JP7050766B2 - 減衰装置を備える工具本体およびそのような工具本体を有する機械加工工具 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる、機械加工工具の振動を減衰する減衰装置を備える工具本体、ならびにそのような工具本体を有する機械加工工具に関する。

導入部で定義されたタイプの工具本体は、ＷＯ０３／０９３６９６により知られている。この工具本体は、円筒形減衰本体と、両側で円形ワッシャに連結されている円筒形弾性要素とを有する減衰装置を備える。工具本体内部で、ワッシャの一方が減衰本体に連結され、ワッシャの他方が端部ピースに連結されている。減衰本体、およびワッシャ付きの弾性要素は、それぞれ、貫通する軸方向孔を有し、中央チューブがその軸方向孔を通って延在する。その孔には、チューブと減衰本体との間に空間が存在し、それによって管形状の空洞が形成される。この空洞が、減衰流体によって充填されている。

工具本体には、そのような機械加工工具の機械加工動作によって工具本体に掛かる半径方向および接線方向力を減衰するためにそのような減衰装置が設けられ、それによって、機械加工工程の精度が向上し、工具の切削刃の寿命が延びる。減衰装置の減衰効果は、鉛などの高比重材料である減衰本体と弾性要素との間の相互作用の結果である。弾性要素は、この既知の工具では、主として剪断力を受ける。

空洞は、外部に対して封止して、それぞれのワッシャと減衰本体および端部ピースとの中間面に沿って減衰流体が空洞から漏れ出すのを防止する必要がある。ゴムのＯ－リングが、１つのワッシャと減衰本体との間、および１つのワッシャと端部ピースとの間に手作業で嵌め込まれる。そのような手作業による組立は、密封されないという潜在的危険性、および労働コストの形での製造費への無視できない影響を生じさせる。

本発明の目的は、既に知られているような工具本体に対して少なくともある態様において改良されている、導入部で定義されたタイプの工具本体を提供することである。

この目的は、添付の請求項１の特徴部分に列挙されている特徴を有するような工具本体を実現することによって、本発明により達成される。

すなわち、各ディスク状部材が、弾性要素の中央穴と同心の中央穴を有し、各前記弾性要素（１５、１６）に、前記ディスク状部材それぞれの中央穴（２７）を通って軸方向に延出する２つのソケット状部が設けられ、ソケット状部は、弾性要素の解放状態では、それぞれのディスク状部材のそれぞれの軸方向面を越えて突出し、組立状態では、ダンパマス物体および工具本体固定部それぞれにプリテンション下で押し付けられることによって圧縮され、それによって、空洞を外部に対して封止する。

これら特徴は、Ｏ－リングが必要なく、減衰装置の組立を、全く手作業なしに行うことができ、その結果、製造コストが低減され、とりわけ、前記空洞をより確実に封止できることを意味する。各対のディスク状部材の両端面に連結するダンパマス物体と工具本体固定部とが、突出している弾性要素のソケット状部がダンパマス物体および工具本体固定部それぞれによって充分に圧縮されるまで、確実に互いに近付けられることのみが必要とされる。

弾性要素のそのような構造の別の利点は、Ｏ－リングを使用するときよりも空洞のより近くで封止作用を達成することができることであり、Ｏ－リングは、入れる溝を必要とし、そのため、中央チューブからある程度の距離をもって配置する必要がある。

「ソケット状」とは、たとえば円筒状中空の突出部のような、ソケットと同様ならびに同一なあらゆる形状を含むと見なされるべきである。

「ディスク状」とは、ここでは、その大きい面の形状に何ら要件のないディスクと同様ならびに同一であるような部材のあらゆる形状を含むと見なされるべきであるが、その面が円形であることが最も好ましい。これらディスク状部材は、強固であり、好ましくは金属性である。

本発明は、いかなる特定のタイプの機械加工用の工具本体および機械加工工具にも限定されることはなく、工具本体は、たとえば、旋削加工、フライス加工、ドリル加工、またはボーリング加工によって加工物に切屑除去式機械加工を行うための切削インサートの形態で切削刃が固定された部材を有し得る。すなわち、回転式および非回転式機械加工工具の両方が含まれる。

本発明の実施形態によれば、それぞれの弾性要素のソケット状部が、空洞を外部に対して封止する唯一の部材である。これらソケット状部が圧縮されたときの確実な封止作用により、他の封止手段は必要とされない。

本発明の実施形態によれば、各対のディスク状部材のディスク状部材同士は、それらディスク状部材同士の間にそれらディスク状部材の両方に固定される弾性要素を配置することによって、互いに固定され、一方、単一体のリング状ピースが形成される。したがって、このリング状ピースは、厚いワッシャまたはディスクの形を有し、ソケット状部が、ディスク状部材の中央貫通孔の壁を覆い、そのピースの大きい両面から軸方向に突出する。各対のディスク状部材と、減衰作用用の弾性要素と、さらに封止作用用のソケット状部とを単一体ピースとして有することは、工具本体の組立を容易にする。

本発明の実施形態によれば、各弾性要素は、接着剤によって２つのディスク状部材に固定されている。上記リング状ピースを構成するときには、他方のディスク状部材に向けられるディスク状部材の面に接着剤を塗布し、エラストマーなどの弾性物質を、ディスク状部材間の空間に噴入し、接着剤と反応させながら硬化させ、それによって２つのディスク状部材と弾性要素を単一体ピースとして一体に保持することができる。

本発明の実施形態によれば、空洞は、オイル状の減衰流体によって充填されている。

本発明の実施形態によれば、中央チューブは、作動中の上記機械加工工具に冷却剤を送り込むように構成されている。言い替えれば、中央チューブは冷却剤チューブである。

本発明の実施形態によれば、ダンパマス物体は、円筒形を有し、その円筒形の中心軸に沿って延在する貫通孔を有する。ダンパマス物体のそのような形状が、減衰装置の均一な震動減衰作用のために好ましい。

本発明の実施形態によれば、ディスク状部材は円形断面を有する。

本発明はまた、機械加工工具、空洞を封止する装置、および工具本体の使用それぞれを対象とする添付特許請求の範囲に記載の機械加工工具、空洞を封止する装置、および工具本体の使用に関する。

本発明の他の有利な特徴ならびに利点が、以下に続く説明から明らかになる。

添付図面を参照して、以下に、例として挙げられる本発明の実施形態の具体的な説明が続く。

旋削加工用の切削インサートを有する部材が固定された、本発明の実施形態による工具本体の透視図である。 上記部材が固定されていない、図１に示された工具本体の、図１の矢印ＩＩの方向における図である。 図１に示された工具本体の、図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩに沿った断面図である。 図１に示された工具本体の部品の分解組立図である。 図３に示された工具本体のリング状ピースの一部の、工具本体の組立前の解放状態における拡大断面図である。 本発明の１つの実施形態による工具本体に関する、図５の円Ｃの拡大図である。 本発明の１つの実施形態による工具本体に関する、図５の円Ｃの拡大図である。

ここで、本発明の第１の実施形態による工具本体の構造を、図１～４を同時に参照しながら開示する。旋削加工用の機械加工工具１は、工具本体２の他に、工具本体に固定された、切削インサート４を伴う部材３を有する。切屑除去式機械加工用の他のあらゆるタイプのそのような部材を、旋削加工ではなくて、たとえばフライス加工、ドリル加工、またはボーリング加工の形態で機械加工を実施するために工具本体の端部５に固定することもできることに留意されたい。本発明は、工具本体の設計を対象としており、それが、機械加工工具の上記部材のみが図１に示されている理由である。

工具本体は、工具本体を含む機械加工工具の作動によって発生する振動を減衰するために減衰装置６を備える。この減衰装置は、ケーシング８によって画成された、工具本体の内室７内に配置されている。減衰装置は、鉛など、高比重材料のダンパマス物体９を有する。この物体には、軸方向貫通孔１０が設けられている。作動中に機械加工工具の切削刃に冷却流体を送るための中央チューブ１１が、その両端で工具本体固定部１２、１３に堅固に連結され、貫通孔１０を通って延在する一方で、チューブを包囲する空洞１４をチューブと貫通孔との間に残し、その結果、中央チューブとダンパマス物体とは分離されている。この空洞１４が、オイルなど、減衰流体を含有する。そのような減衰流体が、ダンパマス物体９とケーシング８の内壁とを分離する空間にも存在し得る。

ダンパマス物体９の軸方向両端に、弾性要素１５、１６が配置され、それによって、ダンパマス物体が、それぞれの工具本体固定部１２、１３と、たとえば剪断によって、減衰相互作用を行うことが可能になる。鋼製のワッシャなど、高剛性のディスク状部材１７～２０が、各弾性要素の両側に配置されて、２つのそれらディスク状部材の間に弾性要素を固締する。これら部材１７～２０は、軸方向面２１、２２（図５参照）の一方でダンパマス物体に連結し、他方で工具本体固定部に連結する。

図５には、単一体のリング状ピース３０が、弾性要素１６をそれらの間に配置した２つのディスク状部材１９、２０によって形成されている様子が示され、そのようなリング状ピースは、ディスク状部材の互いに向き合った面２３、２４に接着剤を塗布し、次いで、これらディスク状部材を隔てる空間にエラストマーを噴入または注入して、エラストマーを硬化させて単一体のピースを形作ることによって、形成される。弾性要素に、そのような鋳造方法によって、各ディスク状部材１９、２０の中央穴２７を軸方向に貫通して延出する２つのソケット状部２５、２６が設けられる様子が示され、その中央穴２７は、ソケット状部によって画成される弾性要素の中央穴２８と同心である。ソケット状部２５、２６は、図５に示される弾性要素の解放状態では、それぞれのディスク状部材１９、２０のそれぞれの軸方向面２１、２２を軸方向に越えて突出する。

図示された実施形態では、ディスク状部材の中央穴２７は、ダンパマス物体９を貫通する孔１０より僅かに大きい直径を有する。穴２７の直径は、ソケット状部２５、２６の壁厚の約２倍であり得る。ソケット状部２５、２６の内径は、孔１０の直径と同じであり得る。すなわち、ソケット状部２５、２６が中央穴２７の壁を覆い、直径の一定なチューブ１１用通路が、リング状ピースおよびダンパマス物体を貫通して形成される。ダンパマス物体９に面しているソケット状部２５、２６の端面は、孔１０を包囲するダンパマス物体９に当接する。

工具本体を組み立てるとき、工具本体の両端の工具本体固定部１２、１３を、これら工具本体固定部をねじに対して回転させることなどによって、ダンパマス物体９に向けて軸方向に移動させ、それによって、工具本体の組立状態において、各リング状ピース３０の両面２１、２２をそれぞれダンパマス物体９の軸方向面および工具本体固定部に押し当てることになるように移動させ、それによって、弾性要素の上記ソケット状部２５、２６を圧縮し、それらソケット状部をプリテンションの下にダンパマス物体および工具本体固定部それぞれに押し付け、それによって、中央チューブを包囲する空洞１４を外部に対して効果的に封止し、空洞内に包含されている減衰流体が空洞から漏れ出すのを防止する。

図６は、弾性要素１６の外径がディスク状部材２０の外径と同じである本発明の実施形態を示し、一方、図７は、弾性要素１６’の外径が、工具本体の組立前のリング状ピースの解放状態において、ディスク状部材２０’の外径より幾分大きい実施形態を示す。この場合これが、工具本体が組み立てられると弾性要素が半径方向にやはり圧縮される結果を生じ、その理由は、ダンパマス物体および工具本体固定部が、図３に示される組立状態でディスク状部材を受け入れるために、ディスク状部材の外径と内径が同一な軸方向陥凹を有し、これら陥凹を画成する壁が、この場合、弾性要素上にも届き、弾性要素の半径方向圧縮を生じるからである。

本発明は、当然、上述の本発明の実施形態に限定されず、添付特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することのない、それら実施形態の変更形態に対する多くの可能性が、当業者にとって明らかである。

ソケット状部の形状は、図に示された形状とは別でもよく、ディスク状部材間に弾性要素を鋳造するときに使用される鋳型によって決定される。

Claims (10)

1. 機械加工工具の振動を減衰するための減衰装置を備える工具本体（２）であって、前記機械加工工具が、工具本体と、少なくとも１つの切削刃を有する部材（３）とを備え、前記減衰装置が、前記工具本体の内室（７）内に配置され、
   軸方向貫通孔（１０）を有するダンパマス物体（９）と、
   工具本体固定部（１２、１３）に堅固に連結され、前記貫通孔（１０）を通って延在する中央チューブ（１１）であって、前記中央チューブ（１１）を包囲する空洞（１４）を前記中央チューブ（１１）と前記貫通孔との間に残し、それによって、前記中央チューブ（１１）と前記ダンパマス物体（９）とが分離され、前記空洞が減衰流体を含有する、中央チューブ（１１）と、
   前記ダンパマス物体の軸方向両端に位置し、前記ダンパマス物体（９）が前記工具本体固定部（１２、１３）と減衰相互作用を行うことを可能にするように構成された弾性要素（１５、１６）であって、前記中央チューブが通る中央穴（２８）を有する弾性要素（１５、１６）と、
   前記弾性要素（１５、１６）をそれらの間に固締するための、各弾性要素に対して１対の２つの高剛性ディスク状部材（１７～２０）であって、前記弾性要素とは反対側に向いている軸方向面（２１、２２）の一方によって、前記ダンパマス物体に、他方によって、前記工具本体固定部に連結されるディスク状部材（１７～２０）と
   を備える、工具本体（２）において、
   各ディスク状部材が、前記弾性要素の前記中央穴と同心の中央穴（２７）を有し、
   各弾性要素（１５、１６）に、前記ディスク状部材それぞれの前記中央穴（２７）を通って軸方向に延出する２つのソケット状部（２５、２６）が設けられ、
   前記ソケット状部（２５、２６）が、前記弾性要素の解放状態では、それぞれの前記ディスク状部材のそれぞれの前記軸方向面を軸方向に越えて突出し、組立状態では、前記ダンパマス物体（９）および前記工具本体固定部（１２、１３）それぞれにプリテンション下で押し付けられることによって圧縮され、それによって、前記空洞（１４）を外部に対して封止する
   ことを特徴とする工具本体（２）。
2. それぞれの前記弾性要素の前記ソケット状部（２５、２６）が、前記空洞（１４）を外部に対して封止する唯一の部材であることを特徴とする、請求項１に記載の工具本体。
3. 各対のディスク状部材の前記ディスク状部材（１７～２０）同士が、それら前記ディスク状部材同士の間にそれら前記ディスク状部材の両方に固定される前記弾性要素（１５、１６）を配置することによって、互いに固定され、一方、単一体のリング状ピース（３０）が形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の工具本体。
4. 各前記弾性要素（１５、１６）が、接着剤によって前記２つのディスク状部材（１７～２０）に固定されることを特徴とする、請求項３に記載の工具本体。
5. 前記空洞（１４）が、オイル状の減衰流体によって充填されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の工具本体。
6. 前記中央チューブ（１１）が、作動中の前記機械加工工具に冷却剤を供給するように構成されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の工具本体。
7. 前記ダンパマス物体（９）が、円筒形を有し、該円筒形の中心軸に沿って延在する前記貫通孔（１０）を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の工具本体。
8. 前記ディスク状部材（１７～２０）が、円形断面を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の工具本体。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の工具本体（２）を有することを特徴とする機械加工工具。
10. 作動中の機械加工工具の振動を減衰するための請求項１から８のいずれか一項に記載の工具本体の使用。

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