(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーバーの先端に開口するシャンク取着孔の内周面に、係止部材を外径方に後退自在に配置して、カッターの基端に設けられたシャンクを、アーバーのシャンク取着孔にワンタッチ式に取着自在に取着するよう構成したシャンク取着構造において、
該シャンクが該シャンク取着孔に装着されないときに上記係止部材のシャンク取着孔への突出を規制する支承部を、
カッターのシャンクを開口側に押圧するコイルスプリングの先端を、巻きピッチが該コイルスプリングの線材の素線寸法に略等しく構成することによって、
構成したことを特徴とするシャンク取着構造。
【請求項２】
前記シャンク取着孔の基端部の内周面に、コイルスプリングの基端を螺着させる螺着手段が形成されていることを特徴とする請求項１記載のシャンク取着構造。
【請求項３】
前記コイルスプリングの基端が、シャンク取着孔の基端部に周接した係合溝部に係着されていることを特徴とする請求項１記載のシャンク取着構造。
【請求項４】
アーバーの先端に開口するシャンク取着孔の内周面に、係止部材を外径方に後退自在に配置して、カッターの基端に設けられたシャンクを、アーバーのシャンク取着孔にワンタッチ式に取着自在に取着するよう構成したシャンク取着構造に取着されるカッターであって、
このカッターのシャンクの基端面が、
該カッターのシャンクを開口側に押圧するとともに、該シャンクが該シャンク取着孔に装着されないときに上記係止部材のシャンク取着孔への突出を規制するよう機能するよう、コイルスプリングの先端を、巻きピッチが該コイルスプリングの線材の素線寸法に略等しく構成することによって構成した支承部の下端に、
当接するよう構成したことを特徴とするカッター。
【発明の詳細な説明】
〔技術背景〕
本発明は、シャンクをドリリング装置側のアーバーにワンタッチ式に、つまり迅速且つ容易に取着できるシャンク取着構造、および該取着構造に使用して好適なシャンクを備えたカッター（狭義のカッターのみでなくドリルを含み、またカッターの基端に一体に取着するアダプターを含む広い概念を言う。この明細書において同じ）に関する。
〔技術分野〕
従来から、基端が穿孔装置（電動ドリルあるいはボール盤）の回転軸に取着されたアーバーに、カッターのシャンクを、側方からねじで係止して止める、所謂「ねじ止め式」のシャンク取着構造がある。そして、このねじ止め式のシャンク取着構造は、世界的規模で見ると、現在、最も普及している。
しかし、このねじ止め式のシャンク取着構造の場合、穿設する孔径が変わる毎に、六角レンチ等の工具を使用して、ねじを、その都度、緩め且つ締めて、カッターを着脱しなければならず、作業性が低い。
このような課題を解決するため、アーバー側に着脱のための着脱リングを操作（回転あるいはスライド）可能に設けるとともに、この着脱リングを操作することによって、アーバーのシャンク取着孔内方へ突出した係止部材をシャンク取着孔から後退させて、カッターのシャンクの外周面に設けた係合部に対して、前記係止部材の係止を解除可能にして、アーバーへのシャンクの着脱をおこなえるよう構成した、シャンク取着構造が提供されている（特願平１０−５３７５１２号）。
この着脱リングを操作して、アーバーにシャンクを取着するシャンク取着構造は、シャンク取着時に、上記着脱リングを全く操作せずに取着できる所謂「ワンタッチ式」と、該着脱リングを操作して取着する所謂「ツータッチ式」があるが、いずれの場合にも、以下に述べるような技術的課題を内在していた。
まず、第１に、前記「ワンタッチ式」および「ツータッチ式」のシャンク取着構造の場合、許容寸法誤差（加工及び組立公差等の誤差）に起因して、アーバーに対してカッターのシャンクが軸方向に極く僅かの寸法だけ遊動する。つまり、上述したように、アーバー側の係止部材を、シャンク側の係合部に係合させて取着時の位置決めをおこなうが、この場合、係止部材と該係止部材を保持するアーバーの他の部分との間の所謂「遊び」、および係止部材とシャンク側の係合部との「遊び」によって、アーバーに対してカッターのシャンクが軸方向に極く僅かの寸法だけ遊動する。従って、軸方向に変動を付与して切削屑を寸断するチップブレーキング機構を備えた穿孔装置を用いて穿孔作業をおこなう場合には、チップブレーキング時に上記遊動が該チップブレーキング動作を相殺若しくは著しく低減してしまう。このため、チップブレーキング機構が有効に作用せず、切削作業中に発生する帯状の切削屑をチップブレークすることができない。なお、上記チップブレーキング機構とは、カッターの軸方向の送り量を、適宜間隔で、変化あるいは停止又は送り方向とは逆方向に変化させて、切刃による帯状の切削屑を適宜間隔で寸断するような機構をいう。
第２に、従来のワンタッチ式のシャンク取着構造の場合、アーバーのシャンク取着孔内方へ係止部材が飛び出すのを規制する支承部材を、アーバーの基端方からバネで押圧して、係止部材の側方に位置せしめるよう構成しているが、この部分の構成が複雑で、部品点数が増加する。また、組立において、シャンク取着孔から開口方へ飛び出そうとする支承部材およびそれを押圧するバネを抑制した状態で、それら各部材の位置決めをしつつ組み立てる必要があり、組み立てが煩雑になり、熟練を要する作業となる。
第３に、この種のワンタッチ式あるいはツータッチ式のシャンク取着構造にカッターを挿着して穿設した場合、穿孔作業中に、回転トルク、特に衝撃的な回転トルクが作用したときには、上記シャンクの係合部の縁が係止部材によって外径側に変形して突出し、その結果、この突出部分が引っ掛かって、アーバーからシャンクを抜くことができなくなってしまうという不都合が生じる。かかる場合には、長時間にわたって、穿孔作業が中断してしまい、多大な経済的損失を被ることになる。特に、上記許容寸法誤差等に起因する遊動は、アーバーに対してシャンクの回転方向（周方向）においても生じるが、かかる場合には、上記変形寸法が増幅されることになる。
〔発明の開示〕
本発明は、このような現況にかんがみおこなわれたもので、上記課題を解決したシャンク取着構造、および該取着構造に使用して好適なシャンクを備えたカッターを提供することを目的とする。
上記課題を解決する、本第１の発明に係るシャンク取着構造は、アーバーの先端に開口するシャンク取着孔の内周面に、係止部材を外径方に後退自在に配置して、カッターの基端に設けられたシャンクを、アーバーのシャンク取着孔に、着脱リングの操作によって取り外し可能に構成したシャンク取着構造において、
上記アーバーに対してシャンクの挿入深さを規制する規制機構を設けるとともに、
上記規制機構によって、アーバーに対してシャンクがその軸方向の位置が規制された状態で、軸方向において、上記係止部材に対して、シャンク取着孔の開口側に相対的に偏位させて係合部を配置したことを特徴とする。
また、上記課題を解決すべく本第２の発明にかかるカッターは、アーバーの先端に開口するシャンク取着孔の内周面に、係止部材を外径方に後退自在に配置して、カッターの基端に設けられたシャンクを、アーバーのシャンク取着孔に、着脱リングの操作によって取り外し可能に挿着できるシャンク取着構造に取着されるカッターであって、
このカッターが、アーバーに対してシャンクの挿入深さを規制する規制機構を有し、この規制機構によって、カッターのシャンクが、アーバーに対してその軸方向の位置が規制された状態で、軸方向において、該シャンクに形成された係合部が、上記係止部材に対して、シャンク取着孔の基端側に相対的に偏位させて配置されていることを特徴とする。
しかして、このように構成されたシャンク取着構造あるいはカッターによれば、上記規制機構によって、アーバーに対してシャンクがその軸方向の位置が規制された状態で、アーバー側の係止部材と相対的に開口側に偏位したシャンクの係合部とが、共にシャンク取着孔の基端側で当接することから、アーバーに対してシャンクを、軸方向において遊動することなく所定位置に位置決めすることができる。その結果、チップブレーキング機構が作動しても、アーバーに対してシャンクの軸方向への遊動が可及的に防止できることから、ねじ止め式のシャンク取着構造の場合と同様に、穿設中に、有効にチップブレーキングすることが可能となる。
そして、上記本第１の発明にかかるシャンク取着構造あるいは第２の発明にかかるカッターにおいて、上記偏位させる量（寸法）は、アーバーに対するシャンクの軸方向への遊動量以上になっていることが最適な構成となる。
また、上記シャンク取着構造あるいはカッターにおいて、上記規制機構が、アーバーの開口端面と、この開口端面に当接するシャンクのアーバー側に対して形成された段部の当接面によって形成されていると、穴加工でない外形側の加工によって二つの当接面が形成されるため、加工が容易で且つ高い寸法精度を得る上で好ましい構成となり、また両当接面の間の当接状態を外部から視認することができる構成となる。
上記技術的課題を解決すべく本第３の発明にかかるシャンク取着構造は、アーバーの先端に開口するシャンク取着孔の内周面に、係止部材を外径方に後退自在に配置して、カッターの基端に設けられたシャンクを、アーバーのシャンク取着孔に、着脱リングの操作によって取り外し可能に構成したシャンク取着構造において、
上記係止部材の一部が、アーバーのシャンク取着孔にシャンクが取着・係止された状態において、外径側に突出するよう配置され、この突出した部分が、着脱リングの内周面に形成されたテーパ面に当接して、着脱リングを付勢するバネによって、係止部材がシャンク取着孔側に上記テーパ面によるくさび作用によって押圧されるよう構成されていることを特徴とする。
しかして、このように構成されたシャンク取着構造によれば、アーバーのシャンク取着孔にシャンクが取着・係止された状態において、係止部材が、常に、着脱リングを付勢するバネ力によって内径側に押圧されているため、該係止部材と、シャンクの係合部が、常に密着して、軸方向及び周方向の遊動を可及的に阻止することができる。その結果、前記第１あるいは第２の発明とあいまって、全ての方向の遊動を可及的に阻止することができる。このため、チップブレーキング機構が作動しても、アーバーに対してシャンクの軸方向への遊動が可及的に防止できることから、ねじ止め式のシャンク取着構造の場合と同様に、穿設中に、チップブレーキングすることが可能となる。また、アーバーに対してカッターの結合を高めることができ、その結果、刃先のビビリを防止し、刃先の欠損を防止し、刃先の寿命を延ばすことができる。
また、上記第３の発明にかかるシャンク取着構造において、上記着脱リングの内周面に形成されたテーパ面のテーパ角が、２〜５度程度の極く小さい角であると、極めて大きなくさび作用を得ることができ軸方向及び周方向の遊動が確実に防止できる構成を実現できる。
また、上記第３の発明にかかるシャンク取着構造において、上記係止部材がアーバーの全周に、均等に離間した、複数箇所に設けられるとともに、係合部がこの係止部材に対応して、シャンクに複数箇所設けられていると、周囲からシャンクがバネで均等に押圧された状態となるため、調芯された状態で、上記安定した取着状態を得ることができ、好ましい構成となる。
上記技術的課題を解決すべく本第４の発明にかかるシャンク取着構造は、アーバーの先端に開口するシャンク取着孔の内周面に、係止部材を外径方に後退自在に配置して、カッターの基端に設けられたシャンクを、アーバーのシャンク取着孔にワッタッチ式に取着自在に取着するよう構成したシャンク取着構造において、
上記係止部材のシャンク取着孔への突出を規制する支承部を、カッターのシャンクを開口側に押圧するコイルスプリングの先端を、巻きピッチが該コイルスプリングの線材の素線寸法に略等しくなるよう、隣接する線材間を密に形成することによって、構成したことを特徴とする。
しかして、このように構成されたシャンク取着構造によれば、従来支承部材を別部材で構成していたものが、カッターのシャンクを開口側に押圧するコイルスプリングによって併用させることができることから、部品の形態がシンプルになるとともに、部品点数が削減でき、且つ組み立ても容易になり、しかも信頼性も向上する。さらに、価格的にも安価に供給することができる。
また、上記第４の発明にかかるシャンク取着構造において、上記シャンク取着孔の基端部の内周面に、コイルスプリングの基端を螺着させる溝等の螺着手段を形成すると、単にコイルスプリングの基端を、シャンク取着孔の基端部の螺着手段に螺合させるだけで、コイルスプリングの螺着がおこなえることから、簡単に組み立てがおこなえ、部品点数が低減する。また、熟練工でなくとも容易に且つ迅速に組み立てられる点で、優れた構成となる。
また、上記第４の発明にかかるシャンク取着構造において、上記コイルスプリングの基端が、シャンク取着孔の基端部に周接した係合溝部に係着されていると、単にコイルスプリングの基端を、シャンク取着孔の基端部の係合溝部に係着させるだけで、コイルスプリングのシャンク取着孔への固定がおこなえることから、簡単に組み立てがおこなえ、部品点数が低減する。また、熟練工でなくとも容易に且つ迅速に組み立てられる点で、優れた構成となる。
そして、上記第４の発明にかかるシャンク取着構造において、上記コイルスプリングを形成する素線の断面が四角形であると、コイルスプリングの先端部において、コイルスプリングの各素線間の隙間を可及的に無くすことができる点で、またコイルスプリングの先端に可及的に平滑な外周面を形成できる点で、好ましい構成となる。しかし、勿論、素線断面が円形であってもよい。
また、上記技術的課題を解決すべく本第５の発明にかかるカッターは、アーバーの先端に開口するシャンク取着孔の内周面に、係止部材を外径方に後退自在に配置して、カッターの基端に設けられたシャンクを、アーバーのシャンク取着孔にワッタッチ式に取着自在に取着するよう構成したシャンク取着構造に取着されるカッターであって、
このカッターのシャンクの基端面が、
該カッターのシャンクを開口側に押圧するとともに上記係止部材のシャンク取着孔への突出を規制するよう機能するべく、コイルスプリングの先端を、巻きピッチが該コイルスプリングの線材の素線寸法に略等しく構成することによって構成した支承部の下端に、
当接するよう構成したことを特徴とする。
しかして、このように構成されたカッターによれば、上記第４の発明にかかるシャンク取着構造に、挿着することができるカッターとなる。
上記技術的課題を解決すべく本第６の発明にかかるカッターは、アーバーの先端に開口するシャンク取着孔の内周面に、係止部材を外径方に後退自在に配置するとともに、カッターの基端に設けられたシャンクに、アーバー側に配置された係止部材に係合する凹状の係合部を形成して、アーバーのシャンク取着孔に、着脱リングを操作することによって、取り外し可能に構成したシャンク取着構造に使用するカッターであって、
上記係合部を形成する凹状の外周縁部が、周囲のシャンクの周面より凹んでいることを特徴とする。
しかして、上記本第６の発明の如く構成されたカッターによれば、仮に衝撃的な回転トルクがシャンクの係合部に作用して該係合部の縁が外径側に変形したとしても、凹状の外周縁が、周囲のシャンクの周面より凹んでいるため、該変形した部分がシャンクの外径より外側に突出することがなく、従って、従来のようにアーバーからシャンクを抜くことができなくなってしまうようなことはない。
また、上記第６の発明にかかるカッターにおいて、上記係合部を形成する凹状の外周縁部が周囲のシャンクの周面より凹んでいる構成が、該外周縁部に、面取り部を形成することによって構成されていることが、ドリル等を使用して簡単に加工できる点で、加工上好ましい実施形態になる。
さらに、上記第６の発明にかかるカッターにおいて、上記係合部を形成する凹状の外周縁部が周囲のシャンクの周面より凹んでいる構成が、該係合部が形成されている部分の軸径を小さくすることによって構成されていると、旋盤等によって軸加工によって簡単にできる点で、加工上好ましい実施形態になる。
また、上記第６の発明にかかるカッターにおいて、上記係合部を形成する凹状の外周縁部が周囲のシャンクの周面より凹んでいる構成が、該係合部が位置する部位のシャンクの外周面を平面に削設することによって構成されていてもよい。
また、上記第６の発明にかかるカッターにおいて、上記係合部が、円錐状の凹部であることが、ドリル等を使用して簡単に加工できる点で、加工上好ましい構成となる。
また、上記各カッターにおいて、上記カッターのシャンクがコア状のもので構成され、前記係合部がプレス加工によって形成されたものであると、ベニア板、薄肉の金属板等の加工に適し且つ量産に適した、安価に供給できるカッターを実現できる。
また、上記カッターにおいて、上記係合部を球面の一部で形成し、該係合部の深さが、前記係止部材を構成する球体の球面半径の０．４〜１倍の寸法であると、係止部材を確実に係止できる点で好ましい実施形態となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例にかかるシャンク取着構造の全体の構成を示す中心から両側を別の断面線で断面した全体の図である。
図２は、アーバーからカッターのシャンクを引き抜き、且つカッターからセンターピンを引き抜いた状態の、一部断面した全体の図である。
図３は、図１の二点鎖線で囲んだIIIの部分の拡大断面図である。
図４（ａ）は図２のＩＶａ−ＩＶａ矢視横断面図、同（ｂ）は図１のＩＶｂ−ＩＶｂ矢視断面図である。
図５（ａ）は図４（ａ）に示す着脱リングの施錠部材を操作するカム面の形状を示す部分拡大断面図、同（ｂ）は（ａ）のカム面によってシャンク取着穴の内方へ押圧される施錠部材の状態を示す図４（ｂ）の二点鎖線で囲んだＶｂの部分の部分拡大断面図である。
図６（ａ）は、アーバー基体の先端部に形成された、施錠部材を収容する貫通穴を示す貫通穴中心を通る断面の断面図、同（ｂ）は、（ａ）の収容穴部分の拡大断面図である。
図７（ａ）は、図１に示すシャンク取着穴内に装着されるコイルスプリングの構成を示す図、同（ｂ）は、（ａ）のコイルスプリングが装着されるアーバー基体の構成を示す中心線より右側を断面した図である。
図８（ａ）は、図１，図２に示す着脱リングを付勢するコイルスプリングの構成を示す側面図、同（ｂ）は、（ａ）のコイルスプリングの底面図である。
図９は、穿孔装置側の回転軸側に取着する取着部を「モールステーパ」に構成した点で、図１〜７とは別の実施例にかかるシャンク取着構造の全体の構成を示す中心から両側を別の断面線で断面した全体の図である。
図１０は、さらに別の実施形態にかかる、ベニア板あるいは薄厚の金属板に穿孔するためのカッターと該カッターをワンタッチ式に取着するアーバーからなるシャンク取着構造を示す一部断面した全体側面図である。
図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ矢視断面図である。
図１２は、図１０に示すアーバーの構成を示す一部断面し拡大した側面図である。
図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図である。
図１４（ａ）は図１０に示すシャンク取着構造の、アーバーのシャンク取着孔へカッターを挿入する前の状態を示す部分拡大断面図、同（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視部分断面図である。
図１５（ａ）は図１０に示すシャンク取着構造の、アーバーのシャンク取着孔へカッターを挿入する途中の状態を示す部分拡大断面図、同（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視部分断面図である。
図１６（ａ）は図１０に示すシャンク取着構造の、アーバーのシャンク取着孔へカッターを挿入完了状態を示す部分拡大断面図、同（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視部分断面図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、本願発明の実施例にかかるシャンク取着構造と、該取着構造に使用するシャンクを備えたカッターについて、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明がこの実施形態に限定されるものではない。
この実施形態を示す図１、図２において、Ａは穿孔装置側に固着されるアーバー、ＢはアーバーＡに着脱されるシャンク７を基端に且つ切刃１５を先端に具備したカッター、Ｃは、穿設時にカッターＢの位置決めをおこない、クーラントの供給の開閉弁として機能し、切除したコア状の切削屑をカッター内から排出するための、センターピンを示す。
アーバーＡは、図１あるいは図２に図示するように、該アーバー基体１の先端（図１，図２において下端）にシャンク取着孔２の開口２Ａを有している。また、この開口２Ａの基端側に隣接したアーバー基体１の外周部位には、着脱リング３が、該アーバー基体１の外周面１ａに沿ってその外周面を周方向に回転自在に配置されている。
この着脱リング３は、本実施形態では、図８（ａ），（ｂ）に図示するような、コイルスプリング４によって周方向の一方に、つまり、この実施形態では、開口２Ａ側（図１参照）から見て、時計方向に向けて、不勢している（図４では反時計方向：矢印Ｋの方向を参照）。このコイルスプリング４は、図２，図３に図示するように、アーバー基体１と着脱リング３との間に配置されている。また、このコイルスプリング４の一端４ａ（図８参照）は、上記着脱リング３に、他端４ｂ（図８参照）はアーバー基体１に係着されている（図２参照）。
なお、着脱リングの動作方向は、方向的に、上記周方向に代えて、軸方向に移動自在に構成してもよい。
また、上記着脱リング３が外方に配設されている、上記アーバー基体１部分には、図４、図６（ａ）に図示するように、係止部材たる金属製（あるいはセラミック等の材質）の球体（ボール）５（図４参照）を収納する、径方向の貫通孔２Ｅが、該アーバー基体１の周方向の３箇所に均等に形成されており、この実施例では、この貫通孔２Ｅの内径方の縁部には、図６（ｂ）に拡大して図示するように、環状（あるいは環状の一部が離間した形状）の突起２ｅが形成され、上記球体５が、アーバー基体１の内径方に脱落することがないよう構成されている。つまり、アーバー基体１のシャンク取着孔２の内周面２ｄから、上記球体５の一部が突出した状態（図１参照）から外径方に後退した状態（図２参照）へ後退可能に配置される。
そして、図１，図２に図示する上記着脱リング３は、図３に一部を拡大して図示するように、内面に、上記球体５の外周と当接して、該球体５を内径方に押圧する凹部３Ａを有する。この凹部３Ａは、平断面（横断面）的に見ると、図５（ａ）に拡大して図示するような形状からなるカム面（押圧面）３Ｃからなる。つまり、このカム面３Ｃは、上記球体５がアーバー基部１のシャンク取着孔２の内周面２ｄから完全に外方に後退した状態、即ち、シャンク取着孔２の内周面２ｄから内方へ突出しない状態に保持するＣ形の収容部分３ａと、終端が着脱リング３の上記凹部３Ａの内周面３ｆにつながり極く小さなテーパ角（具体的には、この実施例では２度〜５度程度以下のテーパ角）で球体５を内方へ押圧するべく「くさび作用」を奏させるテーパ面３ｔと、このテーパ面３ｔと上記Ｃ形の部分３ａを接続する接続面３ｂを具備する。つまり、これらのカム面３Ｃによって、上記貫通孔２Ｅ内で球体５がシャンク取着孔２の内周面から外方に後退し、且つシャンク取着孔２の内周面から一部突出した状態に、動作可能になっている。なお、上記テーパ角とは、基準円に対してテーパ面３ｔのなす角α（図５(a)参照）を言う。
また、上記アーバー基体１の先端部の、外周方に着脱リング３が配置されている部位は、肉厚（径方向の厚さ）方向において、上記球体５の直径より寸法的に小さく（薄く）構成されている。
上記テーパ面３ｔは、図５（ｂ）に図示するように、カッターＢのシャンク７に形成された凹状の係合部７Ｂに接合した状態の球体５を、常に内方へ押圧するよう作用する。この押圧は、着脱リング３を図５において反時計方向に付勢している上記コイルスプリング４によって、おこなわれる。
また、上記着脱リング３の基端（図１〜３において上端）には、塵芥侵入防止用のプレート状の蓋部材３Ｐが配置され、その上方の係止用のスナップリング３Ｓによって、着脱リング３および蓋部材３Ｐがアーバー基体１のその位置に、軸方向に位置決めされた状態で固定される。なお、上記着脱リング３の下端は、アーバー基部１の下端に形成された鍔部１ｔによって係止されている。
ところで、図２に図示するように、このアーバーＡのシャンク取着孔２に挿着されるカッターＢのシャンク７と、その下方の部分との間には、シャンク７側で縮径になった段部７Ａが形成されている。
このシャンク７には、上記段部７Ａの基端方に、上記球体５が係止するための係合部７Ｂが形成されている。この係合部７Ｂは、この実施例では、円錐状（テーパ皿状）の凹部によって構成されている。
そして、上記段部７Ａは、上記アーバーＡの先端面（開口端面）２Ｄに当接することによって、カッターＢがシャンク取着孔２へそれ以上挿入されるのを規制している。
また、段部７Ａから係合部７Ｂの中心までの寸法Ｌ７は、上記アーバーＡの先端面２Ｄから球体５の中心までの寸法Ｌ５よりやや小さく、具体的には許容寸法誤差分だけ小さなる側に偏位させて構成されている。つまり、図３に図示するように、長さ「ｑ（ｑ＝Ｌ５−Ｌ７）」分だけ小さくなることによって、球体５が、係合部７Ｂのテーパ皿状の中心より基端側のテーパ面７ａに当接し、且つ、係合部７Ｂのテーパ皿状の中心より先端側のテーパ面７ｂには当接しない（隙間ｇを有する）ような寸法関係になるよう、位置関係が偏位（偏位寸法ｑ）して構成されている。
ところで、図７（ｂ）に図示するように、上記アーバーＡのシャンク取着孔２の基端部には、螺着手段、つまり、該シャンク取着孔２の内径より小径の環状凸部２ｒが、形成されており、この環状凸部２ｒには、図７（ａ）に図示するコイルスプリング９の基端部９Ｂが螺着（あるいは係着）される。また、この実施形態では、図１，図２に図示するように、このコイルスプリング９の外周面が、シャンク取着孔２の内周面に略摺接する状態（正確にはやや隙間を有する状態）で、収納されるような寸法に構成されている。
そして、このコイルスプリング９は、シャンク取着孔２内に挿着されたカッターＢをばね力によって外す方向に付勢するよう機能する。また、コイルスプリング９の先端部９Ａは、図２、図７（ａ）に図示するように、コイルの巻きピッチが該コイルスプリングの線材の素線寸法に略等しくなるよう、即ち、隣接する線材間が密になるよう構成され、この線材が密になった先端部９Ａで、シャンク取着孔２にカッターＢが挿着されていない状態において、上記球体５を外径方へ押し出し（図２参照）、シャンク取着孔２側への突出を防止する。なお、このコイルスプリング９を構成する線材は、この実施形態では、円形断面のものが用いられているが、四角形断面のものを用いてもよく、かかる場合には、隣接する線材によって外周が略平面状に形成できる点で好ましい構成となる。
一方、カッターＢの基端面（図１において上端面）７Ｕは、図３に拡大して図示するように、上記コイルスプリング９の先端面（図１においた下端面）９Ｌに当接するよう構成されている。
また、図１，図２あるいは図７（ｂ）に図示するように、上記シャンク取着孔２の中心には、上記センターピンＣを先端方に押圧するためのコイルスプリング状のバネ１２を挿着する有底孔１１が、該シャンク取着孔２と同芯状に形成されている。また、この有底孔１１は、クーラントをカッター先端の切削部分に供給する通路の一部となり、この有底孔１１は、半径方向に延びるクーラント供給通路１４と連通して、このアーバー基体１を回転自在に支承する固定側のリング（図示せず：図９のリング１６参照）から、クーラントがカッターの先端側へ供給できるよう構成されている。
また、図３に図示するように、上記カッターＢの係合部７Ｂを構成するテーパ皿状の凹部の、外縁部７ｃは、シャンク７の外周面より凹んでおり、具体的には、例えば、図３に図示するように、面取り（角取り）加工がなされている。つまり、この実施例では、係合部７Ｂの外縁部７ｃが、中心から延びるテーパ角より浅い角（より鈍角）に構成されている。しかし、この面取りに代えて、図１，図２の二点鎖線に図示するように、係合部７Ｂが位置する部分の軸径を、シャンク７の他の部分の軸径に比べて小径（小さい径）にしておいてもよい。あるいは図示しないが上記係合部７Ｂの位置する部位のシャンク７外周面を平面状に削設してもよい。
また、この実施例では、図４（ｂ）に図示するように、カッターＢの係合部７Ｂは、上記球体５に対応して、シャンク７の外周面に、周方向に３箇所均等に配置されている。
しかしながら、上記球体５および係合部７Ｂについては、２箇所であっても、４箇所であっても、あるいは５箇所又はそれ以上あってもよいが、３箇所以上である構成が、中央にシャンク７を強固に係合する点において好ましい。
しかして、このように構成されたシャンク取着構造と該取着構造に使用するシャンクを備えたカッターによれば、以下のような作用を奏する。つまり、
カッターＢをアーバーＡのシャンク取着孔２に挿着する場合には、単にカッターＢのシャンク７より下方部位を手で把持して、シャンク７部分をアーバーＡのシャンク取着孔２に、カッターＢの段部７Ａがアーバーの先端面（開口端面）２Ｄに当接するまで、挿入すればよい。つまり、ワンタッチで、片手で挿入するだけで、カッターＢをアーバーＡに挿着することができる。
この挿入によって、コイルスプリング９の下端面９Ｌが、シャンク７の基端面７Ｕに当接して、上方に押し上げられ、その結果、このコイルスプリング９の先端部９Ａの外周面で規制されていた球体５の一部がアーバー基体１のシャンク取着孔２内に突出し、カッターＢのシャンク７に形成された係合部７Ｂに係合する（図５（ｂ）参照）。この際、球体５と係合部７Ｂの周方向の位置を合わせるために、アーバーＡに対してカッターＢを周方向に適宜角度だけ回転させてやることが必要な場合がある。
上述のように、球体５の一部が、シャンク取着孔２内に突出すると、それまで、図４（ａ）に図示するように、球体５によって、コイルスプリング４の付勢力に抗していた着脱リング３が、該コイルスプリング４の付勢力によって回転し、図４（ｂ）に図示する状態になる。この状態で、球体５は、着脱リング３の上記角度の極く小さいテーパ面３ｔによる「くさび作用」によって、上記コイルスプリング４のばね力が倍加され、強い力でもって、外方から内方に向けて押圧される状態となる。従って、径方向において多少の遊隙があっても、この「くさび作用」によって、「がたつき」無く保持されることになる。
また、上述のように、球体５が係合部７Ｂに係合した状態では、カッターＢは、規制機構を形成する該カッターＢの段部７Ａとアーバーの先端面（開口端面）２Ｄとで軸方向の位置決めがされていることと相まって、軸方向に遊動することができない状態となる。
つまり、カッターＢの段部７Ａがアーバーの先端面（開口端面）２Ｄに当接してそれ以上挿入できない状態において、図３に図示するように、球体５が、係合部７Ｂの基端側の面７ａに強固に当接し、先端側の面７ｂとの間には隙間ｇがある状態となっているため、アーバーＡに対してカッターＢは、全く遊動することができない状態となる。
従って、このように挿着されたカッターＢで、金属等を穿設する場合に、チップブレーキング機構が作動して、アーバーＡが軸方向に適宜タイミングで動かされても、軸方向においても、周方向においても、カッターＢがアーバーＡにきっちり密着した状態で動くことになるため、所望のチップブレーキング作用を奏することができる。
そして、このような穿設作業中に、何らかの理由によって、回転方向に衝撃的な力が作用して、球体５が係合部７Ｂの当接している箇所を変形させたとしても、該係合部７Ｂの外縁部に面取り加工がなされている（あるいは軸径を小径にしている）ことから、この変形部分が、カッターＢのシャンク外周面より外径方に突出して形成されることがないため、カッターＢをアーバーＡから取り外す際にも、従来の着脱装置のように、取り外せなくなるようなことはない。つまり、着脱リング３をコイルスプリング４の付勢力に抗して回転させるだけで、カッターＢをアーバーＡのシャンク取着孔２から取り外すことができる。また、上記変形は、上記「くさび作用」による径方向の遊隙を無くしていることによって、外力が衝撃的に作用しなくなることから、有効に低減される。
また、この実施例にかかるシャンク取着構造では、上述のように、球体５が内径方へ飛び出すのを、コイルスプリング９の先端の線材間を密にした部位で規制するよう構成しているため、また、該コイルスプリング９を単にシャンク取着孔２の基端側の環状凸部２ｒに螺合（あるいは係着）させてシャンク取着孔２内に取着するよう構成しているため、非常に構成を簡素化することができ、また、部品点数が減少するとともに、組立も、熟練工でなくとも、容易に且つ迅速におこなうことができ、その結果、安価に供給できることができる。
なお、図１，図２に図示する実施例の他に、図９に図示するように、アーバーの穿孔装置側の回転軸への取着部Ｒを、所謂「モールステーパ」に構成してもよいことは言うまでもない。なお、図１，図２にでは省略され、図９で図示されている部分について説明すると、この図９において、１６はアーバー基体１を回転自在に支承するリングで、このリング１６から、径方向に延びるクーラント供給通路１４を介して、シャンク取着孔２と同芯状の有底孔１１に、クーラントが供給され、その結果、先端のカッターＢの切削部位にクーラントが供給できるよう構成されている。
ところで、上記図１〜９に図示するシャンク取着構造とそれに取着されるカッターは、比較的肉厚の金属板等を切削する重切削用のものであるのに対して、上記本第４〜６の発明の別の実施形態として、図１０〜図１６に図示するように、ベニア板あるいは薄い金属板等を穿設することを目的とした軽切削用のシャンク取着構造とそれに取着されるカッターである点において相違する。以下、このシャンク取着構造とそれに取着されるカッターについて説明する。なお、図１〜９に示す実施形態に対応する構成について、図１０〜図１６では、それらの参照番号に「１００」を加えて示しているので参照されたい。
つまり、アーバーＡは、本第４〜６の発明に関しては基本的に上記図１〜図９の実施形態にかかるものと同じ構成を具備する。
一方、取着されるカッターＢは、この実施形態の場合、１〜２ｍｍ程度の肉薄の板材を成形加工（プレス加工等の成形加工）することによって製造されており、このカッターＢの上端部に設けられたシャンク１０７には、アーバーＡに配設された係止部材たる金属製の球体１０５が係合する係合部１０７Ｂが、上記球体１０５の配置に対応して周囲に３箇所均等の間隔を隔てて形成されている。この係合部１０７Ｂは、プレス加工によって、球面の一部からなる凹部の形態を有するよう形成されている。この実施形態の場合、上記係合部１０７Ｂの凹部の曲率は、上記球体１０５の曲率とほぼ等しく、また該係合部１０７Ｂの凹部の深さは、上記球面の半径の０．５〜０．６倍程度の寸法となっているが、０．４〜１．０倍程度の寸法の範囲であればよい。そして、この係合部１０７Ｂは、上述のようにプレス加工によって形成されていることから、該係合部１０７Ｂの周縁部１０７ｃはシャンク１０７の外周面に対して、ラウンド状の面取りが成されたような状態（形状）となっている。
また、上記係合部１０７ＢおよびアーバーＡの係止部材たる球体１０５は、周面に３箇所の場合にのみ限定されるものでなく、２箇所であっても、あるいは４箇所又は５箇所、若しくはそれ以上の箇所に形成されていてもよい。
また、シャンク１０７は、その下方部位との間に段部１０７Ａが形成されており、この実施形態の場合には、上記段部１０７Ａには大きなラウンド状の面取りがなされており、このラウンド状の面取り形状に対応して、アーバーＡのシャンク取着孔１０２の開口１０２Ｄ端も、ラウンド状に面取りがなされ、アーバーに対してシャンクの挿入深さを規制している。
そして、この実施形態の場合、図１０に図示するように、カッターＢの中央には、穿設に際し位置決め機能の奏するセンタードリルＤが、該カッターＢと一体に回転可能に配置されている。また、該センタードリルＤの上端部１０７Ｕは、アーバーＡの基部１０１に挿着され、外側方から中心方に向けて螺着される取着ねじ１２０によって該アーバーＡ側に固定されている。なお、上記センタードリルＤの、上記取着ねじ１２０の先端面が当接する当接部位には、平面状の面取り加工がなされている。
また、上記カッターＢのシャンク１０７の上端面１０７Ｕは、アーバーＡ内に配設されたコイルスプリング１０９の先端１０９Ｌと当接するよう構成され、図１４に図示する状態から図１５に図示する状態を経て、図１６に図示するように、カッターＢをシャンク１０７のシャンク取着孔１０２内に挿着したときに、該コイルスプリング１０９が上方（基端方）に収縮することによって、該コイルスプリング１０９の先端部１０９Ａで外周方に押圧保持されていた球体１０５の一部が内方に突出し、シャンク１０７の係合部１０７Ｂに係合するよう構成されている。また、このように係合した状態で、該球体１０５は、図１０、図１６に図示するように、外周方より着脱リング１０３の内周面によって、外周方に押圧された状態となる。
なお、図１０において、参照番号１２２は、ドリルのチャックに取着される取着部分を示す。
そして、上述のように構成される本第４〜６の発明にかかる実施形態も、上記図１〜９に図示する実施形態のうち、第４〜６の発明が奏する作用効果と同様の作用効果を奏することになる。
そして、この図１０〜図１６に図示する実施形態のシャンク取着構造とカッターにおいても、当然に、所謂ワンタッチ式に、アーバーＡに対してカッターＢを取着することが可能となる。
さらに、この図１０〜図１６の実施形態においても、必要に応じて、本第１〜３の発明にかかる構成を具現化したものをさらに付加することができることは言うまでもなく、且つその場合には、上記図１〜図９に示す実施形態の場合と同様に、本第１〜３の発明にかかる作用効果を付加的に奏することができる。
ところで、上記図１０〜図１６に図示する実施形態において、係合部１０７Ｂは凹部で形成されているが、これに代えて、貫通穴で構成することもできる。
本願発明の基本的技術思想を変更することなく、当業者の自明の範囲で上記実施例から種々変更して実施することができ、これらも本願発明の技術的思想に属するものであることは言うまでもない。
〔産業上の利用の可能性〕
本願発明にかかるシャンク取着構造および該取着構造に使用するシャンクを備えたカッターは、ボール盤、手持式のパワードリル、ハンマードリル等へのカッター等の刃物の取着に利用できる。
しかも、このシャンク取着構造は、構成が簡単で、加工が容易な、且つ組立てが短時間で簡単におこなえるシャンク取着構造となる。
従って、従来のシャンク取着構造に比べて安価に製造することができるとともに、構造が簡単であることから高い信頼性を得ることができる。
また、アーバー側へのカッターの取着を片手で簡単におこなうことができるため、工具交換に要する時間を節約することができ、且つ作業者の労力を軽減することができる。
さらに、従来のワンタッチ式のシャンク取着構造では不可能であったチップブレーキング機構を奏させることができ、また、径方向にも遊動しない正確な穿孔作業をおこなうことができる。
また、本発明にかかるカッターによれば、穿孔作業中に、回転方向に衝撃的な力が作用しても、それが原因となって、カッターをアーバーから取り外せなくなるようなことはない。
【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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