JP2008087112A - 部材接続装置及び部材接続方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】部材同士の端面を均一に密着させることができる部材接続装置及び部材接続方法を提供する。
【解決手段】
第１部材１０の嵌合軸部１２と第２部材２０の嵌合穴部２２とを嵌合させて、基端側に形成された雄螺子部３２と先端側に形成された先細状のテーパ部３４とを有するクランプ部材３０の雄螺子部３２を第２部材２０に設けた螺子孔２５に螺合し、テーパ部３４を嵌合軸部１２に設けた凹部１４に突入させ、該凹部１４の内側壁に設けられたテーパ面１５に当接させることで、第１部材１０を軸心方向Ｘ２における第２部材２０側へ引き込み固定する部材接続装置１において、第１部材１０及び第２部材２０は、凹部１４及び螺子孔２５をそれぞれ複数備え、複数の凹部１４の少なくとも１つの凹部１４ａは、平面視において、軸心方向Ｘ２における第２部材２０側のテーパ面１５がテーパ部３４より大きい曲率をなすテーパ面溝１５ａに形成することを特徴とする。
【選択図】図３
【解決手段】
第１部材１０の嵌合軸部１２と第２部材２０の嵌合穴部２２とを嵌合させて、基端側に形成された雄螺子部３２と先端側に形成された先細状のテーパ部３４とを有するクランプ部材３０の雄螺子部３２を第２部材２０に設けた螺子孔２５に螺合し、テーパ部３４を嵌合軸部１２に設けた凹部１４に突入させ、該凹部１４の内側壁に設けられたテーパ面１５に当接させることで、第１部材１０を軸心方向Ｘ２における第２部材２０側へ引き込み固定する部材接続装置１において、第１部材１０及び第２部材２０は、凹部１４及び螺子孔２５をそれぞれ複数備え、複数の凹部１４の少なくとも１つの凹部１４ａは、平面視において、軸心方向Ｘ２における第２部材２０側のテーパ面１５がテーパ部３４より大きい曲率をなすテーパ面溝１５ａに形成することを特徴とする。
【選択図】図３
Description
本発明は、第１部材の嵌合軸部を第２部材の嵌合穴部に嵌合し、前記両部材の端面を当接させた状態で、クランプ部材により当該両部材を接続する部材接続装置及び部材接続方法に関する。
従来、第１部材の嵌合軸部を第２部材の嵌合穴部に嵌合し、両部材の端面を当接させた状態で、クランプ部材により両部材を接続するものとして、下記特許文献１のような工具クランプ装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
この装置は、図６に示すように、第１部材１００の嵌合軸部１０２の外周面１０２ａに内側壁がテーパ面１０５をなしている凹部１０４を形成し、第２部材２００には、第１部材１００の嵌合軸部１０２が嵌合される嵌合穴部２０２を形成するとともに、この嵌合穴部２０２の軸心方向Ｘ２と直交する方向に延びる螺子孔２０４を形成する。そして、第１部材１００の嵌合軸部１０２と第２部材２００の嵌合穴部２０２を嵌合させ、両部材１００，２００の両端面１０６，２０６を当接させた状態で、先端部に先細状のテーパ部３０２を備えるクランプ部材３００を螺子孔２０４に螺合することにより、凹部１０４のテーパ面１０５にクランプ部材３００のテーパ部３０２を当接させて、第１部材１００を第２部材２００側へ引き込み、嵌合軸部１０２の軸心線Ｘ１と嵌合穴部２０２の軸心線Ｘ２が一致するように両部材１００，２００を接続固定する。
しかしながら、このような接続構成では、１つのクランプ部材３００で両部材１００，２００を接続しているため、クランプ部材３００近傍に引き込み力が集中しやすく、両端面１０６，２０６を均一に密着させることが困難である問題がある。
実開昭６３−９１３０７号公報
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、第１部材と第２部材の両端面を均一に密着させることができる部材接続装置及び部材接続方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記のような螺子式のクランプ部材３００を複数用いて第１部材１００と第２部材２００を接続した場合、第１のクランプ部材３００で固定した後、第２のクランプ部材を締め付けようとすると、第２のクランプ部材のテーパ部と凹部１０４のテーパ面１０４ａとの間に生じる摩擦力が、第１部材１００を軸心Ｘ１周りに回転させようとする力として作用し、この回転力が、第１のクランプ部材３００により第１部材１００に作用する引き込み力を打ち消して第１のクランプ部材３００による固定を緩める場合が生じ得ることを見出し、本発明の完成に至った。
すなわち、本発明の１つは、嵌合軸部と、前記嵌合軸部の外周面に内側壁がテーパ面をなしている凹部と、を有する第１部材と、前記嵌合軸部に嵌合する嵌合穴部と、前記嵌合穴部の軸心方向と直交する方向に延びる螺子孔と、を有する第２部材と、基端側に形成された雄螺子部と、先端側に形成された先細状のテーパ部と、を有するクランプ部材と、を備え、前記嵌合軸部と前記嵌合穴部を嵌合させ前記第１部材と前記第２部材の端面を当接させた状態で、前記螺子孔に前記雄螺子部を螺合し、前記テーパ部を前記凹部に突入させて前記テーパ面に当接させることで、前記第１部材を前記軸心方向における前記第２部材側へ引き込み固定する部材接続装置において、前記第１部材及び前記第２部材は、前記凹部及び前記螺子孔をそれぞれ複数備え、前記複数の凹部の少なくとも１つは、平面視において、前記軸心方向における第２部材側の前記テーパ面の一部に前記テーパ部の２ヶ所と当接する溝が設けられていることを特徴とする部材接続装置である。
さらに、上記部材接続装置に、テーパ面の凹部と溝の接続する位置に面取りを施したことを特徴とする部材接続装置である。
また、本発明の他の１つは、第１部材の嵌合軸部の外周面に内側壁がテーパ面をなしている凹部を形成し、第２部材に、前記嵌合軸部が嵌合される嵌合穴部を形成するとともに、前記嵌合穴部の軸心方向と直交する方向に延びる螺子孔を形成し、クランプ部材の基端側に雄螺子部を形成するとともに、先端側に先細状のテーパ部を形成し、前記嵌合軸部と前記嵌合穴部を嵌合させ前記第１部材と前記第２部材の端面を当接させた状態で、前記螺子孔に前記雄螺子部を螺合し、前記テーパ部を前記凹部に突入させて前記テーパ面に当接させることで、前記第１部材を前記軸心方向における前記第２部材側へ引き込み固定する部材接続方法において、前記第１部材及び前記第２部材に前記凹部及び前記螺子孔をそれぞれ複数形成し、前記複数の凹部の少なくとも１つを、平面視において、前記軸心方向における第２部材側の前記テーパ面の一部に前記テーパ部の２ヶ所と当接する溝をなす高曲率テーパ面に形成し、前記溝をなすテーパ面を形成した前記凹部に前記テーパ部を突入させて該テーパ面溝に前記テーパ部の２ヶ所を当接させ、次いで、他の凹部に前記テーパ部を突入させて前記テーパ面に前記テーパ部を当接させることを特徴とする部材接続方法である。
本発明によれば、第１部材と第２部材の端面を均一に密着させて両部材を強固に接続することができる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる部材接続装置１に使用される第１部材１０を示す一部切欠断面図、図２は部材接続装置１に使用される第２部材２０を示す一部切欠断面図、図３は第１部材１０と第２部材２０をクランプ部材３０により固定した状態を示す部材接続装置１０の部分断面図、図４はクランプ部材３０のテーパ部３４と第１部材１０の凹部１４との位置関係を示す嵌合軸部１２の平面図である。
本実施形態にかかる部材接続装置１は、例えば、工具取り付け用アタッチメントを工作機械側の工具取り付け部に接続する部材接続装置であって、第１部材１０に形成された嵌合軸部１２を第２部材２０に形成されている嵌合穴部２２に嵌合し、両部材１０，２０をボルト状のクランプ部材３０で固定して嵌合軸部１２の軸心線Ｘ１と嵌合穴部２２の軸心線Ｘ２が一致するように接続するものである。
第１部材１０は、一端部に他の部分より小径の円筒状の嵌合軸部１２を備え、この嵌合軸部１２の外周面１２ａには、複数（本実施形態では２つ）の凹部１４が周方向に等間隔に設けられている。凹部１４は、内壁面が中窄まり状のテーパ面１５をなしており、嵌合軸部１２の軸心方向Ｘ１と直交する中心軸線Ｌ１に沿って設けられている。
複数の凹部１４のうち少なくとも１つの凹部１４ａは、図４に示すように、平面視において、嵌合軸部１２の先端１２ｂ側、すなわち、嵌合軸部１２を嵌合穴部２２に嵌合した状態における第２部材２０側のテーパ面１５が、反対側のテーパ面１５の２ヶ所に当接するように形成されたテーパ面溝１５ａをなしており、本実施形態では、例えば、三角錐孔状に形成されている。
第２部材２０は、一端部に第１部材１０の嵌合軸部１２と嵌合する嵌合穴部２２が形成された円筒状の接続本体２１と、接続本体２１の他端部に形成されたフランジ部２３と、フランジ部から突出形成され、不図示の工作機械主軸に設けられたテーパ孔に挿入されて機械主軸に接続されるテーパシャンク部２４とを備える。
接続本体２１には、嵌合穴部２２の軸心方向Ｘ２と直交する方向に延びる螺子孔２５が凹部１４に対応して複数形成されている。各螺子孔２５は、内側開口端が嵌合穴部２２に嵌合される嵌合軸部１２に形成された凹部１４に臨むように設けられているとともに、第１部材１０の端面１６と第２部材２０の端面２６が当接した状態において螺子孔２５の中心軸線Ｌ２が凹部１４の中心線Ｌ１に対し、嵌合穴部２２の軸心方向Ｘ２において第２部材２０側に所定量だけ偏心するように設けられている。
クランプ部材３０は、ボルト状の部材であって、一方側の基端部に雄螺子部３２が形成され、他方側の先端部に先細状のテーパ部３４が形成されている。テーパ部３４は、凹部１４の内径より全体的に小径で、かつ、テーパ面溝１５ａの溝幅より大径に形成されている。このクランプ部材３０は、第２部材２０の螺子孔２５に雄螺子部３２を螺装して正逆回転させることで、テーパ部３４が第１部材１０の凹部１４に対して出退可能になっており、凹部１４にテーパ部３４を突入させて嵌合軸部１２の先端側１２ｂのテーパ面溝１５ａの溝の両端２ヶ所に当接するようになっている。
次に、このような構成を備えた第１部材１０と第２部材２０とをクランプ部材３０によって接続固定する方法について説明する。
まず、第２部材２０の嵌合穴部２２に第１部材１０の嵌合軸部１２を挿入し、第１部材１０の端面１６を第２部材２０の端面２６に当接させ、凹部１４と螺子孔２５とを連通させる。
次いで、連通した各凹部１４及び螺子孔２５にクランプ部材３０をそれぞれ挿入し、クランプ部材３０の雄螺子部３２を螺子孔２５に螺合させてクランプ部材３０を締め付ける。
具体的には、まず、テーパ面溝１５ａの溝を形成した凹部１４ａ及び螺子孔２５に第１クランプ部材３０ａを挿入して締め付ける。これにより、螺子孔２５の中心線Ｌ２が凹部１４ａの中心線Ｌ１より図３における左側に偏心しているため、第１部材１０の端面１６が第２部材２０の端面２６に押さえ付けられるように第１部材１０を軸心方向Ｘ１における第２部材２０へ引き込む力が働き、両部材１０、２０の端面１６，２６が密着する。この時、テーパ部３４が係入する凹部１４ａは、嵌合軸部１２の先端１２ｂ側のテーパ面１５がテーパ部３４より小さい幅の溝であるテーパ面溝１５ａをなしているため、図４に示すように、常に、テーパ部３４がテーパ面溝１５ａの所定の２箇所Ｐ１，Ｐ２において接触する。
次いで、残りの凹部１４及び螺子孔２５に第２クランプ部材３０ｂを挿入して締め付けることで、上記同様、第１部材１０を軸心方向Ｘ１における第２部材２０へ引き込み両部材１０、２０の端面１６，２６を密着させる。
この締め付け時に、第２クランプ部材３０ｂのテーパ部３４と凹部１４のテーパ面１５との間に摩擦力が生じて第１部材１０を軸心Ｘ１周りに回転させようとする力が作用するが、先に締め付け固定した第１クランプ部材３０ａは、テーパ部３４がテーパ面溝１５ａの所定の２箇所Ｐ１，Ｐ２において接触することで第１部材１０を軸心Ｘ１周りに固定しているため、第１クランプ部材３０ａにより生じた第１部材１０を第２部材２０側に引き込み力を打ち消すことがなく、第１クランプ部材３０ａによる固定を緩めることがない。
以上のように、本実施形態にかかる部材接続装置１０であると、複数のクランプ部材３０によって第１部材１０と第２部材２０を接続するため、両部材１０，２０の端面１６，２６を均一に密着させることができるとともに、先に締め付け固定した第１クランプ部材３０ａのテーパ部３４が、常にテーパ面溝１５ａの２箇所で接触するため、複数のクランプ部材３０により締め付け固定しても両部材の締結を緩めることがなく、強固に両部材１０，２０を接続固定することができる。
上記の例ではテーパ面溝１５ａは三角錐孔状にしたが、これに拘ることなく、例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、円弧状でも矩形状でもかまわない。
さらに、凹部１４のテーパ面１５と円弧状や矩形状のテーパ面溝１５ａの接続する位置にＲ面やＣ面の面取り部を設け、テーパ部３４が面取り部と安定した接触が得られる要にしても良い。
１０…第１部材
１１…基部
１２…嵌合軸部
１２ａ…外周面
１４，１４ａ…凹部
１５…テーパ面
１５ａ…テーパ面溝
１６…端面
２０…第２部材
２２…嵌合穴部
２５…螺子孔
２６…端面
３０…クランプ部材
３２…雄螺子部
３４…テーパ部
１１…基部
１２…嵌合軸部
１２ａ…外周面
１４，１４ａ…凹部
１５…テーパ面
１５ａ…テーパ面溝
１６…端面
２０…第２部材
２２…嵌合穴部
２５…螺子孔
２６…端面
３０…クランプ部材
３２…雄螺子部
３４…テーパ部
Claims (3)
- 嵌合軸部と、前記嵌合軸部の外周面に内側壁がテーパ面をなしている凹部と、を有する第１部材と、
前記嵌合軸部に嵌合する嵌合穴部と、前記嵌合穴部の軸心方向と直交する方向に延びる螺子孔と、を有する第２部材と、
基端側に形成された雄螺子部と、先端側に形成された先細状のテーパ部と、を有するクランプ部材と、を備え、
前記嵌合軸部と前記嵌合穴部を嵌合させ前記第１部材と前記第２部材の端面を当接させた状態で、前記螺子孔に前記雄螺子部を螺合し、前記テーパ部を前記凹部に突入させて前記テーパ面に当接させることで、前記第１部材を前記軸心方向における前記第２部材側へ引き込み固定する部材接続装置において、
前記第１部材及び前記第２部材は、前記凹部及び前記螺子孔をそれぞれ複数備え、
前記複数の凹部の少なくとも１つは、平面視において、前記軸心方向における第２部材側の前記テーパ面の一部に前記テーパ部の２ヶ所と当接する溝が設けられていることを特徴とする部材接続装置。 - テーパ面の凹部と溝の接続する位置に面取りを施したことを特徴とする請求項１に記載の部材接続装置。
- 第１部材の嵌合軸部の外周面に内側壁がテーパ面をなしている凹部を形成し、
第２部材に、前記嵌合軸部が嵌合される嵌合穴部を形成するとともに、前記嵌合穴部の軸心方向と直交する方向に延びる螺子孔を形成し、
クランプ部材の基端側に雄螺子部を形成するとともに、先端側に先細状のテーパ部を形成し、
前記嵌合軸部と前記嵌合穴部を嵌合させ前記第１部材と前記第２部材の端面を当接させた状態で、前記螺子孔に前記雄螺子部を螺合し、前記テーパ部を前記凹部に突入させて前記テーパ面に当接させることで、前記第１部材を前記軸心方向における前記第２部材側へ引き込み固定する部材接続方法において、
前記第１部材及び前記第２部材に前記凹部及び前記螺子孔をそれぞれ複数形成し、
前記複数の凹部の少なくとも１つを、平面視において、前記軸心方向における第２部材側の前記テーパ面の一部に前記テーパ部の２ヶ所と当接する溝をなすテーパ面に形成し、
前記溝をなすテーパ面を形成した前記凹部に前記テーパ部を突入させて該テーパ面に前記テーパ部の２ヶ所を当接させ、次いで、他の凹部に前記テーパ部を突入させて前記テーパ面に前記テーパ部を当接させることを特徴とする部材接続方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2006
- 2006-10-02 JP JP2006271271A patent/JP2008087112A/ja active Pending
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