JP2001191230A

JP2001191230A - 焼嵌めによって工具を固定するためのチャック

Info

Publication number: JP2001191230A
Application number: JP2000364133A
Authority: JP
Inventors: Michael Voss; フォスミヒャエル; Hans-Ruediger Steudte; シュトイテハンス‐リューディゲル
Original assignee: Otto Bilz Werkzeugfabrik GmbH and Co
Current assignee: Bilz Werkzeugfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2001-07-17
Also published as: DE19958832A1; DE50000390D1; US6511077B1; EP1106288B1; EP1106288A1

Abstract

(57)【要約】【課題】工具のチャック本体に対する確実な面固定が保
証されるようなチャックを提供する。【解決手段】チャック本体１２は、受け部１４の開口端
に工具１１に対する固定面１５を有する。工具は、差し
込みの際に、裏側の肩１９によって固定面に軸方向に当
接し得る。チャック本体の固定面を支持する端部２０に
は、リングエレメント２１が配置される。リングエレメ
ントは、軸方向においてチャック本体に支持され得ると
ともに、固定面に軸方向に隣接する前端の前に、差し込
まれた工具をリングエレメントによってチャック本体に
対して軸方向に固定するための、工具の肩に関係する当
接面を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼嵌めによって工
具を固定するためのチャックであって、チャック本体を
備え、チャック本体は、シャフトを備えた固定されるべ
き工具を差し込み収容するための、一端に向かって開い
た中央受け部を備えた細長い部分を有しているチャック
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のチャックは、よく知られている
（ＵＳ‐ＰＳ５３１１６５４、ＥＰ３８２０
７９Ｂ１）。これらの公知のチャックは、工具が焼嵌め
によって固定されなければならないような場合には、う
まく機能しない。これらのチャックは、回転モーメント
の伝達をもたらすような工具のシャフトの半径方向の固
定に加えて、チャックへの軸方向の支持、例えば、軸方
向の面固定を必要とする。これは、例えば、一定の種類
のフライス、ドリル等々の工具や、特別に形成されたフ
ライス切削ヘッドに関して当てはまる。これらは、工具
ヘッドの裏側に肩を有しており、それによって、軸方向
の支持がなされるようになっている。しかしながら、よ
く知られたチャックの場合、この裏側の面固定は、加熱
状態でなされる継ぎ合わせ工程の間に存在し、冷却の際
には、チャック本体は半径方向だけでなく軸方向にも収
縮し、その結果、工具の裏側の肩は、面固定も軸方向の
支持も生じさせない。このことから、使用に際して、欠
点、例えば、チャックおよびこれに固定された工具の不
十分な剛性、工具の低い同心回転精度、工具の突発的な
振動および相対的に短期間の実用寿命といった欠点が生
じている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、工具
のチャック本体に対する確実な面固定が保証されるよう
なチャックを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の請求項１によれば、焼嵌めによって工具を
固定するためのチャックであって、チャック本体を備
え、前記チャック本体は、シャフトを備えた固定される
べき工具を差し込み収容するための、一端に向かって開
いた中央受け部を備えた細長い部分を有しているチャッ
クにおいて、前記チャック本体は、前記受け部の開口端
に差し込まれるべき前記工具に対する前側の固定面を有
し、前記工具は、差し込みの際に、裏側の肩によって前
記固定面に軸方向に当接し得るようになっており、前記
チャック本体の前記固定面を支持する端部にはリングエ
レメントが配置され、前記リングエレメントは、軸方向
において前記チャック本体に支持され得るようになって
いるとともに、前記固定面に軸方向に隣接する前端の前
に、差し込まれた前記工具を前記リングエレメントによ
って前記チャック本体に対して軸方向に固定するため
の、前記工具の肩に関係する当接面を有していることを
特徴とするチャックが構成される。

【０００５】この構成によれば、リングエレメントによ
って、工具がその裏側の肩をリングエレメントの関係す
る当接面に当接させ、チャック本体および工具の間にリ
ングエレメントが軸方向に固定されるように、差し込ま
れた工具を軸方向に支持することが可能となる。こうし
て、工具のチャック本体に対する確実な面固定が達成さ
れ、それによって、チャック本体およびそれに差し込ま
れた工具の剛性が高められ、工具の同心回転精度が向上
し、システムの突発的な振動が防止され、最終的に、工
具の実用寿命が明らかにのびる。

【０００６】リングエレメントに関して、本発明では、
以下の点を考慮することから出発している。すなわち、
リングエレメントは焼嵌めリングからなっていることが
明らかに好ましいが、その代わりに別の方法で、例え
ば、機械的に、リングエレメントが、まず最初、工具が
差し込まれてその裏側の肩によってチャック本体の固定
面に固定されるときに、別の機能を有し、チャック本体
の細長い部分の冷却および収縮によって工具のシャフト
が受け部内において半径方向に固定されるときに機能
し、このとき、細長い部分の軸方向の収縮に基づいて、
工具の裏側の肩およびチャック本体の前側の固定面の間
に隙間が生じさせるように動き得るという点。リングエ
レメントは、例えば、対応する機械的な力を受けて、工
具の裏側の肩に向かって、その当接面が工具の裏側の肩
に当接し、工具が軸方向に固定されるまで動くように作
動する。特に好ましくは、リングエレメントのこの運動
が、リングエレメントが焼嵌めリングからなっている場
合に、チャック本体の対応する円錐台面およびリングエ
レメントの円錐台面を通じて生じ、これらの円錐台面
は、チャック本体の端まで、すなわち、その固定面、ま
たはリングエレメントの当接面まで先細りに形成されて
いる。本発明によるチャックは、簡単な構成を有し、軽
量であり、低コストで製造できる。本発明によるチャッ
クは、２つの構成要素、すなわち、一体形成されたチャ
ック本体と、リングエレメントとのみから形成される。

【０００７】本発明の別の特徴および実施例が、引用形
式請求項に記載されている。本発明の構成の詳細および
本発明のさらに別の長所が、以下の記載において説明さ
れる。不必要な繰り返しを避けるために、特許請求の範
囲の完全な本文のすべてが、再び記載されるとは限ら
ず、その代わりに、それらに関する参照のみがなされ
る。しかしながら、特許請求された発明の構成はすべて
明確であり、かつ公開されている。この場合、上述のお
よび以下に続く説明で述べられた特徴、および図面から
読み取られる特徴はすべて、特に強調されず、請求の範
囲の中に特に記載されていなくても、本発明の構成要素
をなしている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下において、本発明が図面を参
照して、その好ましい実施例に基づいて詳細に説明され
る。図１および図２には、焼嵌めによって工具１１を固
定するためのチャック１０が示されている。チャック１
０は、チャック本体１２を有しており、チャック本体１
２は、図１および図２における右側に位置する端に向か
って開いた中央受け部１４を備えた細長い部分１３を有
している。中央受け部１４は、図面の右端までその前面
の固定面１５に開口している。チャック本体１２は、細
長い部分１３に接続した端部領域１６を有している。端
部領域１６は、本発明にとってはあまり重要ではなく、
任意の形状に形成され得る。この端部領域１６とともに
チャック１０、特に、一体形成されたチャック本体１２
が、よく知られた方法で、例えば、工作機械の作業スピ
ンドル内に差し込まれ得る。端部領域１６は、チャック
本体１２の収容または固定の実情に応じて、図示のもの
とは異なった形状に形成され得る。端部領域１６は、例
えば、単純なシャフトの形状に形成されることも、ま
た、チャックの一部を構成するように形成されることも
できるし、あるいはチャック本体１２とともにその側に
おいてチャック内に取り外し可能に差し込まれることも
できる。この場合、工作機械の作業スピンドル内に収容
され得る。

【０００９】平坦な固定面１５まで達する内側凹部１４
は、チャック本体１２に固定すべき円筒状のシャフト１
７を備えた工具１１を差し込み、収容するために使用さ
れる。工具１１は、原則として任意の形状をとり得る。
それは例えば、フライスまたはドリルからなっており、
いずれの場合においても、円筒状のシャフト１７は、比
較的短い軸方向の長さを有している。工具１１は、この
場合、図１に示されるように、工具ヘッド１８に移行す
るシャフト１７と、工具１１が受け部１４内に差し込ま
れるとき、固定面１５と軸方向に当接し得る裏側の軸方
向の肩１９とを有している。

【００１０】チャック本体１２は、一体構造を有してい
る。図１および図２における右側に位置するチャック本
体１２の特に細長い部分１３の端部２０には、リングエ
レメント２１がチャック１０の第２の構成要素として配
置されている。リングエレメント２１は、軸方向、より
厳密に言えば、図１および図２の左向きの軸方向におい
て、チャック本体１２、特に、端部２０に軸方向に支持
され、固定面１５に軸方向に隣接し得るその前端の前
に、固定面１５と同様の、平坦な、チャック本体１２の
軸２２に対して直角な当接面２３を有している。この当
接面２３は、工具１１の肩１９に関係しており、リング
エレメント２１によって、図１に対応する差し込まれた
工具１１をチャック本体１２に対して軸方向に固定する
ために使用される。この状態を図２に示した。

【００１１】チャック本体１２の端部２０は、円錐台面
２４を有しており、この円錐台面２４は、前方に向かっ
て固定面１５まで先細りに形成され、リングエレメント
２１を軸方向に支持するために使用される。リングエレ
メント２１も、同様に、円錐台面２５を有しており、こ
の円錐台面２５は、図１おび図２において左側に向かっ
て端部２０に沿って広がるように形成され、または当接
面２３に向かって先細りに形成され、リングエレメント
２１をチャック本体１２に対して軸方向に支持するた
め、すなわち、その下側を支持するために使用される。

【００１２】端部２０の円錐台面２４およびリングエレ
メント２１の円錐台面２５は、同じ大きさの角度を有し
ており、この場合、その角度は、自己制動角よりも大き
くなるように設定されている。しかしながら、明らか
に、これらの円錐台面２４、２５の角度は、非常に緩や
かである。この角度は、端部２０の円錐台面２４に沿っ
たリングエレメント２１の運動が、軸方向に伝えられる
ように選択されている。円錐台面２４、２５のそれぞれ
の角度は、例えば、約１０°〜２０°、好ましくは約１
５°に設定されている。

【００１３】図１および図２から明らかなように、リン
グエレメント２１の円錐台面２５は、その当接面２３か
ら軸方向にのび、その軸方向他端で終わっている。チャ
ック本体１２の端部２０の円錐台面２４は、固定面１５
まで軸方向にのびている。リングエレメント２１は、そ
の円錐台面２５によって、チャック本体１２の端部２０
の円錐台面２４に支持されている。

【００１４】リングエレメント２１は、少なくとも半径
方向に拡張および収縮可能な、好ましくは、広がりまた
は狭まり得るリングから形成され、好ましくは、焼嵌め
リングから形成されている。このとき、リングエレメン
ト２１は、少なくとも受け部１４を含むチャック本体１
２の細長い部分１３が形成される材料の熱膨脹係数と同
様に、大きな熱膨張係数を有する材料から形成されてい
る。リングエレメント２１は、好ましくは、例えば、ア
ルミニウムから形成される。あるいは、オーステナイト
鋼が、リングエレメント２１を形成するために使用され
得る。少なくとも受け部１４を含むチャック本体１２の
細長い部分１３は、鋼、例えば、高温で圧延された鋼か
ら形成される。

【００１５】チャック１０における配置の調整は、次の
ようになされる。すなわち、工具１１の焼嵌めを準備す
るために加熱がなされるとき、リングエレメント２１
は、細長い部分１３よりも半径方向に大きく広がる。こ
のとき、リングエレメント２１は、内側の円錐台面２５
に基づいて、端部２０の円錐台面２４に沿って軸方向後
方に動き、その当接面２３が固定面１５から離れるよう
に動く。この段階において、収容された工具１１は、裏
側の肩１９によって、受け部１４内におけるシャフト１
７の差し込み深さの制限のもとに、固定面１５に当接す
る。この段階では、図１に示されるように、工具１１
は、その肩１９によってチャック本体１２の固定面１５
と突き合わせ状態になっている。

【００１６】それに続く冷却、好ましくは、例えば、細
長い部分１３におけるリングエレメント２１から自由な
部分の冷却の際に、細長い部分１３は、受け部１４にお
けるシャフト１７の半径方向の固定のもとに、まず最初
に、収縮し、その結果、焼嵌めによって、工具１１は、
半径方向および軸方向にチャック本体１２、特に、細長
い部分１３に強固に保持される。冷却の際に、チャック
本体１２、特に、その細長い部分１３がまた、軸方向に
縮み、それによって、固定面１５および工具１１の肩１
９の間に隙間が生じる。この隙間は、図２ではより明瞭
にするために相対的に拡大して描かれているが、微小な
軸方向の寸法を有しているにすぎない。この隙間に基づ
いて、工具１１の肩１９のチャック本体１２に対する軸
方向の固定は生じず、そのため、この領域では確実な面
固定は生じない。しかしながら、名前を挙げられたよう
な種類の多くの工具に対しては、その剛性に基づく回転
モーメントの伝達のための半径方向の固定が必要であ
る。

【００１７】本発明のチャックによれば、冷却の際に、
リングエレメント２１は、収縮し、その円錐台面２５に
よって端部２０の円錐台面２４に沿って軸方向前方に動
き、その当接面２３が、軸方向の固定のもとに、固定さ
れた工具１１の肩１９に押し付けられることによって、
上述の軸方向の隙間にもかかわらず、工具１１の確実な
面固定が達成される。リングエレメント２１は、そのた
め、チャック本体１２の細長い部分１３、特に、端部２
０と、工具１１との間において軸方向に固定され、それ
によって、工具１１およびチャック本体１２が冷却され
たとき、工具１１のその肩１９によるチャック本体１１
に対する確実な面固定が達成される。それによって、チ
ャック本体１２および工具１１の全体的な剛性が増大
し、突発的な振動が減じられる。そのために、工具１１
の実用寿命が明らかにのびる。さらに別の長所として、
リングエレメント２１は、ある程度、工具１１およびチ
ャック本体１２の間の軸方向の緩衝器として機能し得
る。リングエレメント２１の形成材料は、良好な減衰特
性を有しているので、リングエレメント２１もまたダン
パとして機能し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】収縮による固定過程の間の段階における既に差
し込まれた工具を備えたチャックの部分的に軸方向の断
面を有す概略的な側面図である。

【図２】固定状態にある図１に示されたチャックの簡単
な部分的な軸方向断面を有する概略的な側面図である。

【符号の説明】

１０チャック１１工具１２チャック本体１３細長い部分１４受け部１５固定面１６端部領域１７円筒状のシャフト１８工具ヘッド１９肩２０端部２１リングエレメント２２軸２３当接面２４端部の円錐台面２５リングエレメントの円錐台面

フロントページの続き (71)出願人 592096373 オットービルツ，ヴェルクツオイグファブリクゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングウントコンパニーＯＴＴＯＢＩＬＺ，ＷＥＲＫＺＥＵＧＦＡＢＲＩＫＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴＭＩＴＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲＨＡＦＴＵＮＧ＆ＣＯＭＰＡＧＮＩＥドイツ連邦共和国、73760 オストフィルデルン、フォーゲルザングシュトラーセ８ (72)発明者ミヒャエルフォスドイツ連邦共和国、デー‐71229 レオンベルク、ヴァインベルクシュトラーセ 82 (72)発明者ハンス‐リューディゲルシュトイテドイツ連邦共和国、デー‐73770 デンケンドルフ、シュタウフェンシュトラーセ 24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼嵌めによって工具を固定するためのチ
ャックであって、チャック本体（１２）を備え、前記チ
ャック本体（１２）は、シャフト（１７）を備えた固定
されるべき工具（１１）を差し込み収容するための、一
端に向かって開いた中央受け部（１４）を備えた細長い
部分（１３）を有しているチャックにおいて、前記チャ
ック本体（１２）は、前記受け部（１４）の開口端に差
し込まれるべき前記工具（１１）に対する前側の固定面
（１５）を有し、前記工具（１１）は、差し込みの際
に、裏側の肩（１９）によって前記固定面（１５）に軸
方向に当接し得るようになっており、前記チャック本体
（１２）の前記固定面（１５）を支持する端部（２０）
にはリングエレメント（２１）が配置され、前記リング
エレメント（２１）は、軸方向において前記チャック本
体（１２）に支持され得るようになっているとともに、
前記固定面（１５）に軸方向に隣接する前端の前に、差
し込まれた前記工具（１１）を前記リングエレメント
（２１）によって前記チャック本体（１２）に対して軸
方向に固定するための、前記工具（１１）の肩（１９）
に関係する当接面（２３）を有していることを特徴とす
るチャック。
【請求項２】前記チャック本体（１２）の端部（２
０）は、前記リングエレメント（２１）を軸方向に支持
するための前方に前記固定面（１５）に向かって先細り
になる円錐台面（２４）を有していることを特徴とする
請求項１に記載のチャック。
【請求項３】前記リングエレメント（２１）は、前記
チャック本体（１２）、特にその円錐台面（２４）によ
って軸方向に支持されるための、前記端部（２０）に沿
って広がる円錐台面（２５）を有していることを特徴と
する請求項２に記載のチャック。
【請求項４】前記端部（２０）の円錐台面（２４）お
よび前記リングエレメント（２１）の円錐台面（２５）
は、同じ大きさの角度を有しており、この角度は、自己
制動角よりも大きくなるように設定されていることを特
徴とする請求項２または請求項３に記載のチャック。
【請求項５】前記円錐台面（２４、２５）のそれぞれ
の角度は、前記端部（２０）の円錐台面（２４）に沿っ
た前記リングエレメント（２１）の運動が、軸方向に伝
えられるように選択されていることを特徴とする請求項
２〜請求項４のいずれかに記載のチャック。
【請求項６】前記円錐台面（２４、２５）のそれぞれ
の角度は、約１０゜〜２０°、好ましくは約１５°に設
定されていることを特徴とする請求項２〜請求項５のい
ずれかに記載のチャック。
【請求項７】前記リングエレメント（２１）の円錐台
面（２５）は、前記当接面（２３）から軸方向にその軸
方向他端までのびていることを特徴とする請求項２〜請
求項６のいずれかに記載のチャック。
【請求項８】前記チャック本体（１２）の端部（２
０）の円錐台面（２４）は、前記固定面（１５）まで軸
方向にのびていることを特徴とする請求項２〜請求項７
のいずれかに記載のチャック。
【請求項９】前記リングエレメント（２１）は、その
円錐台面（２５）によって、前記チャック本体（１２）
の端部（２０）の円錐台面（２４）に支持されているこ
とを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の
チャック。
【請求項１０】前記リングエレメント（２１）は、少
なくとも、半径方向に膨張し、収縮し得るような、好ま
しくは広がりおよび狭まり得るようなリングからなって
いることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに
記載のチャック。
【請求項１１】前記リングエレメント（２１）は焼嵌
めリングからなっていることを特徴とする請求項１〜請
求項１０のいずれかに記載のチャック。
【請求項１２】前記リングエレメント（２１）は、前
記チャック本体（１２）の少なくとも前記受け部（１
４）を含む細長い部分（１３）が形成される材料の熱膨
脹係数のように、大きな熱膨張係数を有する材料から形
成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１１の
いずれかに記載のチャック。
【請求項１３】前記リングエレメント（２１）はアル
ミニウムから形成されていることを特徴とする請求項１
〜請求項１２のいずれかに記載のチャック。
【請求項１４】前記リングエレメント（２１）は、オ
ーステナイト鋼から形成されていることを特徴とする請
求項１〜請求項１２のいずれかに記載のチャック。
【請求項１５】前記チャック本体（１２）の少なくと
も前記受け部（１４）を含む細長い部分（１３）は、鋼
から形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項
１４のいずれかに記載のチャック。
【請求項１６】前記リングエレメント（２１）は、加
熱されたとき、半径方向に、前記細長い部分（１３）よ
りも大きく広がり、前記端部（２０）の円錐台面（２
４）に沿って軸方向に後方に向かって、かつその当接面
（２３）が、前記差し込まれるべき工具（１１）の軸方
向の固定のための自由な固定面（１５）から離れるよう
に動き得ることを特徴とする請求項１〜請求項１６のい
ずれかに記載のチャック。
【請求項１７】好ましくは、前記細長い部分（１３）
における前記リングエレメント（２１）から自由な部分
が冷却されるとき、前記細長い部分（１３）が、前記工
具（１１）のシャフト（１７）の前記受け部（１４）に
おける半径方向の固定のもとに、まず最初収縮し、前記
リングエレメント（２１）は、前記端部（２０）の円錐
台面（２４）に沿った収縮の際に、軸方向に前方に向か
って、その当接面（２３）が、軸方向に固定された前記
工具（１１）の肩（１９）に当接するように動き得るこ
とを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載
のチャック。