(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの工具部材の間の結合部であって、そのうち第１工具部材（１）が中空円錐形凹部（７）を有し、第２工具部材（３１）が円錐形突起（３３）を有し、この突起が前記凹部内に差込可能であり、前記凹部（７）と前記突起（３３）が事実上同一のテーパ角度を有し、前記突起（３３）が事実上非可撓性に構成され、前記第１工具部材（１）の前記凹部（７）を取り囲む壁（９）が可撓性に構成されており、両方の工具部材（１、３１）が平坦面（２３、３７）を備えており、両方の工具部材（１、３１）を結合すると平坦面が互いに当接するものにおいて、
前記第１工具部材の前記凹部（７）には、少なくとも一つの伝動面（２７）と、雌ねじ（２６ａ）が形成された凹部（２６）とを備え、
前記第２工具部材（３１）の円錐形突起（３３）には、少なくとも一つの当接面（４３）が形成された延長部（４１）と雌ねじ（５３）が形成された凹部（５１）を備えて、
前記第１工具部材及び前記第２工具部材が締付装置によって軸方向に互いに緊締されて結合部が組立状態とされたとき、
前記伝動面（２７）と前記当接面（４３）が互いに当接し、前記第１工具部材（１）の前記壁（９）が拡開されていること、
前記第１工具部材（１）及び前記第２工具部材（３１）の平坦面（２３、３７）がしっかりと押し付けられて一つの平坦面を形成していること、
前記第１工具部材（１）及び前記第２工具部材（３１）内に延設された少なくとも一つの冷却剤または潤滑剤の通路（１１、１１’）が、前記一つの平坦面（２３、３７）と交差すること、並びに
前記締付装置が、両方の工具部材（１、３１）に挿通される少なくとも一つの締付ねじを含み、当該一つの締付ねじが、右ねじと左ねじという２つの逆向きのねじ領域を有すること、を特徴とする結合部。
【請求項２】
前記第１及び第２工具部材（１、３１）の前記テーパ角度が約５°以下であることを特徴とする、請求項１に記載の結合部。
【請求項３】
前記第１及び第２工具部材（１、３１）の前記平坦面（２３、３７）が環状面として構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の結合部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文に記載された２つの工具部材の間の結合部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ここで言及する種類の結合部は公知である。それらは２つの工具部材を互いに結合するのに役立ち、例えば工具ヘッドをホルダに結合するのに役立つ。このホルダは直接に工作機械の一部とすることができ、またはそれ自体が工作機械内に取付けられてそこに固着される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多くの事例において両方の工具部材の相互位置調整は結合部を開放して再び組立てた後もはや厳密には与えられておらず、つまり十分な繰返し精度は達成できないことが判明した。
そこで本発明の課題は、この欠点を防止する冒頭に指摘した種類の結合部を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１に指摘された特徴を有する結合部が提案される。この結合部は、凹部を有する第１工具部材と突起を有する第２工具部材が設けられていることを特徴としている。その際、中空円錐形凹部のテーパ角度と円錐形突起のテーパ角度がほぼ厳密に同じであり、両方の工具部材相互のごく精確な位置調整が可能となっている。さらに、突起が事実上非可撓性に構成され、第１工具部材の凹部を取り囲む壁が可撓性に構成されている。両方の工具部材が平坦面を備えており、それらを結合すると平坦面が互いに当接する。両方の工具部材がまだ緊締されていない限り、突起を凹部に差し込んでも平坦面は互いに離間している。締付装置が作動してはじめて両方の工具部材は平坦面が当接するように互いに緊締される。緊締を行う間に両方の工具部材が軸方向で変位することによって第１工具部材の壁が拡開され、一方で突起の外面が凹部の内面に当接し、他方で両方の平坦面が当接する。これにより、機械的一致が得られる。第２工具部材の突起は比較的小さく構成することができ、全体としてきわめてコンパクトな結合部が実現可能である。
他の諸構成は残りの従属請求項から明らかとなる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明が詳しく説明される。
図１は結合部の第１工具部材を示す。
図２は第１工具部材の前端を縦断面図で示す。
図３は第１工具部材の前端の平面図である。
図４は第２工具部材の側面図である。
図５は第２工具部材の縦断面図である。
図６は第２工具部材の背面図である。
【０００６】
図１に示す第１工具部材はホルダ１であり、その一端に、図１で左に、従来の締付テーパ３を備えて構成されている。この締付テーパが空洞５を有し、締付テーパ３を拡開して工具挿着装置内に強固に装着するためにここには図示しない好適な締付機構がこの空洞内に嵌り込む。
その反対側の前端６に、図１で右に、ホルダ１はここに示唆しただけの凹部７を備えており、ここには図示しない第２工具部材が結合部を完全にするためにこの凹部内に差込可能である。
【０００７】
ホルダ１の凹部７を取り囲む壁９に少なくとも１つの冷却剤および／または潤滑剤通路が設けられている。ここに図示したホルダ１は４つのこのような冷却剤および／または潤滑剤通路を備えており、これらの通路は相互に等間隔に配置されており、ホルダ１の中心軸１３と平行に延設されている。これと同軸で供給通路１５がホルダ１の本体１７内に延設されている。供給通路１５は空洞５に通じている。供給通路１５は中心軸１３に対して半径方向に延設することのできる分配通路１９を介して冷却剤および／または潤滑剤通路１１に接続されており、冷却剤および／または潤滑剤はホルダ１が固着されている工具主軸から供給通路１５、分配通路１９を経由し冷却剤および／または潤滑剤通路１１を通して第２工具部材へと導くことができる。
締付テーパ３とは反対側の正面２１に第１平坦面２３が設けられており、この平坦面は正面２１の凹部７の開口を取り囲み、好ましくは環状に構成されている。
【０００８】
図２はホルダ１の締付テーパ３とは反対側の前端６を拡大断面図で示す。同じ部品には同じ符号が付けてあり、ここではそれらの詳細な説明を省き、それらについては図１の説明を参考にするよう指示する。
拡大図からはっきり認めることのできる凹部７はホルダ１の正面２１を貫通し、中空円錐形に構成されている。この凹部は正面２１から出発して左向きに先細となっている。凹部７の底面２５に少なくとも１つの伝動面２７が設けられており、この伝動面は好ましくはいわゆるエロージョン法で製造可能である。ここに図示した実施例のホルダ１では相対峙する２つの伝動面が設けられており、伝動面は互いに平行に中心軸１３から離間して配置されている。
【０００９】
凹部７の底面２５に、好ましくは穴として実現される凹部２６が通じており、この凹部は中心軸１３と同軸で延設され、雌ねじ２６ａを備えている。
拡大図からいま一度はっきり認められるように、供給通路１５が分配通路１９を介して冷却剤および／または潤滑剤通路１１に接続されており、冷却剤および／または潤滑剤通路はホルダ１の正面２１を貫通し、この場合第１平坦面２３に注いでいる。
図２がなお示すように、凹部７が段部２９を備えており、この段部は第２工具部材の突起導入を容易とするのに役立つ。
【００１０】
図３に示すホルダ１の正面２１の平面図から明らかとなるように、第１平坦面２３に通じている４つの冷却剤および／または潤滑剤通路１１は相互に等間隔で想定円周Ｋ上に配置されて、４つの分配通路１９を介して中央の供給通路１５に接続されている。
この平面図は２つの相対峙する伝動面２７も示しており、伝動面は相互におよび中心軸１３に対して平行に離間配置されている。
【００１１】
図１〜図３の説明ではホルダ１がそれ自体工作機械に、しかも締付テーパ３を介して、固着可能であると前提された。しかし、ホルダ１自身を工作機械の一部とし、つまり締付テーパ３を省くことも可能である。
【００１２】
図１の図示から明らかとなるように、締付テーパ３の外径はホルダ１の凹部７の内径よりもかなり大きい。つまり、第１工具部材、すなわちホルダ１と、ここには図示しない第２工具部材との間の結合部は、締付テーパ３によって工作機械に実現される通常のホルダ１用固着部よりもかなり小さい。
【００１３】
図４が示す第２工具部材は結合部を完全にするために第１工具部材に、つまりホルダ１に、差込可能である。図４に示す実施例において第２工具部材とは工具ヘッド３１である。しかし、第２工具部材を中間部材、延長要素またはアダプタ等として構成しておくことも考えられる。重要なことは、第２工具部材、つまりこの場合工具ヘッド３１が突起３３を備えており、この突起が円錐形周面３５を有し、かつ凹部７に差し込むことができるように設計されている点である。
【００１４】
重要なことはさらに、凹部７と突起３３が事実上同一のテーパ角度を有する点である。突起３３の長さが凹部７の深さに調整されており、突起３３を取り囲んで工具ヘッド３１の中心軸３９に対して垂直に延びる第２平坦面３７は、結合部を実現するために両方の工具部材がしっかり嵌め合わされると、ホルダ１の第１平坦面２３にしっかり当接する。
【００１５】
突起３３が延長部４１を備えており、この延長部が少なくとも１つの当接面４３を有する。延長部４１は基本的に実質円筒形に構成されている。ここに示した実施例では相対峙して平行に延びる２つの当接面４３が設けられており、結合部の組立状態のとき当接面は伝動面２７に当接する。
【００１６】
図４に示す第２工具部材は、第２工具部材の本体４５に複数の刃物板４７を挿嵌した切削工具ヘッド３１として構成されている。しかし工具ヘッド３１の特殊構成と刃物板４７の数は結合部の実現にとって重要ではない。
第２工具部材、つまり図４に示した工具ヘッド３１が図５に縦断面図で示してある。同じ部品には同じ符号が付けてあり、図４の説明を参考にするよう指示する。
【００１７】
この断面図が示すように、第２平坦面３７とは反対側にある正面４９に少なくとも１つ、この場合４つの冷却剤および／または潤滑剤通路１１’が通じており、これらの通路は第２工具部材の中心軸３９と平行に延設されて第２平坦面３７にも通じている。
工具ヘッド３１として構成される第２工具部材の本体４５に、好ましくは穴として実現される凹部５１が設けられており、この凹部が雌ねじ５３を備えている。
【００１８】
図５からわかるように、工具ヘッド３１が例えば中空に構成されているので、凹部５１は正面４９を通して到達可能である。しかし、凹部５１が連続的に正面４９に至るまで延設されてそこで開口していれば、十分に到達可能である。
【００１９】
図６にはここで工具ヘッド３１として構成された第２工具部材の第２平坦面３７が背面図で示してあり、この図からわかるように相互に等間隔に配置される４つの冷却剤および／または潤滑剤通路１１’が設けられており、これらの通路は想定円周５５上に配置されている。円周５５の直径は、図３に示した冷却剤および／または潤滑剤通路１１の中心点がある円周Ｋに一致する。冷却剤および／または潤滑剤通路１１の間隔と冷却剤および／または潤滑剤通路１１’の間隔が同一であり、結合部を組立てると両方の工具部材１、３１の冷却剤および／または潤滑剤通路は互いに一直線に並び、工具ヘッド３１として構成される第２工具部材の正面４９で冷却剤および／または潤滑剤は流出することができる。第２工具部材を中間部材等として構成しておく場合、冷却剤および／または潤滑剤通路１１’は、第２工具部材に接続される他の通路と一直線に並ぶように配置せねばならない。
【００２０】
ホルダ１として構成される第１工具部材において、伝動面２７と冷却剤および／または潤滑剤通路１１は相互に関連する限定的位置に配置されている。このことは相応に当接面４３と、工具ヘッド３１として構成された第２工具部材の冷却剤および／または潤滑剤通路１１’とにも類似している。つまり結合部を実現するために工具ヘッド３１の突起３３がホルダ１の凹部７に差し込まれていると、伝動面２７と当接面４３は互いに当接し、こうして工具部材相互の厳密な位置調整を保証する。こうしてホルダ１内の冷却剤および／または潤滑剤通路１１が工具ヘッド３１内の冷却剤および／または潤滑剤通路１１’と一直線に並ぶことが確保されている。付加的に伝動面２７と当接面４３は両方の工具部材の、従って結合部の、回動防止部として役立つ。
【００２１】
結合部を組立てるとき、つまり両方の工具部材を嵌め合わせるとき、まず突起３３が凹部７に差し込まれる。突起３３の寸法は、突起を凹部に差し込み後に平坦面２３、３７の間に例えば２／１００ｍｍ範囲内の小さな距離が生じるように選定されている。
【００２２】
結合部の領域内で両方の工具部材１、３１の確実な固定を保証するために、締付ねじを含む締付装置が設けられている。この締付ねじはホルダ１内の雌ねじ２６ａと工具ヘッド３１内の雌ねじ５３とに噛合って締付けられる。締付ねじを締付けると両方の工具部材の軸方向相対移動が起き、事実上非可撓性の突起３３が第１工具部材の凹部７もしくは凹部７を取り囲む壁９を拡開する。両方の工具部材が相互に軸方向で変位すると、結局平坦面２３、３７が互いにしっかり当接することになる。同時に突起３３の外面も凹部７の内面にしっかり当接し、ここで機械的重複が得られ、そのことから工具部材の、従って結合部の、きわめて安定した緊締がもたらされる。さらに、高い繰返し精度が得られる。
凹部７のテーパ角度と突起３３のテーパ角度はすでに述べたように事実上同一である。好ましくは、嵌め合わされる工具部材のセルフロックを生じるテーパ角度が選定される。つまりテーパ角度は約５°もしくはそれ以下の範囲内である。
【００２３】
好ましくは、２つの逆向きのねじ領域、つまり右ねじと左ねじとを有して差動ねじとして構成された締付ねじが使用される。この締付ねじが第１方向に回されると、両方の工具部材１、３１は互いにしっかり緊締される。締付ねじが逆方向に回されると、結合部の領域内で工具部材の緊締が開放され、突起３３が凹部７から押し出される。凹部７のテーパ角度と突起３３のテーパ角度がセルフロックの範囲内であるので、締付ねじが２つの逆向きのねじ領域を有することによって決定的利点が得られる。すなわち、締付ねじが開放方向に回動されると両方の工具部材が押し開かれ、セルフロックが克服される。締付ねじは第２工具部材の正面４９の穴を通して、および／または第１工具部材内の空洞５および供給通路１５を通して、到達可能としておくことができる。
【００２４】
図１〜図６に図示していない締付ねじを増締めすると第１工具部材の第１平坦面２３と第２工具部材の第２平坦面３７が互いにしっかりと押付けられ、結合部の全域で工具部材の確実な結合が得られる。ホルダ１の第１平坦面２３は工具ヘッド３１の第２平坦面３７と同様に厳密に位置調整可能である。特に、第２平坦面３７を突起３３に対して極めて精確に整列させることが可能である。これにより、結合部の全域で工具部材の非常に厳密な結合と、結合部の全域で両方の工具部材を開放し再結合するとき極めて高い繰返し精度が得られる。
【００２５】
突起３３は寸法が小さいにもかかわらず極めて安定させて構成されており、事実上、少なくとも半径方向ではまったく、変形不可能である。それに対して、ホルダ１の凹部７を取り囲む壁９は多少可撓性を有し、ねじが締付けられると突起３３は凹部７内でしっかり緊締される。突起３３の最大外径はこの場合凹部７の最大内径よりも約１〜６μｍ、好ましくは１．５〜４μｍ、特に２〜３μｍ大きい。
【００２６】
容易にわかるように、ここで工具ヘッド３１として構成された第２工具部材の突起３３は比較的小さくしておくことができ、それにもかかわらず工具部材の間に非常に安定した結合を実現可能であり、部品相互のごく厳密な整列を保証することができる。特に、両方の平坦面２３、３７が周回式に、好ましくは環状面として構成されており、両方の工具部材の結合全域の周りで工具部材の厳密な当接と整列が得られることによって、工具部材相互の精確な整列は達成可能である。
【００２７】
【発明の効果】
図１〜図６に示した結合部についての説明から明らかとなるように、工具系の内部でここに述べた種類の複数の結合部を相前後して実現可能であり、構造形状をごく小さくして工具部材相互の極めて厳密な位置調整が実現可能である。いずれにしても、小さな構造形状にもかかわらず結合部を介して、もしくは複数の結合部を介して、強い力を伝達することができる。最後になお指摘しておくなら、第１工具部材が突起を備え、第２工具部材が凹部を備え、つまり結合部がいわば鏡像のように構成されている場合でも、結合部の諸利点は得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】結合部の第１工具部材。
【図２】第１工具部材の前端を縦断面図。
【図３】第１工具部材の前端の平面図。
【図４】第２工具部材の側面図。
【図５】第２工具部材の縦断面図。
【図６】第２工具部材の背面図。
【符号の説明】
１  第１工具部材、    ７  凹部、
９  壁、              １１，１１’  通路、
２３，３７  平坦面、  ３１  第２工具部材、
３３  突起
【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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