(57)【要約】ローターは、その外周に間隔をあけて形成され、ローターに機能エレメント（７）を装着するのに適した装着箇所（６）を設けたローター基体（２）を具備する。発明は、ローター基体（２）が、第１の半径方向に外側の基体エレメント（３）と、第２の半径方向に内側の基体エレメント（４）から構成されることを特徴とする。ローター（１）が回転していないとき、両基体エレメントの間に形成される円形の接合線（５）に沿って接合圧力がゆきわたり、半径方向に内側の基体エレメント（４）は半径方向に外側の基体エレメント（３）よりも弾性率が高い材料で作る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着箇所がローターに機能エレメント（７）を装着するように設計される、その外周に沿って間隔をあけて装着箇所（６）を設けたローター基体（２）を具備するローター、特に工作物を切削により機械加工する回転工具において、ローター基体（２）が第１の半径方向に外側の基体エレメント（３）と第２の半径方向に内側の基体エレメント（４）とから構成され、ローター（１）が回転していないとき、第１および第２の基体エレメントが、その間に形成される円形の接合線（５）に沿って接合圧力がゆきわたるように互いに対して配置され、半径方向に内側の基体エレメント（４）が半径方向に外側の基体エレメント（３）よりも弾性率が高いことを特徴とするローター。
【請求項２】
ローター基体（２）が第１の半径方向に外側の基体エレメント（３）と第２の半径方向に内側の基体エレメント（４）とから構成され、半径方向に内側の基体エレメント（４）が、機能エレメント（７）を固定するための締め付けエレメント（８）を有し、および当該締め付けエレメント（８）を受けるのに適している、もしくはそのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のローター。
【請求項３】
第１および第２の基体エレメントが圧縮接続により互いに接続されることを特徴とする請求項１または２に記載のローター。
【請求項４】
第１および第２の基体エレメントがねじ止め手段により互いに接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載のローター。
【請求項５】
２つの基体エレメント（３、４）が、ローター（１）の軸延長の少なくとも１つの断面の一部により互いに接続され、その外周に沿って機能エレメントが間隔をあけて設けられることを特徴とする請求項1乃至４のいずれか1項に記載のローター。
【請求項６】
半径方向に内側の基体エレメント（４）が環状設計であることを特徴とする請求項1乃至
５のいずれか1項に記載のローター。
【請求項７】
半径方向に外側の基体エレメント（３）の外径（Ｄａ）に対する接合線（５）の径（ＤＦ）の比が、約０．３から０．９の間の範囲であることを特徴とする請求項1乃至６のいず
れか1項に記載のローター。
【請求項８】
内側の基体エレメント（４）の壁厚（Ｗ）が、半径方向に外側の基体エレメント（３）の外径の少なくとも５％であることを特徴とする請求項1乃至７のいずれか1項に記載のローター。
【請求項９】
半径方向に内側の基体エレメント（４）が工具装着箇所の一部としてまたは機械工具のスピンドルに適合させる連結エレメントとして形成されることを特徴とする請求項1乃至８
のいずれか1項に記載のローター。
【請求項１０】
締め付けエレメント（８）がねじ接続として設計されることを特徴とする請求項1乃至９
のいずれか1項に記載のローター。
【請求項１１】
半径方向に外側の基体エレメント（３）が、締め付けエレメント（７）を固定する締め付けエレメント（８）を有する、および当該締め付けエレメント（８）を受けるのに適する、もしくはそのいずれかであることを特徴とする請求項1乃至１０のいずれか1項に記載のローター。
【請求項１２】
リング（４）の断面が、高剛性で軽量の中空の形状として設計されることを特徴とする請求項1乃至１１のいずれか1項に記載のローター。
【請求項１３】
リング（４）が単なるブシュまたは管として設計されることを特徴とする請求項1乃至１
２のいずれか1項に記載のローター。
【請求項１４】
リング（４）が駆動軸の一部であることを特徴とする請求項1乃至１３のいずれか1項に記載のローター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装着箇所がローターに機能エレメント（７）を装着するように設計される、その外周に沿って間隔をあけて装着箇所（６）を設けたローター基体（２）を具備するローターに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速で回転するローターでは、ローター基体に作用する遠心力により生じるローター基体の半径方向の膨張が、許容可能な動作速度の限界となる。幾何学的な寸法（内径、外径等）が構造上予め決められている場合、この膨張はその製造に使用する材料のコンポーネント部品の剛性に左右される。
【０００３】
膨張に加えて、ローターのアンバランスと慣性の力も最小限にしなければならない。そのため機能エレメントを挿入する基体には、実務上軽金属材料が使われることが多い。
これは工具エンジニアリングでよく知られた設計原理であり、基本的に、例えばＨＳＣ（高速切削）フライス盤の製造で使われる。このように、超硬合金、ＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド）等のカッターを締め付けるスチールカセットの軽金属基体で使用される。そのため、慣性の力とアンバランスの力を低く抑えることができる。しかし、システム全体の変形は、大部分軽金属基体の自然な変形に左右される。基体にねじ込まれるコンポーネントは、その自然な変形に加えて、さらに基体の膨張の量によって変位する。そのため、動作条件による全体的な変形は、基体の変形にコンポーネントの変形を加えた合計となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、工作物を機械加工するときにより高い信頼性と精度を確実に達成する前述したタイプのローターの更なる開発をすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は請求項１の特徴によって達成される。発明の別の有利な実施例および別の展開は、続く従属請求項に記載される。
発明は、ローター、具体的には切削しながら工作物を機械加工する回転工具に関し、間隔をあけてその外周に形成されて、ローターに機能エレメントを装着するように設計される装着箇所を設けたローター基体を有する。発明は、ローター基体が、第１の半径方向に外側の基体エレメントと第２の半径方向に内側の基体エレメントから構成されて、第１および第２の基体エレメントは、ローターが回転しないとき円形の接合線に沿って接合圧力がゆきわたるように互いに配置され、半径方向に内側の基体エレメントは半径方向に外側の基体エレメントよりも弾性率が高いことを特徴とする。
【０００６】
こうして、ローターは弾性率の異なる材料の合成構造が得られ、ローター基体に挿入される好ましくは環状体は基体よりも弾性率を高くして、それに補強特性を加える。
このようなローターの構造は、弾性率の異なる２つの部品から製造される体はある一定の荷重範囲を超えて及ぶ変形特性をもつという知識に基づき、その特性は、接合圧力が２つの基体エレメントを囲むように設計された接合線にゆきわたる場合、一体的な体の変形特性よりも、荷重の点ではるかに有利である。
【０００７】
回転体の場合、このような接続で分かっていることは、例えばフライス盤ヘッド第１の半径方向に内側の基体エレメントと第２の変形方向に外側の基体エレメントを備えるデバイスでは、半径方向に内側の基体エレメントの方が弾性率が高くなければならない、すな
わち変形特性が低くなければならない。ここで重要なのは、このような接合圧力が、必ずしも一体型の設計にする必要のない内側の基体エレメントと、前者のエレメントよりも弾性率の低い材料から製造した外側の基体エレメントとの間の接合線にゆきわたって、これら２つの基体エレメントの間の力の伝達を半径方向にも接線方向にも可能にしなければならないことである。そのため、両基体エレメントは、回転体の動作速度の全範囲で、ただし少なくとも範囲の一部で接合圧力がゆきわたるように作用しあうのが有利である。
【０００８】
必然的に接合線にゆきわたる機械的な条件のために、接合線の接合径ＤＦにおける外側の基体エレメントおよび内側の基体エレメントの半径方向の応力と接線方向の膨張は同じ値になる。外側の基体エレメントの膨張を決定する接線方向の応力は、弾性率の異なる付随する半径方向の応力部分だけでなく、本質的には、（内側の基体エレメントの）弾性率に対する（外側の基体エレメントの）弾性率の率Ｅａ／Ｅｉに分解される内側部分の接線方向の応力から構成され、接合圧力が十分で幾何学的寸法が適切なら、匹敵する一体型のローターの値よりも必ず低くなる。
【０００９】
２つの基体エレメントの間の接合圧力は、例えば圧縮接合部で生まれる。接合線の領域に接合部をねじ止めするか寸法を大きくすれば、接合線における接合圧力を生む別の要因となる。
【００１０】
接合線の外周領域全体に力の伝達が分散されるために、弾性率の高い方の基体エレメントの弾性率の低い方の基体エレメントに対する支持作用が不均一になる。
ローター基体のこれら改良された変形特性を得るためには、接合圧力がかかった状態で、２つの基体エレメントを少なくともローターの軸延長の断面の一部で接続するのが望ましい。これが少なくとも、使用中にローターに最大荷重モーメントがかかる領域であることが有利である。
【００１１】
例えば、これはローターの軸延長の領域であり、機能エレメントがその外周に間隔をあけて配置される領域と重なる。フライス盤ヘッドの場合、これは例えば切削板ホルダの受け領域であろう。
【００１２】
適切な寸法が与えられているとして、加速される基体の質量を最小限にするためには、環状設計の内側の基体エレメントを備えることが有利であろう。ローターはその外周をラウンド設計にすることも有利であるため、少なくとも両基体エレメントを軸方向に重ねて接合する領域を、個々の機能エレメントに径の異なる少なくとも２つの部分からなる環状構造にすることになる。半径方向に外側の基体エレメントの外径（ＤＡ）に対する環状の接合線の径（ＤＦ）の比は、約０．３から０．９の範囲になるのが有利である。これより広い範囲の比でも動作特性が改良されることが分かっているが、広範な数値研究および分析研究の過程で考慮されたパラメータ群に基づいて、この範囲が特に有利だと証明されている。
【００１３】
ここで、内側の基体エレメントの壁厚は、半径方向に外側の基体エレメントの外径の少なくとも５％であると有利だということも証明された。
特殊なアプリケーションの場合、半径方向に内側の基体エレメントを工具装着箇所の一部として、または機械工具のスピンドルに適合させる連結エレメントとして設計すると有利であろう。これは、例えば、ローターが、それ自体をしっかり圧着する領域の動作時間を延ばす耐性材料から作られるという利点をもつことになろう。
【００１４】
半径方向に内側の基体エレメントは、追加的に有利な特徴として機能エレメントを固定する締め付けエレメントをもち、当該締め付けエレメントを受けるのに適する、もしくはそのいずれかであろう。当該締め付けエレメントは、例えば、スラスト軸受、ねじ山、ク
ランプ、フック、および同様なものとして設計できる。スラスト軸受は、内側リングを半径方向に貫通するためのボアまたはスロットをもっていてもよい。しかし、クランプ、フック、および同様なものによって、特に機能エレメントを締め付ける他の手段と協力して、内側リングを側方から固定することもできる。ここで、締め付け力の少なくとも大部分を弾性率のより高い基体エレメントで吸収することが有利である。このような固定は、現在工業用生産で行われているような、特に毎分１５，０００回転から毎分２０，０００回転以上の速度範囲の高速で有利な効果をもつであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の例示的な実施例を、別の利点や詳細を示しながら、添付の図面で詳しく説明する。添付の図面は本発明の可能な実施例を示す。
発明によるローター１の前面図において、ローター基体２が２つの環状基体エレメント３、４から形成され、環状基体エレメント３、４は発明による接合圧力を有する円形の接合線５上に互いに隣接して置かれる。
【００１６】
ここで必要な接合圧力が、接合線上に円周方向に間隔をあけて設けられるローター基体の少なくとも固定点または領域にかかる。この例では、これは締め付けエレメント８周囲の領域に該当するのが好ましく、そのエレメントによって機能エレメント７が基体エレメント４のヘッド９に対して半径方向に内側に締め付けられる。ただし、発明による接合圧力は、２つの基体エレメント３と４の間の接合線の円周領域全体に作用するのが好ましい。
【００１７】
図２は、２つの基体エレメント３、４を、少なくともローター１の軸延長の断面の一部で接続する例を示す。ここでは、第２基体エレメント４は第１基体エレメントとローター１の同じ軸延長で結合しており、外周上に間隔をあけて設けられる半径方向に外側の機能エレメント７がその装着箇所６に配置される。この領域では基体エレメント３より機能エレメント７の密度の方が高いので動作中に変形が最大になるため、ローター基体２のこの軸方向の断面に第２基体エレメント４を配置することが最も効果的である。
【００１８】
図１では、外側の環状基体エレメントの外径Ｄａに対する環状接合線５の径ＤＦの比を測定するため、および内側の環状基体エレメント４の壁厚Ｗを測定するために使うコンポーネントの寸法を、参照記号Ｗ、ＤＦ、およびＤａをつけた矢印で示す。
【００１９】
図１および２による実施例は単なる１つの例示的な解決策であり、発明の基本的な概念から逸脱することなく、全体的に同等な他の実施例と置き換えられることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるフライス盤ヘッドの形態のローターの正面図。
【図２】図１の部分断面の斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
１…ローター、２…ローター基体、３…基体エレメント、４…基体エレメント、５…接合線、６…装着箇所、７…機能エレメント、８…締め付けエレメント、９…ヘッド。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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