JP2009506898A - 加工物表面の切削用工具 - Google Patents

Abstract

少なくとも一つの位置調節可能な、幾何学的に定義された切刃(7)を備え、工具(1)の中心軸(33)に対する切刃(7)の間隔を調整するための調整装置(29)を備える、加工物表面の切削用工具であって、調整装置(29)が駆動部(11)を有しており、前記駆動部が伝動部(25)を介して調節スライダ(31)に作用し、前記調節スライダが工具(1)の中心軸(3)に対する切刃(7)の間隔を決定し、調節スライダ(31)が、工具(1)の中心軸(33)に対して偏心して配置された円形スライダとして形成されている工具が提案される。工具(1)は、伝動部(25)が、高い減速比を有し、かつ調節スライダ(31)に直接作用することを特色とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のプリアンブル（前提部分）に記載の、加工物表面の切削用工具に関する。

ここで述べる種類の工具は既知である。この工具は、少なくとも1つの位置調節可能な、幾何学的に定義された切刃を有し、さらに工具の中心軸から切刃までの間隔を調整できる調整装置を備える。この調整装置は駆動部を含み、この駆動部が伝動部を介して調節スライダに作用し、この調節スライダが工具の中心軸に対する切刃の間隔を決定する。調節スライダは工具の中心軸に対して偏心して配置され、かつ円形スライダとして形成されており、つまり工具の中心軸に対する切刃の間隔を調整するために調節スライダがひねられ、それにより調節スライダに配された切刃が、工具の中心軸に対する間隔が変化するように変位する。

この工具の欠点は、調節スライダのポジションを歯車によって変化させるので、切刃の調整がそれほど高い精度では行えないことである。例えばピッチまたは協働する歯車間の遊びに関する噛み合わせの誤差が、直接に切刃の位置を狂わせる。つまり切刃は、これらの誤差により精密には調整できない。

したがって本発明の課題は、その形態においてこの欠点が存在しない、ここで述べた種類の、加工物表面の切削用工具を提供することである。

この課題を解決するために、請求項１に挙げた特徴を有する工具を提案する。この工具は、位置調節可能な、幾何学的に定義された切刃を備えており、この切刃は調整装置によって調整可能である。その際、工具の中心軸に対する切刃の間隔を予め定めることができる。調整装置は駆動部を有しており、この駆動部は少なくとも1つの歯車を介して伝動部に作用する。この伝動部が調節スライダのポジションに直接に影響を及ぼし、したがって工具の中心軸に対する幾何学的に定義された切刃の間隔に影響を及ぼす。つまり、既知の解決策とは違って伝動部と調節スライダの間に歯車を設けていないため、この場合にはピッチおよび/または遊びの誤差が発生することもあり得ない。伝動部が高い減速比を有することにより、回転モーメントが駆動部から歯車を介して伝動部へと伝達される際の誤差が、伝動部の減速比に応じて低減される。このようにして、噛み合わせの誤差が全く回避できなくても、切刃の非常に精密な位置合わせを保証することが可能になる。

更なる変更形態は従属請求項から明らかである。

以下に、本発明を図面に基づいてより詳しく説明する。

図１の原理図は工具1を示しており、この工具は、ここでは略示してあるだけのシャフト3を介して、工作機械の心棒と、あるいはコネクタ、アダプタ、または類似物と結合させることができる。シャフト3と反対の側5には、幾何学的に定義された切刃7が略示されている。この切刃は、工具の、または適切な方法で工具1に固定されたカッタ板の一部であってよい。この場合、カセットまたは類似物など適切な工具収容具を設けることも考えられる。

工具1の基体9は、例えば電気モータとして設計された駆動部11を含んでおり、この駆動部は適切な制御部13を介して制御することができ、その際、駆動部11はスイッチのオンオフが可能であり、駆動部11の従動軸15の回転数および回転方向も予め定めることができる。従動軸15の自由端には、第１の歯車17が回転しないように取り付けられている。第１の歯車17の回転は、適切な方法で第２の歯車19に伝達される。伝達機構21は、図１の画面の外にあり、以下でさらに詳しく取り上げる。

第２の歯車19は、駆動軸23の端部に回転しないように取り付けられており、この駆動軸が、第２の歯車19の回転および回転モーメントを伝動部25内に伝達する。伝動部は、好ましくは高い減速比を特色とする。この場合、伝動部には、遊星歯車変速装置または特にハーモニックドライブ変速装置も使用できる。ここに図示した伝動部25では、駆動軸23を介して伝動部25内にもたらされた回転運動が、伝動部25のハウジングキャップ27に伝達されるようになっている。その際、回転運動は、駆動軸23より非常に低い回転速度で回転することが分かる。駆動部11によって第２の歯車19が或る特定の回転角度だけひねられると、ハウジングキャップ27が、伝動部25の減速比に応じてそれよりはるかに小さな回転角度だけ回転する。

駆動部11および伝動部25は調整装置29の一部であり、この調整装置はその他にも調節スライダ31を含んでいる。原理図から、伝動部25が調節スライダ31に直接作用することが分かる。ここでは、調節スライダが従動部と直接結合されるようになっており、この場合、従動部は、ハウジングキャップ27として形成されている。つまりハウジングキャップ27の回転は、直接的に回転スライダとして形成された調節スライダ31の回転を引き起こし、その際、ハウジングキャップ27の回転が調節スライダ31に、１:１で伝達される。

駆動部11によって引き起こされた歯車17の回転が、伝達機構21および第2の歯車19を介して伝動部25に伝達されることが分かる。第２の歯車は、駆動軸23と回転しないように結合されており、この駆動軸が、第２の歯車19の回転運動を伝動部内に導入する。駆動部11から駆動軸23までの道程に、駆動部自体と、歯車17および19と、伝達機構21の製造時の公差が影響を及ぼす。この誤差は、伝動部25によって大きく減速される。すなわち、伝動部25の入口、つまり駆動軸23での或る特定の回転角度が、伝動部の出口、つまりハウジングキャップ27において、伝動部の減速比に応じてそれよりはるかに小さな回転角度を生じさせる。駆動部11から駆動軸23までの領域内で生じた回転角度の誤差が、伝動部25の減速比に応じて同様に減速され、したがって伝動部の出口側、つまりハウジングキャップ27において、それよりはるかに小さな回転角度の誤差を生じさせる。

決定的に重要なのは、ハウジングキャップ27と調節スライダ31の間に、その製造公差がハウジングキャップ27の回転角度を変えてしまう可能性がある歯車を挟まないことである。そうではなくて、ハウジングキャップ27における或る特定の回転角度が直接に、回転スライダとして形成された調節スライダ31の回転をもたらす。つまり、伝動部25内で行われた、駆動軸23の領域内の回転角度誤差の減速が、調節スライダ31の回転変位の際に、歪曲されずに維持されたままとなる。

調整装置29によって、工具1の中心軸33に対する切刃7の間隔が調整される。この間隔の変化を調節スライダ31の回転によって引き起こすために、調節スライダの回転軸35は、中心軸33に対して平行にずらされており、つまり調節スライダ31は、工具1の基体9内に偏心して配置されている。その際、第２の歯車19も回転軸35と同軸に、したがって工具1の中心軸に対して偏心して配置されている。したがって、ここで選択した実施形態では、伝動部25も中心軸33に対して偏心し、回転軸35と同軸にある。

図２は、図１に示した工具1の諸部品、つまり駆動部11、駆動部の従動軸15、および第1の歯車17の原理図を示している。ここでは、工具1の諸要素が、図１での表示に対して90°ひねられているので、伝達機構21がはっきりと見てとれる。伝達機構21は、第１の歯車17と噛み合う第１のピニオン37を備えており、この第１のピニオンは伝達軸39を介して第２のピニオン41に作用する。第２のピニオンは第２の歯車19と噛み合う。

この場合、伝達機構21の設計、つまり第１の歯車17、第１のピニオン37、第２のピニオン41、および第２の歯車19の直径の選択に応じて、所望の変速比を予め定めることができる。

ここでは、駆動部11の従動軸15の回転が、伝達機構21によって駆動軸23の回転を生じさせ、この回転が伝動部25内に導入されることが分かる。伝動部は、この場合も大きく減速する伝動部として設計される。駆動軸23の回転が、ハウジングキャップ27の回転をも生じさせ、その際、伝動部25がハーモニックドライブ変速装置または遊星歯車変速装置として設計されていれば、ハウジングキャップ27の回転方向は、駆動軸23の回転方向と反対になる。

以上の説明によって、駆動軸15のねじれがハウジングキャップ27のねじれを生じさせることが明らかであろう。その際、第１の歯車17の回転が、伝達機構21によって第２の歯車19に伝達される。第１の歯車17の回転角度が、伝動部25によって非常に大きく減速されるので、ハウジングキャップ27の回転角度はそれよりはるかに小さくなる。伝動部のこの減速は、第１の歯車17と第１のピニオン37の間、ならびに第２のピニオン41と第２の歯車19の間の噛み合わせにおける誤差を、相応に「減速させる」、つまり低減させることにもなる。言い換えれば、歯車17と19の間の噛み合わせにおける誤差、ならびに伝達機構21における誤差が、伝動部25によってかなり減速され、調節スライダ31を介してハウジングキャップ27と結合される切刃7の調整に実際的な影響を及ぼさなくなる。

図２に基づいて説明した伝達機構21の一部を改変することもできる。図２では、第１および第２の歯車17および19が、第１および第２のピニオン37および41と噛み合うことが示されている。この歯車およびピニオンの代わりにベルト車を使用すること、ならびに第１の歯車17の回転をベルトによって第１のピニオン37に伝達することも考えられる。その際、もう一方の側の第２の歯車19には、やはり歯車を使用してもよく、あるいはベルト車を使用してもよい。このことは第２のピニオン41にも当てはまる。

その他に、ここで歯車17および19は、ここでは単に例としてほぼ同じ大きさに形成してあることもここで指摘しておきたい。この場合に、異なる直径の歯車を用いてもよい。

それだけでなく、第１および/または第２の歯車17、19を、内側で噛み合う内歯車として形成し、それに対応して第１および/または第２のピニオン37、41を、この内歯車の内側に噛み合わせることも可能である。

伝達機構21の更なる変形形態は、第１の歯車17をずっと小さく形成し、第１の歯車17より大きな直径の内歯車として形成した第２の歯車19に噛み合わせることにあり得る。つまり偏心輪のずれを、内側で噛み合う一段式の伝動部によって実現することもできる。

最後に、伝達機構21は多段式の伝動部によっても実現できることを指摘しておきたい。

図３は、前から、つまりシャフト3とは反対の側5から見た工具1の原理図を示している。この図は、様々なポジションにおける切刃7を示しており、この切刃はカッタ板43の一部である。切刃7は、調節スライダ31の回転位置に応じて、工具1の中心軸33に対して大なり小なり間隔をあけて配置される。

右下の、水平な直径線D1より下にある切刃7は、ここで回転軸33に対して間隔をあけて配置されている。この間隔は、工具1が相応に設計されている場合、例えば切刃7によって加工された穿孔が約38.0 mmの直径を有するように選択することができる。

回転スライダとして形成された調節スライダ31を、矢印45の方向に、つまり反時計回りに回転させると、切刃7は、工具1が相応に設計されている場合、工具1の中心軸33に対して、工具1による穿孔加工の際に約41.5 mmの直径を生じさせる間隔だけ離れたところにくる。調節スライダ31を反時計回りの矢印45の方向にさらにひねって、垂直な直径線D2の少し前にすると、工具1による穿孔加工の際、約48.0 mmの直径になる。

最後に、切刃7が直径線D2の真上にくるように調節スライダ31を回転させると、工具1による穿孔加工の際に、48.23 mmの直径になる。

つまりここでは、工具1の直径の調整が、調節スライダ31の回転に依存することが明らかになる。したがって回転角度の誤差が、工具1の調整済み直径と目標直径の差をもたらす。上で説明したように、駆動部11から、伝動部25の入口、つまり伝動部の駆動軸23までの回転角度の誤差は、伝動部25によって大きく減速される。言い換えれば、伝動部25の減速が、伝動部の入口で存在する回転角度の誤差を、伝動部の出口、つまりハウジングキャップ27ではもはや実際的な影響を及ぼさなくなる程に低減させる。したがってハウジングキャップ27による回転スライダ31の回転角度は、相応に精密に予め定められる。つまりこの利点は、ここに詳述した工具1の場合、伝動部25が、高い減速比を有し、かつ直接に、つまり何らかの更なる歯車またはその類似物を間に挟まずに、調節スライダ31に作用することによって生じる。

提示される穿孔直径の最小値と最大値の差は、工具1の中心軸33と調節スライダ31の回転軸35の間隔eがどのくらい大きいかに依存する。間隔eが大きくなるほど、提示される両方の直径の差も大きくなる。

この工具1で加工した穿孔の直径の変化は、専ら調節スライダ31の回転運動によって生じる。その結果、簡単な方法での工具の密封が可能になる。これに必要なのは回転シールの使用だけである。損失はころ軸受けによって最小限に減少させることができる。ここですべり軸受けを用いなくてもよいことが特に有利である。

一旦均衡を保たせた工具1は、調節スライダ31をひねる際に引き続き均衡を保ち続ける。すなわち、直径の調節時に質量中心が変位することはなく、これにより加工回転数を非常に高くすることが可能になる。そのうえ工具の均衡を保つのも比較的容易である。

以上の説明から、伝動部25までに発生する全ての緩みは、伝動部25の減速係数で低減されることが分かる。駆動部11の感度限界、つまり第１の歯車17の角度調節は、この減速係数で増大する。それだけでなく伝動部25の減速比が高ければ、駆動部11として使用するモータが小さくても、調節スライダ31の位置調節の際に高い回転モーメントを発生させることができる。

工具の精度を上げるために、いわゆるプリテンションを加えられた、したがって遊びのない歯車を使用してもよい。

制御部13で駆動部11を適切に制御することにより、工具の中心軸33に対する切刃7の間隔を、穿孔表面の加工中に変化させることができる。つまり、傾斜、リング溝、刻み目、円錐形の穿孔、および類似物などの特殊輪郭を有する穿孔を生じさせることが可能である。

工具の側面から見た原理的略図である。 図１に対して90°回転された工具の側面からみた簡略化した更なる原理的略図である。 切刃の様々な位置を示す工具の正面から見た原理図である。

Claims (6)

1. 少なくとも一つの位置調節可能な、幾何学的に定義された切刃(7)を備え、工具(1)の中心軸(33)に対する切刃(7)の間隔を調整するための調整装置(29)を備える、加工物表面の切削用工具であって、調整装置(29)が駆動部(11)を有しており、前記駆動部が伝動部(25)を介して調節スライダ(31)に作用し、前記調節スライダが工具(1)の中心軸(3)に対する切刃(7)の間隔を決定し、調節スライダ(31)が、工具(1)の中心軸(33)に対して偏心して配置された円形スライダとして形成されている工具において、伝動部(25)が、高い減速比を有し、かつ調節スライダ(31)に直接作用することを特徴とする工具。
2. 前記伝動部(35)が、調節スライダ(31)の中心軸(35)と同心に配置されることを特徴とする請求項１に記載の工具。
3. 伝動部(25)が、ハーモニックドライブ変速装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具。
4. 調節スライダ31が、伝動部(25)の出口側のハウジング(ハウジングキャップ(27))と結合されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の工具。
5. 少なくとも一つの歯車が、プリテンションを加えられた歯車として形成されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の工具.
6. 駆動部(11)の駆動軸(15)の回転を伝動部(25)に伝達することができ、一段式、二段式、または多段式の伝動部として実現可能である伝達機構(21)を特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の工具。

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