(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物を切削中の機械切削具に冷却・洗浄流体を供給するコレットチャックを提供する。【解決手段】コレットチャック４８の一端がモータの駆動端に結合され、その他端が機械切削具を保持し、モータがコレットチャック４８と被加工物の機械切削に用いる機械切削具６０とに回転力を供給する。機械切削具６０は穿孔ビットやリーマとすることができ、チャック内の環状部分に連通する軸方向流路を含む。冷却・洗浄流体が、コレットチャック４８に外接する回転シールを介して環状部分内に流入される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を機械切削する工具であって、
筺体内にあって、筺体に対し回転可能なチャックと、
チャック内のキャビティと、
チャックの一端に固定した機械切削具と、
機械切削具を貫通して形成した流路で、チャックとは反対側の機械切削具の一端がキャビティと流体連通するようにした流路と、
機械切削具とは反対側のチャックの一端に結合した駆動源と、
筺体の開口を介して延出し、一端を有し、キャビティに流体連通する流体流入管路であって、この流体流入流管路を介してキャビティ内に流入する流体が機械切削具の流路に沿って流動可能である流体流入管路と、を備える、工具。
【請求項２】
チャックの一部周りに回転不能に装着されたシール組立体であって、流体流入管路の一端に接続したポートを有するシール組立体を更に備える、請求項１に記載の工具。
【請求項３】
駆動源から伸長し、チャックの一端に形成した凹部に継手係合させるスピンドルを更に備える、請求項１に記載の工具。
【請求項４】
筺体内面とチャックとの間の空間により画成される環状部分を更に備える、請求項１に記載の工具。
【請求項５】
前記筺体の開口は、工具軸と実質同一線上に配向される細長い側面を有するスロットを含む、請求項１に記載の工具。
【請求項６】
駆動源とは反対側の筺体の一端の開口、及び該開口上に配設され、固定継手と係合可能な継手を更に備える、請求項１に記載の工具。
【請求項７】
前記機械切削具が開口を介して選択的に移動可能である請求項６に記載の工具。
【請求項８】
前記駆動源が機械切削具へ伝達可能な回転力をチャックに対し選択的に作用する請求項１に記載の工具。
【請求項９】
前記駆動源が機械切削具へ伝達可能な軸方向押圧力をチャックに対し選択的に作用する請求項８に記載の工具。
【請求項１０】
被加工物を機械切削するシステムであって、
ハンドグリップ、選択的に回転可能であり且つ駆動シャフト軸に沿って軸方向に伸長可能な駆動シャフト、及び駆動シャフトのまわりを画成する筺体を備える駆動源と、
駆動シャフトに結合した一端を有するコレットチャックであって、駆動シャフトの回転時に回転し、駆動シャフトが軸方向に伸長する際に軸方向に伸長するコレットチャックと、
駆動シャフトとは反対側のコレットチャックの一端に結合した機械切削具と、
機械切削具上の切削面と、
流体流に流体連通するコレットチャック内のキャビティと、
機械切削具内に形成され、キャビティに流体連通する一端と切削面に隣接する一端とを有する流路で、キャビティ内に供給された流体流がこの流路に沿って切削面に隣接して流動するようにする流路とを備える、システム。
【請求項１１】
更にハンドグリップ上に制御モジュールを備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のシステムであって、コレットチャックに外接する環状回転シールと、キャビティと回転シールとの間にコレットチャックを貫通して横方向に形成した開口と、開口に位置合わせ可能な回転シールを貫通し形成したポートと、ポートに一端を接続し、他端を流体供給源に接続した流体管路とを更に備える、システム。
【請求項１３】
更に筺体軸に概ね整列配置する長手方向端部を有するスロットを筺体に備え、前記流体管路がこのスロットを通過する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
駆動源とは反対側の筺体の一端の開口と、この開口に隣接して筺体に形成した継手とを更に備え、この継手が型板に係合するよう適合させてあり、機械切削具はドリルとリーマからなるリストから選択される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
流体流と駆動源とに流体連通する空気供給源を更に備え、駆動源が空気圧を動力にできるようにした、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械切削具（machining element）を介して流体を給送するシステムならびに方法に概ね関する。より具体的には、本開示は機械切削具ホルダ内への冷却流体の流れを受け入れ、そこでそれを機械切削具に貫流させるよう適合させた工具に関する。
発明の分野
【背景技術】
【０００２】
被加工物を挿通して機械加工（machining）するのに用いる穿孔ビット（錐先）やリーマ（穴ぐり錐）やグラインダ（研削盤）やソウ（鋸）等の機械切削具は、一般に被加工物を作り上げている材料の粒状切削屑（particles）を取り除く。切削された粒状切削屑は、時として機械切削具と機械切削されている被加工物の一部との間に食い込む（become wedged）ことがある。このことで、粒状切削屑が二度に亙り機械切削され、また機械切削具の追加の加熱の可能性もあるため、機械切削効率が妨げられる。
【０００３】
切削粒状切削屑は、機械切削する被加工物が複数層の異なる材料で出来ている場合にも、問題となることがある。図１に示す如く、公知の機械切削例が一部縦断側面図にて示してある。穿孔ビット８は、材料層１４，１６，１８，２０の積層体１２を貫通する孔１０を形成するものとして図示してある。機械切削工程中に形成される粒状切削屑２２は、積層体１２頂部の孔１０から排出されるものとして図示してある。層１４，１６，１８，２０のうち一つから切削された後、粒状切削屑２２はドリル８と孔１０との間の空間内あるいはドリル８の表面内に配設された溝２４内へ上方へ押し上げられることがある。しかしながら、２以上の材料層を機械切削する際に、孔１０から切削された粒状切削屑２２が他の層の材料を侵食（erode）し、その層の孔径を拡径することがある。粒状切削屑侵食による孔径の拡径は、指定された公差を上回ることがある。侵食は、層１４，１６，１８，２０が硬度や延性や降伏強度等の異なる材料特性を有する異なる材料から形成されているときに特に断言できるものである。例えば、材料層１８が層１４，１６の一方あるいは両方よりも硬い場合、層１８から機械切削された粒状切削屑２２は孔１０から排出される際に侵食を通じて層１４，１６を貫通する孔１０を拡径することがある。
【発明の概要】
【０００４】
本願明細書に開示するのは、使用中に機械切削具を冷却し、随意選択的には機械切削中に生ずる破片（chips）を取り除く工具である。一例では、工具は被加工物の機械切削用であり、環状シール組立体と、環状シール組立体を挿通しシール組立体に対し回転可能なコレットチャックと、コレットチャック内の環状部分と、コレットチャックの一端に固定した機械切削具と、コレットチャックとは反対側の機械切削具の一端が環状部分に流体連通するよう機械切削具に貫通形成した流路と、機械切削具とは反対側のコレットチャックの一端に結合した駆動源と、シール組立体と回転駆動源の一部とに外接する筺体と、筺体内の開口を挿通し、シール組立体に一端を有し、環状部分に流体連通する流体流入管路で、この流体流入管路を介して環状部分内へ流れる流体が機械切削具内の流路を介して流動できるようにした流体流入管路とを含んでいる。
【０００５】
[0005]同様に開示されるのが被加工物の機械切削用のシステムであり、これはハンドグリップを有する駆動源と、選択的に回転可能かつ伸長可能な駆動シャフトと、駆動シャフトに外接する筺体とを含んでいる。更にシステム内に含まれるのは、駆動シャフトに一端を結合したコレットチャックと、駆動シャフトとは反対側のコレットチャックの一端に結合した機械切削具と、機械切削具上の切削面（cutting surface）と、流体流に流体連通するコレットチャック内のキャビティと、機械切削具内に形成され、キャビティに流体連通する一端と切削面に隣接する一端とを有する流路で、キャビティ内に供給された流体流がこの流路を介して切削面に隣接して流れるようにした流路とである。
【０００６】
本願明細書に開示された別の実施形態は、冷却システム付きのドリルであり、これは手持ちドリルモータと、ドリルモータから選択的に回転可能かつ選択的に伸長可能な駆動シャフトと、駆動シャフトに一端を固定したビットホルダと、ビットホルダ内の封止キャビティと、ビットホルダに外接しビットホルダの直径の約２倍の外径を有する回転シールと、キャビティに流体連通する冷却流体供給源と、駆動シャフトとは反対側のビットホルダの一端に取り付けた穿孔ビットとを含んでいる。本発明の幾つかの特徴と長所を述べたが、その他は添付図面と併せ読み取るときに説明の進行に合わせ明白となろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】層を積み重ねた積層体を貫通穿孔する先行技術の例の一部縦断側面図。
【図２】機械切削具を流れる流体流を給送するアダプタを有する工具の一例の一部縦断側面図。
【図３Ａ】機械切削具を有する機械切削具ホルダを結合した工具の一部縦断概略側面図。
【図３Ｂ】被加工物を機械切削する機械切削具の一例の一部縦断側面図。
【図４】機械切削具の一例の斜視図である。
【符号の説明】
【０００８】
４０：工具、４２：駆動源、４４：スピンドル、４６：筺体、４８：コレットチャック、５０：本体、５２：差込み口、５６：キャビティ、５８：開口端、６０：機械切削具、６２：コレットナット、６４：流路、６９：スロット、７０：流体流入管路、７４：シール組立体、７５Ａ：継手、９２：固定継手、Ａｘ：工具軸。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0013]本願明細書に記載する改善点は提示される実施形態に限定されないことが、理解されよう。それどころか、本開示は添付特許請求の範囲に規定される改善点の趣旨ならびに範囲に含まれる全ての代替例と改変例と等価物を網羅することを意図するものである。
【００１０】
[0014]本開示の１（または複数）の改善点を、ここで開示実施形態を示す添付図面を参照して以下により詳しく説明することにする。しかしながら、開示された１（または複数）の改善点は多数の異なる形態で具現することができ、本願明細書に記載する例示実施形態に限定されるものと解釈されてはならず、むしろこれらの実施形態はこの開示が全体を網羅しかつ完結したものとなるよう提示するものであり、開示範囲を当業者に漏れなく伝える筈である。同様の符号は、全体を通じて同様の要素を指すものとする。
【００１１】
[0015]改変と等価物は当業者に明白となるであろうから、本願明細書に開示された１（または複数）の改善点は図示し説明する構成や動作や具体的材料や実施形態の具体的細部には限定されないことが理解されるべきである。図面ならびに明細書中に例示実施形態が開示してあり、具体的用語を用いているが、それらは包括的かつ説明的な意味にのみ用いるものであって、限定目的にではない。従って、出願人の１（または複数）の改善点はそれ故に添付特許請求の範囲によってのみ限定すべきである。
【００１２】
[0016]図２は、機械切削具を貫流する冷却流体を給送するシステムを含む被加工物機械切削用の工具組立体４０の一例を、一部縦断側面図にて提供するものである。図２の例では、工具組立体は機械切削具へ選択的に回転力を供給するものとして概略示した駆動源４２を含んでいる。本例では、回転力は矢印Ａ１によって表わされる。駆動源４２は、矢印Ａ２で表わされる軸方向の力を選択的に供給することもできる。回転源４２の端部から延出するのが、工具組立体４０内の他の構成要素に対し回転力および／または軸方向の力を伝えるスピンドル４４である。筺体４６は駆動源４２に外接させて図示してあり、少なくともスピンドル４４の終端まで延在している。
【００１３】
[0017]スピンドル４４上に結合するのは、細長い本体５０を持たせて図示したコレットチャック４８である。差込み口５２は、その中にスピンドル４４を受け入れるよう形成される。差込み口５２は、駆動源４２に隣接して本体５０の端部に配設してある。スピンドル４４と差込み口５２との間の継手には、螺子やスプラインやピンや他の任意の公知の締結機械部材が含まれてもよい。差込み口５２は、本体５０の実質中実部分を画成する隔壁５４にて終端される。キャビティ５６は、差込み口５２とは反対側の隔壁５４の側面上の本体５０内にある。キャビティ５６は、工具軸Ａｘの方向に沿って配向された細長い側面を有する。図２に示すキャビティ５６は、隔壁５４から本体５０の残る長さに亙り延在し、差込み口５２とは反対側の本体５０の側面に開口端５８を画成している。
【００１４】
[0018]穿孔ビット等の機械切削具６０は、本体５０に取り付け、軸Ａｘに実質平行に整列配置して図示してある。その中央部分を挿通する窓孔６１を有するコレットナット６２が開口端５８上に固定してあり、その中央部分に機械切削具６０の軸部を保持し、コレットチャック４８に固定している。図２に示す機械切削具６０は、被加工物を穿孔しあるいは機械切削する任意の種類の器具とすることができる。実施例には、穿孔ビットやリーマやグラインダ等が含まれる。一実施形態では、機械切削具６０はその外面に沿って隆起あるいは縦溝を有する穿孔ビットとする。流路６４は、キャビティ５６と機械切削具６０の切削面６５との間に流体連通を提供する機械切削具６０を軸方向に貫通形成して図示してある。
【００１５】
[0019]随意選択的なコネクタ６８が、駆動源筺体４６の終端部に取着して図示してある。別の実施形態では、コネクタ６８に代えて駆動源筺体４６にコレットチャック４８を包含させることができる。コネクタ６８はコレットチャック４８の一部に外接（circumscribe）しており、概ね環状部材として図示してある。代替的には、コネクタ６８はコレットチャック４８の全周に外接はさせず、代わりに工具軸Ａｘに沿って駆動源筺体４６から延出する１以上の細長い要素とすることもできる。図示の実施形態では、コネクタ６８の壁を挿通して細長いスロット６９が配設してあり、スロット６９の縦方向長さは工具軸Ａｘにほぼ整列させてある。流体流入管路７０は、断面図においてスロット６９を挿通し、キャビティ５６に流体連通させて図示してある。
【００１６】
[0020]コレットチャック４８に外接するのは、流入管路７０とキャビティ５６との間の結合を容易にする回転シール組立体７４である。図示の如く、シール組立体７４はスリーブ様環状本体を含み、隔壁５４に隣接させて位置してある。隔壁５４の外径は、その上に被せてスリーブ本体７６を配置するコレットチャック４８の直径を上回っており、それによってスリーブ７６を装着する段部を提供している。軸受７８は、随意選択的には密閉封止した玉軸受やころ軸受や針状ころ軸受とすることができ、スリーブ７６とコレットチャック４８との間に配設してある。かくして、スリーブ７６はコレットチャック４８が回転する際に実質静止状態に保たれる。密封軸受７８は、コレットチャック４８とスリーブ本体７６との間の圧力障壁を形成してもいる。溝７９は、スリーブ７６の内面に配設し、その中に軸受７８を受け入れる構成として図示してある。スナップリング８０がスリーブ７６内面の凹部内に組み込まれ、溝７９内に軸受７８を保持している。シール組立体７４は、隔壁５４とは反対側のシール組立体７４の側面上のコレットチャック本体５０に同軸的に外接させて図示した環状保持ナット８２により所定場所に保たれる。保持ナット８２は、対応する螺子等によりコレットチャック本体５０に取着される。保持ナット８２の内径部分はチャック４８の本体に隣接する軸受７８の軌道輪に対し軸方向の力を印加するが、スリーブ本体７６に隣接する軸７８の軌道輪に対しては当接していない。かくして、コレットチャック４８に隣接する軸受７８の軌道輪はコレットチャック４８の回転に同調して回転する。軸受７８の軌道輪はスリーブ７６に隣接しているが、静止状態を保つことができる。随意選択的な座金８３を保持ナット８２とコレットチャック４８に隣接する軸受７８の軌道輪との間に配設し、ナット８２と軸受７８との間に軸方向の力を伝えることができる。
【００１７】
[0021]回転不能なスリーブ本体７６に径方向に貫通形成したのが、流入管路７０が取り付けられたポート８４である。回廊形環状部分８８が、シール組立体７４下側の回転可能なコレットチャック本体５０に外接させて図示してある。それ故に、ポート８４はコレットチャック４８が１回転する間に環状部分８８に位置合わせされる。１以上の開口８６は、コレットチャック本体５０を貫通して環状部分８８とキャビティ５６との間に形成される。１（または複数の）開口８６は、流入管路７０とポート８４とを流れる流体がキャビティ５６内へ自由に流入できるよう環状部分８８とキャビティ５６との間に流体連通を提供する。従って、キャビティ５６内へ流体を導入することで流路６４内に流体を流入させ、切削面６５近傍で機械切削具６０から流出させる。流体は、機械切削や他の発熱源に起因する機械切削具６０内の熱エネルギを取り除く。更に、流体流が流路６４を流出した後、流体はその流体流内の機械切削された粒状切削屑を掃き出すことで洗浄源となり、粒状切削屑を切削面から運び去る。これが同一材料片を二度機械切削する低効率を取り除き、より柔らかい材料をより硬い粒状切削屑が侵食する機会を著しく低減することもできる。
【００１８】
[0022]随意選択的な筒先６６が、図２の工具組立体４０に含め図示してある。図示の如く、筒先６６はコレットチャック４８の一部と機械切削具６０に外接する外部筺体である。実施形態は、コレットチャックの長さに沿って機械切削具６０を越えて延在する筺体４６を含んでいる。機械切削具６０の長さに沿って遷移する縮限直径を有するものとして図示したが、筒先６６は一貫した直径とするか、あるいは勾配すなわちある角度に傾斜させた輪郭を持たせることもできる。図２に示した構成では、工具組立体４０は格納モードにあり、機械切削要素６０の前進運動で被加工物の機械切削を始動させることができる。かくして、駆動源４２が矢印Ａ２で表わす軸方向力を供給する実施形態では、コレットチャック４８は組立体４０の軸に沿って移動し、かくして機械切削具６０を筒先６６の端部を越えてその対応する開口７７を介して押し込み、被加工物に当接させて機械切削できるようになる。細長いスロット６９は流入管路７０に対し側方移動する長さを提供し、それ故に管路はコネクタ６８により邪魔されずに移動することができる。随意選択的な継手７５が、開口７７に隣接して図示してある。図２の実施形態では、継手７５は被加工物上に配設された対応する継手をその中に受け入れるバヨネット型あるいはＪ形スロット（図示せず）としてある。被加工物継手の挿入可能部分を継手７５のスロット内に受け入れた後、その部分を継手７５のスロット底部内に整列配置させるよう筒先６６を回転させることができる。１つの使用例では、駆動源４２は様々な機械切削作業に遠隔的に適用できる可動および／または手持ちの装置とする。
【００１９】
[0023]ここで図３Ａを参照するに、代替工具組立体４０Ａの概略側面図が一部断面図として提示してある。本実施形態では、駆動源４２Ａはそのユーザが把持するハンドル４３を含む手持ちドリル型モータである。ハンドル４３上に概略表示したのは制御モジュールであり、これにより駆動源４２の操作を容易にすることができる。この制御モジュール４５は、矢印Ａ１で表わされる如くスピンドル４４Ａを回転させたり、矢印Ａ２で表わされる如くスピンドル４４Ａを往復動させる方向指示制御部だけでなく、オン／オフスイッチもまた含んでもよい。スピンドル４４Ａの原動力や力および／または速度は、制御モジュール４５を用いて随意選択的に設定することができる。駆動源の例は、本出願の譲受人に譲渡されたＢｏｒｎの米国特許第６，５７５，６７３号明細書やＫｒａｕｓｅ等の米国特許第７，３０３，３６３号明細書に見いだすことができ、それらの全内容は本願明細書にその全体を取り込むべく参照することとする。
【００２０】
[0024]前記した如く、スピンドル４４Ａには差込み口５２Ａとチャック本体５０Ａとを介してコレットチャック４８が結合してある。それ故、スピンドル４４Ａの回転運動および／または軸方向の運動は、コレットチャック４８Ａに、更に機械切削具６０Ａに分与される。流体供給源７１が図３Ａの実施形態内に配設してあり、流体供給管路７０Ａに取り付けて概略図示してある。キャビティ５６Ａ内に矢印で示す如く、流体供給源により供給される流体流を流体供給管路７０Ａを通ってキャビティ５６Ａ内へ圧送し、流体流をキャビティ５６Ａで流路６４Ａと機械切削具６０Ａに貫流させることができる。前記した如く、たとえコレットチャックが回転しかつ／または筺体４６Ａ，６８Ａ，６６Ａ内を軸方向に移動しているとしても、回転シール７４Ａによりコレットチャック４８Ａ内への冷却・洗浄流体の側方注入が可能となる。図３Ａの実施形態では、駆動源４２Ａを空気源等の被加圧流体により操作可能とすることができる。かくして、随意選択的な実施形態では、駆動源４２Ａに流体供給源７１を接続する空気供給管路７３が図示してある。それ故、この代替実施形態の流体供給源７１は駆動源４２Ａを操作することができ、工具組立体４０Ａの機械切削作業用に冷却・洗浄流体を供給することもできる。チャック４８に給送される流体には、液体や、空気や窒素等のガスや、２相流体や、それらの組み合わせを含めることができる。一実施例では、流体は合成品や油性とすることのできる防錆剤を含む水性の流体である。冷却用または潤滑用あるいはその両方のための流体を、含めることができる。
【００２１】
[0025]図示の如く、筒先６６Ａには型板様の穿孔プレート９０が結合してあり、その上に筒先６６Ａ上に配設された継手７５Ａに嵌合する構成とした継手９２が配設してある。穿孔プレート９０は、工具組立体４０Ａを用いて機械切削しようとする被加工物９５に取着する。それ故、継手９２は、個々の継手７５Ａ，９２ごとに整列させた機械切削具６０Ａを伸長させることで被加工物９５を貫通させて対応する旋削孔９４が形成できるよう、要所に配置する。随意選択的なパイロット孔９３が穿孔プレート９０内に配設してあり、機械切削具６４Ａを穿孔プレート９０に通すことができる。
【００２２】
[0026]被加工物９５内に形成する旋削孔９４の詳しい一例が、図３Ｂ内の一部縦断側面図に示してある。図示の如く、穿孔ビットあるいはオーガ（螺旋状ビット）として示した機械切削具６０Ａは、被加工物９５の表面を貫通し、被加工物９５の一部を作り上げている層９６，９７内に延在している。粒状切削屑２２Ａは、機械切削具６０Ａが被加工物９５の層９６，９７から材料の一部を取り除く際に形成される。しかしながら、旋削孔９４底部の切削面６５Ａに沿って駐在するのではなく、粒状切削屑２２Ａは流路６４Ａを流出する流体流により旋削孔９４から取り除かれる。それ故、層９６が層９７の材料よりも柔らかい材料で出来ている状況において、機械切削層９７からの粒状切削屑２２Ａが層９６の一部を侵食し、それによって層９６内の旋削孔９４の直径を増大させることはない。
【００２３】
[0027]代替機械切削具６０Ｂが、図４に斜視図で示してある。本例では、機械切削具６０Ｂは丸ノコに類似しており、シャフト８７上に横断装着される鋸歯刃８５を有する。シャフト８７を貫通して流路６４Ｂが形成してあり、これをそこで刃８５内に形成された流路６３（点線で外形を図示）に位置合わせする。流出ポート６７は、流路６４Ｂ内に任意の流体を挿入あるいは注入できるようにする周縁部を有する刃８５に沿って配設してある。
【００２４】
[0028]本願明細書に説明した本システムならびに方法は、それ故に目的を遂行し、かつ前述の目的と利点に加えその中の他の固有のものもまた達成するよう、良好に適合させられる。開示目的に合わせ、現在の好適な実施形態を提示したが、所望の結果を達成するための手順の細部には多数の変形例が存在する。これらと他の同様の改変は当業者にはそれ自体即示唆される筈であり、添付特許請求の範囲の趣旨ならびに範囲内に包含することを意図するものである。
【図１】
2011051092.tif 000003
【図２】
2011051092.tif 000004
【図３Ａ】
2011051092.tif 000005
【図３Ｂ】
2011051092.tif 000006
【図４】
2011051092.tif 000007