JP2003094211A - 工作物を回転加工するためのチャック装置 - Google Patents

工作物を回転加工するためのチャック装置

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JP2003094211A
JP2003094211A JP2002211454A JP2002211454A JP2003094211A JP 2003094211 A JP2003094211 A JP 2003094211A JP 2002211454 A JP2002211454 A JP 2002211454A JP 2002211454 A JP2002211454 A JP 2002211454A JP 2003094211 A JP2003094211 A JP 2003094211A
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chuck
hollow shaft
jaw
rotating ring
jaws
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JP2002211454A
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Klaus Hofmann
ホーフマン クラウス
Michael Judis
ユーディス ミヒャエル
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Rothenberger Werkzeuge AG
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Rothenberger Werkzeuge AG
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/1261—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable pivotally movable in a radial plane
    • B23B31/1269—Details of the jaws
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T82/00—Turning
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 加工力による力の増強が両回転方向に可能
で、すべてのチャッククジョーにて同時に一様に増大さ
せられるチャック装置。 【解決手段】中空軸を有し、該中空軸が中空軸軸線を有
し、軸平行な旋回中心ピン１２を中心として旋回可能な
チャックジョー１３を保持し、該チャックジョーが前記
旋回中心ピンに関して２腕状のレバーとして構成されて
おり、該チャックジョーの一端がグリップ面を介し工作
物１５に当付け可能であり、該チャックジョーの他端
が、前記中空軸軸線に対し同軸でかつ該中空軸軸線を中
心として限られて、回転可能である駆動された回転リン
グ８を介し、前記旋回中心ピンを中心として旋回可能で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作物を回転加工
するためのチャック装置であって、中空軸を有し、該中
空軸が中空軸軸線を有し、軸平行な旋回中心ピンを中心
として旋回可能なチャックジョーを保持し、該チャック
ジョーが前記旋回中心ピンに関して２腕状のレバーとし
て構成されており、該チャックジョーの一端がグリップ
面を介し工作物に当付け可能であり、該チャックジョー
の他端が、前記中空軸軸線に対し同軸でかつ該中空軸軸
線を中心として限られて、回転可能である駆動された回
転リングを介し、前記旋回中心ピンを中心として旋回可
能であり、前記中空軸にブレーキ装置が配属されている
形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】文献個所、ＨUETTE-DES INGENIEURS TAS
CHENBUCH２８版、１９５４Wilheim Ernst & Sohn、ペー
ジ１０９２／１０９３によれば、重い工作物のための工
作機械のチャック工具を、切削加工の切削力によってチ
ャックがより固くなりかつ工作物が変形してもチャック
力が維持されるように構成することが公知である。この
ような形式のチャック工具においてはチャックジョーの
非対称的な構成は一方の回転方向には有効にではある
が、ねじ切り機において所望されるように反対方向では
有効でないことが推し量られる。周方向でチャックジョ
ーと交番に配置されているブレーキジョーが記述されか
つ図示されている限りにおいては、前記ブレーキジョー
は回転スピンドルが制動されたときに、重量の大きい工
作物が引継き回転することを阻止するため役立つ。これ
によりチャック装置の外径は著しく拡大される。回転ス
ピンドルは長い工作物、例えば管の導通を有しておら
ず、先きに力の増強を行なう工作物に対するチャックジ
ョーの当て付けがどのように開始されるかは開示されて
いない。
【０００３】ＥＰ０３１８４１９Ｂ１及びＥＰ０４４４
３８０Ｂ１号によっては、冒頭に述べた形式のチャック
装置であって、チェーンを介して駆動された回転リング
が、アグルレバーとして構成されたチャックジョーに作
用するタイプのものが公知である。てこ腕の一方は円形
の工作物を連行するための歯を保持し、はるかに長い他
方のてこ腕は円弧状の滑子案内を有し、この滑子案内に
は軸平行なピン状の滑子が係合している。チャック過程
は常に一方向でしか行なわれない。回転軸方向を逆転さ
せた場合にはチャックジョーは開放させられるに過ぎな
い。チャック過程は力を消費する摩擦過程を伴い、長い
レバーアームは装置が始動した場合かつ／又は工作物直
径が大きい場合には回転リングの半径を越えてきわめて
遠く外方へ突出するので操作員の著しい傷損の危険があ
る。
【０００４】工作物をセンタリングするためにはＥＰ０
３１８４１９Ｂ１のチャック装置の場合にはチャックジ
ョーは第３のレバーアームを有している。特にプラスチ
ックから成るか又はプラスチックで被覆された敏感な管
を加工するために設けられたＥＰ０４４４３８０Ｂ１に
よるチャック装置の場合には、円弧状の滑子案内を有す
る同様に長いアングルレバーが設けられている。この滑
子案内には爪を備えた２つの円筒ピンを保持するチャッ
クジョーが旋回可能に固定されている。管をセンタリン
グするためにはチャックジョーには円弧状の滑子案内を
有する付加的なリンクが存在している。この滑子案内
は、回転方向でそれぞれ次のアングルレバーの旋回中心
ピンを長手方向に移動可能に掴んでいる。
【０００５】いずれの場合にもチャック装置のそれぞれ
他方の端部には同様に同じ形式のチャックジョーが配置
されている。このチャックジョーには第１のチャックジ
ョーの運動が複数のトーションバーによって伝達されな
ければならない。これらのトーションバーは中空軸を全
長に亘って等間隔で取囲んでいる。トーションバーの弾
性を補償するためにはトーションバーの両端で所定の角
度調節が行なわれなければならない。したがってこの場
合には構成及び組立費用が著しく高くなる。
【０００６】いずれの場合にも回転リングによるチャッ
クジョーの運動の同期化が行なわれるが、これは片側で
しか行なわれない。すなわちアングルレバーにおける円
弧状の滑子案内はその長さのどの点においても滑子の部
分円に対し鋭角を成すので、チャックジョーはこれによ
って生ぜしめられた自縛作用自体によってチャックジョ
ーの運動を時間、力及び空間位置に応じて同期化するの
に何も寄与しない。この片側の同期作用は著しく数多く
の案内における製作誤差と弾性的な変形によって著しく
損われる。それぞれ直接的に回転リングで制御されない
チャックジョーは自動調心作用を有していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した形式のチャック装置であって、加工力による
力の増強が両回転方向に可能であり、チャックジョーが
当初、所定の第１のクランプ力で工作物に当付けられ、
次いでこのクランプ力を加工力によってすべてのチャッ
クジョーにて同時にかつ一様に増大させられるチャック
装置を提供することである。さらにチャック装置はでき
るだけ簡単でかつ軽量に構成されるようにしたい。つま
りチャック装置はできるだけ数少ない部分から成り、し
かもできるだけ小さな製作誤差を有するようにしたい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、チャッ
クジョーが旋回中心ピンの軸線を通って延びる固有の対
称平面に対し鏡像対称的に構成され、チャックジョーが
前記軸線を通る半径線に対し、回転リングの回転方向に
程度にしたがって両側へ旋回可能であることにより解決
された。
【０００９】この場合には本発明の別の構成では、個別
に又は組合わされた状態で、（イ）回転リングがチャッ
クジョーとは反対側に、駆動装置のピニオンと噛合うた
めの歯を有していること、（ロ）チャックジョーが回転
リングの内部に配置され、回転リングがチャックジョー
に向いた内側に、間隔をおいて、半径方向の切欠きを、
チャックジョーのグリップ面とは反対の端部が係合する
ために有していること、（ハ）チャックジョーのグリッ
プジョーのグリップ面とは反対の端部が１８０°よりも
大きい、有利には少なくとも２７０°の円周角を有する
部分円周面で制限されていること、（ニ）回転リングの
内部にチャックジョーが配置され、回転リングがチャッ
クジョーに向いた内側に歯を備え、チャックジョーのグ
リップ面とは反対の端部が、回転リングの歯に係合す
る、旋回中心ピンに対し同心的な部分歯を備えているこ
と、（ホ）チャックジョーが回転リングの外に配置さ
れ、回転リングがチャックジョーに向いた外側に歯を備
え、チャックジョーのグリップ面に向いた端部が旋回中
心ピンに同心的な部分歯を備え、該部分歯が回転リング
の歯に係合していること、（ヘ）チャックジョーのグリ
ップ面を保持している端部が軸方向で見て尖端アーチ形
に又は放物線形に構成されていること、（ト）チャック
ジョーのグリップ面を保持する端部がグリップ性のある
表面構造を有していること、（チ）チャックジョーが工
作物に向いた端部に、両側にて、工作物のために溝の付
けられたグリップ面を備えていること、（リ）ピニオン
がウオーム伝動装置と電気モータとによって駆動可能で
あり、電気モータのモータ軸線が中空軸軸線に対し直角
に延びる平面に対し少なくともほぼ平行に延びているこ
と、（ヌ）少なくとも１つのチャック装置と電気モータ
とが共通のケーシングの包絡面の内部に収能されている
こと、（ル）ケーシングが２つのケーシング部分から成
り、該ケーシング部分の互いに対向した側に回転リング
とチャックジョーとが突出しないように配置されている
こと、が有利である。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の対象の３つの実施例とその作
用形式を図１から図７までを用いて詳細に説明する。
【００１１】図１にはほぼ方形のケーシング１が示され
ている。このケーシング１は図１では後方のケーシング
部分１ａしか示されていない。ケーシング１内にはモー
タ軸３を有する電気モータ２が収納されている。モータ
軸３は伝動ウォーム４を保持している。この伝動ウォー
ム４はウォーム歯車５に作用し、該ウォーム歯車５の軸
６は小さいピニオン７を保持している。このピニオン７
は回転リング８の外歯８ａと噛合っている。
【００１２】回転リング８は、２部分から成りかつ嵌合
結合させられた中空軸９（図２）に対し制限されて回動
可能である。図１では中空軸９は孔１０としか示されて
いない。中空軸９は中空軸軸線Ａ−Ａを有しかつ半径方
向のリングフランジ１１を有している。このリングフラ
ンジ１１の上には回転リング８が支承されておりかつリ
ングフランジ１１の上には等間隔で分配されて４つの軸
平行な旋回中心ピン１２が固定されている。これらの旋
回中心ピン１２にはそれぞれ１つのチャックジョー１３
が支承されている。これらのチャックジョー１３は２腕
状のレバーとして構成されている。さらなる詳細は図３
と図４とに示されている。
【００１３】回転リング８は同様に等間隔の分配で、４
つの半径方向の切欠き１４を有し、該切欠き１４内には
チャックジョー１３の外側の端部１３ａが係合してい
る。内方の端部１３ｂは管である円形の工作物１５をセ
ンタリングしかつ保持する。前記工作物１５の外周面に
ねじれが切られる。公知の切削ヘッドは簡略化を期して
図示していない。
【００１４】図２と図５においては付加的に前方のケー
シング部分１ｂが示されている。このケーシング部分１
ｂは合同にかつ緊密に後方のケーシング部分１ａの上に
載着させられかつ該ケーシング部分１ｂと結合されてい
る。中空軸９はケーシング１内に２つの転がり軸受１６
で支承されかつ均等分配された緊縮された軸平行な圧縮
ばね１７のセットにより取囲まれている（特に図５を参
照）。これらの圧縮ばね１７は２つのリング状の摩擦ラ
イニング１８と１９とに作用している。これらの摩擦ラ
イニングの内、摩擦ライニング１８は圧縮ばね１７で回
動不能にケーシング部分１ａに支承されかつ摩擦ライニ
ング１８は中空軸９と一緒に回転する。これによって制
動力の正確に規定されたブレーキ装置２２が形成される
ので、短時的に先行する回転リングが接続されたあとで
中空軸９はこの制御力に抗して連行される。図１に示さ
れたケーシング部分１ｂにおけるチャックジョー１３の
配置は鏡像対称的な配置で反対側でケーシング部分１ａ
にて繰返えられる。
【００１５】図３と４とには前記メカニズムの作用原理
だけが示されている。チャックジョー１３はその対称平
面Ｅ−Ｅに対し鏡像対称的に構成されている。チャック
ジョー１３の外側の端部１３ａはその円周の大部分に亘
って部分円筒面で制限されており、各切欠き１４内に正
確に嵌合する。内側の端部は横断面で見て尖端アーチ形
に構成されており、異なる直径の工作物１５と接触する
可能性のある領域にて、両側に、鋸歯の形をした細かい
歯を有するグリップ面１３ｃを保持している。
【００１６】図３に示されているように回転リング８が
矢印２０の方向へ逆時計回りへ回動し、旋回中心ピン１
２が当初、摩擦ライニング１８，１９の作用のもとで固
持されると、工作物１５はまずセンタリングされ、次い
でチャックジョー１３の端部１３ｂが工作物１５に対し
次第に強く圧着させられ、該工作物を同じ回転方向へ連
行する。工作物１５において切削力が発生すると、チャ
ックジョー１３の圧着力が自動的に増強される。その結
果、一点鎖線で示された力の平行四辺形が形成され、し
かも半径方向が“Ｒ”と接線方向力“Ｔ”とが発生す
る。図１と図３に示された調節によっては例えば右ねじ
が切られる。切削ジョーがねじの完成後に自動的に開放
される自動切削ヘッドが使用されると工作物１５はモー
タ２の停止後ただちに取り出されることができる。
【００１７】図４には、モータ２の回転方向、ひいては
回転リング８の回転方向を矢印２１の方向へ逆転させる
と同じ装置を左ねじの製作にも使用できることが示され
ている。この作用は、チャックジョーの対称平面Ｅ−Ｅ
が、各旋回中心ピン１２の軸線を通って延びる半径線
“Ｓ”の両側へ旋回させられることに帰因する。
【００１８】しかし特別な意議は、回転リング８がすべ
てのチャックジョー１３の運動を同期化し、ひいては工
作物１５のセンタリングを行なうだけではなく、反対に
チャック１３の端部１３ａが回転リング８を介して同期
化させられて互いに作用し、チャックジョー１３が閉じ
る場合の同期化作用及びセンタリングが促進させられる
ことにある。
【００１９】図６は、回転リング８が外歯８ａの他に内
歯８ｂを有していることで、これまで記述した実施例と
は異っている。したがってこの場合には３つのチャック
ジョー１３の外側の端部には対応する外歯を備えてい
る。この外歯はピニオンの１つのセクタを成しており、
該ピニオンの軸線は各旋回中心ピン１２の軸線と合致し
ている。作用形式は図３と４とに基づいて説明した通り
である。
【００２０】図７は主としてチャック装置が工作物１５
の内部、つまり加工しようとするリングの内部に位置す
ることで、これまでの実施例とは異っている。この場合
には回転リング８は外歯８ａの他に内歯８ｂを有してい
る。この内歯８ｂにはピニオン７が噛合う。この実施例
では３つのチャックジョー１３の内側の端部は対応する
外歯を備えている。この外歯は、各旋回中心ピン１２の
軸線と軸線が合致するピニオンの１つのセクタを成して
いる。作用形式はこの場合にも図３と４とに基づき同様
に説明された通りである。歯はこの場合には特別には図
示されていない。
【００２１】いずれの場合にもチャック装置はケーシン
グ１もしくはケーシング部分１ａと１ｂの端面の内部に
突出しないように配置されているので、突出しかつ回転
する駆動装置部分による損傷の危険はない。装置全体は
スペースを極端に節約して構成され、任意の切削ヘッド
又は他の工具保持体と組合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ケーシングを開放した状態で第１実施例を回転
軸線の方向で見た正面図。
【図２】図１の対象を軸方向に断面した図。
【図３】図１の１部を拡大して、チャックジョーを右回
転のために調節した状態で示した図。
【図４】図１の一部を拡大して工作物の左回転のために
調節されたチャックジョーと共に示した図。
【図５】図１と図２の対象を閉じたケーシングを通って
断面して示した斜視図。
【図６】第２実施例を図５と同様に示した図。一方のケ
ーシング部分は取外されている。
【図７】第３実施例を回転軸線の方向から見た正面図。
大きな工作物が内部緊定されて原理図で示されている。
【符号の説明】
１ ケーシング、 １ａ ケーシング部分、 １ｂ ケ
ーシング部分、 ２電気モータ、 ３ モータ軸、 ４
伝動ウオーム、 ５ ウオーム歯車、 ６軸、 ７
ピニオン、 ８ 回転リング、 ８ａ 外歯、 ８ｂ
内歯、 ９中空軸、 １０ 軸孔、 １１ リングフラ
ンジ、 １２ 旋回中心ピン、１３ チャックジョー、
１３ａ 外側端部、 １３ｂ 内側端部、 １３ｃグ
リップ面、 １４ 切欠き、 １５ 工作物、 １６
転がり軸受け、 １７圧縮ばね、 １８ 摩擦ライニン
グ、 １９ 摩擦ライニング、 ２２ ブレーキ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル ユーディス ドイツ連邦共和国 エッセルバッハ ガル テンシュトラーセ １ Ｆターム(参考） 3C016 BA05 CA07 CB07 CB13 CE01 3C032 HH03 HH26

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工作物を回転加工するためのチャック装
    置であって、中空軸（９）を有し、該中空軸（９）が中
    空軸軸線（Ａ−Ａ）を有し、軸平行な旋回中心ピン（１
    ２）を中心として旋回可能なチャックジョー（１３）を
    保持し、該チャックジョー（１３）が前記旋回中心ピン
    （１２）に関して２腕状のレバーとして構成されてお
    り、該チャックジョー（１３）の一端（１３ｂ）がグリ
    ップ面（１３ｃ）を介し工作物（１５）に当付け可能で
    あり、該チャックジョー（１３）の他端（１３ａ）が、
    前記中空軸軸線（Ａ−Ａ）に対し同軸でかつ該中空軸軸
    線（Ａ−Ａ）を中心として限られて、回転可能である駆
    動された回転リング（８）を介し、前記旋回中心ピン
    （１２）を中心として旋回可能であり、前記中空軸
    （９）にブレーキ装置（２２）が配属されている形式の
    ものにおいて、前記チャックジョー（１３）が、前記旋
    回中心ピン（１２）の軸線を通る固有の対称平面（Ｅ−
    Ｅ）に対し鏡像対称的に構成されており、該チャックジ
    ョー（１３）が前記旋回中心ピン（１２）の軸線を通っ
    て延びる半径線（“Ｓ”）に関し、前記回転リング
    （８）の回転方向を条件として両側へ旋回可能であるこ
    とを特徴とする、工作物を回転加工するためのチャック
    装置。
  2. 【請求項２】 前記回転リング（８）が前記チャックジ
    ョー（１３）とは反対側に駆動装置のピニオン（７）が
    係合する歯（８ａ）を有している、請求項１記載のチャ
    ック装置。
  3. 【請求項３】 前記チャックジョー（１３）が前記回転
    リング（８）の内部に配置されておりかつ該回転リング
    （８）が前記チャックジョー（１３）に向いた内側に、
    間隔をおいて、半径方向の切欠き（１４）を、前記チャ
    ックジョー（１３）の前記グリップ面（１３ｃ）とは、
    反対側の端部（１３ａ）が係合するために有している、
    請求項１記載のチャック装置。
  4. 【請求項４】 前記チャックジョー（１３）の前記グリ
    ップ面（１３ｃ）とは反対側の端部（１３ａ）が、１８
    ０°よりも大きい、有利には少なくとも２７０°の円周
    角を有する部分円筒面によって制限されている、請求項
    ３記載のチャック装置。
  5. 【請求項５】 前記チャックジョー（１３）が前記回転
    リング（８）の内部に配置され、前記回転リング（８）
    が前記チャックジョー（１３）に向いた側に歯（８ｂ）
    を備えており、前記チャックジョー（１３）の前記グリ
    ップ面（１３ｃ）とは反対側の端部に、それぞれ１つ
    の、前記旋回中心ピン（１２）と同軸的な部分歯を備
    え、該部分歯が前記回転リング（８）の前記歯（８ｂ）
    に係合している、請求項１記載のチャック装置。
  6. 【請求項６】 前記チャックジョー（１３）が前記回転
    リング（８）の外部に配置されており、前記回転リング
    （８）が前記チャックジョー（１３）に向いた外側に歯
    （８ａ）を備えており、前記チャックジョー（１３）の
    前記グリップ面（１３ｃ）とは反対側の端部に、前記旋
    回中心ピン（１２）に対し同軸的な部分歯を備えてお
    り、該部分歯が前記回転リング（８）の歯（８ａ）に係
    合する、請求項１記載のチャック装置。
  7. 【請求項７】 前記チャックジョー（１３）の前記グリ
    ップ面（１３ｃ）を保持する端部が−軸方向で見て−尖
    端アーチ形に構成されている、請求項１記載のチャック
    装置。
  8. 【請求項８】 前記チャックジョー（１３）の前記グリ
    ップ面（１３ｃ）を保持する端部が放物線形に構成され
    ている、請求項１記載のチャック装置。
  9. 【請求項９】 前記チャックジョー（１３）の前記グリ
    ップ面（１３ｃ）を保持する端部がグリップ性の表面構
    造を有している、請求項１記載のチャック装置。
  10. 【請求項１０】 前記チャックジョー（１３）の工作物
    （１５）に向いた端部（１３ｂ）が両側に、成形された
    グリップ面（１３ｃ）を工作物（１５）のために有して
    いる、請求項１記載のチャック装置。
  11. 【請求項１１】 ピニオン（７）がウォーム伝動装置
    （４，５）と電気モータ（２）とによって駆動可能であ
    って、該電気モータ（２）のモータ軸が前記中空軸軸線
    （Ａ−Ａ）に対し垂直に延びる平面に対しほぼ平行に向
    けられている、請求項１記載のチャック装置。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つのチャック装置と電気
    モータ（２）とが１つの共通なケーシング（１）の包絡
    面内に取付けられている、請求項１記載のチャック装
    置。
  13. 【請求項１３】 ケーシング（１）が２つのケーシング
    部分（１ａ，１ｂ）から成り、該ケーシング部分（１
    ａ，１ｂ）の互いに対向した側に前記回転リング（８）
    と前記チャックジョー（１３）とが突出させられること
    なく配置されている、請求項１記載のチャック装置。
  14. 【請求項１４】 ねじ切り機のために用いられている請
    求項１から１３までのいずれか１項記載のチャック装
    置。
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DE10135456.8 2001-07-20

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EP (1) EP1277533A1 (ja)
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