(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツールホルダ（１０、１０’）であって、
ボールクランプ機構の開口（３４）を有する本体（１２、１１２）と、
切削端部（３８）、テーパ状端部（４２）、及び前記切削端部と前記テーパ状端部の間に位置する中間部分（４８）を有する切削ヘッド（１４、１１４）と、
前記切削ヘッドの前記テーパ状端部に位置する保持ノブ（１６、１１６）であって、保持ノブ（１６、１１６）は少なくとも部分的に前記本体内に配置される略球形の端部（５２）を含み、前記略球形の端部が、上部の球形クランプ面（５１）及び下部の球形クランプ面（５３）を含み、
前記本体のボールクランプ機構の開口内に受けられる、ボールクランプ機構（２０、１２０）とを備え、
前記ボールクランプ機構は、上部クランプ（２２、１２２）と、下部クランプ（２４、１２４）と、両端クランプねじ（２６、１２６）とを含み、
前記上部クランプ（２２、１２２）は、前記保持ノブの前記略球形の端部を受けることができる上部クランプ空洞（７４）を有し、前記上部クランプ空洞が、略球形の上部クランプ空洞部分（７４ａ）及び略円筒形の上部クランプ空洞部分（７４ｂ）を含み、略円筒形の上部クランプ空洞部分の一部が略円筒形の上部クランプ面（７６）を定義し、
前記下部クランプ（２４、１２４）は、前記保持ノブの前記略球形の端部を受けることができる下部クランプ空洞（９４）を有し、前記下部クランプ空洞が、略球形の下部クランプ空洞部分（９４ａ）及び略円筒形の下部クランプ空洞部分（９４ｂ）を含み、略円筒形の下部クランプ空洞部分の一部が略円筒形の下部クランプ面（９６）を定義し、
前記両端クランプねじ（２６、１２６）は、前記上部及び下部クランプをねじ込みで受け、前記両端クランプねじの第１方向への回転が、前記上部クランプ及び下部クランプの前記略円筒形の上部クランプ面及び下部クランプ面を互いに向けて移動させ、前記保持ノブの前記上部球形クランプ面と下部球形クランプ面とにそれぞれ係合させ、
前記略円筒形の上部クランプ面と下部クランプ面が、前記保持ノブの上部球形クランプ面及び下部球形クランプ面との係合の間に弾性変形して、凸レンズ状の接触域を形成し、前記切削ヘッドが前記本体と面接触で保持され、前記ツールホルダがロック位置に置かれる、ツールホルダ。
【請求項２】
前記上部クランプが略円筒形の解放面（７５）をさらに含み、前記保持ノブの略球形の端部が略球形の解放面（５５）をさらに含み、前記両端クランプねじが反対の第２方向に回されるときに、前記上部クランプの略円筒形の解放面が、前記保持ノブの略球形の解放面と係合して、前記上部及び下部クランプを互いに離れさせ、前記ツールホルダがロックされていない位置に置かれる、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項３】
前記本体が、上部及び下部クランプの本体半径方向の動きを制限する止め具（１８）を受けることができる、一対のねじ切りされた開口（３６）をさらに備える、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項４】
前記ボールクランプ機構の開口が、前記本体の前後軸（３０）に対して実質的に直角である、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項５】
前記ツールホルダがロック位置に置かれたとき、前記上部クランプと下部クランプとの間に平行な関係を維持するため、前記下部クランプが、前記上部クランプと係合する面（１０８ａ）を有する段差（１０８）を含む、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項６】
前記本体が、前記切削ヘッド及び前記保持ノブを受けるための、切削ヘッド受けレセプタクル（３２）を含み、前記切削ヘッド受けレセプタクルが約５°４４’のテーパ角を有する、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項７】
前記切削ヘッドが、前記切削ヘッド受けレセプタクルの前記テーパ角にほぼ等しいテーパ角を持つ、外面を有する端部（３８）を含む、請求項６に記載のツールホルダ。
【請求項８】
前記本体がさらにフランジ接触面（３３）を含み、前記ツールホルダがロック位置にあるときに、前記切削ヘッドが、前記本体のフランジ接触面と接する面接触の表面（４８ｂ）をさらに含む、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項９】
前記ツールホルダが、前記本体に対する前記切削ヘッドの回転を防ぐための回転防止機構をさらに含む、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項１０】
前記回転防止機構が、前記本体に対する前記切削ヘッドの回転を防ぐために、前記本体の前記切削ヘッド受けレセプタクルの壁（３２ａ）と相互に作用する、前記切削ヘッドにおける２つ以上の平坦部（４８ａ）を備える、請求項９に記載のツールホルダ。
【請求項１１】
前記回転防止機構が、前記保持ノブ内のスロット（１１７）内に配置される中間部分（１０２）を有する前記両端クランプねじを備える、請求項９に記載のツールホルダ。
【請求項１２】
前記上部及び下部クランプの、前記上部クランプ空洞及び下部クランプ空洞の半径（７７、９７）が、前記保持ノブの前記球形の端部の半径よりも大きい、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項１３】
ツールホルダ（１０’）であって、
ボールクランプ機構の開口（１３４）を有する本体（１１２）と、
切削端部（１３８）、テーパ状の端部（１４２）、及び前記切削端部と前記テーパ状の端部の間に位置する中間部分（１４８）を有する切削ヘッド（１１４）と、
前記切削ヘッドの前記テーパ状端部に位置する保持ノブ（１１６）であって、前記保持ノブ（１１６）は少なくとも部分的に前記本体内に配置される略球形の端部（１５２）を含み、前記略球形の端部が、スロット(１１７)、上部球形クランプ面（１５１）、及び下部球形クランプ面（１５３）を含む、保持ノブ（１１６）と、
前記本体のボールクランプ機構の開口内に受けられる、ボールクランプ機構（１２０）とを備え、
前記ボールクランプ機構（１２０）は、上部クランプ（１２２）と、下部クランプ（１２４）と、両端クランプねじ（１２６）とを含み、
前記上部クランプ（１２２）は、前記保持ノブの略球形の端部を受けることができる上部クランプ空洞（１７４）を有し、前記上部クランプ空洞が、略球形の上部クランプ空洞部分（１７４ａ）及び略円筒形の上部クランプ空洞部分（１７４ｂ）を含み、略円筒形の上部クランプ空洞部分の一部が略円筒形の上部クランプ面（１７６）を定義し、
前記下部クランプは（１２４）は、前記保持ノブの略球形の端部を受けることができる下部クランプ空洞（１９４）を有し、前記下部クランプ空洞が、略球形の下部クランプ空洞部分（１９４ａ）及び略円筒形の下部クランプ空洞部分（１９４ｂ）を含み、略円筒形の下部クランプ空洞部分の一部が略円筒形の下部クランプ面（１９６）を定義し、
前記両端クランプねじ（１２６）は、前記上部クランプ及び下部クランプをねじ込みで受けるための、前記保持ノブの前記スロット内に配置された中間部分（２０２）を含み、
前記両端クランプねじの第１方向への回転が、前記上部クランプ及び下部クランプの略円筒形の上部クランプ面及び下部クランプ面を互いに向けて移動させ、前記保持ノブの上部球形クランプ面と下部球形クランプ面とにそれぞれ係合させ、
前記略円筒形の上部クランプ面と下部クランプ面が、前記保持ノブの上部球形クランプ面及び下部球形クランプ面との係合の間に弾性変形して、凸レンズ状の接触域を形成し、前記切削ヘッドが前記本体と面接触でしっかりと保持され、前記ツールホルダがロック位置に置かれる、ツールホルダ。
【請求項１４】
前記上部クランプが略円筒形の解放面（１７５）をさらに含み、前記保持ノブの前記略球形の端部がさらに略球形の解放面（１５５）を含み、前記両端クランプねじが反対の第２方向に回されるときに、前記上部クランプの略円筒形の解放面が、前記保持ノブの略球形の解放面と係合して、前記上部クランプ及び下部クランプを互いに離れさせ、前記ツールホルダがロックされていない位置に置かれる、請求項１３に記載のツールホルダ。
【請求項１５】
前記本体が、上部クランプ及び下部クランプの本体半径方向の動きを制限する止め具（１１８）を受けることができる、一対のねじ切りされた開口（１３６）をさらに備える、請求項１３に記載のツールホルダ。
【請求項１６】
前記ツールホルダがロック位置に置かれたとき、前記下部クランプが、前記上部クランプと下部クランプとの間に平行な関係を維持するために段差（１０８）を含む、請求項１３に記載のツールホルダ。
【請求項１７】
前記本体が、前記切削ヘッド及び前記保持ノブを受けるための、切削ヘッド受けレセプタクル（１３２）を含み、前記切削ヘッド受けレセプタクルが約５°４４’のテーパ角を有する、請求項１３に記載のツールホルダ。
【請求項１８】
前記切削ヘッドが、前記切削ヘッド受けレセプタクルの前記テーパ角にほぼ等しいテーパ角を持つ、外面を有する端部（１３８）を含む、請求項１７に記載のツールホルダ。
【請求項１９】
前記本体がさらにフランジ接触面（１３３）を含み、前記ツールホルダがロック位置にあるときに、前記切削ヘッドが、前記本体のフランジ接触面と接する面接触の表面（１４８ｂ）をさらに含む、請求項１３に記載のツールホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工具クランプ機構、とりわけ両端ねじにより接続される２つの掴み具を有し、ツールホルダ本体内のスロットにより軸方向位置において保持される、工具クランプ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械工具を相互接続するための結合システムは、先行技術において良く知られている。そのような結合システムは、メス型部材内の円錐台形開口と対になる工具の部分を形成する、中空の円錐台形オス型部材を含む。メス型部材は一般に、工具を回転させるための主軸の部分である。双方の円錐台形部材のテーパは、しばしば工具の長手軸に対して約１／１０の勾配を有する。そのような勾配は、メス型開口の内部に配置されたクランプ機構を用いて、両部材が一緒に引っ張られるとき、剛性のある、中心線上の締め代付きカップリングを提供する。
【０００３】
現在、先行技術の結合システムの円錐台形オス型部材と、同メス型部材を一緒にクランプするための様々な機構がある。これらの幾つかの機構において、ツールホルダ上のメス型形部材は、オス形部材の壁内の補足的形状のソケット開口と係合するための、半径方向に可動のロッキング・ボールを含む。半径方向に外向きに移動するとき、ロッキング・ボールは円錐台形の工具のシャンクを、ツールホルダ内の円錐台形の開口内へと固定し、引き込むように機能する。カム面を有する、軸方向にスライド可能なボルトは、ソケット開口内へとロッキング・ボールに半径方向に外向きの力を加える。別のタイプの機構において、メス型の開口は円錐台形のオス型部材の中空の内部へと延長可能な、半径方向に拡げることができるロッキング・プランジャを含む。ロッキング・プランジャは、工具のオス型部材をツールホルダのメス型部材内へと強制的に押し込むために、円錐台形状のオス型部材の壁内の開口と係合する、２つ以上の半径方向に可動のフィンガーを含み得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの一般タイプの先行技術の結合システムが双方とも、それらの意図する目的のために有効であることを示す一方で、従来の結合システムは力を本体に作用させる傾向があり、特に小さいカッターに関して、場合により切削ヘッドと本体との間に芯ずれを生じ得る。それゆえ、本体に対する力を最小限にし、従って切削ヘッドと本体との間の芯ずれを最小化する結合システムを設計することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、ボールクランプ機構の開口を有する本体と、カッティング・エンド部分、テーパ状の端部、及びカッティング・エンドとテーパ状の端部との間に位置する中間部分を有する切削ヘッドと、少なくとも部分的に本体内に配置される略球形の端部を含み、略球形の端部が上側の球形クランプ面及び下側の球形クランプ面を含む、切削ヘッドのテーパ状の端部に位置する保持ノブと、そして本体のボールクランプ機構の開口内に受けられている、ボールクランプ機構とを備えるツールホルダが提供さる。ボールクランプ機構は、上部クランプと、下部クランプと、両端クランプねじとを備える。上部クランプは、保持ノブの略球形の端部を受けることができる上部クランプ空洞を有し、上部クランプ空洞が、略球形の上部クランプ空洞部分及び略円筒形の上部クランプ空洞部分を含む。略円筒形の上部クランプ空洞部分の一部は略円筒形の上部クランプ面を定義する。下部クランプは、保持ノブの略球形の端部を受けることができる下部クランプ空洞を有し、下部クランプ空洞が、略球形の下部クランプ空洞部分及び略円筒形の下部クランプ空洞部分を含む。下部クランプ空洞部分の一部は略円筒形の下部クランプ面を定義する。、両端クランプねじは、上部及び下部クランプをねじ切り部で受ける。両端クランプねじの第１方向への回転は、上部及び下部のクランプの略円筒形である上部及び下部クランプ面を、互いに向けて移動させ、保持ノブの略球形の上部及び下部クランプ面とそれぞれ係合させる。略円筒形の上部及び下部接触面(クランプ面)は、保持ノブの略球形の上部及び下部クランプ面との係合の間に弾性変形して凸レンズ状の接触域を形成し、切削ヘッドが本体にしっかりと面接触で保持され、そしてツールホルダをロック位置に置く。
【０００６】
別の実施形態において、ツールホルダはボールクランプ機構の開口を有する本体と、カッティング・エンド部分、テーパ状の端部、及びカッティング・エンドとテーパ状の端部との間に位置する中間部分を有する切削ヘッドと、少なくとも部分的に本体内に配置される略球形の端部を含み、略球形の端部がスロット、上側の球形クランプ面、及び下側の球形クランプ面を含む、切削ヘッドのテーパ状の端部に位置する保持ノブと、そして本体のボールクランプ機構の開口内に受けらる、ボールクランプ機構とを備える。ボールクランプ機構は、上部クランプと、下部クランプと、両端クランプねじとを備える。上部クランプは、保持ノブの略球形の端部を受けることができる上部クランプ空洞を有し、上部クランプ空洞が、略球形の上部クランプ空洞部分及び略円筒形の上部クランプ面を定義する略円筒形の上部クランプ空洞部分を含む。下部クランプは、保持ノブの略球形の端部を受けることができる下部クランプ空洞を有し、下部クランプ空洞が、略球形の下部クランプ空洞部分及び、略円筒形の下部クランプ面を定義する略円筒形の下部クランプ空洞部分を含む。両端クランプねじは、上部及び下部クランプをねじ切り部で受け、保持ノブのスロット内に配置される中間部分を含む。両端クランプねじの第１方向への回転は、上部及び下部のクランプの略円筒形である上部及び下部クランプ面を、互いに向けて移動させ、保持ノブの略球形の上部及び下部球形クランプ面とそれぞれ係合させる。略円筒形の上部及び下部接触面(クランプ面）は、保持ノブの略球形の上部及び下部クランプ面との係合の間に弾性変形して、凸レンズ状の接触域を形成し、切削ヘッドが本体にしっかりと面接触で保持され、ツールホルダをロック位置に置く。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明のこれらとその他の特徴、態様、及び利点は、図面を通じて同様の符号が同様の部品を表わす、添付図を参照して以下の詳細説明が読まれるとき、より良く理解されるようになるであろう。
【図１】本発明の一実施形態による、ロック位置におけるボールクランプ機構を有するツールホルダの断面図である。
【図２】ロック位置における図１のボールクランプ機構の拡大図である。
【図３】ロックされていない位置における図１のボールクランプ機構を有するツールホルダの断面図である。
【図４】ロックされていない位置における図３のボールクランプ機構の拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態による、図１のツールホルダの本体の斜視図である。
【図６】図５のツールホルダの本体の上面図である。
【図７】図６の線７−７に沿って取られた本体の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による、図１のツールホルダの切削ヘッドの斜視図である。
【図９】図８の切削ヘッドの側面図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿って取られた切削ヘッドの断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、図１のツールホルダの保持ノブの側面図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、図１のツールホルダの上部クランプの斜視図である。
【図１３】図１２の上部クランプの上面図である。
【図１４】図１２の上部クランプの端部の正面図である。
【図１５】図１２の上部クランプの底面図である。
【図１６】図１５の線１６−１６に沿って取られた上部クランプの断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態による、図１のツールホルダの下部クランプの斜視図である。
【図１８】図１７の下部クランプの底面図である。
【図１９】図１７の下部クランプの端部の正面図である。
【図２０】図１７の下部クランプの上面図である。
【図２１】図２０の線２１−２１に沿って取られた下部クランプの断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態による、図１のツールホルダの両端クランプねじの側面図である。
【図２３】本発明の別の実施形態による、下部クランプの斜視図である。
【図２４】図２３の下部クランプの上面図である。
【図２５】本発明の別の実施形態による、ロック位置におけるボールクランプ機構を有するツールホルダの断面図である。
【図２６】ロックされていない位置における、図２５のボールクランプ機構を有するツールホルダの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで図１〜４を参照すると、ツールホルダは１０で示される。ツールホルダ１０は、略円筒形の環状本体１２、切削ヘッド１４、保持ノブ１６、半径方向止め具１８、及び全般的に２０で示されるボールクランプ機構を含む。ボールクランプ機構２０は上部クランプ２２、下部クランプ２４、及び両端クランプねじ２６を含む。図１及び２において、ツールホルダ１０はロック位置において示され、図３及び４において、ツールホルダ１０はロックされていない位置で示される。
【０００９】
次に図５〜７を参照すると、本体１２は環状で、略円筒形状であり、本体１２の前後軸３０に対して中央に位置する、冷却材用の空洞２８を一端において含む。本体１２のもう一方の端部は、切削ヘッド１４及び保持ノブ１６を受けるための、空洞２８よりも僅かに大きい直径を有する切削ヘッドレセプタクル３２をを含む。１つの実施形態において、レセプタクル３２の一端は約５°４４’（１／１０）のテーパ角を有する。レセプタクル３２の端部は、略楕円形の、半径方向に延びるボールクランプ機構の開口３４と連通している。ボールクランプ機構の開口３４は、本体１２の前後軸３０に対して実質的に直角で、実質的に鏡面対称である。切削ヘッドレセプタクル３２のもう一方の端部３２ｂは、ツールホルダ１０の回転防止機構を提供するため、切削ヘッド１４と相互に作用する。切削ヘッド１４に隣接する本体１２の一端は、ツールホルダ１０がロック位置に置かれるとき切削ヘッド１４と接するフランジ接触面３３を含む。
【００１０】
本体１２はまた、本体１２の前後軸３０に実質的に直角の（そしてボールクランプ機構の開口３４と実質的に平行な）、半径方向に延びるねじ開口３６を含む。１つの実施形態において、半径方向止め具１８は、ねじ開口３６の中間部分３６ａへとねじ込まれる平頭ねじを含む。ねじ開口３６の端部３６ｂは平頭ねじ１８用の座面を提供するため、勾配をつけられる。本発明は半径方向止め具１８としての平頭ねじの使用に制限されず、そして本発明はピン等のような、他の類似の手段の使用により実行され得ることが分かるであろう。ねじ開口３６は、本体１２の前後軸３０に対して実質的に鏡面対称である。１つの実施形態において、各端部３６ｂは約９０°のテーパ角を有する円錐形である。各端部３６ｂの一部分３６ｃは、ボールクランプ機構の開口３４と連通している。このようにして、平頭ねじ１８の一部分は上部クランプ２２及び下部クランプ２４と係合することができ、上部と下部のクランプ２２、２４の半径方向の動きを制限する。ボールクランプ機構２０は、１つ又は双方の平頭ねじ１８を取り除くことにより、本体１２のボールクランプ機構の開口３４から除去され得る。
【００１１】
次に図８〜１０を参照すると、本発明の一実施形態の切削ヘッド１４が示されている。切削ヘッド１４の一端は、略円筒形状で、必要に応じて（図示されていない）切削工具を受けるための中央の空洞４０を有し得る、切削端部３８を含む。切削ヘッド１４はまた、反対側端部にあり、本体１２の切削ヘッドレセプタクル３２と類似のやり方でテーパを付けられている外面を有する、テーパ状の端部４２を含む。１つの実施形態において、テーパ状の端部４２は約５°４４’（１／１０）のテーパ角を有する。テーパ状の端部４２は、中央の空洞４０と連通するねじ切りされた開口４４を有し、略環状である。ねじ切りされた開口４４は、保持ノブ１６を受けることができる。しかしながら、保持ノブ１６は図２５及び２６に示すように、切削ヘッド１４と共に一体的に形成され得ることが分かるであろう。さらに、幾つかの実施形態において、中央の空洞４０は省略され得る。例示されている実施形態において、ねじ切りされた開口４４及び中央の空洞４０は、切削ヘッド１４の中央の前後軸４６と実質的に一直線に位置合わせされる。
【００１２】
切削ヘッド１４は、回転防止機構４８ａと、ツールホルダ１０がロック位置にあるときに、本体１２のフランジ接触面３３と接する面接触の表面４８ｂとを有する、中間部分４８を含む。例示されている実施形態において、回転防止機構は本体１２に対して切削ヘッド１４の回転を防止するために、本体１２の切削ヘッドレセプタクル３２の壁３２ａと相互に作用する２つの平らな部分４８ａを備える。例示されている実施形態において、中間部分４８は一対の対向する平らな部分４８ａを有する。しかしながら、本発明は切削ヘッド１４の回転を防止する平らな部分４８ａは、望ましい任意の数で実施され得る。
【００１３】
次に図１１を参照すると、本発明の一実施形態の保持ノブ１６が示されている。保持ノブ１６は、切削ヘッド１４のテーパ状の端部４２でねじ切りされた開口４４において、ねじ込みで受けられることができる、ねじ切りされた端部５０を含む。別の実施形態において、保持ノブ１６は切削ヘッド１４のテーパ状の端部４２と共に、一体として形成される。保持ノブ１６の反対側端部は、半径５７を有する略球形の端部５２を含む。端部５２はまた、保持ノブ１６を切削ヘッド１４内へねじ込むことを助けるための（図示されていない）工具を受けることが可能な、工具アクセス部分５２ａを含み得る。例示されている実施形態において、工具アクセス部分５２ａは六角形である。しかしながら、本発明は技術的に知られている他の望ましい工具アクセス形状を用いて実施され得る。端部５２は上部の球形クランプ面５１、下部の球形クランプ面５３、及び下部の球形解放面５５を含む。クランプ面５１、５３は端部５２の中心軸１７に対して前方の半球形として位置する。下部の球形解放面５５は、端部５２の中心軸１７に対して後方の半球形として位置する。端部５２の外面はまた、ツールホルダ１０がロックされていない位置にあるとき、保持ノブ１６がボールクランプ機構２０から容易に取り除かれることを可能にする、すきま直径５２ｂを含む。
【００１４】
保持ノブ１６はまた、保持ノブ１６が切削ヘッド１４のねじ切りされた開口４４内にねじ込みで受けられるとき、切削ヘッド１４の端面４２ａに隣接する連接面５４ａを有する、中間部分５４を含む。保持ノブ１６の中心の前後軸５６は、保持ノブ１６が切削ヘッド１４に取り付けられるか、又はそれと一体的に形成されるとき、切削ヘッド１４の中心の前後軸４６と実質的に一直線に合わせられることに注意されたい。
【００１５】
ボールクランプ機構２０の上部クランプ２２が図１２〜１６に示されている。上部クランプ２２は、曲線状の頂面５６及び実質的に平坦な底面５８を含む。図１３に見られるように、頂面５６は本体１２の開口３４の中にぴったりと嵌まるように、開口３４と同様に略楕円形である。ねじ切りされた開口６０は頂面５６から底面５８まで延びる通路６２へと通じる。ねじ切りされた開口６０は、両端クランプねじ２６の一端をねじ込みで受けることができる。上部クランプ２２は、頂面５６と底面５８との間に延びる曲線状の側面６４を含む。皿形の座面６６は、頂面５６と側面６４の交差部に形成され、ツールホルダ１０をロックされていない位置に置いたとき、上部クランプ２２のさらなる半径方向の動きを防ぐため、平頭ねじ１８と係合する。図１２及び１６に見られるように、上部クランプ２２の一部分は、上部壁７０及び、上部壁７０とは略直角の側壁７２により定義される、略Ｌ形の切欠き部分６８を含む。Ｌ形の切欠き部分６８は、下部クランプ２４の一部分を受けることができる。略円筒形の上部クランプ解放面７５は、ツールホルダ１０をロックされていない位置に置いたとき、保持ノブ１６の球形の解放面５５と係合する側壁７２内に形成される。空洞７４が、保持ノブ１６の端部５２を受けることができる切欠き部６８内に形成される。具体的には、空洞７４は略球形の上部クランプ空洞部分７４ａ及び、略円筒形の上部クランプ空洞部分７４ｂを含む。略球形の上部クランプ空洞部分７４ａは、保持ノブ１６の略球形の端部５２の半径５７よりも僅かに大きい半径７７を持って形成される。例えば、半径７７は保持ノブ１６の端部５２の半径５７よりも約０．０１０インチ（０．０２５４ｃｍ）まで大きくなり得る。略円筒形の上部クランプ空洞部分７４ｂの壁の部分は、ツールホルダ１０がロック位置に置かれたとき、保持ノブ１６の上部球形クランプ面５１と係合する、略円筒形の上部クランプ面７６を定義する。
【００１６】
ボールクランプ機構２０の下部クランプ２４が図１７〜２１に示されている。下部クランプ２４は、曲線状の底面７８及び実質的に平坦な頂面８０を含む。図１８に見られるように、底面７８は本体１２の開口３４の中にぴったりと嵌まるように、開口３４と同様に略楕円形である。ねじ切りされた開口８２は底面７８から頂面８０へ延びる。ねじ切りされた開口８２は、両端クランプねじ２６の一端をねじ込みで受けることができる。下部クランプ２４は、底面７８と頂面８０との間に延びる曲線状の側面８４を含む。皿形の座面８６は、底面７８と側面８４の交差部に形成され、ツールホルダ１０をロックされていない位置に置いたとき、下部クランプ２４のさらなる半径方向の動きを防ぐため、平頭ねじ１８と係合する。図１７及び２１に見られるように、下部クランプ２４の一部分は、上部壁９０及び、上部壁９０とは略直角の側壁９２により定義される、略Ｌ形の切欠き部分８８を含む。Ｌ形の切欠き部分８８は、上部クランプ２２の一部分を受けることができる。保持ノブ１６の略球形の端部５２を受けることができる空洞９４が、切欠き部８８内に形成される。具体的には、空洞９４は略球形の下部クランプ空洞部分９４ａ及び、略円筒形の下部クランプ空洞部分９４ｂを含む。上部クランプ２２と同様に、下部クランプ２４の略球形の下部クランプ空洞部分９４ａは、保持ノブ１６の端部５２の半径５７よりも僅かに大きい半径９７を持って形成される。例えば、半径９７は保持ノブ１６の端部５２の半径５７よりも約０．０１０インチ（０．０２５４ｃｍ）まで大きくなり得る。略円筒形の下部クランプ空洞部分９４ｂの壁の部分は、ツールホルダ１０がロック位置に置かれたとき、保持ノブ１６の下部球形クランプ面５3と係合する、略円筒形の下部クランプ面９６を定義する。
【００１７】
次に図２２を参照すると、本発明の一実施形態の両端クランプねじ２６が示されている。クランプねじ２６は略円筒形であり、第１端部９８と第２端部１００との間に、中間部分１０２を含む。第１端部９８の外面は、例えば右ねじでねじ切りされ、一方で第２端部１００の外面は、例えば左ねじでねじ切りされる。第１と第２の端部９８、１００は、それぞれ上部と下部のクランプ２２、２４のねじ切りされた開口部６０、８２内へとねじ込まれることができる。例示されている実施形態において、第１端部９８は第２端部１００よりも僅かに小さい直径を有し、中間部分１０２は第１と第２の端部９８、１００の双方よりも小さい直径を有する。しかしながら、本発明は大体同じ直径を有する第１と第２の端部９８、１００を用いて実施され得る。端部の１つ、例えば第２端部１００は工具がその中に挿入されることを可能にする、工具アクセス１０４を含む。例示されている実施形態において、工具アクセス１０４は六角形である。
【００１８】
ツールホルダ１０を組み立てるため、保持ノブ１６が切削ヘッド１４へとねじ込まれる。保持ノブ１６は組立プロセスの間の何時でも切削ヘッド１４へとねじ込まれ得る。別の実施形態において、保持ノブ１６は切削ヘッド１４と一体的に形成される。この実施形態において、保持ノブ１６は切削ヘッド１４へとねじ込まれる必要がない。クランプ組立品２０は、両端クランプねじ２６をそれぞれ、上部と下部のクランプ２２、２４のねじ切りされた開口部６０、８２内へとねじ込むことにより、組み立てられる。次に、クランプ組立品２０は本体の開口３４内へ挿入される。平頭ねじ１８は、次にクランプ機構２０の半径方向の動きを制限するため、及びクランプ機構２０を本体１２内に固定するために、ねじ開口部３６内へとねじ込まれる。
【００１９】
動作において、両端クランプねじ２６はツールホルダ１０をロック位置からロックされていない位置へと動かすために、反時計回りの方向に回され得る。クランプねじ２６の回転の間に、上部クランプ２２の側壁７２内に形成された略円筒形の解放面７５は、保持ノブ１６の球形解放面５５と係合して下部クランプ２４を半径方向止め具１８と接触させる。さらなる回転は、切削ヘッド１４がツールホルダ本体１２から解放されるように、上部クランプ２２の円筒形の解放面７５を保持ノブ１６の球形解放面５５に対して作用させる。この時点で、ツールホルダ１０はロックされていない位置にある。ツールホルダ１０をロック位置に置くために、両端クランプねじ２６は、時計回り方向に回され、上部と下部のクランプ２２、２４を互いに向かって動かせて、上部と下部のクランプ２２、２４の略円筒形の上部及び下部のクランプ面７６、９６が、保持ノブ１６の端部５２の上部と下部の球形クランプ面５１、５３と係合する。略円筒形の上部及び下部のクランプ面７６、９６は、凸レンズ状の接触域を形成するため、及び切削ヘッド１４を本体１２と面接触においてしっかりと保持するために、保持ノブ１６の略球形のクランプ面５１、５３との係合中に弾性変形する。
【００２０】
切削ヘッド１４及び保持ノブ１６は、図１及び３により示されるように、ツールホルダ１０がロック位置に置かれたとき、本体１２の前後軸３０の方向へ僅かに本体１２内に引き込まれることが注目される。これはツールホルダ１０がロックされていない位置に置かれたとき、上部と下部のクランプ２２、２４が互いに（及び本体１２の前後軸３０に）対して僅かに非平行となり、両端クランプねじ２６がとらえられる（ｓｅｉｚｅｄ）。
【００２１】
図２に示すように、ツールホルダ１０がロック位置に置かれたとき、隙間１０６が上部と下部のクランプ２２と２４の間に存在する。両端クランプねじ２６がとらえられるのを防ぐため、別の実施形態の下部クランプ２４’が、図２３及び２４に示される。下部クランプ２４’は、下部クランプ２４’が、座面８６の反対側の段差１０８を含むことを除き、下部クランプ２４と実質的に同一である。段差１０８は、ツールホルダ１０がロック位置に置かれたとき、上部と下部のクランプ２２、２４’を互いに（及び本体１２の前後軸３０に）対して実質的に平行に保つことを助けるため、段差１０８の頂面１０８ａが上部クランプ２２の下面と接するように、実質的に隙間１０６を埋める。
【００２２】
上部と下部のクランプを実質的に平行な向きに保つための別の実施形態は、上部と下部のクランプの後部を軸方向に延長することを含む。この延長又はタブは、クランプの後部用に半径方向の止め具を提供するため、本体の各々の側の水平突起部と協調する。この実施形態は、前述の実施形態の段差１０８の代わりとなる。半径方向の止め具の位置は、クランプがロック位置にあるとき、クランプ同士を実質的に平行に保つように設計される。
【００２３】
図１〜４に示すように、保持ノブ１６はクランプ機構２０の両端クランプねじ２６の前方に位置する。しかしながら、クランプ面５１、５３は、保持ノブ１６の端部５２の中心軸１７に対して前方の半球形内に位置することが注目される。従って、保持ノブ１６に対する上部と下部のクランプ２２、２４のクランプ力を、半径方向にさらに大きくし、軸方向にさらに小さくするために、両端クランプねじ２６を、保持ノブ１６及び上部と下部の接触面７６、９６に対してさらに前方に位置決めすることが有利になり得る。
【００２４】
次に図２５及び２６を参照すると、本発明のさらに別の実施形態のツールホルダ１０’が示されている。簡潔さのため、ツールホルダ１０と同様の要素の参照番号は、ツールホルダ１０’において１００だけ増加しており、詳細には説明されないであろう。
【００２５】
ツールホルダ１０’は略円筒形の環状本体１１２、切削ヘッド１１４、保持ノブ１１６、一対の平頭ねじ１１８、及び全般的に１２０において示されるボールクランプ機構を含む。ボールクランプ機構１２０は上部クランプ１２２、下部クランプ１２４、及び両端クランプねじ１２６を含む。図２５において、ツールホルダ１０’はロック位置において表わされ、図２６において、ツールホルダ１０’はロックされていない位置において表わされている。
【００２６】
この実施形態において、両端クランプねじ１２６の中間部分２０２は、図２５及び２６に示されるツールホルダ１０’の実施形態における、保持ノブ１１６の端部１５２のスロット１１７内に配置されている。この配置により、両端クランプねじ１２６はクランプ面５１、５２に対して、より前方に位置する。その上、クランプねじ１２６の中間部分２０２は、ツールホルダ１０’の回転防止機構として作用し、本体１１２に対する切削ヘッド１１４の回転を防ぐ。従って、図１〜２２に示す実施形態の切削ヘッド１４上の平坦部４８ｂは、図２５及び２６に示す実施形態には必要でない。この実施形態において、切削ヘッド１１４は保持ノブ１１６と一体的に形成されることもまた注目される。しかしながら、一体的に形成される切削ヘッド／保持ノブは、これより前の実施形態においてもまた使用され得ることが分かるであろう。
【００２７】
上述のように、本発明のツールホルダ１０、１０’は、単純で費用効率が高い設計であるが、切削ヘッドとツールホルダの本体との間の面接触により、切削工具をしっかりと所定の位置に保持する、ボールクランプ機構を有するツールホルダを提供する。
【００２８】
ここに参照されている書類、特許及び特許出願は、ここで言及することにより本出願に含まれる。
【００２９】
本発明は或る特定の実施形態と関連して、具体的に説明されているが、これは例示のためであり、制限するためではなく、添付されている請求項の範囲は先行技術が許す限り広く解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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