JPH05500335A - 二つの工具部分を連結させるための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 二つの工具部分を連結させるだめの装置本発明は、共通の軸線、特に回転軸線を 有している二つの工具部分を連結させるための装置であって、第１の工具部分か ら軸方向に突出している嵌合ビンと、該嵌合ビンをその根部において取り囲／’ ｌ／でいるリング面と、第２の工具部分から軸方向に突出し、嵌合ビンを収容す るための嵌合穴とリング面にたいして抑圧可能な端面とを有している接続スリー ブと、嵌合ビンの横穴内で移動可能に、場合によってはその軸線の周りに回動可 能に配置され、端部に内側円錐部または外側円錐部或いはくさび傾斜部を有して いる一体または複数の部分から成る締め付はビンと、接続スリーブの、互いに対 角線方向に対向している雌ねじで案内され、接続スリーブの内部に向けられ、締 め付はビンの内側円錐部または外側円錐部或いはくさび傾斜部に対応する外側円 錐部または内側円錐部或いはくさび傾斜部を有し、締め付は過程の際に締め付は ビンによってくさＩび状に固定可能な二つの保持ねじとを有し、締め付はビンと 保持ねじとが、締め付は過程の際に嵌合ビンを嵌合穴の中へ引込み且つリング面 と前記端面とを相互に押圧させるように軸線をずらして配置されている、二つの 工具部分を連結させるための装置に関するものである。

この種の公知の装置（英国特許第２０９４１９１号公報）では、締め付はビンは 一体の連結ピンまたは心合わせビンとして構成されている。締め付はビンの一端 は内側円錐部として、他端は外側円錐部として構成することができる。この装置 の場合締め付は過程は、外側円錐部を備えている保持ねじ（締め付けねじ）を締 めることにより行なう。締め付けねじを締めると、該締め付けねじを介して導入 される力がまずこの締め付けねじの側において心合わせビンに生じる。この時心 合わせビンはまず締め付けねじの側において横穴の嵌合ピン側の底にたいして押 圧され、嵌合ピンは嵌合穴の中に引き込まれる。

その直後に、心合わせビンの外側円錐部を対向している保持ねじの内側円錐部に 突き当たらせても同様のことが生じる。ある程度の締め付は作用が生じると、半 径方向の力を、嵌合ビンのリング面と接続スリーブの端面とを互いに押圧させる 軸方向の力成分へ完全に転換させることができる。このような締め付けにより、 心合わせビンの方向において連結装置を堅牢にさせることができる。

加工過程の際に生じるねじり力により互いに隣接している内側円錐部と外側円錐 部とが衝突する。この衝突は、特に心合わせビンが自らの軸線の周りに少しだけ 回動することによって可能になる。これにより、リング面と端面との間の締め付 は力が増し、従って連結部の剛性も増大する。さらに衝突効果により、連結領域 において非調和振動が生じる。その結果システムの固有振動数がねじりモーメン トとに応じて変位し、わずかに生じるねじり振動が緩和される。

さらに冒頭で述べた種類の装置では、締め付はビンを二つの部分から構成し、締 め付は過程をこれら二つの部分の間に配置され、機械側に配置される引込み装置 を介して軸方向に操作可能な引張りくさびによって生じさせることが知られてい る（くさび伝動装ｆ）。この構成においても締め付は過程の際には、外側円錐部 を備えた締め付はビンと、接続スリーブの雌ねじに設けられ内側円錐部を備えた 保持ねじとの締め付けが行なわれる。また連結装置の堅牢化は同様に締め付はビ ンの方向において行なわれる。

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の連結装置を次のように改善すること、即ち 締め付はビンの軸線にたいして横方向における曲げ強さが大きく、交換精度と緩 衝特性に優れているように改善することである。

この課題を解決するため、本発明は請求項１，２．６の特徴部分に記載された構 成要件を提案するものである。

他の有利な構成は従属項に記載されている。

本発明の技術思想は、互いに直交する二つの方向において嵌合ピンと嵌合穴とを 四点接触させれば、締め付はビンが変位可能であることを考慮して、正確に中心 に整向させることができること、よって高精度の交換が保証される点にある。こ れにより付加的に、互いに直交する曲げ方向において連結装置を堅牢にさせるこ ともできる。

これを達成させるため、本発明の第１実施例によれば、接続スリーブは、締め付 は過程の際に締め付はビンの軸方向へ弾性的に拡大可能であり、且つこれにたい して横方向にして互いに対角線方向に対向している領域において、直径を弾性的 に縮減させなから嵌合穴の内面と共に嵌合ピンの表面にたいして抑圧可能である 。嵌合ピンと嵌合穴の壁厚、外側公差及び内面公差とを適当に選定すれば、締め 付はビンの延在方向にたいして横方向における曲げ強さの向上、自動調心及び交 換精度の点での改善といった前記の効果をもたらす四点接触が得られる。さらに この効果により、曲げ振動及びねじり振動の際の連結装置の振動特性が改善され る。

本発明の課題を解決するための上記の構成にたいして二者択一的に、または上記 の構成と関連させて、本発明の他の実施例によれば、嵌合ピン内に設けられる横 穴が、嵌合ピン端部側の底の領域に、横穴の長さ方向に延びる凹部を有し、該凹 部が、その長縁において、締め付けられた締め付はビンのための接触部を形成し ている。この構成により、締め付は過程の際に嵌合ピンは横穴のピン端部側の底 に接触するのではなく、この底にたいして側方にずれている、横穴の二つの接触 線にたいして接触する。このように締め付は過程においては、嵌合ピンの軸方向 に作用する力成分ばがりでなく、締め付はビンを介して半径方向の力成分も嵌合 ピンに作用する。この半径方向の力成分は嵌合ピンをμ範囲で半径方向へ弾性的 に膨張させる。この膨張は締め付はビンの延在方向にたいして横方向における嵌 合遊隙を橋絡させ、従って前記したような効果をもたらす自動調心四点接触が得 られる。

さらにこれにより、場合によっては不都合をもたらす接続スリーブの少なくとも 部分的な弾性変形を減少させることができ、もしくはこのような変形を不必要と させることができる。

本発明の有利な構成によれば、凹部は、横穴にたいして嵌合ピン端部の方向へ偏 心している穿孔部によって形成され、該穿孔部の直径が横穴の直径よりも小さい 。基本的には、横穴が嵌合ビン端部の方向へ楕円状に変形することにより凹部を 形成することも可能である。

特に有利な構成は、凹部の長縁が、横穴の軸線の周りにおいて、端部側の大成に だいし±４０″ないし±５００の角度で交わっていることである。

この構成の他の利点は、締め付はビンが横穴の内部で付加的に締め付けられ、堅 牢にされることである。従って加工過程時のトルクの伝動が改善される。

上記構成と二者択一的に、または上記の構成に関連させて、本発明によれば、嵌 合ビンが、横穴の長さ方向へ延び横穴の内部の方へ開口している切欠きを有して いる。

この切欠きは、横穴の嵌合ビン自由端側の底の領域及び／または横穴の嵌合ビン 根部側の底の領域に配置することができる。この切欠きは、締め付は過程の際に 横穴を拡大させ、従って嵌合ビンを強く膨張させ、自動調心四点接触を生じさせ る。切欠きの深さは、該切欠きの底と嵌合ビン端部の間の壁厚の複数倍である。

必要な場合には、切欠きを、嵌合ピン端部を貫通しているスリットとして構成し てもよい。切欠きの幅はできるだけ狭く選定するのが望ましい。切欠きの領域に 埃が集積するのを防止するため、切欠きを弾性材料で充填することができる。

次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

第１図は　一体の締め付はビンを備えた連結装置を締め付は状態で図示した縦断 面図、 第２図は　第１図の連結装置の横断面図、第３図は　二つの部分から成る締め付 はビンを備えた連結装置を締め付は状態で図示した縦断面図、 第４図は　本発明にしたがって修正された嵌合ビンの横穴を備えた一つの工具部 分の側面図、第５図は　変形実施例の第４図に対応する側面図、である。

図面に図示した連結装置は、機械スピンドルに工具を着脱可能に連結させるため 、及び工具部分を互いに連結させるために用いる。ここで“工具部分”とは嵌合 ビンを有している部品、または嵌合穴を備えた接続スリーブを有している部品を 意味し、即ち特に工具ヘッド、工具シャフト、延長部品及び縮減部品、位置調整 ヘッド、スピンドル突出フランジ、場合によっては機械スピンドル自体を意味し ている。

第１図と第２図に図示した連結装置は、大体において、第１の工具部分１０から 軸方向に突出している嵌合ビン１２と、第２の工具部分１４から軸方向へ突出し ている収容スリーブ１６と、嵌合ビン１２を収容スリーブ１６の嵌合穴２０に引 き入れて、嵌合ビン１２を取り囲んでいる第１の工具部分１０のリングフランジ ２２と第２の工具部分１４のリング状の端面２４との間で平面締め付けを行なわ せるための締め付は機構１８がら構成されている。締め付は機構１８は、嵌合ビ ン１２の横穴２６内に移動可能に配置される締め付はビン２８と、収容スリーブ １６の雌ねじ３０’、３０′′で案内され、互いに対角線方向に対向している二 つの保持ねじ３２“、３２”とを有している。締め付はビン２８の外側円錐部３ ４は隣接している保持ねじ３２′の内側円錐部３６に係合している。締め付はビ ン２８は、外側円錐部３４に対向している端部に、保持ねじ３２″に一体成形さ れる外側円錐部４０を受け入れるための内側円錐部３８を有Ｌ７ている。

画工具部分１０と１４を互いに連結させるため、まず保持ねじ３２″をゆるめた 状態で収容スリーブ】６の嵌合ビン１２を平面２２．２４に接するまで嵌合穴２ ０の中にゆるく挿入する。次に保持ねじ３２″を雌ねじ３０″にねじ込み、まず 保持ねじ３２″と諦め付はビン２８とを互いに対向しあっている円錐面３８．４ ０の領域で接触させる。締め付は過程をさらに続行すると、締め付はビン２８の 外側円錐部３４が保持ねじ３２′に接触するまで締め付はビン２８は内側円錐部 ３６の中・＼挿入せしめられる。この状態で本来の締め付は過程が開始され、保 持ねじ３２’、３２’”によって導入される締め付は力４２’　、４２’″は、 軸線がずれているために、円錐形の接触面を介して、嵌合ビン１２を嵌合穴２０ の中へ引き込むスラスト力４４に転換せしめられる。

スラスト力４４により、矢印４６で示すように、第１の工具部分１０のリング面 ２２と第２の工具部分１４の端面２４との間で平面締め付けが生じる。この場合 この軸方向の締め付は力４４は、締め付はビン２８を介して、横穴２６のビン端 部４８側の大成５ｏの領域において嵌えられる。他方保持ねじの領域においては 、締め付は力をそれぞれの雌ねじ３０’　、３０”　を介して収容スリーブ１６ の内部で吸収し、消滅させねばならない。スリーブの壁厚と、スリーブの材料と 、保持ねじ、３２’。

３２″を介して導入される締め付は力とを互いに同調しあうように選定すること により、接続スリー・ブ１６を所望どうりに弾性変形させるために反作用力を利 用することができる。この弾性変形は、嵌合穴２ｏを締め付はビン２８の方向へ 引き延ばし、よってこれにたいして横方向において横断面を縮減させる（第２図 ）。このμ範囲の弾性変形を第１図と第２図では誇張して示した。締め付１づビ ン２８にたいして横方向における直径の縮減により、嵌合穴２０の内面は、通常 数μの大きざのはめあい遊隙を残１７て、互いに対向している側において嵌合ビ ン１２の表面にたいして押しつけられる。この場合嵌合ビン１２は矢印５２の方 向で両側から嵌合穴２ｏ内で締め付けられる。他方締め付はビン２８が嵌合ビン １２の横穴２６内を自在に移動可能であり、且つ接続スリーブ１６の中に不動に 配置されている保持ねじ３２’、３２”の間で締め付けられているので、嵌合ビ ン１２と嵌合穴２０の領域において自動調心的な四点接触が得られる。

第３図に図示したスピンドル接続部として構成される実施例が第１図及び第２図 の実施例と異なるのは、締め付はビン２８が横穴２６の中で互いに対向するよう に配置されている二つの部分２８’　、２８”に分割されていること、及び締め 付は過程を、締め付はビン２８°。

２８″の内側のくさび面にたいして作用し且つ引張り棒５０を介して軸方向へ移 動可能な引張りくさび５２を介して行なうことができることである。内側円錐部 ３６を有している保持ねじ３２は、嵌合穴２０の内部から収容スリーブ１６の雌 ねじ３０の中へねじ込まれ、締め付はビン２８’　、２８”の外側円錐部３４を 受け入れるための受入れ部を形成している。締め付は過程は第１図と第２図の実 施例に対応して互いに連結されるべき工具部分１０．１４へ伝えられる。よって これに関する説明は省略する。

第４図と第５図に図示した第１の工具部分１０の実施例では、嵌合ビン１２に付 加的な安全対策が講じられている。この安全対策は、上述した構成とは関係なく 、或いは関連して、嵌合ビン１２ど嵌合穴２０の間の自動調心的な四点接触を可 能にする。このため、締め付はビン２８を収容するための横穴２６は、ビン端部 ４８側の大成に凹部６０を有している。この凹部６０により、第４図と第５図に は図示していない嵌合ビン２８は、引込み力４４の作用により、最も深い位置で 端部側の大成５゜にたいして押圧されるのではな（、凹部６０の、外側側方へ移 動した縁６２にたいして押圧される。従って引込み力４４は、両縁線６２の領域 でそれぞれ軸方向の力成分と半径方向の力成分とに分けられる。この場合半径方 向の力成分により、嵌合ピン１２は締め付はビン２８にたいして横方向に半径方 向に弾性的に膨張せしめられる。

図示した実施例では、凹部６０は、横穴２６にたいして量ｅだけピン端部４８の 方へ偏心したより小径ｄの穿孔部によって形成されている。しかし四部６０は丸 い必要はなく、他の形状に構成してもよい。重要なことは、端部側の大成領域に 自由空間が生じ、この自由空間が締め伺はビン２８によって接触なしに架橋され ることである。

嵌合ピン１２の膨張は、大成からビン端部４８へ通じる、及び／またはビン根部 ６８へ通じる切欠き６４゜６４′によって増大させることができる。切欠き６４ は溝として（第４図）、或いは貫通するスリットとして構成することができる。

埃の集積を避けるため、切欠き６４．６４”はエラストマー材料で充填してもよ い。

補正書の写しく翻訳文）提出書　く特許法第１８４条の８）平成　４年　３月　 ３日

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．共通の軸線、特に回転軸線を有している二つの工具部分を連結させるための 装置であって、第１の工具部分から軸方向に突出している嵌合ピンと、該嵌合ビ ンをその根部において取り囲んでいるリング面と、第２の工具部分から軸方向に 突出し、嵌合ピンを収容するための嵌合穴とリング面にたいして押圧可能な端面 とを有している接続スリーブと、嵌合ピンの横穴内で移動可能に、場合によって はその軸線の周りに回動可能に配置され、端部に内側円錐部または外側円錐部或 いはくさび傾斜部を有している一体または複数の部分から成る締め付けピンと、 接続スリーブの、互いに対角線方向に対向している雌ねじで案内され、接続スリ ーブの内部に向けられ、締め付けピンの内側円錐部または外側円錐部或いはくさ び傾斜部に対応する外側円錐部または内側円錐部或いはくさび傾斜部を有し、締 め付け過程の際に締め付けピンによってくさび状に固定可能な二つの保持ねじと を有し、締め付けピンと保持ねじとが、締め付け過程の際に嵌合ピンを嵌合穴の 中へ引込み且つリング面と前記端面とを相互に押圧させるように軸線をずらして 配置されている、二つの工具部分を連結させるための装置において、 接続スリーブ（１６）が、締め付け過程の際に締め付けピン（２８）の軸方向へ 弾性的に拡大可能であり、且つこれにたいして横方向にして互いに対角線方向に 対向している領域（５２）において、直径を弾性的に縮減させながら嵌合穴（２ ０）の内面と共に嵌合ピン（１２）の表面にたいして押圧可能であることを特徴 とする装置。
2. ２．共通の軸線、特に回転軸線を有している二つの工具部分を連結させるための 装置であって、第１の工具部分から軸方向に突出している嵌合ピンと、該嵌合ピ ンをその根部において取り囲んでいるリング面と、第２の工具部分から軸方向に 突出し、嵌合ピンを収容するための嵌合穴とリング面にたいして押圧可能な端面 とを有している接続スリーブと、嵌合ピンの横穴内で移動可能に、場合によって はその軸線の周りに回動可能に配置され、端部に内側円錐部または外側円錐部或 いはくさび傾斜部を有している一体または複数の部分から成る締め付けピンと、 接続スリーブの、互いに対角線方向に対向している雌ねじで案内され、接続スリ ーブの内部に向けられ、締め付けピンの内側円錐部または外側円錐部或いはくさ び傾斜部に対応する外側円錐部または内側円錐部或いはくさび傾斜部を有し、締 め付け過程の際に締め付けビンによってくさび状に固定可能な二つの保持ねじと を有し、締め付けピンと保持ねじとが、締め付け過程の際に嵌合ピンを嵌合穴の 中へ引込み且つリング面と前記端面とを相互に押圧させるように軸線をずらして 配置されている、二つの工具部分を連結させるための装置において、 嵌合ピン（１２）内に設けられる横穴（２６）が、嵌合ピン端部側の底の領域に 、横穴（２６）の長さ方向に延びる凹部（６０）を有し、該凹部（６０）が、そ の長縁（６２）において、締め付けられた締め付けピン（２８）のための接触部 を形成していることを特徴とする装置。
3. ３．凹部（６０）が、横穴（２６）にたいして嵌合ピン端部（４８）の方向へ偏 心している穿孔部によって形成され、該穿孔部の直径が横穴（２６）の直径よリ も小さいことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. ４．横穴（２６）が嵌合ピン端部（４８）の方向へ楕円状に変形することにより 前記凹部が形成されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
5. ５．凹部（６０）の長縁（６２）が、横穴（２６）の軸線の周りにおいて、端部 側の穴底にたいし±４０°ないし±５０°の角度で交わっていることを特徴とす る、請求項２に記載の装置。
6. ６．嵌合ピン（１２）が、横穴（２６）の長さ方向へ延び横穴（２６）の内部の 方へ開口している切欠き（６４，６４′）を有していることを特徴とする、請求 項２に記載の装置。
7. ７．切欠き（６４）が、横穴（２６）の嵌合ピン自由端側の底（５０）の領域に 配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. ８．切欠き（６４′）が、横穴（２６）の嵌合ピン根部（６８）側の底の領域に 配置されていることを特徴とする、請求項６または７に記載の装置。
9. ９．切欠き（６４．６４′）の深さが、該切欠きの底と嵌合ピン端部（４８）の 間の壁厚の複数倍であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
10. １０．切欠き（６４）が、嵌合ピン端部（４８）を貫通しているスリットとして 構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
11. １１．切欠き（６４，６４′）が弾性材料で充填されていることを特徴とする、 請求項６に記載の装置。
12. １２．共通の軸線、特に回転軸線を存している二つの工具部分を連結させるため の装置であって、第１の工具部分から軸方向に突出している嵌合ピンと、該嵌合 ピンをその根部において取り囲んでいるリング面と、第２の工具部分から軸方向 に突出し、嵌合ピンを収容するための嵌合穴とリング面にたいして押圧可能な端 面とを有している接続スリーブと、嵌合ピンの横穴内で移動可能に、場合によっ てはその軸線の周りに回動可能に配置され、端部に内側円錐部または外側円錐部 或いはくさび傾斜部を有している一体または複数の部分から成る締め付けピンと 、接続スリーブの、互いに対角線方向に対向している雌ねじで案内され、接続ス リーブの内部に向けられ、締め付けピンの内側円錐部または外側円錐部或いはく さび傾斜部に対応する外側円錐部または内側円錐部或いはくさび傾斜部を有し、 締め付け過程の際に締め付けピンによってくさび状に固定可能な二つの保持ねじ とを有し、締め付けピンと保持ねじとが、締め付け過程の際に嵌合ピンを嵌合穴 の中へ引込み且つリング面と前記端面とを相互に押圧させるように軸線をずらし て配置されている、二つの工具部分を連結させるための装置において、 嵌合ピン（１２）が、横穴（２６）の長さ方向に延び横穴（２６）の内部の方へ 開口している切欠き（６４，６４′）を有していることを特徴とする装置。