JP4825804B2 - 穴あけヘッド - Google Patents

Description

本発明は、多目的のマシニングセンタ、セル、および作業所用のデジタル制御を有する工作機械の付属品の分野に関し、その目的は、交換可能な穴あけ工具によって、きわめて厳密な幾何学的特徴を呈する精密な穴を製造するための穴あけヘッドである。

選択される直径を調節するための装置は、現在知られているが、それらにおいて重量の不平衡が必然的に生じ、穴あけ作業時の不平衡につながり、この不平衡は、回転速度が大きくなるにつれてますます大きくなる。しかしながら、一般的に使用される最新の機械および新規な材料が、高速な切断速度を可能にしている。

したがって、調節の際の正確さが、この種の工具ホルダにとってきわめて重要であり、さらには最終の固定の際のばらつきを防止することが、不可欠である。

この欠点を克服するため、仏国特許出願公開第２５６１５５５号明細書によれば、ドリリングのための釣合い装置が提案されており、その装置は、端部で柔軟なリンクによって互いに接続され、且つドリリング工具ホルダに取り付けられる２つの釣合いおもりの形態であり、これらの釣合いおもりは、止めねじによって調節された位置に固定されることができる単一動作のカバースリーブによって、回転が固定されることができる。

この装置は、工具のずれによって引き起こされる不平衡を訂正することができるが、柔軟なリンクによって互いに接続される２つの釣合いおもりは、充分な精度で調節されることが困難であるため、特には工具をきわめて高い速度で回転させなければならない場合に、不平衡を取り除くための充分な精度を提供していない。さらに、この装置は、特に釣合いおもりを接続しているリンクに悪影響を及ぼす摩耗にもさらされ、これらリンクが伸びて、結果として調節の精度が低下するという恐れがある。

さらに、この文献によれば、工具の位置決めが、スライドナットに設けられた収容穴によってのみ確保され、スライドナットは、径方向に変位されかつ調節されることができ、単に止めねじによって固定され、したがって最終的な固定の際のばらつきが不可避である。

穴あけヘッドが、さらに仏国特許出願公開第２６６２１０３号明細書からも知られており、この穴あけヘッドは、ねじによって締め付けられることができる穴あけ工具を収容するためのラジアルピストンを備える本体からなり、前記ピストンの位置は、マイクロメータねじによって調節されることができる。この穴あけヘッドにおいては、さらに本体に、案内および方向付けのためのスライドナット、および穴あけ工具を収容するピストンのためのストロークの終わりの当接部、ならびに独立した釣合いおもりを備える釣合い装置が設けられている。

この実施形態は、工具の調節および固定、ならびに不平衡の補償の可能性を、大幅に改善している。しかしながら、特には材料の変形による工具の固定のための準備がない。

しかしながら、機械および工具の絶え間ない発展に鑑み、工具の調節および位置決めについて、わずか数ミクロンという程度の精度を保証することが今や必要であるが、このような要件は、工具ホルダの方向付けを同時に行う、締め付け手段では両立し得ない。

本発明の目的は、工具の位置決めの精度が改善されるようなやり方で、穴あけ工具を収容するためのラジアルピストンを同じ軸に沿って案内および締め付けるための穴あけヘッドを提案することによって、これらの欠点を克服することにある。

この目的のため、本発明による穴あけヘッドは、穴あけ工具を収容するためのラジアルピストンが備えられている本体からなり、穴あけ工具は、締め付け工具によって前記ラジアルピストンに締め付けられることができ、前記ラジアルピストンの位置は、マイクロメータねじによって調節されることができ、ピストンが、案内および締め付けの手段によって調節位置に案内されかつ締め付けられ、さらに前記本体は、釣合いおもりを備える釣合い装置が設けられ、穴あけ工具を本体のラジアルピストンに締め付けるための手段が、ばねによって引き起こされる張力下にある可動の中央パンチが備えられたねじ装置の形態であり、ラジアルピストンの調節位置への案内および締め付けのための手段が、前記案内および締め付けを径方向に達成する間接的な締め付け手段であることを特徴とする。

本発明を、あくまで非限定的な例として与えられ、添付の概略図に関連して説明される好ましい実施形態に関する以下の説明の助けによって、よりよく理解できるであろう。

添付の図面の図１から図３、および図４から図６は、例として、２つの穴あけヘッドを表している。穴あけヘッドは、基本的に、穴あけ工具３を収容するためのラジアルピストン２が備えられている本体１からなり、穴あけ工具３を、締め付け手段４によって前記ラジアルピストン２へと締め付けることができ、前記ラジアルピストン２の位置は、マイクロメータねじ５によって調節されることができ、ラジアルピストンは、案内および締め付けのための手段６によって調節位置に案内されかつ締め付けされ、さらに前記本体は、釣合いおもり８および９を備える釣合い装置７が設けられている。

本発明により、添付の図面の図１から図３に示されている第１の実施形態によれば、穴あけ工具３を本体１のラジアルピストン２へと締め付けるための手段４が、ばね１２によって引き起こされる張力下の可動の中央パンチ１１が備えられたねじ装置１０の形態であり、ラジアルピストン２を調節位置に案内および締め付けるための手段６（図２および図３）は、前記案内および締め付けを径方向に達成する間接的な締め付け手段である。工具３は、知られている様相で、本体１の前面に当接して位置する支承フランジ３１と、工具３の反対側で前記フランジ３１の背後に延びて、可動ピストン２内に位置する結合部３’とを有する。

ばね１２によって引き起こされる張力下の可動の中央パンチ１１を備えるねじ装置は、ねじ山付きスリーブ１０の形態である。このねじ山付きスリーブ１０は、可動ピストン２のマイクロメータねじ５と反対の端部において本体１の外側へと開いている端部に、回転駆動のための手段を受け入れるための穴を備え、可動ピストン２内の工具３の結合部３’に向いている端部に、ばね１２によって引き起こされる張力下の中央パンチ１１を備える。中央パンチ１１は、自身の円錐端によって、工具３の結合部３’の平坦部３”に設けられた円錐穴１３と協働する。工具３の結合部３’の平坦部３”は、中央パンチ１１を囲むねじ山付きスリーブ１０の対応する端部のための支承面を形成している。

工具３の結合部３’に設けられる円錐穴１３は、中央パンチ１１の幅よりも大きい幅を呈することが好ましく、円錐穴１３の軸と本体１上のフランジ３１の対応する支承面との間の距離は、本体１の前面と穴あけ工具３を締め付けるための手段４を形成しているねじ装置１０の軸との間の距離よりも、小さいことが好ましい。この結果、工具３の配置後に、締め付けるための手段４を可動ピストン２に締め込む際、可動ピストン２の対応するねじ山に装置１０をねじ込むことで、まずは中央パンチ１１の頭部を、工具３の結合部３’の平坦領域３”に設けられた円錐穴１３に中心合わせする効果があり、これが一方では、接触する両要素の円錐性のために、平坦部３”をスリーブ１０の対応する面に完璧な整列を結果として生じ、他方では、工具３のフランジ３１の後面を本体１の前面に向かって付ける傾向がある、結合部３”の引張りを結果として生じる。

この工具３の変位に続く締め付けの動作において、スリーブ１０は、工具３の結合部３’の平坦部３”にスリーブ１０の対応する面で付けられ、これが、工具３の向きを決定的かつ完璧にするという効果を有するとともに、フランジ３１を本体１の対応する面に付けた位置で、工具３を可動ピストン２内に締め付けるという効果を有する。

案内および締め付けのための手段６は、ラジアルピストン２の調節位置において、添付の図面の図２および図３にさらに詳しく示されている。この手段６は、間接的な締め付けを実現するものであり、好都合には、平頭ねじ１５を収容する行き止まりのねじ山付きのスリーブ１４の形態で構成されている。スリーブ１４は、閉じている端部で、本体１内を案内される工具３を収容するためのラジアルピストン２に設けられた平坦部１６に位置し、スリーブ１４の壁１４’が、スリーブ１４のラジアルピストン２との支承端を閉じ、壁１４’は、薄い厚さを呈しており、弾性的に変形可能である。平頭ねじ１５には、回転駆動のための知られている手段が設けられている。

したがって、マイクロメータねじ５によって工具３の位置を調節し、締め付け手段４によって締め付けを行った後、ラジアルピストン２と工具３とから構成されるアセンブリを、案内および締め付けのための手段６によって、所定の位置に決定的に締め付けることができる。この目的のため、行き止まりのねじ山付きのスリーブ１４が、まずはラジアルピストン２の平坦領域１６に付けられて、ラジアルピストン２の方向を定め、次いで平頭ねじ１５が、スリーブ１４へと締め込まれて、スリーブ１４の壁１４’にわずかな変形を生じ、したがってより先のとがった形状の相補的な締め付けが前記ラジアルピストン２に生じる。結果として、ラジアルピストン２の方向を完璧にした後に、このラジアルピストン２の案内に残るあらゆる動作上の公差が、平頭ねじ１５によって達成される相補的な締め付けによって補償され、ラジアルピストン２を動かぬようにするための締め付けが、この同じ軸に沿って径方向に完全に実行される。

添付の図面の図４から図６は、本発明の実施形態の変形を示しており、ラジアルピストン２の締め付けおよび方向付けが、それぞれ軸方向および径軸方向である直交する２つの軸に沿って実行されている。

本実施形態においては、ラジアルピストン２の調節位置に案内および締め付けのための手段６’が、やはり間接的な締め付けの手段であるが、一方では軸方向のプッシャ要素１７、他方ではねじ山付きのスリーブ１９で構成される。軸方向のプッシャ要素１７は、本体１内に収容されて、一端がラジアルピストン２の平坦領域２’に位置し、他端が調節ねじ１８によって負荷が与えられる。ねじ山付きのスリーブ１９は、本体１に収容され、薄い壁２０へ延び、該薄い壁２０は、薄い壁の厚みの恒常性を保証する周状の溝２１と、スリーブ１９内へと案内されて薄い壁２０に当接する平頭ねじ２２によって、可動ピストン２のガイドに境界を定められる。

本発明の特徴によれば、軸方向のプッシャ要素１７は、締め付けによる調節、または案内クッションを形成する樹脂を圧力下で射出することによる調節をともなって、本体１に収容されている（特に図４に示されている）。

したがって、ラジアルピストン２の方向付けが、ねじ１８によって軸方向のプッシャ要素１７で実行される。工具３の位置の調節の後、ラジアルピストン２の所定の位置への締め付けは、ねじ山付きのスリーブ１９へと締め込まれる平頭ねじ２２によって実行される。この締め付けに関連して、薄い壁２０が、平頭ねじ２２によって加えられる力の負荷にさらされ、これが、ハウジング内のラジアルピストン２を締め付けるための力へと変換される。

本体１に設けられる釣合いおもり８および９を有する釣合いのための装置７は、釣合いおもり８および９を形成する２つの歯付きクラウンからなり、これらの歯付きクラウンが、本体１内で径方向に案内される少なくとも２つの円錐ピニオン２３に係合し、釣合いおもりのうちの一方、すなわち添付の図面の図１から図４に示されている例では釣合いおもり９が、ねじ２５で調節リング２４に接続されている。したがって、リング２４を操作することによって、釣合いおもり９が回転の方向に動かされ、円錐ピニオン２３によって釣合いおもり８が反対方向に回転させられることで、不平衡を調節することが可能である。不平衡を調節した後、駆動ねじ２５を完全にねじ込んで釣合いおもり９のガイドの底部に当接させることで、装置７をその位置に固定することが可能である。

本発明の特徴によれば、各釣合いおもり８および９が、凹所（図示せず）、または密度が釣合いおもりの構成材料の密度と異なっている追加の釣合いおもり８’、９’の形態で、不平衡を有する。

本発明の他の特徴によれば、釣合いおもり８および９を形成している歯付きのクラウンが、好都合には、ピン９”で互いに接続される２つの半リングの形態である。半リングの形態の釣合いおもり８および９のこの実施形態は、釣合いおもりのきわめて正確な機械加工を可能にすること、およびそれらを本体１の案内溝へと最適な公差範囲で容易に設置できるようにすることを目的としている。この目的のため、機械加工の後に、釣合いおもり８および９が、直径方向に反対側のピン９”の直径に正確に一致する直径の２つの穿孔を前もって形成した後に、のこ引きによって直径方向に切断される。結果として、このようにして得られる半リングに形成されている歯車の歯のピッチが、完璧に保証される。

釣合いおもり８および９ならびに円錐ピニオン２３の設置は、きわめて容易に実行することができ、これらの本体１内への保持は、取り付けたこれらの部品上にドライバ２４を滑らせ、ねじ２５を対応する釣合いおもり９へとねじ込むだけで達成できる。

添付の図面の図７は、釣合いおもり９の側方立面図である。釣合いおもり８は、駆動ねじ２５を収容するためのねじ山を除き、釣合いおもり９と同一である。

本発明によれば、完璧かつ確実な工具の位置決めが可能であり、かつきわめて正確な不平衡の調節が可能な、穴あけヘッドを生み出すことが可能である。

当然ながら、本発明は、上述および添付の図面に提示した実施形態には限定されない。本発明の保護の範囲を超えることなく、特に種々の要素の構成に関して変更が可能なままであり、技術的に均等な手段による置き換えが可能である。

本発明による穴あけヘッドを通る部分断面の側方立面図である。 図１のＦに従った図１と同様の図であるが、穴あけ工具は示されていない。 図２の詳細Ａの拡大図である。 本発明の実施形態の変形についての図１と同様の図である。 本発明の実施形態の変形についての図２と同様の図である。 本発明の実施形態の変形についての図３と同様の図である。 釣合い装置７の釣合いおもり９の側方立面図である。

Claims (9)

1. 穴あけ工具（３）を収容するためのラジアルピストン（２）が備えられた本体（１）からなる穴あけヘッドであって、穴あけ工具（３）が、締め付け手段（４）によって前記ラジアルピストン（２）へと締め付けられることができ、前記ラジアルピストン（２）の位置が、マイクロメータねじ（５）によって調節されることができ、ラジアルピストンが、案内および締め付け手段（６、６’）によって調節位置に案内されかつ締め付けされ、さらに前記本体が、釣合いおもり（８および９）を備える釣合い装置（７）を設けられ、
   穴あけ工具（３）を本体（１）のラジアルピストン（２）に締め付けるための手段（４）が、ばね（１２）によって引き起こされる張力下で可動の中央パンチ（１１）を備えたねじ装置（１０）の形態であり、ラジアルピストン（２）の調節位置への案内および締め付けのための手段（６）が、間接的な締め付け手段であることを特徴とする、穴あけヘッド。
2. ばね（１２）によって引き起こされた張力下で可動の中央パンチ（１１）を備えるねじ装置（１０）が、ねじ山付きスリーブ（１０）の形態であり、ねじ山付きスリーブ（１０）が、マイクロメータねじ（５）とは反対側の可動ラジアルピストン（２）の端部で本体（１）の外側へと開いている端部に、回転駆動のための手段を受け入れるための穴を備え、可動ラジアルピストン（２）内の穴あけ工具（３）の結合部（３’）に向いている端部に、ばね（１２）によって引き起こされた張力下にある中央パンチ（１１）を備え、中央パンチ（１１）が、中央パンチ自身の円錐端によって、穴あけ工具（３）の結合部（３’）の平坦領域（３”）に設けられた円錐穴（１３）と協働し、平坦部が、中央パンチ（１１）を囲むねじ山付きスリーブ（１０）の対応する端部のための支承面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の穴あけヘッド。
3. 穴あけ工具（３）の結合部（３’）に設けられた円錐穴（１３）が、中央パンチ（１１）の幅よりも大きい幅を呈し、円錐穴（１３）の軸と本体（１）上に位置するフランジ（３１）の対応する支承面との間の距離が、本体（１）の前面と穴あけ工具（３）を締め付けるための手段（４）を形成しているねじ装置（１０）の軸との間の距離よりも小さいことを特徴とする、請求項２に記載の穴あけヘッド。
4. 案内および締め付けの手段（６）が、前記案内および締め付けを径方向に実行する間接的な締め付け手段であって、平頭ねじ（１５）を収容する行き止まりのねじ山付きのスリーブ（１４）の形態で構成され、スリーブ（１４）が、閉じている端部で、本体（１）内を案内される穴あけ工具（３）を収容するためのラジアルピストン（２）に設けられた平坦領域（１６）に位置し、スリーブ（１４）の壁（１４’）が、スリーブ（１４）のラジアルピストン（２）との支承端を閉じており、壁（１４’）が、小さな厚さを呈しており、弾性的に変形可能であることを特徴とする、請求項１に記載の穴あけヘッド。
5. ラジアルピストン（２）の調節位置の案内および締め付けのための手段（６’）が、前記案内および締め付けを、それぞれ軸方向の軸および径方向の軸である直交する２つの軸に沿って実行する間接的な締め付けの手段であって、一方では軸方向のプッシャ要素（１７）、他方ではねじ山付きのスリーブ（１９）からなり、軸方向のプッシャ要素（１７）が、本体（１）内に収容されて、一端部がラジアルピストン（２）の平坦領域（２’）に位置するとともに、反対側端が調節ねじ（１８）によって負荷が与えられ、ねじ山付きのスリーブ（１９）が、本体（１）に収容されるとともに、薄い壁（２０）へと延び、該薄い壁（２０）が、前記薄い壁の厚みを一定にするための周状の溝（２１）と、スリーブ（１９）内に案内されて薄い壁（２０）に当接する平頭ねじ（２２）とによって、可動ラジアルピストン（２）のガイド上に画定されることを特徴とする、請求項１に記載の穴あけヘッド。
6. 軸方向のプッシャ要素（１７）が、締め付けによる調節、または案内クッションを形成する樹脂を圧力下で射出による調節をともなって、本体（１）に収容されていることを特徴とする、請求項５に記載の穴あけヘッド。
7. 本体（１）に設けられ釣合いおもり（８および９）を備える釣合い装置（７）が、釣合いおもり（８および９）を形成する２つの歯付きクラウンからなり、歯付きクラウンが、本体（１）内で径方向に案内される少なくとも２つの円錐ピニオン（２３）に係合し、釣合いおもりのうちの一方（９）が、ねじ（２５）で調節リング（２４）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の穴あけヘッド。
8. 各釣合いおもり（８および９）が、凹所、または密度が釣合いおもりの構成材料の密度と異なっている追加の釣合いおもり（８’、９’）の形態で、不平衡を有することを特徴とする、請求項７に記載の穴あけヘッド。
9. 釣合いおもり（８および９）を形成する歯付きのクラウンが、ピン（９”）で互いに接続される２つの半リングの形態であることを特徴とする、請求項７に記載の穴あけヘッド。

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