特表2023-532308ボーリングバー、並びに、そのようなボーリングバーを含む非回転式ボーリングツール及びボーリング装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-27
(54)【発明の名称】ボーリングバー、並びに、そのようなボーリングバーを含む非回転式ボーリングツール及びボーリング装置
(51)【国際特許分類】
B23B 29/02 20060101AFI20230720BHJP
B23Q 11/00 20060101ALI20230720BHJP
B23B 27/00 20060101ALI20230720BHJP
F16F 15/02 20060101ALI20230720BHJP
【ＦＩ】
B23B29/02 A
B23Q11/00 A
B23B27/00 C
B23B27/00 D
F16F15/02 C
F16F15/02 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022580925
(86)(22)【出願日】2021-06-09
(85)【翻訳文提出日】2023-02-13
(86)【国際出願番号】 EP2021065437
(87)【国際公開番号】W WO2022002545
(87)【国際公開日】2022-01-06
(31)【優先権主張番号】20315332.5
(32)【優先日】2020-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522501487
【氏名又は名称】セコ ツールズ ツーリング システムズ
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】グロル， ヤニック
(72)【発明者】
【氏名】クルムホルン， パスカル
(72)【発明者】
【氏名】オステルマン， マチュー
【テーマコード（参考）】
3C011
3C046
3J048
【Ｆターム（参考）】
3C011AA04
3C046BB01
3C046BB02
3C046KK02
3J048AA06
3J048AB11
3J048AD06
3J048BF13
3J048CB12
3J048EA07
(57)【要約】
非回転式ボーリングツール用のボーリングバー（２）は、金属切削機械の支持構造への取り付けのために構成されており、切削エレメント（５）が備えられているツール部（４）を支えるよう配置されている細長ボディ（６）と、ボーリングバー（２）のアクティブな振動減衰のための、少なくとも２つの電気的に制御される振動アクチュエータ（１６）であって、各アクチュエータは、運動可能に配置された減衰マス（１６ａ）を含み、その減衰マスの中心軸（１５）に鉛直なアクチュエータの作動軸（１７）と平行な起振力を生成するよう構成されており、各アクチュエータは、単一の作動軸を有する単軸アクチュエータであり、それらのアクチュエータは、それらの作動軸が角度的に互いにオフセットして配置される、少なくとも２つの電気的に制御される振動アクチュエータ（１６）と、を含む。当該アクチュエータ（１６）は、細長ボディ（６）において縦方向に直列に、各アクチュエータの減衰マス（１６ａ）の中心軸（１５）が、細長ボディの縦方向軸（７）と一致して配置される。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非回転式ボーリングツール用のボーリングバー（２）であって、金属切削機械の支持構造への取り付けのために構成されている細長ボディ（６）であって、後端（６ｂ）と、反対側の前端（６ａ）と、を有して、前記前端（６ａ）が、切削エレメント（５）が備えられているツール部（４）を支えるよう配置されている、細長ボディ（６）と、
前記ボーリングバー（２）のアクティブな振動減衰のための、少なくとも２つの電気的に制御される振動アクチュエータ（１６）であって、それらの前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）の各１つは、運動可能に配置された減衰マス（１６ａ）を含み、前記減衰マスの運動により、前記減衰マス（１６ａ）の中心軸（１５）に鉛直な前記アクチュエータの作動軸（１７）と平行又は少なくとも実質的に平行な起振力を生成するよう構成されており、それらの前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）の各１つは、単一の前記作動軸（１７）を有する単軸アクチュエータであり、それらの前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）は、それらの前記作動軸（１７）が角度的に互いにオフセットして配置される、振動アクチュエータ（１６）と、
を含むボーリングバー（２）であって、
前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）は、前記細長ボディ（６）において縦方向に直列に、それらの前記アクチュエータ（１６）の各１つの前記減衰マス（１６ａ）の前記中心軸（１５）が、前記細長ボディ（６）の縦方向軸（７）と一致又は実質的に一致して配置されることを特徴とする、
ボーリングバー（２）。
【請求項2】
前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）はｎ個であり、ｎ≧２であり、前記細長ボディ（６）において、それらの前記ｎ個のアクチュエータの各１つは、その前記作動軸（１７）が、それらの前記ｎ個のアクチュエータの別の１つに対して１８０°／ｎの角度にて向けられるよう配置されており、それらの前記ｎ個のアクチュエータでは、それらの前記作動軸（１７）がそれぞれ、角度的に均一に分配されており、それらの前記ｎ個のアクチュエータ（１６）の各１つの前記作動軸（１７）では、個別の角度の向きが、それらの前記ｎ個のアクチュエータの他のものの前記作動軸の前記角度の向きとは異なっていることを特徴とする、請求項１に記載のボーリングバー。
【請求項3】
隣り合う前記アクチュエータ（１６）の各組は、それらの前記作動軸（１７）が、互いに対して１８０°／ｎの角度にて向けられるよう配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のボーリングバー。
【請求項4】
前記細長ボディ（６）は、金属切削機械の支持構造への取り付けのために構成されている細長主部（１０）であって、後端（１０ｂ）と、反対側の前端（１０ａ）と、を有する主部（１０）と、
前記主部（１０）の前記前端（１０ａ）に向かい合う後端（１２ｂ）と、反対側の前端（１２ａ）と、を有する前部（１２）であって、前記前部（１２）の前記前端（１２ａ）は、前記ツール部（４）を支えるよう配置されている、前部（１２）と、
前記主部（１０）の前記前端（１０ａ）と前記前部（１２）の前記後端（１２ｂ）との間に配置されており、前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）の一又は複数を収容する少なくとも１つの減衰モジュール（１４）と、
を含み、
前記細長ボディ（６）の前記前部（１２）は、その前記主部（１０）に、前記少なくとも１つの減衰モジュール（１４）を介して接続されており、前記少なくとも１つの減衰モジュール（１４）は、前記細長ボディ（６）の長さセクションを構成することを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載のボーリングバー。
【請求項5】
前記少なくとも１つの減衰モジュール（１４）は、前記主部（１０）及び／又は前記前部（１２）のそれと同じ断面の外周形状を有することを特徴とする、請求項４に記載のボーリングバー。
【請求項6】
前記主部（１０）及び／又は前記前部（１２）及び／又は前記少なくとも１つの減衰モジュール（１４）は、円柱状、好ましくは、円筒状であることを特徴とする、請求項４又は５に記載のボーリングバー。
【請求項7】
前記主部（１０）の外周（１８）と前記少なくとも１つの減衰モジュール（１４）の外周（１９）とは、互いに同一平面又は実質的に互いに同一平面にあることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載のボーリングバー。
【請求項8】
前記少なくとも１つの減衰モジュール（１４）は、前記主部（１０）と前記前部（１２）との間に、好ましくは、前記少なくとも１つの減衰モジュール（１４）における通路（２３）を通って伸長するタイロッド（２２）を用いてクランプされることを特徴とする、請求項４から７のいずれか一項に記載のボーリングバー。
【請求項9】
前記細長ボディの前記前部（１２）は、その回転位置において、前記少なくとも１つの減衰モジュール（１４）に対して調整可能であることを特徴とする、請求項４から８のいずれか一項に記載のボーリングバー。
【請求項10】
前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）は、同じ前記減衰モジュール（１４）に収容されることを特徴とする、請求項４から９のいずれか一項に記載のボーリングバー。
【請求項11】
前記細長ボディ（６）は、前記主部（１０）の前記前端（１０ａ）と前記前部（１２）の前記後端（１２ｂ）との間に互いに直列に配置された前記少なくとも２つのそのような減衰モジュール（１４）を含み、前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）は、それらの前記減衰モジュール（１４）の別々のものそれぞれに配置されていることを特徴とする、請求項４から９のいずれか一項に記載のボーリングバー。
【請求項12】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のボーリングバー（２）と、切削エレメント（５）が備えられているツール部（４）であって、前記細長ボディの前記前端（６ａ）に取り外し可能に取り付けられる、又は、これと一体的に形成されるツール部（４）と、
を含むことを特徴とする、非回転式ボーリングツール。
【請求項13】
前記ツール部（４）は、その回転位置において、前記細長ボディ（６）に対して調整可能であることを特徴とする、請求項１２に記載の非回転式ボーリングツール。
【請求項14】
前記切削エレメント（５）は、すくい側（３０）と、逃げ面（３２）と、前記すくい側と前記逃げ面との間の交差部に形成される切削エッジ（３３）と、を含み、前記細長ボディ（６）の前記縦方向軸（７）に鉛直であり、前記切削エッジ（３３）と、半径方向に最外のポイント（３９）にて交差する断面に見た際に、真っ直ぐかつ仮想的な基準線Ｌが、前記切削エッジ（３３）と、前記半径方向に最外のポイント（３９）にて交差して、この前記断面において、前記切削エレメント（５）の外側において、前記逃げ面（３２）に対して６°の角度（β）にて伸長して、この前記断面に見た際に、前記細長ボディの前記前端（６ａ）に最も近い前記アクチュエータ（１６）の前記作動軸（１７）は、前記基準線Ｌに対して、９０°±１０°の角度、好ましくは、９０°±５°の角度、より好ましくは、９０°±１°の角度を形成する、又は、
前記基準線Ｌに対して、０°±１０°の角度、好ましくは、０°±５°の角度、より好ましくは、０°±１°の角度を形成することを特徴とする、
請求項１２又は１３に記載の非回転式ボーリングツール。
【請求項15】
前記ボーリングツール（１）は、前記細長ボディ（６）にその前記前端（６ａ）にて、又は、前記ツール部（４）に、載置された少なくとも１つの振動センサ（４３）を含むことを特徴とする、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の非回転式ボーリングツール。
【請求項16】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のボーリングバー（２）と、前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）への電流を、それらの前記アクチュエータにおける起振力の生成を制御するために制御するよう構成されている電子制御ユニット（４１）と、
を含むことを特徴とする、ボーリング装置。
【請求項17】
前記ボーリング装置（４０）は、前記ボーリングバー（２）の振動に関する測定信号を生成して、前記測定信号を前記電子制御ユニット（４１）に送信するよう構成されている少なくとも１つの振動センサ（４３）を含み、前記電子制御ユニット（４１）は、前記測定信号を前記少なくとも１つの振動センサ（４３）から受信するよう構成されており、前記電子制御ユニット（４１）は、前記少なくとも２つのアクチュエータ（１６）への前記電流を、前記少なくとも１つの振動センサ（４３）からの前記測定信号に依存して、それらの前記アクチュエータ（１６）における起振力の前記生成を、それらの前記測定信号に依存して制御するために制御するよう構成されていることを特徴とする、
請求項１６に記載のボーリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、独立請求項１のプリアンブルに係るボーリングバーに関する。本発明はまた、そのようなボーリングバーを含む非回転式ボーリングツール及びボーリング装置にも関する。
【背景技術】
【0002】
切削エレメントがその自由端にあるカンチレバー式ボーリングバーが、例えば、金属材料の回転しているワークピース上での内部又は外部旋削などの様々なタイプの加工作業を行うために使用されてよい。加工作業中、切削エレメントは、ワークピースの回転の軸に鉛直に伸長して、その回転の軸と、切削エレメントとワークピースとの間の接触のポイントと、に交差する線に沿って向けられた半径方向力と、その半径方向力に鉛直に、その切削エレメントとワークピースとの間の接触のポイントにて、ワークピースの表面の接線方向に向けられた接線力と、を含む、回転しているワークピースからの切削力にさらされる。それらの相互に鉛直な切削力は、ボーリングバーにおける振動を誘発することとなり、これはその後、ノイズを引き起こし、ワークピースの表面仕上げを不完全なものとして、ツールを破損させ、他の望まない影響をもたらす場合がある。
【0003】
ワークピースの加工中にボーリングバーの外側端にある切削エレメント上の切削力により引き起こされるボーリングバーの振動を減らすために、様々なタイプのアクティブな減衰システムが開発されてきた。そのようなアクティブな減衰システムは、ボーリングバーの振動を感知するための少なくとも１つの振動センサと、ボーリングバーにおいて起振力を生成するための少なくとも１つの電気的に制御される振動アクチュエータと、を含んでよく、振動アクチュエータは、電子制御ユニットにより、単一又は複数の振動センサからの測定信号に依存して、切削力によりボーリングバーにおいて誘発された振動に干渉して、これによりこれらを打ち消す、ボーリングバーにおける反対振動を導くために、制御される。
【0004】
上記のタイプのアクティブな減衰システムが、ＵＳ５１７０１０３Ａに開示されており、ここでは、振動アクチュエータが、ボーリングバーの内側のキャビティに収容される。
【0005】
アクティブな減衰システムは、ＥＰ３５１１１１２Ａ１に開示するような、そのラムの外側にある工作機械に載置された、そのラムにおける振動を減衰するための、一又は複数の振動アクチュエータを含んでよい。
【0006】
本発明の目的は、新たに好適に設計された上記のタイプのボーリングバーを提供することである。
【発明の概要】
【0007】
本発明によると、本目的は、請求項１に規定される特徴を有するボーリングバーを用いて達成される。
【0008】
本発明に係るボーリングバーは、非回転式ボーリングツールでの使用のために構成されており、
金属切削機械の支持構造への取り付けのために構成されている細長ボディであって、後端と、反対側の前端と、を有して、前端が、切削エレメントが備えられているツール部を支えるよう配置されている、細長ボディと、
ボーリングバーのアクティブな振動減衰のための、少なくとも２つの電気的に制御される振動アクチュエータと、
を含む。
金属切削機械の支持構造への取り付けのために構成されている細長ボディであって、後端と、反対側の前端と、を有して、前端が、切削エレメントが備えられているツール部を支えるよう配置されている、細長ボディと、
ボーリングバーのアクティブな振動減衰のための、少なくとも２つの電気的に制御される振動アクチュエータと、
を含む。
【0009】
当該少なくとも２つのアクチュエータの各１つは、運動可能に配置された減衰マスを含み、その減衰マスの運動により、減衰マスの中心軸に鉛直なアクチュエータの作動軸と平行又は少なくとも実質的に平行な起振力を生成するよう構成されており、それらの少なくとも２つのアクチュエータの各１つは、単一の作動軸を有する単軸アクチュエータであり、それらの少なくとも２つのアクチュエータは、それらの作動軸が角度的に互いにオフセットして配置される。さらに、当該少なくとも２つのアクチュエータは、細長ボディにおいて縦方向に直列に、それらのアクチュエータの各１つの減衰マスの中心軸が、細長ボディの縦方向軸と一致又は実質的に一致して配置される。したがって、少なくとも２つのアクチュエータの減衰マスは、細長ボディにおいて、その細長ボディの縦方向軸上にその中心を置いて配置されており、これは、アクチュエータの制御において使用される計算を簡素化することとなり、これにより、ボーリングバーにおける振動に正確かつ迅速に、良好に応答してこれらを減衰できる減衰システムを実現できる。
【0010】
さらに、当該少なくとも２つのアクチュエータの上記の配置では、それらのアクチュエータは、細長ボディにおいて、それらの作動軸が、細長ボディの縦方向軸に対して鉛直に、互いに異なる方向に向けられて置かれている。これにより、対象となるアクチュエータは、ボーリングバーの縦方向軸に対して異なる角度方向にある振動を打ち消すために最適化されてよく、これは、効率的な振動減衰の実現を促進する。この場合では、第１のアクチュエータは、例えば、切削エレメント上の上記の半径方向力により引き起こされる振動を打ち消すために最適化されてよく、別のアクチュエータは、切削エレメント上の上記の接線力により引き起こされる振動を打ち消すために最適化されてよい。後者の場合では、それらの作動軸が互いに鉛直に伸長して配置された２つのアクチュエータを使用することが好適であり、これは、当該半径方向力が、当該接線力に対して鉛直であるという事実によるものである。
【0011】
先に画定するように細長ボディに配置された２つ又はそれ以上のアクチュエータに加えて、つまり、上記の少なくとも２つのアクチュエータに加えて、ボーリングバーはまた、そのように望まれているのであれば、いずれの他の好適な方法で配置された一又は複数の追加的なアクチュエータをも含んでよい。
【0012】
本発明の１つの実施形態によると、当該少なくとも２つのアクチュエータはｎ個であり、ｎ≧２であり、細長ボディにおいて、それらのｎ個のアクチュエータの各１つは、その作動軸が、それらのｎ個のアクチュエータの別の１つに対して１８０°／ｎの角度にて向けられるよう配置されており、それらのｎ個のアクチュエータでは、それらの作動軸がそれぞれ、角度的に均一に分配されており、それらのｎ個のアクチュエータの各１つの作動軸では、個別の角度の向きが、それらのｎ個のアクチュエータの他のものの作動軸の角度の向きとは異なっている。したがって、対象となるアクチュエータの数が２つであれば、それらは、それらの作動軸が、互いに対して９０°の角度にて向けられており、それらの数が３つであれば、それらは、それらの作動軸が、互いに対して６０°の角度にて向けられており、それを超える数についても同様である。さらに、隣り合うアクチュエータの各組は、この場合では、好ましくは、それらの作動軸が、互いに対して１８０°／ｎの角度にて向けられているよう配置されており、これは、ｎ個のアクチュエータの前のものの後に連続して隣に配置された当該ｎ個のアクチュエータの各１つでは、その作動軸が、前のアクチュエータの作動軸に対して１８０°／ｎの角度にて向けられることを暗示する。
【0013】
本発明の別の実施形態によると、細長ボディは、
金属切削機械の支持構造への取り付けのために構成されている細長主部であって、後端と、反対側の前端と、を有する主部と、
主部の前端に向かい合う後端と、反対側の前端と、を有する前部であって、前部の前端は、当該ツール部を支えるよう配置されている、前部と、
主部の前端と前部の後端との間に配置されており、当該少なくとも２つのアクチュエータの一又は複数を収容する少なくとも１つの減衰モジュールと、
を含む。
金属切削機械の支持構造への取り付けのために構成されている細長主部であって、後端と、反対側の前端と、を有する主部と、
主部の前端に向かい合う後端と、反対側の前端と、を有する前部であって、前部の前端は、当該ツール部を支えるよう配置されている、前部と、
主部の前端と前部の後端との間に配置されており、当該少なくとも２つのアクチュエータの一又は複数を収容する少なくとも１つの減衰モジュールと、
を含む。
【0014】
細長ボディの上記の前部は、細長ボディの主部に、少なくとも１つの減衰モジュールを介して接続されており、少なくとも１つの減衰モジュールは、細長ボディの長さセクションを構成する。したがって、主部と、少なくとも１つの減衰モジュールと、前部と、は、細長ボディの縦方向に見られるように、細長ボディの、別個の、連続して配置された長さセクションをなす。これにより、振動アクチュエータは、ボーリングバーの細長ボディに、アクチュエータをまず、関連付けられている減衰モジュールのケーシング内に載置して、続いて、減衰モジュールを、細長ボディの主部と前部との間に固定することにより統合されてよく、これは、ボーリングバーの組み立てを促進することとなる。この場合では、切削エレメントとワークピースとの間の接触のポイントに対するアクチュエータの作動方向は、必要な場合に、関連付けられている減衰モジュールの回転位置を、細長ボディの前部に対して調整することにより調整されてよい。さらに、１つのアクチュエータを別個の減衰モジュールに収容することにより、減衰特性が、容易に、特定の必要性に、減衰モジュールの変更により、ボーリングバーの他の部分を変える必要なく、適合されてよい。ボーリングバーにおけるアクチュエータの数が、容易に、特定の必要性に依存して、細長ボディの主部と前部との間に配置される減衰モジュールの数を変えることにより、変更されてよい。細長ボディの主部と前部との間に配置される別個になっている減衰モジュールにおける１つのアクチュエータの配置はまた、アクチュエータを細長ボディの前端近くに置くことをも容易にして、これは、ボーリングバーの振動が生成される切削エレメントに近接するため、アクチュエータにとって好ましい位置である。さらに、別個の減衰モジュールの使用は、ボーリングバーのこの部分を、アクチュエータの減衰マスとストロークとを最大化する目的のためのアクチュエータの要件に適合させることを容易にする。
【0015】
しかし、ボーリングバーの細長ボディは、代替として、上記のタイプの別個の減衰モジュールが無くともよく、当該少なくとも２つのアクチュエータは、細長ボディの内側の同じキャビティに共に収容される、又は、細長ボディの内側の別個のキャビティに個々に収容される。
【0016】
少なくとも１つの減衰モジュールは、好ましくは、主部及び／又は前部のそれと同じ断面の外周形状を有する。さらに、主部及び／又は前部及び／又は少なくとも１つの減衰モジュールは、好適には、円柱状、好ましくは、円筒状である。
【0017】
本発明の１つの実施形態によると、主部の外周と少なくとも１つの減衰モジュールの外周とは、互いに同一平面又は実質的に互いに同一平面にある。ボーリングバーの細長ボディには、これにより、滑らかな外周面が設計されてよい。
【0018】
本発明の別の実施形態によると、少なくとも１つの減衰モジュールは、主部と前部との間に、好ましくは、少なくとも１つの減衰モジュールにおける通路を通って伸長するタイロッドを用いてクランプされる。これにより、単一又は複数の減衰モジュールが、細長ボディの主部と前部との間にシンプルかつ確実に固定されてよい。タイロッドの各１つは、主部に固定される第１の端と、前部に固定される反対側の第２の端と、を有してよい。
【0019】
本発明の別の実施形態によると、細長ボディは、主部の前端と前部の後端との間に互いに直列に配置された上記のタイプの少なくとも２つの減衰モジュールを含み、当該少なくとも２つのアクチュエータは、それらの減衰モジュールの別々のものそれぞれに配置されている。これにより、対象となるアクチュエータが、ボーリングバーの細長ボディにシンプルに統合されてよい。代替として、当該少なくとも２つのアクチュエータは、１つの同じ減衰モジュールに収容されてよい。少なくとも２つの減衰モジュールは、好適には、互いに当接して配置される。しかし、ある種類の中間エレメントが、代替として、少なくとも２つの減衰モジュール間に配置されてよい。ボーリングバーの前部は、好ましくは、その後端が、少なくとも２つの減衰モジュールの最も前のものの前端と当接して配置される。しかし、ある種類の中間エレメントが、代替として、前部と最も前の減衰モジュールとの間に配置されてよい。少なくとも２つの減衰モジュールの最も後ろのものは、好ましくは、その後端が主部の前端と当接して配置される。しかし、ある種類の中間エレメントが、代替として、主部と最も後ろの減衰モジュールとの間に配置されてよい。
【0020】
細長ボディの製造を促進するために、当該少なくとも２つの減衰モジュールは、好適には、その設計とサイズとが同じである。
【0021】
本発明に係るボーリングバーのさらに好適な特徴が、以下の説明からわかるであろう。
【0022】
本発明はまた、上記のタイプのボーリングバーと、切削エレメントが備えられているツール部と、を含む非回転式ボーリングツールにも関して、このツール部は、細長ボディの前端に取り外し可能に取り付けられる、又は、これと一体的に形成される。
【0023】
本発明の１つの実施形態によると、当該ツール部は、その回転位置において、細長ボディに対して調整可能である。これにより、減衰特性を最適化するために、当該少なくとも２つのアクチュエータの作動軸に対する切削エレメントの角度位置が調整できるようになる。
【0024】
本発明の別の実施形態によると、切削エレメントは、すくい側と、逃げ面と、すくい側と逃げ面との間の交差部に形成される切削エッジと、を含み、細長ボディの縦方向軸に鉛直であり、切削エッジと、半径方向に最外のポイントにて交差する断面に見た際に、真っ直ぐかつ仮想的な基準線Ｌが、切削エッジと、半径方向に最外のポイントにおいて交差して、この断面において、切削エレメントの外側において、逃げ面に対して６°の角度にて伸長して、この断面に見た際に、細長ボディの前端に最も近いアクチュエータの作動軸は、
当該基準線Ｌに対して、９０°±１０°の角度、好ましくは、９０°±５°の角度、より好ましくは、９０°±１°の角度を形成する、又は、
当該基準線Ｌに対して、０°±１０°の角度、好ましくは、０°±５°の角度、より好ましくは、０°±１°の角度を形成する。
当該基準線Ｌに対して、９０°±１０°の角度、好ましくは、９０°±５°の角度、より好ましくは、９０°±１°の角度を形成する、又は、
当該基準線Ｌに対して、０°±１０°の角度、好ましくは、０°±５°の角度、より好ましくは、０°±１°の角度を形成する。
【0025】
非回転式ボーリングツールの切削エレメントの逃げ角は一般的に６°にある、又は、６°に近く、これは、切削エレメント上の上記の接線力が、実質的に先に画定される基準線Ｌに沿って向けられて、一方で、切削エレメント上の上記の半径方向力が、実質的にこの基準線Ｌに鉛直に向けられることを暗示する。非回転式ボーリングツールのボーリングバーの効率的な振動減衰を実現するために、ボーリングバーの前端に最も近いアクチュエータの作動軸を、切削エレメント上の半径方向力と実質的に平行に配置して、このアクチュエータが、この半径方向力により引き起こされる振動を効率的に減衰できるようにする、又は、この作動軸を、切削エレメント上の接線力と実質的に平行に配置して、このアクチュエータが、この接線力により引き起こされる振動を効率的に減衰できるようにすることが好ましい。ボーリングバーの前端に最も近いアクチュエータの作動軸が、上記の基準線Ｌに対して９０°±１０°の角度を形成するよう配置されていれば、このアクチュエータは、その結果として、切削エレメント上の半径方向力により引き起こされるボーリングバーにおける振動を減衰することに注力することとなる。ボーリングバーの前端に最も近い減衰モジュールにおけるアクチュエータの作動軸が、上記の基準線Ｌに対して０°±１０°の角度を形成するよう配置されていれば、このアクチュエータは、その代わりに、切削エレメント上の接線力により引き起こされるボーリングバーにおける振動を減衰することに注力することとなる。
【0026】
本発明の別の実施形態によると、ボーリングツールは、細長ボディにその前端にて、又は、当該ツール部に載置された少なくとも１つの振動センサを含む。これにより、切削エレメントに近い位置にて振動が検出されることとなり、これにより、切削エレメント上に作用する切削力により誘発される振動を効率的に打ち消すことができる。
【0027】
本発明に係るボーリングツールのさらに好適な特徴が、以下の説明からわかるであろう。
【0028】
本発明はまた、上記のタイプのボーリングバーと、当該少なくとも２つのアクチュエータへの電流を、それらのアクチュエータにおける起振力の生成を制御するために制御するよう構成されている電子制御ユニットと、を含むボーリング装置にも関する。ボーリング装置はまた、好ましくは、ボーリングバーの振動に関する測定信号を生成して、それらの測定信号を電子制御ユニットに送信するよう構成されている少なくとも１つの振動センサをも含み、電子制御ユニットは、それらの測定信号を少なくとも１つの振動センサから受信して、当該少なくとも２つのアクチュエータへの電流を、少なくとも１つの振動センサからのそれらの測定信号に依存して、それらのアクチュエータにおける起振力の生成を、それらの測定信号に依存して制御するために制御するよう構成されている。
【0029】
本発明に係るボーリング装置のさらに好適な特徴が、以下の説明からわかるであろう。
【0030】
以下の添付の図面を参照して、例として示す、本発明の実施形態の具体的な説明が以下に続く。添付の図面において：
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の１つの実施形態に係る非回転式ボーリングツールの側面図である。
【図8a】代替的な切削エレメントの上からの斜視図である。
【図9】本発明の１つの実施形態に係るボーリング装置の概略図である。
【図10】本発明の代替的な実施形態に係るボーリング装置の概略図である。
【図11】本発明の別の代替的な実施形態に係るボーリング装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
本発明の１つの実施形態に係る非回転式ボーリングツール１を、図１から図５に示す。ボーリングツール１は、例えば、金属材料の回転しているワークピース上での内部又は外部旋削などの様々なタイプの加工作業を行うために使用される。ボーリングツール１は、金属切削機械（図９から図１１に極めて模式的に示す）の支持構造３に、この支持構造３からカンチレバー状に突出させるために固定されるボーリングバー２を含む。ボーリングバー２は、金属切削機械の支持構造３への取り付けのために構成されている細長ボディ６を含む。細長ボディ６は、後端６ｂと、反対側の前端６ａと、を有する。細長ボディの縦方向軸７は、細長ボディの後端６ｂと前端６ａとの間を伸長する。
【0033】
ボーリングツール１はまた、切削エレメント５が備えられているツール部４をも含み、このツール部４は、細長ボディ６により支えられており、細長ボディにその前端６ａにて載置されている。代替として、ツール部４は、細長ボディの前端６ａと共に一体的に形成されてよく、これは、ツール部４と細長ボディ６とが、１つの共通コンポーネントとして組み合わされることを暗示する。
【0034】
ボーリングバー２は、ボーリングバー２のアクティブな振動減衰のための、少なくとも２つの電気的に制御される振動アクチュエータ１６を含む。それらのアクチュエータ１６の各１つは、運動可能に配置された減衰マス１６ａを含み、その減衰マスの運動により、減衰マス１６ａの中心軸１５に鉛直なアクチュエータの作動軸１７と平行又は少なくとも実質的に平行な起振力を生成するよう構成されている。少なくとも２つのアクチュエータ１６の各１つは、単一の作動軸１７を有する単軸アクチュエータであって、それらのアクチュエータ１６は、それらの作動軸１７が角度的に互いにオフセットして配置される。したがって、アクチュエータ１６は、細長ボディ６において互いに異なる回転位置に配置される。
【0035】
当該アクチュエータ１６は、回転しているワークピースの加工中に切削エレメント５上に作用する切削力により、ボーリングバー２において誘発された振動を打ち消すために、起振力を生成するよう構成されている。アクチュエータ１６により生成される起振力はまた、切削エレメント５によりワークピースから切削された大きい金属チップを小片に細かくするために、切削エレメント５を断続的に振動させるために使用されてもよい。
【0036】
当該アクチュエータ１６は、細長ボディ６において縦方向に直列に配置されている、つまり、細長ボディの縦方向に連続して、それらのアクチュエータ１６の各１つの減衰マス１６ａの中心軸１５が、細長ボディ６の縦方向軸７と一致又は少なくとも実質的に一致して配置される。したがって、アクチュエータ１６の各１つの作動軸１７は、細長ボディ６の縦方向軸７に鉛直な断面において伸長する。
【0037】
図１から図５に示す実施形態では、当該アクチュエータ１６の数は２つであるが、ボーリングバー２は、代替として、細長ボディ６に配置された２つを超えるそのようなアクチュエータ１６を含み、それらすべてのアクチュエータの作動軸１７が、好ましくは、互いに異なる方向に向けられるようになっていてよい。それらのアクチュエータ１６の作動軸１７は、好ましくは、角度的に均一に分配されており、それらのアクチュエータ１６の各１つは、その作動軸１７が、アクチュエータの別の１つに対して１８０°／ｎの角度にて向けられており、ここで、ｎは、アクチュエータ１６の数に対応する整数である。したがって、当該アクチュエータ１６の数が２つであれば、それらは、好ましくは、細長ボディ６において、それらでは、それらの作動軸１７が、互いに９０°の角度にて、つまり、図１及び図２に示すように、互いに鉛直に向けられるよう配置される。当該アクチュエータ１６の数が３つであれば、それらは、好ましくは、細長ボディ６において、それらでは、それらの作動軸１７が、互いに対して６０°の角度にて向けられるよう配置され、それらの数が４つであれば、それらは、好ましくは、細長ボディ６において、それらでは、それらの作動軸１７が、互いに対して４５°の角度にて向けられるよう配置され、それを超える数についても同様である。さらに、隣り合うアクチュエータの各組におけるアクチュエータ１６は、この場合では、好ましくは、それらの作動軸が、互いに対して１８０°／ｎの角度にて向けられるよう配置される。
【0038】
図１から図５に示す実施形態では、ボーリングバー２の細長ボディ６は、別個の部分１０、１２、１４からなり、これらは互いに接続されており、細長ボディ６を共に形成して、それらの部分１０、１２、１４は、細長ボディ６の別個の長さセクション、つまり、別個のセグメントをなす。したがって、それらの部分１０、１２、１４は、その縦方向に見られるように、ボーリングバーの細長ボディ６の連続するセクションをなす。この場合では、細長ボディ６は、金属切削機械の支持構造３への取り付けのために構成されている細長主部１０を含む。この主部１０は、後端１０ｂと、反対側の前端１０ａと、を有する。主部１０は、好ましくは、チューブ形状であり、それは、当該支持構造３にその後端１０ｂにて取り付けられる。ここに示す実施形態では、主部１０は円柱状であり、円形の断面形状を有する。しかし、主部１０はまた、いずれの他の好適な断面形状、例えば、楕円形又は多角形の断面形状をも有してよい。
【0039】
図１から図５に示す細長ボディ６は、前部１２をさらに含む。この前部１２は、主部１０の前端１０ａに向かい合う後端１２ｂと、反対側の前端１２ａと、を有する。前部の前端１２ａは、上記のツール部４を支えるよう配置される。したがって、このツール部４は、ボーリングバーの前部１２にその前端１２ａにて取り付けられる。代替として、ツール部４は、前部１２と共に一体的に形成されてよく、これは、ツール部４と前部１２とが、１つの共通コンポーネントとして組み合わされることを暗示する。ここに示す実施形態では、前部１２は円柱状であり、円形の断面形状を有する。しかし、前部１２はまた、いずれの他の好適な断面形状、例えば、楕円形又は多角形の断面形状をも有してよい。
【0040】
細長ボディ６はまた、主部１０の前端１０ａと前部１２の後端１２ｂとの間に配置された少なくとも１つの減衰モジュール１４をも含んでよく、この減衰モジュール１４は、主部１０に向かい合う後端１４ｂと、前部１２に向かい合う反対側の前端１４ａと、を有する。ここに示す実施形態では、細長ボディ６は、主部１０の前端１０ａと前部１２の後端１２ｂとの間に互いに直列に配置された２つのそのような減衰モジュール１４を含む。したがって、それらの２つの減衰モジュール１４は、細長ボディ６の縦方向に互いに直列に配置される。細長ボディ６は、代替として、細長ボディの縦方向に互いに直列に配置された２つを超える減衰モジュール１４、又は、単一の減衰モジュール１４を含んでよい。前部１２は、主部１０に、減衰モジュール１４を介して接続される。
【0041】
ここに示す実施形態では、減衰モジュール１４は円柱状であり、円形の断面形状を有する。しかし、減衰モジュール１４はまた、いずれの他の好適な断面形状、例えば、楕円形又は多角形の断面形状をも有してよい。
【0042】
減衰モジュール１４の各１つには、上記のアクチュエータ１６の少なくとも１つが備えられて、このアクチュエータ１６は、関連付けられている減衰モジュールのハウジング１４ｃに配置されており、アクチュエータ１６の減衰マス１６ａは、このハウジング１４ｃに対して運動可能である。ここに示す実施形態では、減衰マス１６ａは、減衰モジュール１４のハウジング１４ｃに対して、減衰マス１６ａの向かい合う両側に配置されたリターンスプリング１６ｂの作用に抗して運動可能である。アクチュエータ１６は電磁タイプであってよく、ここでは、起振力が電磁的に生成される。しかし、いずれの他の好適なタイプの振動アクチュエータが使用されてもよい。
【0043】
ここに示す実施形態では、各減衰モジュール１４には、単一のアクチュエータ１６が備えられている。しかし、個々の減衰モジュール１４には、代替として、２つ又はそれ以上のアクチュエータ１６が備えられてよい。
【0044】
ここに示す実施形態では、減衰モジュール１４は互いに直接当接して、減衰モジュールの最も前のものの後端１４ｂは、他の減衰モジュール、つまり、最も後ろの減衰モジュールの前端１４ａに当接する。図１から図５に示すように、前部１２は、その後端１２ｂが最も前の減衰モジュールの前端１４ａに直接当接して配置されてよく、最も後ろの減衰モジュールは、その後端１４ｂが主部１０の前端１０ａと直接当接して配置されてよい。
【0045】
主部１０の外周１８と各減衰モジュール１４の外周１９とは、好適には、図１、図２、及び図５に示すように、互いに同一平面又は実質的に互いに同一平面にある。さらに、前部１２の外周２０は、好適には、最も前の減衰モジュール１４の外周１９と同一平面又は実質的に同一平面にある。
【0046】
ボーリングバー２のメンテナンス及び補修を促進するために、主部１０と、減衰モジュール１４と、前部１２と、は、好ましくは、互いに取り外し可能に載置される。ここに示す実施形態では、減衰モジュール１４は、主部１０と前部１２との間に、タイロッド２２を用いてクランプされる。各タイロッド２２は、主部１０に固定される第１の端２２ａと、前部１２に固定される反対側の第２の端２２ｂと、を有する。さらに、各タイロッド２２は、減衰モジュール１４において互いに整列されている通路２３を通って伸長する。細長ボディ６の別々の部分１０、１２、１４は、代替として、いずれの他の好適な方法で互いに載置されてよい。
【0047】
ここに示す実施形態では、減衰モジュール１４の各１つにおけるアクチュエータ１６には、その減衰モジュールの向かい合う両側にある２つの開口を通してアクセス可能であり、各開口は、取り外し可能に載置されたカバー２４により覆われており、これは、減衰モジュールの外周１９の一部を形成して、関連付けられている開口において、スクリュの形態の固定エレメント２５を用いて固定される。上記のタイロッド２２のいくつかのための通路２３が、カバー２４に提供されてよい。
【0048】
ここに示す実施形態では、冷却液が、ツール部４に、細長ボディ６の主部１０を通して軸方向に伸長する第１のフィードパイプ２６と、細長ボディの主部１０と前部１２との間を、タイロッド２２と平行に伸長する少なくとも１つの第２のフィードパイプ２７と、を通して供給される。ここに示す例では、ボーリングバー２には、２つのそのような第２のフィードパイプ２７が備えられる。第１のフィードパイプ２６は、細長ボディの主部１０に、主部１０にその前端１０ａにて固定された第１の端片２８ａと、主部１０にその後端１０ｂにて固定された第２の端片２８ｂと、を用いて固定される。第２のフィードパイプ２７の各１つは、第１のフィードパイプ２６に、第１の端片２８ａにおける内部チャネルを介して接続される。さらに、第２のフィードパイプ２７の各１つは、減衰モジュール１４において互いに整列されている通路２９を通って伸長するよう配置されてよい。
【0049】
アクチュエータ１６の作動軸１７の角度位置を、切削エレメント５に対して調整できるようにするために、細長ボディ６の前部１２は、その回転位置において、減衰モジュール１４に対して調整可能であってよく、これは、前部１２が、最も前の減衰モジュール１４に、この減衰モジュールに対して異なる選択可能な回転位置において取り付け可能であることを暗示する。減衰モジュール１４に対しての前部１２のそのような回転調整可能性の代替として、又は、それと組み合わせて、切削エレメント５が備えられているツール部４は、その回転位置において、細長ボディの前部１２に対して調整可能であってよく、これは、ツール部４が、前部１２に、この前部に対して異なる選択可能な回転位置において取り付け可能であることを暗示する。減衰モジュール１４はまた、そのアクチュエータ１６が、その回転位置において、減衰モジュールのケーシングに対して調整可能であってよいよう配置されてもよい。減衰モジュール１４の数が２つ又はそれ以上であれば、それらは、それらそれぞれの回転位置が、互いに対して調整可能であってよいよう配置されてよい。
【0050】
ツール部４に固定された切削エレメント５は、図７ａから図７ｃに示すように、ポジティブな切削エレメント、又は、図８ａから図８ｃに示すように、ネガティブな切削エレメントであってよい。切削エレメント５は、上部すくい側３０と、すくい側３０と平行又は実質的に平行に伸長する底側３１と、すくい側３０と底側３１との間を伸長する周囲逃げ面３２と、を含む。切削エッジ３３が、すくい側３０と逃げ面３２との間の交差部に形成される。ここに示す例では、切削エッジ３３は、すくい側３０の周りすべてに、その周囲に沿って伸長する。ポジティブな切削エレメント５の場合では、逃げ面３２は、図７ｃに示すように、すくい側３０に対して鋭角αに伸長する。ネガティブな切削エレメント５の場合では、逃げ面３２は、図８ｃに示すように、すくい側３０に対して直角に伸長する。
【0051】
孔３４が、切削エレメント５にわたって、すくい側３０と底側３１との間を伸長する。切削エレメント５は、ツール部４に解放可能に載置されて、切削エレメント５の底側３１が、ツール部４において切削エレメントのために提供されるシート上の支持面３５（図６ａを参照されたい）に置かれるよう構成されている。切削エレメント５は、ツール部４における当該シートに、切削エレメント５における孔３４を通して伸長して、シート上の支持面３５におけるねじ孔にかみ合うスクリュ（図５を参照されたい）の形態の固定エレメント３６を用いて固定される。
【0052】
ここに示す例では、切削エレメント５は、切削エレメントの向かい合う両側に互いに向かい合って置かれる２つの切削コーナー３７を含む。切削エレメント５は、ツール部４に固定されて、切削コーナー３７の１つが、ボーリングバー２の縦方向軸７の外に向き、切削エレメント５が、回転しているワークピースと、この外に向く切削コーナー３７を介して接触することが意図されている。回転しているワークピースの加工中に、ボーリングツール１は、一般的に、切削エレメント５上の上記の接線力Ｆｔが、図７ｃ及び図８ｃに示すように、逃げ面３２に対して約６°の角度θにて向けられるよう、ワークピースに対して置かれる。
【0053】
真っ直ぐかつ仮想的な基準線Ｌ（図６ａ及び図６ｂを参照されたい）が、細長ボディ６の縦方向軸７に鉛直であり、切削エッジ３３と、半径方向に最外のポイント３９において交差する断面において画定されて、この基準線Ｌは、切削エッジ３３と、半径方向に最外のポイント３９において交差して、切削エレメント５の外側において、逃げ面３２に対して６°の角度βの、つまり、切削エレメント５の外側で測定されるこの角度βのこの断面において伸長する。したがって、図７ａから図７ｃに示すタイプのポジティブな切削エレメント５が、６°の逃げ角にてツール部４に固定されていれば、基準線Ｌは、図６ａ及び図６ｂに示すように、切削エレメントのすくい側３０に鉛直に伸長してよい。
【0054】
細長ボディ６の前端６ａに最も近いアクチュエータ１６は、好適には、細長ボディ６における回転位置に、その作動軸１７が、上記の断面に見た際に、当該基準線Ｌ（図６ａに示すように）に対して、９０°±１０°の角度、好ましくは、９０°±５°の角度、より好ましくは、９０°±１°の角度を形成するよう配置される。この場合では、このアクチュエータの作動軸１７は、切削エレメント５上の半径方向力Ｆｒと実質的に平行に配置される。細長ボディの前端６ａに最も近いアクチュエータ１６のそのような配置では、このアクチュエータは、切削エレメント５上の半径方向力Ｆｒにより引き起こされる振動を打ち消すために最適化されることとなる。
【0055】
好適な代替例によると、細長ボディ６の前端６ａに最も近いアクチュエータ１６は、細長ボディ６における回転位置に、その作動軸１７が、上記の断面に見た際に、当該基準線Ｌ（図６ｂに示すように）に対して、０°±１０°の角度、好ましくは、０°±５°の角度、より好ましくは、０°±１°の角度を形成するよう配置される。この場合では、このアクチュエータの作動軸１７は、切削エレメント５上の接線力Ｆｔと実質的に平行に配置される。細長ボディの前端６ａに最も近いアクチュエータ１６のそのような配置では、このアクチュエータは、切削エレメント５上の接線力Ｆｔにより引き起こされる振動を打ち消すために最適化されることとなる。
【0056】
上記のタイプのボーリングバー２を含むボーリング装置４０の異なる実施形態を、図９から図１１に極めて模式的に示す。ボーリング装置４０は、電子制御ユニット４１をさらに含み、これは、細長ボディ６におけるアクチュエータ１６への電流の供給を、それらのアクチュエータにおける起振力の生成を制御するために制御するよう構成されている。この電流は、アクチュエータ１６に、電源から供給されて、この電源は、図９に示すように、外部電源４２、又は、図１１に示すように、細長ボディ６に、又は、図１０に示すように、金属切削機械の支持構造３又はいずれの他の部分に載置された電力供給ユニット４２’であってよい。電力供給ユニット４２’は、電気エネルギを保存するための、例えば、バッテリの形態の、少なくとも１つのエネルギストレージ部材を含む。電子制御ユニット４１は、図１０及び図１１に示すように、細長ボディ６の前部１２、又は、細長ボディのいずれの他の部分に載置されてよい。さらなる代替として、電子制御ユニット４１は、図９に示すように、金属切削機械の支持構造３又はいずれの他の部分に載置されてよい。
【0057】
ボーリング装置４０は、例えば、加速度計の形態の少なくとも１つの振動センサ４３をさらに含み、このセンサは、ボーリングバー２の振動に関する測定信号を生成して、それらの測定信号を電子制御ユニット４１にワイヤレス接続又はケーブル接続を通して送信するよう構成されている。当該少なくとも１つの振動センサ４３は、好ましくは、細長ボディ６の前部１２に、又は、ツール部４に載置されるが、それは、代替として、細長ボディ６のいずれの他の好適な部分に載置されてよい。
【0058】
電子制御ユニット４１は、それらの測定信号を少なくとも１つの振動センサ４３から受信して、アクチュエータ１６への電流の供給を、それらの測定信号に依存して、各アクチュエータ１６における起振力の生成を、それらの測定信号に依存して制御するために制御するよう構成されており、これにより、ワークピースの加工中に切削エレメント５上に作用する切削力Ｆｒ、Ｆｔによりボーリングバー２において誘発された振動を打ち消す。
【0059】
本発明はもちろん、いかなる方法によっても上記の実施形態に制限されない。それどころか、その変形例に対する多くの可能性が、添付の特許請求の範囲に規定されるような、本発明の基本的な概念から逸脱することなく、当業者には明白となるであろう。いくつかのアプリケーションでは、半径方向の切削力の方向での減衰は、接線方向でのそれの２倍のエネルギを要する。したがって、ボーリングバーは、３つ減衰アクチュエータを含んでよく、それらの内の２つでは、それらの作動軸がそれぞれ、同じように、好ましくは、当該基準線Ｌに鉛直に向けられて、つまり、半径方向の切削力の方向に向けられて、３つ目のものでは、その作動軸が、基準線Ｌと平行に、他の２つのアクチュエータの作動軸に鉛直に向けられる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図8a】
【図8b】
【図8c】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】