JP5083511B2 - 締結・固定構造 - Google Patents

Description

この発明は、フェイスホブカッターに工具バーを締結・固定する際などに適用される締結・固定構造に関するものである。

最近、自動車用デフギアの加工用に、切削油を使用しない工法が用いられ始めている。これはフェイスホブカッターなどと呼ばれ、円盤状のカッターボディに超硬製の工具バーをはめ込んで使用する（例えば特許文献１参照）。カッターボディは２重円筒構造となっており、円筒を２つ組み合わせた後に溶接により一体化している。また、工具バーはボディに差し込み貫通させて使用するようになっており、このような工具バーの固定は、図７に示すように、溶接線２５によって２重円筒を溶接して得たカッターボディ２０に、工具バー保持用の貫通孔２０ａを形成し、この貫通孔２０ａに押さえブロック２２とともに工具バー２１を貫通した後、外周面に形成したボルト孔２０ｂを通して横方向から締め付けボルト２３によって押さえることによって行っている。
また、工具バーは先端部分を歯形形状に合わせて長手方向に再研削して使用するので、再研磨の回数が多くできると同時に、すくい面は削り取らないのですくい面のコーティングが無くなることは無い。
特開平９−１７４３３２号公報

しかし、カッターボディ自体が２重円筒の溶接構造であるために、工具バーの締め付けボルトによる軸力が外周側の部材にかかり、溶接部分近傍の弾性変形が予想される。また、溶接構造であるので接合部も含めたボディ全体の剛性も一体構造と較べると低いといえる。そして、工具バーの締め付けを１本のボルトで行っており、ボディの径方向に締め付ける構造のため、接線方向に働く切削力への効果は低い。同時に工具バーの嵌合部の隙間についても、径方向はボルトの締め付けにより確実に締まるが、接線方向の隙間は無くすことができない。したがって径方向の締め付けによって接線方向の締め付け機能も兼ねることになるので、工具バーの剛性確保も困難である。前記した特許文献１や特開２００５−４６９５１号公報で提案されている固定構造は、工具バーの側面から径方向にボルトを締め付けることで接線方向での固定力を強める工夫がなされているが、逆に径方向での拘束が不十分になりやすく、切削振動の減衰を効果的に行うことが難しいという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、異なる方向での押圧力を高めて工具バーなどの被締結部材を確実かつ強固に締結・固定することができる締結・固定構造を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の締結・固定構造のうち、請求項１記載の発明は、被締結部材を、締結材を介して押圧方向と該押圧方向に交差する方向の２軸方向に押圧する締結構造・固定構造であって、前記締結材が、それぞれ前記押圧方向に対し傾斜した逆向きのテーパ面を有し、該テーパ面を相対して接触させる第１の楔部材と第２の楔部材とを含み、前記被締結部材と、該被締結部材と接する前記第１の楔部材に一の面と該一の面と交差する方向の他の面とを有し、前記一の面と前記他の面とで前記第１の楔部材と前記被締結部材とが係合する係合面を形成し、該係合面に対し、所定の押圧方向と、該押圧方向に交差する方向の２方向に押圧することを特徴とする。

請求項２記載の締結・固定構造の発明は、被締結部材を、締結材を介して押圧方向と該押圧方向に交差する方向の２軸方向に押圧する締結・固定構造であって、前記締結材が、それぞれ前記押圧方向に対し傾斜した逆向きのテーパ面を有し、該テーパ面を相対して接触させる第１の楔部材と第２の楔部材とを含み、前記被締結部材と、該被締結部材と接する前記第１の楔部材に係合面を形成し、前記係合面は、前記被締結部材および前記第１の楔部材の一方側の溝と、他方側の突出部で形成されており、前記係合面に対し、所定の押圧方向と、該押圧方向に交差する方向の２方向に押圧することを特徴とする。

請求項３記載の締結・固定構造の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記係合面は、相対向する、テーパー面で形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の締結・固定構造の発明は、被締結部材を、締結材を介して押圧方向と該押圧方向に交差する方向の２軸方向に押圧する締結・固定構造であって、前記締結材が、それぞれ前記押圧方向に対し傾斜した逆向きのテーパ面を有し、該テーパ面を相対して接触させる第１の楔部材と第２の楔部材とを含む複数の締結材で構成され、該締結材間に係合ピンが挿入されており、前記被締結部材と、該被締結部材と接する前記第１の楔部材に係合面を形成し、該係合面に対し、所定の押圧方向と、該押圧方向に交差する方向の２方向に押圧することを特徴とする。

請求項５記載の締結・固定構造の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記被締結部材が、切削工具であることを特徴とする。

請求項６記載の締結・固定構造の発明は、請求項５記載の発明において、前記切削工具はフェイスホブカッターであることを特徴とする。

本発明は、締結材にボルトなどによって押圧力を加えることで、被締結部材に前記押圧力がかかる押圧方向と、該押圧方向と直交などして交差する方向に押圧力が加わり、したがって、被締結部材が確実に締結、固定される。該２方向での押圧力を加えるため、締結材に楔部材を用い、該楔部材の傾斜面形状に伴って前記２方向での押圧を可能にすることができる。または、この他に、もしくはこれに加えて、締結材が被締結材に接する方向に対し、斜め方向から押圧することで上記２方向への押圧力の付与を可能にすることもできる。
締結部材は、１または２以上とすることができ、本発明としては、その数を限定するものではない。締結材への押圧力付与には、ボルトなどの締結具を用いることができる。

また、締結材と被締結部材との間に係合面を設け、該係合面を介して被締結部材に２方向への押圧力を確実に与えることができる。係合面は、互いの凹凸の係合や、傾斜の異なる面の組み合わせや他方の部材の側面への一部添設などにより行うことができ、本発明としては特定の構造に限定されない。
係合面は、全体としては互いに相対向するテーパー面で構成することができ、上記二方向への押圧力の伝達を容易に行うことができる。

本発明の締結・固定構造は、代表的には、フェイスホブカッターなどの切削具に好適に適用することができる。これら用途では、使用時の振動などの問題があり、強固な締結力により、工具に伝わる振動を減衰させることができる。ただし、本発明の用途がこれに限定されるものではなく、被締結部材を強固に締結することが望まれる種々の用途に適用することができる。

すなわち、本発明によれば、被締結部材を、締結材により押圧方向と該押圧方向に交差する方向の２軸方向に押圧するので、被締結部材を複数の方向から押圧して締結することができ、安定且つ強固な締結状態が得られる。
例えば、締結・固定構造を工具に適用すれば、工具バーを２軸方向に同時に締め付けるので、どの方向にも隙間が無くなり剛性の高い取付が可能となる。その結果、加工中の工具振動が軽減されて工具寿命が延びる効果がある。

以下に、本発明の締結・固定構造の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
一体構造からなる円柱形状のカッターボディ１に、周方向に間隔をおいて軸方向に沿った四角穴形状の工具バー保持穴２…２が貫通して形成されており、該工具バー保持穴２…２の外周側に、長穴形状の締結材収納穴３…３が略径方向において前記工具バー保持穴２に連通して形成されている。

なお、カッターボディ１は、上記のように一体形状であり、溶接部分は存在していない。工具バー保持穴２はワイヤカットなどにより形成でき、この結果、カッターボディ１の剛性が確保される。
また、カッターボディ１の外周面には、前記締結材収納穴３…３に連通する略径方向内周側に向けたボルト穴４、４が、軸方向に間隔をおいて２つずつ形成されており、各ボルト穴４はボルト形状の締結具９が螺合される雌ねじ形状を有している。なお、各工具バー保持穴２、締結材収納穴３、ボルト穴４は、後述する工具バー５の刃先が周方向に対する角度が順次変化しているのに対応して、径方向に対する配置方向の角度差が変化している。

前記締結材収納穴３内に収納される締結材は、それぞれ略三角柱形状とした二つの楔部材からなる締結材６、締結材７によって構成されており、それぞれの傾斜面（テーパー面）を相対向させて全体として直方体状にして軸方向に沿って締結材収納穴３内に収納される。締結材６は、上記工具バー保持穴２に収納される被締結部材である４角柱形状の工具バー５側に位置し、工具バー５に接する外面が係合面６０になっている。該係合面６０は、図３に詳細に示すように、工具バー５の一側面全体に接する主係合面６０ａと、該主係合面６０ａと交差し、工具バー５の隣接する一側面に添う添設面６０ｂとによって構成されている。該主係合面６０ａと添設面６０ｂとは、工具バー５の外面形状に従ってその交差角が定まる。したがって工具バー５が断面直方体形状の場合には、該主係合面６０ａと添設面６０ｂとは９０度の交差角度を有しており、図４に示すように、工具バー５の外面形状（締結具が接する側）が鋭角の場合には、上記交差角は９０度よりも大きくなり、工具バー５の外面形状が鈍角の場合には、上記交差角は９０度よりも小さくなる。
工具バーに２種類有り、すくい面の向きが異なる際には、図４に示すように、それぞれの種類に合わせて工具バー５側の締結部の工具角部が接触する部分の形状は工具バー５のすくい面の形状に合わせて加工する。

また、締結材６の外周面には、係合ピン８の一端側が埋設されて、係合ピン８の他端側が外周側に突出している。
一方、締結材７は、工具バー５の反対側、すなわち締結具９側に位置しており、図３に示すように、前記係合ピン８が貫通する係合孔７ａが形成されている。なお、係合孔７ａの径は、係合ピン８の外径より僅かに大きくなっており、係合ピン８を係合孔７ａに円滑に貫通させることができる。そして締結材７のテーパ面と締結材６のテーパー面とを相対向させて前記位置合わせピン８を係合孔７ａに貫通させることで締結材７の位置合わせおよび係合がなされる。係合ピン８は、上記位置合わせの結果、締結材７の外周側に突出した状態になる。
上記の締結材６、７は締結具９を緩めた時に脱落しやすく、外した後の組み付けも面倒なため、工具バー５側の締結材６に上記のように係合ピン８を打ち込み、そこにもう一方の締結材７を貫通させることで、両者の係合を行っている。

上記各ボルト穴４にねじ込まれる締結具９は、先端に平坦な押圧面９ａが設けられており、該押圧面９ａに位置合わせ穴９ｂが形成されている。該締結具９は、ボルト穴４に螺合させることで、前進し、位置合わせ穴９ｂに前記係合ピン８の先端が挿入されて、締結具６、７との位置合わせがなされるとともに、締結具６、７の脱落が阻止される。該締結具９は、その押圧面９ａによってこれら締結具６、７を押圧する。なお、締結具９も、工具バー５を締結する部材として機能しており、締結材の一部を構成している。すなわち、締結材６、７、締結具９によって、この形態における締結材が構成されている。

次に、上記により構成されたフェイスホブカッター１０における工具バー５の締結・固定構造の作用について説明する。
上記構成において、締結具９をボルト穴４内でねじ込むと、締結具９によって締結材７が押圧され、さらに締結材６のテーパー面に押圧力が加わる。この押圧力は、締結具９のねじ込み方向に対する押圧力とこれに略直交する方向の押圧力との分力に分けられる。これらの分力は斜め方向の合成力として作用する。

上記合成力は、締結材６の係合面６０から工具バー５に伝達される。この合成力によって、工具バー５には、主係合面６０ａによって工具バー５を内周側に押圧する力が作用し、また、添設面６０ｂによって、工具バー５を周方向に押圧する力が作用する。すなわち締結材６、７のくさび効果によって、工具バー５は径方向と接線方向に締め付け力を受けて隙間無く取り付けられて強固に締結・固定することができる。この結果、径方向および周方向において、工具バー５が工具バー保持穴２に密着し、工具作動時の振動を確実に減衰させることができる。

なお、上記実施形態では、締結具９を、締結材６、７の相対向面に対し、斜め方向から押圧するものとして説明をしたが、相対向面に対し直角な方向から締結具の押圧力を加えても良い。
図５（ａ）（ｂ）は、締結材７に対し、径方向を基準にして径方向面において傾斜させてボルト形状の締結具９０およびボルト穴４ａを配置した変更例を示すものである。該形態においても、締結具９０で加えられた押圧力は、締結材６の係合面６０に伝えられ、工具バー５に対し、主係合面６０ａによる押圧力と、添設面６０ｂによる押圧力が加えられて径方向と接線方向に締め付け力を与えて強固に締結する。なお、この際に、径方向と周方向の押圧力の比が前記形態と異なっている。すなわち、締結具９０による押圧方向を変更することで、工具バー５に加わる二つの方向での押圧力の比率を変えることができる。

また、図５（ｃ）（ｄ）は、他の形態を示すものであり、二つの締結具９１、９２の押圧方向を異なるものとしたものである。すなわち、締結具９１、９２を螺合するボルト穴４ｂ、４ｃを、径方向に対し、軸方向面において傾斜させるようにしたものであり、それぞれ内周側が軸方向外側に位置するように傾斜している。また、これに合わせて、締結材７に相対面する内周側の締結材１３には、締結具９１、９２の軸方向に直交する受圧面１３ｂ、１３ｃを形成している。この形態によれば、締結具９１、９２の押圧力が、軸方向外側に傾斜しているので、工具バー５に加わる押圧点が軸方向においてより距離が離れたものとなり、工具バー５を軸方向においてより安定して締結することが可能になる。

なお、上記各実施形態では、被締結部材と締結材との係合面を、主係合面と、これと交差する添設面とで構成をしたが、本発明における係合面はこれに限定されるものではなく、種々の形状を採用することができる。
図６（ａ）〜（ｄ）は、種々の係合面を有する締結材を備える締結・固定構造を示したものである。

先ず、図６（ａ）では、工具バー５０に対し、主係合面１４０ａと添設面１４０ｂとからなる係合面１４０を有する締結材１４が用いられ、該締結材１４に対し、位置合わせピン８が埋設され、該締結材１４に対し、締結具９で押圧する構成になっている。該構成では、締結材１４の外周面側が傾斜しており、この外周面側から締結具９によって斜め方向から押圧することで、上記で説明したように、主係合面１４０ａと添設面１４０ｂからなる係合面１４０を介して、工具バー５０に径方向と周方向の二方向の押圧力が加えられて締結される。

図６（ｂ）は、締結材側に溝５１ａを形成した工具バー５１に対し、係合面１５０に該溝５１ａに嵌合する凸部１５０ａを有する締結材１５が用いられ、該締結材１５に対し、位置合わせピン８が埋設されている。該、該締結材１５に対し、斜め方向から締結具９で押圧する構成になっている。該構成では、上記係合構造を介し、工具バー５１に径方向と周方向の二方向の押圧力が加えられて締結される。

図６（ｃ）は、締結材側に山形に傾斜したテーパ面５２ａを形成した工具バー５２に対し、係合面１６０が前記テーパ面５２ａに略沿って相対面する谷形のテーパ面１６０ａを有する締結材１６が用いられ、該締結材１６に対し、位置合わせピン８が埋設され、該締結材１６に対し、斜め方向から締結具９で押圧する構成になっている。該構成では、上記相対面するテーパ面合構造を介し、工具バー５２に径方向と周方向の押圧力が加えられて締結される。なお、この形態では、工具バーと締結部とが広い面積で係合するので、係合部に加わる面積当たりの負荷を小さくすることができる。

図６（ｄ）は、締結材側に凸部５３ａを形成した工具バー５３に対し、係合面１７０に前記凸部５３ａが嵌合する溝１７０ａを有する締結材１７が用いられ、該締結材１７に対し、位置合わせピン８が埋設され、該締結材１７に対し、斜め方向から締結具９で押圧する構成になっている。該構成では、上記係合構造を介し、工具バー５３に径方向と周方向の押圧力が加えられて締結される。

図６（ｅ）は、締結材側に段部５４ａを形成した工具バー５４に対し、係合面１８０として該段部５４ａに嵌合する段部１８０ａを有する締結材１８が用いられ、該締結材１８に対し、位置合わせピン８が埋設され、該締結材１８に対し、斜め方向から締結具９で押圧する構成になっている。該構成では、上記係合構造を介し、工具バー５４に径方向と周方向の押圧力が加えられて締結される。

以上、本発明について上記各実施形態および変更例について説明を行ったが、本発明は上記説明の範囲に限定をされるものではなく、本発明を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。

本発明の一実施形態におけるフェイスホブカッターの締結・固定構造を示す全体概略斜視図である。 同じく、一部を拡大した拡大図である。 同じく、一部を拡大した拡大図である。 同じく、工具バーと締結材との係合状態を示す図である。 同じく、他の実施形態における締結・固定構造を示す図である。 同じく、係合面形状の変更例を示す図である。 フェイスホブカッターにおける従来の締結・固定構造を示す図である。

符号の説明

１ カッターボディ
２ 工具バー保持穴
３ 締結材収納穴
４ ボルト穴
５ 工具バー
６ 締結材
６０ 係合面
６０ａ 主係合面
６０ｂ 添設面
７ 締結材
８ 係合ピン
９ 締結具
１０ フェイスホブカッター

Claims (6)

1. 被締結部材を、締結材を介して押圧方向と該押圧方向に交差する方向の２軸方向に押圧する締結・固定構造であって、
   前記締結材が、それぞれ前記押圧方向に対し傾斜した逆向きのテーパ面を有し、該テーパ面を相対して接触させる第１の楔部材と第２の楔部材とを含み、
   前記被締結部材と、該被締結部材と接する前記第１の楔部材に、一の面と該一の面と交差する方向の他の面とを有し、前記一の面と前記他の面とで前記第１の楔部材と前記被締結部材とが係合する係合面を形成し、該係合面に対し、所定の押圧方向と、該押圧方向に交差する方向の２方向に押圧することを特徴とする締結・固定構造。
2. 被締結部材を、締結材を介して押圧方向と該押圧方向に交差する方向の２軸方向に押圧する締結・固定構造であって、
   前記締結材が、それぞれ前記押圧方向に対し傾斜した逆向きのテーパ面を有し、該テーパ面を相対して接触させる第１の楔部材と第２の楔部材とを含み、
   前記被締結部材と、該被締結部材と接する前記第１の楔部材に係合面を形成し、
   前記係合面は、前記被締結部材および前記第１の楔部材の一方側の溝と、他方側の突出部で形成されており、
   前記係合面に対し、所定の押圧方向と、該押圧方向に交差する方向の２方向に押圧することを特徴とする締結・固定構造。
3. 前記係合面は、相対向する、テーパー面で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の締結・固定構造。
4. 被締結部材を、締結材を介して押圧方向と該押圧方向に交差する方向の２軸方向に押圧する締結・固定構造であって、
   前記締結材が、それぞれ前記押圧方向に対し傾斜した逆向きのテーパ面を有し、該テーパ面を相対して接触させる第１の楔部材と第２の楔部材とを含む複数の締結材で構成され、該締結材間に係合ピンが挿入されており、
   前記被締結部材と、該被締結部材と接する前記第１の楔部材に係合面を形成し、該係合面に対し、所定の押圧方向と、該押圧方向に交差する方向の２方向に押圧することを特徴とする締結・固定構造。
5. 前記被締結部材が、切削工具であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の締結・固定構造。
6. 前記切削工具はフェイスホブカッターであることを特徴とする請求項５記載の締結・固定構造。

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