JP2010526269A - クイック・アジャスト・ドローロッド位置決めナット - Google Patents

Abstract

チャック、及び／又は取り外しのための、機械のプライム・ムーバ６に基部４を介して取付け可能なクイック・アジャスト・ドローロッド位置決めナット２。位置決めナットは係合部１２を含み、係合部は少なくとも２つのセグメント１４、１６を含むことが好ましい。リングの有無又は配置により、セグメントがドローロッドに螺合している収縮状態に、又はセグメントがドローロッドとの係合を脱している拡張状態に、セグメントを保持することができる。収縮状態では、係合部１２は、基部４から係脱され、係合部１２の回転が可能となっており、機械内でのドローロッドの適切な軸線方向の位置決めを達成するために、ドローロッド２４を軸線方向に移動させることが可能となっている。係合部１２は、複数の漸増的に離間された回転位置３８のうちの１つにロックされて、ドローロッド２４の軸線方向位置を所望の位置に調節することができる。

Description

本願は、２００７年５月７日に出願された米国仮特許出願第６０／９２７，９６９号の利益を主張するものである。

本発明は、工作機械、好ましくはギアの製造機及び試験機の、ドローロッドの位置を調節する手段に関するものである。具体的には、調節手段は、少なくとも２つのセグメントを有するドローロッドのナットを含む。

工作物が機械加工される金属加工工程及び／又は試験工程、とりわけ、ギアの製造及び試験、において、工作物を工作機械内で適切な位置に保持し、その結果、機械加工工程及び／又は試験工程をうまく実施することができるように、ある種の器具が必要である。この種の器具は、「工作物保持」器具として知られている。ギアなどの歯付き製品の製造では、一般に、工作物保持器具を、チャックとアーバの２種類に分類することができる。

チャックは、工作物又はその構成要素の周囲で、「コレット」と呼ばれる構成要素を収縮させることにより、工作物を保持する。例えば、インテグラル・シャフトを備えたベベル・ピニオン又はハイポイド・ピニオンがチャック内に設置されている場合、コレットによって握持されるのは、通常はシャフトである。コレットは、シャフトを握持してピニオンを適切な位置に保持するために直径が収縮される。ピニオンの軸部を握持するチャックの例は、スターク（Ｓｔａｒｋ）の米国特許第３，０８３，９７６号、タシュル（Ｔａｓｃｈｌ）の米国特許第３，２４４，４２７号、又はカーチス（Ｃｕｒｔｉｓ）の米国特許第６，２６０，８５５号に見ることができる。

アーバは、コレットを拡張して工作物の表面に接触させることにより、工作物を握持する。例として、ベベル・リング・ギアは、アーバ上に設置されており、コレットは、リング・ギアの穴の表面との十分な力の接触が確立されるまで拡張されて、機械加工中、リング・ギアを適切な位置に保持する。リング・ギア用のアーバの例は、イェーン（Ｊａｅｈｎ）の米国特許第３，７３５，９９４号に見ることができる。拡張してピニオンの穴と接触するアーバは、イェーン（Ｊａｅｈｎ）の米国特許第３，５１７，９３９号に見ることができる。

チャック又はアーバのいずれかにおいても、コレット機構を収縮又は拡張するのに必要な力は、工作機械のドローロッドによりもたらされる。ドローロッドは、通常、工作物保持機構と連通している端部と反対側のドローロッドの端部に取り付けられている油圧作動式ピストン若しくはスリーブにより前進し、及び／又は後退する。通常、チャック又はアーバの軸線方向のドローロッドの移動は、工作物保持器具内部の対向する角度の付いた構成要素面を互いに対して滑動させ、結果的に、その各工作物若しくはその構成要素部品を握持又は解放するのに必要な、コレットの内側方向（収縮）又は外側方向（拡張）の動きをもたらす。一般に、一方の角度の付いた表面は、コレット上にあり、他方の角度の付いた表面は、ドローロッド上に取り付けられている作動装置又はドローロッド自体にある。

時には、工作物の軸線の方向にドローロッドの位置を調節する必要があるかもしれない。例えば、異なる形状の工作物が機械加工される場合、異なる構造若しくは寸法の工作物保持器具が取り付けられる場合、又は異なる工作機械が利用される場合である。一般的に、ドローロッドはナットにより位置決めされるが、ナットはドローロッドのねじ付き端部においてどちらかの方向に回され、ドローロッドを軸線方向の所望の位置に配置する。既知の解決策は、通常、二重ナットを使用し、第１のナット部分は、ドローロッドの位置決めを制御し、第２のナット部分は、第１のナットに当接して動かないようにし、第１のナットの緩み又は移動を防止する。通常、そのような装置を調節するには２つのレンチが必要であり、それは経時的に緩み易い。

米国特許第３０８３９７６号明細書 米国特許第３２４４４２７号明細書 米国特許第６２６０８５５号明細書 米国特許第３７３５９９４号明細書 米国特許第３５１７９３９号明細書

本発明の目的は、工作物保持固定具を適切に作動させるために、機械のドローロッドの位置を、道具を用いずに正確且つ迅速に調節することである。本発明の装置は、試験装置、ラップ、切断機、及び研磨機などのギア製造機械、並びにドローロッド作動式工作物保持固定具を使用する任意の機械に適合する。このデバイスを使用することにより、ツーリング切替え（ｔｏｏｌｉｎｇ ｃｈａｎｇｅｏｖｅｒ）のサイクル時間が節約され、ドローロッドの調節を微細な増分で制御することが可能になり、ドローロッドの全体の調節及び／又は交換が可能になり、作動中に緩むことがない。

本発明は、クイック・アジャスト・ドローロッド位置決めナットを含み、そのナットは、チャック及び／又は取り外し（ｄｅｃｈｕｃｋ）のための、機械のプライム・ムーバ（ｐｒｉｍｅ ｍｏｖｅｒ）に、基部を介して取付け可能である。この位置決めナットは、好ましくは少なくとも２つのセグメントを含む係合部を更に含む。リングの有無又は配置にしたがって、セグメントがドローロッドに螺合している収縮状態（ｃｏｌｌａｐｓｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に、又はセグメントがドローロッドとの係合を脱している拡張状態（ｅｘｐａｎｄｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に、セグメントを保持することができる。収縮状態では、係合部は、基部から係脱されることが可能であり、係合部の回転が可能となっており、それにより、機械内でのドローロッドの適切な軸線方向の位置決めを達成するために、ドローロッドを軸線方向に移動させることが可能となっている。係合部は、複数の漸増的に離間された回転位置のうちの一つにロックされて、ドローロッドの軸線方向位置を所望の位置に調節することができる。

収縮状態における、ドローロッド位置決めナットの正面斜視図である。 拡張状態における、ドローロッド位置決めナットの正面斜視図である。 ナットセグメントが収縮状態にある、本発明のドローロッド位置決めナットの横断面図である。 ナットセグメントが拡張状態にある、本発明のドローロッド位置決めナットの横断面図である。 収縮状態にある下部ナットセグメントを示す、ドローロッド位置決めナットの分解図である。 拡張状態にある下部ナットセグメントを示す、ドローロッド位置決めナットの分解図である。 ナットセグメントが収縮状態にあり、ロック・ピンが解放されている状態の、本発明のドローロッド位置決めナットの横断面図である。

添付の図を参照して、本発明の詳細を記載する。添付の図は、本発明の例証を目的としており、その例に限定されるものではない。

本明細書に開示のクイック・アジャスト・ドローロッド位置決めナット２は、チャック及び／又は取り外しのための、機械のプライム・ムーバ６に取り付けられる。これは、ドローロッドにより、往復運動して、工作物又は工具のクランプ（チャック締め）及び／又はアンクランプ（チャックからの解放）を行わせる、機械の部品である。プライム・ムーバ６は、機械的スプリング・パック（ｓｐｒｉｎｇ ｐａｃｋ）、油圧又は空気圧シリンダ、電動ボールねじ等の種々の周知の手段により、動かすことができる。ドローロッドのナットは、通常、操作者がアクセスし易いスピンドルの後部に配置されている。

機械内に設置されている工作物保持固定具（チャック、アーバ）は、プライム・ムーバ６と直接には連結されていないが、プライム・ムーバ６に調節可能に連結する中間機構のドローロッド２４によって連結されている。ドローロッド２４の適切な位置決め及び往復運動によって、工作物保持固定具の適切な動作（クランプ及び解放動作）が行われる。ドローロッドのナットは、プライム・ムーバとドローロッドとの間の調節可能な連結を実現する要素である。

図１では、本発明の位置決めナット２は、プライム・ムーバ６（一部分のみ図示）に取外し可能に取り付けられている基部４で構成される。基部４は、基部４のショルダ部８（図３）がプライム・ムーバ６のショルダ部１０に当接して配置されるまで、プライム・ムーバ６上に嵌め込まれている（ｔｈｒｅａｄｅｄ ｏｎｔｏ）ことが好ましい。プライム・ムーバの特定のタイプの構造又は動作は、本発明の対象ではないので、更なる詳細及び記載は必要ないと考えられる。原則的な態様は、位置決めナット２の基部４が、何らかの方法でプライム・ムーバ６に連結可能であるということである。

図２は、位置決めナット２が、さらに係合部１２を含むことを示し、係合部１２は２つのセグメント１４及び１６を含むことが好ましい（２つより多いセグメントも考えられる）。セグメント１４、１６を、クロージャ・リング１８の存在、すなわち配置によって、収縮状態（図１（それらは隠れているが）、若しくは図３）、又は拡張状態（図２若しくは図４）に保持することができる。セグメント１４、１６は、雌ねじ２０（図４）を有し、リング１８を後方（図３の右方向）へ配置させ、収縮状態（図３）となるとき、機械のドローロッド２４の雄ねじ２２に係合することが好ましい。リング１８を前方（図３の左方向）へ移動させると、セグメント１４、１６は互いから離れ、それにより係合部１２を拡張させるので、雌ねじ２０はドローロッドの雄ねじ２２から離れ、外れる。ばね２６が設けられ、リング１８がそれを可能とする位置にあるときには、常にナットセグメント１４、１６を分離（拡張）させる。

ナットセグメント１４、１６は、基部４（図３）の３０、３２の表面により保持され、プライム・ムーバ６からの引く力及び押す力の両方を伝達することができるように、基部４上のフランジ２８に係合する。係合部１２を、基部４に対して回転させることはできるが、小さいクリアランス値を超えて軸線方向に移動させることはできない。

本発明は、セグメント１４、１６（１４を図示）のうちの１つに収納されているロック・ピン３４（図３〜図７）と、ロック・ピン３４を前進させ、基部４の複数の相補的形状のポケット又はターゲット部３８のうちの一つの中に挿入するばね３６とを更に含む。基部部品４のターゲット部３８により、ロック位置が提供され、その中にロック・ピン３４が延在する。これらのターゲット部は、穴又は穴の一部分とすることができ、１つ又は複数が、基部の外周の周囲に分配されている。ターゲット部の数（例えば、１２個）は、ドローロッドの係合部１２の各回転に対応した調節位置の数になる。

ターゲット部３８は、略スプロケット形状の要素４０（図５及び図６）となるよう配置され、スプロケット形状の要素は、基部４と一体化して配置されているか、又は基部４の一部として形成されていることが好ましい。さらに、ターゲット部３８は、位置決めナット２の軸線Ａ（ドローロッド２４の軸線と同軸である）の周囲に等間隔で離間されて配置されていることが好ましい。例えば、１２個のターゲット部３８は、軸線Ａの周囲に３０°間隔で離間されていてもよい。ターゲット部３８の好適な形状は、図５及び６に示されている半円形であるが、ロック・ピン３４の形状を受容する他の形状、例えば円形なども考えられる。更に、ロック・ピン３４の横断面形状は円形以外でもよいので、ターゲット部３８の相補的形状も、同様に円形から逸脱した形状となる。しかし、ターゲット部３８は、ナットセグメント１４、１６の拡張時に、ロック・ピン３４の移動を可能とするような形状に作られている必要があることに留意すべきである。このことを考えると、ターゲット部３８の好ましい形状は、軸線Ａに対して半径方向に開口部を含むものであり、例えば、図５及び図６に示されているターゲット部３８の半円形などである。

ロック・ピン３４がターゲット部に挿入されると（例えば、図３）、係合部１２（すなわち、ナットセグメント１４、１６）は、基部４に対して回転することができない。ノブ４０が備えられ、操作者がロック・ピン３４をターゲット部３８から外へ引き出し、それにより、ロック・ピンを基部４からロック解除すること（図７）を可能にすることが好ましい。係合部１２は、係脱されると再び自由に回転できる。

ナットセグメント１４、１６が収縮状態（すなわち、ねじ２０、２２が係合されている状態）で、係合部１２を回転させると、ドローロッド２４は、ねじ及びその回転方向に従って軸線Ａに沿って内外に移動し、結果的に、所望のドローロッドの位置を得ることができる。ドローロッド２４が適切な位置にくると、ロック・ピン３４は、最も近いターゲット部３８にロックされ、ドローロッドの位置は、製造使用のために固定される。ロック・ピン３４が次に続くターゲット部３８に係合する時にドローロッド２４が移動する距離は、ドローロッド２４の最小限の調節増分となる。例えば、ある一つのターゲット部３８から次に続くターゲット部までの３０°の回転増分は、それぞれドローロッド２４の０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）の軸線方向移動の増分をもたらす。ロック・ピン３４が正確で有益な手段を提供し、制御可能で工具が無用のドローロッド調節が達成される。

本発明は、ドローロッドの軸線方向の増分が調節可能であるということが維持される限り、前述の好適なロック・ピンとターゲット部の装置以外のロック機構も考えられるということを理解されたい。例えば、ピン３４の換わりにソケットを配置し、ターゲット部３８を換えてピンとしてもよい。ばねにより付勢されたピン・タイプの要素、例えばロック・ピン３４などは、基部４から出ている離間した突出部の間に挿入できるようにしてもよい。或いは、半径方向に移動可能な要素（例えば、プランジャ）が、基部４の離間されたスロットの間に落とし込まれてもよい。更に、ピン３４及びターゲット部３８の外端面に、面取りをし、又はテーパを付け、ピンがターゲット部と真っ直ぐに一致していない場合に、ピンがターゲット部により容易に進入できるようにしてもよい。

リング１８は、軸線方向に移動可能であり、ナットセグメント１４、１６を収縮して動作状態（図３）とし、又はナットセグメントを拡張して、撤去若しくはセットアップ状態（図４）とする。このリングは、前方に押し動かして、ナットセグメント１４、１６を拡張状態とし、引き戻して収縮状態とする。操作者によってボタン４４が押されなければ、ばねプランジャ４２により、リングが製造状態（ナットセグメントが収縮されている状態）の位置から軸線方向に移動することが防止されることが好ましい。ナットセグメント及びリングの傾斜構造部又は円錐構造部４６、４８（図３及び図４）は、それぞれリング１８の軸線方向の動きを可能にし、収縮又は拡張を生じさせる。リング１８が、ナットセグメント１４、１６に対して軸線方向に動くことを可能とするが、回転方向に動くことを防止する、１つ又は複数のキー５０が設けられていることが好ましい。

操作者が手でリング１８を回して、係合部１２の回転の調節をすることができるように、リング１８の外表面は、通常、ギザギザがついている。拡張状態（図４）では、ナットセグメント１４、１６が適切に配置され、ドローロッドのねじ山２２から外れるように、リング１８はナットセグメントの配置をサポートする。分離する距離を大きくすることなく、雄ねじから外れることをアシストする範囲で、ナットセグメント１４、１６の雌ねじ２０を、更に解放する（ｒｅｌｅｉｖｅｄ）ことができる。

ナットセグメント１４、１６が拡張すると、ドローロッド２４は完全に自由であり、ナットセグメントに接触することなく軸線方向に移動可能となる。この状態では、ドローロッドの取外し及び取付けを必要とするツーリング切替えを、長い可能性があるドローロッドのねじから従来のナットを外すという従来の作業なしで、行うことができる。

正面プレート又はプレートセグメント５２、５４は、ナットセグメント１４、１６それぞれを汚染から防護するのを助け、ばねロック・ピン３４部品を保持する機能を提供し、操作説明を付けることができ、例えば、係合部２の回転増分当たりのドローロッド２４の軸線方向移動距離、又は係合部２の所定の回転方向に対するドローロッドの移動方向などを示すことができる。

多数のツーリング形式（例えば、ドローロッドがアーバ上に嵌め込まれている）に、以下の手続きを用いることができる。

Ａ．アーバを取り外すには、
１）スピンドル／アーバをチャックから解放された状態に置き、
２）ナットセグメント１４、１６を開き、
３）後部からドローロッド２４を回してアーバのねじから外し、
４）アーバをスピンドル前部から取り外し、
５）（必要に応じて）ドローロッドをスピンドル前部から引き抜いて取り外す。

Ｂ．アーバを取り付けるには、
１）スピンドルをチャックから解放された状態に置き、
２）ナットセグメント１４、１６を開き、
３）（取り外されている場合）機械のドローロッドを前部から挿入し、後部へ押し、
４）アーバをスピンドル前部から取り付け、
５）ドローロッドを前部へ押し、アーバに嵌め込み、
６）ナットセグメント１４、１６を収縮状態にし、
７）（ロック・ピン３４がターゲット部３８から解放されている状態で、）リング１８と係合部１２とをドローロッド２４の最終軸線方向位置まで回転させることにより、最終調節を行い、
８）ロック・ピン３４を最も近いターゲット部３８へ挿入する。

ツーリング形式によっては、ドローロッドは工作物保持器具上に嵌め込まれていないこともあるが、差込みピン（ｂａｙｏｎｅｔ）又は他の同様のインターフェイスにより係合されていることに留意されたい。その場合、工作物保持器具は、取付け又は取外し中に、アーバの限られた量の回転（例えば、６０度）でドローロッドに係合し、又はドローロッドから解放され、ナットセグメント１４、１６は閉じたままでよい。更に、場合により、ドローロッド及びナットの適切な位置が、使用される多くの工作物保持ユニットに共通である場合は、ツーリング切替え中にドローロッド及びナットの調整の必要が全くないこともある。

好適な実施例を参照して本発明を記載してきたが、本発明がそれらの事項に限定されないことを理解されたい。本発明は、添付請求項の精神及び範囲から逸脱することなく本内容が関連する、当業者に明白であると考えられる修正を含むものとする。

Claims (17)

1. 工作機械に取付け可能なドローロッド位置決めナットであって、
   軸線を有する基部と、
   前記基部と係合されている係合部であって、少なくとも２つのセグメントを含み、前記少なくとも２つのセグメントは、前記セグメントが機械のドローロッドに係合している収縮状態、及び前記セグメントがドローロッドとの係合を脱している拡張状態に、互いに対して配置可能である、係合部と、
   前記位置決めナット上に配置されている移動可能なリングであって、前記セグメントと接触し、前記セグメントを前記収縮状態に維持する第１の位置と、前記セグメントから離れ、それにより前記セグメントが前記拡張状態となる第２の位置との間で移動可能な、リングとを含み、
   前記収縮状態では、前記係合部が前記基部に対して回転して動かせるようになっており、それにより、前記係合部の回転が可能となっており、従って、機械内の所望の軸線方向位置に前記ドローロッドを選択的に配置するために、前記ドローロッドを軸線方向に移動させることが可能となっており、前記係合部が、複数の漸増的に離間された回転位置のうちの一つに回転してロック可能であり、前記ドローロッドが前記所望の軸線方向位置に維持される、位置決めナット。
2. 前記複数の漸増的に離間された回転位置が、前記基部と一体化した略スプロケット形状の要素を含み、前記スプロケット形状の要素が、その周囲に離間された複数のターゲット部要素を画定している、請求項１に記載された位置決めナット。
3. 前記ターゲット部要素が半円形状であり、半径方向外側に開いている、請求項２に記載された位置決めナット。
4. 前記複数のターゲット部要素が、前記スプロケット形状の要素の周囲に等間隔で離間されている、請求項２に記載された位置決めナット。
5. 前記係合部がターゲット部要素と嵌脱するように移動可能な係止ピンを含む、請求項２に記載された位置決めナット。
6. 前記係止ピンと前記ターゲット部要素とが相補的形状である、請求項５に記載された位置決めナット。
7. 前記係止ピン及び前記ターゲット部要素の外面が、面取りされている、又はテーパが付けられている、請求項５に記載された位置決めナット。
8. 前記少なくとも２つのセグメントが収縮状態とされている場合に、機械のドローロッドに螺合するように、前記少なくとも２つのセグメントがねじ山付き内面を含む、請求項１に記載された位置決めナット。
9. 前記係合部に配置されているプランジャを更に含み、前記セグメントが前記収縮状態にある場合に、前記プランジャが前記リングの凹部内に挿入可能であり、それにより、前記リングが、前記第１の位置から意図していない移動をすることを防止する、請求項１に記載された位置決めナット。
10. 前記リング内にあり、前記凹部と位置合わせされたボタンを更に含み、前記プランジャを前記凹部から押し出し、それにより前記リングの前記第２の位置への移動を可能にするように、前記ボタンを前進させることが可能である、請求項９に記載された位置決めナット。
11. 前記リング及び前記セグメントに傾斜面を更に含み、前記リングが前記第２の位置にある場合に、前記リングの前記傾斜面と前記セグメントの前記傾斜面とが互いに接触している、請求項１に記載された位置決めナット。
12. 前記セグメントが、複数のばねにより互いから押し離され、前記拡張状態となる、請求項１に記載された位置決めナット。
13. 前記複数の漸増的に離間された回転位置が、前記基部と一体化された、前記軸線の周囲に離間された複数のピンを含み、前記係合部が、前記ドローロッドを前記所望の軸線方向位置に維持するために、前記ピンの１つを受容するソケットを含む、請求項１に記載された位置決めナット。
14. 前記複数の漸増的に離間された回転位置が、前記基部から前記係合部のばねにより付勢されたピン要素に向かって出ている複数の離間された突出部を含む、請求項１に記載された位置決めナット。
15. ドローロッドのナットを備えたドローロッドを有する工作機械であって、前記ドローロッドのナットは、
    軸線を有する基部と、
    前記基部と連結されている係合部であって、少なくとも２つのセグメントを含み、前記少なくとも２つのセグメントは、前記セグメントが機械のドローロッドに係合している収縮状態、及び前記セグメントがドローロッドとの係合を脱している拡張状態に、互いに対して配置可能である、係合部と、
    前記位置決めナット上に配置されている移動可能なリングであって、前記セグメントと接触し、前記セグメントを前記収縮状態に維持する第１の位置と、前記セグメントから離れ、それにより前記セグメントが前記拡張状態となる第２の位置との間で移動可能な、リングとを含み、
    前記収縮状態では、前記係合部が前記基部に対して回転して動かせるようになっており、それにより、前記係合部の回転を可能となっており、従って、前記機械内の所望の軸線方向位置に前記ドローロッドを選択的に配置するために、前記ドローロッドを軸線方向に移動させることが可能となっており、前記係合部が、複数の漸増的に離間された回転位置のうちの一つに回転してロック可能であり、前記ドローロッドが前記所望の軸線方向位置に維持される、工作機械。
16. ギアの製造機又は試験機である、請求項１５に記載された工作機械。
17. 前記ドローロッドがチャック又はアーバに連結されている、請求項１５に記載された工作機械。

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