(57)【要約】【課題】本発明は、交換可能部品を保持装置に取り付けるための固定装置に関する。【解決手段】固定装置は、交換可能部品又は前記保持装置のいずれか一方に取り付けられるか一体化される略円形の軸（７）及びこれらの２つの他方に形成された略円形の取付孔（４）と、交換可能部品及び保持装置が互いに対して回転するのを防止する回転防止手段（９，１３）と、軸の中心線（３）の方向に交換可能部品及び保持装置を互いに対して締め付けるアクチュエータ（１４）とを備える。固定装置はスリーブ（１７）を有し、スリーブは中心線の方向にテーパが付いた肉厚を有し、スリーブの外側包絡面及び／又は内孔はスリーブが中心線の方向に円錐状に形成されると共に、スリーブには少なくとも１つのスリットと、取付孔（４）の内周面及び／又は軸の外周面に形成された円錐部分（４’）と、が形成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工工具又はワークピースの形態なる交換可能部品（１）を保持装置（２）に取り付けるための固定装置であって、
前記保持装置（２）は、
前記交換可能部品又は前記保持装置のいずれか一方に取り付けられるか一体化された略円形の軸（７，３７，４８）、及びこれらの２つの他方に形成された略円形の取付孔（４，３８，４７）と、
前記交換可能部品及び前記保持装置を接線方向に固定して互いに対するそれらの回転を防止する回転防止手段（９，１２，１３，４２，４３，５０，５１）と、
前記軸の中心線（３）の方向に、前記交換可能部品及び前記保持装置を互いに対して締め付けるためのアクチュエータ（１４，５８）と、を有する固定装置において、
スリーブ（１７，４０，５５）であって、該スリーブの中心線の方向にテーパが付いた肉厚を有し、前記スリーブの外側包絡面及び／又は内孔はスリーブ中心線の方向に円錐状に形成されると共に、全長に沿ってスリーブの一方の端部から他方の端部へと延びる少なくとも１つのスリット（１８，４４，５６，５７）及び／又はスリーブの一端部から延びるものの反対側の端部に到達する前に終端する少なくとも１つのスリットが設けられるスリーブと、
前記取付孔（４，３８）の内周及び／又は前記軸（４８）の外周に形成される円錐部分（４’，３９，４９）であって、前記円錐部分の中で前記円錐スリーブが適合し、かつ前記アクチュエータ（１４，５８）の締め付け時、前記円錐部分の中へ前記円錐スリーブが押し込められる円錐部分と、
を有することを特徴とする固定装置。
【請求項２】
前記交換可能部品には円錐状の取付孔が形成され、かつ前記円錐スリーブはその外側が円錐状に形成される請求項１に記載の固定装置。
【請求項３】
前記固定装置は、ねじが付いた貫通孔を有するワッシャを有すると共に、ボルトを前記ねじ付き貫通孔の中にねじ込むことにより、前記取付孔と前記取付軸によって形成される円錐空間から前記円錐スリーブが引き出させるように、前記円錐スリーブの最も厚みのある端部と係合状態にある請求項１又は２に記載の固定装置。
【請求項４】
前記固定装置は、前記円錐スリーブを前記取付軸と前記取付孔によって形成される円錐空間の中へと押し込むために、前記取付軸のねじ付き部分の中にねじ込まれるように形成されたねじ付きナットを有し、前記ナットを前記取付軸から緩める円錐スリーブが円錐空間から引き出せるように、前記ナットは円錐スリーブの最も厚みのある端部と係合状態にある請求項１又は２に記載の固定装置。
【請求項５】
前記円錐スリーブの内面と外面との間の角度は９〜２０°の間にある請求項１〜４の何れか一項に記載の固定装置。
【請求項６】
円錐スリーブの一方の端部から他方の端部へと延びるスリットの幅は、スリーブがロックキーを収納できるほど大きい請求項１〜５の何れか一項に記載の固定装置。
【請求項７】
前記保持装置及び前記交換可能部品には夫々、前記アクチュエータの締め付けによって互いに対して押し込められるような接触面が形成される請求項１〜６の何れか一項に記載の固定装置。
【請求項８】
前記回転防止手段は、前記交換可能部品と前記保持装置の各々に形成された少なくとも１つの溝（９，１２，４２，４３，５０，５１）を有し、前記軸が前記取付孔に挿入されるように交換可能部品と保持装置が組立てられた際には、夫々に形成された前記溝は合致して前記ロックキー（１３）を挿入することが可能な共通キー溝を形成することができる請求項１〜７の何れか一項に記載の固定装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の固定装置によって保持装置に取り付けられるように形成された加工工具又はワークピースの形態なる交換可能部品において、
前記交換可能部品には円形の取付孔が形成され、前記取付孔はその端面において最大断面寸法を有し、取付孔の少なくとも一部分は他方の端面に向かう道程の少なくとも一部分に沿ってテーパ付けられるように円錐状に形成される、ことを特徴とする交換可能部品。
【請求項１０】
前記取付孔の前記円錐部分の角度は、取付孔の中心線に対して９〜２０°の間にある請求項９に記載の交換可能部品。
【請求項１１】
交換可能部品又は保持装置のどちらか一方にある第１キー溝と、前記交換可能部品と前記保持装置の他方にある第２キー溝とによって形成されるキー溝内に位置決めされるロックキーであって、
前記ロックキーは、前記キー溝の長手方向に方向付けられた長さ方向（Ｌ）と、各キー溝の長手方向に垂直を成して一側部から他側部へ向かう方向に方向付けられた幅方向（Ｗ）と、前記キー溝の長手方向に対して垂直を成して一方のキー溝から他方のキー溝へ向かう方向に方向付けられた高さ方向（Ｈ）とを有する、ロックキーにおいて、
前記ロックキーは、ベース部品（２０）及び変位可能部品（２１）からなる分離した２つのキー部品から構成され、
前記ベース部品は、該ベース部品の高さの一部分に沿った大きな幅を有する第１部分（２２）と、ベース部品の高さの他方の部分に沿った小さい可変幅を有する第２部分（２３）とを有し、
前記ベース部品には、長さ方向に延びると共に長さ方向に対して小さい鋭角を成して高さ方向と長さ方向に延びるスライド面（２５）によって形成された凹部（２４）が形成され、前記凹部は長さ方向にテーパ付けられた幅を有し、
また、前記ベース部品には前記凹部の幅が最大となるベース部品の端面から長さ方向にねじ付き孔（２６）が形成され、前記変位可能部品にはシャンク部分（２７）とヘッド部分（２８）が形成され、前記シャンク部分は長さ方向に延びると共に、長さ方向にテーパが付いた幅を有するように長さ方向に対して小さな鋭角を成して高さ及び長さ方向に延びるスライド面（３１）が形成される一方、
前記ヘッド部分は最大幅を有するシャンク部分の端部に形成されると共に長さ方向に貫通孔（３２）が形成され、シャンク部分が凹部内に位置決めされる際には前記貫通孔はベース部品にあるねじ付き孔に一致し、以てベース部品と変位可能部品は相互接続可能であると共にねじ（３３）によって互いに対して調整可能であり、ねじのシャンクはヘッド部分の前記貫通孔（３２）を介してベース部品のねじ付き孔（２６）の中に挿入可能であり、前記ヘッド部分にある孔は前記ねじのシャンクの断面寸法よりも大きな断面寸法を有することを特徴とするロックキー。
【請求項１２】
前記ロックキーは請求項１〜８の何れか一項に記載の固定装置によって取り付けられる請求項１１に記載のロックキー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工工具やワークピースの形態なる交換可能部品を保持装置に取り付けるための固定装置であって、前記交換可能部品又は前記保持装置のいずれか一方に取り付けられるか一体化された略円形の軸及びこれらの２要素の他方に形成された略円形の取り付け孔と、前記交換可能部品及び前記保持装置を接線方向に固定してそれらの互いに対する回転を防止する回転防止手段と、前記軸の中心線方向に、前記交換可能部品及び前記保持装置を互いに対して締め付けるためのアクチュエータと、を有する固定装置に関するものである。
【０００２】
本発明は又、前記固定装置によって保持装置に取り付けることができる加工工具又はワークピースの形態なる交換可能部品に関する。
【０００３】
本発明は又、交換可能部品及び保持装置の互いに対する回転方向変位を防止するためのキー溝に挿入されるべきロックキーに関する。
【背景技術】
【０００４】
今日の製造業にあって、製造された製品の正確さや寸法精度は極めて重要なファクタとなってきている。少なくとも、例えばモータ及び機械部品、車両部品、工具等を製造する金属機械加工産業においては尚更のことである。そのようなアイテムの寸法測定値のバラツキは、例えば不適合や振動だけでなく最終製品に不均一かつ早期な摩耗をも生じさせる恐れがある。
【０００５】
金属製品を製造する際の一般的な機械加工技術には、例えばフライス工具などの回転加工工具の使用があり、工具の中心には貫通した取付孔が形成され、取付軸やスピンドルを備えた回転可能な保持装置に対し、その取付軸を取付孔の中に挿入し、例えばねじやナットにより工具を軸に取り付けることによって、装置への工具据え付けがなされる。加工中、軸に対して工具が回転してしまうのを回避するために、通常、所謂“ロックキー”が使用される。このロックキーは、保持装置（例えば、取付軸）と工具（例えば、工具の取付孔）の双方に形成されたキー溝から成るキー溝内に位置決めされ、これによって保持装置と工具をインターロックし、それらの他方に対する回転を防止するものである。加工対象となるワークピースを固定するために、貫通取付孔を備えた回転工具やその他の機械部品となる同様の固定装置も又、往々にして使用される。
【０００６】
しかしながら、工具の取付孔を軸上に位置決めし、ロックキーを軸と取付孔の各々にある２つの溝から形成されるキー溝内に位置決めできるのを確実するためには、構成部品は、許容差範囲内でサイズの偏差を小さくして製造されなければならない。具体的には、工具の取付孔径は軸直径よりも若干大きく、キー溝の幅はロックキーの幅よりも若干大きいものでなければならない。サイズの差や許容差範囲は大きいものではなく、通常は１ｍｍの数１００分の１か数１０の１のオーダではなるが、このことは結果として、取付孔・軸間やロックキー・キー溝間にも小さな半径方向遊びを生じざるを得なくなる。取付孔と軸間の半径方向遊びは、結果として工具が偏心した状態で取り付けられる状態を招き、それはそれで例えば加工位置や深さの変動や工具の不均一摩耗、振動へとつながり、騒音や、工具や加工機械それ自体の摩耗増といった問題を発生させることになる。ロックキーとキー溝の間の遊びは振動を発生させる可能性があるが、通常、連続機械加工の場合、製造結果をそれほど悪化させるものではない。しかしながら、このようにして形成された固定装置によってワークピースを固定する場合、遊びがあることで加工時ワークピースが僅かに回転し、加工精度が低下することになる。
【０００７】
上述したように、サイズの差や許容差範囲が通常、１ｍｍの数１００分の１や数１０分の１のオーダ程の小ささであるため、それは往々にして、受け入れ可能なものとして判断される。しかしながら多くの場合、交差のバラツキは全製造工程を通し複数段階に亘って付加される可能性がある。例えば、最初に加工工具は、上述したような方法で据え付けられた状態でワークピースから製造されるため、それは処理に対し第１の交差バラツキを付加する。更に、ワークピースは加工工具によって機械加工されるが、加工工具はそれ自体の製造から生じる第２の交差バラツキを有し、同様な方法で据え付けされており、それは第３の交差バラツキを付加する。最終的に、ワークピースは完成した加工工具へと製造された際には、一方で、ワークピースから製品を機械加工するのに使用された時と同じ様式で据え付けられ、それは結果として第４の交差バラツキを加えることにもなる。従って、再修正本の製造精度に影響を与えることにもなる最大交差バラツキは、初期の交差バラツキの４倍以上にもなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許ＵＳ５３４０２４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術に関連して少なくとも上述した欠点を解消することにある。具体的には、本発明の第１態様によれば、交換可能部品を保持装置に取り付けるための固定装置であって、この構造により、交換可能部品と保持装置のいずれか一方にある円形の取付軸と、これら２要素の他方に形成された円形の取付孔との間で、如何なる半径方向遊びをも発生回避することができる固定装置を提供することを目的とする。
少なくとも本目的は、請求項１に記載の固定装置によって達成される。本発明は又、基本的に上述したのと同じ目的を持つ交換可能部品にも関連する。少なくともこの目的は、請求項９に記載の交換可能部品によって達成される。
【００１０】
本発明の第２態様によれば、上述したような固定装置であって、この構造により、交換可能部品と保持装置の間で、如何なる回転方向遊びをも発生回避することができる固定装置を提供することを目的とする。少なくともこの目的は、請求項１２に記載の固定装置によって達成される。
【００１１】
本発明は又、基本的に上述したのと同じ目的を持つロックキーにも関連する。少なくともこの目的は、請求項１１に記載のロックキーによって達成される。
【００１２】
従って、本発明の基盤は、第１態様による目的が以下の固定装置によって達成され得るという識見にあり、固定装置は、その中心線方向にテーパが付いた肉厚を有するスリーブを有し、そのスリーブの外側包絡面及び／又は内孔はその中心線の方向に円錐状に形成されると共に、スリーブにはその全長に沿ってスリーブの一方の端部から他方の端部へと延びる少なくとも１つのスリット、及び／又はスリーブの一端部から延びるものの反対側の端部に到達する前に終端する少なくとも１つのスリットが設けられるような、以上のスリーブを有している。固定装置は又、取付孔の内周及び／又は軸の外周に形成された円錐部分を有する。取付軸が取付孔に挿入されるように保持装置と交換可能部品を組立てた場合、取付孔と取付軸との間には円錐テーパが付いた空間が形成されるが、アクチュエータの締め付けに伴って、この空間内に円錐スリーブが適合して押し込められる。
【００１３】
本発明の第１態様による総合的概念の中で、固定装置を数多くの様々な形に改変しても良い。発明は以下の形をとる任意のアプリケーションで実施可能となるが、その形は、例えば加工工具やワークピース等の交換可能部品が、例えば機械の回転工具ホルダや、ワークピース加工時にワークピースを固定する保持装置といったような、ある形式の保持装置に取り付けられるものであること；更に、固定装置が、交換可能部品の回転軸線と同心をなす貫通孔としての円形取付孔に挿入することができる、半径方向固定のための円形軸と、回転方向において接線方向固定のための、ある形式の回転防止手段と、軸線方向するためのある形式のアクチュエータと、を有することにある。必ずしもそうとは限らないが、前記回転防止手段は、交換可能部品と保持装置に共通して形成されるキー溝に挿入可能なロックキーであることが好ましい。しかしながら、回転防止手段は、分離可能な形で交換可能部品と保持装置を接線方向に相互接続し、以てそれらの相互回転を回避するものであるならば如何なるものでも良く、例えば交換可能部品と保持装置の双方に一致する孔に挿入可能な、１本またはそれ以上のボルト、ピン又は同種のものでも良い。
【００１４】
普通、取付軸は保持装置に設けられ、取付孔は交換可能部品に設けられる。これは、このような形が、一般には“使い捨て製品”となる交換可能部品の製造コストを下げることになるという理由で有効なものである。しかしながら、本発明の範囲には取付軸が交換可能部品に設けられ、取付孔は保持装置に設けられるような固定装置をもカバーしているということを理解されたい。
【００１５】
以下、説明・図示する本発明の模範的実施形態において、２つの実施形態には、外側が円錐状となった円錐スリーブが設けられ、交換可能部品の対応取付孔に円錐部分が設けられるが、第３の実施形態では、円錐スリーブの内側が円錐状に形成され、対応する交換可能部品の取付孔に円錐部分が形成される。スリーブの外側を円錐状に形成することの１つの利点としては、このように、円筒状の取付軸を備えた既存の保持装置が軸に何らかの改造を施す必要なく使用可能であるということである。何故なら、上述したように、取付孔は殆ど単独で交換可能部品に形成されているからである。しかしながら、円錐スリーブはその内側と外側の双方で円錐状に形成される場合もあるため、取付孔と取付軸の双方に円錐状部分を設けなければならないということを留意されたい。
【００１６】
円錐スリーブは、可撓性をもたせ、かつその形状を取付軸と取付孔の壁面との間に形成される円錐状凹部に合わせるために、スリーブの一端から他方端に向けて延びる少なくとも１本のスリットが設けられなければならない。しかしながら、そのスリットはスリーブの端部の両方を通り抜ける必要はない。以下図示する実施形態において、第１及び第３実施形態の円錐スリーブには、その一端と他方端から交互に延びるも、夫々の反対側の端部に至る前に終端する複数のスリットが設けられる。又、第３実施形態の円錐スリーブではスリーブの一端から他方端の最後まで延びる貫通スリットが設けられるのに対し、第２実施形態のスリーブではロックキーとキー溝を収納するため、唯一の貫通スリットが設けられている。図示した実施形態では全てのスリットがスリーブの中心線に平行に延びている。しかしながらこの事は必須条件ではない。それどころかスリットは中心線に対して角度を成して延びることも可能である。
【００１７】
模範的実施形態において、交換可能部品と保持装置を互いに対して軸方向に付勢させるアクチュエータはねじ付きボルト又はナットを有する。しかしながら、そのアクチュエータは、例えば油圧作動や電気作動型アクチュエータのように他の如何なる適当な形で形成することも可能である。交換可能部品と保持装置の間で半径方向に如何なる遊びを生じることなく緊密な接続を果たすために、締め付け直後のアクチュエータは円錐スリーブを取付軸と取付孔との間の円錐空間に押し付けていることが大事である。
【００１８】
取付孔及び／又は取付軸内に円錐スリーブと円錐部分を有する、本発明の上述した第１の態様による固定装置は、１つ以上のキー溝に位置する１つ以上の従来のロックキーと併用することができる。そのようなロックキーは通常、正方形又は長方形断面を有する小ロッドとして形成され、そのロッドは、互いに対して回転不能な状態で接続されるべき交換可能部品と保持装置の、ロックキー用キー溝を共に形成する２つの溝の第１溝に取り付けられる。第１溝内へのロックキーの取り付けは、例えば熱収縮／膨張を利用したり、ねじ等による拡張であったり、或いははんだ付けや溶接によって達成することが可能である。従って、このロックキーはこれら溝の一方には堅固に接続されることになる。しかしながら、ロックキーは他方の溝である第２の溝には緩めに挿入されることになり、結果としてロックキーと溝の間、しかるに交換可能部品と保持装置の間の半径方向には１ｍｍの約数１０分の１のオーダの微小な遊びが生じることになる。
【００１９】
しかしながら、第２の態様に沿うその目的は、請求項１０に記載されかつ以下に詳しく説明する新規ロックキーによって達成されるかもしれない。説明・図示する本発明の模範的実施形態では、本発明のロックキーについて２つの実施形態が開示される。しかしながら、本発明によるロックキーは請求の範囲内で様々な形に改変され得ることを理解されたい。例えば一方の溝にくさび作用を課しながら互いに対して変位可能な２つのキー部品は、実施形態では、ねじによる接続はさておいて、互いから完全に分離した状態にある。しかしながら、それらは例えば、蟻継ぎや蟻継ぎスロット等によって互いに対して変位可能な状態でガイドされる場合もある。
【００２０】
以下説明・図示する固定装置の各模範的実施形態の内、最初の実施形態には、直径方向に対向配置された２つの本発明ロックキーが設けられる。しかしながら、これらロックキーの一方は、回転加工工具の単なるバランス上、従来技術によるこれまでのロックキーとすることも可能である。加えて、この実施形態では各キー溝は回転軸線に対して半径方向に方法付けられているのに対し、他の２実施形態では各キー溝は回転軸線に平行になるように方向付けられている。しかしながら、各キー溝は回転軸線に対して別の角度を成して方向付けられる場合もあることを理解されたい。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態による交換可能部品及び保持装置の斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態を斜め上から見た分解斜視図である。
【図３】図１及び図２に示す実施形態を斜め下から見た分解斜視図である。
【図４】図１〜図３に示した実施形態の側面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】取付軸、取付孔、円錐スリーブ及び円錐スリーブの解放を示した締め付けナットの縦断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるロックキーの分解斜視図である。
【図８】図７に示すロックキーの組付け状態を示した斜視図である。
【図９】締め付けねじを締め付ける前の、図７〜図８に示したキー溝とロックキーを通る、図４のＩＸ−ＩＸ線に沿った縦断面図である。
【図１０】締め付けねじを締め付けた後の、図９による縦断面図である。
【図１１】ロックキー解放時の、図７〜図８に示したキー溝とロックキーを通る、図４のＩＸ−ＩＸ線に沿った縦断面図である。
【図１２】本発明によるロックキーの第２実施形態を示した分解斜視図である。
【図１３】図１２に示すロックキーの組付け状態を示した斜視図である。
【図１４】キー溝内に位置する図１２〜図１３に示したロックキーを上から見た部分的縦断面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。
【図１６】図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った断面図である。
【図１７】回転可能な取付軸とフライス盤を備えた本発明の固定装置の第２実施形態を示した斜視図である。
【図１８】図１７を斜め上から見た、その分解斜視図である。
【図１９】図１８を斜め下から見た図である。
【図２０】図１７のＸＸ線に沿った縦断面図である。
【図２１】図２０のそれを分解した図である。
【図２２】保持装置とワークピースを備えた本発明の固定装置の第３実施形態を示した斜視図である。
【図２３】図２２による実施形態を斜め上から見た分解斜視図である。
【図２４】図２３を斜め下から見た図である。
【図２５】図２２による実施形態を上から見た図である
【図２６】図２５のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿った縦断面図である。
【図２７】図２２〜図２６に示した実施形態の分解側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１〜図６を参照しながら本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態における交換可能部品１は正面フライスカッターの形態なる回転工具であり、図示しないワークピースの表面を平面切削する際に用いられ、回転可能な保持装置２に取り付けることが可能となっている。工具と保持装置は共通の回転軸線３の周りで回転可能となっている。工具は、その回転軸線と同心の貫通孔である円形の取付孔４を有する工具本体と、工具の端面６近くの座部に据え付けられた複数の刃先割出し可能切削インサート５とを備え、インサートの切削エッジは前記端面から僅かな距離だけ突出している。
【００２３】
本実施形態では、保持装置２はアダプタの形をしており、工具１に取り付けられる端部には、円形の取付軸７と、接触面８と、半径方向に延びかつ直径方向で対向する２つのキー溝９とが設けられる。図示しない回転機に取り付けられることになる反対側のアダプタ端部には、ＵＳ５３４０２４８に開示されたタイプの所謂“キャプトカップリング”と呼ばれるクイック継手１０が設けられる。その継手は、やや“三角形”の形をした非円形断面を有する円錐中空軸から構成されており、同中空軸は、軸内部にあって、対応して形成される機械の穴の中に引き込まれる、図示しないプルロッドに係合可能となっている。
【００２４】
工具には又、その端部にあって前記アダプタと対面しかつアダプタの対応接触面８に当接するようになっている接触面１１と、半径方向に延びかつ直径方向に対向する２つのキー溝１２とが設けられている。キー溝１２は、アダプタ側のキー溝９と共に、保持装置と工具のキー溝が互いに一致するように工具と保持装置が組立てられた際に、ロックキー１３のための２つの共通キー溝を形成するようになっている。ロックキー１３の詳細を以下に説明する。
【００２５】
工具１を保持装置２に取り付ける際には、保持装置の取付軸７が工具の取付孔４に挿入され、ヘッドとねじ付きシャンクを備えた取付ボルト１４がワッシャ１５と共に工具の端面６から取付孔４に挿入され、そうした状態で保持装置の取付軸７内において、取付ボルト１４が、回転軸線３と同心をなす中心線を有するねじ付き穴１６にねじ込まれる。ワッシャ１５はボルトヘッドと保持装置の取付軸間に位置決めされる。取付ボルト１４を締め付けると、工具と保持装置の各接触面８、１１同士が互いに支え合うように、工具１と保持装置２が一緒に引き込まれることになる。このようにして工具は軸線方向において保持装置に堅固に固定されることになる。
【００２６】
工具１及び保持装置２を接線方向にも相互接続して、それらが互いに対して回転しないようにするために、少なくとも１つ、開示した実施形態では２つのロックキー１３が、取付軸の両側にある夫々共通のキー溝９、１２内に配置される。通常、ロックキーは、例えば熱収縮／膨張、はんだ付け、拡張ねじ等によってロックキーがキー溝の一方に据え付け固定されるように取り付けられ、工具と保持装置を組付けた状態では他方のキー溝にゆったりと挿入されることになる。
【００２７】
工具１と保持装置２の間の締め付け構造は、このように、この種の工具と保持装置を相互に接続するためのあらゆる必須常識の中にあり、ここではそれらの一方に取付孔が設けられ、他方に取付軸が設けられる。そのような締め付け構造の１つの問題点は、工具の取付孔と保持装置の取付軸の間に小さな径方向遊びが残ってしまうことである。何故なら孔への軸挿入の際に問題が生じないようにするために、取付軸の径を公差目標に対する取付孔よりも若干小さくなるように形成しなければならないからである。もう１つの問題としては、工具と保持装置間に小さな接線方向遊びも残留することであり、これにより工具と保持装置が互いに対して小さい角度で回転する恐れがある。これは、キー溝の一方にロックキーが緩めにしか挿入されておらず、必然的に小さな遊びを生じてしまうという事実によるものである。
【００２８】
本発明の第１の態様によれば、これら内の第１の問題は、本実施形態においては、工具１の取付孔４の部分４’が外端面６から接触面１１に向けてテーパが付くように円錐状に形成されることで解消される。更に、外端面６から接触面１１に向かう方向においてテーパが付いた肉厚の円錐スリーブ１７は取付軸７の周りに挿入され、ボルト１４を締め付けた際にはワッシャ１５によって、取付孔４の円錐部分４’と取付軸７によって形成される円錐空間内にくさび留めされる。具体的に言えば、円錐スリーブ１７は、その内面１７’がその全長に亘って一定の径を有する円筒状になるように形成される一方、同スリーブの外面１７”は基本的に取付孔の円錐状部分４’と同じコニシティ又は円錐角度を有して円錐状に形成される。更に、スリーブ壁には、スリーブ据え付け状態において工具や保持装置の回転軸線３と一致するスリーブ中心線方向に多数のスリット１８が設けられる。これらのスリットはスリーブの内方端と外側端から交互に互い違いに延びるが、全て反対側の端部に到達する前で終端する。このようにスリーブを形成することにより、スリーブはその円周方向において弾性を有することとなり、保持装置に対して、その間に如何なる軸線方向遊びを生じることなく工具を固定できるように、どんな様々な寸法の取付軸又は取付孔に対しても容易に適合可能となる。
【００２９】
更に、本実施形態におけるワッシャ１５とスリーブ１７は、工具１を保持装置２から解放する際に、取付孔と取付軸の間の円錐空間からのスリーブの後退を容易にするように形成される。これを達成するため、図５及び図６に最も良く示されるように、ワッシャ１５には、その中心線に対して垂直を成して外側に開口する周溝が設けられる一方、スリーブ１７の厚肉外側端にはその中心線に対して垂直を成して内側に方向付けられた周状フランジが設けられる。このようにしてスリーブとワッシャは溝内にフランジを係合させることにより相互接続することかできる。更に、ワッシャ１５には工具を保持装置に取り付けるためのボルト１４よりも若干大径の貫通孔が設けられる。そのワッシャの貫通孔には更に内ねじが設けられる。これにより、スリーブを工具と保持装置から解放する際には、例えば図６に示したように、ワッシャの貫通孔に、大きなサイズの引き込みボルト１９をねじ込むことができ、ボルトを継続してねじ込むことにより、ボルトシャンク部の端部が取付軸の外側端に対して突き当たり、スリーブ１７が取付孔と取付軸の間の円錐空間から引き出されることになる。
【００３０】
本発明の第２態様によれば、先に述べた問題の２番目は、工具と保持装置の各接触面８、１１にあるキー溝９、１２によって形成されるキー溝の夫々に、本発明による新規のロックキー１３を配することにより解消される。本発明の第１実施形態による新規のロックキーの詳細を図７〜図１１に示す。これらの図から明らかなように、このロックキーは互いに対して変位可能な２つの分離したキー部品から構成される。具体的には、ロックキーは、キー溝の長手方向に方向付けられた長さ方向Ｌと、その長さ方向と垂直を成し、かつキー溝を形成する各キー溝の長手方向と交差して一側部から他側部へ向かう方向に方向付けられた幅方向Ｗと、長さ方向Ｌと幅方向Ｗに対して垂直をなし、かつキー溝において一方のキー溝から他方のキー溝へ向かう方向に方向付けられた高さ方向Ｈとを有する。２つのキー部品はベース部品２０と変位可能部品２１とから構成される。ベース部品には、ベース部品の高さの一部分に沿って実質上均一の大きな幅を持った第１部分２２と、ベース部品の高さの他方部分に沿って変化する小さな幅を持った第２部分２３とが形成され、以てこのベース部品には、長さ方向Ｌに延びる凹部２４が形成され、その凹部は、長さ方向Ｌに対してかなり小さな鋭角を成して高さ方向Ｈに延びる実質上平坦なスライド面２５を備える。そのスライド面とは反対側にある第２部分２３のスライド面は、本実施形態では第１部分の側面と揃う。内ねじがついた孔２６は、凹部の幅が最大となる第１部分の端面から長さ方向Ｌに延びるように形成される。
【００３１】
変位可能部品２１には、長さ方向に変化する小さな高さと小さな幅を持ったシャンク部分２７と、その高さ寸法の一部分２９に沿ってかなり大きな幅と高さ寸法の他方部分３０に沿ってかなり小さな幅とを備えた、短い長さのヘッド部分２８とが形成される。シャンク部分の外側側面は平坦であってかつヘッド部分の対応側面に揃う一方で、他方、内方側面は平坦なスライド面３１を形成しつつ、シャンク部分２７がヘッド部分２８から離れる長さ方向Ｌにおいてテーパが付くように、長さ方向Ｌに対して角度を成した状態で高さ寸法Ｈに延びる。ヘッド部分２８には長さ方向Ｌに貫通孔３２が形成され、その孔はベース部品と変位可能部品とが組立てられた際にはベース部品にあるねじ孔２６とほぼ一致した状態となるが、ベース部品の孔よりも若干大きな断面寸法を有する。ベース部品と変位可能部品は、ベース部品と変位可能部品のヘッド部分にある孔を通って延びるねじ３３により接続することができ、ねじ３３を締め付けることにより、ベース部品と変位可能部品とは、シャンク部分２７がベース部品の凹部２４内をスライドするようにして互いに対し変位することができる。
【００３２】
本発明による新規のロックキーは、交換可能部品１と保持装置２にある２つのキー溝９、１２から形成されるキー溝内に据え付けられた際には以下のように取り付けられかつ機能するように形成されている。第１に、ロックキーのベース部品２０は、大きな幅を有する第１部分２２を伴い、例えば熱収縮／膨張により、第１のキー溝１２内に固定して取り付けられる。ベース部品２２の第１部分２２は、キー溝、例えば交換可能部品１のキー溝１２の深さに少なくとも近似する高さを持たなければならない。次いで、交換可能部品１と保持装置２は、保持装置の第２キー溝９が第１キー溝１２上に一直線となって位置決めされるように組み立てられる。図９及び図１０に示したように、シャンク部分２７がベース部品の凹部２４の中を内方に変位するようにねじ３３を締めることで、図示実施形態では長さ方向Ｌに対して約７°の角度で延びるベース部品の第２部分とシャンク部分のスライド面２５、３１のため、ロックキーの全幅はシャンク部分２７とベース部品の第２部分２３の領域において徐々に増加することになる。このため、シャンク部分２７とベース部品の第２部分２３は、図１０に示すようにねじ３３の締め付けトルクによって決まる力を以て、最終的には第２キー溝９の各側部に当接することになる。このようにして本発明によるロックキーは、交換可能部品１と保持装置２を、それらの間に如何なる遊びを生じることなく、回転方向において互いに対し固定することになる。
【００３３】
変位可能部品のヘッド部分にある孔３２がねじ３３の直径よりも僅かに大きなサイズであることの１つの理由は、ねじが締め付けられてヘッド部分２８がベース部品２０に接近するに伴って、変位可能部品２１が若干斜めに移動できなければならないからである。同じ理由により、ヘッド部分２８の部分３０は、部分２９よりも若干小さな幅を持つ。何故ならシャンク部分２７の外側側面がキー溝９の側面に当接する前に、部分３０がキー溝１２の側面に当接することはないからである。ヘッド部分の孔３２に内ねじを形成することにより、交換可能部品１を保持装置２から取り外すにあたって本発明のロックキーの更なる利点を生むことができ、即ちロックキーを容易に緩めることができる。具体的に言えば、ロックキーから締め付けねじ３３を緩め、更にそれをより大きなシャンク径を持ったねじ３４と交換し、ヘッド部分の孔３２内にねじ込むことで、図１１に示したように変位可能部品２１をキー溝から外へと引き出すことが可能となる。
【００３４】
図４、図５及び図７〜図１１に関連して上述したようなロックキーは、基本的に、平坦面を備えかつそれらの面間は主に直角（但し、スライド面に隣接する角度の幾つかは除く）となるような平行６面体として形成される。しかしながら、図１２〜図１６に開示された本発明の第２実施形態によるロックキー１３は、変位可能部品２１のシャンク部分２７とベース部品２０の第２部分２３の外側側面は、図１４〜図１６から良く分かるように長さ方向のみならず高さ方向においても若干湾曲した形となっている。更に、ベース部品の第１部分の対向する側面は、図１５から良く分かるように、第２部分２３に向かう高さ方向において互いから分岐した形になっている。本実施形態のロックキーに接触面が設けられ、それらはキー溝を形成する各キー溝９、１２の各側面に接触するように形成されることの理由としては、取り付け精度の更なる向上にある。即ち、きっちり平坦でかつ平行な側面を有する本発明ロックキーを、それも又きっちり平坦でかつ平行な側面を有するキー溝内に位置決めするにあたっては、ベース部品がキー溝に対して若干角度を成して位置決めされてしまうこと、即ち、ベース部品の平坦な側面がキー溝の側面に対して必ずしも平行に位置決めされないというリスクがある。その後、ベース部品の第２部分と交換可能部品の各側面を第２キー溝の側面に対して締め付けた場合、交換可能部品と保持装置が離反させようとする力が生じる可能性がある。第２実施形態によるロックキーの設計は、このような傾向の回避に一役買っている。具体的には、ベース部品の第１部分の分岐する側面によって、キー溝の側面とベース部品の側面との接触は直線に沿った形となるため、ベース部品が第１キー溝内で安定した位置を占めるが確実となる。ベース部品の第２部分と交換可能部品の各側面間の接触は、おおよそ点接触の形態となり、点接触によって、キー溝とロックキー間の力がリフト作用を生じない程、溝の側面に対して垂直を成すように方向付けられるのを確実にするだろう。
【００３５】
交換可能部品１を保持装置２に取り付けるための固定装置の第２実施形態を概略的に示した図１７〜図２１を参照する。本実施形態における交換可能部品１は側フライス・カッターなる形態の加工工具であり、その外周に複数の切歯６０を配して回転取付軸３７を有する保持装置２上に据え付けられるディスク３５を備えている。本実施形態では又、工具は円形の取付孔３８を備え、その取付孔にはディスクの外面に向かって分散する円錐部分３９が形成される。取付軸３７は円筒形であり取付孔３８に挿入される。本発明によれば、円筒内孔４０’と円錐状外面４０”を有するスリーブ４０が取付軸の周りに配置され、その薄壁端部を以て取付軸３７と取付孔の円錐部分３９によって形成される空間内に挿入される。円錐スリーブ４０と工具１は、取付軸を包囲して工具の両側に配置される２つのクランプスリーブ４１を用いて、互いに向けて押し込められる。クランプスリーブ４１は、図面に示されない任意の適当なクランプ機構を用い、工具１と円錐スリーブ４０に向けて押し込むことができる。このようにして、取付軸３７と工具１との間にあって如何なる半径方向遊びも解消することができる。
【００３６】
最初に説明した実施形態と比較して、この第２実施形態の主な相違点は、ロックキー１３のためのキー溝が、取付軸３７の長手方向に形成されるキー溝４２と、取付孔３８の内周面に形成されるキー溝４３とによって形成されることである。このことは、円錐スリーブ４０、キー溝４２、４３及びロックキー１３が干渉し合うことになるという結果をもたらさなければならない。このため、円錐スリーブ４０は第１実施形態との関連で若干異なって形成される。先の実施形態のように、一方の端部と他方の端部から交互に延びるように複数の非連続スリットを配置した円錐スリーブに代わり、本実施形態における円錐スリーブは、一方の端部から他方の端部にかけて、かなりの幅を持った唯１つの連続スリット４４を備える。より正確に言えば、スリット４４の間隙は、図２０に明確に示したように、スリット内にキー溝４２，４３とロックキー１３とが収納可能となる程、幅広なものとなっている。そのスリットにより、円錐スリーブ４０は、取付孔３８及び／又は取付軸３７の任意の様々な寸法に適合でき、どんな遊びをも生じない取り付けを提供することができる。図７〜図１６に関連して前述したようにロックキーは、本発明に沿う回転方向に遊びのないロックキーであることが好ましい場合もある。
【００３７】
円錐スリーブ４０の取り外しを容易にするために、スリーブには最大肉厚を有するその外端部に、半径方向外側に開口する周溝４５が設けられる。図１７に示すようなヨーク付き工具４６を用い、ヨークの脚部を円錐スリーブの両側にある溝４５内に挿入し、“てこ”によって円錐空間からスリーブを外に引き出すことにより、取付孔の円錐部分３９と取付軸３７によって形成された円錐空間から円錐スリーブを簡単に引き出すことができる。
【００３８】
交換可能部品１を保持装置２に取り付けるための、本発明の固定装置の第３実施形態を図２２〜図２７に概略的に示す。本実施形態では、交換可能部品１は、例えば先の実施形態に関連して説明、例示したようなフライス工具のように、製品へと機械加工されることを目的とするワークピースの形態をとる。ワークピース１の加工時にあたっては、ワークピースは保持装置２によって固定した状態で保持され、図示しない任意の加工工具によってワークピースを所望の形へと機械加工している間は、装置は随意に所定位置で静止した状態であったり、或いは所定位置へと回転可能な状態であったりする。
【００３９】
前述した実施形態と比較して本実施形態の主な相違点は、ここでの交換可能部品１には円筒状の取付孔４７が設けられる一方、保持装置２は円錐部分４０を形成した取付軸２が備わっていることである。取付軸４８と取付孔４７にはキー溝５０、５１が夫々形成され、取付軸の外側端部分には外側雄ねじ５２が設けられ、軸内の軸内孔５３には内側雌ねじが設けられている。ワークピース１を保持装置２に取り付ける前に、本発明で前述した各実施形態のいずれかによるロックキー１３のベース部品を、例えば熱収縮／膨張により取付軸のキー溝５０に予備組み立てすることが好ましい場合もある。次いで、取付軸４８上にワークピースの取付孔４７が通され、ワークピースの側面が保持装置の接触面５４に当接することになる。この位置では、図２６の組み立て状態にある保持装置とワークピースの縦断面から明らかなように、取付軸の円錐部分４９の少なくとも一部分が取付孔４７内に位置することになる。その後、円錐スリーブ５５が取付孔４７と取付軸の円錐部分４９によって形成された円錐空間内に挿入される。本実施形態では、円錐部分４９は取付軸上に形成されるため、円錐スリーブ５５には基本的に円筒状の外面５５’が形成される一方で、その内面５５”は、円錐スリーブの肉厚がその端部の一方に向けてテーパが付くように円錐状に形成される。更に、本実施形態の円錐スリーブ５５には、軸方向においてスリーブの一端と他端から交互に延びるものの反対側の端部に到達する前に終端するような複数のスリット５５が設けられる。しかしながら、同スリーブには単一の貫通スリット５７も設けられており、同スリットは、組み付けた状態でのロックキー１３とキー溝５０、５１を収容するのに充分なくらいの間隙幅を有している。内ねじを付けたナット５８が軸のねじ付き外側部分にねじ込まれる。ナット５８を締め付けることで、円錐スリーブ５５は取付孔４７と軸の円錐部分４９によって形成された円錐空間内へと押し込められることになり、結果としてワークピースは保持装置の軸に対し、その間に如何なる半径方向遊びを生じることなく固定されることになる。ロックキー１３の変位可能部品をベース部品に締め付けることによって、変位可能部品は、ワークピース・保持装置間に回転方向遊びを残すことなくキー溝内へと押し込められることになる。第１実施形態と同様に、最大肉厚を有する円錐スリーブ５５の外側端部には、半径方向外側を指向する円周フランジ５９が設けられ、それはナットの内周において半径方向に開口する溝６０と係合する。このように、ナットを軸から緩めた際には、ナットは円錐スリーブ５５を取付孔と取付軸の間にある円錐空間の外へと引き出すことになる。
【００４０】
固定装置は又、中心孔６２が設けられたドーム状カバー６１を備えており、その孔にはねじ６３が導かれて軸の中央孔５３にねじ込まれる。ねじ６３を締め付けることでカバーの接触面６４はワークピースの側面に対して押し込まれ、以てワークピースは保持装置の接触面５４とカバーの接触面６４の間にクランプされることでワークピース加工時においては堅固に保持されることになる。カバーの中には円筒空間６５が形成され、この中には取付軸４８の一部分や円錐スリーブ５５やナット５８が据え付け状態で収納される。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【外国語明細書】
2015217511000001.pdf