特許 7741985 位置決め精度の高いクイックチェンジタイプツールシャンク構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-09-09

(45)【発行日】2025-09-18

(54)【発明の名称】位置決め精度の高いクイックチェンジタイプツールシャンク構造

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/12 20060101AFI20250910BHJP

   B23C 5/26 20060101ALI20250910BHJP

   B23C 5/28 20060101ALI20250910BHJP

   B23Q 11/10 20060101ALI20250910BHJP

   B23B 31/11 20060101ALI20250910BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/12 C

B23C5/26

B23C5/28

B23Q11/10 D

B23B31/11

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024532373

(86)(22)【出願日】2022-09-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-13

(86)【国際出願番号】 CN2022119605

(87)【国際公開番号】W WO2023231230

(87)【国際公開日】2023-12-07

【審査請求日】2024-05-29

(31)【優先権主張番号】202221346858.X

(32)【優先日】2022-06-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】519251793

【氏名又は名称】北京沃爾徳金剛石工具股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＷＯＲＬＤＩＡ ＤＩＡＭＯＮＤ ＴＯＯＬＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｒｏｏｍ Ｈ－０３，５／Ｆ，７－１２ Ｅａｓｔ，Ｆａｃｔｏｒｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ７，Ｃｏｕｒｔｙａｒｄ １，Ｊｉｕｘｉａｎｑｉａｏ Ｅａｓｔ Ｒｏａｄ，Ｃｈａｏｙａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１５ （ＣＮ）

(74)【代理人】

【識別番号】100178434

【弁理士】

【氏名又は名称】李 じゅん

(72)【発明者】

【氏名】段 佳良

(72)【発明者】

【氏名】韓 ▲き▼

(72)【発明者】

【氏名】張 宗超

【審査官】戸塚 優

(56)【参考文献】

【文献】独国特許発明第００８７６７９３（ＤＥ，Ｃ１）

【文献】特表２００４－５０５７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１２４２０４２９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許第０４７４８８７９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特表２００９－５２７３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０６３００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２５１５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１８３７４８６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｃ５／２６

Ｂ２３Ｃ５／２８

Ｂ２３Ｃ５／１０

Ｂ２３Ｂ３１／１１

Ｂ２３Ｑ ３／１２

Ｂ２３Ｑ１１／１０

Ｂ２３Ｐ１５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ツーリング構造であって、
順に連結されたヘッド部（１００）、ツールホルダ（２００）及びツールシャンク（３００）を備え、
前記ツールホルダ（２００）と前記ツールシャンク（３００）の中央に互いに連通する貫通孔（４００）が設けられ、前記貫通孔（４００）内に両ネジボルト（５００）が設けられ、前記両ネジボルト（５００）の両端はそれぞれ前記ヘッド部（１００）と前記ツールシャンク（３００）に連結され、前記ツールホルダ（２００）の前記貫通孔（４００）の前記ヘッド部（１００）に近い端の内円筒面にヘッド部嵌合穴（２１０）が設けられ、前記ヘッド部嵌合穴（２１０）と前記ヘッド部（１００）とが嵌合連結され、
前記両ネジボルト（５００）の一端には、前記ヘッド部（１００）と結合するための雌ネジ（５１０）が設けられ、前記両ネジボルト（５００）の他端には、前記ツールシャンク（３００）と結合するための雄ネジ（５２０）が設けられ、
前記ヘッド部（１００）の、前記ツールホルダ（２００）と連結する側において、軸方向に沿って段付き軸が設けられ、前記段付き軸は径の小さい細部と、径の大きい太部とを有し、前記段付き軸の太部は嵌合部（１１０）で、前記段付き軸の細部はネジポスト（１２０）であり、前記ネジポスト（１２０）は前記両ネジボルト（５００）に設けられている前記雌ネジ（５１０）と結合し、前記嵌合部（１１０）は前記ヘッド部嵌合穴（２１０）に係入し、
前記ヘッド部嵌合穴（２１０）は、軸方向において異なる位置に配置された２つのヘッド部嵌合面（２１１）を備え、２つの前記ヘッド部嵌合面（２１１）の間に逃げ溝（２１２）が設けられ、
前記嵌合部（１１０）は、軸方向において異なる位置に配置された２つの締り嵌め面（１１１）を備え、２つの前記締り嵌め面（１１１）の間にも逃げ溝（２１２）が設けられ、前記ヘッド部（１００）と前記段付き軸との結合部にヌスミ溝（１１２）が設けられ、
それぞれの２つの前記締り嵌め面（１１１）と、それぞれの２つの前記ヘッド部嵌合面（２１１）とが、互いに当接して、締り嵌めすることにより、前記ヘッド部（１００）と前記ツールホルダ（２００）の軸が同じ直線上にあるようにし、
前記嵌合部（１１０）上にある前記逃げ溝（２１２）と、前記ヘッド部嵌合穴（２１０）の前記逃げ溝（２１２）とは、溝同士が軸方向上の同じ位置にあって、互いに空間を共有する、
ことを特徴とする、前記ツーリング構造。

【請求項2】

前記両ネジボルト（５００）の前記雄ネジ（５２０）に近い側には、六角穴（５３０）が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のツーリング構造。

【請求項3】

前記ツールホルダ（２００）における、前記ヘッド部（１００）と連結するための端面は、位置制限面（２０１）となり、
前記ヘッド部（１００）における、前記段付き軸と嵌合する端の端面の、外側に露出した部分が位置制限嵌合面（１０１）となり、
前記位置制限面（２０１）と前記位置制限嵌合面（１０１）とが、互いに当接することにより、前記ツールホルダ（２００）の軸方向における所定の位置に、前記ヘッド部（１００）が固定されるようにすることを特徴とする、請求項１に記載のツーリング構造。

【請求項4】

前記ヘッド部（１００）の中央に主冷却孔（１３０）が設けられ、前記ヘッド部（１００）の前記ツールホルダ（２００）から離れた端の周方向にバイト（１０２）が均一に配置され、前記ヘッド部（１００）の前記バイト（１０２）に近い側の周方向に副冷却孔（１３１）が均一に配置され、全ての前記副冷却孔（１３１）は前記主冷却孔（１３０）に連通され、前記両ネジボルト（５００）の中央に冷却貫通孔（５４０）が設けられ、前記冷却貫通孔（５４０）は主冷却通路と前記ツールシャンク（３００）の前記貫通孔（４００）を連通することを特徴とする、請求項１に記載のツーリング構造。

【請求項5】

前記ツールホルダ（２００）の前記ヘッド部（１００）から離れた端は、ツールホルダ嵌合面（２０２）として設けられ、前記ツールシャンク（３００）の前記ツールホルダ（２００）と連結する側の中央にはツールシャンク嵌合穴（３０１）が設けられ、前記ツールホルダ嵌合面（２０２）は前記ツールシャンク嵌合穴（３０１）にしまりばめで結合されることを特徴とする、請求項１に記載のツーリング構造。

【請求項6】

前記ツールホルダ（２００）は、硬質合金材料で作られ、前記ヘッド部（１００）及び前記ツールシャンク（３００）は合金鋼材料で作られることを特徴とする、請求項５に記載のツーリング構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具の技術分野に関し、特に、位置決め精度の高いクイックチェンジタイプツールシャンク構造に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、従来の工具は、溶接方法でツールシャンクに固定されているのが一般的であるが、金属表面を長時間切削した後、工具の刃先が必然的に摩耗してしまい、工具とツールシャンクが一体化した構造になっているため、長期間使用して損傷した後の工具とツールシャンクは丸ごと廃棄するしかなく、材料の無駄が生じていた。

【0003】

上記問題を解決するため、現在市場で採用されている方法は、工具のヘッド部とツールホルダを２部分に分け、ネジ部で結合し、その後ヘッド部が摩耗した後、ヘッド部を替えるだけで済む。

【0004】

ただし、上記方法を硬質合金の工具に応用する時、硬質合金材料上でのネジ加工の難易度が高すぎるため、直接ネジ部で結合することができないという問題が発生していた。

【0005】

このため、実際の使用においては、ツールシャンク本体の粗穴に設けられた取り外し可能な蓋板により、締め付けねじの軸方向移動を制限でき、すなわち、締め付けねじと蓋板を併用することで、ヘッド部が摩耗した場合でも簡単に交換することができる特許文献１に開示されている位置決め精度の高いクイックチェンジＨＳＫツールシャンクが現れた。

【0006】

しかし、この構造では蓋板等の構造が複雑であり、蓋板と締め付けねじを組み付けることが必要となり、ツールシャンクとヘッド部の組み付けの難易度も比較的高くさせている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】中国特許第ＣＮ２１２４２０４２９Ｕ号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、従来技術に存在する不足に着目し、従来のツールホルダの構造が複雑になりすぎるという技術的課題を解決する位置決め精度の高いクイックチェンジタイプツールシャンク構造を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の実施形態に記載の位置決め精度の高いクイックチェンジタイプツールシャンク構造は、順に連結されたヘッド部、ツールホルダ及びツールシャンクを備え、前記ツールホルダとツールシャンクの中央に連絡用貫通孔が設けられ、前記貫通孔内に両ネジボルトが設けられ、前記両ネジボルトの両端はそれぞれヘッド部とツールシャンクに連結され、前記ツールホルダの貫通孔のヘッド部に近い端の内円筒面にヘッド部嵌合穴が設けられ、前記ヘッド部嵌合穴とヘッド部とが嵌合連結される。

【0010】

本発明の技術原理：両ネジボルトをツールホルダに挿通してツールシャンクとヘッド部を直接結合することで、ヘッド部とツールホルダとの間に嵌合穴で嵌合し、ヘッド部とツールホルダの軸方向と半径方向の位置決め精度が確保される。

【0011】

従来技術と比較して、本発明は、次の有利な効果を有する。ヘッド部とツールシャンクが両ネジボルトで結合され、ツールホルダに螺子切り必要がなくなることで、ツールホルダは硬質合金材料を用いることができ、さらに嵌合穴の構造との組み合わせにより、従来のツールシャンクの構造が複雑になりすぎるという技術的課題を解決し、構造が単純で位置決め精度の高いツールホルダ構造が得られる。

【0012】

また、前記両ネジボルトの一端には、ヘッド部と結合するための雌ネジが設けられ、前記両ネジボルトの他端にはツールシャンクと結合するための雄ネジが設けられる。

【0013】

また、前記両ネジボルトの雄ネジに近い側には、六角穴が設けられる。

【0014】

六角レンチを六角穴に係入することで、両ネジボルトをツールシャンクに簡単に結合する。

【0015】

また、前記ヘッド部の一端に段付き軸が設けられ、前記段付き軸の大端は嵌合部で、前記段付き軸の小端はネジポストであり、前記ネジポストは雌ネジと結合し、前記嵌合部はヘッド部嵌合穴に係入する。

【0016】

また、前記ヘッド部嵌合穴は、２つのヘッド部嵌合面を備え、２つの前記ヘッド部嵌合面の間に逃げ溝が設けられる。

【0017】

また、前記嵌合部は、２つの締まり嵌め面を備え、２つの前記締まり嵌め面の間にも逃げ溝が設けられ、前記ヘッド部と段付き軸との結合部にヌスミ溝が設けられ、２つの前記締まり嵌め面は２つのヘッド部嵌合面に対応して互いに適合し、前記嵌合部上の逃げ溝はヘッド部嵌合穴の逃げ溝に対応する。

【0018】

また、前記ツールホルダとヘッド部との連結端面は、規制面となり、前記ヘッド部の段付き軸と嵌合する端の外側に露出した部分が規制嵌合面となり、前記規制嵌合面は規制面に適合する。

【0019】

また、前記ヘッド部の中央に主冷却孔が設けられ、前記ヘッド部のツールホルダから離れた端の周方向にバイトが均一に配置され、前記ヘッド部のバイトに近い側の周方向に副冷却孔が均一に配置され、全ての前記副冷却孔は主冷却孔に連通され、前記両ネジボルトの中央に冷却貫通孔が設けられ、前記冷却貫通孔は主冷却通路とツールシャンクの貫通孔を連絡する。

【0020】

また、前記ツールホルダのヘッド部から離れた端は、ツールホルダ嵌合面として設けられ、前記ツールシャンクのツールホルダと連結する側の中央にはツールシャンク嵌合穴が設けられ、前記ツールホルダ嵌合面はツールシャンク嵌合穴にしまりばめで結合される。

【0021】

また、前記ツールホルダは、硬質合金材料で作られ、前記ヘッド部及びツールシャンクは合金鋼材料で作られる。

【発明の効果】

【0022】

１、合金鋼材料で作られたヘッド部及びツールシャンクに設けられたネジ部と両ネジボルト上のネジ部とを結合することで、硬質合金製ツールホルダ上のヘッド部の迅速な着脱を実現する。

【0023】

２、ヘッド部嵌合穴と嵌合部の嵌合により、ヘッド部とツールホルダの軸方向の位置決めの精度が確保され、規制面と規制嵌合面の合着により、ヘッド部とツールホルダの半径方向の位置決めの精度が確保される。

【0024】

３、冷却貫通孔で主冷却孔と副冷却孔を連絡することで、冷却媒体を直接ヘッド部の副冷却孔から流出させてヘッド部を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係る位置決め精度の高いクイックチェンジツールシャンク構造の側面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る位置決め精度の高いクイックチェンジツールシャンク構造の断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係るヘッド部の断面図である。

【図4】図２の部位Ａの部分拡大図である。

【0026】

図中において、１００ ヘッド部、１０１ 位置制限嵌合面、１０２ バイト、１１０ 嵌合部、１１１ 締り嵌め面、１１２ ヌスミ溝、１２０ ネジポスト、１３０ 主冷却孔、１３１ 副冷却孔、２００ ツールホルダ、２０１ 位置制限面、２０２ ツールホルダ嵌合面、２１０ ヘッド部嵌合穴、２１１ ヘッド部嵌合面、２１２ 逃げ溝、３００ ツールシャンク、３０１ ツールシャンク嵌合穴、４００ 貫通孔、５００ 両ネジボルト、５１０ 雌ネジ、５２０ 雄ネジ、５３０ 六角穴、５４０ 冷却貫通孔。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面及び実施形態を参照しつつ本発明の技術的手段をさらに説明する。

【0028】

図１に示すように、位置決め精度の高いクイックチェンジタイプツールシャンク３００構造は、順に連結されたヘッド部１００、ツールホルダ２００及びツールシャンク３００を備え、具体的にツールホルダ２００は硬質合金材料で作られ、ツールホルダ２００の耐久性を向上させ、ヘッド部１００及びツールシャンク３００は合金鋼材料で作られ、この材料は螺子切り加工が比較的容易であらゆる面で優れた機械的特性に優れる。

【0029】

図２に示すように、ツールホルダ２００とツールシャンク３００の中央に連絡用貫通孔４００が設けられ、貫通孔４００内に両ネジボルト５００が設けられ、両ネジボルト５００の両端はそれぞれヘッド部１００とツールシャンク３００に連結され、具体的に両ネジボルト５００の一端には、ヘッド部１００と結合するための雌ネジ５１０が設けられ、両ネジボルト５００の他端にはツールシャンク３００と結合するための雄ネジ５２０が設けられ、両ネジボルト５００の雄ネジ５２０に近い側には六角穴５３０が設けられ、すなわち、ツールシャンク３００の貫通孔４００にはネジ部位があり、このネジ部位は雄ネジ５２０に適合し、六角穴５３０は六角レンチで雄ネジ５２０をツールシャンク３００に固定することが容易になる。

【0030】

図２～図４に示すように、ツールホルダ２００の貫通孔４００のヘッド部１００に近い端の内円筒面にヘッド部嵌合穴２１０が設けられ、ヘッド部嵌合穴２１０とヘッド部１００とが嵌合連結される。具体的にヘッド部１００の一端には段付き軸が一体的に成形され、段付き軸の大端は嵌合部１１０で、段付き軸の小端はネジポスト１２０であり、ネジポスト１２０は雌ネジ５１０と結合し、両ネジボルト５００を旋回させるだけで、ヘッド部１００の迅速な交換と取り付けを実現することができる。嵌合部１１０は、ヘッド部嵌合穴２１０内に係入し、嵌合部１１０とヘッド部嵌合穴２１０との高精度な嵌合により、ヘッド部１００とツールホルダ２００の位置決め精度が確保される。

【0031】

図３～図４に示すように、ヘッド部嵌合穴２１０は、２つのヘッド部嵌合面２１１を備え、２つのヘッド部嵌合面２１１の間に逃げ溝２１２が設けられ、嵌合部１１０は２つの締まり嵌め面１１１を備え、２つの締まり嵌め面１１１の間にも逃げ溝２１２が設けられ、ヘッド部１００と段付き軸との結合部にヌスミ溝１１２が設けられ、締まり嵌め面１１１の寸法精度を確保し、２つの締まり嵌め面１１１は２つのヘッド部嵌合面２１１に対応して互いに適合協働し、ヘッド部１００とツールホルダ２００の軸方向の重ね合わせ精度を確保し、嵌合部１１０上の逃げ溝２１２はヘッド部嵌合穴２１０の逃げ溝２１２に対応する。

【0032】

図３～図４に示すように、ツールホルダ２００とヘッド部１００との連結端面は、位置制限面２０１となり、ヘッド部１００の段付き軸と嵌合する端の外側に露出した部分が位置制限嵌合面１０１となり、位置制限面２０１と位置制限嵌合面１０１とが、互いに当接することにより、前記ツールホルダ（２００）の軸方向における所定の位置に、前記ヘッド部（１００）が固定される。
以 上

【0033】

図２に示すように、ツールホルダ２００のヘッド部１００から離れた端には、ツールホルダ嵌合面２０２が設けられ、ツールシャンク３００のツールホルダ２００と連結する側の中央にツールシャンク嵌合穴３０１が設けられ、ツールホルダ嵌合面２０２はツールシャンク嵌合穴３０１にしまりばめで結合されることで、ツールシャンク３００とツールホルダ２００を緊結させる。

【0034】

図２～図３に示すように、ヘッド部１００の中央に主冷却孔１３０が設けられ、ヘッド部１００のツールホルダ２００から離れた端の周方向にバイト１０２が均一に配置され、ヘッド部１００のバイト１０２に近い側の周方向に副冷却孔１３１が均一に配置されて冷却媒体を排出してバイト１０２を冷却し、切りくずを排出するために用いられ、全ての副冷却孔１３１は主冷却孔１３０に連通され、両ネジボルト５００の中央に冷却貫通孔５４０が設けられ、冷却貫通孔５４０は主冷却通路とツールシャンク３００の貫通孔４００を連絡することで、冷却媒体はツールシャンク３００の貫通孔４００を通じて両ネジボルト５００の冷却貫通孔５４０に入られてから主冷却孔１３０に入らせることができる。

【0035】

最後に上記実施形態は、本発明の技術的手段を説明するためにのみ使用されるものであり、本発明を限定する意図で用いられるものではないことに留意されたい。本発明は、前述の好ましい実施形態を参照して詳細に説明されたが、本発明の技術的手段の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本発明の技術的手段を修正又は均等範囲内で置き換えることができることは、当業者によって理解されるだろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】