(57)【要約】概略的には、本発明に基づいて、回転部材(12)を釣り合わせるための平衡アセンブリ(10)と回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせとが提供される。平衡アセンブリ(10)は環状リング(22)、固定部材(44)及びカバー(24)を含む。環状リング(22)は、回転部材(12)を受ける開口部(34)と、少なくとも一つの着脱可能な第一平衡おもり(26)と、少なくとも一つの着脱可能な第二平衡おもり(28)とを備える。固定部材(44)は、回転部材に対して環状リング(22)を固定する。カバー(24)は、環状リング(22)に対して第二平衡おもり(28)を作動可能に収容し、カバー(24)を環状リングに着脱可能に結合する接続部分を含む。
2005508259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材を釣り合わせる平衡アセンブリであって、
前記回転部材を受ける開口部を有し、少なくとも一つ以上の着脱可能な第一平衡おもり及び少なくとも一つ以上の第二平衡おもりを含む環状リングと、
前記環状リングを前記回転部材に対して固定する固定部材と、
前記環状リングに対して前記第二平衡おもりを作動可能に収容し、前記環状リングに着脱可能に結合する接続部分を含むカバーと、
を含む平衡アセンブリ。
【請求項２】
前記環状リングが複数の孔を含み、一つ以上の前記孔の内部に少なくとも一つの前記第一平衡おもりが固定される、請求項１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項３】
前記複数の孔が、互いに離間して前記開口部の周りに配置される、請求項１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項４】
前記環状リングの前記開口部が、内周表面及び外周表面を画定し、前記環状リングの前記内周表面が、リング内部に配置される前記回転部材の形状と一致するように輪郭取りされる、請求項１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項５】
前記環状リングの前記内周表面が円錐台状の形状を備える、請求項４に記載の平衡アセンブリ。
【請求項６】
前記環状リングが前方側面及び後方側面を含み、前記孔が前記環状ディスクの前記後方側面の周方向に等間隔に離間された六つの位置に形成される、請求項３に記載の平衡アセンブリ。
【請求項７】
前記孔の各々が、相補的にねじ切りされた第一おもりを収容するようにねじ切りされる、請求項６に記載の平衡アセンブリ。
【請求項８】
前記固定部材が前記開口部の横方向に形成されて前記環状リングを貫通する、請求項１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項９】
前記固定部材が、止めねじ及びねじ切りされたボアであって、前記ねじ切りボアが、前記止めねじを収容して前記環状リングが回転運動しないように固定し、前記環状リングを前記回転部材に対する固定位置に維持するように構成される、請求項８に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１０】
前記回転部材が溝を含み、前記回転部材に対する前記環状リングの位置決め及び前記環状リングの前記軸方向移動の制御手段として、前記止めねじが前記溝内部に配置される、請求項９に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１１】
前記環状リングが複数のスロットを含む、請求項１０に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１２】
前記スロットが、前記環状リングの前記後方面の周周り半径方向に形成される、請求項１１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１３】
前記スロットが前記環状ディスクの周周りに等間隔に離間される、請求項１２の平衡アセンブリ。
【請求項１４】
前記スロットが前記環状リングの前記後方面から長手方向へ延在する、請求項１１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１５】
前記第二平衡おもりが、クレイと類似した粘稠度を有する硬化材料乃至非硬化材料から成る、請求項１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１６】
前記第二平衡おもりがクレイである、請求項１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１７】
前記カバーがＬ字形断面を有する、請求項１に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１８】
前記カバーが本体部材及び半径方向内側に延びるフランジを含む、請求項１７に記載の平衡アセンブリ。
【請求項１９】
前記環状リングがスロットを含み、前記本体部材が、前記環状リングに対して前記カバーが密に保持されるように、外側方向に延出して前記スロット内に収容されるタブを備えるフィンガー状の突起部を含む、請求項１８に記載の平衡アセンブリ。
【請求項２０】
回転部材を釣り合わせるために用いられる、回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせであって、
回転部材と、
前記回転部材を受け止める開口部を有し、少なくとも一つの着脱可能な第一平衡おもり及び少なくとも一つの着脱可能な第二平衡おもりを含む環状リングと、
前記環状リングを前記回転部材に対して固定する固定部材と、
前記第二平衡おもりを前記環状リングに対して作動可能に収容し、前記環状リングに着脱可能に結合する接続部分を含むカバーと、
を含む回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２１】
前記環状リングが複数の孔を含み、一つ以上の孔の内部に少なくとも一つの第一平衡おもりが固定される、請求項２０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２２】
前記複数の孔が、互いに離間して前記開口部の周りに配置される、請求項２０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２３】
前記環状リングの前記開口部が、内周表面及び外周表面を画定し、前記環状リングの前記内周表面が、リング内部に配置される前記回転部材の形状と一致するように輪郭取りされる、請求項２０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２４】
前記環状リングの前記内部周表面が円錐台状の形状を備える、請求項２３に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２５】
前記環状リングが前方側面及び後方側面を含み、前記孔が前記環状ディスクの前記後方側面の周方向に等間隔に離間された六つの位置に形成される、請求項２２に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２６】
前記孔の各々が、相補的にねじ切りされた第一おもりを収容するようにねじ切りされる、請求項２５に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２７】
前記固定部材が前記開口部の横方向に形成されて前記環状リングを貫通する、請求項２０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２８】
前記固定部材が、止めねじ及びねじ切りされたボアであって、前記ねじ切りボアが、前記止めねじを収容して前記環状リングが回転しないように固定し、前記環状リングを前記回転部材に対する固定位置に維持するように構成される、請求項２７に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項２９】
前記回転部材が溝を含み、前記回転部材に対する前記環状リングの位置決め及び前記環状リングの前記軸方向移動の制御手段として、前記止めねじが前記溝内部に配置される、請求項２８に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３０】
前記環状リングが複数のスロットを含む、請求項２９に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３１】
前記スロットが、前記環状リングの前記後方面の周周り半径方向に形成される、請求項３０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３２】
前記スロットが前記環状ディスクの周周りに等間隔に離間される、請求項３１の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３３】
前記スロットが前記環状リングの前記後方面から長手方向へ延在する、請求項３０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３４】
前記第二平衡おもりが、クレイと類似した粘稠度を有する硬化材料乃至非硬化材料から成る、請求項２０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３５】
前記第二平衡おもりがクレイである、請求項２０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３６】
前記カバーがＬ字形断面を有する、請求項２０に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３７】
前記カバーが本体部材及び半径方向内側に延びるフランジを含む、請求項３６に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【請求項３８】
前記環状リングがスロットを含み、前記本体部材が、前記環状リングに対して前記カバーが密に保持されるように、外側方向に延出して前記スロット内に収容されるタブを備えるフィンガー状の突起部を含む、請求項３７に記載の回転部材及び平衡アセンブリの組み合わせ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材用平衡アセンブリに関する。さらに詳細には、本発明は、工具ホルダのような回転部材を釣り合わせるのに用いられる平衡アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば１００００ｒｐｍ以上の高速で回転する回転部材の釣り合わせは、大変重要である。釣り合いが取れていない状態で高速回転部材が作動した場合、不平衡から生じる遠心力の作用のため、結果として回転部材による振動力が発生する。このために、切削工具においては一般的にベアリングの早期磨耗乃至故障、及び切削動作のむらを引き起こす機械振動が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば工具ホルダのような回転部材に不平衡がもたらす作用を最小化するためには、アセンブリを正確に釣り合わせなければならない。回転部材を正確に釣り合わせるという問題は、経時的に回転部材の形状又は寸法が大きく変更される場合は、特に深刻なものとなる。例えば、工具ホルダは、工具を変更又は同一工具を整形する毎に再度釣り合わせられなければならない。工具それ自体が平衡を失っているのが発見されるのも珍しいことではなく、切削工具の軸を回転工具ホルダの軸と正確に位置合わせして配置することが困難であるのもしばしばである。頻繁に必要となる再釣り合わせのため、このような高速回転切削工具のために、効果的かつ一体的な、調整可能及び正確な平衡アセンブリが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、回転部材用の平衡アセンブリの提供を目的とする。本発明の別の目的は、工具ホルダのような回転部材を釣り合わせる平衡アセンブリの提供である。
【０００５】
概略的には、本発明に基づいて、回転部材の釣り合わせに用いられる平衡アセンブリが提供される。この平衡アセンブリは、環状リングと固定部材とカバーとを含む。環状リングは、回転部材を受ける開口部と、少なくとも一つの着脱可能な第一平衡おもりと、少なくとも一つの着脱可能な第二平衡おもりとを備える。固定部材は、回転部材に対して環状リングを固定する。カバーは、環状リングに対して第二平衡おもりを作動可能に収容し、カバーを着脱可能に環状リングに結合する接続部分を含む。
【０００６】
さらに、平衡アセンブリ及び回転部材の組み合わせが開示される。回転部材は、工具ホルダ、アクスル(axle)、タービン翼、モータ等の回転能力を備える適切な部材であれば、ほとんどいずれであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のさらなる態様は、そこから得られた有利な点ととともに、図面を参照することによって以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
同じ参照記号が同じ部分を示す図面を参照すると、回転部材１２を釣り合わせるのに用いられる、本発明に基づく平衡アセンブリ１０が示されている。本発明の平衡アセンブリ１０の図示を目的とするため、回転部材１２が工具ホルダとして示されていることは認識されるであろう。工具ホルダは、外部ハウジング１４及び中心軸１６を含む。コレットチャック１８は、外部ハウジング１４の一部分として提供され、ノーズリング２０を含む。このノーズリングは、コレット（図示せず）を受けるための開口部を工具ホルダ内部に画定する。次に、コレットは、ドリル（図示せず）のような切削工具を受けて保持するように構成されている。図１及び図１０〜１２に示されるように、ノーズリング２０は概ね円形のリングを含み、このリングは工具ホルダに着脱可能に接続できる。ノーズリング２０は管状に形成され、下端部２０ａと、工具ホルダの遠位端の外径上のねじ山と係合するねじ山２０ｃをその内径に備える上端部２０ｂとを備える。作業者がノーズリング２０周りを把持できるように、複数のスパナスロット又はレンチ把持用凹部２０ｄが、図示された位置に設けられている。
【０００８】
本発明の平衡アセンブリ１０は同一の装置とともに、アクスル、タービン翼、モータ等の回転能力を有する適切な部材のいずれを釣り合わせるために用いられてもよい。工具ホルダに関する本発明の説明は、別に請求されるのでないかぎり本発明を制限するものではない。
【０００９】
図面を参照すると、平衡アセンブリ１０は、回転部材を釣り合わせるために回転部材１２上に回転可能に軸支(journalled)された状態で図示される。平衡アセンブリ１０は、環状リング２２と、カバー２４と、少なくとも一つの着脱可能な第一平衡おもり２６と、少なくとも一つの着脱可能な第二平衡おもり２８とを備える。
【００１０】
環状リング２２は、前方面３０及び後方面３２を有する単一の単体構造である。開口部３４は環状リング２２内に設けられて、内周縁表面３６及び外周縁表面３８を画定する。内周縁表面３６は、開口部内に配置される回転部材１２の中心軸１６と同軸である中心軸４０を有する。環状リング２２内には複数の孔４２が形成される。この複数の孔４２に、第一平衡おもり２６が開口部３４周りに離間して固定されて、対称的な寸法及び形状の不平衡環状リングを提供する。
【００１１】
環状リング２２の内周縁表面３６が、リング内部に配置される回転部材１２の形状と一致するように輪郭取りされてよいと認識されるであろう。例えば、環状リング２２の内周縁表面３６は、リングの厚み方向において、環状リングの前方面３０から後方面３２に向かって直径が徐々に減少する円錐台の形状を備えてもよい。
【００１２】
環状リング２２の孔４２は、例示されたように環状リングの前方面３０に形成され、離間されて周縁に配置される六つの孔を構成する。第一平衡おもり２６は、除去する不平衡の方向に基づいて一つ以上の孔４２内に着脱可能に配置される。好ましい実施例においては、孔４２はねじ切りされており、同様に第一平衡おもり２６も、孔内に嵌合されて固定的に保持されるようにねじ切りされる。
【００１３】
回転部材１２に対する環状リング２２の固定を維持するために、環状リング２２は固定部材４４を含む。好ましい実施例においては、固定部材４４は開口部３４の横方向に形成され、環状リングの本体を全貫通する。図３に示されるように、好ましい実施例において固定部材４４は止めねじ４６を含み、この止めねじは、回転部材に対して締付けられたときに環状リング２２内のねじ切りボア４８内に切られたねじに螺入されるように構成され、環状リングが回転運動しないように固持して環状リングを回転部材に対する固定位置に維持する。止めねじ４６は、回転部材に対する環状リング２２の軸方向位置の位置決め及び制御手段として、回転部材１２内に形成される周縁溝５０の上方に位置してもよい。止めねじ４６がねじ切りボア４８内に完全に螺入されるとき、止めねじの一端部は回転部材の溝５０の内部に位置する。
【００１４】
環状リング２２の後方面３２の周縁周り半径方向に形成されているのは、複数のスロット５２である。好ましい実施例においては、スロット５２は、簡便なアクセスを可能にする開放端部５２ａ及び開放側部５２ｂを有し、環状リング２２の全周縁の周りに等間隔に離間して配置される。スロット５２は、環状リングの後方面３２から長手方向に延びて、環状リングの中心軸４０と平行に延在する。別の例においては、スロット５２は、中心軸４０に対して傾斜する方向、例えば、中心軸に向かって半径方向の外側方向又は内側方向に延在してもよい。スロット５２は、少なくとも一つの第二平衡おもり２８を収容するように構成される。第二平衡おもり２８は、第一平衡おもり２６とは相違する重量を有しており、好ましくは第一平衡おもりよりも軽量である。着脱可能な第二平衡おもり２８は、スロット５２内に嵌合する適切な寸法及び形状のほとんどいずれでもよい。好ましい実施例においては、第二平衡おもり２８は、いかなる所望の重量にも段階的に割り当てることが可能である。例えば、第二平衡おもりは、スロットの表面５２に容易に接着するクレイ（clay）と類似した粘稠度を有する硬化材料乃至非硬化材料のいずれであってもよい。例えば、第二平衡おもりは、金属粉とクレイ若しくはクレイに類似した他の物質との混合物であってもよい。第二平衡おもり２８は、所望される量のほとんどいずれにも配分されることが可能で、所望にしたがって一つ以上のスロット５２に対して付加又は減量できる。第二平衡おもり２８が、第一平衡おもり２６のみを用いて実現できる以上の平衡アセンブリ１０の微細な調整を可能にしていることは認識されるであろう。
【００１５】
図３及び図７〜９に示されるように、平衡アセンブリ１０のカバー２４は、環状リング２２の後方面３２を覆って嵌合するように構成され、環状リング回転中に第二平衡おもり２８をスロット内に保持するためにスロット５２を閉鎖する。
【００１６】
図７〜９に示されるように、カバー２４は本体部材５４及び半径方向内側方向に延びるフランジ５６を含む。本体部材５４から前方方向に突出するのは、接続部分５８である。好ましい実施例においては、接続部分５８は、外側方向に向かって延出する対向するタブ６２を備える、自動的に位置決め可能なフィンガー状の突起６０を含み、このタブは、カバー２４を着脱可能に環状リングに対して結合するために環状リング２２内に形成される適切に構成された開口部６４に収容される。高速回転中に、平衡アセンブリ１０は遠心力負荷を受けると、フィンガー状の突起６０は半径方向外側方向に移動する傾向があり、これによって、ねじ、ボルト等のような単独の機械的な固締具を用いることなく環状リング２２に対して確実な保持を維持する。回転部材１２がゼロネットバランス(zero net balance state)状態に設定された後でカバー２４を環状リング２２に結合するために単独の機械的な固締具を使用すると、平衡アセンブリ１０の所望の釣り合いに悪影響を与えることを認識されるであろう。
【００１７】
環状リング２２及びカバー２４は、例えば、環状リング及びカバーをこの記載順にしたがって回転部材上に配置し、一つ以上の第一平衡おもり２６を一つ以上の孔４２内に螺合させ、次に環状リングを回転部材に固定することによって、回転部材１２に組み付けられ、回転部材１２は次に回転されて、不平衡が生じる方向及び量が計測される。次に、止めねじ４６が、環状リング２２が回転部材１２に対して回転する程度まで緩められる。環状リング２２の外端には割り出し(indexing)マークが設けられてもよい。好ましい実施例においては、環状リング２２の重心は、割り出しマークとして機能する止めねじ用ねじ切り孔４８の半径方向軸に位置する。割り出しマークは、平衡アセンブリ１０を回転部材１２に対して位置決めするために用いられる。環状リング２２は、回転部材１２の不平衡を相殺するために不平衡が計測された方向に回転される。
【００１８】
さらに回転部材１２は回転されて、不平衡が生じる方向及び量が再計測される。工具ホルダ及び切削工具のような回転部材１２の不平衡を計測するための、例えば、アメリカン・ホフマン社 （American Hoffman）製造のＭＴ−５０工具ホルダバランサのような機械が市場で入手可能であることは認識されるであろう。回転部材１２に伴う不平衡を計測するために、不平衡の大きさ及び不平衡の大きさの角度の両方が計測される。次に、一つ以上の第二平衡おもり２８が回転部材１２の平衡を微細に調節するためにスロット５２に付加されてもよい。最終的に、カバー２４が環状リング２２に結合されて、第二平衡おもり２８を所定の位置に維持する。
【００１９】
環状リング２２及びカバー２４をあらかじめ相互に緩く結合した後で、上記の手順で回転部材１２に固定してもよいことは認識されるであろう。環状リング２２及びカバー２４が回転部材１２に上記のように組み付けられる状態においては、環状リング及びカバーが相対移動する可能性はなく、したがって平衡アセンブリ１０の緩みは防止される。
【００２０】
本発明の平衡アセンブリ１０は、図示される回転切削工具ホルダを含むどのような回転部材１２に取り入れられてもよいし、あるいは既存の切削工具ホルダ用に改造されてもよい。この解釈にしたがって、多数の切削工具の製造者が、工具アセンブリの或る一部分の寸法がＡＮＳＩ（アメリカ規格協会）又はＩＳＯ（国際標準化機構）によって設定された工業規格工具エンベロープに適合又はその範囲内の回転切削工具を設計している。一般的には重要な領域（例えば規格が適用される領域）は工具ホルダの領域であり、図１に示されるように、これは平衡アセンブリから前方に向かって延出する。これは、工具アセンブリが互換性があるように順応させている。
【００２１】
ここに参照された書類、特許及び特許出願は、参照によって本明細書中に組みこまれる。
【００２２】
本発明は、特に本発明の種々の実施例との関連において説明されているが、これは説明の手段であって制限するものではなく、添付請求項の範囲が、従来技術の許容する限り、幅広く解釈されてしかるべきであることは理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、工具ホルダの側面図である。
【図２】図２は、図１の工具ホルダの線２−２に沿った断面図である。
【図３】図３は、本発明に基づく平衡アセンブリの分解斜視図である。
【図４】図４は、図３の平衡アセンブリの斜視図である。
【図５】図５は、図４の平衡アセンブリの端面図である。
【図６】図６は、図５の平衡アセンブリの線６−６に沿った断面図である。
【図７】図７は、図３の平衡アセンブリのカバーの斜視図である。
【図８】図８は、図７のカバーの端面図である。
【図９】図９は、図８のカバーの線９−９に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、図１及び図２のチャックの斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０のチャックの端面図てある。
【図１２】図１２は、図１１のチャックの線１２−１２に沿った断面図である。
【国際公開パンフレット】
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