドのようなロウ付けに耐えられるものに限定される。ダイヤモンド、セラミックス、コーティングされた材料などのより改良された切削材料は、ロウ付けすることが困難であり、カッターヘッドインサート全体として使用するのも実際的ではないであろう。

従って、当該技術分野では、摩耗したり破損したときに交換することがより柔軟にかつ容易にできるとともに、他のブレード材料を用いてエッジを形成することができるカッターヘッドインサートが要望されている。

本発明は、産業用木工機械に使用する着脱式カッターヘッドインサートを提供することによって当該技術分野におけるこのような要望に応えるものであり、そのカッターヘッドインサートはほぼ円筒状の部分と、前記円筒状部分の周縁からカッターヘッド本体に向けて延在しカッターヘッドインサートを収容するように周方向に間隔を空けて設けられた複数の溝部と、その溝部内に着脱可能にカッターヘッドインサートを固定する手段とを備えてなる。カッターヘッドインサートは１つのインサート本体と２つのブレードユニットとを備え、そのインサート本体は、溝部内にカッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段を収容する１つの孔部と、前記２つのブレードユニットを固定するための２つのブレード固定部とを備える。各ブレードユニットは１つのエッジを有し、溝部内にカッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段を収容するために前記インサート本体に設けられた孔部と干渉しないように構成される。そのエッジは他のインサート本体にある他のブレードユニットのエッジと整列するように配列されて、ブレードユニットがカッターヘッドインサートに固定され、カッターヘッドの螺旋状溝部に装着された際にほぼ螺旋状のエッジを形成するようにしている。

前記インサート本体は、２つのブレードユニット嵌挿部と、その嵌挿部に隣接する平坦な***部とを有することが好ましい。各ブレードユニットは、前記嵌挿部に隣接する前記カッターヘッドインサートの平坦な***部に当接する平坦側部を備える。

より好ましくは、前記カッターヘッドインサート本体はほぼ三角状の嵌挿部を備え、ブレードユニットもまたほぼ三角状であって、前記嵌挿部に隣接する前記カッターヘッドインサートの平坦な***部に当接する２つの平坦側部を有している。三角状のブレードユニットは３つの鋭利な側部を備えるようにすることができ、その内の１つはインサート本体上の切削位置に向きを合わせたときに、切削エッジとして機能するようになっている。

前記インサート本体の２つの三角状嵌挿部は、２つの三角状ブレードユニットを収容し、それぞれのユニットが切り取り隅部を有し、隣接するブレードユニットの切り取り隅部と互いに当接するか、または隣接するブレードユニットのエッジと整列したときに、互いに隣接しつつ延在する。好ましくは、ほぼ三角状のブレードユニットのそれぞれは、１つの鋭利なエッジと、前記インサート本体の三角状の嵌挿部に隣接する平坦な***部に当接する２つの平坦側部とを備える。各ブレードユニットの２つの平坦側部及び切り取り隅部のために、このブレードユニットは、いくぶん野球のホームプレートに似たものとなっている。

別の形態によれば、インサート本体は、それぞれが２つの内方に対向する平坦部を有する２つの三角状嵌挿部を備えており、溝部にカッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段を収容する孔部が、前記２つの三角状嵌挿部の間でインサート本体に配置されている。

ブレードユニットは、ダイヤモンド、セラミック、カーバイド、高コバルト合金、及び高速度鋼からなる硬質材料のグループから選択される材料で形成されることが望ましい。インサート本体は、軟鋼で形成してもよい。

好適な実施例によれば、前記溝部にカッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段を収容する孔部は、端ぐり孔または座ぐり孔であり、２つのブレードユニットを固定するためのブレードユニット固定部もまた、端ぐり孔または座ぐり孔、あるいはそれと類似の孔である。２つのブレードユニットを固定するための２つのブレードユニット固定部は、三角状嵌挿部を備えるようにしてもよく、またブレードユニットは三角状であってもよい。

本発明による産業用木工機械のカッターヘッドは、円筒状部分の周縁から円筒状部分へ向けて延在し、周方向に間隔を隔てて設けられた複数の溝部を有するほぼ円筒状の部分と、それらの溝部に前記カッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段と、それぞれ１つのインサート本体と２つのブレードユニットとを有する複数のカッターヘッドインサートとを備える。インサート本体は、前記溝部にカッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段を収容する孔部と、前記２つのブレードユニットを固定する２つのブレードユニット固定部とを有する。前記各ブレードユニットは１つのエッジを有し、前記溝部にカッターヘッドインサートを着脱可能に固定する手段を収容する孔部と干渉しないように構成されるとともに、前記ブレードユニットが前記円筒状部分に前記ブレードユニット固定部によって固定された際に、前記エッジがほぼ螺旋状のエッジを形成すべく他のカッターヘッドインサート本体のブレードユニットのエッジと整列するように構成されている。

ブレードユニットは、損傷したり摩耗したときに、前記螺旋状溝部からカッターヘッドインサートを取り外し、そのカッターヘッドインサートからブレードユニットを取り外し、損傷あるいは摩耗したブレードを新しい鋭利なブレードと交換し、螺旋状カッターヘッドに前記カッターヘッドインサートを取り付けることによって交換することができる。

また、本発明によるカッターヘッドのブレード交換方法によれば、着脱可能なカッターヘッドインサートを適所に配置し、そのカッターヘッドインサートからブレードユニットを取り外し、そのカッターヘッドインサートに交換用ブレードユニットを取り付ける。

前記カッターヘッドインサートにブレードユニットを固定しているボルトを緩める工程を取り外しの手順に含めてもよい。

三角状のブレードユニットを前記カッターヘッドインサートに挿入し、前記ブレードユニットが前記カッターヘッドインサートに前記ブレードユニット固定部によって固定される際に、ほぼ螺旋状のブレードを形成するように、前記カッターヘッドインサートに前記ブレードユニットを固定するボルトを締め付けて、前記カッターヘッドの螺旋状溝部に取り付ける工程を取付け工程に含めてもよい。

また、前記三角状の嵌挿部に隣接するインサート本体の平坦な***部に対して、前記ブレードユニットの平坦面を当接させることにより前記ブレードユニットを定位置に固定する工程を前記の方法に含めてもよい。

本発明によればまた、螺旋状カッターヘッドのカッターヘッドインサートのブレードユニットは、エッジを有するほぼ三角状のブレードユニット本体と、１つの平坦な側部と、その平坦な側部に対向する切り取り隅部とを備え、隣接するブレードユニットが、当接あるいは隣接する切り取り隅部と、対向する平坦な側部とを有するようにしてもよい。

好ましくは、前記ブレードユニットは前記エッジに沿って***部を有し、前記エッジを繰り返し研削して鋭利にすることができるようにする。

前記ブレードユニット本体は、３つの鋭利な側部を備え、各側部がカッターヘッドインサート本体の切削位置に向きを合わせたときに、切削ブレードとして作用するようにしてもよい。

また、前記ブレードユニットは、ダイヤモンド、セラミック、カーバイド、高コバルト合金、及び高速度鋼を含む硬質材料のグループから選択される材料で形成することができる。

図面全般、特に図１を参照すると、この発明の一実施例を組み込んだ木工機械用のカッターヘッド１０が示されており、軸方向に延出する突出軸端部１１が、回転可能に軸受で支持されている。カッターヘッドの各端部にある中間部１３は、特に在来の機械を改良する場合など、採用する機械の形式や所用の寸法条件に合わせて設ければよい。カッターヘッドの主円筒体１６には、一連の螺旋状溝部あるいは凹部１７が、カッターヘッド１０の主円筒体１６全体に、周方向に間隔を隔てて設けられている。一連の分割されたカッターヘッドインサート１８は、螺旋状溝部１７内で互いに当接されるようにカッターヘッド本体１６に着脱可能に固定されており、その溝部は各螺旋についてほぼ連続的なエッジを形成している。

カッターヘッド１０は機械の幅に応じた長さにわたって延在しており、平削り盤の心軸アセンブリに合わせて孔開けするか、図１に示す突出軸端部１１を有する端部を鏡面対称に備えた終端部を設けてもよい。

図２を参照すると、カッターヘッドインサート１８の拡大図が図示されている。このカッターヘッドインサート１８は、カッターヘッドインサート本体２２と、２つのブレードユニット２４とを備えている。カッターヘッドインサート本体２２は、従来のカッターヘッド用に製作されたカッターヘッドインサートと同一の寸法及び螺旋形状となるように構成されており、それらのカッターヘッドインサートと交換できるような構成となっている。しかし、互換性を考慮する必要がないのであれば、他の寸法を用いることは可能である。カッターヘッドインサート本体２２は、軟鋼で形成することが好ましいが、焼入れ鋼のような他の材料を用いて形成することもできる。

カッターヘッドインサート本体２２は、ホルダーボルト開口部２０がその交互の側に形成された２つの三角状嵌挿部２８を有する。このホルダーボルト開口部２０は、端ぐりあるいは座ぐりされており、カッターヘッドインサート本体２２をカッターヘッド１０の螺旋状溝部１７に締結するボルトを収容する。それぞれの三角状嵌挿部２８は、カッターヘッドインサート本体２２のほぼ平坦な***した部分３０によって区分されている。

ブレードユニット２４は相互に交換可能となるように、同一形状に形成されている。図示されているように、このブレードユニット２４は三角状に形成されることが好ましいが、ホルダーボルト開口部２０と干渉しないような適宜の形状としてよい。嵌挿部２８は、ブレードユニットの構成に適応するように適切に構成すればよい。ブレードユニット２４は、平坦な側部３２を有し、本体の平坦な***部３０に対して支持されている。各平坦側部３２に対向するように、平坦な切り取り隅部３６が設けられている。隣接するブレードユニットにある第２の同様な切り取り隅部３６は、前記第１の切り取り隅部３６に当接するか、あるいは隣接するように設けられる。２つのブレードユニット２４は、各三角状嵌挿部２８内の定位置に保持されるように、前記本体の平坦な***部に対して支持される。

ブレードユニット２４は、マシンネジあるいはマシンボルト２６等の結合手段によって、カッターヘッドインサート本体２２のタップ及びねじ切りされた収容孔部（図示省略）に固定されている。ブレードユニット２４のボルト用孔部を位置決めする際には、エッジ３８に圧力が加えられたときに、ボルト２６でその力を受けるのではなく、嵌挿部に隣接する本体の平坦な***部３０に対してブレードユニット２４がくさびのように押圧されるようにすべきである。

前記切り取り隅部３６は、同一のカッターヘッドインサート本体内及び隣接するカッターヘッドインサート本体内で、隣接するブレードユニットの切り取り隅部と実際に当接あるいは接触してもよいが、相隣接するブレードユニットの間には小さなスペースが存在することが好ましい。したがって、エッジ３８に圧力が加えられたときに、その力が特定のブレードユニット２４がそのブレードユニットの嵌挿部に隣接するインサート本体の平坦な***部に対してくさびのように押圧されることによってのみ支持される。例えば、各ブレードユニットは隣接するブレードユニットとの間に約０．００５インチのギャップが生じるようにすることができる。螺旋状溝部に取り付けられたときに、隣接するカッターヘッドインサート本体が当接する場合には、各ブレードユニットをカッターヘッドインサート本体の側縁部から約０．００２５インチ後退させて取り付ける。

図２の図示から分かるように、カッターヘッドインサートの体積の大部分はカッターヘッドインサート本体２２によって占められており、ブレードユニット２４はいくぶんかより小さな寸法で、カーバイド、セラミック、ダイヤモンド、高コバルト合金、あるいは高速度鋼のような硬質材料で全体を形成することができる。

ブレードユニットには、１つのエッジに沿って再研削の余地を与える***部を設けてもよい。このような構成にあっては三角状ブレードの１つのエッジだけが切削に用いられる。

あるいは、所望であれば、ブレードユニット２４の３つの三角状側部の各々を鋭利なエッジ３８のように、鋭利なものとする構成をとってもよい。そのようにすれば、１つの側のエッジが摩耗したら、ブレードユニット２４を緩めて１２０度回転させ再度取付け、未使用の面を使用できるようにして切れ味を鋭くすることができる。

エッジ３８は、カッターヘッドの螺旋形状に合致するように研削する必要はなく、単純に直線状のエッジとすることができる。このエッジは比較的短いので、これをインサート本体２２の三角状嵌挿部２８に取付け、さらにカッターヘッド１０の溝部１７に装着すると、所望の螺旋形状に十分近似するように、適切な螺旋形状を形成すべく配置される。ブレードユニット２４は、それぞれの三角状嵌挿部２８に２つ配置されたときに、前記螺旋に近似する円形に研削された外径を有するようにしてよい。前記嵌挿部は、ホルダーボルト開口部２０の各側面上にある螺旋状曲線の弦と平行に向くように穿設され、それによって、螺旋状の弧が近似される。より好ましくは、三角状嵌挿部２８をインサート本体２２に穿設し、エッジ３８が仮想的に螺旋形状となるように配置する。さらに好ましくは、エッジ３８を真の螺旋に近似するように研削してもよい。

ブレードユニット２４はまた、三角形でなくともよい。ボルト２０と干渉しない所望の形状とすることが好適である。しかし、一般には、三角状嵌挿部に隣接するインサート本体の平坦な***部に平坦なエッジが当接して、切削動作の期間中、負荷を受けるように構成し、配置することが好ましい。

エッジ３８の上面及び前面は、通常特に鋭利なエッジを有するように研削される。これは、螺旋研削盤を用いて真の螺旋切削を行うことによって可能であり、あるいは適当な向きで直線研削を行って階段状の螺旋エッジを形成し、それにより近似させることもできる。三角状のブレードユニット２４には、カッターヘッドインサート本体２２に穿設された平坦な嵌挿部と係合する平坦な座が備えられている。

図３は、図２に示されているカッターヘッドインサートの拡大側面図である。図４は、図２に示されているカッターヘッドインサートの拡大正面図である。図５は、各ブレードユニットの拡大斜視図である。

ブレードを従来のようなロウ付けではなく、機械的に取り付けることにより、いくつかの利点が得られる。ブレードの交換が容易となるのもその一つである。カッターヘッドインサート全体を交換あるいは再研削するのに対して、インサート本体２２は容易に新しいブレードユニットを取り付けることができる。また、ブレードユニット２４を機械的に取り付けることにより、ロウ付けができない工具エッジ材料や、ロウ付けによって取り付けることが困難であるかあるいは実際的でなかった工具材料を利用することができる。また、ブレードユニットを機械的に取り付けることにより、研削ができない工具エッジ材料や、工具インサートに取付け後に研削することが困難であるかあるいは実際的でなかった工具材料を利用することができる。さらに、ブレードを機械的に取り付けることによって、ロウ付けによるストレスやぬれ不良に関連した品質の問題が起きるのが防止される。

作用にあっては、カッターヘッドのブレードユニットは、簡単に交換することができる。交換の際、カッターヘッドインサート本体２２は、カッターヘッドの溝部の適切な位置に置いておくことができ、あるいはカッターヘッドインサート全体を交換することもできる。マシンネジまたはマシンボルト２６は、簡単に緩めてブレードユニット２４を取り外し、カッターヘッドインサート本体２２に交換用ブレードユニット２４を取り付けることができる。新しいブレードユニット２４は、その平坦側部３２が、ブレードユニットを適切な位置に保持する嵌挿部に隣接する本体の平坦な***部３０に当接するように取り付けられる。隣り合う切り取り隅部３６は同じように当接し、あるいはブレードの間に最小限の間隙が生じるように隣接して配置される。隣り合うエッジは、ブレードユニット２４が複数あることを考えると、ほぼ螺旋状の切削エッジを形成している。

図６に示す代替実施例にあっては、個々のブレードユニットは、それぞれのブレードユニットを収容するように特別に改造されたカッターヘッドの内部に、直接取り付けられる。

この技術分野の当業者であれば、この明細書の開示するところに対して、さまざまな他の変更を加えることができ、また同様のことはこの発明の範囲内においてなされることが分かるであろう。

好適実施例の詳細な説明を読み、以下の図面を参照することによって、本発明をより理解することができるであろう。

図１は、本発明の一実施例によるカッターヘッドインサートが設けられた螺旋状カッターヘッドの一端部の平面図である。 図２は、図１の実施例によるカッターヘッドインサートの拡大平面図である。 図３は、図２のカッターヘッドインサートの拡大側面図である。 図４は、図２のカッターヘッドインサートの拡大正面図である。 図５は、ブレードユニット単体の拡大斜視図である。 図６は、ブレードユニットがカッターヘッドに直接取り付けられる他の実施例である。

符号の説明

１０ カッターヘッド
１８ カッターヘッドインサート
２４ ブレードユニット
２８ 三角状嵌挿部
３２ 側部
３８ エッジ

Claims (20)

1. 産業用機械のカッターヘッドであって、複数の周方向に間隔を隔てた溝部を有するほぼ円筒状の部分を備え、その溝部は前記円筒状部分の周縁からその円筒状部分へ延在しているとともに、前記溝部は複数のブレードユニット取付け凹部と、その取付け凹部に配置される着脱可能なブレードユニットとを備えており、
   それぞれの取付け凹部に前記各着脱可能なブレードユニットを固定すべく構成された１つ以上のブレードユニット結合手段を備え、
   前記各ブレードユニットは、ブレードエッジと、ブレードユニットが配置される取付け凹部に当接する少なくとも１つの平坦な側部とを有し、
   各ブレードユニットは、そのブレードユニットが前記円筒状部分の取付け凹部内に固定されたときに、そのブレードエッジが他の取付け凹部の他のブレードユニットと隣接して整列され、ほぼ螺旋状のブレードを形成するように構成され、
   各取付け凹部は三角状に形成されており、前記取付け凹部を画成する第１及び第２の側壁を備えている
   カッターヘッド。
2. 各取付け凹部はブレードユニット結合手段を収容する孔部を有するように形成されている請求項１に記載のカッターヘッド。
3. 各取付け凹部はその取付け凹部を画成する側壁を備え、各ブレードユニットの平坦側部は前記ブレードユニットを収容する取付け凹部の側壁に当接する請求項１に記載のカッターヘッド。
4. 各ブレードユニットはほぼ三角状に形成されており、隣接するブレードユニットの同様の平坦側部と隣接する第２の平坦側部を備えている請求項１に記載のカッターヘッド。
5. 各取付け凹部はほぼ三角状に形成されており、各ブレードユニットはその取付け凹部に嵌合するように対応して三角状に形成されている請求項１に記載のカッターヘッド。
6. 各ブレードユニットはブレードユニット結合手段を収容する孔部を有するように形成されている請求項１に記載のカッターヘッド。
7. 各ブレードユニットはほぼ三角状に形成されており、そのブレードユニットを収容する取付け凹部の第１及び第２の側壁とそれぞれ隣接する第１及び第２の側壁を備えている請求項１に記載のカッターヘッド。
8. 各ブレードユニットはブレードエッジを有する第３の側壁をさらに備えている請求項７に記載のカッターヘッド。
9. 各ブレードユニットは、隣り合うブレードユニットの同様の側壁に当接する第４の側壁をさらに備えている請求項８に記載のカッターヘッド。
10. ブレードユニット取付け凹部に配置されるインサート本体と、前記ブレードユニット取付け凹部内に前記インサート本体を固定すべく構成されたインサート本体結合手段とを備え、前記ブレードユニット結合手段は前記インサート本体に結合されて、複数のブレードユニットをそのインサート本体に固定している請求項１に記載のカッターヘッド。
11. 前記インサート本体はほぼ三角状の嵌挿部を含むように形成されており、各ブレードユニットはその嵌挿部に嵌合するように対応して三角状に形成されている請求項１０に記載のカッターヘッド。
12. 各三角状嵌挿部はその嵌挿部を画成する側壁を備え、各ブレードユニットの平坦側部は前記ブレードユニットを収容する嵌挿部の側壁に当接する請求項１１に記載のカッターヘッド。
13. 前記インサート本体は、前記ブレードユニット結合手段を収容する複数の孔部を有するように形成されている請求項１１に記載のカッターヘッド。
14. 各ブレードユニットは、第１，第２及び第３の平坦側部を有し、それら各平坦側部はブレードエッジを備えている請求項１０に記載のカッターヘッド。
15. 各ブレードユニットはほぼ三角状に形成されており、隣接するブレードユニットの同様の平坦側部に当接する第２の平坦側部を備えている請求項１０に記載のカッターヘッド。
16. 各ブレードユニットはブレードユニット結合手段を収容する孔部を有するように形成されている請求項１０に記載のカッターヘッド。
17. 前記インサート本体は三角状嵌挿部を有するように形成されており、各嵌挿部はその嵌挿部を画成する第１及び第２の側壁を備えている請求項１０に記載のカッターヘッド。
18. 前記各ブレードユニットはほぼ三角状に形成されており、そのブレードユニットを収容する嵌挿部の第１及び第２の側壁とそれぞれ当接する第１及び第２の側壁を備えている請求項１７に記載のカッターヘッド。
19. 前記各ブレードユニットはブレードエッジを有する第３の側壁をさらに備えている請求項１８に記載のカッターヘッド。
20. 前記各ブレードユニットは、隣り合うブレードユニットの同様の側壁に当接する第４の側壁をさらに備えている請求項１９に記載のカッターヘッド。

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