JP4719396B2

JP4719396B2 - ２つの工具部分を連結する装置

Info

Publication number: JP4719396B2
Application number: JP2001556021A
Authority: JP
Inventors: コンスタンチンバクシヴァネリス; アヒムローテンシュタイン
Original assignee: コメートグループゲーエムベーハー
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2001-01-08
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2021-01-08
Also published as: JP2003521384A; US20030138303A1; EP1252451B1; IL150949A0; MXPA02007494A; EP1252451A1; CA2398694A1; AU2001223728A1; CN1396988A; WO2001057410A1; BR0108053A; US7066693B2; ATE373177T1; IL150949A; DE10004895A1; DE50113001D1

Description

【０００１】
本発明は、互いに向き合った分離面のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分を分離可能に連結するための装置に関する。
【０００２】
本発明による装置は、工具を旋盤主軸に分離可能に連結するためのものでもあり（切断個所）、工具部分を互いに連結するためのものでもある（分離個所）。“工具部分”とは特に中ぐり棒、延長片、アダプタ、調節ヘッド、主軸付属フランジおよび旋盤主軸であると理解すべきである。
【０００３】
スローアウェイチップを備えたドリルを使用する場合、しばしば許容できない騒音が発生する。この騒音は特に平面締付け部を備えた工具部分で発生する。動的切削力に基づく、多体システム“工具−チャック−旋盤”の振動励起によって、騒音が発生する。多体システムは周期的または衝撃的な加工力によって広帯域で励起される。切削によって生じるこの励起スペクトルは工具を振動させることになる。その際、工具部分の間の接合隙間内での微小運動、ひいては付着−滑り−作用（スティック−スリップ−作用）による工具部分の交互の締付けおよび弛み、ひいては高周波範囲の不所望な固体伝送音が生じることになる。この欠点を回避するために、工具部分をその分離面のところで、エラストマーの材料ブリッジを間に挟んで軸方向において互いに分離し、材料ブリッジの弾性変形によって互いに制限的にねじり可能であることが既に提案されている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４００４２５号公報）。この構造の重要な欠点は、材料ブリッジが軸方向に変形可能であるので、達成可能な加工精度が悪いということにある。更に、材料ブリッジは工具の半径方向偏向を可能にし、この半径方向偏向は特に長い工具の場合、許容されない加工誤差を生じることになる。
【０００４】
これから出発して、本発明の根底をなす課題は、加工時の振動を減衰し、ひいては騒音発生を低減させ、同時に高い加工精度を保証する、冒頭に述べた種類の連結装置を開発することである。
この課題を解決するために、請求項１，５，７，８，９，１３，１８及び１９に記載された特徴組み合わせが提案される。本発明の有利な実施形と発展形態は従属請求項から明らかである。
【０００５】
本発明による解決策は、連結装置の範囲における工具部分のねじれやすい結合のほかに更に、軸方向の剛性を高くするという思想から出発する。それによって初めて、加工精度に関する高い要求を満足することができる。これを達成するために、第１の解決策では、少なくとも１つの分離面が複数の周方向部分に分割され、この周方向部分のうちの、互いに直径方向に対向する少なくとも２つの周方向部分が、支持セグメントに分割され、他の周方向部分が閉鎖され、その端面が支持セグメントに対して軸方向に後方に配置されていることが提案される。
【０００６】
本発明の有利な実施形では、少なくとも１つの工具部分が、周方向において互いに間隔を有し、当該の分離面の方に軸方向に開口し、ほぼ半径方向に延びる２つの溝を有し、この溝の側面によって画成された溝の隔壁が支持セグメントを形成している。分離面は複数の周方向部分に分割され、この周方向部分のうちの、特に互いに直径方向に対向する少なくとも２つの周方向部分は、支持セグメントに分割され、閉鎖された他の周方向部分は支持セグメントに対して軸方向に後退している。この手段により、可撓性を有しておらず、従ってねじれにくい閉じた周方向部分の範囲において、騒音は発生しない。支持セグメントの間の溝に、変形可能な、好ましくはエラストマーの材料を充填することができる。
【０００７】
本発明の他の有利な実施形では、半径方向に一定の幅を有する溝が形成され、それによって隔壁の壁厚が半径方向外側から内側に狭くなっている。その際、隔壁は基部のところで当該の工具部分に一体に連結された曲げ梁として形成されている。隔壁が比較的に厚い場合、周方向においてやわらかい連結を行うために、隔壁の壁厚は好ましくはその基部の範囲において薄くなっている。
互いに向き合った分離面が、平行平面にまたは相補円錐形に形成されていると合目的である。
【０００８】
一方の工具部分が円筒形または円錐形の嵌め合いピンと、この嵌め合いピンをリング状に取り囲み一方の分離面を形成する環状面を備え、他方の工具部分に、嵌め合いピンを収容するための円筒形の嵌め合い穴と、この嵌め合い穴をそのエッジのところで取り囲み、他方の分離面を形成する端面とが設けられていると、本発明を有利に使用可能である。この場合、軸方向で剛性が高くねじれやすい支持セグメントが嵌め合い穴を有する工具部分に配置され、半径方向溝が軸方向において端面の方にかつ半径方向外側にそして嵌め合い穴の方に開口していると合目的である。このような連結装置の場合、挟持ピンが設けられていると有利である。この挟持ピンは嵌め合いピンの横方向穴内に摺動可能に配置され、挟持ピンの端部に凹形円錐部または凸形円錐部を備えている。更に、２つの締付け機構が嵌め合い穴に関して互いに直径方向に対向し、嵌め合い穴の内部の方に向いた凸形円錐部または凹形円錐部を有し、締付けの際に工具部分を分離面の範囲において互いに押し付け、かつ挟持ピンによってくさび状に締付け可能である。この構造の場合、嵌め合い穴を有する工具部分の分離面が、締付け機構を含む周方向部分の外側で支持セグメントに分割され、締付け機構を含む周方向部分において閉鎖され、支持セグメントに対して軸方向に後退していると有利である。
【０００９】
本発明の他の有利な実施形または代替的な実施形では、工具部分がその分離面のところで、軸方向の剛性が高くねじれやすいリング状の材料ブリッジを間に挟んで、互いに押し付け可能である。
【００１０】
その際、材料ブリッジがその一方の端面のところで閉鎖され、他方の端面のところで、周方向において互いに間隔を有し、軸方向の剛性が高くねじれやすい複数の支持セグメントに分割されていると合目的である。その際基本的には、軸方向ウェブを好ましくはエラストマーの接合剤で互いに連結することができる。
【００１１】
その代わりに、材料ブリッジが端面を画成する２つの閉じた環状部分を備え、この環状部分が周方向において互いに間隔をおいて配置され半径方向に連続して延びる多数の軸方向ウェブによって、軸方向の剛性が高くねじれやすいように互いに連結されていてもよい。この場合、ウェブ中間室は例えば長方形、台形、円形または楕円形の横断面の開口を形成している。他の実施形では、材料ブリッジがその両端面のところで、軸方向の剛性が高くねじれやすい複数の支持セグメントに分割され、この支持セグメントが周方向において互いに間隔を有し、両端面から蛇行形またはジグザグ状に延びている。材料ブリッジは軸方向の剛性が高い多数の軸方向ウェブを備え、この軸方向ウェブは周方向において互いに間隔を有し、半径方向に連続して延び、そして好ましくはエラストマーの接合剤によってねじれやすいように互いに連結されている。
【００１２】
本発明の有利な実施形によれば、材料ブリッジは分離面の範囲において一方の工具部分に材料一体的に連結されている。
次に、図に略示した若干の実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
【００１３】
図１ａと１ｂに示したドリルは実質的に、シャンク１０と、このシャンク１０の端面側に配置されたドリルビット１２と、このドリルビット１２と反対側の、シャンク１０の端部に配置された連結装置１６の連結機構１４とからなっている。
【００１４】
ドリルビット１２は図示した実施の形態では、シャンク軸線から異なる半径方向間隔をおいて配置された２個のスローアウェイチップ２０，２０′を備えている。このスローアウェイチップの有効な切刃２２はその加工範囲が半径方向において部分的にオーバーラップしている。スローアウェイチップは切屑通路２４の、軸線と平行な側面の凹部内に配置されている。この切屑通路はその後端部がシャンク１０の切屑溝２６に接続している。連結装置１６は実質的に、ドリル１の後端部から軸方向に突出する嵌め合いピン３０と、アダプタ２または旋盤主軸から軸方向に突出し、嵌め合い穴３２を有する接続スリーブ３４と、嵌め合いピン３０を接続スリーブ３４の嵌め合い穴３２に嵌め込むためおよび嵌め合いピン３０を取り囲む、ドリル１のリング状の分離面３６とアダプタ２のリング状の分離面３８との間に平面締付け力を発生するための締付け機構とからなっている。この締付け機構は図示したＡＢＳ（ＡＢＳ＝コメット社の登録商標）継手の場合、嵌め合いピン３０の横穴内に摺動可能に配置された挟持ピン４０と、接続スリーブ３４のめねじ４２，４４内に案内される互いに直径方向に向き合った図示していない２本の保持ボルトからなっている。挟持ピン４０は凸形円錐部が隣接する保持ボルトの凹形円錐部に係合し、凸形円錐部と反対側のその端部に、他の保持ボルトに成形された凸形円錐部を収容するために凹形円錐部を備えている。両工具部分１，２を連結するために、一方の保持ボルトが他方の保持ボルトに対して挟持ピン４０を間に挟んで回転させられる。その際、軸線がずれている場合、加えられた締付け力は円錐形の接触面を介して、嵌め合いピン３０を嵌め合い穴３２に挿入する運動に変換される。当該の保持ボルトを更に締めると、分離面３６と３８の間に平面締付けが生じ、それに伴いドリル１がアダプタ２に連結されることになる。穿孔を行うために旋盤主軸を介してアダプタ２を回転させると、スローアウェイチップ２０，２０′が工作物内に侵入し、穿孔する。その際、ドリル１がねじれ振動を生じることになる。このねじれ振動は分離面の範囲において相対運動を生じる場合スティック−スリック作用を生じ、高い騒音レベルのかん高い騒音を発生することになる。
【００１５】
発生騒音を低減するために、図示した実施の形態の場合、ドリル１を旋盤主軸２にねじれやすく連結して減衰手段を講じている。図１，２に示した実施の形態の場合、接続スリーブ３４の分離面３８は：周方向において互いに間隔を有し軸方向の剛性が高くねじれやすい多数の支持セグメント５０に分割されている。そのために、周方向において互いに間隔を有し、分離面３６の方に軸方向に開口した半径方向に延びる多数の溝５２が接続スリーブ３４に設けられている。溝の側面５４によって画成された隔壁５６はその自由端面に、支持セグメント５０を形成している。分離面３８は４つの周方向部分５８，６０に分割されている。この周方向部分のうちの、互いに直径方向に向き合っている両周方向部分５８は支持セグメント５０に分割されている。一方、他の周方向部分６０は閉じていて支持セグメントを備えておらず、その端面６２は支持セグメント５０に対して軸方向に後退している。溝の間の隔壁５６はその基部６４のところで接続スリーブ３４に一体連結された曲げ梁として形成されている。この曲げ梁の壁厚は半径方向外側から内側に向かって小さくなっている（図２ａ〜２ｄ参照）。振動減衰を最適化するために、溝５２の幅と深さ、隔壁５６の壁厚および溝底６６と隔壁５６の基部６４の形状を変更することができる（図２ａ〜２ｄ）。図２ｄの場合、隔壁５６の基部６４の強度が低下している。溝５２に異物が侵入しないようにするために、溝にエラストマー材料を充填することができる。この手段によって、振動特性に付加的な影響を及ぼすことができる。
【００１６】
図１，２に示した実施の形態は、減衰機構を持たない標準工具と互換性があり、それによって標準工具と簡単に交換可能である。
【００１７】
図３に示した実施の形態はリング状の材料ブリッジ７０を示している。この材料ブリッジは工具部分１，２の分離面３６，３８の間に挿入され、工具を旋盤に固定する際にこの分離面の間に挟持可能である。材料ブリッジ７０は軸方向において剛性が高く、周方向にねじれやすいように形成されている。そのために、材料ブリッジはその一方の端面７２が閉鎖されて支持セグメントを備えておらず、他方の端面が多数の支持セグメント５０′に分割されている。この支持セグメントは周方向において互いに間隔を有し、軸方向の剛性が高く、ねじれやすい。支持セグメントは図３，４ａに示した実施の形態の場合、隔壁５６′の端面によって形成されている。この隔壁は半径方向溝５２′を互いに分離している。図４ａの左側には、負荷されていない隔壁５６′の状態が示してある。周方向に作用するねじり力の作用時に、隔壁５６′の支持セグメント５０′は図４ａの右側に示すように弾性的に変形する。この変形によって、接合面の範囲におけるスティック−スリップ作用と、それに伴う不所望な騒音の発生が防止される。
【００１８】
断面図４ｂ〜４ｆには、材料ブリッジ７０の形状の変形が示してある。この材料ブリッジは同様に、軸方向において剛性が高くかつ撓曲可能である工具部分の連結の条件を満足する。図４ｂの実施の形態の場合、材料ブリッジ７０は側面７２，７４を画成する２つの閉じた環状部分７６，７８を備えている。この環状部分は周方向に互いに間隔をおいて配置された半径方向に延びる多数の軸方向ウェブ８０によって、軸方向の剛性が高くかつねじれやすいように互いに連結されている。図４ｂの左側部分は、軸方向ウェブ８０が負荷されていない材料ブリッジを示している。一方図４ｂの右側部分はねじり力が作用している軸方向ウェブを示している。図４ｂの場合軸方向ウェブ８０の間の中間室８２は横断面が長方形に形成されているが、図４ｄと４ｅの実施の形態の場合、この中間室８２は円形または楕円形である。
【００１９】
図４ｃと４ｆの実施の形態の場合、材料ブリッジはその両端面７２，７４のところで、軸方向の剛性が高くねじれやすい複数の支持セグメント５０′に分割され、この支持セグメントは、周方向において互いに間隔を有し、両端面から蛇行形（図４ｃ）またはジグザグ状（図４ｆ）に延びている。図４ｃの左側部分には、負荷されていない状態の材料ブリッジが示してあり、右側部分には、ねじり力を受けて材料ブリッジが曲がっている状態が示してある。
【００２０】
要約すると、次の通りである。本発明は、互いに向き合った分離面３６，３８のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分を分離可能に連結するための装置に関する。加工時に発生するねじれ振動を減衰するためおよび騒音発生を低減するために、本発明は、少なくとも一方の分離面３８が、周方向において互いに間隔を有し、軸方向の剛性が高くねじれ易い多数の支持セグメント５０に分割されていることを提案する。
【図面の簡単な説明】
【図１】１ａはアダプタを備えたドリルの形をした、互いに連結された２個の工具部分の斜視図である。
１ｂはアダプタを備えていない図１ａのドリルの側面図である。
【図２】２ａ〜２ｄは異なるように形成された減衰部分を備えたアダプタを示す図である。
【図３】減衰部材として形成された材料ブリッジの斜視図である。
【図４】４ａ〜４ｆは異なるように形成された６個の減衰部分を備えた図３の対応する振動減衰材料ブリッジの部分断面図である。

Claims

互いに向き合った分離面（３６，３８）のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分（１，２）を分離可能に連結するための装置において、
少なくとも１つの分離面（３８）が複数の周方向部分（５８，６０）に分割され、この周方向部分のうちの、互いに直径方向に対向する少なくとも２つの周方向部分（５８）が、支持セグメント（５０）に分割され、他の周方向部分（６０）が閉鎖され、その端面（６２）が支持セグメント（５０）に対して軸方向に後方に配置されていることを特徴とする装置。
少なくとも１つの工具部分が、周方向において互いに間隔を有し、当該の分離面（３８）の方に軸方向に開口し、半径方向に延びる複数の溝（５２）を有し、この溝の側面（５４）によって画成された溝の隔壁（５６）が支持セグメント（５０）を形成していることを特徴とする請求項１記載の装置。
隔壁（５６）の壁厚が半径方向外側から内側に狭くなっていることを特徴とする請求項２記載の装置。
工具部分（１，２）の互いに向き合った分離面（３６，３８）が、平行平面にまたは相補円錐形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
互いに向き合った分離面（３６，３８）のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分（１，２）を分離可能に連結するための装置において、少なくとも一方の分離面（３８）が、周方向において互いに間隔を有し、軸方向の剛性が高くそしてねじれやすい多数の支持セグメント（５０）に分割されており、
少なくとも１つの工具部分が、周方向において互いに間隔を有し、当該の分離面（３８）の方に軸方向に開口し、半径方向に延びる複数の溝（５２）を有し、この溝の側面（５４）によって画成された溝の隔壁（５６）が支持セグメント（５０）を形成しており、
溝（５２）が振動を減衰する材料で充填されていることを特徴とする装置。
振動を減衰する材料がエラストマーの材料であることを特徴とする請求項５記載の装置。
互いに向き合った分離面（３６，３８）のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分（１，２）を分離可能に連結するための装置において、少なくとも一方の分離面（３８）が、周方向において互いに間隔を有し、軸方向の剛性が高くそしてねじれやすい多数の支持セグメント（５０）に分割されており、
少なくとも１つの工具部分が、周方向において互いに間隔を有し、当該の分離面（３８）の方に軸方向に開口し、半径方向に延びる複数の溝（５２）を有し、この溝の側面（５４）によって画成された溝の隔壁（５６）が支持セグメント（５０）を形成しており、
隔壁（５６）が基部（６４）のところで当該の工具部分（２）に一体に連結された曲げ梁として形成されていることを特徴とする装置。
互いに向き合った分離面（３６，３８）のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分（１，２）を分離可能に連結するための装置において、少なくとも一方の分離面（３８）が、周方向において互いに間隔を有し、軸方向の剛性が高くそしてねじれやすい多数の支持セグメント（５０）に分割されており、
少なくとも１つの工具部分が、周方向において互いに間隔を有し、当該の分離面（３８）の方に軸方向に開口し、半径方向に延びる複数の溝（５２）を有し、この溝の側面（５４）によって画成された溝の隔壁（５６）が支持セグメント（５０）を形成しており、
溝（５２）の溝底（６６）が、溝底（６６）より上方の溝よりも大きく形成されていることにより、隔壁（５６）の壁厚がその基部（６４）において基部（６４）より上方の壁厚よりも薄くなっていることを特徴とする装置。
互いに向き合った分離面（３６，３８）のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分（１，２）を分離可能に連結するための装置において、少なくとも一方の分離面（３８）が、周方向において互いに間隔を有し、軸方向の剛性が高くそしてねじれやすい多数の支持セグメント（５０）に分割されており、
少なくとも１つの工具部分が、周方向において互いに間隔を有し、当該の分離面（３８）の方に軸方向に開口し、半径方向に延びる複数の溝（５２）を有し、この溝の側面（５４）によって画成された溝の隔壁（５６）が支持セグメント（５０）を形成しており、
一方の工具部分（１）が円筒形または円錐形の嵌め合いピン（３０）と、この嵌め合いピンをリング状に取り囲み一方の分離面（３６）を形成する環状面を備えていることと、他方の工具部分（２）が嵌め合いピン（３０）を収容するための円筒形の嵌め合い穴（３２）と、この嵌め合い穴（３２）をそのエッジのところで取り囲み、他方の分離面（３８）を形成する端面を備えていることを特徴とする装置。
支持セグメント（５０）が嵌め合い穴（３２）を有する工具部分（２）に配置され、半径方向溝（５２）が軸方向において端面の方にかつ半径方向外側にそして嵌め合い穴の方に開口していることを特徴とする請求項９記載の装置。
嵌め合いピン（３０）の横方向穴内に挟持ピン（４０）が摺動可能に配置され、この挟持ピンがその端部に凹形円錐部または凸形円錐部を備えていることと、保持ボルトとして形成された２つの締付け機構が嵌め合い穴（３２）に関して互いに直径方向に対向するように配置され、締付けの際に工具部分（１，２）を分離面（３６，３８）の範囲において互いに押し付け、かつ挟持ピン（４０）によってくさび状に締付け可能であることを特徴とする請求項９記載の装置。
嵌め合い穴（３２）を有する工具部分（２）の分離面（３８）が、締付け機構を含む周方向部分（６０）の外側で支持セグメント（５０）に分割され、締付け機構を含む周方向部分（６０）において閉鎖され、その端面（６２）が支持セグメント（５０）に対して軸方向に後方に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
互いに向き合った分離面（３６，３８）のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分（１，２）を分離可能に連結するための装置において、工具部分（１，２）がその分離面（３６，３８）のところで、軸方向の剛性が高くねじれやすいリング状の材料ブリッジ（７０）を間に挟んで、互いに押し付け可能であり、
材料ブリッジ（７０）がその一方の端面（７２）のところで閉鎖され、他方の端面（７４）のところで、周方向において互いに間隔を有し、軸方向の剛性が高くねじれやすい複数の支持セグメント（５０′）に分割されていることを特徴とする装置。
材料ブリッジ（７０）が端面（７２，７４）を画成する２つの閉じた環状部分（７６，７８）を備え、この環状部分が周方向において互いに間隔を有し半径方向に連続して延びる多数の軸方向ウェブ（８０）によって、軸方向の剛性が高くねじれやすいように互いに連結されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
ウェブ中間室（８２）が長方形、台形、円形または楕円形の横断面の開口を形成していることを特徴とする請求項１４記載の装置。
軸方向ウェブ（８０）がエラストマーの接合剤によって互いに連結されていることを特徴とする請求項１５記載の装置。
材料ブリッジ（７０）が一方の分離面において、一方の工具部分（１，２）に材料一体的に連結されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
互いに向き合った分離面（３６，３８）のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分（１，２）を分離可能に連結するための装置において、工具部分（１，２）がその分離面（３６，３８）のところで、軸方向の剛性が高くねじれやすいリング状の材料ブリッジ（７０）を間に挟んで、互いに押し付け可能であり、
材料ブリッジ（７０）がその両端面（７２，７４）のところで、軸方向の剛性が高くねじれやすい複数の支持セグメント（５０′）に分割され、この支持セグメントが周方向において互いに間隔を有し、両端面から蛇行形またはジグザグ状に延びていることを特徴とする装置。
互いに向き合った分離面（３６，３８）のところで、締付け装置によって軸方向に互いに押し付け可能である、同軸に配向された２つの工具部分（１，２）を分離可能に連結するための装置において、工具部分（１，２）がその分離面（３６，３８）のところで、軸方向の剛性が高くねじれやすいリング状の材料ブリッジ（７０）を間に挟んで、互いに押し付け可能であり、
材料ブリッジ（７０）が軸方向の剛性が高い多数の軸方向ウェブを備え、この軸方向ウェブが周方向において互いに間隔を有し、半径方向に連続して延び、そして接合剤によってねじれやすいように互いに連結されていることを特徴とする装置。
接合剤がエラストマーの接合剤であることを特徴とする請求項１９記載の装置。