JP4733406B2 - 回転軸体の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば深穴切削に使用されるガンドリルやリーマ等の回転軸体の連結構造に関するもので、径の比較的小さい回転軸体に好適な連結構造に関する。

従来におけるこの種の回転軸体の連結構造として、特許公報等の公知文献を具体的に挙げることはできないが、例えば、ガンドリルのドリルヘッドとシャンクとを連結したり、複数に分割構成されるシャンクどうしを連結するのに、従来では、主として、ネジによる連結構造が採用されている。

例えばドリルヘッドとシャンクとを連結する場合のネジによる連結構造として最も簡単な構造は、ドリルヘッドの連結端部をボルト状の雄ねじ部に形成し、シャンクの連結端部をナット状に形成し、しかしてシャンクのナット状連結端部をドリルヘッドのボルト状連結端部に螺合して締め付けるようにしたものである。

ネジによる連結構造は、ガンドリルのドリルヘッド側をシャンクに対し、回転方向と同じ右回りに回転させることにより両者を締め付けて、一体的に連結するようにしたものであるが、その連結操作時にドリルヘッドをシャンクに対し締め過ぎることが多々あって、ドリルヘッドの刃先が破損するなどしてドリルヘッドを交換する時にネジ部が緩まなくなり、ドリルヘッドの取り外しが非常に困難となる不都合があった。

本発明は、連結すべき双方の回転軸体の連結操作及び互いに連結した両回転軸体の切り離し操作を簡単容易に行える回転軸体の連結構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の回転軸体の連結構造は、連結すべき双方の回転軸体１，２の少なくとも連結端部外周面に軸方向に沿って断面略Ｖ字状の開口溝５，８を形成し、一方の回転軸体１の連結端部に当該軸体１よりも径小の連結用軸部１ｂを形成し、他方の回転軸体２の連結端部２ａには連結用軸部１ｂに対しインロー嵌合する連結用穴部９を形成し、連結用軸部１ｂの外周面に凹段部７又は凸段部を形成し、連結用穴部９の内周面には連結用軸部１ｂの凹段部７又は凸段部に対しインロー嵌合する凸段部１０又は凹段部を形成し、連結用軸部１ｂの基端部と連結用穴部９の先端部とには、連結用軸部１ｂと連結用穴部９とがインロー嵌合し且つ凹段部と凸段部とがインロー嵌合する時に、双方の回転軸体１，２の何れか一方を回転軸体１，２の所定回転方向に回すことによって両回転軸体１，２を引き付けるように連結用軸部１ｂの凹段部７又は凸段部の前端面１４が連結用穴部９側にある凸段部１０又は凹段部の前端面１５に圧接するよう周方向に対面し且つ軸方向に互いに楔係合する係合斜面部１１，１２を設けてなることを特徴とする。

請求項２は、請求項１に記載の回転軸体の連結構造において、各係合斜面部１１，１２は回転軸体１，２の中心軸線Ｏを中心とするつる巻き線に沿って形成してなることを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、双方の回転軸体１，２を連結するには、一方の回転軸体１の連結用軸部１ｂを、他方の回転軸体２の連結端部２ａにある連結用穴部９に開口溝８を利用して嵌め入れることによりインロー嵌合し、しかして双方の回転軸体１，２の何れか一方を回転軸体１，２の所定回転方向に回すと、連結用軸部１ｂの基端部と連結用穴部９の先端部とに設けられている周方向に対面し且つ軸方向に楔係合する両係合斜面部１１，１２の楔係合によって、両回転軸体１，２の相対回転が阻止されると共に、連結用軸部１ｂの凹段部７又は凸段部の前端面１４が連結用穴部９側にある凸段部１０又は凹段部の前端面１５に圧接するから、回転軸体１，２相互の軸方向移動が阻止され、これによって両回転軸体１，２が強固に一体的に連結される。従って、双方の回転軸体１，２の連結を簡単容易に行うことができる。

また、上記のように互いに連結した状態にある回転軸体１，２を切り離す時には、何れか一方の回転軸体１又は２を、回転軸体１，２の所定回転方向と反対方向に回して、回転軸体１を開口溝８よりその側方へ引き出せばよいから、両回転軸体１，２を簡単容易に切り離すことができる。

上記のように両回転軸体１，２が同軸一体に連結されて、所要の駆動手段で回転駆動されている時のみ、回転軸体１側の係合斜面部１１と回転軸体２側の係合斜面部１２が互いに圧接状態にあり、しかして駆動手段により回転駆動を停止させると、係合斜面部１１と係合斜面部１２との圧接状態が解除されるから、回転軸体１，２の切り離し作業は、従来のネジ式連結構造などに比べると、遙かに簡単且つ容易となる。

また本発明によれば連結用軸部１ｂの外周面に凹段部７又は凸段部を形成し、連結用穴部９の内周面には連結用軸部１ｂと連結用穴部９とがインロー嵌合する時に連結用軸部１ｂの凹段部７又は凸段部に対しインロー嵌合する凸段部１０又は凹段部を形成したことによって、双方の回転軸体１，２をより強固に且つ安定状態に連結することができ、また一方の回転軸体１がガンドリルのドリルヘッド１
、他方の回転軸体２がシャンクである場合には、ドリルヘッドで被削材の穴を貫通し終えた時にドリルヘッド側の係合斜面部１１とシャンク側の係合斜面部１２とが離脱状態になっても、凹段部７と凸段部１０とがインロー嵌合しているために、ドリルヘッドがシャンクから抜けるようなことがなく、安全である。

請求項２に係る発明によれば、両係合斜面部１１，１２が殆ど全面的に密着して、回転軸体１と回転軸体２との締め付け作用を十分に発揮させることができ、両者を的確に連結することができる。

以下に本発明に係る回転軸体の連結構造を深穴切削具のガンドリルに実施した実施形態について図面を参照して説明すると、図１はガンドリル全体の側面図であり、図２の(a)
はガンドリルのドリルヘッドを示す側面図、(b) は矢印イから見たドリルヘッドの端面図、(c) はドリルヘッドを矢印ロから見た側面図、(d) はドリルヘッドを矢印ロから見た側面図、(e) は(a) のニ−ニ線断面図であり、図３の(a) はドリルヘッドを開口溝側から見た斜視図、(b) はドリルヘッドを開口溝と反対側から見た斜視図、(c) はドリルヘッドの連結端部側を開口溝と反対側から見た斜視図である。また図４の(a) はガンドリルのシャンクを開口溝側から見た側面図、(b) は矢印ホ側から見たシャンクの端面図、(c) は矢印ヘから見たシャンクの側面図、(d) は(a) のト−ト線断面図であり、また図５の(a) はシャンクを開口溝側から見た斜視図、(b) はシャンクを開口溝側と反対側から見た斜視図である。

図１〜図５において、１はドリルヘッド（回転軸体）、２はシャンク（回転軸体）、３はシャンク２の基端部に設けられたドライバー、４はシャンク２側のクーラント供給パイプである。

このドリルヘッド１は、右方向に回転して被削材に穴をあけるもので、図２及び図３に示すように、太径のヘッド本体部１ａと、このヘッド本体部１ａより径小で、このヘッド本体部１ａの後端から同軸一体に延びる連結用軸部１ｂとからなり、これらヘッド本体部１ａ及び連結用軸部１ｂの外周面にはその軸方向に沿って断面略Ｖ字状の開口溝５が形成され、また連結用軸部１ｂの後端面からヘッド本体部１ａに亘ってクーラント供給管路６が中心軸線Ｏに沿って形成され、この管路６の先端部はヘッド本体部１ａの先端面に開口するクーラント吐出口２４に連通している。また、ヘッド本体部１ａの先端側には切刃を形成する超硬チップ２５及びガイドパッド２６が固着され、連結用軸部１ｂの外周面にはその軸方向中央部に凹段部７が周設されている。

シャンク２の外周面には、図４及び図５に示すように、ドリルヘッド１側の開口溝５と同じ様な断面略Ｖ字状の開口溝８が軸方向に沿って形成されている。そして、このシャンク２の先端部である連結端部２ａには、ドリルヘッド１の連結用軸部１ｂに対してインロー嵌合する連結用穴部９が形成されており、この連結用穴部９の内周面には、ドリルヘッド１とシャンク２との連結時にドリルヘッド１の凹段部７に対しインロー嵌合する凸段部１０が形成されている。シャンク２の内部には、クーラント供給パイプ嵌挿用の中空部１３が中心軸線Ｏに沿って形成され、この中空部１３には、図１に概略示すようなクーラント供給パイプ４が嵌挿される。

そして、ドリルヘッド１における連結用軸部１ｂの基端部と、シャンク２における連結用穴部９の先端部（連結端部２ａの先端部）とには、連結用軸部１ｂと連結用穴部９とがインロー嵌合し且つ凹段部７と凸段部１０とがインロー嵌合する時に周方向に対面し、ドリルヘッド１又はシャンク２の何れか一方をガンドリルの所定回転方向、つまり右方向に回すことによって、両回転軸体１，２を引き付けるように楔係合する係合斜面部１１，１２が設けられている。

ドリルヘッド１側の係合斜面部１１は、図２の(a) ，(c) ，(d) 、図３の(b) 及び図７から分かるように、連結用軸部１ｂの基端部に隣接するヘッド本体部１ａの端部に形成されたフック状部１ｏの内側面に設けてあって、詳しくは、ドリルヘッド１の中心軸線Ｏを中心とする、ねじれ角が例えば４５°のつる巻き線に沿うように形成されている。

また、シャンク２側の係合斜面部１２は、図４の(c) ，(d) 、図５及び図７から分かるように、連結用穴部９の先端部側（シャンク２の先端面側）に形成された、ドリルヘッド１側の前記フック状部１ｏに係合可能なフック状部２ｏの内側面に設けてあって、この係合斜面部１２も、ドリルヘッド１側の前記係合斜面部１１と同じく、詳細には、シャンク２の中心軸線Ｏ（ヘッド本体部１ａの中心軸線と共通の中心軸線である）を中心とする、ねじれ角が４５°のつる巻き線に沿うように形成されている。

ドリルヘッド１側に形成された開口溝５及びシャンク２側に形成された開口溝８は、夫々、切削屑を排出させる機能を有すると共に、ドリルヘッド１とシャンク２とを連結するにあたって図６の（ａ）に示すようにドリルヘッド１の連結用軸部１ｂをシャンク２の連結端部２ａの側方に並列配置した状態から、このドリルヘッド１の連結用軸部１ｂをシャンク２の連結用穴部９に挿入させる機能を有するものである。そして、この開口溝５，８は、ドリルヘッド１及びシャンク２の夫々の中心軸線Ｏからの開き角度θが約１１０°になるように形成されている。

しかして、ドリルヘッド１の連結用軸部１ｂをシャンク２の連結用穴部９に挿入させるためには、図６の(a) 〜(c) から分かるように、各開口溝５，８の開口幅をＷとし、連結用軸部１ｂの短径をＮとした場合に、Ｗ＞Ｎであることが必要となる。また、開口溝５，８の開き角度θは、９０°〜１５０°の範囲であればよい。

上記のように構成されるシャンク２の先端部２ａ（連結端部）にドリルヘッド１の連結用軸部１ｂを連結するには、ドリルヘッド１をシャンク２の先端部２ａに平行に持ち来して、図６の（ａ）に示すようにドリルヘッド１の連結用軸部１ｂの短径Ｎ側をシャンク２の開口溝８に臨ませた状態で、同図の矢印で示す方向にドリルヘッド１をシャンク２に平行に近づけ、ドリルヘッド１の連結用軸部１ｂをシャンク先端部２ａの連結用穴部９に挿入して、連結用軸部１ｂを連結用穴部９にインロー嵌合しながら、ドリルヘッド１を同図の（ｂ）に示す矢印方向に回転させて、連結用穴部９の凸段部１０を連結用軸部１ｂの凹段部７にインロー嵌合すると共に、ドリルヘッド１側のフック状部１ｏをシャンク２側のフック状部２ｏに係合させて係合斜面部１１，１２どうしを楔係合させる。

上記のようにドリルヘッド１の連結用軸部１ｂがシャンク先端部２ａの連結用穴部９にインロー嵌合すると共に連結用軸部１ｂの凹段部７と連結用穴部９の凸段部１０とがインロー嵌合する時に、ドリルヘッド１側のフック状部１ｏとシャンク２側のフック状部２ｏとが係合しながら、フック状部１ｏの内側面に形成されている係合斜面部１１とフック状部２ｏの内側面に形成されている係合斜面部１２とが周方向に対面する状態となるから、この状態でドリルヘッド１又はシャンク２の何れか一方、この場合、シャンク２側をガンドリルの所定回転方向である右方向に回すことによって、図７に示すように、シャンク２側の係合斜面部１２とドリルヘッド１側の係合斜面部１１とが楔係合して両回転軸体１，２が対向方向に引き付けられ、これによってドリルヘッド１がシャンク２の先端部２ａに同軸一体に連結される。

尚、図６の(a) 〜(c) において、αはドリルヘッド１側に形成されている係合斜面部１１の形成範囲を示し、βはシャンク２側に形成されている係合斜面部１２の形成範囲を示す。この図６の(c) は、αとβとが重なった状態となっていることから、ドリルヘッド１側の係合斜面部１１とシャンク２側の係合斜面部１２とが両回転軸体１，２を互いに引き付け合うように楔係合した状態を示している。

上記のように両係合斜面部１１，１２が楔係合することによって、両回転軸体１，２の相対回転が阻止されると共に回転軸体１，２相互の軸方向移動が阻止されるから、両回転軸体１，２は同軸一体に連結されることになるが、この実施形態では、図７から分かるように、両係合斜面部１１，１２が楔係合する時には連結用軸部１ｂの凹段部７と連結用穴部９の凸段部１０とがインロー嵌合していることから、両回転軸体１，２が対向方向に引き付けられて、連結用軸部１ｂにある凹段部７の前端面１４が、シャンク２の連結用穴部９側にある凸段部１０の前端面１５に圧接すると共に、連結用軸部１ｂの後端面が１６がシャンク２の連結用穴部９の奥端面１７に圧接し、これによりドリルヘッド１１がシャンク２の先端部２ａにより強固に一体連結される。

こうしてシャンク２の先端部２ａにドリルヘッド１の連結用軸部１ｂが一体的に連結された状態で、シャンク２の基端部のドライバー３を右方向に回転駆動することにより、ドリルヘッド１がシャンク２と一体回転して穴あけ加工を行うようになる。また、このドリルヘッド１とシャンク２との連結によって、シャンク２の中空部１３に嵌挿されるクーラント供給パイプ４と、ドリルヘッド１のクーラント供給管路６とが連通連結される。この場合、連結用軸部１ｂの後端面１６
がシャンク２の連結用穴部９の奥端面１７が圧接するから、その圧接によるシール作用によって、クーラント供給管路６とクーラント供給パイプ嵌挿用中空部１３との連結部分からのクーラントの漏れを防止することができる。

上記のようにしてシャンク２の先端部１ａに連結したドリルヘッド１を取り外すには、このドリルヘッド１を、ガンドリルの所定回転方向と反対方向である左方向に回転して、図６の(b) に示すような状態から、このドリルヘッド１を開口溝８よりその側方へ引き出せばよいから、ドリルヘッド１を簡単に取り外すことができる。

このガンドリルでは、上記のようにドリルヘッド１がシャンク２の先端部１ａに同軸一体に連結されて、シャンク２の基端部のドライバー３により回転駆動されている時のみ、ドリルヘッド１の係合斜面部１１とシャンク２の係合斜面部１２とが楔係合して互いに圧接された状態にあって、ドライバー３による回転駆動を停止させると、係合斜面部１１と係合斜面部１２との圧接状態が解除されるから、ドリルヘッド１の取り外し作業は、従来のネジ式連結構造あるいはキー式連結構造に比べると、遙かに簡単且つ容易となる。

また、ドリルヘッド１をシャンク２に連結する際のドリルヘッド１の取り付け作業も、図６の(a) 〜(c) によって説明したように、上記の取り外しと同様に簡単且つ容易に行うことができる。

以上説明した実施形態では、ドリルヘッド１側の係合斜面部１１及びシャンク２側の係合斜面部１２を、ドリルヘッド１及びシャンク２の中心軸線Ｏを中心とするつる巻き線に沿うように形成しているが、係合斜面部１１，１２は、直線的な斜面に形成してもよい。但し、この実施形態のようにつる巻き線に沿うような係合斜面部１１，１２とすることによって、両係合斜面部１１，１２が殆ど全面的に密着して、ドリルヘッド１とシャンク２との締め付け作用を十分に発揮させることができ、両者を的確に連結できる。

また上述の実施形態では、本発明の連結構造を深穴切削具のガンドリルに実施したものであるから、開口溝５，８をドリルヘッド１及びシャンク２の全長に亘って形成しているが、単なる回転軸体の連結構造の場合には、開口溝は、回転軸体の連結端部のみに形成すればよい。

また上述の実施形態では、連結用軸部１ｂの外周面に凹段部７を周設し、連結用穴部９の内周面には連結用軸部１ｂ側の凹段部７に対しインロー嵌合する凸段部１０を形成し、ドリルヘッド１とシャンク２とを連結させる際に、連結用軸部１ｂと連結用穴部９とがインロー嵌合すると共に凹段部７と凸段部１０とがインロー嵌合するようになっているが、係合斜面部１１，１２の楔係合によって、両回転軸体１，２の相対回転が阻止されると同時に、回転軸体１，２相互の軸方向移動が阻止されるから、凹段部７及び凸段部１０は必ずしも必要ではない。但し、このような凹段部７及び凸段部１０を設けたことによって、ドリルヘッド１とシャンク２とをより強固に且つ安定状態に連結することができる一方、ドリルヘッド１で被削材の穴を貫通し終えた時にドリルヘッド１とシャンク２とが互いに逆回転するようなことがあってドリルヘッド１側の係合斜面部１１とシャンク側の係合斜面部１２とが離脱状態になっても、凹段部７と凸段部１０とがインロー嵌合しているために、ドリルヘッド１がシャンク２から抜け出るようなことがなく、安全である。尚、凹７及び凸段部１０は、夫々１箇所に限らず、２箇所又は３箇所形成してもよい。

ガンドリル全体の側面図である。 (a) はガンドリルのドリルヘッドを示す側面図、(b) は矢印イから見たドリルヘッドの端面図、(c) はドリルヘッドを矢印ロから見た側面図、(d) はドリルヘッドを矢印ロから見た側面図、(e) は(a) のニ−ニ線断面図である。 (a) はドリルヘッドを開口溝側から見た斜視図、(b) はドリルヘッドを開口溝と反対側から見た斜視図、(c) はドリルヘッドの連結端部側を開口溝と反対側から見た斜視図である。 (a) はガンドリルのシャンクを開口溝側から見た側面図、(b) は矢印ホ側から見たシャンクの端面図、(c) は矢印ヘから見たシャンクの側面図、(d) は(a) のト−ト線断面図である。 (a) はシャンクを開口溝側から見た斜視図、(b) はシャンクを開口溝側と反対側から見た斜視図である。 ドリルヘッドをシャンク先端部に連結する状態を説明する説明図である。 ドリルヘッドをシャンク先端部に連結した状態の一部断面側面図である。

符号の説明

１ ドリルヘッド（回転軸体）
１ａ ヘッド本体部
１ｂ 連結用軸部
１ｏ ドリルヘッド側のフック状部
２ シャンク（回転軸体）
２ａ シャンクの先端部（連結端部）
２ｏ シャンク側のフック状部
５ 開口溝
７ 凹段部
８ 開口溝
９ 連結用穴部
１０ 凸段部
１１ ドリルヘッド側の係合斜面部
１２ シャンク側の係合斜面部

Claims (2)

1. 連結すべき双方の回転軸体の夫々少なくとも連結端部外周面に軸方向に沿って断面略Ｖ字状の開口溝を形成し、一方の回転軸体の連結端部に当該軸体よりも径小の連結用軸部を形成し、他方の回転軸体の連結端部には連結用軸部に対しインロー嵌合する連結用穴部を形成し、連結用軸部の外周面に凹段部又は凸段部を形成し、連結用穴部の内周面には連結用軸部の凹段部又は凸段部に対しインロー嵌合する凸段部又は凹段部を形成し、連結用軸部の基端部と連結用穴部の先端部とには、連結用軸部と連結用穴部とがインロー嵌合し且つ凹段部と凸段部とがインロー嵌合する時に、双方の回転軸体の何れか一方を回転軸体の所定回転方向に回すことによって両回転軸を引き付けるように連結用軸部の凹段部又は凸段部の前端面が連結用穴部側にある凸段部又は凹段部の前端面に圧接するよう周方向に対面し且つ軸方向に互いに楔係合する係合斜面部を設けてなる回転軸体の連結構造。
2. 各係合斜面部は回転軸体の中心軸線を中心とするつる巻き線に沿って形成してなる請求項１に記載の回転軸体の連結構造。

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