JPH0727707U

JPH0727707U - 軸状部材の連結装置

Info

Publication number: JPH0727707U
Application number: JP5811293U
Authority: JP
Inventors: 毅小峰; 治明久保
Original assignee: Big Daishowa Seiki Co Ltd
Current assignee: Big Daishowa Seiki Co Ltd
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】軸状部材の連結装置として、クリアランスを
必要とする簡単な凹凸嵌合構造であるにも関わらず、最
終的な連結状態において連結された二部材の軸心を完全
に一致させることができ、端面接合によって軸心の直線
性も確保できるものを提供する。【構成】円形中心孔１１を有する第一軸状部材１と、
第一軸状部材１に対し、丸軸状凸部２１を円形中心孔１
１に挿嵌して対向端面が接合するように連結させる第二
軸状部材２とからなり、丸軸状凸部２１の根元の環状溝
２２環状溝２２に、周方向複数個の球体４…を外側へ一
部突出状に保持させた弾性高分子材料からなるリング状
のリテーナー３が嵌着され、球体４…群に外接する仮想
円の外径Ｄ ₄が円形中心孔１１の内径Ｄ₁と同一又は僅
かに大に設定されてなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、二つの軸状部材を凹凸嵌合により同軸状に連結するための連結装置に関するものであり、例えば切削工具用ホルダーに工具ヘッドを取り付けるための連結手段等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械による切削加工においては、コンピュターを利用した数値制御等により加工精度がますます高まる傾向にあるが、これに対応して切削工具及び工具ホルダーと工作機械側の回転軸体との連結部における軸心の位置や直線性等をミクロン単位に精密設定する必要が生じている。

【０００３】従来、工具ホルダーを工作機械側の回転軸体に取り付けたり、工具ホルダーに工具ヘッドを取り付ける手段として、（ａ）被連結側の部材と連結側の部材の両者を単に凹凸嵌合して該嵌合部を半径方向のセットネジにより固定する方式、（ｂ）同様の凹凸嵌合において、先細テーパ面としたセットネジの先端部を嵌合した凸部側の半径方向の奥細テーパ孔に嵌入し、両テーパ面同士の接触による誘導作用で両者を引き付けて端面接合させる方式、（ｃ）両者の凹凸嵌合部を螺合構造としてねじ込みにより端面接合させる方式等が汎用されていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、前記従来の（ａ）〜（ｄ）のいずれの方式においても、軸心の求心性と直線性を共に精密に設定することが困難であり、近年における切削加工の精度向上の要望に充分に対処できないという問題があった。

【０００５】すなわち、（ａ）の方式では、凹凸嵌合に必要なクリアランスにより、セットネジを締め付けた際に両者が偏心すると共に、両者が端面で密着しないために加工中にがたつきや芯振れを生じ易くなる。また（ｂ）及び（ｃ）の方式では端面接合するが、前者では（ａ）の方式と同様の嵌合部のクリアランスによる偏心、後者でも螺合部に必要なクリアランスによる偏心が避けられない。

【０００６】更に（ｃ）の方式においては、連結のために工具ホルダー又は工具ヘッド自体を回転操作することになるため、作業性が悪い上、締め付け状態の回転位置が一定せず、中ぐりヘッド等の刃先が軸心から離れた工具では刃先位置にばら付きを生じることになる。

【０００７】本考案は、上述の状況に鑑み、軸状部材の連結装置として、前記（ａ）や（ｂ）の方式ようにクリアランスを必要とする簡単な凹凸嵌合構造であるにも関わらず、最終的な連結状態において連結された二部材の軸心を完全に一致させることが可能であり、且つ端面接合によって剛性も確保できるものを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案に係る軸状部材の連結装置は、一端側に開口した円形中心孔１１を有する第一軸状部材１と、この第一軸状部材１に対し、一端側の丸軸状凸部２１を前記円形中心孔１１に挿嵌して対向端面が接合するように連結させる第二軸状部材２とからなり、該第二軸状部材２の丸軸状凸部２１の根元に環状溝２２が形成されると共に、この環状溝２２に、複数個の球体４… が弾性高分子材料からなるリング状のリテーナー３を介して周方向に沿って所定間隔置きに保持され、且つ前記球体４…群に外接する仮想円の外径Ｄ₄が前記円形中心孔１１の内径Ｄ₁と同一又は僅かに大に設定されてなる構成を採用したものである。

【０００９】

【作用】

第一軸状部材１の円形中心孔１１に第二軸状部材２の丸軸状凸部２１を挿嵌させる上で、円形中心孔１１と丸軸状凸部２１との間には数μｍ程度のクリアランスｔが必要であり、従って丸軸状凸部２１の外径Ｄ₂は円形中心孔１１の内径Ｄ ₁ よりも僅かに小さく設定されることになる（Ｄ₂＝Ｄ₁−２ｔ）。しかるに、丸軸状凸部２１の根元部の環状溝２２に複数個の球体４…を保持させたリング状のリテーナー３が嵌着されており、その球体４…群に外接する仮想円の外径Ｄ₄ が前記円形中心孔１１の内径Ｄ₁と同一又は僅かに大（Ｄ₄≧Ｄ₁）に設定されているため、円形中心孔１１に丸軸状凸部２１を根元部まで嵌合させた際、球体４…群が円形中心孔１１の内周に接して、実質的に前記クリアランスｔのない形となり、且つ両軸状部材１，２の端面１ａ，１ｂ同士が接合するから、両軸状部材１，２は軸心が直線状に完全に一致した剛結合状態になる。

【００１０】なお、前記仮想円の外径Ｄ₄は、円形中心孔１１の内径Ｄ₁と同一とするよりも、僅か（数μｍ程度）に大に設定することが望ましい。すなわち、各球体４は円形中心孔１１の内周面ならびに環状溝２２の表面に対して点接触するから、Ｄ ₄ ＞Ｄ₁であっても、両軸状部材１，２の強制嵌合による大きな受圧が各球体４の両側の点接触部を結ぶ直径方向に集中し、各球体４の接触面側がある程度の弾性変形を伴って円形中心孔１１の内周面と環状溝２２の表面の両方に食い込む形になるから、より剛体的な嵌合状態を実現できる。

【００１１】しかして、前記リテーナー３が弾性高分子材料からなるため、円形中心孔１１に丸軸状凸部２１を嵌合する過程で、各球体４は、円形中心孔１１に最初に接触した時点よりリテーナー３の変形を伴って丸軸状凸部２１の基部側へ転動しながら、円形中心孔１１の内周面と環状溝２２の表面との間に挟み込まれてゆくことになり（図３及び図４参照）、また丸軸状凸部２１を嵌合状態から離脱させる際には、上記とは逆方向に転動して元の位置に復帰し、変形していたリテーナー３もそれ自体の弾性復元力により元の形に戻る。従って、上記嵌合と離脱のいずれの場合でも球体４…群での摺接摩擦を生じず、その操作を小さい力で円滑に容易に行えると共に、球体４…とその対接部の摩耗を軽減でき、それだけ両軸状部材１，２の耐久性が増すことになる。

【００１２】また、このようにリテーナー３が弾性高分子材料製であるため、拡径させて環状溝２２に嵌装することが可能になると共に、球体４…を該リテーナー３に設けた若干径小の孔に押し込むだけで抜落しない状態に保持させることができ、しかもリテーナー３自体は一般的なゴムや合成樹脂の成形法によって極めて簡単に安価に製作できる。

【００１３】これに対し、リテーナーを金属製とする場合は、その製作ならびに球体４…の嵌装に非常に手間がかかり高コストに付く上、拡径不能であるため、分割型として環状溝２２に嵌装後にリング状に連結する構造とするか、もしくは丸軸状凸部２１に環状溝２２を設けず、その根元部に外嵌してスナップリング等で抜け止めする構造を採用せざるを得ない。しかるに、前者の構造では、リテーナーの製作コストがより高く付くと共に、丸軸状凸部２１への装着操作が非常に煩雑となる欠点がある。一方、後者の構造では、フランジ状に突出したリテーナー部を嵌合させるために円形中心孔１１の開口縁部に環状段部を設けることになるが、該環状段部の周囲が薄肉化して変形し易くなって連結部の剛性低下を招き、また第一軸状部材１側の端面面積ひいては両軸状部材１，２の端面接触面積が小さくなるから、剛性の低下を招くという難点がある。

【００１４】更に、金属製のリテーナーではそれ自体で球体４…を転動及び元位置への復帰可能に保持できないことから、該転動のために、該リテーナーと共に弾性高分子材料等からなる別のリングを丸軸状凸部２１に嵌装し、該リングの変形を利用して球体４…をリテーナーと一体に移動させる構成が必要となる。しかるに、このように別のリングを併用する構成では、それだけ部品点数が多くなって材料コストも高く付き、丸軸状凸部２１への装着にも手間がかかることになる。なお、各球体４毎に復帰用のコイルスプリングを設けることも考えられるが、製作コスト面より実用性に乏しい。

【００１５】

【実施例】

図１は本考案の一実施例に係る軸状部材の連結装置を示す。図において、１は一端側に開口した同心状の円形中心孔１１を有する第一軸状部材、２は一端側に同心状の丸軸状凸部２１を有する第二軸状部材であり、両軸状部材１，２は後者の丸軸状凸部２１を前者の円形中心孔１１に嵌装することによって同軸状に連結されるようになっている。なお、第一軸状部材１は、工作機械においては主軸側つまり駆動側の回転軸体であり、例えば分割型工具ホルダーにおけるテーパシャンク部を有する軸部材、工作機械のスピンドル、該スピンドルに連結される中間軸等である。また第二軸状部材２は、工作機械においては上記の駆動側の回転軸体に連結される従動側の軸体であり、例えば他端側にテーパコレットチャック方式やニードルロールロック方式等の工具チャック機構を有する工具ホルダー、分割型工具ホルダーにおける上記同様の工具チャック機構を有する工具側の軸体、基端側に上記の丸軸状凸部２１を有して他端側に切削刃を備えた切削工具又は工具ヘッド等である。

【００１６】第二軸状部材２は、丸軸状凸部２１の根元部に形成された環状溝２２に、周方向複数個の球体４…を保持するリング状のリテーナー３が嵌着されると共に、該丸軸状凸部２１の中間部に設けた径方向の貫通孔２３に、一端側を円錐部５ａとして他端側に円錐状凹部５ｂを備えるスライドピン５が装填されている。なお、丸軸状凸部２１の外径Ｄ₂は、第一軸状部材１の円形中心孔１１へ挿入可能とするために、該円形中心孔１１の内径Ｄ₁よりも僅か（数μｍ程度）に小さく設定されている。即ち、Ｄ₂＜Ｄ₁、両者２１，１１間のクリアランスをｔ（図３〜図４参照）とすれば、Ｄ₂＝Ｄ₁−２ｔである。

【００１７】リテーナー３は、ゴムや合成樹脂エラストマー等の弾性高分子材料からなり、図２でも示すように、内外方向に透通する保持孔３ａ…が周方向に沿って等間隔に設けてあり、各保持孔３ａに鋼の如き剛性材料からなる球体４が装填されており、また環状溝２２の嵌着時に後部側とする内周縁部３ｂを外開きテーパ状として該後部側を薄肉化している。しかして、各球体４は、リテーナー３の半径方向の厚みよりも大きい直径ｄを有しており、もって該リテーナー３の環状溝２２への嵌着状態において当該リテーナー３より一部突出した状態にある。また、リテーナー３の各保持孔３ａは、球体４の直径ｄよりも若干小さい内径に設定され、リテーナー３自体の弾性を利用して各球体４を押し込んで保持させると共に、該リテーナー３の上記嵌着状態において球体４が抜出しにくくなるように、外側開口部を窄まった形にしてある。

【００１８】ここで、各球体４の直径ｄは環状溝２２の深さよりも大であり、この球体４の２個分の直径２ｄと環状溝２２の外径Ｄ₃との和、つまりリテーナー３の環状溝２２への嵌着状態における球体４…群に対する外接する仮想円の外径Ｄ₄は、第一軸状部材１の円形中心孔１１の内径Ｄ₁よりも僅か（数μｍ程度）に大きくなるように設定されている。即ち、Ｄ₃＋２ｄ＝Ｄ₄＞Ｄ₁である。

【００１９】なお、第一軸状部材１にはそれぞれ円形中心孔１１の内外に透通して互いに対向する半径方向のねじ孔１２，１３が設けられおり、後者の外側開口縁１３ａが外開きテーパ状をなす後者のねじ孔１３に、先端に円錐状凹部６ａを有するテーパねじ６が螺着されている。しかして、円形中心孔１１に第二軸状部材２の丸軸状凸部２１を一杯に嵌挿した状態において、該丸軸状凸部２１の貫通孔２３に対し、ねじ孔１２が円形中心孔１１の内奥側へ、またねじ孔１３が同開口側へ、それぞれ偏心するように位置設定されている。

【００２０】上記構成の第一軸状部材１と第二軸状部材２とを連結するには、両軸状部材１，２を後者の貫通孔２３が前者の両ねじ孔１２，１３に臨む姿勢として、そのまま丸軸状凸部２１を円形中心孔１１に挿入して、両軸状部材１，２の端面１ａ，１ｂ同士を接合させればよい。即ち、丸軸状凸部２１の外径Ｄ₂が円形中心孔１１の内径Ｄ₁よりも僅かに小さいため、この挿入は途中まで殆ど抵抗なく進むが、図３に示すように最終段階ではリテーナー３に保持された球体４…群に円形中心孔１１の開口縁部が圧接し、更に強制嵌合を行うことにより、これら球体４… 群が接圧によって対向する接触面側を弾性変形させつつ丸軸状凸部２１の基部側へ転動して、円形中心孔１１の内周面と環状溝２２の表面との間に挟み込まれてゆき、最終的に図４に示すように両軸状部材１，２の端面１ａ，２ａ相互を密接した状態となる。しかして、リテーナー３の後部側は、転動する球体４に押されて変形し、図４の如く球体４と環状溝２２の後部側壁との間で挟圧された状態となる。

【００２１】かくして丸軸状凸部２１の円形中心孔１１への嵌挿が終われば、図５に示すように、第一軸状部材１のねじ孔１２に円錐状先端７ａを有するクランプねじ７を螺入して締め付ける。これにより、該クランプねじ７の円錐状先端７ａが丸軸状凸部２１の貫通孔２３に装填されているスライドピン５の円錐状凹部５ｂに嵌入して圧接すると共に、該スライドピン５の円錐部５ａがネジ孔１３に螺着されているテーパねじ６の円錐状凹部６ａに嵌入して圧接するが、両ねじ孔１２，１３が貫通孔２３に対して既述のように偏心しているため、クランプねじ７の締め付け力がスライドピン５の両側のテーパ接合による誘導作用で丸軸状凸部２１を円形中心孔１１の内奥側へ引き込むように働き、もって両軸状部材１，２の端面１ａ，２ａ相互が強く圧接し、且つスライドピン５とテーパねじ６及びクランプねじ７との係合により、両軸状部材１，２の一方の回転力が他方に直接的に伝わることになる。

【００２２】上記の連結状態では、丸軸状凸部２１側の球体４…群が周方向全体にわたって円形中心孔１１の内周に圧接して、両者２１，１１が実質的にクリアランスのない嵌合状態となっているため、両軸状部材１，２の軸心は完全に一致し、また対向する端面１ａ，２ａ相互の強い圧接により両軸状部材１，２の軸心の直線性も確保され、且つ連結部全体が大きな剛性を持つものとなる。しかして、この連結状態より、クランプねじ７を外して丸軸状凸部２１を円形中心孔１１から抜出させれば、球体群４…は嵌挿時とは逆方向に転動して元の位置に復帰し、変形していたリテーナー３の後部側も弾性復元力によって元の状態に戻ることになる。

【００２３】なお、上記実施例では両軸状部材１，２の一方の回転力を他方に伝える手段として互いにテーパ嵌合するスライドピン５とテーパねじ６及びクランプねじ７を用いているが、本考案においては、通常のセットねじによるサイドロック方式、先端テーパ状のクランプねじを丸軸状凸部に設けたテーパ凹部に嵌合する方式、連結部の外周側でのキー係合方式等、種々の回転力伝達手段を採用できる。

【００２４】

【考案の効果】

本考案によれば、例えば切削工具用ホルダーと工具ヘッドのような二つの軸状部材を凹凸嵌合により同軸状に連結する装置として、クリアランスを必要とする簡単な凹凸嵌合構造であるにも関わらず、最終的な連結状態において連結された両軸状部材の軸心が完全に一致すると共に、端面接合によって両軸状部材にわたる軸心の直線性も確保でき、しかも連結部全体が大きな剛性を持つものとなり、また連結操作が非常に容易であって、且つ両軸状部材の連結部の構造が簡素で部品点数も少なく、該連結部を低コストで容易にの加工製作できるものが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る軸状部材の連結装置
における連結前の状態を示す半縦断側面図。

【図２】同連結装置に用いるリテーナーの一部破断背
面図。

【図３】同連結装置による連結操作を示す要部の断面
図。

【図４】同要部の連結後の状態を示す断面図。

【図５】同連結装置の連結後の連結後の状態を示す縦
断側面図。

【符号の説明】

１第一軸状部材２第二軸状部材３リテーナー４球体１１円形中心孔２１丸軸状凸部２２環状溝Ｄ₁ 円形中心孔の内径Ｄ₄ 球体群に外接する仮想円の外径

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一端側に開口した円形中心孔を有する第
一軸状部材と、この第一軸状部材に対し、一端側の丸軸
状凸部を前記円形中心孔に挿嵌して対向端面が接合する
ように連結させる第二軸状部材とからなり、該第二軸状
部材の丸軸状凸部の根元に環状溝が形成されると共に、
この環状溝に、複数個の球体が弾性高分子材料からなる
リング状のリテーナーを介して周方向に沿って所定間隔
置きに保持され、且つ前記球体群に外接する仮想円の外
径が前記円形中心孔の内径と同一又は僅かに大に設定さ
れてなる軸状部材の連結装置。