(57)【要約】内側カートリッジ受容溝及び外側カートリッジ受容溝（５０Ａ及び５０Ｂ）から成る、組にして配列された複数のカートリッジ受容溝（９０）を有する、カッター・ヘッド本体（４２）を含む、歯車ホブ・カッター・システム（４０）。各組の内側カートリッジ受容溝及び外側カートリッジ受容溝（５０Ａ及び５０Ｂ）は、対応する内側カートリッジ・アセンブリ及び外側カートリッジ・アセンブリ（１０Ａ及び１０Ｂ）を受容することができる。内側カートリッジ・アセンブリ及び外側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応するカートリッジ受容溝内に確実に適切に配置されるように、内側カートリッジ受容溝とそれに対応する内側カートリッジ・アセンブリの寸法の１つ、好ましくは長さ（ＬＩ又はＬＯ）が、外側カートリッジ受容溝とそれに対応する外側カートリッジ・アセンブリと異なっていることによって、エラー防止システムが形成される。カートリッジ受容溝（５０）とカッター・ヘッド本体（４２）との間には、変形可能領域（５８）が設けられている。この変形可能領域（５８）は、クランプ部材（４６）がクランプ・パッド（５６）を押圧したときの、変形可能領域の変形量を制御するための、屈曲領域（５８ａ’）を含む。本発明は、少なくとも２つの切削端において割出し可能な切削用インサート（１２）を含むカートリッジ・アセンブリ（１０）を提供することによって、摩耗又は破損した場合に全体を廃棄する必要のある切削刃を用いる従来のカッター・システムに比べて、コストを削減することができる。
2005523170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のカッター・ヘッド本体を備え、
前記カッター・ヘッド本体の周辺部に形成された、クランプ部材を受容することのできる少なくとも１つの穴を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成された、カートリッジ・アセンブリを受容することのできる少なくとも１つのカートリッジ受容溝を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成され、且つ、前記カッター・ヘッド本体の前記周辺部と前記少なくとも１つのカートリッジ受容溝との間に配置された、少なくとも１つのクランプ溝を備え、該クランプ溝が、前記カートリッジ受容溝との間に前記カッター・ヘッド本体の変形可能領域を形成し、該変形可能領域が、該変形可能領域に形成された所定パターンの溝により画定される屈曲領域を含み、
前記屈曲領域によって、前記カートリッジ・アセンブリを前記カッター・ヘッド本体に固定するのに、前記クランプ部材によって前記少なくとも１つのカートリッジ受容溝に及ぼされる必要のある力の量が決まる、
カッター・システム。
【請求項２】
前記カートリッジ・アセンブリが、カートリッジと、支持ブロックと、該支持ブロックに取り付けられた切削用インサートとを備える、請求項１に記載のカッター・システム。
【請求項３】
前記切削用インサートが、割出し可能な切削用インサートから成る、請求項２に記載のカッター・システム。
【請求項４】
前記カートリッジが、前記カートリッジ・アセンブリが前記少なくとも１つのカートリッジ受容溝に受容されたとき、前記カートリッジと前記カートリッジ受容溝との間にクリアランスをもたらすような長さを有する、請求項２に記載のカッター・システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのクランプ溝が、該クランプ溝から突出するクランプ・パッドを含む、請求項１に記載のカッター・システム。
【請求項６】
前記クランプ部材が前記クランプ・パッドを押圧することによって、前記屈曲領域が前記カートリッジ・アセンブリを押圧して、前記カートリッジ・アセンブリが前記カッター・ヘッド本体に固定される、請求項５に記載のカッター・システム。
【請求項７】
前記所定パターンの溝が、間の距離を画定する１組のほぼ平行な溝から成る、請求項１に記載のカッター・システム。
【請求項８】
円盤状のカッター・ヘッド本体を備え、
前記カッター・ヘッド本体の周辺部に形成された、クランプ部材を受容することのできる複数の穴を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成され、且つ、外側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる外側カートリッジ受容溝と、内側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる内側カートリッジ受容溝とを含む、少なくとも１組のカートリッジ受容溝を備え、該内側カートリッジ・アセンブリ及び該外側カートリッジ・アセンブリがそれぞれ、カートリッジと、支持ブロックと、該支持ブロックに取り付けられた割出し可能な切削用インサートとを備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成され、且つ、前記カッター・ヘッド本体の前記周辺部と前記少なくとも１つのカートリッジ受容溝との間に配置された、複数のクランプ溝を備え、該クランプ溝が、前記カートリッジ受容溝との間に前記カッター・ヘッド本体の変形可能領域を形成し、該変形可能領域が、該変形可能領域に形成された所定パターンの溝により画定される屈曲領域を含む、
カッター・システム。
【請求項９】
前記カートリッジが、前記内側カートリッジ・アセンブリ及び前記外側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に適切に配置されたとき、前記カートリッジと前記カートリッジ受容溝との間にクリアランスをもたらすような長さを有する、請求項８に記載のカッター・システム。
【請求項１０】
前記クランプ溝のそれぞれが、該クランプ溝から突出するクランプ・パッドを含む、請求項９に記載のカッター・システム。
【請求項１１】
前記クランプ部材が前記クランプ・パッドを押圧することによって、前記屈曲領域が前記カートリッジを押圧して、前記カートリッジ・アセンブリが前記カッター・ヘッド本体に固定される、請求項１０に記載のカッター・システム。
【請求項１２】
前記外側カートリッジ受容溝が、前記内側カートリッジ受容溝とは異なる寸法を有することによって、前記外側カートリッジ・アセンブリ及び前記内側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に確実に適切に配置されるようにする、エラー防止システムが形成される、請求項８に記載のカッター・システム。
【請求項１３】
前記異なる寸法が、長さ及び幅の一方である、請求項１２に記載のカッター・システム。
【請求項１４】
円盤状のカッター・ヘッド本体を備え、
前記カッター・ヘッド本体の周辺部に形成された、クランプ部材を受容することのできる複数の穴を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成され、且つ、外側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる外側カートリッジ受容溝と、内側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる内側カートリッジ受容溝とを含む、少なくとも１組のカートリッジ受容溝を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成された複数のクランプ溝を備え、該クランプ溝のそれぞれが、前記カッター・ヘッド本体の前記周辺部と該クランプ溝に対応する前記カートリッジ受容溝との間に配置され、該クランプ溝が、前記カートリッジ受容溝との間に前記カッター・ヘッド本体の変形可能領域を形成し、該変形可能領域が、該変形可能領域に形成された所定パターンの溝により画定される屈曲領域を含み、該クランプ溝のそれぞれが、該クランプ溝から突出するクランプ・パッドを含み、
前記クランプ部材が前記クランプ・パッドを押圧することによって、前記屈曲領域が前記カートリッジを押圧して、前記カートリッジ・アセンブリが前記カッター・ヘッド本体に固定される、
歯車ホブ・カッター・システム。
【請求項１５】
前記内側カートリッジ・アセンブリ及び前記外側カートリッジ・アセンブリがそれぞれ、カートリッジと、支持ブロックと、該支持ブロックに取り付けられた切削用インサートとを備える、請求項１４に記載のカッター・システム。
【請求項１６】
前記切削用インサートが、割出し可能な切削用インサートから成る、請求項１５に記載のカッター・システム。
【請求項１７】
前記カートリッジが、前記内側カートリッジ・アセンブリ及び前記外側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に適切に配置されたとき、前記カートリッジと前記カートリッジ受容溝との間にクリアランスをもたらすような長さを有する、請求項１５に記載のカッター・システム。
【請求項１８】
前記外側カートリッジ受容溝が、前記内側カートリッジ受容溝とは異なる寸法を有することによって、前記外側カートリッジ・アセンブリ及び前記内側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に確実に適切に配置されるようにする、エラー防止システムが形成され、前記異なる寸法が、長さ及び幅の一方である、請求項１４に記載のカッター・システム。
【請求項１９】
円盤状のカッター・ヘッド本体を備え、
前記カッター・ヘッド本体の周辺部に形成された、クランプ部材を受容することのできる複数の穴を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成され、且つ、外側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる外側カートリッジ受容溝と、内側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる内側カートリッジ受容溝とを含む、少なくとも１組のカートリッジ受容溝を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成された複数のクランプ溝を備え、該クランプ溝のそれぞれが、前記カッター・ヘッド本体の前記周辺部と該クランプ溝に対応する前記カートリッジ受容溝との間に配置され、該クランプ溝が、前記カートリッジ受容溝との間に前記カッター・ヘッド本体の変形可能領域を形成し、
前記外側カートリッジ受容溝が、前記内側カートリッジ受容溝とは異なる寸法を有することによって、前記外側カートリッジ・アセンブリ及び前記内側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に確実に適切に配置されるようにする、エラー防止システムが形成される、
カッター・システム。
【請求項２０】
前記内側カートリッジ・アセンブリ及び前記外側カートリッジ・アセンブリがそれぞれ、カートリッジと、支持ブロックと、該支持ブロックに取り付けられた切削用インサートとを備える、請求項１９に記載のカッター・システム。
【請求項２１】
前記切削用インサートが、割出し可能な切削用インサートから成る、請求項２０に記載のカッター・システム。
【請求項２２】
前記カートリッジが、前記内側カートリッジ・アセンブリ及び前記外側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に適切に配置されたとき、前記カートリッジと前記カートリッジ受容溝との間にクリアランスをもたらすような長さを有する、請求項２０に記載のカッター・システム。
【請求項２３】
前記クランプ溝のそれぞれが、該クランプ溝から突出するクランプ・パッドを含む、請求項２２に記載のカッター・システム。
【請求項２４】
前記クランプ部材のうちの１つが前記クランプ・パッドを押圧することによって、前記変形可能領域が前記カートリッジを押圧して、前記カートリッジが前記カートリッジ受容溝に固定される、請求項２３に記載のカッター・システム。
【請求項２５】
前記異なる寸法が、長さ及び幅の一方である、請求項１９に記載のカッター・システム。
【請求項２６】
円盤状のカッター・ヘッド本体を備え、
前記カッター・ヘッド本体の周辺部に形成された、クランプ部材を受容することのできる複数の穴を備え、
前記カッター・ヘッドにおいて、前記カッター・ヘッド本体の前記周辺部に近接して形成された、複数のクランプ溝を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成され、且つ、外側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる外側カートリッジ受容溝と、内側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる内側カートリッジ受容溝とを含む、少なくとも１組のカートリッジ受容溝を備え、該内側カートリッジ・アセンブリ及び該外側カートリッジ・アセンブリがそれぞれ、カートリッジと、支持ブロックと、該支持ブロックに取り付けられた切削用インサートとを備える、
カッター・システム。
【請求項２７】
前記切削用インサートが、割出し可能な切削用インサートから成る、請求項２６に記載のカッター・システム。
【請求項２８】
前記複数のクランプ溝のうちの少なくとも１つが、前記カッター・ヘッド本体の前記周辺部と該クランプ溝に対応する前記カートリッジ受容溝との間に配置され、該クランプ溝が、前記カートリッジ受容溝との間に前記カッター・ヘッド本体の変形可能領域を形成する、請求項２６に記載のカッター・システム。
【請求項２９】
前記カートリッジが、前記内側カートリッジ・アセンブリ及び前記外側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に適切に配置されたとき、前記カートリッジと前記カートリッジ受容溝との間にクリアランスをもたらすような長さを有する、請求項２８に記載のカッター・システム。
【請求項３０】
前記クランプ溝のそれぞれが、該クランプ溝から突出するクランプ・パッドを含む、請求項２９に記載のカッター・システム。
【請求項３１】
前記クランプ部材のうちの１つが前記クランプ・パッドを押圧することによって、前記変形可能領域が前記カートリッジを押圧して、前記カートリッジが前記カートリッジ受容溝に固定される、請求項３０に記載のカッター・システム。
【請求項３２】
前記外側カートリッジ受容溝が、前記内側カートリッジ受容溝とは異なる寸法を有することによって、前記外側カートリッジ・アセンブリ及び前記内側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に確実に適切に配置されるようにする、エラー防止システムが形成される、請求項２６に記載のカッター・システム。
【請求項３３】
前記異なる寸法が、長さ及び幅の一方である、請求項３２に記載のカッター・システム。
【請求項３４】
円盤状のカッター・ヘッド本体を備え、
前記カッター・ヘッド本体の周辺部に形成された、クランプ部材を受容することのできる複数の穴を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成され、且つ、外側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる外側カートリッジ受容溝と、内側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる内側カートリッジ受容溝とを含む、少なくとも１組のカートリッジ受容溝を備え、
前記カッター・ヘッド本体に形成された複数のクランプ溝を備え、該クランプ溝のそれぞれが、前記カッター・ヘッド本体の前記周辺部と該クランプ溝に対応する前記カートリッジ受容溝との間に配置され、該クランプ溝が、前記カートリッジ受容溝との間に前記カッター・ヘッド本体の変形可能領域を形成し、該クランプ溝のそれぞれが、該クランプ溝から突出するクランプ・パッドを含み、
前記クランプ部材のうちの１つが前記クランプ・パッドを押圧することによって、前記変形可能領域が前記カートリッジを押圧して、前記カートリッジが前記カートリッジ受容溝に固定される、
歯車ホブ・カッター・システム。
【請求項３５】
前記内側カートリッジ・アセンブリ及び前記外側カートリッジ・アセンブリがそれぞれ、カートリッジと、支持ブロックと、該支持ブロックに取り付けられた切削用インサートとを備える、請求項３４に記載のカッター・システム。
【請求項３６】
前記切削用インサートが、割出し可能な切削用インサートから成る、請求項３５に記載のカッター・システム。
【請求項３７】
前記カートリッジが、前記内側カートリッジ・アセンブリ及び前記外側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に適切に配置されたとき、前記カートリッジと前記カートリッジ受容溝との間にクリアランスをもたらすような長さを有する、請求項３５に記載のカッター・システム。
【請求項３８】
前記外側カートリッジ受容溝が、前記内側カートリッジ受容溝とは異なる寸法を有することによって、前記外側カートリッジ・アセンブリ及び前記内側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応する前記カートリッジ受容溝内に確実に適切に配置されるようにする、エラー防止システムが形成され、前記異なる寸法が、長さ及び幅の一方である、請求項３４に記載のカッター・システム。
【請求項３９】
前面と、
後面と、
第１組の対向する側壁と、
前記前面と前記第１組の対向する側壁との交差部に形成された、少なくとも２つの切削端と、を備え、
前記少なくとも２つの切削端において割出し可能である、
歯車ホブ・カッター・システム用の切削用インサート。
【請求項４０】
前記切削用インサートが、切削用インサートをおよそ１８０°回転させることにより、前記少なくとも２つの切削端において割出し可能である、請求項３９に記載の切削用インサート。
【請求項４１】
前記少なくとも２つの切削端が、互いにおよそ０°〜６０°の角度を形成する、請求項３９に記載の切削用インサート。
【請求項４２】
前記角度がおよそ３０°である、請求項４１に記載の切削用インサート。
【請求項４３】
前記インサートの前記後面を支持ブロックの前面に当接させることによって、前記支持ブロックに取り付けられる、請求項３９に記載の切削用インサート。
【請求項４４】
前記切削用インサートに設けられたクリアランス穴を通るロッキング・ファスナーによって、前記支持ブロックに固定される、請求項４３に記載の切削用インサート。
【請求項４５】
ほぼ菱形である、請求項３９に記載の切削用インサート。
【請求項４６】
前記頂面との間に切削端を形成する、第２組の対向する側壁をさらに備える、請求項４５に記載の切削用インサート。
【請求項４７】
前記切削用インサート、支持ブロック、及びカートリッジが、カートリッジ・アセンブリを形成する、請求項３９に記載の切削用インサート。
【請求項４８】
前記カートリッジ・アセンブリが、歯車ホブ・カッター・システムに取り付けられる、請求項４７に記載の切削用インサート。
【請求項４９】
カートリッジと、
支持ブロックと、
前記支持ブロックに取り付けられ、且つ、前面と、後面と、第１組の対向する側面と、前記前面と前記第１組の対向する側壁との交差部に形成された少なくとも２つの切削端とを備える、切削用インサートと、を備え、
前記切削用インサートが、前記少なくとも２つの切削端において割出し可能である、
歯車ホブ・カッター・システム用のカートリッジ・アセンブリ。
【請求項５０】
前記切削用インサートが、切削用インサートをおよそ１８０°回転させることにより、前記少なくとも２つの切削端において割出し可能である、請求項４９に記載のカートリッジ・アセンブリ。
【請求項５１】
前記少なくとも２つの切削端が、互いにおよそ０°〜６０°の角度を形成する、請求項４９に記載のカートリッジ・アセンブリ。
【請求項５２】
前記角度がおよそ３０°である、請求項５１に記載のカートリッジ・アセンブリ。
【請求項５３】
前記切削用インサートが、前記インサートの前記後面を前記支持ブロックの前面に当接させることによって、前記支持ブロックに取り付けられる、請求項４９に記載のカートリッジ・アセンブリ。
【請求項５４】
前記切削用インサートが、前記切削用インサートに設けられたクリアランス穴を通るロッキング・ファスナーによって、前記支持ブロックに固定される、請求項５３に記載のカートリッジ・アセンブリ。
【請求項５５】
前記切削用インサートがほぼ菱形である、請求項４９に記載のカートリッジ・アセンブリ。
【請求項５６】
前記切削用インサートが、前記前面との間に切削端を形成する第２組の対向する側壁をさらに備える、請求項５５に記載のカートリッジ・アセンブリ。
【請求項５７】
歯車ホブ・カッター・システムのカートリッジ受容溝に受容される、請求項４９に記載のカートリッジ・アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本願は、２００２年４月１８日に出願された「歯車ホブ・カッター・システム(Gear Hobbing Cutter System)」という発明の名称である米国特許出願番号第１０／１２５，１４６号（この内容全体は、参照により本明細書中に組み込まれる）の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、歯付きの物品を作製するための切削工具に関し、詳細には、正面ホブ切り法(face hobbing methods)により歯車を作製するための歯車ホブ・カッター・システム(gear hobbing cutter system)に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば曲線状の逃げ面(curved flank lines)を備えるかさ歯車及びハイポイド歯車の製造において、利用される切削工具は主に正面フライス・カッター(face mill cutters)又は正面ホブ・カッター(face hob cutters)であり、このようなタイプの切削工具は歯車製造の分野ではよく知られている。正面フライス・カッターでは、カッターの各プランジ(押込み：plunge)によって１つの歯溝が形成されるように、切削刃がカッター・ヘッドに配列されており、次の歯溝を形成するには、カッターを引っ込めて、被削物を次の歯溝位置に割出ししなければならない。
【０００４】
正面ホブ・カッターは、カッター周囲に切削刃を備えるが、互いに一列になるように配列されるのではなく、グループ毎に配列され、通常、１グループ当たり２つ又は３つの切削刃を備える。２つの刃のグループでは、この刃の組は、内側切削刃と外側切削刃とから構成される。３つの刃のグループでは、内側切削刃及び外側切削刃に加えて「底部」切削刃が含まれる。
【０００５】
形成中に全ての切削刃が歯溝を通過する大抵の正面フライス加工とは異なり、正面ホブ切り加工では、切削刃の各連続するグループがそれらに対応する連続歯溝を通過して、グループの各刃が歯溝の長手方向部分全体に沿って１つの切り込みを形成する。カッターと被削物とは互いにタイミングの合った関係(timed relationship)で回転しており、これにより、被削物を連続的に割出しして、歯車の各歯溝を連続的に形成することができる。例えば、歯車の歯を生成するホブ切り加工では、適切な生成動作が、工具と被削物とのタイミングの合った関係における回転と重ね合わされる。従って、正面ホブ切り加工では、切削工具の１回のプランジによって、被削物の全ての歯溝が形成される。
【０００６】
正面ホブ切り加工用の切削工具は、通常、円盤状のカッター・ヘッドを備え、このカッター・ヘッドに形成された溝には、例えば棒材の高速度鋼（ＨＳＳ）でできたスティックタイプの切削刃が挿入されて配置されている。各切削刃は、横すくい角として知られる所定の角度で方向付けされたすくい面部分(face portion)、切削端、所定の逃げ角で方向付けされた切削側面、クリアランス端、所定の逃げ角で方向付けされたクリアランス側面、及び頂面を備える。
【０００７】
特定種類の各刃、特に内側刃又は外側刃を、チップ厚さが同じになるようにして、負荷及び摩耗が同じになるようにするには、切削端の半径方向位置が最も重要である。カッター・ヘッドにおける溝の「摩耗」の公差と同様に、刃のシャンク及びこのシャンクに対する切削端の位置の公差は、結局は許容できない公差になり得る。
【０００８】
一方、切削刃の半径方向位置は、正面フライス作業でも正面ホブ切り作業でも重要であるが、正面ホブ切り加工では、切削刃の正面の位置（割出し位置）も重要である。このことは、回転している工具と回転している被削物とのタイミングの合った関係を考えれば、理解することができる。切削刃がカッター・ヘッドにおけるその他の同種の刃に対して適切な位置（割出し位置）にない場合、切削刃は、それに対応する歯溝に早く或いは遅く到達することとなる。このような場合、この歯溝から切除されるチップは、他の歯溝において他の切削刃により切除されるチップよりも厚く或いは薄くなり、切削工具における負荷及び摩耗が不均等となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の発明者は、これらの及びその他の課題を認識し、改良された歯車ホブ・カッター・システムを開発した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の特徴は、改良された歯車ホブ・カッター・システムを提供することである。本発明の一態様では、この歯車ホブ・カッター・システムは、カートリッジ及び刃がカッター・ヘッド本体に確実に適切に配置されるようにするエラー防止システムを含み得る。本発明の別の態様では、この歯車ホブ・カッター・システムは、少なくとも２つの切削端を提供し得る割出し可能なインサートから成る複数の刃を含むことにより、よりコスト効率の良い切削システムを提供することができる。
【００１１】
本発明は、周辺部の周囲に複数の穴が形成された円盤状のカッター・ヘッド本体を備える、カッター・システムから成る。これらの穴は、クランプ部材を受容するように設計されている。少なくとも１組のカートリッジ受容溝が、外側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる外側カートリッジ受容溝と、内側カートリッジ・アセンブリを受容することのできる内側カートリッジ受容溝とを含んで、カッター・ヘッド本体に形成されている。複数のクランプ溝がカッター・ヘッド本体に形成されており、各クランプ溝は、カッター・ヘッド本体の周辺部とそのクランプ溝に対応するカートリッジ受容溝との間に配置されて、このカートリッジ受容溝との間にカッター・ヘッド本体の変形可能領域を形成する。外側カートリッジ受容溝が、内側カートリッジ受容溝とは異なる寸法を有することによって、外側カートリッジ・アセンブリ及び内側カートリッジ・アセンブリがそれらに対応するカートリッジ受容溝内に確実に適切に配置されるようにする、エラー防止システムが形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のさらなる特徴及び本発明から得られる利点は、図面と関連させた以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【００１３】
図面（ここで、同じ参照符号は同じ要素を表す）を参照すると、正面ホブ切り法により歯車を作製するための歯車ホブ・カッター・システム４０が示されている。この歯車ホブ・カッター・システム４０は、円盤状のカッター・ヘッド本体４２及び複数のカートリッジ・アセンブリ１０を含み、これらのカートリッジ・アセンブリ１０は、クランプ部材４６によってカートリッジ受容溝５０内に保持される切削用インサート１２を含む。
【００１４】
図１〜図４は、参照番号１０で概括的にカートリッジ・アセンブリを示しており、このカートリッジ・アセンブリは、本発明の教示により、歯車ホブ・カッター・システムのようなカッター・システムにおいて、形成されて用いられ得る。この図示されているカートリッジ・アセンブリは、図示されているように、例えば４３４０鋼のような比較的薄いストック材料(stock material)から構成してもよく、より厚い材料を用いてもよい。本発明の一態様では、カートリッジ・アセンブリ１０は、単体切削刃を含む従来のカッター・アセンブリとは異なり、切削用インサート１２と、このインサート１２を取り付けることのできる支持ブロック１６を有するカートリッジ１４とを含む。支持ブロック１６は、カートリッジ１４と一体化して形成するのが好ましいが、カートリッジ１４とは別に形成して、ねじ山付きファスナーなどのような従来の締結手段を用いることによってカートリッジ１４に固定してもよいと考えられる。
【００１５】
図１〜図４に最も良く見られるように、支持ブロック１６の前面即ち前方表面１７は、切削用インサート１２を受容する取り付けポケットを形成している。切削用インサート１２の後面は、支持ブロック１６のこの前面１７と嵌合するように、ほぼ相補的に形成されているのが好ましい。切削用インサート１２は、支持ブロック１６のこの取り付けポケットに取り付けられた又は嵌合された後、アレン(Allen)又はトルクス(Torx)ねじのようなロッキング・ファスナー２８（図１に図示）によって支持ブロックにしっかりと固定される。このロッキング・ファスナー２８は、切削用インサート１２に設けられたクリアランス穴３０を通って、支持ブロック１６のねじ穴（図示せず）に螺合する。クリアランス穴３０はテーパ座ぐり３０Ａを含み、このテーパ座ぐり３０Ａがロッキング・ファスナー２８の頭部における対応するテーパ面と係合することによって、位置付けファスナー２８がテーパ座ぐり３０Ａを下方に押圧すると、切削用インサート１２が支持ブロック１６にしっかりと固定される。支持ブロック１６の２つのテーパ壁３４及び３６の交差部に逃げ(relief)３２を設けることにより、位置付け面(locating surface)をもたらして、切削用インサート１２がカートリッジ１４と結合するのを防止してもよい。図２に最も良く見られるように、切削用インサート１２は、例えば約５°のポジティブ・アキシャル・レーキ(positive axial rake angle)を有するが、このアキシャル・レーキθ1は、約０°〜約３０°の範囲であってよい。
【００１６】
図５〜図９は、図１〜図３に示されたタイプのカートリッジ・アセンブリ１０を保持するように設計されたカッター・システム４０の一部を示している。このカッター・システム４０は、歯車ホブ・カッター形態で示されているが、あらゆるタイプの正面フライス又はホブ切り作業において用いられてもよい。この歯車ホブ・カッター・システム４０は、円盤状のカッター・ヘッド本体４２を含む。このカッター・ヘッド本体４２は、歯車切削装置（図示せず）のスピンドルに取り付けられる手段を含むように、既知の方式で形成され得る。
【００１７】
カッター・ヘッド本体４２は、その周辺部に、ボルトやねじ山付きねじなどのようなクランプ部材４６を受容するために形成された、複数のねじ穴４４を含む。図に見られるように、各穴４４は、ほぼ同じ形状をしており、カッター・ヘッド本体４２の周辺部周囲において、隣接した穴とほぼ等間隔で離間している。これらの穴４４は、以下にさらに説明するクランプ溝４８と半径方向に位置合わせされ、且つこれらのクランプ溝４８と通じている。
【００１８】
図６に最も良く示されているように、カッター・ヘッド本体４２はさらに、複数のクランプ溝４８と、カッター・ヘッド本体４１の中心軸Ａに対して所定角度で組にして配列された複数のカートリッジ受容溝５０とを含む。当然のことながら、好適な実施形態では１グループに一対の刃が示されているが、本発明が開示及び説明されれば、本発明は１グループに一対よりも多くの刃がある形態にも適用可能であることが、当業者には容易に認められるであろう。例えば、カッター・ヘッド本体４１は、少なくとも１組のカートリッジ受容溝５０を含み、これらのカートリッジ受容溝５０は、それぞれ内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂを受容して収容するように設計された、内側カートリッジ受容溝５０Ａ及び外側カートリッジ受容溝５０Ｂから構成される、この構造では、内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂにおける切削用インサートは、カッター・ヘッド本体４２の周囲に一対を一組にして配列することができれば、異なる切削機能を有していてもよい。さらに、内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂにおける切削用インサートは、これらの異なる切削機能を収容するように異なる寸法であってもよい。
【００１９】
各クランプ溝４８は、半径方向外側にクランプ部材４６に向けて突出するクランプ・パッド５６を含む。このクランプ・パッド５６は、クランプ部材４６が締め付けられてクランプ・パッド５６を押圧すると、クランプ部材４６によって及ぼされる付勢力を分散させるように設計されている。図示されている実施形態では、各クランプ・パッド５６の断面は、ほぼ長方形であるが、クランプ部材４６によって及ぼされる付勢力を最適に分散させるような、あらゆる所望の形状であってもよい。図８〜図１１に最も良く示されているように、カートリッジ受容溝５０とクランプ溝４８との間には、カッター・ヘッド本体４２の変形可能領域５８が形成されている。具体的には、この変形可能領域５８は、クランプ・パッド５６とクランプ受容溝５０Ａ及び５０Ｂとの間において、適切な距離ｄを有する。この適切な距離ｄによって、変形可能領域５８は、クランプ部材４６がクランプ・パッド５６に対して十分な量の付勢力を及ぼすと、カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂを押圧する。当然のことながら、この適切な距離ｄは、カッター・ヘッド本体４２の材料特性に応じて決められる。例えば、本発明の図示されている実施形態では、カッター・ヘッド本体がばね鋼でできている場合、この距離ｄは、約０．２００〜約０．４００インチの間の範囲、好ましくは約０．２６０インチであり得る。
【００２０】
内側カートリッジ・アセンブリ５２及び外側カートリッジ・アセンブリ５４を形成しているカートリッジ・アセンブリ１０はそれぞれ、それらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂ内に受容される。本発明の一態様は、これらの内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂが、それらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂ内に確実に適切に配置されるようにする、エラー防止システムである。このエラー防止システムは、内側カートリッジ受容溝５０Ａを外側カートリッジ受容溝５０Ｂとは長さ又は幅のような寸法が異なるように構成することによって、或いはこの逆によって実現される。つまり、内側カートリッジ受容溝５０Ａ及びこれに対応する内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａの長さＬI又は幅ＷIが、外側カートリッジ受容溝５０Ｂ及びこれに対応する外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂの長さＬO又は幅ＷOと異なる。この寸法の違いによって、内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａを外側カートリッジ受容溝５０Ｂに不用意に入れることはできない。同様に、外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂを内側カートリッジ受容溝５０Ａに不用意に入れることはできない。従って、作業者は確実に、内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂが、それらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂ内に適切に配置されるようにすることができる。
【００２１】
さらに、カートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂの長さ及び幅と、これらに対応するカートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂの長さ及び幅とを、わずかに、例えばおよそ０．００５インチ異ならせることによって、カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂがカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂ内に適切に配置されたとき、カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂとこれらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂとの間にクリアランスＣI及びＣOができるようにする。より具体的には、カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂのカートリッジ１４の長さＬI及びＬOと、それらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂの長さＬI及びＬOとは、わずかに異なる。クリアランスＣI及びＣOによって、内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂを、それらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂに適切に配置することができる。しかしながら、それぞれのクランプ部材４６が特定のクランプ力でクランプ・パッド５６を押圧すると、変形可能領域５８が内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂを押圧し、これにより、関連するカートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂをカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂ内に確実に固定する。
【００２２】
クランプ部材４６がクランプ・パッド５６を押圧しないようにして、カッター・ヘッド本体４２の変形可能領域５８を形成している部分の弾性により、カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂとそれらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂとの間にクリアランスができるようにすることによって、内側カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び外側カートリッジ・アセンブリ１０Ｂをそれらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂから取り外すことができる、ということに注意されたい。また、カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂがカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂ内に適切に配置されたとき、カートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂとそれらに対応するカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂとの間のクリアランスＣI及びＣOは異なり得る、ということにも注意されたい。
【００２３】
次に、図１２〜図１５を参照すると、切削用インサート１２は、ほぼ菱形をしており、前面即ち頂面１８、第１組の対向する側壁即ち側面２１及び２５、第２組の対向する側壁即ち側面２３及び２７、並びに、支持ブロック１４の前面１７と嵌合する底面即ち後面１９を含む。図示されている実施形態では、頂面１８及び後面１９は、ほぼ平面形状をしている。しかしながら、その他の形状も考えられ、本発明はあらゆる所望の形状をした頂面及び底面を用いて実施することができる。頂面１８と側壁２１、２３、２５、及び２７との交差部には、主に４つの端部、即ち、１組の対向し且つ離間した端部２０及び２２と、もう１組の対向し且つ離間した端部２４及び２６とが形成されている。これらの端部２０、２２、２４、及び２６のうちの少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの対向する端部が切削端であり、これにより、切削用インサート１２を割出し可能とすることができる。
【００２４】
例えば、本発明の一実施形態は、切削用インサート１２をおよそ１８０°回転させることにより２つの切削端において割出し可能な、切削用インサート１２を提供する。端部２０と端部２４とは互いに、例えばおよそ３０°の角度θを形成するのが好ましい。当然のことながら、本発明は、この角度の切削端に限定されず、あらゆる所望の角度の切削端を用いて実施することができる。例えば、角度θが０°〜６０°の切削端を含む、その他の形状をしたインサートが考えられる。
【００２５】
さらに、切削用インサート１２は、１組の対向する端壁２９及び３１を含み、これらの端壁２９及び３１は、頂面１８から底面１９へテーパ加工されていてもよい。つまり、頂面１８の方が底面１９よりも、表面積がわずかに大きくてもよい。本発明の切削用インサート１２は、摩耗した場合、従来の切削アセンブリのように切削刃全体を廃棄するのではなく、切削用インサート１２のみを交換すればよいので、実質的にコストを削減することができる。
【００２６】
次に、図１６及び図１７を参照すると、本発明の別の実施形態による、カッター・ヘッド本体４２’を備えた切削システム１０’が示されている。このカッター・ヘッド本体４２’は、カッター・ヘッド本体４２’の変形可能領域５８’が、所定のパターンを有する１つ以上の溝６０により画定され且つカートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂに隣接した屈曲領域５８ａ’を含むこと以外は、カッター・ヘッド本体４２と同一である。カッター・ヘッド本体４２と比較すると、この屈曲領域５８ａ’は、クランプ部材４６がクランプ・パッド５６を押圧するときに及ぼすより小さな力で、変形可能領域５８’がカートリッジ・アセンブリ１０Ａ及び１０Ｂとより確実に係合できるように設計されている。
【００２７】
具体的には、溝６０は、屈曲領域５８ａ’に近接して、カートリッジ受容溝５０Ａ及び５０Ｂに対しほぼ垂直に外側に延びる、１組の溝６０ａにより画定される。さらに、これらの溝６０は、各クランプ溝４８の外側端部４８ａから互いにほぼ平行に外側に延びる、もう１組の溝６０ｂにより画定される。さらに、これらの溝６０は、溝６０ｂの端部から互いに向かって延びる、１組の溝６０ｃにより画定される。従って、溝６０ａと溝６０ｃとは、互いにほぼ平行である。
【００２８】
図示されている実施形態では、これらの溝６０ａ、６０ｂ、及び６０ｃは、製造公差に基づいて、およそ０．０１７インチの太さｔを有する。しかしながら、これらの溝６０ａ、６０ｂ、及び／又は６０ｃは、屈曲領域５８ａ’を形成する所望の所定パターンの溝に応じて異なる太さを有していてもよいと考えられる。
【００２９】
上述したように、屈曲領域５８ａ’とは、カッター・ヘッド本体４２’の、溝６０ａと溝６０ｃとの間の距離ｄ×溝６０ａの最も外側の端部間の距離で得られる領域として定義される。この距離ｄによって、カートリッジ・アセンブリ５０Ａ及び５０Ｂを確実に固定するのに、クランプ部材４６によってクランプ・パッド５６に及ぼされる必要のある力の量が決まる。つまり、この距離ｄによって、力がクランプ部材４６によってクランプ・パッド５６に及ぼされたときの、変形可能領域５８’の屈曲量が決まる。従って、この距離ｄを選択することによって、クランプ部材４６によってクランプ・パッド５６に及ぼされる必要のある力の量を決定することができる。図示されている実施形態では、溝６０ａと溝６０ｃとの間の距離ｄは、およそ０．０２３インチである。一方、カッター・ヘッド本体４２’に用いられる材料も、クランプ部材４６によってクランプ・パッド５６に及ぼされる特定量の力に関わる、溝６０ａと溝６０ｃとの間の距離ｄの量に影響を与え得る。
【００３０】
上記のように、溝６０ｃは、溝６０ｂから互いに向かって延びている。しかしながら、これらの溝６０ｃは、変形可能領域５８’全体を横断するようには延びておらず、溝６０ｃ間に幅Ｗをもたらすように終端している。図示されている実施形態では、この幅Ｗはおよそ０．０９０インチである。この幅Ｗは、クランプ部材４６によってクランプ・パッド５６に及ぼされる必要のある力の量を決定する、溝６０ａと溝６０ｃとの間の距離ｄほどには重要でない、ということに注意されたい。従って、この幅Ｗは、製造公差によってのみ制限されるあらゆる所望の幅であってよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
上述したように、本発明は、従来のカッター・アセンブリにおけるような切削刃ではなく切削用インサートを含むことにより、実質的にコストを削減することのできる、歯車ホブ・カッター・システムのようなカッター・システムを提供する。さらに、本発明の切削用インサートは、少なくとも２つの切削端で割出し可能であることにより、切削刃を備える従来のカッター・アセンブリに比べて、さらにコストを削減することができる。さらに、本発明は、カートリッジ・アセンブリがそれらに対応するカートリッジ受容溝に確実に適切に配置されるようにする、エラー防止システムを含む。
【００３２】
本発明を、ある特定の実施形態に関して具体的に説明してきたが、これは例示であって限定ではなく、添付の特許請求の範囲は、従来技術が許容する範囲で広く解釈されるべきである、ということは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態によるカートリッジ・アセンブリの等角図である。
【図２】前記カートリッジ・アセンブリの側面図である。
【図３】前記カートリッジ・アセンブリの正面図である。
【図４】インサートが取り外された状態の、本発明の一実施形態によるカートリッジ・アセンブリの等角図である。
【図５】本発明の一実施形態による図１のカートリッジ・アセンブリを組み込んだ、カッター・システムの等角図である。
【図６】前記カートリッジ・アセンブリが取り外された状態の、図５のカッター・システムのカッター・ヘッド本体の部分平面図である。
【図７】前記カートリッジ・アセンブリが取り付けられた状態の、図５のカッター・システムのカッター・ヘッド本体の部分平面図である。
【図８】図７に破線で示された、対応するカートリッジ受容溝内に収容された内側カートリッジ・アセンブリ及び外側カートリッジ・アセンブリの拡大平面図である。
【図９】図７に破線で示された、対応するカートリッジ受容溝内に収容された内側カートリッジ・アセンブリ及び外側カートリッジ・アセンブリの拡大等角図である。
【図１０】内側カートリッジ・アセンブリが取り外された状態の、対応するカートリッジ受容溝内に収容された外側カートリッジ・アセンブリの部分断面等角図であって、本発明による、クランプ・パッドに対して付勢力を及ぼすクランプ部材を示している。
【図１１】図１０の平面図である。
【図１２】本発明の一実施形態による切削用インサートの等角図である。
【図１３】図１２の切削用インサートの平面図である。
【図１４】図１２の切削用インサートの側面図である。
【図１５】図１２の切削用インサートの底面図である。
【図１６】前記カートリッジ・アセンブリが取り外された状態の、本発明の別の実施形態によるカッター・システムのカッター・ヘッド本体の部分平面図である。
【図１７】図１６に破線で示されたカッター・ヘッド本体の拡大平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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