JP2006515808A - 回転工具のための工具カップリング - Google Patents

Abstract

本発明は、回転工具の工具カップリングに関する。工具カップリングは、第１の工具ボディ（５）と第２の工具ボディ（７）を結合するようになっており、第１の工具ボディ（５）に配置された雄部分（１）と、第２の工具ボディ（７）に配置された雌部分（３）とを備え、雄部分と雌部分は、工具カップリングの作用状態で互いに係合するようになっている。そして、工具カップリングは、雄部分（１）と雌部分（３）に対して結合する力を軸に与えるための部材（２０）を備えている。本発明による工具カップリングの特徴は、半径方向（Ｒ）で工具ボディ（５，７）について互いにガイドするための部分（９，１０，１１，１８）を備え、そしてこれらの部分（９，１０，１１，１８）は、工具ボディ（５，７）の周辺部に関係する一方の部分と、雄部分と雌部分（１，３）に関係する他方の部分に配置されている。

Description

本発明は、切り屑を排出する加工に関する回転工具のための工具カップリングに関する。工具カップリングは、第１の工具ボディと第２の工具ボディを結合するものであり、第１の工具ボディに配置された雄部分と、第２の工具ボディに配置された雌部分とを備え、雄部分と雌部分は、工具カップリングの作用状態で互いに係合するようになっている。工具カップリングは、雄部分と雌部分に対して軸方向に結合する力を与えるための部材を備えている。

スウェーデン国特許第４５７６２３号によって、工具カップリングは、雄部分が雌部分と相互作用する部分であることが以前から知られ、円錐形で非円形断面を有している。工具カップリングの作用状態において、雄部分は雌部分に受け入れられ、雌部分に対する雄部分の相対的な最後の変位で、雌部分の弾性変形がその開口端の領域で生じる。付加的ではないが、雄部分と雌部分の間で相互にガイドすることの他に、工具カップリングの半径方向のガイドは、スウェーデン国特許第４５７６２３号に従って工具カップリングに存在する。

米国特許第４６２１９６０号によって、工具カップリングは、雄部分と雌部分とを備え、円柱断面を有する円錐形であるということが以前から知られている。さらに、工具カップリングは、ボタン形状で凹みに相互作用する駆動部材を備えている。軸方向に延びているねじは、雄部分と雌部分との間で係合をもたらし、工具カップリングに含まれる複数の停止面間で接触が行われる。停止面は、雄部分／雌部分から所定の半径方向距離に配置されている。これらの停止面は、工具カップリングの半径方向に如何なるガイドも提供するものではない。

本発明の主な目的は、前置きとして定義されている種類の結合自在の工具カップリングを提供することである。

また、本発明の他の目的は、高精度カップリングを保証し、半径方向での切り屑排出加工に関し、工具ヘッドに適用された切削インサートによって切り屑排出加工を実施することである。

さらに、本発明の他の目的は、本発明による工具カップリングが取扱性に優れ、相互に間違っている位置で結合している工具ボディを自動調整することである。

本発明の少なくとも主な目的は、添付した独立請求項１で規定された特徴を持つ工具カップリングによって実現される。発明の好ましい実施形態は、従属請求項の中で規定されている。

以下、発明の一実施形態が添付された図面を参照して説明される。
図１及び図２に示される工具カップリングの実施形態は、図１に示される雄部分１と、図２に示される雌部分３とを備えている。雄部分１は、第１の工具ボディ５の第１の接触面２に配置され、雌部分３は第２の工具ボディ７の第２の接触面４に形成されている。例えば、第１の工具ボディ５はカッタボディから構成され、第２の工具ボディ７はエキステンダ又は同種のものから構成されることができる。雌部分３の反対側の端部において、第２の工具ボディ７は、いくつかの他のタイプの工具カップリングを備えることができる。例えば、アクティ・エボラーク、サンドビック・コロマントによって販売されている工具カップリングＣＡＰＴＯ（登録商標）がある。工具ボディ５と７は、この特許出願において単に概略的に示されたものである。

図示されている実施形態において、軸方向の第１の中心孔６は第１の工具ボディ５の部分を通って延び、軸方向の第２の中心孔８は第２の工具ボディ７を通って延びている。第１の中心孔６は内側にねじがあり、一方、第２の中心孔８は段部８Ａを備えている。これらの作用は、図３に示されるように、工具ボディ５と７の結合に関係して以下で説明される。

さらに、本発明による工具カップリングは、第１のガイドを備えている。第１のガイドは、図１及び２による実施形態で環状稜線部９を備えている。環状稜線部９は、第１の工具ボディの周囲と関係し、雄部分１から所定の半径方向距離で第１の接触面上に配置されている。さらにガイドは、第２の工具ボディ７の周囲と関係し、雌部分３から所定の半径方向距離で第２の接触面に配置されている環状溝１０を備えている。環状稜線部９が環状溝１０とどのように相互作用するか、以下の説明の中に示されている。

図１に示されている雄部分１は、丸くなった第１のコーナ部１２を有する略三角形状である。第１のコーナ部１２は、雄部分１の外側方向に突き出し／丸く膨れ出している。隣り合う第１のコーナ部１２の間で、雄部分１は２つの部分側面１４と１５を提供している。その第１の部分側面１４は平面であり、一方、第２の部分側面１５は雄部分１の外側方向に突き出している。

また、雄部分１は第２のガイド１１を備えている。一般に、第２のガイド１１は、雄部分１と第１の接触面２との間で遷移部分を形成する。第２のガイド１１は、平坦な前面１３を備えている。一般に、前面は第１の接触面２と平行な広がり部分を有し、さらに、円柱形状の外側ガイド面１７が第１の接触面２と前面１３との間で延びている。一般に、第２のガイド１１は、第１の接触面２から突出する部材を形成する。

雌部分３は、図２に示すように、丸くなった第２のコーナ部１６を有する略三角形状である。隣り合う第２のコーナ部１６の間で、好ましくは平面である側面１９が延びている。また、雌部分３は、内側ガイド面１８を提供する。内側ガイド面１８は円柱状をなし、第２の接触面４と遷移面２７との間で延びている。一般に、遷移面２７は第２の接触面４と平行に延びている。第２の接触面４とガイド面１８との間で、チャンファ２８が配置されている。

図１に示されている雄部分１は、雄部分１と雌部分３との間に小さい隙間が存在するという事実によって図２に示されている雌部分に嵌合する。これは、雄部分１が雌部分３に嵌合したとき、雄部分１が半径方向に積極的にガイドされないということを意味する。しかし、半径方向のガイドは、以下でより詳細に説明されるように、第２のガイド１１がガイド面１８と相互作用するという事実によって一方で生じ、環状稜線部９が環状溝１０と相互作用するという事実によって他方で生じる。

図３において、２つの工具ボディ５と７が結合している状態が示されている。すなわち、雄部分１は雌部分３に嵌合し、接触面２と４は互いに当接し、環状稜線部９は環状溝１０に受け入れられている。特に、稜線部９と溝１０とが詳細に示されている図３Ａを参照されたい。二つの矢線Ａは工具の軸方向を表し、一方、二つの矢線Ｒは工具の半径方向を表す。軸方向に延び、外周にねじが形成されたロックねじ２０は、段部８Ａに対してその頭部２６を接触させ、第２の孔８を通り、雌部分３を通り、第２の接触面４を過ぎる。ねじ２０の外周にねじが形成された軸部２４は、第１の孔６に受け入れられる自由端を有している。ロックねじ２０の頭部２６は、通常、ロックねじ２０を回転可能とし、工具ボディ５と７を完全に結合するために、内側にキー溝２１を有している。

２つの工具ボディ５と７の結合において、雄部分１は雌部分３に挿入されると、最初の段階で、雄部分１の第１のコーナ部１２が雌部分３の第２のコーナ部１６によってガイドされる。雌部分３の中への雄部分１の移動が、ロックねじ２０の回転によって、外側にねじが形成された部分が、内側にねじが形成された第１の孔に係合してもたらされる。雄部分１が雌部分３の底に付いたとき、雄部分１の部分側面１４と１５は、正確に雌部分３の側面１９に対向する。この段階で、第１の工具ボディ５の稜線部９は、第２の工具ボディ７の溝１０に受け入れられる。すなわち、接触が稜線部９と溝１０との間で行われる。この点に関して、稜線部９と溝１０との間で接触が行われることを保証するために、接触面２と４が互いに接触していないということが言及されるべきである。ガイド１１は、ガイド面１８と係合する。ガイド面１８と係合させるべくガイド１１の挿入は、チャンファ２８によって容易化される。

一方におけるガイド１１とガイド面１８との間の相互作用と、他方における稜線部９と溝１０との間の相互作用によって、二つの工具ボディ５と７の半径方向の相互のガイドがもたらされる。図５に示すように、雄部分１と雌部分３との間の隙間によって、部分側面１４，１５と側面１９との間に一定の遊びが提供される。ガイド１１とガイド面１８の相互作用、稜線部９と溝１０との間の相互作用によってもたらされるガイドは、コーナ部１２と１６、部分側面１４，１５と側面１９によってそれぞれ達成されるガイドに勝るものとなる。図３Ａで示される断面図において、稜線部９は、溝１０の曲率半径Ｒ２よりやや小さい曲率半径Ｒ１を持つことが好ましい。これは、稜線部９と溝１０に関する実際の加工精度の条件がやや減少するということを必要とする。

この点に関して、横方向の力が第１の工具ボディ５に作用したとき、工具ボディ５，７の相互の横向きの変位が、例外的に大きな範囲で、ロックねじ２０によって軸方向に一体的に保持されている稜線部９と溝１０との間の相互作用によって打ち消されるということが指摘されるべきである。

回転が第２の工具ボディ７に作用したとき、雌部分３が回転し、雄部分１と第１の工具ボディが駆動される。この点に関して、図４は、雄部分１と雌部分３の作用状態における雄部分１と雌部分３を通る断面を示す。回転方向がＲで表示される図４に示されるように、側面１９は、雌部分３が回転している間、回転突出部分側面１５と接触し、回転力はこれらの３つの接触領域１５／１９によって伝えられる。

図４では、ロックねじ２０が縦の面取り部２３を備えているということが明確に示されている。縦の面取り部２３は、ロックねじ２０の軸部２４の全長に沿って延びることが好ましい。この面取り部２３は、ロックねじの軸部と孔６，８との間に、冷却媒体を供給できるスペース２５を形成する。冷却媒体がロックねじ２０の頭部２６の領域にどのようにして送られるかは図３に示されていない。この点に関して、ロックねじ２０の設計、すなわち、縦のチャンファ２３の配置は、冷却媒体を供給するスペースを備えることが重要であり、切り屑を排出する加工の工具に関して、一般的適用性を持つということが指摘されるべきである。

第１の工具ボディ５が第２の工具ボディ７から分解されるとき、ロックねじ２０は、工具ボディ５，７を結合するときと比較して反対方向に回転される。

本発明の上述した実施形態では、工具ボディ５，７は、概略的に、円柱状部材として示されている。しかしながら、実際にこれらの工具ボディ５，７は、これらが含んでいる工具の種類に依存して作られているという事実がある。それによって、これらの工具ボディ５，７の周辺部は、多数の場所で不連続となり、完成された工具の環状稜線部９と環状溝１０が連続せず、多数の場所で不連続となる。このような理由のため、”円弧形状”という用語が、円形の代わりに後の請求項で使われている。

上記実施形態で、雄部分１は、第１の工具ボディ５、例えばカッタヘッドに続く部分に配置されている。しかしながら、本発明の範囲内において、雄部分１が第２の工具ボディに配置されている場合に、雌部分３を第１の工具ボディ５に形成するということも実施可能であり、例えば、エキステンダを構成することができる。

上記実施形態で、稜線部９及び溝１０は円形であり、上記理由のため、これらを多数の場所で不連続とすることができる。しかしながら、稜線部／溝は円弧形状である必要はなく、他の湾曲した形状又は直線とすることもできる。

本発明による工具カップリングに含まれる雄部分を備える第１の工具ボディの斜視図を示す。 本発明による工具カップリングに含まれる雌部分を備える第２の工具ボディの斜視図を示す。 本発明による工具カップリングを備え、簡略化して示されている工具の縦断面図である。 図３の円で囲まれた部分の詳細図である。 互いに係合している雄部分と雌部分を通って、図３のIV−IV線に沿って切断した断面図である。

符号の説明

１ 雄部分
２ 第１の接触面
３ 雌部分
４ 第２の接触面
５ 第１の工具ボディ
６ 第１の中心孔
７ 第２の工具ボディ
８ 第２の中心孔
９ 環状稜線部
１０ 環状溝
１１ ガイド
１２ 第１のコーナ部
１３ 前面
１４ 第１の部分側面
１５ 第２の部分側面
１６ 第２のコーナ部
１７ 円柱面（外側ガイド面）
１８ ガイド面（内側ガイド面）
１９ 側面
２０ ロックねじ
２１ 内側キー溝
２３ 面取り
２４ 軸部
２５ スペース
２６ 頭部
２７ 遷移面
２８ チャンファ

Claims (10)

1. 工具カップリングは、第１の工具ボディ（５）と第２の工具ボディ（７）とを結合させるものであり、
   前記工具カップリングは、前記第１の工具ボディ（５）に配置された雄部分（１）と、前記第２の工具ボディ（７）に配置された雌部分（１）とを備え、
   前記雄部分（１）と前記雌部分（３）は、前記工具カップリングの作用状態で互いに係合し、
   前記工具カップリングは、軸方向の結合力を前記雄部分（１）と前記雌部分（３）に適用するための部材（２０）を備えた切り屑を排出する加工に関する回転工具の工具カップリングであって、
   前記工具カップリングは、半径方向（Ｒ）で前記工具ボディ（５，７）を相互にガイドする部分（９，１０，１１，１８）を備え、
   前記部分（９，１０，１１，１８）は、前記工具ボディ（５，７）の周辺部に関係する一方の部分と、前記雄部分と前記雌部分（１，３）に関係する他方の部分に配置されていることを特徴とする工具カップリング。
2. 前記半径方向（Ｒ）でガイドする前記部分は、一方の工具ボディ（５）上の稜線部（９）と、他方の工具ボディ（７）上の溝（１０）を備え、
   前記稜線部（９）と前記溝（１０）は前記工具ボディ（５，７）の周辺部に関係して配置され、
   前記稜線部（９）は、前記工具カップリングの作用状態で前記溝（１０）に受容されることを特徴とする請求項１記載の工具カップリング。
3. 前記半径方向（Ｒ）でガイドする前記部分は、一方の工具ボディ（５）の外側ガイド面（１７）と、他方の工具ボディ（７）の内側ガイド面（１８）とを備え、
   前記ガイド面（１７，１８）は、前記雄部分と前記雌部分（１，３）に関係して配置され、
   前記ガイド面（１７，１８）は、互いに適合させる形状を持つことを特徴とする請求項１又は２記載の工具カップリング。
4. 前記稜線部（９）及び前記溝（１０）が円弧形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具カップリング。
5. 前記稜線部（９）が一方の工具ボディ（５）の接触面（２）に配置され、前記溝（１０）が他方の工具ボディ（７）の接触面（４）に配置されたことを特徴とする請求項３又は４記載の工具カップリング。
6. 前記稜線部（９）の断面が、前記溝（１０）の断面よりやや小さい曲率半径を持つことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の工具カップリング。
7. 前記ガイド面（１７，１８）が、外周方向で円柱状であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の工具カップリング。
8. 前記雄部分（１）と前記雌部分（３）の断面が、略三角形状であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の工具カップリング。
9. 前記雄部分（１）は、少なくとも一つの部分側面（１５）を有し、前記雄部分（１）の外側方向に凹んでいることを特徴とする請求項７に記載の工具カップリング。
10. 前記工具ボディ（５，７）を軸方向に結合するための前記部材が、ロックねじ（２０）からなり、該ロックねじ（２０）の軸部分（２４）に縦のチャンファ（２３）を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の工具カップリング。

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