JP2524159Y2

JP2524159Y2 - 固定フランジ

Info

Publication number: JP2524159Y2
Application number: JP1990068406U
Authority: JP
Inventors: 達宜小林; 典之掛橋; 雅之井上
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2005-06-27
Also published as: JPH0428916U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、軸部材を、その内部に蓄えられた作動流
体の圧力を変化させることによって径方向に膨張、収縮
させて、該軸部材に嵌装される固定フランジの着脱を行
う締結機構に用いて好適な固定フランジに関する。

［従来の技術］従来、ロータリーナイフや丸刃工具等の円板状工具を
回転軸などの軸部材に着脱する手段として、例えば、第
３図に示すように、ロータリーナイフ等の工具Ｃが同軸
的に取り付けられる固定フランジ（以下、フランジと略
称する。）１と、このフランジ１の軸線を貫く貫通孔２
に挿通される回転軸３と、この回転軸３の内部に形成さ
れて該回転軸３の軸方向に延びる複数の油圧室４とを有
してなり、これら油圧室４に充填される作動油Ｏの圧力
を増減させることで上記回転軸３の径方向に膨張、収縮
させ、これにより回転軸３の外周面とフランジ１の貫通
孔２の内周面とを密着、離間させて、フランジ１を回転
軸３上の任意位置に固定し、あるいは回転軸３から取り
外すように構成された締結機構が知られている。

ここで、上記フランジ１の貫通孔２の内径は、油圧室
４の圧力が大気圧に開放された状態における回転軸３の
外径よりも大きく定められ、かつ、貫通孔２の一端から
他端まで一定とされている。

また、フランジ１と工具Ｃとの締結構造に関しては、
第３図に示すように、フランジ１のボルト孔５に挿入さ
れるボルト６を工具Ｃに形成されたねじ孔７に捩込んで
これらを一体化するものと、第４図に示すように、工具
Ｃに挿入されるボルト６をフランジ１のねじ孔７に捩込
んでこれらを一体化するものとの２種類が提供されてお
り、前者は、ダイス鋼や高速度鋼等のねじ加工が可能な
材料からなる工具Ｃを装着する際に用いられ、後者は、
超硬やセラミックス等のねじ加工が困難な材料からなる
工具Ｃを装着する際に用いられる。

［考案が解決しようとする課題］ところで、このような締結機構にあっては、油圧を用
いて回転軸３を径方向に膨張させているので、回転軸３
の外周面と貫通鋼２の内周面とがその全周に渡ってほぼ
均一な力で押圧されて密着する。このため、フランジ１
の回転軸３に対する傾きやこじれ等が防止されて、フラ
ンジ１に装着された工具Ｃの回転軸３の軸線に対する振
れ精度が高くなるという利点がある。

しかしながら、上述した従来の締結機構は、フランジ
１の貫通孔２を全長に渡って同一径に形成することで、
貫通孔２の内周面をその全面に渡って回転軸３と密着さ
せる構成であるため、例えば、貫通孔２や回転軸３のフ
ランジ１が装着される部分がテーパ状に形成され、ある
いは不規則な凹凸状に形成されるなどの加工誤差が生じ
ていれば、フランジ１が回転軸３に対して傾いて、工具
Ｃの振れ精度が大きく劣化するという特性がある。ま
た、回転軸３に複数のフランジ１を同時に装着する場合
には、各フランジ１の貫通孔２の内径の相違によって回
転軸３がテーパ軸状に膨張し、この結果各フランジ１が
傾いて工具Ｃの振れ精度が劣化することもある。

従って、上述の締結機構において工具Ｃの振れ精度を
高精度に維持するには、貫通孔２の内周面や回転軸３を
その全面に渡って高精度に加工しなければならず、この
結果、フランジ１等の加工工数や加工時間が増加してコ
スト高を招くという欠点があった。

また、たとえ貫通孔２や回転軸３の加工精度が良好で
あっても、これらの密着面間にゴミ等の異物が侵入して
噛み込まれた場合には、上記と同様にフランジ１が傾い
て固定されるために振れ精度が劣化する。さらには、第
４図に示すように、回転軸３に発生する応力σが、異物
が噛み込まれた部分（図では両端部）で急激に上昇して
応力集中が発生し、この結果、フランジ１の貫通孔２の
内周面が損傷したり、あるいは回転軸３の外周面に施さ
れるメッキに割れ、剥がれ等が発生し、締結機構の寿命
が短くなる欠点もあった。

この考案は、このような背景の下になされたもので、
軸部材が挿通される貫通孔をその全面に渡って高精度に
加工しなくても振れ精度を高精度に維持でき、かつゴミ
等の異物の侵入による振れ精度の劣化や応力集中を抑制
して締結機構の寿命を向上させることができる固定フラ
ンジを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するためにこの考案は、軸部材が挿通
される貫通孔の両端部に、該貫通孔の中間部よりも小径
の縮径部を形成し、前記中間部および前記縮径部の径
は、軸部材の膨張に伴ってまず貫通孔の縮径部が軸部材
と密着し、この後、貫通孔の中間部が軸部材に密着する
ようにそれぞれ設定されていることを特徴とするもので
ある。

ここで、上記縮径部は、貫通孔の中間部よりも径方向
中心側へ突出していればその内周面形状のいかんを問わ
ないものであり、例えば、円筒面状、凸曲面状、テーパ
面状等任意に形成できる。

［作用］上記構成によれば、軸部材の膨張に伴ってまずフラン
ジの貫通孔の縮径部が軸部材と密着し、この後、軸部材
が膨張を続けることによって貫通孔の中間部が軸部材と
密着するので、フランジは、貫通孔の軸方向両端側が軸
部材と強固に密着した状態で軸部材上に固定される。

従って、貫通孔の中間部の加工誤差や、貫通孔の中間
部と軸部材との間への異物の侵入が、フランジの軸部材
に対する振れ精度に与える影響が小さく、縮径部が高精
度に加工され、かつ縮径部と軸部材との間へ異物が侵入
してさえいなければ振れ精度が高精度に維持される。

しかも、縮径部の内周面の面積は貫通孔の内周面の全
面積に比して十分に小さいので、かかる部分を高精度に
加工しても加工時間や加工コストが従来よりも少なく、
また、縮径部と軸部材との間への異物の侵入の可能性
も、貫通孔の全面と軸部材との間への異物の侵入の可能
性に比して遥かに小さくなる。

また、縮径部の内周面を、凸曲面状やテーパ面状に形
成した場合には、貫通孔の中間部から縮径部にかけて内
径の変化が緩やかとなるので、これらと密着する軸部材
に発生する応力の変化も緩やかとなり、軸部材に生じる
最大応力を低減できる。

［実施例］以下、第１図を参照して、本考案の実施例を説明す
る。なお、上述した従来例と同一の構成要素には同一符
号を付し、その説明を省略する。

第１図に示すように、本実施例のフランジ10は、ロー
タリーナイフ等の工具Ｃが装着されるフランジ本体11
と、上記フランジ本体11の外周部に嵌装されるホルダ12
と、これらホルダ12及びフランジ本体11の外周側に嵌装
されるゴムリング13、14とを有してなるものである。

上記フランジ本体11は、工具Ｃが嵌合される軸部15の
一端側には、上記工具Ｃの端面と密着する拡径部16が形
成されてなるもので、この拡径部16に形成されたねじ孔
17に、工具Ｃに挿入されたボルト18が捩込まれることに
よって、工具Ｃがフランジ10の軸方向中央部に同軸的に
固定される構成となっている。

また、上記ホルダ12は平面視してリング状をなすもの
で、フランジ本体11の軸部15に嵌装された止め輪19で軸
方向の移動が拘束されることにより、工具Ｃの端面と密
着した状態に保持されている。そして、上記ゴムリング
13、14は、いずれも上記工具Ｃの端面と密着して工具Ｃ
を防振するもので、一方のゴムリング13は上記ホルダ12
の外周に形成された溝部20に嵌装されて軸方向の移動が
拘束され、他方のゴムリング14は、フランジ本体11の拡
径部16に嵌装された止め輪21で軸方向の移動が拘束され
ている。

一方、上記フランジ本体11の軸線上には当該フランジ
本体11の両端に開口する貫通孔22が形成されている。こ
の貫通孔22は、上記工具Ｃを回転させる回転軸（軸部
材）３が挿通されるもので、その軸方向の両端部には、
該貫通孔22の中間部22aよりも小径の縮径部23、24が形
成されている。

ここで、上記縮径部23、24の内径ｄ₁は、回転軸３の
油圧室４に充填された作動油（作動流体）Ｏの圧力が大
気圧に保持された状態における回転軸３の外径Ｄよりも
幾らか大きく定められている。これら縮径部23、24の内
径ｄ₁の具体的範囲については、油圧室４の圧力変化に
伴う回転軸３の変形量や回転軸３の上記外径Ｄの絶対値
等に応じて適宜定められるが、なるべくは回転軸３の上
記外径Ｄに対して1.00003D〜1.001Dの範囲に定めること
が好ましい。内径ｄ₁が1.00003Dに満たないとフランジ
本体11を回転軸３に沿って円滑に移動させることができ
なくなるおそれが生じ、他方、内径ｄ₁が1.001Dを越え
ると回転軸３を膨張させても貫通孔22の内周面と回転軸
３の外周面とを十分に密着させることができなくなるお
それが生じるからである。

また、縮径部23、24の幅Ｗについては、フランジ本体
11の全長Ｌ等に応じて適宜定めて良いが、なるべくはフ
ランジ全長Ｌに対して0.3L以内とすることが好ましい。
縮径部23、24の幅Ｗが0.3Lを越えると、縮径部23、24と
回転軸３との接触面積が相対的に大きくなって、後述す
る振れ精度の改善効果を十分に発揮できないおそれが生
じるからである。

さらに、これら縮径部23、24に挟まれた貫通孔22の中
間部22aの内径ｄ₂は、上述した縮径部23、24の内径ｄ₁
と同様に、回転軸３の外径Ｄ等に応じて適宜設定される
が、なるべくは縮径部23、24の内径ｄ₁に対して1.00002
d₁〜1.0005d₁の範囲に設定することが好ましい。なお、
図示の例では、回転軸３の外径Ｄが200.00mm、縮径部2
3、24の内径ｄ₁が200.03mm、中間部22aの内径ｄ₂が200.
06mmにそれぞれ設定されている。

しかして、以上のように構成されたフランジ10にあっ
ては、上述した従来の締結機構におけるフランジと同様
に、径方向に収縮した状態の回転軸３に嵌め込まれた上
で、回転軸３に沿って軸方向へ移動せしめられて回転軸
３上の所定位置に位置決めされる。この後、回転軸３の
油圧室４に充填された作動油Ｒの圧力が昇圧されて回転
軸３が径方向に膨張し、これに伴って回転軸３の外周面
とフランジ10の貫通孔22の内周面とが密着してフランジ
10が回転軸３に固定される。

このようにフランジ10が固定される際、フランジ10の
貫通孔22の内周面は、その両端部に小径の縮径部23、24
が形成されているために、まず軸方向両端側が回転軸３
に密着する。続いて回転軸３の中間部22aと対向する部
分がさらに径方向へ膨張することによって、貫通孔22の
中間部22aが回転軸３と密着する。

従って、貫通孔22の内周面と回転軸３の外周面との間
に働く押圧力は、貫通孔22の両端の縮径部23、24側で大
きく、中間部22a側で小さくなり、この結果、フランジ1
0は、その軸方向両端側の縮径部23、24が回転軸３と強
固に密着した状態で回転軸３上に固定される。

このため、仮に貫通孔22の中間部22aに加工誤差が生
じ、あるいは中間部22aと回転軸３との間にゴミ等の異
物が侵入していてもこれらが工具Ｃの振れ精度に与える
影響は少なく、換言すれば、貫通孔22の縮径部23、24が
高精度に加工され、かつ、縮径部23、24と回転軸３との
間に異物が侵入していなければ、工具Ｃの回転軸３に対
する振れ精度が高精度に維持されることになる。しか
も、縮径部23、24の面積は、貫通孔22の全面積に比して
遥かに小さいので、これら縮径部23、24を高精度に加工
するために要する加工時間、加工コストは貫通孔22を全
面に渡って高精度に加工する従来例に比して遥かに少な
い。また縮径部23、24と回転軸３との間に異物が侵入し
て振れ精度が劣化する可能性も、貫通孔22の全面を回転
軸３に均一に密着させる従来例より小さくなる。

さらに、第３図中に示すように、貫通孔22と回転軸３
との間に働く押圧力の大小に応じて、回転軸３に生じる
応力σも縮径部23、24と密着する部分で大きく、中間部
22aと密着する部分で小さくなるので、貫通孔22の中間
部22aと回転軸３との間に異物が侵入したとしても、こ
れに伴う応力集中の程度は小さく、従って、貫通孔22の
内周面の損傷や回転軸３の表面に施されるメッキの割
れ、剥がれ等も抑制される。

ここで、本実施例では、貫通孔22の縮径部23、24と中
間部22aの内径ｄ₁、ｄ₂がこれらの境界で急に変化する
ので、回転軸３に生じる応力σは、貫通孔22の中間部22
aと密着する側から縮径部23、24と密着する側にかけて
の境界部分で比較的大きく変化する。このため、回転軸
３に加わる油圧の大きさや回転軸３の変形量によって
は、最大応力σmax.を従来に比して十分に小さくできな
い場合もあり得るが、このような場合には、例えば第２
図に示すように、縮径部23、24の内周面を、その断面が
貫通孔22の径方向中心側に膨出する凸曲線を描くような
凸曲面に形成して応力σをなだらかに変化させることで
最大応力σmax.を大幅に小さくできる。同様に、縮径部
23、24の内周面を中間部22aに向かうに連れて漸次拡径
するテーパ面状に形成し、あるいは凸曲面とテーパ面と
を組み合わせたもの等であっても同等の効果を発揮で
き、さらに貫通孔22の内周面全体を、その軸方向両端か
ら中央部に向かうに従って漸次拡径する曲面やテーパ面
状に形成し、両端の最も小径の部分を縮径部23、24とし
て用いても同様の効果を奏し得る。

なお、本実施例では、特に工具Ｃに挿入されたボルト
18をフランジ本体11のねじ孔17に捩込んで工具Ｃを固定
するフランジについて説明したが、本考案はこれに限る
ものではなく、上述した第３図に示すようなフランジ本
体側からボルトを挿入して工具Ｃを固定する構成のフラ
ンジにも応用可能である。また、フランジ10が保持する
部材もロータリーナイフ等の工具Ｃに限らず、その他、
種々の部品を保持できることは勿論である。

［考案の効果］以上説明したように、この考案によれば、貫通孔の両
端部に設けられた縮径部と軸部材とが、貫通孔の中間部
側に比してより強く密着することにより、フランジがそ
の軸方向両端側で強固に固定されるので、貫通孔の内周
面のうち、縮径部のみを高精度に加工するだけでフラン
ジ固定時の振れ精度を高精度に維持することができ、こ
の結果、フランジの貫通孔の加工時間を短縮し、加工コ
ストを低減できる。

しかも、フランジが両端側で強固に固定されるので、
貫通孔の中間部と軸部材との間に侵入する異物がフラン
ジの振れ精度や軸部材の応力に与える影響が従来に比し
て遥かに小さく、この結果、異物の侵入による振れ精度
の劣化の可能性を大幅に小さくできるとともに、軸部材
の一部への過剰な応力集中を回避して軸部材やフランジ
の損傷を防止できる。

また、縮径部の内周面を凸曲面やテーパ面状に形成し
た場合には、貫通孔の中間部と縮径部との境界部と軸部
材とが密着する部分における軸部材の応力変化が緩やか
となり、軸部材に生じる最大応力が小さくなるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は本考
案の他の例を示す断面図、第３図は従来例を示す断面
図、第４図は従来の他の例を示す断面図である。３……回転軸（軸部材）、22……貫通孔、23・24……縮
径部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者井上雅之岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地三菱金属株式会社岐阜製作所内 (56)参考文献特開昭52−144884（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−205790（ＪＰ，Ｕ) 実開昭64−42818（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】内部に作動流体が蓄えられた軸部材が挿通
される貫通孔を有してなり、上記作動流体の圧力変化に
伴う上記軸部材の径方向への膨張、収縮によって上記貫
通孔の内周面が上記軸部材に密着、離間せしめられて上
記軸部材に着脱される固定フランジにおいて、上記貫通
孔の両端部に、該貫通孔の中間部よりも小径の縮径部を
形成し、前記中間部および前記縮径部の径は、軸部材の
膨張に伴ってまず貫通孔の縮径部が軸部材と密着し、こ
の後、貫通孔の中間部が軸部材に密着するようにそれぞ
れ設定されていることを特徴とする固定フランジ。
【請求項２】上記縮径部の内周面を、径方向中心側に膨
出する凸曲面状に形成したことを特徴とする請求項１記
載の固定フランジ。
【請求項３】上記縮径部の内周面を、上記貫通孔の中間
部に向かうに従って漸次拡径するテーパ面状に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の固定フランジ。