JP2009507661A - 中空テーパーシャンクを有するワークまたは工具の締付け装置 - Google Patents

Abstract

HSKシャンクその他の中空シャンク部を備えたワーク2または工具を締め付ける装置に関する。ベース体3中に、軸方向に位置・姿勢をシフト可能に取り付けられた引き・押し動かしピン棒4)備え、この引き・押し動かしピン棒4は、複数の締付ツメ5と組み合わさって作動する締付けヘッド6を操作する。引き・押し動かしピン棒4の軸方向の位置・姿勢が、締付けの位置・姿勢にあるときには、締付けバネの力を用いることなく、セルフロック機構によって固定されている。

Description

本発明は、HSKシャンクその他の中空シャンクを備えたワークまたは工具をつかんで締め付ける締付け装置に関する。

この装置には、ベース体中にて軸方向に位置・姿勢をシフト可能に取り付けられた引き・押し動かしピン棒が備えられる。この引き・押し動かしピン棒は、複数の締付けツメとの組み合わせで作動を行う締付けヘッドを作動させるものである。

この締付け装置を作動させるには、引き・押し動かしピン棒の位置・姿勢を軸方向にシフトさせる。すなわち、締付けのためには、引張りの力を引き・押し動かしピン棒に加える。一方、ワークまたは工具の締付けを解除するためには、押圧力を引き・押し動かしピン棒に作用させる。このようにして、軸方向に、締付け解除の位置・姿勢へと戻る位置・姿勢のシフトが行われる。引き・押し動かしピン棒の軸方向の位置を、締付けの位置・姿勢にて固定するためには、これまでに到達した技術によると、通常、締付けバネによりバネ力が加えられる。このためには、通常、一連の皿バネの組み合わせ、または、コイル状の板バネが用いられる。これらのバネは、引き・押し動かしピン棒の引張り力が解除された際にも、大きな応力でもって、引き・押し動かしピン棒を締付けの位置・姿勢へと押し付けて、引き・押し動かしピン棒の位置・姿勢を固定している。しかしながら、ここでの不利な点は、一連の皿バネが、締付け装置を有する工作機械における回転するスピンドルのバランス性能に悪影響を及ぼすことである。
米国特許US4668137 米国特許US3568566 ドイツ実用新案出願公開DE8215293U1 ヨーロッパ特許出願公開EP1308231A

本発明の根底をなす課題は、導入部で述べたような締付け装置において、バランス特性を改善できるように構成することにある。

このような課題は、本発明によると、導入部で述べたような締付け装置において、引き・押し動かしピン棒の軸方向位置が、締付けバネを用いることなく、セルフロック機構により固定されることにより解決される。

このような締付け装置には、次のような利点が結びついている。応力が加えられた後には、引き・押し動かしピン棒とは独立に、引張り力を誘起することができる。また、誘起された引張り力を、セルフロック機構により蓄積することができ、特には、締付けバネを要せずして蓄積することができる。工作機械における回転するスピンドルのバランス特性を著しく改善することができ、高い回転数を実現することができる。また、組立・取り付けが容易になるという利点もある。というのは、締付けバネにより妨げられることなしに、所要の構成部品を、ベース体中へと軸方向に、先端側からシンプルな具合に導入することができるからである。

本発明の枠内において、次のようであるならば、特に好ましい。ベース体中に、軸方向に位置シフト不能に締付けスリーブが取り付けられ、この締付けスリーブに、引き動かしピンチが軸方向に案内され、この引き動かしピンチの内向き面が、引き・押し動かしピン棒に突き合わされて接している。また、この引き・押し動かしピン棒がテーパー状ヘッドを有し、引き動かしピンチがリング状くさび部を有し、締付けスリーブが内向きテーパー面を有する。このようであるならば、特に好ましい。テーパー状ヘッド、リング状くさび部、及び引き動かしピンチの内向き面により、所要の大きな拘束力が得られる。所要の大きな拘束力は、回転数が高い状態でワークまたは工具を確実に締付けるべく、ぜひとも必要とされる信頼性を得られるように、確実に維持される。

次のようであると好ましい。テーパー状ヘッドが、半径方向の段部のところで、引き・押し動かし棒へと向かって径をすぼめている。引き動かしピンチが該段部に突き当てられる内向きのリング状隆起部を有する。また、引き動かしピンチの内向きのリング状隆起部が、締付けスリーブの内向きテーパー面のところの軸方向領域にて、該段部から離脱する。このような構成であると、まず、次のことが確実に実現される。締め付けの位置・姿勢へと引き・押し動かしピン棒が軸方向にシフトすることにより、引き動かしピンチを通じて間接的に、締付けヘッドの大きな軸方向シフトが引き起こされる。このようにして、複数の締付けツメが中空テーパー状シャンクに突き当てられ、締め付けを引き起こす。引き・押し動かしピン棒をさらに軸方向にシフトさせると、引き動かしピンチのリング状くさび部は、半径方向外側へとそれ動くとともに、テーパー状ヘッドに突き合わされて接することとなる。このようであると、引き・押し動かしピン棒の軸方向の行程が所与のものであるときに、引き動かしピンチの軸方向のシフトは、より小さくなる。しかしながら、より高い応力でもって、より大きな、くさび作用による摩擦係合、すなわち、より強いセルフロックが行われる。この際、テーパー状ヘッドと、締付けスリーブの内向きテーパー面との間に、リング状くさび部が、文字通り、押し込まれてくさび留めされることとなる。引き動かしピンチの、この位置・姿勢は、引き・押し動かしピン棒に対する軸方向の引張り力が解除された際にも、維持される。そのため、引き・押し動かしピン棒、及び、工作機械のスピンドルの全体は、想定される作動機構に接触することなしに、回転することができる。

また、本発明の枠内において次のことが想定されている。引き動かしピンチが、締付けヘッドを軸方向にシフトさせるべく、ネジ切りピン棒及びネジ切リングに連結されるということが想定されている。原理上は、引き動かしピンチを、直接、締付けヘッドに作用させるという実施形態をとることができる。しかしながら、ネジ切ピン棒、及びネジ切リングを用いて複数の部分から構成することは、製造、組立、及び冷媒案内の点で利点を与える。

引き動かしピンチが締付けスリーブに対して回転するのを防ぐためには、引き動かしピンチが、締付けスリーブの長穴に案内されている。引き動かしピンチが締付けスリーブに対して回転すると、複数のピンチあごが傾斜した位置・姿勢をとり、その結果、拘束力が不確定なものとなり得るのである。

本発明の枠内において、テーパー状ヘッドのテーパー角が４゜〜８゜、特には６゜である。このような角度であると、引き・押し動かしピン棒を押し動かして、引き動かしピンチのリング状隆起部を締付けスリーブの内向きテーパー面に押し付けた際に、引き動かしピンチを軸方向に充分にシフトさせるための要件を、組み合わせた形で満たすからである。

締付けスリーブの内向きテーパー面が、９゜〜１５゜のテーパー角、特には１２゜のテーパー角を有しているならば、好ましい。ここで、合目的には、突き当て面が大きくなるように、リング状くさび部の内周面が、テーパー状ヘッドのテーパー角に対応する傾斜を有し、リング状くさび部の外周面が、締付けスリーブのテーパー角に対応する傾斜を有する。

また、次のようであれば好ましい。テーパー状ヘッドが一つの突き当て面を有し、この突き当て面は、引き動かしピンチの内向き隆起部がテーパー状ヘッドの段部に先端側へと押し付けられる際に、ネジ切リングに突き当たる。このような形態であると、確実に次のようになる。引き・押し動かしピン棒の位置・姿勢を締付け解除の位置・姿勢から締付けの位置・姿勢へとシフトさせる際に、遊びなしに、引き動かしピンチが連れ動かされる。したがって、引き動かしピンチの内向き隆起部が、引き・押し動かしピン棒の段部に、ぴったりと噛み合わせられる。

以下に、図面に示された本発明の実施例について、詳細に説明する。唯一の図である図１には、本発明による装置の長手方向断面図を示す。

図に示す装置は、HSKシャンクその他の中空テーパーシャンク１を備えるワーク2または工具をつかんで締め付けるのに用いられる。このため、この装置は、ベース体3中に、軸方向にシフト可能に取り付けられた引き・押し動かしピン棒4を備える。引き・押し動かしピン棒4には、複数の締付けツメ5と組み合わさって作動する締付けヘッド6が備えられる。すなわち、引き・押し動かしピン棒4を、図の下半部に示す締付け解除の位置・姿勢と、図の上半部に示す締付けの位置・姿勢との間にて、軸方向にシフトさせることで締付け作動を行う。ワーク２をつかんで締め付けるためには、引き・押し動かしピン棒4が、不図示の作動装置により引き動かされる。引き動かしピンチ７及びネジ切ピン棒8並びにネジ切リング9を介して、締付けヘッド6が軸方向にシフトし、これにより、締付けツメ5のツメ頭部10が半径方向にシフトして、中空テーパーシャンク１に突き当てられる。

図示の装置から知られるように、ベース体3中には、軸方向にシフト不能に、一つの締付けスリーブ11が取り付けられている。締付けスリーブ11中には、引き動かしピンチ7が軸方向に案内されており、引き動かしピンチ7の内向き面が、引き・押し動かしピン棒4に突き合わされて接する。ここで、引き・押し動かしピン棒4がテーパー状ヘッド12を有し、引き動かしピンチ7がリング状くさび部13を有し、締付けスリーブ11が内向きテーパー面14を有する。そのため、引き・押し動かしピン棒4が締付け解除の位置・姿勢から締付けの位置・姿勢へとシフトした結果として、引き・押し動かしピン棒4の軸方向における位置を決定するセルフロックが生じる。セルフロックは、引き・押し動かしのための操作装置から引張り力を引き・押し動かしピン棒4にさらに加えずとも実現される。作動装置から引き・押し動かしピン棒4に加えられる応力は、セルフロック機構により、実質上、蓄積されて、ワーク2の中空テーパーシャンク1に対する確実な締付け固定が保証される。このためには、締付けバネの力を用いる必要がない。締付けの位置・姿勢にあるときに、締付けバネは、そのバネ力でもって、引き・押し動かしピン棒4の位置・姿勢を、ベース体3または締付けスリーブに対して確実に固定するはずのものである。そのため、締付け固定の確実性は、バネの疲労により損なわれるおそれがない。また、本発明により想定されるセルフロック機構を用いることにより、以下のことが実現される。締付けバネによるバネ力を加えられていない引き・押し動かしピン棒4が、スピンドル全体及びベース体3とともに回転可能である。この際、引き・押し動かし作動機構と接続する必要がない。したがって、バランス性能が向上し、回転数を増大させるこができる。

図からさらに知られるように、テーパー状ヘッド12は、その半径方向の段部15のところで、引き・押し動かしピン棒4へと向かって径がすぼまっている。また、引き動かしピンチ7が、段部15に突き当てられる。さらには、引き動かしピンチ7の内向き隆起部16が、軸方向における、締付けスリーブ11の内向きテーパー面14の領域にて、段部15から離れることができる。図示の実施例によると、テーパー状ヘッド12が6°のテーパー角を有し、締め付けスリーブ11の内向きテーパー面14が12°のテーパー角を有している。リング状くさび部13の内周面及び外周面の傾斜は、それぞれ突き合わされて接する面の傾斜と一致している。

以下には、締付け装置の作動様式について簡単に説明する。図の下半部に描かれた締付け解除の位置・姿勢から出発して、不図示の引き・押し動かし作動装置により、引き・押し動かしピン棒4に引張り力が加えられる。これにより、引き・押し動かしピン棒4が図の左方へと位置をシフトする。このような位置シフトにより、引き・押し動かしピン棒4は、引き動かしピンチ7の内向き隆起部16が引き・押し動かしピン棒4の段部に突き当たることにより、まず、引き動かしピンチ7を連れ動かす。引き動かしピンチ7は、アンバランスを防ぐために、締付けスリーブの互いに逆側にある２つの長穴17中に、案内されている。また、引き・押し動かしピン棒4は、ネジ切ピン棒8及びネジ切リング9を介して間接的に、締付けヘッド6を連れ動かせる。締付けヘッド6は、複数の締付けツメ5のツメ頭部10が、半径方向外側へと振れ動き、中空テーパーシャンク1におけるアンダーカット面18に突き当てられる。段部15が内向き隆起部16に組み合わさって作動を行うことにより、締付けヘッド6の迅速な軸方向シフトが実現される。また、引き動かしピンチ7の内向き隆起部16は、軸方向に所定の戻り行程を行った後、段部15から引き離される。また、引き動かしピンチ7におけるリング状くさび部13の内周面が、テーパー状ヘッド12に突き当たり、同時に、テーパー状ヘッド12の外周面が、締付けスリー部11のリング状くさび部13を押さえつける。引き・押し動かしピン棒4をさらに軸方向にシフトさせると、これにより、引き動かしピンチ7がほんのわずかだけ、軸方向に引き連れて動かされる。そのため、テーパー状ヘッド12と締付けスリーブ11との間では、増大して行く応力により、セルフロックが達成されるに至るまで、くさび作用が行なわれる。セルフロックは、作動装置の引っ張り力が引き・押し動かしピン棒4に伝わらない場合にも、得られた締付け力が与えられるようにする。

締付けを解除する場合には、引き・押し動かしピン棒4が、締付けの位置・姿勢から締付け解除の位置・姿勢へと、左側から右側に、シフトする。これにより、テーパー状ヘッド12と締付けスリーブ11との間での引き動かしピンチ7に対する拘束が解除される。そして、引き・押し動かしピン棒4は、引き動かしピンチ7に対してシフトして、ネジ切リング9に突き当たり、内向き隆起部16が引き・押し動かしピン棒4の段部15に、再び、根元側から突き当てられて係合する。引き動かしピンチ7をさらにシフトさせると、締付けヘッド6の移動を引き起こす。このようにして、締付けツメ5のツメ頭部10がワーク2を解き放つ。

本発明による装置の縦断面図である。

Claims (9)

1. HSKシャンクその他の中空シャンク部を備えたワーク(2)または工具を締め付ける装置であって、ベース体(3)中に、軸方向に位置・姿勢をシフト可能に取り付けられた引き・押し動かしピン棒(4)を備え、この引き・押し動かしピン棒(4)は、複数の締付ツメ(5)と組み合わさって作動する締付けヘッド(6)を操作するためのものであるという装置において、
   引き・押し動かしピン棒(4)の軸方向の位置・姿勢が、締付けの位置・姿勢にあるときには、締付けバネの力を用いることなく、セルフロック機構によって固定されていることを特徴とする装置。
2. ベース体(3)中にて軸方向に位置・姿勢のシフト不能に締付けスリーブ(11)が配置され、この締付けスリーブ(11)中には、軸方向に引き動かしピンチ(7)が案内され、この引き動かしピンチ(7)の内側面が、引き・押し動かしピン棒(4)に突き合わせられて接しており、引き・押し動かしピン棒(4)がテーパー状ヘッド(12)を有し、引き動かしピンチ(7)がリング状くさび部(13)を有し、締付けスリーブ(11)が内向きテーパー面(14)を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. テーパー状ヘッド(12)が、半径方向の段部(15)により、引き・押し動かしピン棒(4)へと向かって径がすぼまり、
   引き動かしピンチ(7)が、この半径方向の段部(15)に突き当たるリング状の内向き隆起部(16)を有し、
   引き動かしピンチ(7)の内向き隆起部(16)が、締付けスリーブ(11)における内向きテーパー面(14)の領域内にあっては、前記半径方向の段部(15)から離脱可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 締付けヘッド(6)の位置・姿勢をを軸方向にシフトさせるべく、引き動かしピンチ(7)が、ネジ切ピン(8)及びネジ切リング(9)を介して締付けヘッド(6)に連結されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 引き動かしピンチ(7)が、締め付けスリーブ(11)の少なくとも１つの長穴(17)中に案内されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の装置。
6. テーパー状ヘッド(12)が、６゜のテーパー角、またはその他の、４゜〜８゜のテーパー角を有していることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の装置。
7. 締め付けスリーブ(11)の内向きテーパー面(14)が、１２゜のテーパー角、またはその他の、９゜〜１５゜のテーパー角を有していることを特徴とする、請求項２〜６のいずれかに記載の装置。
8. リング状くさび部(13)の内周面が、テーパー状ヘッド(12)のテーパー角に一致する傾斜を有し、リング状くさび部(13)の外周面が締め付けスリーブ(11)のテーパー角に一致する傾斜を有していることを特徴とする、請求項６または７に記載の装置。
9. テーパー状ヘッド(12)には、ネジ切リング(9)に突き当てるための一つの突き当て面(19)が備えられ、引き動かしピンチ(7)のリング状の内向き隆起部(16)が、テーパー状ヘッド(12)の段部(15)に係合した際に、前記突き当て面(19)がネジ切リング(9)に突き当てられることを特徴とする、請求項３〜８のいずれかに記載の装置。

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