JP6378320B2 - 工具保持具 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分（おいて書き）に準じた工具保持具、及び、請求項１１の前提部分（おいて書き）に準じた工具の配置構造に関する。

本件のタイプの工具保持具は、ドイツ特許公開第ＤＥ４０ １９ ５０６ Ａ１号によって知られている。その工具保持具は、本体を有し、および、切削ヘッドとして構成された回転工具であって、対応する収容孔を持った回転工具が配置され得るところの保持ピンを有している。冷却剤および／または潤滑剤を搬送するためのチャネル（溝、通路）であって、且つ保持ピンの外周部に開口しているチャネルが、工具保持具に設けられている。そして冷却剤および／または潤滑剤は、切削ヘッドの複数の冷却（剤）孔を介して、切削ヘッドのカッターへと搬送（移送）される。回転工具は、保持ピンの前端面で、保持ピンの中央に配置された嵌め合わせ用ねじ山にねじ込まれるボルトによって取り付けられ、こうして回転工具を工具保持具に張設(tension)している。冷却剤および／または潤滑剤を回転工具の切刃に誘導するために、冷却剤および／または潤滑剤用の少なくとも１つのチャネルが、雌ねじと雄ねじの間の環状の突出部(ridge)に設けられている。とりわけ、より小さな直径の保持ピンを備える、より小さな工具保持具になるほど、このような冷却剤および／または潤滑剤のためのチャネルによって、頑健性および強度がさらに低減され、それゆえ、破損を確実に防ぐことができなくなる。このチャネルを作製するために、傾斜孔が導入されねばならないが、そのことは極めて高価である。更には、応力亀裂が容易に発生しうることから、通常必要とされる保持ピンの硬化は、冷却（剤）孔の領域での薄い壁厚によって妨げられる。

ドイツ特許公開第ＤＥ４０ １９ ５０６ Ａ１号公報

本発明によって対処（解決）される課題は、経済的で且つ容易に作製可能な工具保持具を創出すること、および、作製に多大な労力と費用をかけずに回転工具の切刃の冷却を可能とするような、前記の工具保持具を備えた工具の配置構造を創出することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を持つ工具レセプタクル（工具受入れ体）、及び、請求項１１に記載の特徴を持つ工具の配置構造によって解決される。本発明の有利な構成は、従属する請求項にて特定される。

本発明に従う工具保持具は、保持ピンの縦方向（長手軸方向）においてその正面に向かって冷却剤および／または潤滑剤を誘導するための少なくとも１つの縦溝が、保持ピンの外周部に形成されることを特徴とする。縦溝は、保持ピンの長手軸方向に平行に延びるが、らせん状であってもよい。これらの縦溝（好ましくは円弧状の断面で形成される）は、先行技術による概ね傾斜した孔について可能である場合よりも、容易に作製され得る。

好ましくは、少なくとも１つのチャネルが、保持ピンから本体への移行部（transition、又は遷移領域）で開口している。このことは、保持ピンの主要部分で断面が減少しないことを保証し、それゆえ、少なくとも１つのチャネルを弱化させることがない。

極めて低摩擦で、冷却剤および／または潤滑剤の流れを促進させる、冷却剤および／または潤滑剤用の移行部を創出するために、前記少なくとも１つのチャネルが縦溝に開口していることが好ましい。

特に好ましい実施形態において、保持ピンの周方向に延びる環状溝によって連結される複数の縦溝は、保持ピンの外周に形成されてもよい。冷却剤および／または潤滑剤は環状溝によって供給（分配）される。これは、潤滑剤がほんの数本のチャネルで溝に誘導され、そこに供給される場合に、とりわけ有利である。少数のチャネルは、保持ピンの弱化をもたらしにくくする。低摩擦で、流れを促進させる冷却剤および／または潤滑剤の移行部のために、少なくとも１つのチャネルが縦溝に向かって開口することが好ましい。環状溝は保持ピンの外周部上に連続的に又は断続的に設けられる。冷却剤および／または潤滑剤は、環状溝から進み出て分配され得る。

保持ピンは、その外周部上に、周方向のセンタリング（心出し）用の突出部(ridge)を有している。このセンタリング用突出部は、回転工具との圧力嵌めによる密閉方式（シール方式）で連携するように設計されており、その結果、センタリング用突出部での冷却剤および／または潤滑剤の通過が抑制される。結果として確実な密閉（シール）が達成される。

冷却剤および／または潤滑剤の好ましくない漏出を避けるために、縦溝および環状溝は保持ピンの正面の工具側端面とセンタリング用突出部との間に配設され得る。このことは、保持ピンと回転工具の間の確実な密閉を可能にすると共に、切刃が付いた工具端面の方向への冷却剤および／または潤滑剤の流通を確保する。保持ピンの正面の工具側端面は、プラグ着脱可能な回転工具の方向に傾斜する自由側面（free side、空間的に空いた側面）である。

流れの誘導をさらに向上させるために、縦溝および環状溝を少なくとも部分的に覆う、環状の薄壁化された中間スリーブが保持ピン上に配設されてもよい。

回転工具とは独立に、冷却剤および／または潤滑剤が常に保持ピンの端面に誘導されるように、中間スリーブは、好ましくは密閉式に、圧力嵌めの方法で保持ピンに連結されてもよい。これは、例えば中間スリーブを保持ピン上に押圧または焼き嵌めすることによって実現される。上記の摩擦による連結に加え、中間スリーブはまた、粘着やねじ連結などにより、恒久的に又は着脱可能に連結されうる。中間スリーブの材料として、鉄、真鍮、アルミニウム、プラスチックなどが使用されうる。

別の好ましい実施形態では、中間スリーブは、その外周部において、回転工具をセンタリング（心出し）するためのセンタリング用ビード(bead)を有してもよい。センタリング用ビードは、回転工具の据え付け時に弾性的に変形し、回転工具をセンタリングするとともに減衰効果を有する。

有利な実施形態において、冷却剤および／または潤滑剤を誘導する縦溝および環状溝は、中間スリーブの内周部に設けられてもよい。

この中間スリーブは作製が容易かつ経済的であるため、単純な方法で、工具保持具上に冷却剤および／または潤滑剤チャネルを形成することを可能にする。

本発明によれば、上記のタイプの工具保持具、および、保持孔を持った回転工具を有してなる工具の配置構造についても特許請求されている。本発明では、回転工具の長手軸方向に冷却剤および／または潤滑剤を搬送するための少なくとも１つの工具側縦溝が、保持孔の内周部に形成されている。これにより、保持ピンの断面、ひいてはその安定性を減少させることなく、冷却剤および／または潤滑剤の流路断面が拡大される。

工具保持具の少なくとも１つのチャネルは、好ましくは、回転工具の少なくとも１つの工具側縦方向（長手軸方向）チャネルに対して開口している。これにより、冷却剤および／または潤滑剤の円滑な流れによる搬送が可能となる。同様に、回転工具の縦溝は、少なくとも部分的に、工具保持具の工具側縦溝または環状溝に重なることができ、これによって、流通チャネルの断面は拡大され、同様の流れを容易にする効果をもたらす。少なくとも１つの工具側縦溝は、回転工具の長手軸方向に平行に延び得るが、らせん状であってもよい。

本発明の追加の詳細および利点は、図面を参照しての、以下の好ましい実施形態の説明から浮かび上がる。

図１は、本発明に従う工具保持具と回転工具を縦断面（長手軸方向断面）で示す。 図２は、図１の工具保持具と回転工具の詳細を示す図である。 図３は、本発明に従う工具保持具の斜視図である。 図４は、縦断面（長手軸方向断面）における工具保持具と回転工具の別の実施形態の詳細図である。 図５は、縦断面（長手軸方向断面）における工具保持具と回転工具の別の実施形態の詳細図である。 図６は、縦断面（長手軸方向断面）における工具保持具と回転工具の別の実施形態の詳細図である。 図７は、回転工具および追加的な中間スリーブを伴った工具保持具の別の実施形態を示している。 図８は、図７の中間スリーブの詳細図である。

図１は、締付ボルト３によって回転工具２が取り付けられた工具保持具１を示す。工具保持具１は本体４からなり、その正面の工具側端部には保持ピン５が配設されている。回転工具２は切刃として構成され、保持ピン５に対応する保持孔６を有しており、したがって回転工具２が保持ピン５によって工具保持具１に押し付けられ、保持され、および、半径方向にセンタリング（心出し、中央配置）される。

回転工具２とは反対方向の、工具保持具１の側部には、工作機械のスピンドル（図示略）に工具保持具１を取り付けるための、順テーパ状のロック用インターフェイスの形態をしたクランプ面(clamping face)が形成されている。冷却剤および／または潤滑剤は、中央冷却孔７を介して前記スピンドルから切削ヘッド２の切刃８に誘導される。中央冷却孔７から始まって、半径方向孔（放射状孔）の形態をしたチャネル９が設けられており、これらのチャネルは、保持ピン５の外周部において、該保持ピン５から工具保持具１の本体４への移行部にて開口している。

図２は、工具保持具１の一実施形態の詳細図である。半径方向孔９から進み出て、
冷却剤および／または潤滑剤をさらに誘導するための半径方向配置（ラジアル配置）の縦溝１０が、保持ピン５の外周部に設けられ、これにより、冷却剤および／または潤滑剤が保持ピン５と切削ヘッド２の間に誘導されるようになっている。環状チャンバ１１が切削ヘッド２の内部に設けられており、ここで、環状チャンバ１１に向かって縦溝１０が開口し、環状チャンバ１１から切削ヘッド２の切刃８に向けて半径方向供給孔１２が直接冷却剤および／または潤滑剤を誘導する。

図３は、縦溝１０が前進する様子を、工具保持具１の斜視図で表している。半径方向孔９と同様に、縦溝１０は、保持ピン５の周囲に均一に配置（分布）され、保持ピン５の縦方向（長手軸方向）に配向されている。また、縦溝１０は、半径方向孔９の出口と整列（整合）している。冷却剤および／または潤滑剤のより良好な供給（分配）のために、半径円周方向の環状溝１３が設けられ、保持ピン５から本体４への移行部に直接的に配設されている。環状溝１３は、異なる縦溝１０間の均圧化、および、縦溝１０への冷却剤および／または潤滑剤の均一な供給（分配）を可能にする。

切削ヘッドを回転固定して締め付ける（クランプする）ための様々な方法が図３にも示されている。切削ヘッド２は、通常、工具保持具１が組み立てられる場合に、工具保持具１の保持要素１４が係合する、半径方向の横溝を有する。工具保持具１の本体に対して切削ヘッド２を張設する締付ボルト３が、切削ヘッド２を長手軸方向に固定するために設けられている。横溝が施された切削ヘッド２の標準的な設計の故に、保持要素１４を超えて切削ヘッド２の横溝を経由する冷却剤および／または潤滑剤の好ましくない漏出を防ぐために、追加的なシール（図示略）が環状溝１３に設けられてもよい。ただし、冷却剤および／または潤滑剤の意図せぬ漏出を防ぐために、保持要素の領域で環状溝１３を遮断することも、代替的に可能である。

図４は、工具保持具の別の実施形態を示しており、そこでは、半径方向孔９は、上記と同様に保持ピン５の半径方向円周に向かって開口しているが、保持ピン５の本体４への移行部からずれている（オフセットしている）。このことは、保持ピン５の外周に位置する半径方向孔９の出口と、保持ピン５の本体４への移行部との間に、保持ピン５の外周上のセンタリング用突出部１５を設けることを可能とする。センタリング用突出部１５は半径方向に且つ周方向に形成され、弾性的に変形可能である。センタリング用突出部１５は切削ヘッド２の保持孔６の内径に対して過剰寸法を有し、そのため、圧力嵌めによる密閉効果をもたらし、本体４に向かう冷却剤および／または潤滑剤の流路が確実に妨げられるようになっている。縦溝１０および環状溝１３は、保持ピン５の工具側前端面１６とセンタリング用突出部１５との間に配置されている。また、センタリング用突出部１５の弾性的変形により、工具保持具１上での切削ヘッド２の良好なセンタリング（心出し）が達成される。

図５は、工具保持具の別の実施形態の詳細図を示している。図４の実施形態とは異なり、この場合の切削ヘッド２は、保持ピン５の縦溝１０に対向する、保持孔６内の工具側縦溝１７を有する。つまり、結果として保持ピン５の断面を減少させることなく、冷却剤および／または潤滑剤の流れ断面を拡大する。ここでは図示されていない実施形態では、工具側縦溝１７は保持ピン５の縦溝１０からずれて（オフセットして）、切削ヘッド２に設けることもできる。この場合、冷却剤および／または潤滑剤は、図３の環状溝１３と同様に、切削ヘッド２または保持ピン５の１つ以上の環状溝を通って工具側縦溝１７に供給（分配）され得る。

図６は、追加的な実施形態を示しており、そこでは、切削ヘッド２の保持孔６は工具側縦溝１７を有しているが、先述の実施形態とは異なり、保持ピンには縦溝が存在しない。その結果、保持ピン５の断面領域は減少されないため、強度は低下しない。

図７は、回転工具２を含む工具保持具の別の実施形態を示している。その構成は、基本的に図４と対応するが、保持ピン５と保持孔６の間に中間スリーブ１８が配設されている点で異なる。

中間スリーブの構造が図８にて詳細図で図示されている。図４に示される実施形態のように、保持ピン５はセンタリング用突出部１５も有している。中間スリーブ１８はこのセンタリング用突出部１５に対し押圧され、わずかに寸法が小さいことで、保持ピン５に対し圧力嵌めの方法で密閉（シール）する。保持ピン５の縦溝１０に対向して形成された縦溝２０は、図５の実施形態と同程度に、中間スリーブ１８に形成されている。冷却剤および／または潤滑剤をより良好に供給するために、円周方向の環状溝１９も中間スリーブ１８に形成されている。中間スリーブ１８に対して回転工具２をセンタリング（中央配置）するために、スリーブは、弾性的に変形可能で且つ減衰効果を持つセンタリング用ビード２１をその外周に有しており、回転工具２との組み立て時には過剰寸法により、ビードは若干粉砕される。

明細書および図面は、一貫して切削ヘッドのことを回転工具２と言及しているものの、本発明はそれに限定されない。工具保持具の保持ピン上に配置するための保持孔を持ち、切刃に冷却剤および／または潤滑剤を供給する、すべての回動可能な回転対称マシニングツールは、本発明の意味の範囲において「回転工具」とみなされる。これらには、特に、具ライス工具や削孔工具（ドリル）が含まれる。

中間スリーブは、本発明に従う保持ピンと併用して使用され得るが、既知の保持ピンとともに使用されることもある。後者の場合、密閉効果は二次的であり、有利な減衰効果が最重要となる。

Claims (12)

1. 本体（４）および保持ピン（５）を有し、当該保持ピン上には対応する保持孔（６）を持った回転工具（２）が配置可能である、工具保持具（１）であって、
   前記保持ピン（５）の外周部に開口する少なくとも１つのチャネル（９）が、冷却剤および／または潤滑剤を搬送するために設けられている、工具保持具（１）において、
   前記保持ピン（５）の長手軸方向に冷却剤および／または潤滑剤を誘導するための少なくとも１つの縦溝（１０）が、前記保持ピン（５）の外周部に設けられている、ことを特徴とする工具保持具。
2. 少なくとも１つのチャネル（９）は、前記保持ピン（５）の前記本体（４）への移行部に開口している、ことを特徴とする請求項１に記載の工具保持具。
3. 少なくとも１つのチャネル（９）は、縦溝（１０）に向かって開口している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の工具保持具。
4. 複数の縦溝（１０）が、前記保持ピン（５）の周方向に延びる環状溝（１３）によって連結されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の工具保持具。
5. 少なくとも１つのチャネル（９）が、前記環状溝（１３）に向かって開口している、ことを特徴とする請求項４に記載の工具保持具。
6. 前記保持ピン（５）は、その外周部において周方向のセンタリング（心出し）用突出部（１５）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の工具保持具。
7. 前記保持ピン（５）は、その外周部において周方向のセンタリング（心出し）用突出部（１５）を有しており、
   前記縦溝（１０）および前記環状溝（１３）は、前記保持ピン（５）の前端面（１６）と前記センタリング用突出部（１５）との間に配設されている、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の工具保持具。
8. 前記縦溝（１０）および前記環状溝（１３）を少なくとも部分的に覆う、環状の薄壁化された中間スリーブ（１８）が、前記保持ピン（５）上に設けられている、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の工具保持具。
9. 前記中間スリーブ（１８）は、圧力嵌めの方法で密閉式に前記保持ピン（５）に連結されている、ことを特徴とする請求項８に記載の工具保持具。
10. 前記中間スリーブ（１８）は、その外周部において、前記回転工具（２）をセンタリングするためのセンタリング用ビード（２１）を有している、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の工具保持具。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の工具保持具、及び、保持孔（６）を持った回転工具（２）を有してなる工具の配置構造において、
    前記保持孔（６）は、その内周部において、前記回転工具（２）の長手軸方向に冷却剤および／または潤滑剤を誘導するための少なくとも１つの工具側縦溝（１７）を有する、ことを特徴とする工具の配置構造。
12. 前記工具保持具（１）の少なくとも１つのチャネル（９）は、前記回転工具（２）の少なくとも１つの工具側溝（１７）に向かって開口している、ことを特徴とする請求項１１に記載の工具の配置構造。

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