JPH1043982A - 工具付属装置 - Google Patents

工具付属装置

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JPH1043982A
JPH1043982A JP9094920A JP9492097A JPH1043982A JP H1043982 A JPH1043982 A JP H1043982A JP 9094920 A JP9094920 A JP 9094920A JP 9492097 A JP9492097 A JP 9492097A JP H1043982 A JPH1043982 A JP H1043982A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ネジ穴加工の際の工具の着け外しや、装置の
取り替えが不要であり、段取り時間が短く、加工精度に
優れた工具付属装置を提供する。 【解決手段】 一つの中心軸を有する１基のハウジング
２２と工具ホルダー１４が少なくとも部分的に相互の内
部に位置し、当工具ホルダーはハウジング上部において
実働態勢に置かれた１組の工具付属装置アッセンブリー
において、軸方向に直面する第１および第２の表面５４
／５６が配設され、それぞれがハウジング上方および工
具ホルダーのマウント部１６上方に位置し、少なくとも
部分的に中心軸周囲に延伸し、かつ相互に当接可能で、
これにより、前記工具ホルダーが実働態勢に置かれた時
点で当工具ホルダーがハウジングに向けて行なう軸方向
の運動を制限する。少なくとも前記の第１および第２の
表面の一つは前記中心軸に直交する平面に対し非平行状
態にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は中心軸を有する各一
基のハウジングおよび工具ホルダーを有する工具付属装
置アッセンブリーに関し、当該工具ホルダーは第一およ
び第二位置間にあるハウジングと相関する態様で軸方向
に誘導されることにより第一および第二位置のいずれか
において前記ハウジングと相関して半径方向に移動でき
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的にネジ切穴は２段階の工程を介し
て形成される。具体的には、最初にドリリングなどの工
程を介して穴が形成される。この工程においてドリルビ
ットを用いて所望の穴位置において、穴中心軸周囲で前
記ドリルビットを駆動し、物体素材を加工対象物体から
除去する。第二段階においてタッピングなどの工程を介
して穴内にネジを形成する。この工程において穴内にタ
ッピング工具を挿入して穴中心軸周囲でこれを駆動し更
なる物体素材を除去して複数の歯形を形成する。この場
合、ドリルの中心軸に整合されたタッピング工具の中心
軸を採用することが好ましい。
【０００３】ドリリングおよびタッピングから成る２段
階の機械加工工程のいずれの工程においても、広範囲に
性能特性が異なる工具付属装置アッセンブリーを必要と
する。例えば、ドリリング工程においては、工具付属装
置アッセンブリーと相関するドリルの制御範囲外の挙動
を最小限に抑制するためドリルを確実に保持できる工具
付属装置アッセンブリーを必要とする。計画通りに窄穴
するため、設計の中心軸に対してドリルの中心軸（即ち
形成される穴の中心軸）が移動することは非常に好まし
くないことである。形成された穴中心軸と計画された穴
中心軸との差違が許容公差よりも大きければ加工対象物
体はスクラップ化されるかもしれない。たとえ形成され
た穴中心軸と計画された穴中心軸との差違が所定公差範
囲内であっても計画された穴と形成された穴との間の相
対的僅少差違が発生することにより、タッピング工具の
損傷または破壊を予防するために、穴内にネジを形成す
るタッピング工程において計画された中心軸と相関する
タッピング工具の中心軸を転位できうることが要求され
る。従って、上記事故を避けるために、ドリル付属装置
アッセンブリーはドリルビットを頑丈に固定保持できる
のがより望ましい。
【０００４】対照的に、好ましいタッピング工具付属装
置アッセンブリーの一つは、当該アッセンブリーの中心
軸と相対的かつ比較的自由に半径方向および軸方向にタ
ッピング工具を移行または浮動させることができるもの
である。半径方向の移行または浮動は、当該工具付属装
置アッセンブリーの中心軸に対して相対的に半径方向の
当該工具の中心軸の転位運動として特徴付けられる。穴
形成工程において形成された穴（ドリル穴）の中心軸
が、計画された穴中心軸に正確に整合されていない場合
にタッピング工具が損傷することを予防するためにも、
タッピング工具が半径方向の移行運動できることが望ま
しい。また全体的に加工対象物体のための公差面で望ま
しくかつ許容できるのであれば、穴穿設において半径方
向の浮動がより大きい公差を許す結果となる。半径方向
の浮動を含む種々の実施例がアメリカ合衆国特許USP4,1
11,442, USP4,439,075およびUSP4,547,101に開示されて
いる。
【０００５】タッピング工具付属装置アッセンブリーに
おいても軸方向の浮動は望ましい。加工工程においてタ
ッピング工具が自己の中心軸回りの回転を一定の速度で
行なう場合には、一般的に加工対象物体内に挿入するタ
ッピング工具の送り率は工具保持装置アッセンブリーの
送り率よりも大きい。送り率の相違を調節するために
は、工具が工具付属設備アッセンブリーから離脱する事
故の発生またはタッピング工具が損傷を蒙るのを予防す
るための当該工具アッセンブリーの送り率とタッピング
工具の回転速度とを同調させる特殊なかつ相対的に高価
な設備を購入することもできる。しかしこれに代えて、
タッピング工具を一定の回転速度で回転させかつ工具付
属設備アッセンブリーと相関して自己の送り率をもって
タッピング工具を軸方向に移動できるように工具保持ア
ッセンブリーを設計することも可能である。軸方向の浮
動形態を含む種々の設計技法がアメリカ合衆国特許USP
4,364,694およびUSP4,514,115に開示されている。
【０００６】前記ドリル付属装置アッセンブリーが工具
保持アッセンブリーと相関するほぼ一定の位置により好
ましい態様で工具を保持し、かつ前記タッピング工具付
属設備アッセンブリーのより好ましい態様で前記工具保
持アッセンブリーと相関して工具をほぼ自由に移動させ
ると仮定すれば、通常、これらの２段階になる機械加工
工程は異なった２種の工具設備アッセンブリーを作動し
て実施される。従って、更なる結果として、通常の場
合、ネジ切り穴形成のための２段階工程はドリル加工後
およびタッピング加工前に工具付属設備アッセンブリー
自体を変更するか、または一つの機械上でドリル加工し
他の機械上でタッピング加工を行なうことにより実施さ
れる。
【０００７】工具設備アッセンブリーの変更によるかま
たは異種の２つの機械設備の稼動によるかのいずれの場
合においても生産コストの増大を招きかつ生産性は低下
する。例えば、各加工段階の合間に工具付属設備アッセ
ンブリーを変更する場合には、ドリル付属設備アッセン
ブリーを切り放し、タッピング工具付属設備アッセンブ
リー を装着し、その後にタッピング工具の中心軸が計
画された穴の中心軸に確に整合できるようにタッピング
工具の心立てを行なうため時間を浪費する。さらに異な
る２種の機械を作動する場合、一方の機械から他方の機
械に加工対象物体を移行させ、その後にタッピング工具
の中心軸が計画通りに穴の中心軸に正確に整合できるよ
うに加工対象物体の心立てを行なうため時間を浪費す
る。仮により通常的な位置自在の複数の垂直式または水
平式スピンドル機械の代わりに１基のマシニングセンタ
ーを利用する場合でも、工具交換のためにある程度の時
間を必要とする。消失時間の増大および不整合とエラー
発生率の増加に伴い生産コストは増大し、さらに／また
は生産性水準が低下する。本発明は、ネジ穴加工の際の
工具の着け外しや、装置の取り替えが不要であり、段取
り時間が短く、且つ加工精度に優れる工具付属装置を提
案することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記を課題を解決するた
めの請求項１記載の発明は、一つの中心軸を有する１基
のハウジングと、工具保持部および当該工具保持部から
軸方向に間隔をおいて配設されるマウント部とを有する
１基の工具ホルダーと、前記ハウジングおよび前記工具
ホルダーの前記マウント部のうちの一方に配設された突
起体と、前記ハウジングおよび前記工具ホルダーのマウ
ント部のいずれかの他方に配設された受容部であって、
前記工具ホルダーが実働状態のまま前記ハウジングに位
置するとき、前記ハウジングおよび前記工具ホルダーの
一方の少なくとも一部が、他方内に有るように、前記突
起体を受領するための構成とを含み、前記ハウジングお
よび工具ホルダーのマウント部に位置すると共に軸方向
に対面する第１および第２の表面を持ち、各表面は少な
くとも部分的に中心軸の周囲に延伸して相互に当接し、
前記工具ホルダーが実働状態にあるとき前記ハウジング
に向かう当該工具ホルダーの軸方向運動を制限し、か
つ、前記第１および第２の表面の少なくともその一方が
中心軸に直交する平面に対し非平行であることを特徴と
する工具付属装置である。
【０００９】請求項２記載の発明は、前記第１表面は断
面的に見て実質的に平坦であることを特徴とする請求項
１に記載の工具付属装置である。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記第１および第
２表面は断面的に見て実質的に平坦であることを特徴と
する請求項１に記載の工具付属装置である。
【００１１】請求項４記載の発明は、前記第１表面は前
記中心軸に対し第１の角度にあり、第２表面は第２の角
度にあり、第２角度は中心軸に対し実質的に第１角度の
補角をなすものであることを特徴とする請求項３に記載
の工具付属装置である。
【００１２】請求項５記載の発明は、前記第１および第
２表面は実質的に完全に前記中心軸周囲に延伸すること
を特徴とする請求項４に記載の工具付属装置である。
【００１３】請求項６記載の発明は、前記突起体および
受容部は前記工具ホルダーが実働状態にあるとき当該工
具ホルダーおよびハウジングが相関状態において半径方
向に移動できるような相対的次元にあることを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれかに記載の工具付属装置であ
る。
【００１４】請求項７記載の発明は、前記突起体は環状
の外面を有し前記受容部は環状の内面を有し、かつ当該
突起体が当該受容部内で心出しされたとき当該突起体外
面と当該受容部内面間に空間が存在することを特徴とす
る請求項１乃至６のいずれかに記載の工具付属装置であ
る。
【００１５】請求項８記載の発明は、前記空間は 0.000
27乃至 0.0016 インチの空間であることを特徴とする請
求項７に記載の工具付属装置である。
【００１６】請求項９記載の発明は、前記第１および第
２表面は相互に当接可能であり、これにより前記工具ホ
ルダーが実働状態にあるとき前記ハウジングに相関する
工具ホルダーの半径方向への運動を制限することを特徴
とする請求項１乃至８のいずれかに記載の工具付属装置
である。
【００１７】請求項１０記載の発明は、前記工具ホルダ
ーが前記ハウジングから軸方向に離脱する運動を制限す
るため両者間において協働する手段をさらに含むことを
特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の工具付属
装置である。
【００１８】請求項１１記載の発明は、前記制限手段は
前記工具ホルダーおよびハウジングのいずれか一方に配
設された一本のピンおよび当該工具ホルダーおよびハウ
ジングのいずれか他方に配設された前記ピン受け入れ用
の延伸スロットで構成され、当該延伸スロットは当該ピ
ンと当接する表面により境界されていることを特徴とす
る請求項１０に記載の工具付属装置である。
【００１９】請求項１２記載の発明は、前記工具ホルダ
ーを前記ハウジングに向けて軸方向に駆動するために当
該工具ホルダーおよびハウジング間において作動するス
プリング部材をさらに含むことを特徴とする請求項１乃
至１１のいずれかに記載の工具付属装置である。
【００２０】請求項１３記載の発明は、前記スプリング
部材が前記ピンに当接することを特徴とする請求項１２
に記載の工具付属装置である。
【００２１】請求項１４記載の発明は、前記工具ホルダ
ーは軸方向に直面する一つの表面により境界される第２
の受容部を有し、前記スプリングは少なくとも部分的に
当該第２の受容部内部に位置し、かつ当該スプリングは
前記ピンおよび当該第２受容部を境界する前記の軸方向
に直面する表面との間において圧縮されることを特徴と
する請求項１２又は１３に記載の工具付属装置である。
【００２２】請求項１５記載の発明は、一つの回転軸を
有する１基の工具と、第１のドリル部と、当該第１ドリ
ル部と相関して軸方向に間隔をもって位置する第２のタ
ッピング部とを組合わせ、前記工具ホルダーおよび工具
間において工具ホルダーで実働状態にある当該工具を維
持するための協働手段が配設され、当該工具ホルダーは
前記第１および第２表面が当接状態のとき前記ハウジン
グと相関する第１の軸方向位置ａにあり、かつ前記第１
および第２の表面が当接しないように当該工具ホルダー
が当該ハウジングから軸方向に離別するとき当該ハウジ
ングと相関する第２の軸方向位置ｂにあり、かつ当該工
具ホルダーが第２位置にあるとき当該工具ホルダーが前
記ハウジングと相関して半径方向に移動できるよう当該
ハウジングと工具ホルダーが相対的次元にあることを特
徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の工具付属
装置である。
【００２３】請求項１６記載の発明は、前記工具ホルダ
ーが前記第２位置から前記第１位置に移行する際に当該
工具ホルダーが不変的に半径方向にお互いに相関して整
合されるように第１および第２表面が形成されているこ
とを特徴とする請求項１５に記載の工具付属装置であ
る。
【００２４】請求項１７記載の発明は、前記工具ホルダ
ーは中心軸を有し、かつ当該工具ホルダーが不変的に工
具ホルダーおよびハウジングの中心軸と整合し両軸が実
質的に一致するように前記第１および第２表面が形成さ
れていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか
に記載の工具付属装置である。
【００２５】請求項１８記載の発明は、前記工具ホルダ
ーが前記第２位置から前記第１位置に移行した際に当該
工具ホルダーが前記ハウジングと相関して半径方向に完
全に固定されるように第１および第２表面が形成されて
いることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに
記載の工具付属装置である。
【００２６】請求項１９記載の発明は、前記第１および
第２表面は断面的に見て実質的に平坦であり、各表面は
実質的に完全に中心軸周囲に延伸していることを特徴と
する請求項１８に記載の工具付属装置である。
【００２７】請求項２０記載の発明は、前記突起体は環
状の外面を有し、前記受容部は環状の内面を有し、かつ
前記工具ホルダーが前記第２位置にあるとき当該工具ホ
ルダーは前期ハウジングと相関して半径方向に浮動でき
ることを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれかに記
載の工具付属装置である。
【００２８】請求項２１記載の発明は、一つの中心軸を
有する１基のハウジングと、一つの中心軸を有する１基
の工具ホルダー、および当該ハウジングにおいて実働状
態にある当該工具ホルダーを維持しかつ第１の位置ａお
よび第２の位置ｂ間において当該ハウジングと相関して
当該工具ホルダーが行なう軸方向運動を誘導するため当
該ハウジングと工具ホルダー間で協働する手段を有し、
前記第１の位置において当該ハウジングおよび工具ホル
ダー間の相対的半径方向運動が完全に防止され、かつ前
記第２の位置において当該工具ホルダーは当該ハウジン
グと相関して半径方向に浮動できることを特徴とする工
具付属装置である。
【００２９】請求項２２記載の発明は、ドリル部および
タッピング部を具備する１基の回転工具と結合し、前記
工具ホルダーが第１の位置にあるとき当該回転工具のド
リル部が加工対象物体を貫通し、かつ前記工具ホルダー
およびハウジングは実質的に固定した相対位置を有し、
前記工具ホルダーが第２の位置にあるとき当該タッピン
グ部が加工対象物体内に進入し、これにより前記工具が
前記ハウジングと相関して半径方向に浮動できることを
特徴とする請求項２１に記載の工具付属設備である。
【００３０】請求項２３記載の発明は、次の各ステップ
を備えるネジ山形成方法である。 （１）一つの中心軸を有する１基のハウジングと、各１
個のドリル部およびタッピング部を具備する１基の回転
工具、および前記ハウジングにおいて実働状態にある１
基の工具ホルダーを維持しかつ、ハウジングおよび工具
ホルダー間の相対的半径方向運動が防止される第１の位
置ａおよび工具ホルダーがハウジングと相関して半径方
向に浮動可能である第２の位置ｂ間において前記ハウジ
ングと相関して前記工具ホルダーが行なう軸方向への相
対的運動を誘導するため前記ハウジングと工具ホルダー
間において協働する手段を供給するステップ （２）第１段階の進行率で前記ハウジングを第１方向に
前進させながら前記工具ホルダーを初速で回転させるこ
とにより前記ドリル部を第１段階の速度をもって第１方
向に前進させて加工対象物体内部に穿穴を形成するステ
ップ （３）前記工具ホルダーを初速で回転し第１段階の進行
率で第１方向に前進させながら前記タッピング部を前進
させて加工対象物体内部に進入させこれによりタッピン
グ部が加工物体と噛み合い、その結果、タッピング部は
初速よりも速い進行率で第１方向に前進しこれにより前
記工具ホルダーを第２位置に進入させて複数のネジ山を
形成するステップ （４）前記回転工具を穿穴済の加工物体から退出させる
ステップ
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明は、一つの形態において、
１基の工具付属設備アッセンブリーに下記が配設され
る。即ち、中心軸を有する１基のハウジング、１つの工
具保持部と当該工具保持部から軸方向に間隔をもって配
設された１つのマウント部とを有する１基の工具ホルダ
ー、前記ハウジングおよび当該工具ホルダーのうちの一
方に配設された１基の突起体、そして前記ハウジングお
よび当該工具ホルダーのマウント部の他の一方に配設さ
れ少なくとも前記ハウジングおよび工具ホルダーの一部
分が内在できるように前記突起体を収容する１基の受容
部(receptacle)、なおそのうちの一つは他の内部に存在
し、かつ前記工具ホルダーは前記ハウジング上において
作動状態にある。さらに、軸方向に対面する第１および
第２の表面が配設され、それぞれが前記ハウジングおよ
び前記工具ホルダーのマウント部の上部にあり、少なく
とも部分的に中心軸周囲に延伸し、かつ作動状態にある
前記工具ホルダーを有する前記ハウジングに向かう工具
ホルダーの軸方向運動を制限するために前記第１および
第２表面は相互に接触可能である。前記第１および第２
表面の少なくとも一方は中心軸に直交する一つの平面に
対し非平行状態にある。
【００３２】前記第１および第２表面は中心軸周囲全体
に延伸しても良い。また第１および第２表面の一方また
は双方は断面的に見て平面であっても良い。
【００３３】一つの形態において第１表面は中心軸に対
し第１の鋭角状態にあり、第２表面は第１角度の補角と
しての第２の鋭角状態にある。
【００３４】前記の突起体および受容部は以下に記述す
るように、前記工具ホルダーおよびハウジングが一つの
相対的軸位置にあって双方が互いに相対的に一つの半径
方向に移動しうるように突起体および受容部は相対的な
次元を有する。一つの形態において、前記突起体は環状
の外面を有し、一方前記の受容部は環状の内面を有し、
当該突起体は当該受容部内において心立てされ、これら
内外表面は0.00027 〜0.0016インチの間隔をもって半径
方向に配設される。
【００３５】一つの形態において、作動状態にあってか
つ前記ハウジングと相関する第１の軸位置にある前記工
具ホルダーを有する前記ハウジングと相関する前記工具
ホルダーの半径方向の運動を制限するために前記第１お
よび第２表面は相互に接触可能である。この工具ホルダ
ーが前記ハウジングと相関して第２の軸位置から第１の
位置に移行する際に工具ホルダーが不変的にハウジング
と相関的に半径方向に整合されるように前記第１および
第２表面が整形されても良い。ここで第１および第２表
面は接触しない。前記工具ホルダーおよびハウジングは
それぞれの軸が殆ど一致した状態で一線上に整合されて
も良い。前記工具ホルダーが第２位置から第１位置に移
行する際に前記第１および第２表面は前記ハウジングと
相関して半径方向に前記工具ホルダーを実質的に固定さ
せても良い。
【００３６】前記工具ホルダーが前記ハウジングから離
れ行く軸方向の運動を制限しても良い。一つの形態にお
いて、この制限措置は前記工具ホルダーまたは前記ハウ
ジング上部に配設した一本のピンと、このピンを受領す
るために前記工具ホルダーおよびハウジングの他方に延
伸スロットを配設することにより達成される。この延伸
スロットは前記ピンと隣接する一つの表面の間で境界さ
れる。
【００３７】通常、前記工具ホルダーは前記ハウジング
に向けて付勢され、この付勢は一本のスプリング部材に
より達成できる。
【００３８】一つの形態において、前記工具ホルダーは
一つの軸方向に直面する一つの表面により境界される第
２の受容部を有し、前記スプリング部材の少なくとも一
部が当該第２の受容部内に位置し、当該スプリングは前
記ピンと第２受容部を境界する前記軸方向に直面する表
面により圧縮される。
【００３９】前記工具アッセンブリーは、回転軸、第１
のドリル部、および第１ドリル部と相関し軸方向に間隔
を有する第２のタッピング部を有する１基の工具との組
み合わせ形態で配設されても良い。当該工具は前記工具
ホルダー上部の作動位置に維持される。相互に隣接する
第１および第２表面を有する前記ハウジングと相関する
第１の軸位置およびハウジングから軸方向に離れ去る前
記工具ホルダーを伴う前記ハウジングと相関する第２の
軸位置に当該工具ホルダーが位置する。ここで工具ホル
ダーがハウジングから軸方向に離脱する際には前記第１
および第２表面は当接しない。当該工具ホルダーが第２
の位置にある際に工具ホルダーがハウジングと相関的に
半径方向に移動できるようにハウジングと工具ホルダー
は相関的な次元にある。
【００４０】本発明の他の形態において、各々が中心軸
を有する１基のハウジングと１基の工具ホルダーを有す
る１基の工具付属装置アッセンブリーが提供され、また
これらはそれぞれハウジング上部において作動状態にあ
る工具ホルダーを維持するためかつ前記ハウジングと工
具ホルダー間の相対的半径方向への運動が、実質的に防
止される第１位置ａと、工具ホルダーがハウジングと相
関して半径方向に浮動できる第２位置ｂの間でハウジン
グと相関して工具ホルダーが軸方向に移行する動作を誘
導するため前記ハウジングと前記工具ホルダー間で協動
する構成が提供される。
【００４１】本発明は同時にネジ切り穴の形成方法をも
提供する。この形成方法は下記のステップを含む。即
ち、第１の中心軸を有するハウジングがある工具付属装
置アッセンブリー、１つのドリル部と１つのタッピング
部を有し前記工具ホルダー上部に位置する１基の回転工
具、および前記ハウジング上部において作動状態にある
工具ホルダーを維持するためかつ第１位置ａと第２位置
ｂ間においてハウジングと相関的になされる工具ホルダ
ーの軸方向への移動を誘導するためハウジングと工具ホ
ルダー間を協動させる構成を提供する。ここで、第１位
置ａにおいてハウジングと工具ホルダー間の半径方向へ
の運動が防止され、第２位置ｂにおいて工具ホルダーは
ハウジングと相関して半径方向に浮動できる構成に成
る。
【００４２】本発明の形成方法はさらに下記を含む。前
記ドリル部を加工対象物体内で駆動して一つの穴孔を形
成できるように前記ハウジングを第１段階の進行率で第
１方向に前進させながら前記工具ホルダーを第１段階の
速度で回転させるステップ、その後、タッピング部が加
工対象物体にな係合するために、工具ホルダーを第１段
階の速度で回転させながら第１段階の速度で第１方向に
前進させ、前記タッピング部を加工対象物体に形成され
た穴孔内部に前進させて填め込み、その結果、タッピン
グ部は第一段階の進行率よりも大きい進行率で第１方向
に前進することにより前記工具ホルダーは浮動可能の第
２位置内に移動する。その後、当該工具を加工対象物体
内から引き出す。
【００４３】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明の一実施例に成る１基の工具付属装置アッセ
ンブリーの部分断面図であり、同装置は協動する各１基
の工具ホルダーとハウジングを含み、同工具ホルダーは
ハウジングと相関して第１の位置にあり、図において本
工具付属装置アッセンブリーは１基の自動化されたドリ
リングヘッドに実働状態で接続されている。図２は図１
に示す自動化されたドリリングヘッドから解離された工
具付属装置アッセンブリーを示す。図３はハウジングと
相関して最遠部に延伸した位置にある図２に示す工具ホ
ルダーを示す。図４は本発明のもう一つの実施例として
通常のドリル装置に適用可能に設計された工具付属装置
の断面図を示す。図５は自動工具交換機を具備するマシ
ニングセンターに適用可能に設計された本発明のさらな
る実施例の断面図を示す。
【００４４】本発明の好ましい一実施例は、自動化ドリ
リングヘッド８である。自動化ドリリングヘッド８は、
アメリカ合衆国特許 USP4,902,176 に "Electric drill
inghead"として紹介された構成に、本発明を適用した事
例である。当該ドリリングヘッド８は部分的に図１に図
示される。本発明によれば、１基の浮動式工具ホルダー
１４の第１端部１２に相当する一つの実働位置に１基の
工具１０が固定される。当該工具ホルダー１４はその先
端に工具保持部１５と他の端部１６にマウント部を有す
る。当該工具ホルダー１４の上部（図面右側）には、一
つの突起体１７が設けられ、この突起体１７は、ハウジ
ング２２の第１端部２０に配設された受容部１８(recep
tacle)内に設定される。当該ハウジング２２上部には実
働状態の工具ホルダー１４が位置する。一方、前記ドリ
リングヘッド８に接するラム２８の受容部(receptacle)
２６内には前記工具ホルダーハウジング２２の第２端部
２４が配設される。このラム２８は前記ドリリングヘッ
ド８に接するボデイ３２内部の受容部(receptacle)３０
内に配設される。なお、変形例として、当業者に知られ
ているように前記突起体１７をハウジング２２に、また
前記受容部１８を工具ホルダー１４に配設しても良い。
【００４５】操業中において、前記工具ホルダーハウジ
ング２２は１つの駆動スリーブ３４を介して前記ドリリ
ングヘッド８により駆動される。この駆動スリーブ３４
は複数のネジ山３６を介して前記ハウジング２２の第２
端部２４に装着される。前記駆動スリーブ３４の回転に
伴い、これらネジ山３６を介して回転動力は前記工具ホ
ルダーハウジング２２に伝導される。
【００４６】前記工具ホルダーハウジング２２の回転動
力は１本の駆動ピン３８を介して前記浮動式工具ホルダ
ー１４に伝導される。この駆動ピン３８は前記工具ホル
ダーハウジング２２内において直径方向に相対する一対
の穴４０および浮動式工具ホルダー１４内に配設された
一対の延伸スロット４２を貫通している。当該駆動ピン
３８はその両端において１つの止め輪４４により前記工
具ホルダーハウジング２２に固定される。この止め輪４
４は当該工具ホルダーハウジング２２外面に穿設された
１つの溝４６内に配設される。前記延伸スロット４２の
両側４７との相互作用を介して前記駆動ピン３８が工具
ハウジング２２の回転動力を前記浮動式工具ホルダー１
４に伝導している間は当該浮動式工具ホルダー１４は工
具ハウジング２２と相関して自己の中心軸に沿って軸方
向に自由に伸縮する。この理由は前記駆動ピン３８の幅
よりも前記延伸スロット４２の軸方向の長さが長いため
である。
【００４７】前記工具１０を前記工具ホルダー１４に固
定するために、前記浮動式工具ホルダー１４の第１端部
１２において受容部(receptacle)５０内に１つのコレッ
ト４８が配設される。ネジ山を介して前記浮動式工具ホ
ルダー１４の第１端部１２に固定されるコレットナット
５２を用いて前記コレット４８は解離可能状態で前記受
容部５０内部に保持される。前記コレット４８を使用す
ることにより複数のドリルおよびタッピング工具など多
数の異なった工具類を脱着自在に前記浮動式工具ホルダ
ー１４に固定できる。
【００４８】図１および図２に示す本発明の一実施例に
おいてドリリング工程を行なう場合、工具１０の中心軸
は前記工具ホルダー１４の中心軸と相関して確実に固定
された状態に維持される。より好ましくは、前記工具ホ
ルダー１４は前記工具ホルダーハウジング２２の第１端
部１２において表面（第２表面）５６と隣接する表面
（第１表面）５４を有する。図２に示すように、好まし
くは当該表面５４は前記工具ホルダー１４の中心軸に対
し角度θ分だけ傾斜し、一方別の表面５６は好ましくは
角度θに対し補角α分だけ傾斜する。断面図に示すよう
に、両表面５４および５６は平面（平坦面）である。よ
り好ましくは、角度θは６０〜６１°間にあり、最も好
ましくは６０°である。一方、角度αは１１９〜１２０
度間にあり、最も好ましくは１２０度である。代替方法
として、例えば補足的曲面または噛み合った両表面５４
／５６をもって半径方向の移動を防止する何らかの協働
的方法を具現できる他の形状を用いて前記表面５４／５
６を作成できる。
【００４９】図示の矢印６２で表現される第１方向の前
記ハウジング２２に向かう前記工具ホルダー１４の運動
は両表面５４／５６の相互作用により制限される。第１
方向は別の矢印６４で表現される前記工具ホルダーハウ
ジング２２の送り方向と反対の方向にある。前記両表面
５４／５６の相互作用は前記浮動式工具ホルダー１４の
凹部５０内の工具１０の心出しに寄与する。即ち、好ま
しくはこの心出し工程により前記工具１０、工具ホルダ
ー１４、および自動化ドリリングヘッド８の一つの共通
中心軸を維持できる。
【００５０】タッピング工程を実施する場合、前記浮動
式工具ホルダー１４に装着されている工具１０は前記工
具ホルダーハウジング２２の中心軸と相関して工具ホル
ダー１４と工具１０の両者が半径方向に移動または浮動
できる。この場合、図３に示すように、前記両表面５４
と５６は非接触関係にあり、かつ前記工具ホルダーハウ
ジング２２の中心軸方向に沿っており、また中心軸に平
行なラインに沿っている。より好ましくは、前記工具ホ
ルダー１４の環状外面表面と前記工具ホルダーハウジン
グ２２の環状内面の間に僅かながらも半径方向の間隔６
６が存在していることが望ましく、この間隔の存在によ
り工具ホルダーハウジング２２の中心軸と相関して工具
ホルダー１４に固定された工具１０が半径方向に移動で
きる。最も好ましくは、0.00027 〜 0.0016 インチの半
径方向の間隔６６があれば良い。
【００５１】さらには、前記工具ホルダー１４は矢印６
４に示されるように、工具ホルダーハウジング２２と相
関して工具１０の送り方向において軸方向に移動でき
る。この場合、工具ホルダー１４は工具ホルダーハウジ
ング２２と相関した態様で同ハウジング２２に軸方向に
固定されていないので、工具ホルダー１４は工具ホルダ
ーハウジング２２の送り速度よりも速い速度で軸方向に
移動できることになる。これと代わりに工具ホルダー１
４は前記駆動ピン３８を介して工具ホルダーハウジング
２２に固定できる。当該駆動ピン３８は前記工具ホルダ
ー１４内に配設された一対の前記延伸スロット４２を貫
通して配設される。当該延伸スロット４２の長さは軸方
向において駆動ピン３８の幅より長いので、前記工具ホ
ルダーハウジング２２に相関して前記工具ホルダー１４
は中心軸および中心軸に平行なラインに沿って伸縮自在
である。この工具ホルダー１４の矢印６２方向の運動
は、図２に示すように、連結した表面５４／５６により
制限される。また矢印６４方向の運動も図３に示すよう
に前記駆動ピン３８と前記延伸スロット４２の最深部表
面６８との相互作用により制限される。
【００５２】前記駆動ピン３８と前記工具ホルダー１４
の端部１６の表面との間において作用する一本のスプリ
ング７０が工具ホルダー１４の受容部(receptacle)７２
内部に配設される。このスプリング７０の配設により、
前記自動化ドリリングヘッド８のリターンストロークの
途中に前記タッピング工具がネジ切りされた穴と確実に
噛み合い、かつ工具１０がタッピング済の穿穴から完全
に離脱した後に工具１０が次の操業サイクルヘの準備の
ために自動的に心出しされることが確実になる。
【００５３】最も望ましくは、図１乃至図５に示す本発
明の実施例に付帯して示されるように、Cutting Tools,
Inc.がＤＲＡＰの商標で市販している工具を使用し、工
具類を交換変更することなく前記のドリリング工程とタ
ッピング工程が実施されることである。このＤＲＡＰ商
標に成る工具は望ましくは二重の溝彫がなされた一つの
ツイストドリルの形状に成るイニシャル部７４を有し、
穿穴を形成するため素材を除去する目的で使用される。
前部７４に続く中間部７６は一つのタッピング工具とし
て形成され、望ましくは４個までの丸い長大な溝と複数
のカッター歯を具備し、当該工具が加工対象物体内部に
進入すると即座に穴部のドリル加工済部分をタッピング
加工する。当該工具の残余の末梢部７８は直線状の端末
部（シャンク）として形成され前記コレット４８内部に
配設される。通常の分離型ドリルビットおよびタッピン
グ工具の代わりに単一のＤＲＡＰ工具を使用することに
より、一個の自動化ドリリングヘッド、ドリルプレスま
たはマシニングセンターの使用による単一工程を介して
ネジ切り穴を機械加工でき、工具類および工具付属設備
アッセンブリーまたは機械類の交換変更を必要としな
い。
【００５４】前述のドリリング／タッピング兼用実施作
業の開始時点において、前記工具ホルダー１４は図２に
示すように前記ハウジング２２と相関した第１の軸方向
位置にあり、前記工具ホルダー表面５４は前記ハウジン
グ表面５６と当接する。ここで前記工具１０は第１の速
度で回転しながら一つの加工対象物体に向かって軸方向
に前進する。即ち、工具１０は前記ドリリングヘッド８
により第１段階の速度で図１に示す右側から左側に駆動
される。ドリリングヘッド８が工具１０を前進させるに
伴い、前記表面５４／５６間の協働作用により前記工具
ホルダー１４およびハウジング２２の中心軸は実質的に
一致するようになり、一致状態を持続する。前記ハウジ
ング２２と相関する工具ホルダー１４の半径方向の運動
は工具ホルダー１４の第１位置において実質的に防止さ
れる。
【００５５】前記ドリル部７０が加工対象物体を所定の
深さまで貫通した時点で前記のタッピング部７２は加工
対象物体と噛み合う。この噛み合いが実現した時点から
前記工具１０は前記ドリリングヘッド８により工具ホル
ダー１４の前進速度より大きい第２段階の速度で前進さ
せられる。これにより、前記工具ホルダー１４は図３に
示すように前記ハウジング２２と相関する第２の軸方向
位置に到達する。ここで前記工具ホルダー表面５４は前
記ハウジング表面５６から離別する。前記第２位置にお
いて、仮に僅少な不整合が存在していても、前記工具ホ
ルダー１４は前記ハウジング２２と相関して半径方向に
浮動し穿穴内部に進入する。
【００５６】前記工具１０が加工対象物体から引き出さ
れた時点において、前記工具ホルダー１４は前記スプリ
ング７０により自己の当初位置まで引き戻され次回の加
工サイクルに備える。
【００５７】図１乃至図３はそれぞれ１基の自動化ドリ
リングヘッドと連動する形態で本発明の好ましい実施例
を例示しているが、本発明はこのような応用用途にのみ
限定されるものではない。図４はＡＳＡタイプのストレ
ートシャンクの機械工具を使用する形態での本発明のさ
らなる実施例を例示する。図５は自動工具交換機を具備
するマシニングセンターで使用できるように１基のＶ−
フランジタイプのテーパシャンクを具備する本発明のさ
らなる実施例を例示したものである。
【００５８】本発明の他の態様、目的、および利点は明
細書、図面、および請求項各項の精査により理解できる
ものである。
【００５９】
【発明の効果】本発明の工具付属装置は、ネジ穴加工の
際の工具の着け外しや、装置の取り替えが不要であり、
段取り時間が短い効果がある。また本発明の工具付属装
置は、加工精度に優れる効果がある。本発明の工具付属
装置によると、ネジ穴加工の生産コストが減少し、生産
性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に成る１基の工具付属装置ア
ッセンブリーの部分断面図である。
【図２】ドリリングヘッドから解離された実施例の工具
付属装置アッセンブリーの断面図である。
【図３】ハウジングと相関して最遠部に延伸した位置に
ある図２に示す工具付属装置アッセンブリーの断面図で
ある。
【図４】本発明のもう一つの実施例として通常のドリル
装置に適用可能に設計された工具付属装置アッセンブリ
ーの断面図である。
【図５】自動工具交換機を具備するマシニングセンター
に適用可能に設計された本発明のさらなる実施例の工具
付属装置アッセンブリーの断面図である。
【符号の説明】
８ 自動化ドリリングヘッド １０ 工具 １４ 浮動式工具ホルダー １５ 工具保持部 １７ 突起体 １６ 端部（マウント部） １８ 受容部 ２２ ハウジング ２６ 受容部 ３８ 駆動ピン ４２ 延伸スロット ４８ コレット ５０ 受容部 ５４ 表面（第１表面） ５６ 表面（第２表面）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595041419 1700Ｎ．Ｐｅｎｎｙ Ｌａｎｅ Ｓｃｈａ ｕｍｂｕｒｇ，ＩＬ 60173 Ｕｎｉｔｅ ｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つの中心軸を有する１基のハウジング
    と、工具保持部および当該工具保持部から軸方向に間隔
    をおいて配設されるマウント部とを有する１基の工具ホ
    ルダーと、前記ハウジングおよび前記工具ホルダーの前
    記マウント部のうちの一方に配設された突起体と、前記
    ハウジングおよび前記工具ホルダーのマウント部のいず
    れかの他方に配設された受容部であって、前記工具ホル
    ダーが実働状態のまま前記ハウジングに位置するとき、
    前記ハウジングおよび前記工具ホルダーの一方の少なく
    とも一部が、他方内に有るように、前記突起体を受領す
    るための構成とを含み、前記ハウジングおよび工具ホル
    ダーのマウント部に位置すると共に軸方向に対面する第
    １および第２の表面を持ち、各表面は少なくとも部分的
    に中心軸の周囲に延伸して相互に当接し、前記工具ホル
    ダーが実働状態にあるとき前記ハウジングに向かう当該
    工具ホルダーの軸方向運動を制限し、かつ、前記第１お
    よび第２の表面の少なくともその一方が中心軸に直交す
    る平面に対し非平行であることを特徴とする工具付属装
    置。
  2. 【請求項２】 前記第１表面は断面的に見て実質的に平
    坦であることを特徴とする請求項１に記載の工具付属装
    置。
  3. 【請求項３】 前記第１および第２表面は断面的に見て
    実質的に平坦であることを特徴とする請求項１に記載の
    工具付属装置。
  4. 【請求項４】 前記第１表面は前記中心軸に対し第１の
    角度にあり、第２表面は第２の角度にあり、第２角度は
    中心軸に対し実質的に第１角度の補角をなすものである
    ことを特徴とする請求項３に記載の工具付属装置。
  5. 【請求項５】 前記第１および第２表面は実質的に完全
    に前記中心軸周囲に延伸することを特徴とする請求項４
    に記載の工具付属装置。
  6. 【請求項６】 前記突起体および受容部は前記工具ホル
    ダーが実働状態にあるとき当該工具ホルダーおよびハウ
    ジングが相関状態において半径方向に移動できるような
    相対的次元にあることを特徴とする請求項１乃至５のい
    ずれかに記載の工具付属装置。
  7. 【請求項７】 前記突起体は環状の外面を有し前記受容
    部は環状の内面を有し、かつ当該突起体が当該受容部内
    で心出しされたとき当該突起体外面と当該受容部内面間
    に空間が存在することを特徴とする請求項１乃至６のい
    ずれかに記載の工具付属装置。
  8. 【請求項８】 前記空間は 0.00027乃至 0.0016 インチ
    の空間であることを特徴とする請求項７に記載の工具付
    属装置。
  9. 【請求項９】 前記第１および第２表面は相互に当接可
    能であり、これにより前記工具ホルダーが実働状態にあ
    るとき前記ハウジングに相関する工具ホルダーの半径方
    向への運動を制限することを特徴とする請求項１乃至８
    のいずれかに記載の工具付属装置。
  10. 【請求項１０】 前記工具ホルダーが前記ハウジングか
    ら軸方向に離脱する運動を制限するため両者間において
    協働する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１乃
    至９のいずれかに記載の工具付属装置。
  11. 【請求項１１】 前記制限手段は前記工具ホルダーおよ
    びハウジングのいずれか一方に配設された一本のピンお
    よび当該工具ホルダーおよびハウジングのいずれか他方
    に配設された前記ピン受け入れ用の延伸スロットで構成
    され、当該延伸スロットは当該ピンと当接する表面によ
    り境界されていることを特徴とする請求項１０に記載の
    工具付属装置。
  12. 【請求項１２】 前記工具ホルダーを前記ハウジングに
    向けて軸方向に駆動するために当該工具ホルダーおよび
    ハウジング間において作動するスプリング部材をさらに
    含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記
    載の工具付属装置。
  13. 【請求項１３】 前記スプリング部材が前記ピンに当接
    することを特徴とする請求項１２に記載の工具付属装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記工具ホルダーは軸方向に直面する
    一つの表面により境界される第２の受容部を有し、前記
    スプリングは少なくとも部分的に当該第２の受容部内部
    に位置し、かつ当該スプリングは前記ピンおよび当該第
    ２受容部を境界する前記の軸方向に直面する表面との間
    において圧縮されることを特徴とする請求項１２又は１
    ３に記載の工具付属装置。
  15. 【請求項１５】 一つの回転軸を有する１基の工具と、
    第１のドリル部と、当該第１ドリル部と相関して軸方向
    に間隔をもって位置する第２のタッピング部とを組合わ
    せ、前記工具ホルダーおよび工具間において工具ホルダ
    ーで実働状態にある当該工具を維持するための協働手段
    が配設され、当該工具ホルダーは前記第１および第２表
    面が当接状態のとき前記ハウジングと相関する第１の軸
    方向位置ａにあり、かつ前記第１および第２の表面が当
    接しないように当該工具ホルダーが当該ハウジングから
    軸方向に離別するとき当該ハウジングと相関する第２の
    軸方向位置ｂにあり、かつ当該工具ホルダーが第２位置
    にあるとき当該工具ホルダーが前記ハウジングと相関し
    て半径方向に移動できるよう当該ハウジングと工具ホル
    ダーが相対的次元にあることを特徴とする請求項１乃至
    １４のいずれかに記載の工具付属装置。
  16. 【請求項１６】 前記工具ホルダーが前記第２位置から
    前記第１位置に移行する際に当該工具ホルダーが不変的
    に半径方向にお互いに相関して整合されるように第１お
    よび第２表面が形成されていることを特徴とする請求項
    １５に記載の工具付属装置。
  17. 【請求項１７】 前記工具ホルダーは中心軸を有し、か
    つ当該工具ホルダーが不変的に工具ホルダーおよびハウ
    ジングの中心軸と整合し両軸が実質的に一致するように
    前記第１および第２表面が形成されていることを特徴と
    する請求項１乃至１６のいずれかに記載の工具付属装
    置。
  18. 【請求項１８】 前記工具ホルダーが前記第２位置から
    前記第１位置に移行した際に当該工具ホルダーが前記ハ
    ウジングと相関して半径方向に完全に固定されるように
    第１および第２表面が形成されていることを特徴とする
    請求項１５乃至１７のいずれかに記載の工具付属装置。
  19. 【請求項１９】 前記第１および第２表面は断面的に見
    て実質的に平坦であり、各表面は実質的に完全に中心軸
    周囲に延伸していることを特徴とする請求項１８に記載
    の工具付属装置。
  20. 【請求項２０】 前記突起体は環状の外面を有し、前記
    受容部は環状の内面を有し、かつ前記工具ホルダーが前
    記第２位置にあるとき当該工具ホルダーは前期ハウジン
    グと相関して半径方向に浮動できることを特徴とする請
    求項１５乃至１９のいずれかに記載の工具付属装置。
  21. 【請求項２１】 一つの中心軸を有する１基のハウジン
    グと、一つの中心軸を有する１基の工具ホルダー、およ
    び当該ハウジングにおいて実働状態にある当該工具ホル
    ダーを維持しかつ第１の位置ａおよび第２の位置ｂ間に
    おいて当該ハウジングと相関して当該工具ホルダーが行
    なう軸方向運動を誘導するため当該ハウジングと工具ホ
    ルダー間で協働する手段を有し、前記第１の位置におい
    て当該ハウジングおよび工具ホルダー間の相対的半径方
    向運動が完全に防止され、かつ前記第２の位置において
    当該工具ホルダーは当該ハウジングと相関して半径方向
    に浮動できることを特徴とする工具付属装置。
  22. 【請求項２２】 ドリル部およびタッピング部を具備す
    る１基の回転工具と結合し、前記工具ホルダーが第１の
    位置にあるとき当該回転工具のドリル部が加工対象物体
    を貫通し、かつ前記工具ホルダーおよびハウジングは実
    質的に固定した相対位置を有し、前記工具ホルダーが第
    ２の位置にあるとき当該タッピング部が加工対象物体内
    に進入し、これにより前記工具が前記ハウジングと相関
    して半径方向に浮動できることを特徴とする請求項２１
    に記載の工具付属設備。
  23. 【請求項２３】 次の各ステップを備えるネジ山形成方
    法。 （１）一つの中心軸を有する１基のハウジングと、各１
    個のドリル部およびタッピング部を具備する１基の回転
    工具、および前記ハウジングにおいて実働状態にある１
    基の工具ホルダーを維持しかつ、ハウジングおよび工具
    ホルダー間の相対的半径方向運動が防止される第１の位
    置ａおよび工具ホルダーがハウジングと相関して半径方
    向に浮動可能である第２の位置ｂ間において前記ハウジ
    ングと相関して前記工具ホルダーが行なう軸方向への相
    対的運動を誘導するため前記ハウジングと工具ホルダー
    間において協働する手段を供給するステップ （２）第１段階の進行率で前記ハウジングを第１方向に
    前進させながら前記工具ホルダーを初速で回転させるこ
    とにより前記ドリル部を第１段階の速度をもって第１方
    向に前進させて加工対象物体内部に穿穴を形成するステ
    ップ （３）前記工具ホルダーを初速で回転し第１段階の進行
    率で第１方向に前進させながら前記タッピング部を前進
    させて加工対象物体内部に進入させこれによりタッピン
    グ部が加工物体と噛み合い、その結果、タッピング部は
    初速よりも速い進行率で第１方向に前進しこれにより前
    記工具ホルダーを第２位置に進入させて複数のネジ山を
    形成するステップ （４）前記回転工具を穿穴済の加工物体から退出させる
    ステップ
JP09094920A 1996-05-17 1997-03-27 回転工具固定装置及びネジ山形成方法 Expired - Fee Related JP3113605B2 (ja)

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