JP3670392B2 - 切削工具組立体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、解放可能に互いに組み合わせられた２個以上の構成要素を備えた工具組立体に関する。本発明は、特に構成要素が一方の構成要素から他方の構成要素に回転運動を伝達し得るような方法で互いに組み合わせられたモジュール型回転工具組立体に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
上記の種類の回転工具組立体は、通常は、少なくも１個の切削工具モジュールと工具ホルダーとを備え、後者はその一方の端部に切削工具モジュールと組み合うようにされた部分を有し、他方の端部は機械工具駆動軸に取り付けるようにされた軸を持つ。組立体の構成要素の間の連結は、回転機械加工作業中に、工具ホルダーから切削工具モジュールにトルクを伝えねばならず、また機械加工作業の信頼性の要求に合致するように十分に強固でなければならない。更に、継手は、構成要素相互間及び工具の回転中心軸線に関して、構成要素相互の正確な同軸整列を提供しなければならない。
【０００３】
公知の上記種類の組立体は、例えばＢＳ１２２に定められたようなタング駆動システムであり、これにおいては、構成要素は、ほぞ穴及びタング継手を介して連結される。
【０００４】
ＣＡ ２１０３０７１に明らかにされたような公知の組立式フライス(milling cutter)があり、これにおいては、交換式の前端部又は中間構成要素の基本ホルダーへの連結は、基本ホルダーの穴と組み合うように構成要素から突き出た対応しているピン手段により達成される。
【０００５】
しかし、この配置は、トルク伝達用要素の断面積が小さいため負荷の伝達能力が小さいので不利である。
【０００６】
米国特許第４８３４５９７号及び第４９３４８８３号は、円錐状突起により形成された切削工具及びこの突起を受け入れるようにされた円錐状の凹所を有する工具ホルダーを備えたフライス及び穴あけ工具と共に使用する切削工具組立体を開示する。この凹所と突起との共同作用面は非円形の断面形状を有し、このため組立体の構成要素は相対回転をしない。この組立体は、更に、部材を一緒に把持する手段を備える。この組立体において、円錐の母線に沿った場所においてはどこでも円錐状の共同作用面間の接触ができ、その結果、構成要素の共同作用面間の実際の接触区域、従って機械加工作用中に生ずる把持力の分布は、これを正確に予定することができない。そこで、構成要素間に強固な連結を与えるために、構成要素間の接触長は軸方向で伸ばされねばならない。しかし、溝を有する回転フライスでは、かかる延ばされた突起の使用は極めて不利であり、かかる溝の存在が、受け入れられる突起のために利用できる空間を本質的に限定することが分かる。更に、比較的高い突起が要求されることも多いかかる構成要素の生産は、どちらかといえば費用が多くかかると考えられる。
【０００７】
ＷＯ ９４／１９１３２において、上記の欠点の大部分を克服する回転型切削用工具と共に使用する工具組立体が明らかにされる。この組立体は、共通の長手方向軸線を有するように同軸で互いに連結され、これにより、第１の構成要素に伝達されたモーメントを第２の構成要素に伝達するようにされた第１及び第２の工具組立体構成要素を備える。構成要素には相互に組み合っている雌雄の連結用部材が形成され、その各々は長手方向軸線に関して一般に半径方向に伸びているトルク伝達用アーム及び中心合わせ兼整列用の手段を備え、クランプ手段により一方の構成要素が他方の構成要素を軸方向で把持すると、前記の総てが組み合う。各トルク伝達用アームは一般に対称形でありかつ側壁を持つ。雌雄の連結用部材が長手方向軸線まわりで相対回転したとき、この両者のアームの側壁の対の間に確立される接触は軸線から遠いアームの終端部分の近くに置かれ、かつ接触区域において得られる圧力角が上述の公知システムで得られた圧力角と比較して実質的に小さくされるように、前記側壁は中低に彎曲される。
【０００８】
トルク伝達用アームの側壁のこの特別な形状のため、より大きな所与の回転トルクを伝達できるような予定区域において両連結用部材を確実に接触させ、比較的小型の構造を設計することができる。更に、比較的小さな圧力角により、組立体はより効率的な方法で作動する。
【０００９】
しかし、中低の側壁、より小さな圧力角を有し対称的に設計されたトルク伝達用アームでは、側壁の中低部は長手方向軸線の方により近く、従ってアーム構造は弱くなる。
【００１０】
従って、構成要素間のトルクの伝達用配置のため、構成要素の構造がかなり強化された状態であって、実質的に小さな圧力角を得ることができる工具組立体を提供すること、及び特にかなり小さい寸法の回転型切削用工具に使用するために特に有利な小型かつ強固な連結用配置を有する工具組立体を提供することが本発明の目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明により、共通の長手方向軸線を有するように同軸で一緒に連結するようにされ相互に適合している雌雄の連結用部材で形成される第１及び第２の工具組立体ユニットを備え、これにより第１のユニットに伝達されたモーメントが第２のユニットに伝達され、
各連結用部材は、内部に描かれる円の半径により定められる半径寸法の中央部分を有するトルク伝達用構成要素及び前記中央部分から対応した連結用部材の周囲に伸びている少なくも１個のアームを備え、
雌雄の連結用部材のアームは第１の側壁を有しこれに沿って両連結用部材が略接触し更に第２の側壁はそれらの間に間隙を有し、第１の壁は少なくもその接触区域において前記長手方向軸線に関して実質的に半径方向に方向付けされた工具組立体であって、
少なくも前記雄の連結用部材の前記少なくも１個のアームの第２の側壁が、前記長手方向軸線からこれに降ろした垂線が雄の連結用部材の中央部分に描かれる円の半径より短くないように方向付けられる
ことを特徴とする工具組立体が提供される。
【００１２】
好ましくは、各アームの前記第２の側壁は対応した中央部分に関して実質的に接線方向に伸び、これにより前記第２の側壁は前記中央部分に滑らかに流入する。
【００１３】
従って、雄の連結用部材のトルク伝達用アームの第１の側壁は実質的に長手方向軸線の方に向けられ、そして第２の側壁は実質的にここから別の方向に向けられ、これによりアーム構造を強化する。
【００１４】
雌雄の連結用部材のアームの第１の側壁は上述のように方向付けされるため、第１の側壁間に確立された接触区域は実質的に半径方向に方向付けされ、接触区域を限定している線接触の点（以下「限界点」と呼ぶ）に外向きに伸びる。限界点におけるて前記接触区域への接線方向の面及び限界点と長手方向軸線とを通過する半径方向の面との間の角度は、圧力角として知られる。好ましくは、第１の側壁は、圧力角が実質的に−１０゜から＋１０゜の範囲内にある。より好ましくは圧力角は０゜に等しい。
【００１５】
アームの第１の側壁は、特にその接触区域内において、平面又は曲面のいずれともなし得る。接触区域において、第１の側壁が同一平面であるか又は同じ曲率を有するときは、加えられた荷重を比較的大きな面積に沿って分布させることができる。
【００１６】
好ましい実施例においては、雄の連結用部材は、雌の連結用部材に形成された対応する中心合わせ用の穴と滑り適合するようにされた回転体の形式の中心合わせ用の突起を有し、これにより雌雄の連結用部材の同軸の整列が得られる。
【００１７】
好ましくは、各連結用部材には少なくも２個の反対側に配置されたアームが形成される。
【００１８】
好ましい実施例においては、工具組立体が回転組立体であり、その共通の長手方向軸線が回転軸線としても作用し、両工具ユニットは第１のユニットに伝達される回転モーメントがここから第２のユニットに伝達されるように同軸で一緒に連結され、非対称形にされたアームは工具組立体の回転方向と合致するように向けられる。
【００１９】
そこで、本発明による非対称デザインを有する連結用部材のトルク伝達用アームでは、圧力角を実質的に０゜に近くでき、これによりトルク伝達中における反作用の接触圧力を最大に利用でき、最大の荷重負担能力がある連結用配置を有する工具組立体を作ることができる。伝達されるトルクが限定される場合は、これにより、小直径のモジュール式の工具に特に有用な小型でよりコンパクトな連結用組立体を設計できる。一方、一定寸法の工具における本発明による連結用組立体の利用は、一般に同寸法の公知の連結用組立体と比べてより大きなトルクを伝達できるであろう。
【００２０】
【実施例】
本発明を更によく理解するため、及びこれを実際上いかに実行するかを示すために、付属図面を参照する。
【００２１】
図面の図１ａ、１ｂ及び２は、長手方向軸線Ａを有する回転フライスであって、かつ互いに連結されるようにされ又は機械工具駆動軸（図示せず）に連結されるように作られた工具ホルダー軸４の先端部に形成されたフライス取付けユニット３に連結されるようにされたモジュール式フライスユニット２ａと２ｂとを備えた前記フライス１を示す。
【００２２】
見られるように、フライスユニット２ａ、２ｂ及び３には螺旋方向の溝部分５ａ、５ｂ及び５ｃが形成され、これらは、ユニットが互いに連結されたときは、連続して伸びる螺旋溝５を構成する。図２に見られるように、フライスは２個の伸びた溝５を持つ。しかし、図面を簡略化するために、図１ａ及び１ｂにおいては、かかる溝をただ１個のみ示す。
【００２３】
各フライスユニット２ａ、２ｂ及び３には、その溝部分に、切削用差し込み工具６を支持しかつ螺旋方向に配置された差込み工具受入れポケットが形成され、従ってユニットが互いに連結されたときは、切削用差込み工具は螺旋状の溝５に沿って伸びている連続列を構成する。切削用差込み工具６は差込み工具受入れポケット内に差し込まれ、従って差込み工具の切れ刃は円筒状の包絡線上に置かれる。
【００２４】
前面及び中間のフライスユニット２ｂ及び２ａは、中間ユニット２ａが取付けユニット３に連結された方法と同じ方法で互いに連結される。このため、後者の連結のみが説明されるであろう。
【００２５】
図１ｂ及び２に見られるように、中間ユニット２ａはその下側の面８の中央から突き出ている雄の連結用部材７を持つ。雄の連結用部材７は、雄のトルク伝達用構成要素９とこれの中央から突き出した円柱状の雄の中心合わせ用構成要素１０とを備えた段付きの形状を持つ。見られるように、雄のトルク伝達用構成要素は、中央部分１１及び反対向きに配置され中央部分１１に合流する２個のアーム１２を有し、このアームはフライスユニット２ａの周囲に配置されたその終端部分１３に向かって伸びる。
【００２６】
図面の図１ａ及び２に見られるように、取付けユニット３にはその前側の面１８の凹所により構成される雌の連結用部材１７が形成され、この凹所は形状が雄の連結用部材７に対応し、後者を受け入れるようにされる。従って、この凹所は雌のトルク伝達用構成要素１９と円筒状の中心合わせ用の穴２０とを備える。雌の構成要素１９は、中央部分１１’、及びこの中央部分１１’に合流しかつ取付けユニット３の周囲に配置された終端部分１３’に向かって伸びている２個の反対側に配置された凹んだアーム１２’を持つ。
【００２７】
図２に見られるように、フライスユニット２ｂと３とは、雄の連結用部材７の円筒状の中心合わせ兼整列用の要素１０及び雌の連結用部材１７の整列用の穴２０の手段により中心に同軸で整列させられる。フライスユニット２ａは、（一部分のみ示される）クランプ用ねじ２４を受け入れる中心に配置された穴２３を有し、このねじの下方端部は取付けユニット３に形成された対応するねじ穴２３’内にねじ結合される。
【００２８】
図面の図３は雌雄の連結用部材７と１７の断面形状、及びフライスユニット２ｂと３とがクランプ用ねじ２４の手段により一緒にしっかりと連結されたときに、これらのアーム１２と１２’とを互いに接触させる方法を示す。
【００２９】
見られるように、雄の構成要素９の中央部分１１と雌の構成要素１９の対応する中央部分１１’とは軸線Ａに関して対称である。中央部分１１及び１１’は、この中に描かれかつ組立体の軸線Ａ上に共通の中心を有する想定円Ｃ及びＣ’を持つ。
【００３０】
雄の構成要素９のアーム１２及び雌の構成要素１９の凹のアーム１２’は、工具組立体の回転方向に従った非対称形を持つ。アーム１２及び１２’には、それぞれ第１の側壁２５及び２５’が形成され、両アームはこれに沿って接触し、また第２の側壁２６及び２６’の間には隙間がある。アームの終端部分１３及び１３’の間にも隙間が設けられる。
【００３１】
第１の側壁２５及び２５’は一般に長手方向軸線Ａに関して半径方向に向けられ、中低の合流部分２８及び２８’を経て対応した中央部分１１及び１１’に滑らかに移行する。第２の側壁２６及び２６’は、一般に長手方向軸線Ａから側方に向けられ、中央部分１１及び１１’の中間の中高の部分２９、２９’を経て中低の合流部分２８、２８’に変わって行く。
【００３２】
第２の側壁２６及び２６’は、軸線Ａからこれに降ろした垂線Ｎ及びＮ’が、対応する中央部分１１及び１１’に描かれる円の対応した半径Ｒ及びＲ’よりも短くない。これにより、第２の壁はかなり強化される。好ましくは、第２の側壁は描かれる対応の円Ｃ及びＣ’に関して実質的に接線方向に向けられ、これにより合流区域における応力集中を避けることができる。
【００３３】
見られるように、アーム１２及び１２’の第１及び第２の側壁は円弧状のコーナー部分を経てその対応する終端部分１３及び１３’に移行する。第１の側壁２５及び２５’に隣接して配置されたコーナー部分２７及び２７’は異なった半径を有し、その間に隙間を提供し、第１の側壁間の接触区域３５の範囲を限定する線接触の点３０（以下、限界点３０と呼ぶ）の場所を決める。
【００３４】
第１の側壁２５及び２５’の接触区域３５は実質的に平らであり、軸線Ａと接触区域３５の限界点３０とを通過する直径面Ｄとの間に比較的小さな圧力角μを定める平面Ｔ内にある。いま、反力の分布、即ち、平面Ｔに垂直でかつ接触区域３５の限界点３０を通過する圧力のベクトルＰ及び直径面Ｄに垂直な力のベクトルＦを考えると、圧力角μが０゜に近づくとベクトルＦとＰとは一致する傾向があり、これにより力の無益な半径方向成分Ｖがかなり減少しかつ限界点３０と軸線Ａとの間の距離と力Ｆとの積が増加する。このため、圧力角μは−１０゜から＋１０゜の範囲内であることが好ましい。
【００３５】
この範囲内の圧力角μにより、アーム１２及び１２’の高さｈ（図２参照）がかなり小さくても、連結の適正な機能（即ち、必要な力に耐えること）が得られることが見いだされた。かかる高さの減少は、工具組立体を小さくするために極めて望ましいことは言うまでもない。従って、例えば、同じ大きさの力Ｆに耐えるためには、中心合わせ穴の標準直径が２２mmでかつ圧力角μ＝１６゜のＢＳ １２２；Ｐａｒｔ ５；１９７８に定められた通常のタング駆動システムではアームの高さｈ＝６mmが必要であるが、本発明による工具組立体は圧力角μ＝６゜で定められかつこれは同じ直径の整列用穴で高さｈ＝４mmとすることができる。更に、圧力角μ＝６゜のため、力の半径方向成分Ｖは圧力角μ＝２０゜の場合よりの１／３となる。
【００３６】
更に、小さな圧力角μの提供に加えて、本発明による構成は、接触区域、特にその最外側が回転軸線から最大に離れ、これによりモーメントのアームを効果的に増加させ、その結果、確実に伝達トルクをかなり大きくできる。
【００３７】
図面の図１、２及び３に示された配置においては、雌雄の連結用部材は２個のアームを有して示されたが、組み合っているトルク伝達用構成要素には別の数のアーム、即ち２個よりも多数のアーム又は図４に示されたような１個のアームが設けられた場合にも本発明を等しく適用し得ることが認められるであろう。図４のものは極端に小さな寸法の回転工具に特に適している。
【００３８】
更に、説明された実施例においては、雌雄の連結用部材の第１の側壁２５及び２５’は、少なくもその接触区域においては実質的に平らであるが、接触している第１の側壁２５及び２５’の一方又は双方が同一又は異なった曲率半径で連続的に湾曲することが可能性である。そこで、図４は、トルク伝達用アーム１２ａ及び１２ａ’の湾曲した第１の側壁２５ａ及び２５’のある雌雄の連結用部材７ａ及び１７ａを示す（一方の側壁は他方の側壁内に入っている）。
【００３９】
説明されたトルク伝達用構成要素９及び１９においては、中央部分１１及び１１’は、事実上、本発明の目的に適したその他の適宜の形状を有し得るが部分的に円筒状であることが好ましい。
【００４０】
特に図示された実施例においては、工具組立体は螺旋状の向きの溝が設けられるとして示されたが、本発明はかかる溝のない組立体にも等しく適用できる。同様に、工具組立体が静止しかつ例えば旋削作業に使用される場合にも適用できる。
【００４１】
トルク伝達用構成要素から突き出した中心合わせ兼整列用の構成要素の設置は、その名前の示すように特別な中心合わせ兼整列の目的を持つ。しかし、ある種の状況下では、この構成要素は省くことができ、そして整列は正確に作られたショルダー部分を有するクランプ用ベルトの手段により、及び雌雄のトルク伝達連結用構成要素の穴を正確に一致させる手段により行うことができる。
【００４２】
更に、本発明は、これを非円筒形の切削用輪郭を持った回転型又は静止型の工具組立体、即ち、適宜形状の切削輪郭を有するモジュ−ル式のフライスを適宜の通常形式の工具ホルダーと組み合わせた場合に、等しく応用できることが認められるであろう。
【００４３】
最後に、本発明は２構成要素型の切削用組立体による使用について特に説明されたが、例えば、必要に応じて切削用組立体の長さを延ばすために更に多くのモジュール式ユニットを同軸で連結すべき場合に本発明を等しく適用することができる。各事例において、各ユニットに、工具構成要素システムに関して以上説明されたものと実質的に同様のトルク伝達連結用手段を設けることができる。
【００４４】
本発明の実施態様は以下のとおりである。
【００４５】
１．共通の長手方向軸線を有するように同軸で一緒に連結するようにされ相互に適合している雌雄の連結用部材で形成される第１及び第２の工具組立体ユニットを備え、これにより第１のユニットに伝達されたモーメントが第２のユニットに伝達され、
各連結用部材は、内部に描かれる円の半径により定められる半径寸法の中央部分を有するトルク伝達用構成要素及び前記中央部分から対応した連結用部材の周囲に伸びている少なくも１個のアームを備え、
雌雄の連結用部材のアームは第１の側壁を有しこれに沿って両連結用部材が一般に接触し更に第２の側壁はそれらの間に間隙を有し、第１の壁は少なくもその接触区域において前記長手方向軸線に関して実質的に半径方向に方向付けされた工具組立体であって、
少なくも前記雄の連結用部材の前記少なくも１個のアームの第２の側壁が、前記長手方向軸線からこれに降ろした垂線が雄の連結用部材の中央部分に描かれる円の半径より短くないように方向付けられる
ことを特徴とする工具組立体。
【００４６】
２．前記アームの第２の側壁が対応した中央部分に関して実質的に接線方向に伸びる実施態様１による工具組立体。
【００４７】
３．前記第１の側壁は、前記接触区域を限定している線接触の点において前記接触区域に接する平面と、前記点を通過しかつ長手方向軸線を通過する半径方向の平面との間に、ある圧力角が定められるように方向付けされる実施態様１による工具組立体。
【００４８】
４．前記第１の側壁の接触区域が平らである実施態様１による工具組立体。
【００４９】
５．第１の側壁の前記接触区域が長手方向軸線を通過する半径方向平面と同一面であり、これにより前記圧力角が０゜である実施態様１による工具組立体。
【００５０】
６．前記第１の側壁の少なくも一方が連続的に曲げられる実施態様１による工具組立体。
【００５１】
７．前記第１の側壁が両方とも連続的に曲げられかつ、前記接触区域において実質的に同じ半径の曲がりを有する実施態様６による工具組立体。
【００５２】
８．雄の連結用部材は、雌の連結用部材に形成された対応した中心合わせ用の穴に関して滑り適合するようにされた回転体形式の中心合わせ用の突起を有し、これにより雌雄の連結用部材の同軸の整列が得られる実施態様１による工具組立体。
【００５３】
９．各連結用部材に少なくも２個の反対側に配置されたアームが形成される実施態様１による工具組立体。
【００５４】
１０．工具組立体が回転組立体であり、その共通の長手方向軸線が回転軸線としても作用し、両工具ユニットは第１のユニットに伝達される回転モーメントがここから第２のユニットに伝達されるように一緒に同軸に連結され、非対称形にされたアームは工具組立体の回転方向と合致するように向けられる実施態様１による工具組立体。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転フライス工具の分解斜視図である。
【図２】一体に形成された工具ホルダー軸と共に組み立てられたときの図１ａ及び１ｂに示された工具組立体の部分的に断面にされた側面図である。
【図３】図２に示された工具組立体の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って得られた断面図である。
【図４】図３に示された工具組立体デザインの変更した実施例を示す。
【符号の説明】
１ ロータリーフライス
２ａ フライスユニット
３ フライス取付けユニット
４ 工具ホルダー軸
５ａ 溝部分
５ 連続して伸びる螺旋状の溝
６ 切削用差込み工具
７ 雄の連結用部材
８ ユニット２ａの下側表面
９ 雄のトルク伝達用構成要素
１０ 雄の中心合わせ用構成要素
１１ 構成要素９の中央部分
１２ 構成要素９のアーム
１３ アーム１２の終端部分
１７ 雌の連結用部材
１８ ユニット３の前面
１９ 雌のトルク伝達用構成要素
２０ 中心合わせ用の穴
１１’ 構成要素１９の中央部分
１２’ 構成要素９の凹んだアーム
１３’ アーム１２’の終端部分
２３ 雄の連結用部分７の穴
２３’ 雌の連結用部分１７のねじ穴
２４ 把持用ねじ
２５ アームの第１の側壁
２６ アームの第２の側壁
２７ 第１の側壁の近くに配置された中央部分
２８ 遷移部分
２９ 第２の部分の中間の中高の部分
３０ 線接触の限界点
３５ 第１の側壁間の接触区域
７ａ 図４のトルク伝達用構成要素
１２ａ 構成要素のアーム
２５ａ アームの第１の側壁
【産業上の利用分野】
本発明は、解放可能に互いに組み合わせられた２個以上の構成要素を備えた工具組立体に関する。本発明は、特に構成要素が一方の構成要素から他方の構成要素に回転運動を伝達し得るような方法で互いに組み合わせられたモジュール型回転工具組立体に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
上記の種類の回転工具組立体は、通常は、少なくも１個の切削工具モジュールと工具ホルダーとを備え、後者はその一方の端部に切削工具モジュールと組み合うようにされた部分を有し、他方の端部は機械工具駆動軸に取り付けるようにされた軸を持つ。組立体の構成要素の間の連結は、回転機械加工作業中に、工具ホルダーから切削工具モジュールにトルクを伝えねばならず、また機械加工作業の信頼性の要求に合致するように十分に強固でなければならない。更に、継手は、構成要素相互間及び工具の回転中心軸線に関して、構成要素相互の正確な同軸整列を提供しなければならない。
【０００３】
公知の上記種類の組立体は、例えばＢＳ１２２に定められたようなタング駆動システムであり、これにおいては、構成要素は、ほぞ穴及びタング継手を介して連結される。
【０００４】
ＣＡ ２１０３０７１に明らかにされたような公知の組立式フライス(milling cutter)があり、これにおいては、交換式の前端部又は中間構成要素の基本ホルダーへの連結は、基本ホルダーの穴と組み合うように構成要素から突き出た対応しているピン手段により達成される。
【０００５】
しかし、この配置は、トルク伝達用要素の断面積が小さいため負荷の伝達能力が小さいので不利である。
【０００６】
米国特許第４８３４５９７号及び第４９３４８８３号は、円錐状突起により形成された切削工具及びこの突起を受け入れるようにされた円錐状の凹所を有する工具ホルダーを備えたフライス及び穴あけ工具と共に使用する切削工具組立体を開示する。この凹所と突起との共同作用面は非円形の断面形状を有し、このため組立体の構成要素は相対回転をしない。この組立体は、更に、部材を一緒に把持する手段を備える。この組立体において、円錐の母線に沿った場所においてはどこでも円錐状の共同作用面間の接触ができ、その結果、構成要素の共同作用面間の実際の接触区域、従って機械加工作用中に生ずる把持力の分布は、これを正確に予定することができない。そこで、構成要素間に強固な連結を与えるために、構成要素間の接触長は軸方向で伸ばされねばならない。しかし、溝を有する回転フライスでは、かかる延ばされた突起の使用は極めて不利であり、かかる溝の存在が、受け入れられる突起のために利用できる空間を本質的に限定することが分かる。更に、比較的高い突起が要求されることも多いかかる構成要素の生産は、どちらかといえば費用が多くかかると考えられる。
【０００７】
ＷＯ ９４／１９１３２において、上記の欠点の大部分を克服する回転型切削用工具と共に使用する工具組立体が明らかにされる。この組立体は、共通の長手方向軸線を有するように同軸で互いに連結され、これにより、第１の構成要素に伝達されたモーメントを第２の構成要素に伝達するようにされた第１及び第２の工具組立体構成要素を備える。構成要素には相互に組み合っている雌雄の連結用部材が形成され、その各々は長手方向軸線に関して一般に半径方向に伸びているトルク伝達用アーム及び中心合わせ兼整列用の手段を備え、クランプ手段により一方の構成要素が他方の構成要素を軸方向で把持すると、前記の総てが組み合う。各トルク伝達用アームは一般に対称形でありかつ側壁を持つ。雌雄の連結用部材が長手方向軸線まわりで相対回転したとき、この両者のアームの側壁の対の間に確立される接触は軸線から遠いアームの終端部分の近くに置かれ、かつ接触区域において得られる圧力角が上述の公知システムで得られた圧力角と比較して実質的に小さくされるように、前記側壁は中低に彎曲される。
【０００８】
トルク伝達用アームの側壁のこの特別な形状のため、より大きな所与の回転トルクを伝達できるような予定区域において両連結用部材を確実に接触させ、比較的小型の構造を設計することができる。更に、比較的小さな圧力角により、組立体はより効率的な方法で作動する。
【０００９】
しかし、中低の側壁、より小さな圧力角を有し対称的に設計されたトルク伝達用アームでは、側壁の中低部は長手方向軸線の方により近く、従ってアーム構造は弱くなる。
【００１０】
従って、構成要素間のトルクの伝達用配置のため、構成要素の構造がかなり強化された状態であって、実質的に小さな圧力角を得ることができる工具組立体を提供すること、及び特にかなり小さい寸法の回転型切削用工具に使用するために特に有利な小型かつ強固な連結用配置を有する工具組立体を提供することが本発明の目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明により、共通の長手方向軸線を有するように同軸で一緒に連結するようにされ相互に適合している雌雄の連結用部材で形成される第１及び第２の工具組立体ユニットを備え、これにより第１のユニットに伝達されたモーメントが第２のユニットに伝達され、
各連結用部材は、内部に描かれる円の半径により定められる半径寸法の中央部分を有するトルク伝達用構成要素及び前記中央部分から対応した連結用部材の周囲に伸びている少なくも１個のアームを備え、
雌雄の連結用部材のアームは第１の側壁を有しこれに沿って両連結用部材が略接触し更に第２の側壁はそれらの間に間隙を有し、第１の壁は少なくもその接触区域において前記長手方向軸線に関して実質的に半径方向に方向付けされた工具組立体であって、
少なくも前記雄の連結用部材の前記少なくも１個のアームの第２の側壁が、前記長手方向軸線からこれに降ろした垂線が雄の連結用部材の中央部分に描かれる円の半径より短くないように方向付けられる
ことを特徴とする工具組立体が提供される。
【００１２】
好ましくは、各アームの前記第２の側壁は対応した中央部分に関して実質的に接線方向に伸び、これにより前記第２の側壁は前記中央部分に滑らかに流入する。
【００１３】
従って、雄の連結用部材のトルク伝達用アームの第１の側壁は実質的に長手方向軸線の方に向けられ、そして第２の側壁は実質的にここから別の方向に向けられ、これによりアーム構造を強化する。
【００１４】
雌雄の連結用部材のアームの第１の側壁は上述のように方向付けされるため、第１の側壁間に確立された接触区域は実質的に半径方向に方向付けされ、接触区域を限定している線接触の点（以下「限界点」と呼ぶ）に外向きに伸びる。限界点におけるて前記接触区域への接線方向の面及び限界点と長手方向軸線とを通過する半径方向の面との間の角度は、圧力角として知られる。好ましくは、第１の側壁は、圧力角が実質的に−１０゜から＋１０゜の範囲内にある。より好ましくは圧力角は０゜に等しい。
【００１５】
アームの第１の側壁は、特にその接触区域内において、平面又は曲面のいずれともなし得る。接触区域において、第１の側壁が同一平面であるか又は同じ曲率を有するときは、加えられた荷重を比較的大きな面積に沿って分布させることができる。
【００１６】
好ましい実施例においては、雄の連結用部材は、雌の連結用部材に形成された対応する中心合わせ用の穴と滑り適合するようにされた回転体の形式の中心合わせ用の突起を有し、これにより雌雄の連結用部材の同軸の整列が得られる。
【００１７】
好ましくは、各連結用部材には少なくも２個の反対側に配置されたアームが形成される。
【００１８】
好ましい実施例においては、工具組立体が回転組立体であり、その共通の長手方向軸線が回転軸線としても作用し、両工具ユニットは第１のユニットに伝達される回転モーメントがここから第２のユニットに伝達されるように同軸で一緒に連結され、非対称形にされたアームは工具組立体の回転方向と合致するように向けられる。
【００１９】
そこで、本発明による非対称デザインを有する連結用部材のトルク伝達用アームでは、圧力角を実質的に０゜に近くでき、これによりトルク伝達中における反作用の接触圧力を最大に利用でき、最大の荷重負担能力がある連結用配置を有する工具組立体を作ることができる。伝達されるトルクが限定される場合は、これにより、小直径のモジュール式の工具に特に有用な小型でよりコンパクトな連結用組立体を設計できる。一方、一定寸法の工具における本発明による連結用組立体の利用は、一般に同寸法の公知の連結用組立体と比べてより大きなトルクを伝達できるであろう。
【００２０】
【実施例】
本発明を更によく理解するため、及びこれを実際上いかに実行するかを示すために、付属図面を参照する。
【００２１】
図面の図１ａ、１ｂ及び２は、長手方向軸線Ａを有する回転フライスであって、かつ互いに連結されるようにされ又は機械工具駆動軸（図示せず）に連結されるように作られた工具ホルダー軸４の先端部に形成されたフライス取付けユニット３に連結されるようにされたモジュール式フライスユニット２ａと２ｂとを備えた前記フライス１を示す。
【００２２】
見られるように、フライスユニット２ａ、２ｂ及び３には螺旋方向の溝部分５ａ、５ｂ及び５ｃが形成され、これらは、ユニットが互いに連結されたときは、連続して伸びる螺旋溝５を構成する。図２に見られるように、フライスは２個の伸びた溝５を持つ。しかし、図面を簡略化するために、図１ａ及び１ｂにおいては、かかる溝をただ１個のみ示す。
【００２３】
各フライスユニット２ａ、２ｂ及び３には、その溝部分に、切削用差し込み工具６を支持しかつ螺旋方向に配置された差込み工具受入れポケットが形成され、従ってユニットが互いに連結されたときは、切削用差込み工具は螺旋状の溝５に沿って伸びている連続列を構成する。切削用差込み工具６は差込み工具受入れポケット内に差し込まれ、従って差込み工具の切れ刃は円筒状の包絡線上に置かれる。
【００２４】
前面及び中間のフライスユニット２ｂ及び２ａは、中間ユニット２ａが取付けユニット３に連結された方法と同じ方法で互いに連結される。このため、後者の連結のみが説明されるであろう。
【００２５】
図１ｂ及び２に見られるように、中間ユニット２ａはその下側の面８の中央から突き出ている雄の連結用部材７を持つ。雄の連結用部材７は、雄のトルク伝達用構成要素９とこれの中央から突き出した円柱状の雄の中心合わせ用構成要素１０とを備えた段付きの形状を持つ。見られるように、雄のトルク伝達用構成要素は、中央部分１１及び反対向きに配置され中央部分１１に合流する２個のアーム１２を有し、このアームはフライスユニット２ａの周囲に配置されたその終端部分１３に向かって伸びる。
【００２６】
図面の図１ａ及び２に見られるように、取付けユニット３にはその前側の面１８の凹所により構成される雌の連結用部材１７が形成され、この凹所は形状が雄の連結用部材７に対応し、後者を受け入れるようにされる。従って、この凹所は雌のトルク伝達用構成要素１９と円筒状の中心合わせ用の穴２０とを備える。雌の構成要素１９は、中央部分１１’、及びこの中央部分１１’に合流しかつ取付けユニット３の周囲に配置された終端部分１３’に向かって伸びている２個の反対側に配置された凹んだアーム１２’を持つ。
【００２７】
図２に見られるように、フライスユニット２ｂと３とは、雄の連結用部材７の円筒状の中心合わせ兼整列用の要素１０及び雌の連結用部材１７の整列用の穴２０の手段により中心に同軸で整列させられる。フライスユニット２ａは、（一部分のみ示される）クランプ用ねじ２４を受け入れる中心に配置された穴２３を有し、このねじの下方端部は取付けユニット３に形成された対応するねじ穴２３’内にねじ結合される。
【００２８】
図面の図３は雌雄の連結用部材７と１７の断面形状、及びフライスユニット２ｂと３とがクランプ用ねじ２４の手段により一緒にしっかりと連結されたときに、これらのアーム１２と１２’とを互いに接触させる方法を示す。
【００２９】
見られるように、雄の構成要素９の中央部分１１と雌の構成要素１９の対応する中央部分１１’とは軸線Ａに関して対称である。中央部分１１及び１１’は、この中に描かれかつ組立体の軸線Ａ上に共通の中心を有する想定円Ｃ及びＣ’を持つ。
【００３０】
雄の構成要素９のアーム１２及び雌の構成要素１９の凹のアーム１２’は、工具組立体の回転方向に従った非対称形を持つ。アーム１２及び１２’には、それぞれ第１の側壁２５及び２５’が形成され、両アームはこれに沿って接触し、また第２の側壁２６及び２６’の間には隙間がある。アームの終端部分１３及び１３’の間にも隙間が設けられる。
【００３１】
第１の側壁２５及び２５’は一般に長手方向軸線Ａに関して半径方向に向けられ、中低の合流部分２８及び２８’を経て対応した中央部分１１及び１１’に滑らかに移行する。第２の側壁２６及び２６’は、一般に長手方向軸線Ａから側方に向けられ、中央部分１１及び１１’の中間の中高の部分２９、２９’を経て中低の合流部分２８、２８’に変わって行く。
【００３２】
第２の側壁２６及び２６’は、軸線Ａからこれに降ろした垂線Ｎ及びＮ’が、対応する中央部分１１及び１１’に描かれる円の対応した半径Ｒ及びＲ’よりも短くない。これにより、第２の壁はかなり強化される。好ましくは、第２の側壁は描かれる対応の円Ｃ及びＣ’に関して実質的に接線方向に向けられ、これにより合流区域における応力集中を避けることができる。
【００３３】
見られるように、アーム１２及び１２’の第１及び第２の側壁は円弧状のコーナー部分を経てその対応する終端部分１３及び１３’に移行する。第１の側壁２５及び２５’に隣接して配置されたコーナー部分２７及び２７’は異なった半径を有し、その間に隙間を提供し、第１の側壁間の接触区域３５の範囲を限定する線接触の点３０（以下、限界点３０と呼ぶ）の場所を決める。
【００３４】
第１の側壁２５及び２５’の接触区域３５は実質的に平らであり、軸線Ａと接触区域３５の限界点３０とを通過する直径面Ｄとの間に比較的小さな圧力角μを定める平面Ｔ内にある。いま、反力の分布、即ち、平面Ｔに垂直でかつ接触区域３５の限界点３０を通過する圧力のベクトルＰ及び直径面Ｄに垂直な力のベクトルＦを考えると、圧力角μが０゜に近づくとベクトルＦとＰとは一致する傾向があり、これにより力の無益な半径方向成分Ｖがかなり減少しかつ限界点３０と軸線Ａとの間の距離と力Ｆとの積が増加する。このため、圧力角μは−１０゜から＋１０゜の範囲内であることが好ましい。
【００３５】
この範囲内の圧力角μにより、アーム１２及び１２’の高さｈ（図２参照）がかなり小さくても、連結の適正な機能（即ち、必要な力に耐えること）が得られることが見いだされた。かかる高さの減少は、工具組立体を小さくするために極めて望ましいことは言うまでもない。従って、例えば、同じ大きさの力Ｆに耐えるためには、中心合わせ穴の標準直径が２２mmでかつ圧力角μ＝１６゜のＢＳ １２２；Ｐａｒｔ ５；１９７８に定められた通常のタング駆動システムではアームの高さｈ＝６mmが必要であるが、本発明による工具組立体は圧力角μ＝６゜で定められかつこれは同じ直径の整列用穴で高さｈ＝４mmとすることができる。更に、圧力角μ＝６゜のため、力の半径方向成分Ｖは圧力角μ＝２０゜の場合よりの１／３となる。
【００３６】
更に、小さな圧力角μの提供に加えて、本発明による構成は、接触区域、特にその最外側が回転軸線から最大に離れ、これによりモーメントのアームを効果的に増加させ、その結果、確実に伝達トルクをかなり大きくできる。
【００３７】
図面の図１、２及び３に示された配置においては、雌雄の連結用部材は２個のアームを有して示されたが、組み合っているトルク伝達用構成要素には別の数のアーム、即ち２個よりも多数のアーム又は図４に示されたような１個のアームが設けられた場合にも本発明を等しく適用し得ることが認められるであろう。図４のものは極端に小さな寸法の回転工具に特に適している。
【００３８】
更に、説明された実施例においては、雌雄の連結用部材の第１の側壁２５及び２５’は、少なくもその接触区域においては実質的に平らであるが、接触している第１の側壁２５及び２５’の一方又は双方が同一又は異なった曲率半径で連続的に湾曲することが可能性である。そこで、図４は、トルク伝達用アーム１２ａ及び１２ａ’の湾曲した第１の側壁２５ａ及び２５’のある雌雄の連結用部材７ａ及び１７ａを示す（一方の側壁は他方の側壁内に入っている）。
【００３９】
説明されたトルク伝達用構成要素９及び１９においては、中央部分１１及び１１’は、事実上、本発明の目的に適したその他の適宜の形状を有し得るが部分的に円筒状であることが好ましい。
【００４０】
特に図示された実施例においては、工具組立体は螺旋状の向きの溝が設けられるとして示されたが、本発明はかかる溝のない組立体にも等しく適用できる。同様に、工具組立体が静止しかつ例えば旋削作業に使用される場合にも適用できる。
【００４１】
トルク伝達用構成要素から突き出した中心合わせ兼整列用の構成要素の設置は、その名前の示すように特別な中心合わせ兼整列の目的を持つ。しかし、ある種の状況下では、この構成要素は省くことができ、そして整列は正確に作られたショルダー部分を有するクランプ用ベルトの手段により、及び雌雄のトルク伝達連結用構成要素の穴を正確に一致させる手段により行うことができる。
【００４２】
更に、本発明は、これを非円筒形の切削用輪郭を持った回転型又は静止型の工具組立体、即ち、適宜形状の切削輪郭を有するモジュ−ル式のフライスを適宜の通常形式の工具ホルダーと組み合わせた場合に、等しく応用できることが認められるであろう。
【００４３】
最後に、本発明は２構成要素型の切削用組立体による使用について特に説明されたが、例えば、必要に応じて切削用組立体の長さを延ばすために更に多くのモジュール式ユニットを同軸で連結すべき場合に本発明を等しく適用することができる。各事例において、各ユニットに、工具構成要素システムに関して以上説明されたものと実質的に同様のトルク伝達連結用手段を設けることができる。
【００４４】
本発明の実施態様は以下のとおりである。
【００４５】
１．共通の長手方向軸線を有するように同軸で一緒に連結するようにされ相互に適合している雌雄の連結用部材で形成される第１及び第２の工具組立体ユニットを備え、これにより第１のユニットに伝達されたモーメントが第２のユニットに伝達され、
各連結用部材は、内部に描かれる円の半径により定められる半径寸法の中央部分を有するトルク伝達用構成要素及び前記中央部分から対応した連結用部材の周囲に伸びている少なくも１個のアームを備え、
雌雄の連結用部材のアームは第１の側壁を有しこれに沿って両連結用部材が一般に接触し更に第２の側壁はそれらの間に間隙を有し、第１の壁は少なくもその接触区域において前記長手方向軸線に関して実質的に半径方向に方向付けされた工具組立体であって、
少なくも前記雄の連結用部材の前記少なくも１個のアームの第２の側壁が、前記長手方向軸線からこれに降ろした垂線が雄の連結用部材の中央部分に描かれる円の半径より短くないように方向付けられる
ことを特徴とする工具組立体。
【００４６】
２．前記アームの第２の側壁が対応した中央部分に関して実質的に接線方向に伸びる実施態様１による工具組立体。
【００４７】
３．前記第１の側壁は、前記接触区域を限定している線接触の点において前記接触区域に接する平面と、前記点を通過しかつ長手方向軸線を通過する半径方向の平面との間に、ある圧力角が定められるように方向付けされる実施態様１による工具組立体。
【００４８】
４．前記第１の側壁の接触区域が平らである実施態様１による工具組立体。
【００４９】
５．第１の側壁の前記接触区域が長手方向軸線を通過する半径方向平面と同一面であり、これにより前記圧力角が０゜である実施態様１による工具組立体。
【００５０】
６．前記第１の側壁の少なくも一方が連続的に曲げられる実施態様１による工具組立体。
【００５１】
７．前記第１の側壁が両方とも連続的に曲げられかつ、前記接触区域において実質的に同じ半径の曲がりを有する実施態様６による工具組立体。
【００５２】
８．雄の連結用部材は、雌の連結用部材に形成された対応した中心合わせ用の穴に関して滑り適合するようにされた回転体形式の中心合わせ用の突起を有し、これにより雌雄の連結用部材の同軸の整列が得られる実施態様１による工具組立体。
【００５３】
９．各連結用部材に少なくも２個の反対側に配置されたアームが形成される実施態様１による工具組立体。
【００５４】
１０．工具組立体が回転組立体であり、その共通の長手方向軸線が回転軸線としても作用し、両工具ユニットは第１のユニットに伝達される回転モーメントがここから第２のユニットに伝達されるように一緒に同軸に連結され、非対称形にされたアームは工具組立体の回転方向と合致するように向けられる実施態様１による工具組立体。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転フライス工具の分解斜視図である。
【図２】一体に形成された工具ホルダー軸と共に組み立てられたときの図１ａ及び１ｂに示された工具組立体の部分的に断面にされた側面図である。
【図３】図２に示された工具組立体の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って得られた断面図である。
【図４】図３に示された工具組立体デザインの変更した実施例を示す。
【符号の説明】
１ ロータリーフライス
２ａ フライスユニット
３ フライス取付けユニット
４ 工具ホルダー軸
５ａ 溝部分
５ 連続して伸びる螺旋状の溝
６ 切削用差込み工具
７ 雄の連結用部材
８ ユニット２ａの下側表面
９ 雄のトルク伝達用構成要素
１０ 雄の中心合わせ用構成要素
１１ 構成要素９の中央部分
１２ 構成要素９のアーム
１３ アーム１２の終端部分
１７ 雌の連結用部材
１８ ユニット３の前面
１９ 雌のトルク伝達用構成要素
２０ 中心合わせ用の穴
１１’ 構成要素１９の中央部分
１２’ 構成要素９の凹んだアーム
１３’ アーム１２’の終端部分
２３ 雄の連結用部分７の穴
２３’ 雌の連結用部分１７のねじ穴
２４ 把持用ねじ
２５ アームの第１の側壁
２６ アームの第２の側壁
２７ 第１の側壁の近くに配置された中央部分
２８ 遷移部分
２９ 第２の部分の中間の中高の部分
３０ 線接触の限界点
３５ 第１の側壁間の接触区域
７ａ 図４のトルク伝達用構成要素
１２ａ 構成要素のアーム
２５ａ アームの第１の側壁
Claims (8)
- 共通の長手方向軸線を有するように同軸で一緒に連結するようにされ相互に適合している雌雄の連結用部材で形成される第１及び第２の工具組立体ユニットを備え、これにより第１のユニットに伝達されたモーメントが第２のユニットに伝達され、
各連結用部材は、内部に描かれる円の半径により定められる半径寸法の中央部分を有するトルク伝達用構成要素及び前記中央部分から対応した連結用部材の周囲に伸びている少なくも１個のアームを備え、この少なくも１個のアームは工具組立体の回転方向に従った非対称形状を有し、
雌雄の連結用部材のアームは第１の側壁を有しこれに沿って両連結用部材が略接触し更に第２の側壁はそれらの間に間隙を有し、第１の側壁は少なくもその接触区域において前記長手方向軸線に関して実質的に半径方向に方向付けされた工具組立体であって、
少なくも前記雄の連結用部材の前記少なくも１個のアームの第２の側壁が、前記雄の連結用部材の対応する中央部分の少なくも１個の中高の部分から実質的に接線方向に伸び、これにより、前記長手方向軸線から前記第２の側壁に降ろした垂線が雄の連結用部材の中央部分に描かれる円の半径より短くないようにされる
ことを特徴とする工具組立体。 - 前記第１の側壁は、前記接触区域を限定している線接触の点において前記接触区域に接する平面と、前記点を通過しかつ長手方向軸線を通過する半径方向の平面との間に、実質的に−１０°から＋１０°の範囲内である圧力角が定められるように方向付けされる請求項１記載の工具組立体。
- 前記第１の側壁の接触区域が平らである請求項１記載の工具組立体。
- 前記第１の側壁の前記接触区域が前記長手方向軸線を通過する半径方向平面と同一面であり、これにより前記圧力角が０゜である請求項３記載の工具組立体。
- 前記第１の側壁の少なくも一方が連続的に曲げられる請求項１記載の工具組立体。
- 前記第１の側壁が両方とも連続的に曲げられかつ、前記接触区域において実質的に同じ半径の曲がりを有する請求項５記載の工具組立体。
- 前記雄の連結用部材は、前記雌の連結用部材に形成された対応した中心合わせ用の穴に関して滑り適合するようにされた回転体形式の中心合わせ用の突起を有し、これにより前記雌雄の連結用部材の同軸の整列が得られる請求項１記載の工具組立体。
- 各連結用部材に少なくも２個の反対側に配置されたアームが形成される請求項１記載の工具組立体。
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