JP2011110699A

JP2011110699A - 工具ホルダの補助的な保持システム

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Publication number: JP2011110699A
Application number: JP2010262881A
Authority: JP
Inventors: Robert Alfred Erickson; アルフレッドエリクソンロバート; William Michael Long; マイケルロングウイリアム; Paul Albert Brown; アルバートブラウンポール
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2011-06-09
Also published as: DE102010052256A1; DE102010052256B4; US20110121523A1; US8727357B2

Abstract

【課題】工具ホルダの補助的な保持システムを提供する。
【解決手段】工具ホルダのシャンクを保持するための工具ホルダ支持部材は、工具ホルダシャンクを収容するための孔を有する。保持部材は、孔壁を通って延び、シャンクを通って延びる穿孔またはシャンク内の凹部に係合し、これによって、収容孔内にシャンクが保持される。シャンクを収容孔に挿入するかまたはそこから引き抜くことに対する抵抗を与えるように、保持部材が付勢される。さらに、工具ホルダを収容孔に挿入するのに必要な力が最小化され、一方、収容孔から工具ホルダを引き抜くのに必要な力が最大化されるように、保持孔が収容孔の長手方向軸線に対して角度付けされる。
【選択図】図７

Description

本発明は、金工業に使用される工具ホルダおよび工具ホルダ支持部材に関する。特に、本発明は、主要な保持システムが工具ホルダを解放した場合に、工具ホルダ支持部材内の工具ホルダを拘束する補助的な保持システムに関する。補助的な保持システムは、工具ホルダ支持部材から工具ホルダを制御して取り外す機会を工作機械オペレータに与える。

エリクソン（Ｅｒｉｃｋｓｏｎ）らによる、「ＴｏｏｌｈｏｌｄｅｒａｎｄＭｅｔｈｏｄｏｆＲｅｌｅａｓａｂｌｙＭｏｕｎｔｉｎｇ」という表題の（特許文献１）（この特許は本出願の代理人に譲渡され、その内容は参照により本明細書に援用される）は、工具ホルダのシャンク内の穿孔面に係合して主要な保持システムを提供する半径方向に移動可能なロッキングボールによって、工具ホルダ支持部材内に固定される工具ホルダを開示している。図１および図２には、（特許文献１）に記載されている工具ホルダの簡略化した形態が示されている。特に、工具ホルダ支持部材２１０は、領域２３５において、工具ホルダ２２５の面２１１と工具ホルダ支持部材２１０の面２３１との接触部を介して、工具ホルダ２２５のシャンク２１５を収容する。さらに、工具ホルダ２２５のシャンク２１５と工具ホルダ支持部材２１０の孔２３３の壁２３２との間には、弾性の締まりばめがある。工具ホルダ２２５を工具ホルダ支持部材２１０に固定するためのこの機構は、主要な保持システムである。工具ホルダ２２５が工具ホルダ支持部材２１０から取り外される（図２）ときに、弾性の締まりばめを克服するために、工具ホルダ２２５は、工具ホルダ支持部材２１０内の取り外し機構２４０を使用して確実に移動される。工具ホルダ２２５が工具ホルダ支持部材２１０から取り外されると、図２に示したように、工具ホルダ２２５は工具ホルダ支持部材２１０の孔２３３内に拘束されない。最も明確な例では、工具ホルダ２２５が工具ホルダ支持部材２１０の垂直下にある場合、解放時に、工具ホルダ２２５は支持部材２１０から自由落下する可能性がある。いくつかの状況において、工具ホルダ２２５は非常に重い可能性があり、工作機械オペレータは、一方では、主要な保持システムを停止させるために、他方では、工具ホルダ２２５を支持するために必要となり得る。主要な保持システムはロッキングボール２４５を備え、これらのロッキングボールは、ロックロッド２５０によって半径方向に作動されて、工具ホルダ２２５のシャンク２１５の穿孔２５７内で、対面する表面２５５に係合する。これらのロッキングボール２４５は、面２１１、２３１の接触部および弾性の締まりばめに関連して、工具ホルダ支持部材２１０内に工具ホルダ２２５を確実に保持する。しかし、再度、工具ホルダ２２５が工具ホルダ支持部材２１０から押し出されると、工具ホルダ２２５は拘束されないので、工具ホルダ２２５が工具ホルダ支持部材２１０から解放される場合には、オペレータが工具ホルダ２２５を完全に制御することが重要である。

米国特許第４，７４７，７３５号明細書

工具ホルダが工具ホルダ支持部材の主要な保持から解放される場合、システムは、工具ホルダに対する補助的な保持を提供する必要がある。

工具ホルダのシャンクを保持するための工具ホルダ支持部材は、ある幅を有しかつ本体内の長手方向軸線に沿って延びる収容孔であって、収容孔壁を有し、工具ホルダのシャンクを収容するように適合される収容孔と、少なくとも１つの保持装置とを有する、工具ホルダ支持部材本体を有する。各保持装置は、収容孔の長手方向軸線に対して平行でない軸線に沿って収容孔壁を通って延び、これによって孔壁の開口部が画定される保持孔と、収容孔壁の開口部を通って突出する第１の端部を有する保持孔内に位置決めされた保持部材とを有する。さらに、保持装置は、各保持孔に関連する付勢孔と、収容孔壁の開口部に向かって保持部材を付勢する付勢孔内の付勢要素とを有する。保持部材と付勢要素とが相互作用して、保持部材が、収容孔最大幅の８分の１よりも浅い深さまで、孔壁の開口部を通って弾性的に突出することが可能になる。

先行技術であり、工具ホルダ支持部材内の主要な保持システムによって固定された工具ホルダの図を示している。先行技術であり、工具ホルダ支持部材から解放された工具ホルダの図を示している。本発明による工具ホルダ支持部材内に取り付けられた工具ホルダの平面図を示している。互いに分離された本発明による工具ホルダおよび工具ホルダ支持部材の分解平面図を示している。分解方向における本発明による工具ホルダおよび工具ホルダ支持部材の側面断面図である。図５の５Ａで示した囲まれた領域の拡大図である。組立状態にある図５の工具ホルダおよび工具ホルダ支持部材の側面断面図である。図６の６Ａで示した囲まれた領域の拡大図である。本発明による工具ホルダ支持部材の他の実施形態の図である。図７の７Ａで示した囲まれた領域の拡大図である。図７に示した構成の平面図である。本発明による工具ホルダ支持部材の他の実施形態の図である。図９の９Ａで示した囲まれた領域の拡大図である。図９に示した構成の平面図である。球状の保持要素の代わりにピンが使用され得ることを示している本発明の一実施形態の図である。球状の保持部材の代わりに、肩部を有するピンが使用され得ることを示している本発明の一実施形態の図である。本発明による工具ホルダ支持部材のさらに他の実施形態の図である。保持要素が凹部に係合する工具ホルダのシャンクの凹部を示した図である。

図３および図４は、工具ホルダ２５のシャンク２０を収容するための、工具ホルダ支持部材１０を通って延びる孔１５を有する工具ホルダ支持部材１０を示している。収容孔１５は、幅Ｗを有し、工具ホルダ支持部材１０の本体３０内に長手方向軸線３５に沿って延びる。収容孔１５は、収容孔壁４０を有し、工具ホルダ２５のシャンク２０を収容するように適合される。工具ホルダ支持部材１０内に工具ホルダ２５を固定するための１つのみの機構が本明細書の図面に示されているが、他の市販の装置に本発明を適用することが可能であり、これにより、工具ホルダが工具ホルダ支持部材内に取り外し可能に固定され、ここで、工具ホルダが工具ホルダ支持部材から取り出された後に、当該工具ホルダの補助的な保持が所望され得ることを理解されたい。

図５、図５Ａ、図６、および図６Ａを参照すると、補助的な保持装置４５は、収容孔１５の長手方向軸線３５に対して平行でない軸線５５に沿って収容孔壁４０を通って延びる保持孔５０を有し、これにより、孔壁４０の開口部６０が画定される。

保持部材６５は、保持孔５０内に位置決めされ、収容孔壁４０の開口部６０を通って突出する第１の部分７０を有する。

付勢孔７５は各保持孔５０と関連する。付勢孔７５内の付勢要素８０は保持部材６５を収容孔壁４０の開口部６０に向かって付勢する。図５および図６に示した構成において、付勢孔７５は保持孔５０と同軸である。

保持部材６５と付勢要素８０とが相互作用して、保持部材６５が、孔壁４０の開口部６０を通って、収容孔１５の最大幅Ｗの８分の１よりも浅い深さＤまで弾性的に突出することが可能になる。

保持孔５０は、収容孔壁４０の開口部６０に隣接する領域に制限部８５を有する。制限部８５は保持部材６５に係合して、その移動を制限する。図５および図６に示したように、保持部材６５は球体である。

図５および図６が、主要な保持機構を示しており、この場合、シャンク２０の穿孔９０の壁８８が、工具ホルダ支持部材１０内の工具ホルダ２５を引っ張って固定するロッキングボール（図示せず）によって係合されることに留意されたい。

さらに、注目すべきことは、工具ホルダ２５のシャンク２０が収容孔１５（図６）内にあるときに、保持部材６５が穿孔面９０の少なくとも一部に係合するように、開口部６０を通って延びる保持部材６５の部分が開口部６０に向かって付勢され、これにより、工作機械オペレータが事前に関わっていなければ、工具ホルダ２０が収容孔１５から離れることが防止される。特に、図６に示したように、工具ホルダ２５が工具ホルダ支持部材１０の孔１５内に緩く係合された状態では、機械オペレータは、さらに開口部６０内に保持部材６５を押し付けている付勢力を克服するのに十分な力で、孔１５から工具ホルダ２５を物理的に引き抜かなければならない。このようにして、工具ホルダ２５と工具ホルダ支持部材１０との間の主要な保持システムが解除される可能性があるとしても、付勢された保持部材６５は、工具ホルダ２０の穿孔９０の壁８８に係合し続け、これによって、工具ホルダ２５が制御できないように収容孔１５から落下することが防止される。

図５および図６に示したように、保持孔５０の軸線５５は、収容孔１５の長手方向軸線３５に対して約９０度の角度Ａを成す。この構成では、引き抜き力（収容孔１５から工具ホルダ２５を引き抜くのに必要な力）は、一般に、工具ホルダ２５を収容孔１５に挿入したときと同じような力で、収容孔１５から工具ホルダ２５を取り外す力である。挿入力（工具ホルダを収容孔１５に挿入するのに必要な力）は引き抜き力よりも小さいことが好ましいであろう。

これらの実施例の各々において、工具ホルダ２５の横方向移動により、開口部６０内への保持部材６５の半径方向の力を克服しなければならない。特に、図６に示した保持部材６５は、シャンク２０の穿孔９０内に突出し、保持部材６５が穿孔９０から出て、収容孔１５からの工具ホルダ２５の取り外しを可能にするように半径方向外側に移動されなければならない。このことはさらに図５に示されている。特に、図５に示したように、保持孔軸線５５は、長手方向軸線３５の部分と共に、孔壁４０内の開口部６０からシャンク孔前端９５まで約９０度の角度Ａを成す。

本発明の焦点は、補助的な保持システムを設けて、収容孔１５内に工具ホルダ２５を保持することである。しかし、図３〜図６に示した実施形態の場合と同様に、収容孔１５から工具ホルダ２５を取り外すのと同じような力で、工具ホルダ２５を収容孔１５に挿入する必要はない。

図７および図８を参照すると、保持孔を角度付けすることにより、その結果、保持孔５０の軸線５５が、長手方向軸線３５と共に、収容孔壁４０内の開口部６０から部分１００に沿ってシャンク孔前端９５まで、９０度よりも大きく最大１２０度の垂直でない角度Ａを成す。好ましくは、角度Ａは約１０５度である。

結果として、方向Ｉにおいて工具ホルダシャンク２０を収容孔１５に挿入するのに必要な力は、引き抜き方向Ｅにおいて収容孔１５から工具ホルダシャンク２０を取り外すのに必要な力よりも小さくなる。このことは、工具ホルダ２５を収容孔１５に挿入する際に、比較的大きな力を必要としないので望ましい構成である。

さらに図８では、保持孔５０が軸線５５に沿っていること、および少なくとも本発明の実施形態において、工具ホルダ支持部材１０の頂部から見た場合に、軸線５５が収容孔１５の長手方向軸線３５に対して平行に位置することに留意されたい。

図９および図１０を参照すると、いくつかの状況下では、工具ホルダ支持部材１０の壁厚ｔは比較的薄くてもよく、結果として、保持孔５０の長さＬを制限することが可能である。保持孔５０内に保持部材６５を固定する付勢ペグ１３０に加えて、保持孔５０内には保持部材６５を、付勢孔７５内には付勢要素８０を含むことが必要であるので、保持孔５０および付勢孔７５の長さＬを長くすることが望ましいかもしれない。図９に見られるように、保持孔５０および付勢孔７５は互いに同軸であるので、孔は一体に見える。さらに、図１０に示したように、収容孔軸線３５と保持孔軸線５５との間に形成された面Ｐに対して付勢孔７５を、０〜２０度の角度Ｙだけ角度付けすることによって、付勢孔７５の長さＬを長くすることが可能である。

これまで説明してきたものは、保持部材６５が球体である実施形態である。図１１に示したように、保持部材６５が、ボールノーズ１１０を有するピン１０５であることが全く可能である。この構成では、先の実施形態に示した球体６５の代わりに、ピン１０５が使用され得る。

先の実施形態の各々は、孔５０内に保持部材６５を保持するために、保持孔５０の端部に制限部８５を有している。図１２を参照すると、ピン１０５の他の実施形態は、ボールノーズ１１０を含むが、さらに、先の実施形態の制限部８５（図１１）を必要とすることなく、保持孔５０内のレッジ１２０に係合して、保持孔５０内の保持部材６５の移動を制限する肩部１１５を含む。

これまで説明してきたものは、保持孔５０および付勢孔７５が互いに同軸であり、これにより、一体の孔が形成される実施形態である。図１３は、保持孔５０が軸線５５を有し、一方、別個の付勢孔７５が軸線７７を有し、ここで、保持孔軸線５５が付勢孔軸線７７と共に角度Ｚを成す構成を示している。図１３に示したように、角度Ｚは６５〜１２５度であってもよく、好ましくは９５度である。

この実施形態によれば、保持孔５０内には、この実施形態において球体である保持部材６５がある。同様に先の実施形態では、保持孔５０は、収容孔壁４０の開口部６０に隣接する領域に制限部８５を有する。制限部８５は保持部材６５に係合して、その移動を制限する。付勢孔７５は、開口部６０を介して保持部材６５に接触して付勢するために、付勢要素８０と保持要素６５との間の付勢孔７５内に配置された付勢ペグ１３０を含む。付勢ペグ１３０は、２０〜７０度、好ましくは４５度の軸線７７を有する先端角度Ｔを形成する切頭円錐先端１３５を有し得る。代替形態では、付勢ペグ１３０は、図１１の当該ピン１０５と同様のピンであってもよいが、ピンの各端部にボールノーズ１１０を有する。図１３に示したように、付勢要素８０はコイルスプリングである。付勢孔７５内に付勢要素８０を固定するために、さらに、付勢ペグ１３０に対する付勢要素８０の圧縮を調整するために、固定ねじ５３が付勢孔７５内にねじ式に接続される。

図１３に示した実施形態は、工具ホルダ２５を収容孔１５に挿入するのに（図３）必要な力を最小化しつつ、収容孔１５から工具ホルダ２５を取り外すのに（図４）必要な力を最大化するために、種々の利点を提供する。特に、工具ホルダ２５が方向Ｉにおいて収容孔１５に挿入されるときに、工具ホルダシャンク２０が保持部材６５に接触して、それを左側および半径方向外側に付勢する。図１３に示した構造では、保持孔壁１４５は、付勢ペグ１３０の切頭円錐先端１３５と共にくさび角度Ｗを成し、切頭円錐先端１３５は、工具ホルダ２５が方向Ｅに取り外されるとき、図１３に示した付勢孔７５内で右側に付勢ペグ１３０を移動させる際に保持部材６５に対する機械的な利点を提供する。

他方、工具ホルダ２５のシャンク２０が収容孔１５内に既に保持されている状態では、保持部材６５はシャンク２０内の穿孔９０の壁を捕捉し、工具ホルダ２５が方向Ｅに引き抜かれるときに、保持部材６５の移動は、対向する保持孔壁１４５に部分的に抗し、次に、機械的な利点を提供するが付勢ペグ１３０に直接作用する方向において、切頭円錐先端１３５に接触するように行われる。この結果、工具ホルダ２５を収容孔１５に挿入するのに必要な力は、収容孔１５から工具ホルダ２５を引き抜くのに必要な力よりも著しく小さくなる。収容孔１５内への工具ホルダ２５の挿入力の最小化をさらに助けるために、保持孔５０の軸線５５は、長手方向軸線３５と共に６０〜９０度、好ましくは７５度の角度Ｖを成す。

工具ホルダ２５に関連するシャンク２０の形状は、図示したように円形であるか、あるいは工具ホルダ支持部材内に取り外し可能に固定された商業的に入手可能な工具ホルダ用のシャンクに関連する他の任意の形状であり得る。特に、シャンクは、結合収容孔を有する成形された毛状シャンクを有することも可能である。

説明したように、工具ホルダ支持部材１５に関連する工具ホルダ２５は、シャンク壁を通って延びる少なくとも１つの穿孔９０を有するシャンク２０を有する。保持部材６５が穿孔９０の壁に係合して、収容孔１５内に工具ホルダ２５を保持するように、穿孔９０（図１３）が孔開口部６０に位置合わせされる。代替形態ではおよび図１４を参照すると、工具ホルダ２５は、シャンク２０を通る穿孔９０の代わりに、シャンク２０の外側の少なくとも１つの凹部１５２を有するシャンク２０を有することが可能であり、この場合、保持部材６５が凹部１５２に係合して、収容孔２０内に工具ホルダ２５を保持するように、凹部１５２が孔開口部６０に位置合わせされる。

本発明による工具ホルダ支持部材１０は、複数の調整により、挿入方向Ｉに工具ホルダ２５を挿入するのにおよび引き抜き方向Ｅに工具ホルダ２５を引き抜くのに必要な力を変化させることを可能にし得る。特に、異なる付勢ペグ１３０を選択することによって、保持孔角度Ｖ（図１３）が調整され得るかまたはくさび角度Ｗが調整され得る。付勢要素８０は、異なるスプリング力を有する要素を提供するように変更されることが可能であり、固定ねじ５３は、付勢要素８０の圧縮を調整するように付勢孔７５内に締め付けられるかまたはそこから解放されることが可能である。

本発明の特定の実施形態について詳細に説明してきたが、開示の全体の教示を考慮すれば、それらの実施形態の詳細に対する種々の変更および代替形態を行い得ることが当業者によって理解されるであろう。本明細書で説明した現在好ましい実施形態は、例示的なものに過ぎず、添付の特許請求の全範囲およびそれらのあらゆる等価物を提供すべき本発明の範囲を限定しないことが意図される。

１０工具ホルダ支持部材
１５収容孔
２０工具ホルダ２５のシャンク
２５工具ホルダ
３０工具ホルダ支持部材１０の本体
３５収容孔１５の長手方向軸線
４０収容孔壁
４５補助的な保持装置
５０保持孔
５３固定ねじ
５５保持孔５０の軸線
６０収容孔壁４０の開口部
６５保持部材
７０第１の部分
７５付勢孔
７７付勢孔軸線
８０付勢孔７５内の付勢要素
８５制限部
８８穿孔９０の壁
９０シャンク２０の穿孔
９５シャンク孔前端
１００部分
１０５ピン
１１０ボールノーズ
１１５肩部
１２０保持孔５０内のレッジ
１３０付勢ペグ
１３５切頭円錐先端
１４５保持孔壁
１５２シャンク２０の外側の少なくとも１つの凹部
２１０工具ホルダ支持部材
２１５工具ホルダ２２５のシャンク
２１１面
２３１面
２３３工具ホルダ支持部材２１０の孔
２４０取り外し機構
２２５工具ホルダ
２４５ロッキングボール
２５０ロックロッド
２５７シャンク２１５の穿孔
Ａ角度
Ｄ深さ
Ｅ引き抜き方向
Ｉ挿入方向
Ｌ保持孔５０および付勢孔７５の長さ
Ｐ面
ｔ工具ホルダ支持部材１０の壁厚
Ｔ先端角度
Ｖ保持孔角度
Ｗ収容孔１５の最大幅
Ｙ角度
Ｚ角度

Claims

工具ホルダのシャンクを保持するための工具ホルダ支持部材であって、前記工具ホルダ支持部材が、
ａ）工具ホルダ支持部材本体と、
ｂ）ある幅を有しかつ前記本体内の長手方向軸線に沿って延びる収容孔であって、収容孔壁を有し、前記工具ホルダの前記シャンクを収容するように適合される収容孔と、
ｃ）少なくとも１つの保持装置とを備え、各保持装置が、
１）前記収容孔の前記長手方向軸線に対して平行でない軸線に沿って前記収容孔壁を通って延び、これによって前記孔壁の開口部が画定される保持孔と、
２）前記収容孔壁の前記開口部を通って突出する第１の端部を有する前記保持孔内に位置決めされた保持部材と、
３）各保持孔に関連する付勢孔と、
４）前記収容孔壁の前記開口部に向かって前記保持部材を付勢する前記付勢孔内の付勢要素とを備え、
ｄ）前記保持部材と前記付勢要素とが相互作用して、前記保持部材が、前記収容孔の最大幅の８分の１よりも浅い深さまで、前記孔壁の前記開口部を通って弾性的に突出することが可能になる工具ホルダ支持部材。
前記保持孔が前記孔壁の前記開口部に隣接する領域に制限部を有し、前記制限部が前記保持部材に係合して前記保持部材の移動を制限する、請求項１に記載の工具ホルダ支持部材。
前記保持部材が球体である、請求項２に記載の工具ホルダ支持部材。
前記保持部材がボールノーズを有するピンである、請求項２に記載の工具ホルダ支持部材。
前記保持孔がレッジを有し、前記保持部材が、前記保持孔の前記レッジに係合して前記保持部材の前記移動を制限する肩部を有する、請求項１に記載の工具ホルダ支持部材。
前記保持部材がボールノーズを有する端部を有する、請求項５に記載の工具ホルダ支持部材。
前記保持孔軸線が、前記長手方向軸線の部分と共に、前記孔壁内の前記開口部から前記シャンク孔前端まで、９０〜１２０度の角度Ｘを成す、請求項１に記載の工具ホルダ支持部材。