JP2000505005A - 膨張式チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 工具シャフトとベベルブシュのような中空工具部品とを同時にチャック固定する膨張式チャック。工作機械の作業用スピンドルにチャック固定されることができる中実チャック本体は、そのチャック固定部において、チャック固定される工具シャフトを受容する中央差込穴、ならびに、中空工具部品が取り付けられる外側チャック固定面を有する。細長形円環チャンバは、チャック本体のチャック固定部の内部にあって、差込穴および外側チャック固定面と同軸に配置され、該チャンバには、非圧縮性媒体が充填されている。円環チャンバ内の液圧による内圧によって、その周壁の両方を弾性変形させ、該周壁を、内側に向かって半径方向に弾性変形させて工具シャフトをチャック固定し、外側に向かって半径方向に弾性変形させて中空工具部品をチャック固定する。

Description

【発明の詳細な説明】 膨張式チャック 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、広くは、工作機械の作業用スピンドルのための膨張式チャックに関 し、より詳細には、チャック固定されるシャフトのための中央差込穴を有する剛 性のチャック本体、一体化されたチャック本体において該差込穴と同軸であって 、非圧縮性流体が充填された細長型円環チャンバ、ならびに前記円環チャンバ内 に液圧を発生させる装置を有するようなチャックに関する。 ２．関連技術の説明 この種の膨張式チャックは、種々の実施形態において公知であり、多くは、ド リルまたはフライスのシャフトのような工具シャフトを精度よく調心チャック固 定して、これら工具を対応する工作機械の作業用スピンドルに固定するために使 用される。独国実用新案第９,４１１,２６０号から、または独国特許公開第２, ７００,９３４号から公知であるこれらのタイプの液圧膨張式チャックの場合、 たとえば、チャックの本体内に形成された円環チャンバは、この円環チャンバ内 に液圧がかけられたとき、内側に向かって半径方向に弾性変形を受ける、いわゆ る膨張式スリーブによって、半径方向の内側が境界付けられ、それによって、差 込穴内に挿入された工具シャフトは全側方において確実に把持される。 フリッツシャンク（Fritz Schunk）ＧｍｂＨから出されたテンド（Tendo）小 冊子には、工具刃とぎおよび研削盤用の液圧膨張式チャックが記述されており、 ここでは、非圧縮性液体が充填された円環チャンバは、チャック本体の円筒形チ ャック固定部において変形し、比較的薄い壁厚を有するこの円環チャンバの半径 方向の内側壁が、円環チャンバ内の液圧を受けて内側に向かって半径方向に変形 して工具シャフトをチャック固定する。工具シャフト用の中央差込穴よりも後ろ には、横穴の中にねじボルトがあり、該ねじボルトはその端部に多角形の開口部 を有し、該開口部は工具を挿入するために外側から届くことができ、該ねじボル トはこの拡大された端部頭部に、この横穴の一部に入れられる内ねじ山と係合す る外ねじ山を有する。このボルトのシャフトの他端には、円筒形空間内でのボル トのねじ込み動作によって前後に動き、密閉効果を有するピストンがある。この 円筒形空間は、チャックの本体部内で、軸方向に平行なチャネルを通じて円環チ ャンバと連通している。外側から挿入された工具を用いてボルトを回すことによ って、チャック固定動作および内側壁の弾性変形に必要な円環チャンバにおける 内圧は、非圧縮性液体が充填されたシリンダ内で、対応するピストンを変位させ ることによって生み出される。しかし、この膨張式チャックは、既に公知である 他のものと同様に、工具のシャフトのような一体化された部品をチャック固定す るだけのために設計されたものである。 一方、たとえば、切削加工用の中空円筒形工作部品を調心固定する、いわゆる 膨張式心棒は既に公知であって、各々のチャック固定範囲を決定する細形円環チ ャンバは、膨張式スリーブによって半径方向に外側に向かって制限される心棒本 体内の対応する窪みに形成される。この外側膨張式スリーブは、非圧縮性液体が 充填されたこの円環チャンバにおける内液圧の増大のために、半径方向の外側に 膨張し、このようにして、前もって心棒上に置かれた工作部品をチャック固定す る。 独国特許第７４３,５３０号には、シャフト上の中空円筒形工具を固定する二 重壁チャックスリーブを有する工作機械用のチャック装置が記述されている。チ ャックスリーブは、二重壁を有して設計され、チャックスリーブの細長形円環チ ャンバに液圧を発生させる装置を収容する環状回転体の一方端に固定して設置さ れる。円環チャンバ内のこの液圧のために、二重壁チャックスリーブの２枚の周 壁は、半径方向に内向きおよび半径方向に外向きの力によって弾性変形し、シャ フトの外側表面および中空円筒形工具の内側表面と圧接する。２つの工具を同時 にチャック固定することは、ここでは与えられず、また容易に実行可能でもない 。 国際特許公報第ＷＯ ９３/１８８８０号には、薄壁中空円筒形チャック固定部 、およびそこに連結される環状体を有するレボルバヘッドの工具差込口において 、 旋盤工具をチャック固定するための液圧式工作物保持ブシュが記述されている。 細長形円環チャンバは、環状体に配置された装置と連通しており、内液圧を発生 させる。円環チャンバの２枚の周壁は、薄く、円環チャンバ内の液圧のために弾 性変形を受け、したがって旋盤工具の外側壁と圧接され、工具差込口の内側壁に 対して接触する。 最後に、独国特許第１,５５２,２５７号および独国実用新案第９,４１１,２６ ０号から公知であるように、工具のシャフトは、チャックに別々に位置する膨張 式スリーブにチャック固定することができ、たとえば、ねじれを防ぐために、歯 によって、または爪の係合によって、さらに固定することもできる。 発明の要約 本発明の目的は、工作機械の作業用スピンドルに固定することができ、工具シ ャフトのチャック固定だけではなく、中空円筒形部品、特にベベルブシュを、簡 易にかつ精度よく調心チャック固定することも可能な膨張式チャックを提供する ことである。 本発明は、技術的に簡易かつ安価な方法で、工具のシャフトなどの中実円筒形 部品をチャック固定するだけではなく、測定ゲージホルダなど、その他の工具の ような中空円筒形部品を、長手方向の軸上の所定の軸位置において、高強度でか つ精度のよい調心と共に、さらにチャック固定することも初めて可能にする。円 環チャンバの内部に発生された液圧は、半径方向の内方に、ならびに半径方向の 外方にも作用するので、半径方向の内側および半径方向の外側にある円環チャン バの境界壁の弾性変形は、１回の内圧発生動作を利用して同時に生じ、いかなる 付加的な処置も必要とせずに、２つの別々の部品を同時にチャック固定すること ができる。シャフトドリルおよび環形またはソケット形のベベル工具のような２ つの別々の工具を使用するとき、１回の動作で、工作部品に穴あけすることがで き、中ぐり穴の入口を切削してベベル加工することができる。端面において適切 な切削形状を有するソケット形工具を使用するとき、いわゆる差動中ぐり穴は、 １回の動作で作製することもできる。干渉のない付加工具に対する高トルクでさ えも伝達することができるように、本発明の他の特徴は、付加工具の中空円筒形 部品またはソケット形部品が、ねじれを防止するために形状嵌合によってチャッ ク本体に固定され、チャック本体のねじれを防ぐことに特徴付けられる。技術的 に簡易かつ安価な回転固定方法は、たとえば、ソケット形部品の後方縁上に成形 された突起または帯から成り、該突起または帯は、チャック本体の適切な形状の 軸方向溝内に嵌合して、長手方向に変位可能であって、ソケット形部品またはベ ベルブシュの軸方向の調整を可能にする。外側からチャック固定され、任意には 、２つの工具の位置を相互に調整する付加工具の長さを精度よく設定するために 、チャック本体上の付加工具の軸方向の動作位置は、本発明の他の特徴に従って 高精度で調整することができる。スペーサブシュは、調整手段として特に適切で あることが証明されており、該ブシュが、付加工具のソケット形部品の後方端部 部分の上にねじ留めされた後、後者はチャック固定され、チャック本体上の環止 め具上のそれら末端縁によって支持される。 半径方向の外方に、および半径方向の内方に向けられるチャック固定力に及ぼ される影響を制御するために、本発明の他の特徴に従えば、円環チャンバの内側 壁および外側壁の厚さを、それらの全長にわたって一様とはせず、実際にはチャ ック本体内の円環チャンバをやや円錐形の構成とすることによって、または長手 方向において円環チャンバを曲線状もしくは階段状にすることによってこれを達 成する。 本発明の更にまた別の特徴に従って、チャック本体のチャック固定部の外側壁 は、円周にわたって均一に分布する、より厚い壁領域と交互に、壁厚が薄くされ た細長い領域を有していてもよい。より薄い壁領域は、長手方向の溝であっても よく、それによって、より厚い壁領域が、スリーブの円筒形内側表面に対して、 より大きなチャック固定力で押されるようになる。チャック本体のチャック固定 部の外側壁、および、多角形の側面、たとえば六角形の断面を有するような付加 工具のスリーブの内側壁を設計することも可能であり、このようにして、チャッ ク固定動作の間および後、２つの部品の付加的な安定したねじれロック効果がも たらされる。 ねじ山によるチャック上のスリーブまたはチャック心棒の付加的な形状嵌合連 結が所望であれば、ねじれロック手段は、液圧手段によってねじ山の領域を広げ ることで達成してもよく、したがって２つの部品のねじ山は、強い力で一緒に押 され、それによって、ねじ込み動作に必要な遊びが不要となる。 図面の簡単な説明 本発明の目的、利点、および特徴は、添付図面を参照し、以下の説明からより 容易に明らかになり、図面において、 図１は、本発明に従う膨張式チャックであって、部分切開側面図において、そ こにチャック固定される軸、およびそこにチャック固定される中空円筒形ベベル 工具を含む膨張式チャックの部分側断面図であり、 図２は、本発明に従う膨張式チャックであって、ベベル工具上にねじれロック 手段を含むまた別の膨張式チャックの部分側断面図であり、 図２ａは、図２の位置Ｘから見たねじれロック手段の部分上面図であり、 図３は、切断面II−IIから見た図１および２の膨張式チャックの断面図であり 、 図４は、略断面図において、本発明の膨張式チャックのまた別の実施形態であ り、 図５は、略軸方向図において、本発明の膨張式チャックの代替的な実施形態で あり、 図６は、略軸方向図において、本発明の膨張式チャックのさらにまた別の代替 的な実施形態である。 好適な実施例の詳細な説明 図１に示すように、膨張式チャックはチャック本体１からなり、該チャック本 体は、角錐台の形状の左端部２を有する工作機械の回転駆動式作業用スピンドル の差込装置（図示せず）に、公知の方法でチャック固定される。図１上部におい てハッチングで示され、図の下部において点線で示される中空円筒形チャック固 定部４は、一体型に設計される好適には中実のチャック本体１のより大きな径を 有する中央部３に、円錐部によって連結される。さらに、チャック本体１内の中 央差込穴５には、ここでは円筒形シャフト６、たとえばドリル工具のシャフトが 挿入される。 細形円環チャンバ７は、軸方向に調心され差込穴５と同軸であるように、チャ ック本体１のチャック固定部４内部に設けられており、その長さは、ほぼ要求さ れるチャック固定範囲に対応する。一方端で閉じている円環チャンバ７は、内側 壁８によって半径方向の内側が境界付けられ、および、外側壁９によって半径方 向の外側が境界付けられており、そのどちらもチャック本体１の一部である。外 側壁９の壁厚は、内側壁８の壁厚よりも約１．５から３倍ある。円環チャンバ７ は、チャック本体１内のチャネル１０を経由して（ここでは点線で示す）、円筒 形空間１１と連通し、該円筒形空間は、一方端において、公知の方法で、ピスト ン、シャフト、および外側ねじ山部から成る制御要素１２によって境界付けられ 、そこには、旋盤工具を挿入することができる。シリンダ１１、チャネル１０、 および円環チャンバ７は、一般的に非圧縮性の液体で完全に満たされている。チ ャック固定部４の外側壁９の周面１３は、内側壁８の内周面と同様に、精密に機 械加工された円筒形チャック固定面として設計される。ブシュ形付加工具１４は 、外側壁９の周面１３上に突出されており、そのくさび形右端部上に切削板１５ を有し、今回の場合において、それはドリルであけられた中ぐり穴端部をベベル 加工するベベル工具である。調整環１６によって、ドリル先端に関するベベル工 具１４またはチャック本体１のチャック固定部４の軸位置を調整することができ る。調整環１６は、内ねじ山によってブッシュ形付加工具１４の端部上にねじ込 まれ、ここに示すように、チャック本体１の円錐部上に支持されている。ねじれ 調整環１６によって、主工具の位置または長さに関する付加工具１４、１５の精 密な軸位置は、チャック固定動作の前に調整される。 チャック固定部４の外側チャック固定面１３上の付加工具１４に加えて、差込 穴５内の工具シャフト６を同時にチャック固定するために、（そのピストンによ って）ねじ穴に制御要素１２をねじ込むことによって、シリンダ１１内に収容さ れている液体に高圧がかけられ、この圧力は、チャネル１０を介して円環チャン バ７に伝達される。この液圧は、シャフト６の外側と圧接するようになるまで、 内側壁８を弾性膨張させ、一方では、同時に、ソケット形ベベル工具１４の内側 壁と圧接するようになるまで、外側壁９を半径方向に膨張させる。このようにし て、２つの別々の部品、すなわち、工具シャフト６、および付加工具１４のソケ ット形またはブシュ形部品は、制御要素１２の１回の動作によって同時にチャッ ク固定され、それによって、膨張式チャックの動作原理の特徴である２つの工具 ６および１４の精密な調心が達成される。 図２に従う実施形態は、上述したような図１に従う実施形態に大方対応してお り、同一部には同じ参照符号を付した。より大きなトルクがチャックから付加工 具１４まで伝達されるとき、および、外側壁９がより厚い壁厚を有しているとき 、付加的な形状嵌合ねじれロック手段は、チャック固定において圧力がかかって いる状態にある、チャック本体１と付加工具１４との間にあるいかなる付加的な すべりも抑えるように設けられる。この付加的なねじれロック手段は、コッタ継 手およびキーみぞ継手などの構成要素を適切な形状とすることによって、および 、中でも、丸みを帯びていない横断面によって、種々の方法で設けることができ る。図２に図示した実施形態に関して、軸方向突出部またはタブ１７は、付加工 具１４のソケット形部品上に成形され、円盤台状のチャック本体１の円錐形移行 部３ａ内の切抜き部１８に係合している。寸法安定性タブ１７の幅は、切抜き部 １８の幅にほぼ一致しており、その長さは、付加工具１４の軸方向の調整におけ る衝突を防ぐために、切抜き部の長さよりも短い。 図１および２に従う実施形態において、チャック固定面１３は、外側壁９上に 連続的な円筒形の形状で設計されるが、図４に従う変形体において、外側壁１９ は、より厚いおよびより薄い領域２０、２２を含む異なる断面を有しており、該 領域は、適宜な方法で、同じ角片寄りで円周を取り囲んで分布し、有効チャック 固定領域の全長にわたって延びている。壁厚の薄い領域２２は、図４の上半分に 図示される“ａ”の符号が付された実施形態において、外側壁１９内の外側面の 長手方向に延びる溝２１によって形成される。 図４の下半分に“ｂ”の符号が付されて示されるように、チャック固定部４は 、外側が六角形の断面を有していてもよく、ブシュ１４は、内側が六角形の断面 を有していてもよく、このようにして、壁の一定領域において増加されたチャッ ク固定効果に加えて、形状嵌合ねじれロック効果も達成される。 図５および６に図示される実施形態に関して、内部シャフト６上および外側ブ シュ１４上のチャック固定部４によって及ぼされるチャック固定力は、チャック 固定ゾーンの全長にわたって変化し、これは、ある用途において利点となる。図 ５に従う変形体は、チャック固定部４の内部に円錐状に延び、内側および外側境 界壁８ａおよび９ａの壁厚に均一な変化をもたらす円環チャンバ７ａを有する。 図５の右側部分においてより薄い隔壁８ａのより大きな膨張のために、シャフト ６に関するより大きな公差は、この部分において埋められ、許容することができ る。同じことは、図５の左側部分において、ブシュ１４に関してより薄くなって いる外側壁９ａにも当てはまる。 図６に従う実施形態において、円環チャンバ７ｂは、３つの部分から構成され 、すなわち、半径方向の外側にある左側部分、中央円錐部分、および、半径方向 の内側にある右側部分である。円環チャンバ７ｂにおける液圧がその全長にわた って等しいので、内側および外側壁８ｂおよび９ｂの壁厚が異なるために、それ に応じて、２つの末端部分においてチャック固定効果が異なる結果となる。さら に、この実施形態に関して、チャック固定部４とブシュ１４との間の連結強度は 、ねじ山２３によって２つの部分を一緒にねじ留めすることによって、さらに増 強される。より薄い外側壁９ｂのチャック固定動作のために、通常のねじの遊び はなくなり、さらなる固定効果が達成される。中間部分が半径方向に延びていて もよい。 本発明は、ここで図示され、上述された実施形態に限定されるものではなく、 たとえば、工具１４におけるベベル加工の代わりに、ある適切な目的で、他の付 属部品が使用されてもよい。これらは、採寸用途の付加的な機械加工動作を平行 して行うためであってもよく、とりわけ、主工具の作業領域に冷媒を供給するた めであってもよい。さらに、円環チャンバの内側壁および外側壁は、同じ壁厚を 有していてもよく、内側壁は、その内側チャック固定面と一緒に働いて、外側壁 に比べて膨張を受けないように、外側壁よりも一貫して厚くてもよい。より厚い 壁をチャック固定するのに充分な膨張も、１０に対して１以上の壁厚比によって 達成できることがわかった。さらに、一方または両方の壁の壁厚を、長手方向に おいて、段階的に、または増加的に変化させて、円環ゾーンの異なる膨張応力を 生じるようにしてもよい。 上の記述を考慮して、請求項の精神および範囲内にある変形および改良は、当 業者に思い浮かぶであろう。したがって、本発明は、添付の請求項および相当物 によってのみ限定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．工具シャフトとベベルブシュのような中空工具部品とを同時にチャック固 定する膨張式チャックであって、該膨張式チャックは、 工作機械の作業用スピンドルにチャック固定されることができる中実チャック 本体であって、そのチャック固定部において、内周壁を形成し、チャック固定さ れる工具シャフトを受容する中央差込穴と、外周壁上に中空工具部品を保持する 外側チャック固定面を有する前記チャック本体と、 前記チャック本体の前記チャック固定部の内部に形成される細長形円環チャン バであって、前記差込穴および前記外側チャック固定面と同軸に配置される前記 円環チャンバと、 前記円環チャンバに液圧による内圧を発生させる装置であって、前記円環チャ ンバの内液圧によって前記２つの周壁を弾性変形させて、内側に向かって半径方 向に作用して工具シャフトをチャック固定し、外側に向かって半径方向に作用し て中空工具部品をチャック固定するように圧力を発生する装置とを含む膨張式チ ャック。 ２．前記チャック本体上にねじれを防ぐ前記中空工具部品手段をさらに含む請 求項１記載の膨張式チャック。 ３．前記ねじれ防止手段は、前記中空工具部品上に、ねじれロック装置として 、少なくとも１つの軸方向に突出するタブを含み、該タブは、前記チャック本体 内の少なくとも１つの窪みに、所定の長手方向の遊びを含んで係合することを特 徴とする請求項２記載の膨張式チャック。 ４．前記中空工具部品は、前方が円錐状に先細になった末端部を有するベベル ブシュであり、該末端部上には、少なくとも１つのベベルブレードが取り付けら れることを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の膨張式チャック。 ５．前記チャック本体の前記チャック固定部上の前記中空工具部品の軸位置は 、調整可能であることを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の膨張式チャック 。 ６．前記チャック本体上の前記中空工具部品の軸位置を調整する調整環をさら に含む請求項５に記載の膨張式チャック。 ７．前記外側壁の厚みは、前記内側壁の厚みよりも薄いか、等しいか、または 厚いことを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の膨張式チャック。 ８．前記外側壁は、長手方向に延びる壁厚が薄くされた領域であって、より薄 い壁領域と交互に円周の周囲に分布する領域を有することを特徴とする請求項１ 〜３の１つに記載の膨張式チャック。 ９．前記外側壁および前記内側壁の厚みは、前記円環チャンバの全長にわたっ て変化することを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の膨張式チャック。 １０．前記チャック固定部上に係合された前記ブシュは、チャック固定領域に おいて、前記チャック固定部にねじ留めされることを特徴とする請求項１〜３の １つに記載の膨張式チャック。 １１．前記円環チャンバ内に液圧を発生させる装置は、ピストンを含む手動で 操作される制御要素を有し、該制御要素は前記チャック本体の横穴に配置され、 手動で調整可能であり、調整されるとき、前記ピストンは、円筒形チャンバ内に 液圧を発生させ、前記圧は、チャネルを通して前記円環チャンバに伝達されるこ とを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の膨張式チャック。 １２．前記円環チャンバ内に液圧を発生させる装置は、前記チャック本体内の チャネルによって前記円環チャンバに連結される外圧シャフトを有することを特 徴とする請求項１〜３の１つに記載の膨張式チャック。