JP2020506072A - 切粉を除去するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークピースの特性を変更せず、および／または設置するために多くの床面積を必要としない、複合材料廃棄物を除去するための装置を提供する。【解決手段】切粉除去装置（１０）は、加工機械の部位に結合されるように構成された本体部（１２）を備える。本体部は、その第１の端部に第１の開口部（１１）を有し、その第２の端部に第２の開口部（１３）を有する。第１の開口部（１１）は、そこを通る工具ホルダを受け入れるように構成され、第２の開口部（１３）は、そこを通る切削工具を受け入れるように構成される。装置は、本体（１２）に接続され、前記第２の開口部（１３）と流体を通すように連通するベンチュリ機構（１４）を備える。ベンチュリ機構（１４）は、第２の開口部（１３）およびベンチュリ機構（１４）を通る切粉の吸引を容易にするように構成される。【選択図】図９

Description

本発明は、切粉を除去するための、特に複合的な切粉を除去するための装置に関する。本発明はまた、フライス盤工具ホルダ組立体に関する。

機械加工プロセス、例えば、フライス加工、ドリル加工、トリミング加工などは、通常、物品をその意図された使用に適した状態にするために、多くの産業において物品に適用される。

このようなプロセスは、切削工具による制御された材料除去を含む。材料廃棄物、例えば切粉は、機械加工プロセス中に生成される。それらが、材料切り出し部の近傍から除去されなければ、完成品の欠陥および／または切削工具の損傷につながる可能性がある。

材料廃棄物を除去するための既知の方法は、切削工具の作業温度を調節するための媒体としても作用する冷却液によるものである。いくつかの用途では、冷却液がワークピースの特性を変えるので、冷却液の使用は望ましくない。

材料廃棄物を除去するための別の方法は、機械に結合されたファン又はインペラを組み込んだ切粉除去機によるものである。しかしながら、このようなシステムは、特に工場の作業規模として、機械加工装置のためのスペースに加えて、多くの床スペースを必要とする。さらに、このようなシステムは、大きな切片の材料廃棄物の除去には適していない。

複合的な機械操作の場合、切粉は、健康および安全性の問題を引き起こす刺激物であるだけでなく、スピンドルおよび案内面の摩耗を引き起こす研磨剤ともなる。さらに、それは導電性であり、システムを短絡させる可能性を有する。

これらの問題は、既存の標準設備上での複合材料の機械加工を妨げ、一体の抽出および密封された機械的および電気的システムを有する特注の機械加工プラットフォームの購入を必要とする。これは、特に、複合材料の機械加工を必要とするプロジェクトが一度限りであるか、またはそのようなプロジェクトが少なく、プロジェクト間の間隔が長い場合、非常に高価な購入となり得る。

したがって、ワークピースの特性を変更せず、および／または設置するために多くの床面積を必要としない、複合材料廃棄物を除去するための簡略化された手段が必要とされている。

さらに、複合材料の機械加工に使用するために既存の装置を適合させることができる装置が必要とされている。

第１の態様によれば、切粉を除去するための装置が提供される。この装置は、本体部と、ベンチュリ機構とを備える。

本体部は、加工機械の部位に結合されるように構成される。本体部は、第１の端部に第１の開口部を有し、第１の端部とは反対側にある第２の端部に第２の開口部を有している。第１の端部は、前記本体部が加工機械の部位に結合されるとき、そこを通る工具ホルダを受け入れるように構成され、前記第２の開口部は、前記本体部が加工機械の前記部位に結合されるとき、そこを通る切削工具を受け入れるように構成されている。

前記ベンチュリ機構は、前記本体部に結合され、前記第２の開口部と流体を通すように連通している。

前記ベンチュリ機構は、前記本体部と切削工具との間にある切粉が、第２の開口部を通過し、さらにベンチュリ機構を通過して吸引されることを容易にするように構成される。

本発明は、ワークピースの特性を変更せず、および／または設置するために多くの床面積を必要としない、材料廃棄物を除去するための簡略化された手段を提供する。

本発明はまた、複合材料用途に既存の加工設備を適合させるための手段を提供する。

本発明はまた、可動部品を含まない。したがって、材料切出し点の近傍からの切粉の除去を支援するためにファンまたはインペラを組み込むダスト抽出器アタッチメントよりも、製造がより容易かつ安価である。加えて、大きな破片は、それがいかなる可動部分も含まないので、装置に損傷を与えることなく除去することができる。

好ましくは、ベンチュリ機構はベンチュリポンプである。

例示的な実施形態では、ベンチュリ機構は、アスピレータポンプ型機構を画定する。

好ましくは、本体部は中央部分を含み、ベンチュリ機構は中央部分で本体に接続される。

例示的な実施形態では、中央部分は、実質的に円錐台のような形状である。

例示的な実施形態では、中央部分は、形状が実質的に円筒形である。

実質的に円錐台または円筒のような形状の中央部分を有することの利点は、装置が使用されているときに、本体内の渦の生成を容易にし、したがって、切粉の除去を支援することである。

中央部分は、剛性材料から作られることが好ましい。例示的な実施形態では、中央部分は、金属材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼などから作製される。

好都合には、本体部は、装置を加工機械の部位に結合するように構成されたコネクタ部分を含み、第１の開口部は、コネクタ部分の一部を形成する。好ましくは、コネクタ部分は、装置を加工機械の部位に直接結合するように構成される。

例示的な実施形態では、第１の開口部は、実質的に円形であり、取り付けられるべき機械の部位と同様のサイズである。

好ましくは、装置は、装置のコネクタ部分を加工機械の部位に結合するのを容易にするためのホースクランプをさらに備える。

ホースクランプは、任意の適切な形態であってもよい。例示的な実施形態では、ホースクランプは、ウォーム駆動ホースクリップの形態である。

コネクタ部分は、剛性材料から作られることが好ましい。例示的な実施形態では、コネクタ部分は、金属材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼などから作製される。

コネクタ部分は、任意の適切な手段によって、例えば、製造プロセス、キャスティングプロセス、または付加的な製造（３Ｄ印刷）プロセスによって製造することができる。

例示的な実施形態では、コネクタ部分は、実質的に３Ｄ印刷可能な材料を含む。

コネクタ部分を実質的に３Ｄ印刷可能材料で形成することにより、現場で容易に製造することができ、装置を使用する機器に注意を払うことができる。

例示的な実施形態では、コネクタ部分は、中央部分に解放可能に接続される。

コネクタ部分を中央部分に取り外し可能に接続することは、コネクタ部分が故障した場合にコネクタ部分を容易に交換できることを意味する。さらに、それは、装置が使用される機器に適合するように必要に応じてコネクタ部分を変更することによって、異なる機器に利用することができるので、装置の汎用性を改善する。

コネクタ部分は、任意の適切な手段によって中央部分に取り外し可能に接続されてもよい。例示的な実施形態では、コネクタ部分は、スナップ嵌め機構によって中央部分に解放可能に接続される。

コネクタ部分が中央部分に解放可能に接続される代わりに、コネクタ部分は、中央部分と一体的に形成されてもよく、または中央部分に永久的に接合されてもよい。

例示的な実施形態では、コネクタ部分は、形状が実質的に円筒形である。

好ましくは、本体は、ノズル部分を含み、第２の開口部は、ノズル部分の一部を形成する。

ノズル部分は、剛性材料から作られることが好ましい。例示的な実施形態では、ノズル部分は、金属材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼などから作製される。

例示的な実施形態では、ノズル部分は、実質的に３Ｄ印刷可能材料を含む。

ノズル部分を実質的に３Ｄ印刷可能な材料で形成することにより、ノズル部分を現場で容易に製造することができ、機械加工プロセスに利用される切削工具に注意を払うことができる。

例示的な実施形態では、ノズル部分は、中央部分に解放可能に接続される。

ノズル部分を中央部分に取り外し可能に接続することは、ノズル部分が故障した場合にノズル部分を容易に交換できることを意味する。さらに、それは、装置が使用される機械加工プロセスのための切削工具に適合するように必要に応じてノズル部分を変更することによって、異なる切削工具のために利用することができるので、装置の汎用性を改善する。

ノズル部分は、任意の適切な手段によって中央部分に解放可能に接続することができる。例示的な実施形態では、ノズル部分は、解放可能な締結具によって中央部分に解放可能に接続される。取り外し可能なファスナーは、ナットとボルトの配置であってもよい。

ノズル部分が中央部分に解放可能に接続される代わりに、ノズル部分は、中央部分と一体的に形成されてもよく、または中央部分に恒久的に接合されてもよい。

好ましくは、ノズル部分は、実質的にドーム形状である。

ノズル部分を実質的にドーム形状にすることにより、装置を通る切粉の送り出しが容易になる。

例示的な実施形態では、ノズル部分は、実質的に複合ドーム形状である。

第２の態様によれば、以下を含む加工機械工具ホルダアセンブリが提供される。工具ホルダアセンブリは、工具ホルダと、ベンチュリ機構と、ノズル部とを備える。

工具ホルダは、工具を受け入れるための空洞を有する第１のセクションと、工具ホルダアセンブリを加工機械のスピンドルに接続するように構成された第２のセクションとを含む。

ベンチュリ機構は、ベアリングを介して工具ホルダの第１のセクションに結合される。ノズル部は、ベンチュリ機構に結合される。ノズル部は、第１の端部に第１の開口部を有し、第１の端部とは反対側の第２の端部に第２の開口部を有する。

前記ベンチュリ機構は、ノズル部の前記第２の開口部と流体を通すように連通しており、かつ、前記第２の開口部を通ってノズル部内に入り、ベンチュリ機構を通る切粉の吸引を容易にするように構成されている。

工具ホルダの第１のセクションの端部は、ノズル部内に収容され、ノズル部の前記第２の開口部は、そこを通る切削工具を受けるように構成される。

好ましくは、工具ホルダアセンブリは、フライス盤工具ホルダアセンブリである。

好ましくは、工具ホルダは、工具ホルダの第１のセクションと第２のセクションとの間に配置された取付けフランジをさらに含む。

好ましくは、取付けフランジは、その上に半径方向溝をさらに含む。

好ましくは、ベアリングは高速ベアリングである。

ノズル部は、剛性材料から作られることが好ましい。例示的な実施形態では、ノズル部は、金属材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼などから作製される。

例示的な実施形態では、ノズル部は、実質的に３Ｄ印刷可能な材料を含む。

ノズル部分を実質的に３Ｄ印刷可能材料で形成することにより、ノズル部分を現場で容易に製造することができ、機械加工プロセスに利用される切削工具に注意を払うことができる。

例示的な実施形態では、ノズル部は、ベンチュリ機構に解放可能に接続される。

ノズル部をベンチュリ機構に解放可能に接続することは、ノズル部が故障した場合にノズル部を容易に交換できることを意味する。さらに、工具ホルダアセンブリが使用される機械加工プロセスのための切削工具に適合するように必要に応じてノズル部を変更することによって、工具ホルダと互換性のある異なる切削工具に使用することができるので、工具ホルダアセンブリの汎用性が改善される。

ノズル部は、任意の適切な手段によってベンチュリ機構に解放可能に接続することができる。例示的な実施形態では、ノズル部は、スナップ嵌め機構によってベンチュリ機構に解放可能に接続される。

ノズル部がベンチュリ機構に解放可能に接続される代わりに、ノズル部は、ベンチュリ機構と一体的に形成されてもよく、またはベンチュリ機構に恒久的に接合されてもよい。

好ましくは、ノズル部は、実質的にドーム形状である。

ノズル部分を実質的にドーム形状にすることにより、工具ホルダアセンブリを通る切粉の送り出しが容易になる。

例示的な実施形態では、ノズル部は、実質的に複合ドーム形状である。

他の態様は、本明細書の特許請求の範囲に記載されている。

本発明をより良く理解し、その効果を示すために、添付の図面を参照して、本発明による特定の実施形態、方法、およびプロセスを、例としてのみ説明する。

本発明の一態様による装置の一実施形態の概略図である。 図１の実施形態を別方向から見た概略図である。 図１の実施形態の断面図である。 加工機械のスピンドルに対する図１の実施形態の位置決めを示す断面図である。 フィルタバッグに取り付けられた本発明による装置の別の実施形態の概略図である。 フライス盤に取り付けられた図５の装置を示す。 機械加工ロボットに取り付けられた図１の装置を示す。 本発明の一態様による加工機械の工具ホルダアセンブリの一実施形態の概略図である。 図８の実施形態の断面図である。 図８の工具ホルダアセンブリを組み込んだフライスステーションを示す。 フライス盤のスピンドルに取り付けられた図８の工具ホルダアセンブリを示す。

ここで、本発明者が意図する特定の態様を例として説明する。以下の説明では、完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかし、当業者には、本発明がこれらの特定の詳細に限定されることなく実施され得ることが明らかであろう。他の例では、説明を不必要に不明瞭にしないように、周知の方法および構造は詳細に説明されていない。

図１〜図４を参照すると、本発明の第１の態様による装置１０の第１の実施形態が示されている。装置１０は、機械加工プロセス中に材料切出し点の近傍からの切粉の除去を容易にするように構成される。

装置１０は、本体１２とベンチュリ機構１４とを備える。

本体１２は、その第１の端部に第１の開口部１１を含み、その第２の端部に第２の開口部１３を含む。第１の端部は、第２の端部の反対側にある。

第１の開口部１１は、それを通して工具ホルダ２３を受け入れるように構成され（図４参照）、第２の開口部は、それを通して切削工具（図示せず）を受け入れるように構成される。本体１２は、工具ホルダ２３のためのカウリングとして作用する。

本体１２は、３つの部分、すなわちコネクタ部分１５、中央部分１６、およびノズル部分１７から構成されている。

図示の実施形態では、コネクタ部分１５、中央部分１６、及びノズル部分１７は、別個の構成要素であるが、本体１２の隣接部分は、互いに一体的に形成することができることを理解されたい。

第１の開口部１１は、コネクタ部分１５の一部を形成し、コネクタ部分１５は、装置１０を加工機械（図示せず）のセクション（図示せず）に結合するように構成される。

図示の実施形態では、第１の開口部１１は実質的に円形であるが、第１の開口部１１は、それが取り付けられる加工機械部分の断面輪郭の形状に対応する限り、異なる形状であってもよいことが理解されるであろう。

第１の開口部１１は、それが取り付けられる加工機械部分と同様のサイズであるが、それよりもわずかに広い。

コネクタ部分１５は、剛性材料、好ましくは金属材料から作られるが、任意の適切な剛性材料から作られてもよい。

例示的な構成では、コネクタ部分１５は、３Ｄ印刷された部品である。コネクタ部分１５を３Ｄ印刷可能な材料で作ることにより、装置１０が使用される設備に対して現場でかつ特注で容易に製造することができる。これにより、装置１０を任意のスピンドル／工具ホルダの組み合わせに容易に適合させることができる。

コネクタ部分１５は、任意の製造プロセスから作ることができることを理解されたい。それは、３Ｄ印刷プロセスを介して製作される必要はない。

コネクタ部分１５は、コネクタ部分１５の上部に切り込まれた複数の溝１５１を含む。溝１５１は、必要であれば、コネクタ部分１５の上部が広がることを可能にする。これにより、コネクタ部１５は、第１の開口部１１と同じサイズ、または第１の開口部１１よりもわずかに大きい断面積を有する加工機械の部分に嵌合することができる。

コネクタ部分１５は、スナップ嵌め機構２４によって中央部分に解放可能に接続されている。図示の実施形態では、スナップ嵌め機構２４は、環状スナップ嵌めジョイントの形態であるが、コネクタ部分１５は、任意の適切な手段によって中央部分１６に解放可能に接続することができることを理解されたい。

コネクタ部分１５を中央部１６に取り外し可能に接続することは、コネクタ部分１５が故障した場合に容易に交換できることを意味する。さらに、それは、装置１０が使用される機器に適合するように必要に応じてコネクタ部分１５を変更することによって、異なる機器に利用することができるので、装置１０の汎用性を改善する。

中央部分１６は、実質的に円錐台のような形状であり、金属材料のような剛性材料から作られる。中央部分は、異なる形状であってもよく、例えば、中央部分は、実質的に円筒形状であってもよいことが理解されるであろう。

実質的に円錐台（またはシリンダ）のような形状の中央部分１６を有することの利点は、装置１０が使用されているときに、本体１２内の渦の生成を容易にし、したがって、切粉の除去を促進することである。

本体１２の第３の開口部２５は、中央部分１６に設けられている（図３参照）。第３の開口部２５は、第２の開口部１３から本体１２内に入る切粉の、本体１２の外に流れる通路を提供する。

装置１０は、中央部分１６とノズル部分１７との接続を容易にするためのアダプタ２６を含む。

アダプタ２６は、環状スナップ嵌め継手の形態のスナップ嵌め機構３０を組み込んでおり、中央部分１６をそれに接続する。異なるスナップ嵌め構成が利用されてもよいことが理解されるであろう。

アダプタ２６は、ノズル部分１７内に収容されるように構成されたカラー２９と、噴出口３１と、外方に延びるフランジ２８とを含む（図２参照）。

噴出口３１は、第３の開口部２５と整列するように構成される。

図示の実施例では、アダプタ２６はコネクタ部分１５と同じ材料で作られているが、アダプタ２６には異なる材料を使用してもよい。

第２の開口部１３は、ノズル部１７の一部を形成し、ノズル部１７は、金属材料などの剛性材料で形成される。例示的な構成では、ノズル部分は、３Ｄ印刷可能な材料から作製される。図示の実施例では、ノズル部分１７は、コネクタ部分１５と同じ材料から形成されているが、異なる材料から形成されてもよいことを理解されたい。

ノズル部分１７が実質的に３Ｄ印刷可能な材料を有することによって、それは、現場で容易に製造され、機械加工プロセスに使用される切削ツールに適合させることができる。ノズル部分１７は、必要とされる切削工具の突出および／または取付けクリアランスのために寸法決めされる。

ノズル部分１７は外方に延びるフランジ３２を含み、このフランジ３２はアダプタ２６のフランジ２８と嵌合するように配置されている。

ノズル部分１７は、取り外し可能なファスナ（図示せず）によってアダプタ２６を介して中央部分１６に取り外し可能に接続される。図示の実施形態では、ノズル部分１７および中央部分１６は、ナットおよびボルト構成の形態の解放可能な締結具によって解放可能に接続されるように構成される。複数の対応するアイレット２０が、ボルトを通すためにフランジ２８、３２に設けられている。

アダプタ２６をノズル部分１７に取り外し可能に接続するために、任意の適切な手段を利用することができることが理解されるであろう。

ノズル部１７を中央部１６に取り外し可能に接続することは、ノズル部１７が故障した場合に容易に交換できることを意味する。さらに、装置１０の汎用性を向上することができる。なぜなら、装置が使用されるべき機械加工プロセス用の切削工具に適合するように必要に応じてノズル部分１７を変更することによって、異なる切削工具に利用することができるからである。これは、任意の用途に迅速に適合させることができるモジュール式システムを提供する。これは、個々の到達またはアクセス要件のためにノズル部分を製造することができるという事実に起因する。

ノズル部１７は、略ドーム状に形成されている。これは、装置１０を通る切粉の送り込みを容易にする。図示の実施形態では、ノズル部分は、実質的に複合ドーム形状である。

ベンチュリ機構１４は、ベンチュリポンプ又はアスピレータポンプ型機構の形態であり、主管１９と、連結部２７と、ホースバーブ１８とを有する。

連結部２７は、実質的にボトル形状であり、ネック部２７ａ、円筒壁部２７ｂ、および肩部２７ｃ（図３参照）を含む。

ネック部分２７ａは、ベンチュリ機構１４が中央部分１６で本体１２に接続されるように、噴出口３１内に押し嵌めされるように構成される。ネック部分２７ａは、カップリング２７の肩部分２７ｃに向かう方向に内方に傾斜した内壁を有する。

肩部分２７ｃは、傾斜した肩であり、首部分２７ａを円筒壁部分２７ｂに接続する。

ネック部２７ａおよび肩部２７ｃは、ベンチュリ機構１４内に第１の収縮部を画定し、ベンチュリ機構は、まず内部で狭くなり、次いで断面積が拡大する。

主管１９は、連結部２７の円筒壁部分２７ｂ内に部分的に収容され、主管１９は、ベンチュリ機構１４内に第２の収縮部分を内部的に画定し、ベンチュリ機構は、まず内部で狭くなり、次いで断面積が拡大する。

図示の実施形態では、主管１９は、内部に、第１の円錐台形領域１９ａ、第２の円錐台形領域１９ｂ、および円筒形領域１９ｃを含む。第１および第２の切頭円錐形領域１９ａ、１９ｂは、互いに隣接して配置され、それぞれ内側に向かって先細になっている。主管１９は、異なる内部構成であってもよいことが理解されるであろう。

ホースバーブ１８は、連結部２７の円筒壁部分２７ｂ上で連結部２７に接続される。

ベンチュリ機構１４は、第３の開口部２５を介して第２の開口部１３と流体を通すように連通し、第２の開口部およびベンチュリ機構を通る切粉の吸引を容易にするように構成される。

主管１９の自由端、したがってベンチュリ機構１４は、廃棄物収集システム、例えばフィルタバッグまたは大容量抽出システムに接続されるように構成される。

装置１０は、大部分の加工機械で利用可能な標準的な圧縮機空気ラインによって駆動される。圧縮機空気ラインは、ホースバーブ１８を介して装置１０に接続されている。

使用時には、圧縮空気は、圧縮機空気ラインを介して、ホースバーブ１８を経てベンチュリ機構１４に供給される。主管１９内の空気流は、ベルヌーイの原理により、ベンチュリ機構１４の連結部２７のネック部分２７ａで吸引が発生するような高速である。

発生した吸引力は、本体１２からベンチュリ機構１４内に流体を引き込み、第２の開口部１３に部分真空を生成する。

生成された部分真空により、周囲空気と、材料切出し点の近傍からの切粉とが、第２の開口部１３を介して本体１２内に吸い込まれ、第３の開口部２５を介してベンチュリ機構１４内に吸い込まれる。

したがって、切粉は、主管１９を通って廃棄物収集システムに移送される。

本体１２内への周囲空気の吸入は、冷却剤として作用し、切削工具の温度を調節するという付加的な利点を有する。

さらに、材料除去プロセス中に切削工具が高速で回転すると、本体１２の形状のために本体１２内に渦が生成され、それは切削工具の温度を調節するのに役立つ。

図５を参照すると、本発明の第１の態様による装置１０ａの第２の実施形態が示されている。

第２の実施例の装置１０ａは、第１の実施例と非常に類似しており、同一の特徴を識別するために同一の参照番号が使用されている。

第２の実施例の装置１０ａは、ホースバーブ１８ａが連結部２７ａから延びる方向に関して第１の実施例の装置と主に異なる。一実施形態では、ホースバーブは、継手の左側から外向きに延在し、他の実施形態では、ホースバーブは、継手の右側から外向きに延在する。

装置１０ａは、フィルタバッグ２１の形態の廃棄物収集システムに接続されて示されている。

ホースクランプ２２は、コネクタ部分１５を加工機械の部位への連結を容易にするために、コネクタ部分１５上に設けられる。図示の実施形態では、ホースクランプ２２は、ウォーム駆動ホースクリップの形態であるが、ホースクランプは、任意の適切な形態であってもよいことを理解されたい。

ナット・ボルト装置１００を使用して、ノズル部分を先に説明した方法で中央部分に解放可能に結合する。

図６は、フライス盤３３の形態の加工機械に取り付けられた本発明の装置１０ａを示す。圧縮機空気ライン３５は、ホースバーブ１８ａに接続されて示されており、切削工具３４は、第２の開口部１３を通って突出して示されている。

使用時には、切削工具３４によって発生した切粉は、ベンチュリ機構１４を通って本体１２から出る前に、第２の開口１３を通って装置１０ａの本体内に吸い込まれる。

フライス加工、トリミング加工、およびドリル加工プロセスでは、切粉の再切削および過剰な熱は、切削工具を早期に摩耗させる。使用中の装置によって生成される大量の空気流は、冷却効果とは別に、切削工具を清掃するための、または早期の摩耗による切削工具の交換のための手動プロセス介入の必要性を低減し、および／または無くす。

図７は、機械加工ロボット３６のアーム３７に取り付けられた本発明の装置１０を示す。切削工具３４は、第２の開口１３を通って突出して示されている。装置１０を用いると、複合材料のロボット加工を箱／部屋内に収容して、その周囲のプロセスの汚染を防止する必要性や、オペレータに対する健康および安全上のリスクを防止する必要性がなくなる。これは、コストおよびスペースの節約において大きな利益を提供する。

装置は、スピンドルに手動で装填することができ、または自動工具交換アセンブリの一部として供給することができる。

自動工具交換用途の場合、本発明の第１の態様による装置は、工具ホルダのフランジの周りで工具ホルダに永久的に取り付けられる。このような用途では、装置は、剛性および強度のために金属材料から構成される。

組み合わされた装置および工具ホルダは、一体的に形成されてもよく、または、一緒に固定的に接合される前に、最初は別個の構成要素として構築されてもよい。

自動工具交換機（ＡＴＣ）が、組み合わされた装置および工具ホルダのサイズに対応することができない場合、スピンドルアタッチメントアセンブリは、自動化された工具交換を容易にするために、スピンドルアタッチメントアセンブリに組み込まれた組み合わされた装置および工具ホルダと共に利用されてもよい。

組み合わされた装置および工具ホルダ／スピンドル取り付けアセンブリは、標準ＡＴＣシステムと互換性があるように構成される。標準的なＡＴＣシステムは、スピンドル上にストッパブロックを使用する。交換可能な工具は、一般に、工具の外側ケーシングが静止したままである間に、内部工具ホルダが機械のスピンドルによって駆動されることを可能にするように、ストッパブロックの空洞に挿入される回転防止スピゴットを含む。

本発明の組み合わされた装置及び工具ホルダ／スピンドル取付け組立体と共に使用するための標準ＡＴＣシステムは、当該技術分野で知られているように、ストップブロックに組み込まれた空気弁を含むものである。

空気弁は、圧縮空気を供給するための圧縮機空気ライン、または当技術分野で知られている任意の適切な空気流システムに接続することができる。

装置と工具ホルダ／スピンドル取付アセンブリとの組み合わせの一部を形成する装置は、ホースバーブが、連結部から左または右に延びるのではなく、連結部から上方に延び、回転防止スピゴットとしても作用するという点で、前述の実施形態とは異なる。

図８および図９を参照すると、本発明の第２の態様による機械加工工作機械ホルダアセンブリ１０００の一実施形態が示されている。

工具ホルダアセンブリ１０００は、ＡＴＣシステムと共に使用するように設計されており、上述の装置と工具ホルダの組合せの実施形態とは構造が異なる。

工具ホルダアセンブリ１０００は、工具ホルダ１１００と、ベンチュリ機構１２００と、ノズルセクション１３００とを含む。

工具ホルダアセンブリの工具ホルダ１１００部分は、当技術分野で知られている工具ホルダと同様の設計のものであり、工具ホルダアセンブリ１０００が使用される加工機械、例えばフライス盤用に構成される。

工具ホルダ１１００は、工具、すなわち切削工具を受け入れるための空洞１１１２を有する第１のセクション１１１０と、工具ホルダアアセンブリ１０００を加工機械のスピンドルに接続するように構成された第２のセクション１１２０とを含む。

工具ホルダ１１００はさらに、工具ホルダ１１００の第１の部分１１１０と第２の部分１１２０との間に配置された取付けフランジ１１３０を含む。

図示の実施形態では、工具ホルダ１１００の第２のセクション１１２０はテーパ状であり、取付けフランジ１１３０は、その上に半径方向溝１３２を含む。

当技術分野で知られているように、第２のセクション１１２０は、工具ホルダアセンブリ１１００を特別に構成された加工機械に取り付けることができるように、所望の角度で先細になっている。

ベンチュリ機構１２００は、ベンチュリポンプまたはアスピレータポンプタイプの機構の形態であり、管セクション１２１０と、中空本体セクション１２２０と、管セクション１２１０から延在するホースバーブ１２３０とを有する。

チューブセクション１２１０は、ベンチュリ機構１２００内に収縮セクションを内部的に画定し、ベンチュリ機構は、まず内部的に狭くなり、次いで断面積が拡大する。

図示の実施形態では、管部分１２１０は、内部に、第１の切頭円錐形領域１２１１、第２の切頭円錐形領域１２１２、円筒形領域１２１３、および第３の切頭円錐形領域１２１４を含む。第１および第２の切頭円錐形領域１２１１、１２１２は、互いに隣接して配置され、それぞれ内側に先細になっている。第３の切頭円錐形領域１２１４は、第１の切頭円錐形領域１２１１に対して管部分１２１０の反対側の端部に位置し、円筒形領域１２１３は、第２の切頭円錐形領域１２１２と第３の切頭円錐形領域１２１４との間に位置する。チューブセクション１２１０は、異なる内部構成であってもよいことが理解されるであろう。

本体部分１２２０は、形状が実質的に円筒形であり、チューブ部分１２１０は、本体部分１２２０の湾曲表面から外向きに延びる。

ベンチュリ機構は、本体部分１２２０の第１の側にある第１の開口１２４１と、本体部分１２２０の第２の反対側にある第２の開口１２４２と、管部分１２１０の自由端１２１５にある第３の開口１２４３とを有する。

第１の開口は、高速ベアリング１４００のためのベアリング支持体として作用する、内側に延びるラジアルフランジ１２２１によって囲まれている。

ベアリング１４００は、取付けフランジ１１３０に近接した工具ホルダ１１００の第１の部分１１１０の領域の周りに嵌合するように寸法決めされている。このようにして、ベンチュリ機構は、ベアリング１４００を介して工具ホルダ１１００の第１のセクション１１１０に結合される。ベアリング１４００は、工具ホルダ１１００がベンチュリ機構１２００およびノズルセクション１３００とは独立して回転することを可能にする。

チューブセクション１２１０の自由端１２１５は、廃棄物収集システム、例えばフィルタバッグまたは大容量抽出システムに接続されるように構成され、使用時に、ベンチュリ機構１２００の第３の開口１２４３が、工具ホルダアセンブリ１０００に入る切粉のための出口を画定する。

ホースバーブ１２３０は、前述のホースバーブと同様に機能する。

ノズルセクション１３００は、その第１の端部１３１２に第１の開口部１３１０と、その第２の端部１３２２に第２の開口部１３２０とを含み、第１の端部１３１２は、第２の端部１３２２の反対側にある。

ノズルセクション１３００は、金属材料などの硬質材料で形成されている。例示的な構成では、ノズルセクション１３００は、３Ｄ印刷可能な材料から作製される。

ノズルセクション１３００が実質的に３Ｄ印刷可能な材料を有することによって、それは、現場で容易に製造され、機械加工プロセスに使用される切削ツールに適合させることができる。ノズルセクション１３００は、必要とされる切削工具の突出および／または固定クリアランスのためのサイズにされる。

ノズルセクション１３００は、ノズルセクション１３００の第１の端部１３１２でベンチュリ機構１２００の本体セクション１２２０に解放可能に接続される。図示の実施形態では、ベンチュリ機構１２００のノズルセクション１３００および本体セクション１２２０は、スナップ嵌め機構によって解放可能に接続されるように構成される。一緒に接続されると、ツールホルダ１１００の第１のセクション１１１０の端部１１１３は、ノズルセクション１３００内に収容される。

ノズルセクション１３００をベンチュリ機構１２００の本体セクション１２２０に解放可能に接続するために、任意の適切な手段が利用され得ることが理解されるであろう。

ノズルセクション１３００をベンチュリ機構１２００の本体セクション１２２０に解放可能に接続することは、ノズルセクション１３００が故障した場合にノズルセクション１３００を容易に交換できることを意味する。さらに、工具ホルダアセンブリ１０００の工具ホルダ１１００によって保持される切削工具の交換と同様に、工具ホルダアセンブリが使用されるべき機械加工プロセスのために切削工具に適合するように必要に応じてノズルセクション１３００を交換することによって、異なる切削工具のために利用することができるので、工具ホルダアセンブリ１０００の汎用性が改善される。これは、任意の用途に迅速に適合させることができるモジュール式システムを提供する。これは、個々の到達またはアクセス要件のためにノズル部を製造することができるという事実に起因する。

ノズルセクション１３００は、実質的にドーム形状である。これは、切粉がノズルセクション１３００を通って中に入り、ベンチュリ機構１２００の自由端１２１５の第３の開口１２４３を通って外に出るという送り込み動作を容易にする。図示の実施形態では、ノズルセクション１３００は、実質的に複合ドーム形状である。

図１０は、回転テーブル１５１４を含むフライス加工ステーション１５００の一部を形成するフライス加工機１５１２のスピンドル１５１０に接続された本発明による工具ホルダ組立体１０００を示す。

図１１は、スピンドル１５１０₋工具ホルダアセンブリ１０００の接続部の拡大図である。

使用時には、ベンチュリ機構およびノズルセクションの回転は、工具ホルダアセンブリが取り付けられるフライス加工ステーション上の回転停止部によって防止される。そのように設計される場合、回転停止部は、空気供給および／または廃棄物除去を容易にすることもできる。

本発明は、ワークピースの特性を変更せず、および／または設置するために多くの床面積を必要としない、材料廃棄物を除去するための簡略化された手段を提供する。

本発明はまた、複合材料用途に既存の機械加工装置を適合させるための手段を提供する。

本発明は、切削工具先端、すなわち材料切出し点での複合切粉の安全な除去を可能にするので、標準的な加工機械（すなわちフライス盤、ボール盤、トリミング機械など）または標準的なロボットプラットフォームを改造するための迅速かつ容易な解決策を提供する。

本発明による装置は、柔軟性があり、再構成可能であり、切粉を安全に抽出するために任意のスピンドルプラットフォームに後付けすることを容易にする。装置のデザインの細い性質は、切削工具先端の近くで切粉除去を維持しながら、アクセスが制限された機械加工を可能にする。

本発明はまた、可動部品を含まない。このように、大きな破片は、大きな破片がエクストラクタを損傷する可能性があるファンまたはインペラエクストラクタとは対照的に、デバイスを損傷することなく抽出することができる。加えて、材料切出し点の近傍からの切粉の除去を促進するためにファンまたはインペラを組み込む切粉抽出器アタッチメントよりも、製造がより容易かつ安価である。

コネクタ部分およびノズル部分は、中央部分に解放可能に接続されるものとして説明されてきたが、本発明は、それに限定されない。代わりに、コネクタ部分および／またはノズル部分は、中央部分に恒久的に接合されてもよい。

コネクタ部分、中央部分、およびノズル部分は、金属材料から製造されるものとして説明されてきたが、コネクタ部分、中央部分、および／またはノズル部分の構築のために、他の適切な材料が使用されてもよい。

加えて、コネクタ部分、中央部分、及び／又はノズル部分は、剛性材料ではなく半剛性材料から構成することができる。

装置は、中央部分をノズル部分に接続するためのアダプタを用いて説明されてきたが、中央部分は、それをノズル部分に接続するための一体化された手段を組み込むことができ、したがって、アダプタの必要性をなくすことができる。

装置は、機械へのレトロフィットとして説明されてきたが、既存の機械を備えることができる。例えば、コネクタ部分は、機械又は機械の工具ホルダに恒久的に結合することができ、装置の他の構成要素は、機械加工プロセスの開始前に装置が再組立てされる前に切削工具交換を行うためにコネクタ部分から解放される。

Claims (35)

1. 加工機械の工具ホルダアセンブリであって、
   工具を受け入れるためのキャビティを有する第１のセクションと、前記工具ホルダアセンブリをフライス盤のスピンドルに接続するように構成された第２のセクションとを含む工具ホルダと、
   ベアリングを介して前記工具ホルダの第１のセクションに結合されたベンチュリ機構と、
   前記ベンチュリ機構に結合され、第１の端部に第１の開口部を有し、第１の端部とは反対側の第２の端部に第２の開口部を有するノズル部とを備え、
   前記ベンチュリ機構は、前記ノズル部の前記第２の開口部と流体を通すように連通しており、かつ、前記ノズル部に入る前記第２の開口部および前記ベンチュリ機構を通過する切粉の吸引を容易にするように構成されており、
   前記工具ホルダの第１のセクションの端部は、前記ノズル部内に収容され、前記ノズル部の前記第２の開口部は、そこを通る切削工具を受け入れるように構成されている、加工機械の工具ホルダアセンブリ。
2. 前記工具ホルダアセンブリは、フライス盤工具ホルダアセンブリである、請求項１に記載の工具ホルダアセンブリ。
3. 前記工具ホルダは、前記工具ホルダの前記第１のセクションと前記第２のセクションとの間に配置された取付フランジをさらに含む、請求項１または２に記載の工具ホルダアセンブリ。
4. 前記取付けフランジは、その上に半径方向溝をさらに含む、請求項３に記載の工具ホルダアセンブリ。
5. 前記ベアリングは高速ベアリングである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具ホルダアセンブリ。
6. 前記ノズル部は、剛性材料から作られる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の工具ホルダアセンブリ。
7. 前記ノズル部は、金属材料から形成される、請求項６に記載の工具ホルダアセンブリ。
8. 前記ノズル部は、実質的に３Ｄ印刷可能な材料を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の工具ホルダアセンブリ。
9. 前記ノズル部は、前記ベンチュリ機構に解放可能に接続される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の工具ホルダアセンブリ。
10. 前記ノズル部は、スナップ嵌め機構によって前記ベンチュリ機構に解放可能に接続される、請求項９に記載の工具ホルダアセンブリ。
11. 前記ノズル部は、前記ベンチュリ機構と一体的に形成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の工具ホルダアセンブリ。
12. 前記ノズル部は、実質的にドーム形状である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の工具ホルダアセンブリ。
13. 前記ノズル部は、実質的に複合ドーム形状である、請求項１２に記載の工具ホルダアセンブリ。
14. 切粉を除去するための装置であって、
    加工機械の部位に結合されるように構成された本体部を備え、
    前記本体部は、第１の端部に第１の開口部を有し、前記第１の端部とは反対側の第２の端部に第２の開口部を有しており、
    前記第１の開口部は、前記本体部が加工機械の部位に結合されるとき、そこを通る工具ホルダを受け入れるように構成され、
    前記第２の開口部は、前記本体部が加工機械の前記部位に結合されるとき、そこを通る切削工具を受け入れるように構成されており、
    前記装置は、さらに、前記本体部に結合され、前記第２の開口部と流体を通すように連通するベンチュリ機構を備え、
    前記ベンチュリ機構は、前記本体部と切削工具との間にある切粉が、第２の開口部を通過し、かつ前記ベンチュリ機構を通過して吸引されることを容易にするように構成されている、切粉除去装置。
15. 前記ベンチュリ機構がベンチュリポンプである、請求項１４に記載の装置。
16. 前記ベンチュリ機構は、アスピレータ型ポンプ型機構を規定する、請求項１４に記載の装置。
17. 前記本体部が中央部分を含み、前記ベンチュリ機構が前記中央部分で前記本体部に接続される、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記中央部分は、実質的に円錐台のような形状である、請求項１７に記載の装置。
19. 前記中央部分は、実質的に円筒形状である、請求項１７に記載の装置。
20. 前記本体部は、前記装置を加工機械の部位に結合するように構成されたコネクタ部分を含み、前記第１の開口部は、前記コネクタ部分の一部を形成する、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 前記装置のコネクタ部分を加工機械の部位に結合することを容易にするためのホースクランプをさらに備える、請求項２０に記載の装置。
22. 前記コネクタ部分は、実質的に金属材料を含む、請求項２０または２１に記載の装置。
23. 前記コネクタ部分は、実質的に３Ｄ印刷可能な材料を含む、請求項２０または２１に記載の装置。
24. 前記本体部が中央部分を含み、前記ベンチュリ機構が前記中央部分で前記本体部に接続され、
    前記コネクタ部分が、前記中央部分に解放可能に接続される、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の装置。
25. 前記コネクタ部分は、スナップ嵌め機構によって中央部分に解放可能に接続される、請求項２４に記載の装置。
26. 前記本体部が中央部分を含み、前記ベンチュリ機構が前記中央部分で前記本体部に接続され、
    前記コネクタ部分は、前記中央部分と一体的に形成される、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の装置。
27. 前記コネクタ部分は、形状が実質的に円筒形である、請求項２０〜２６のいずれか１項に記載の装置。
28. 前記本体部がノズル部分を含み、前記第２の開口部が前記ノズル部分の一部を形成する、請求項１４〜２７のいずれか１項に記載の装置。
29. 前記ノズル部分は、実質的に金属材料を含む、請求項２８に記載の装置。
30. 前記ノズル部分は、実質的に３Ｄ印刷可能な材料を含む、請求項２９に記載の装置。
31. 前記ノズル部分は、中央部分に解放可能に接続される、請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の装置。
32. 前記ノズル部分は、取り外し可能なファスナーによって中央部分に取り外し可能に接続される、請求項３１に記載の装置。
33. 前記本体部が中央部分を含み、前記ベンチュリ機構が前記中央部分で前記本体部に接続され、
    前記ノズル部分は、前記中央部と一体的に形成されている、請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の装置。
34. ノズル部分が実質的にドーム形状である、請求項２８〜３３のいずれか１項に記載の装置。
35. 前記ノズル部分は、実質的に複合ドーム形状である、請求項３４に記載の装置。

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