JP2010536593A - ドリルチャック - Google Patents

Abstract

チャック躯幹体2を作動スピンドルに接続する接続手段と、チャック躯幹体2に同軸の締付テーパー体4とジョーホールダ5とを備える。クランプジョー7は、半径方向に連れ動かし具8に接して案内され、また、締め付けおよび締め付け解除のためにチャック躯幹体2と締付テーパー体4との間の相対運動により位置・姿勢をシフト可能である。連れ動かし具8のネジ切部9が、チャック躯幹体2のネジ切部10と噛み合っており、また、チャック躯幹体2に、チャック軸線に同軸の傾斜歯切部11が形成されている。該傾斜歯切部11には、前記接続手段中に取り付けられたウォーム13が噛み合っている。該ウォーム13の軸線は、チャック軸線に垂直であり、チャック躯幹体2の半径と前記ウォーム13の半径との合計寸法だけチャック軸線からずれている。ウォーム13は、外側からアクセス可能な端面15に、連結部材12としてのトルクスソケット14を有する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、チャック躯幹体と作動スピンドルとを接続するための手段を備えたドリルチャックに関する。

上記のドリルチャックには、前記チャック躯幹体に同軸に回転可能な締付テーパー体と、クランプジョー保持部（ジョーホールダ）とが備えられる。複数のクランプジョーが、クランプジョー保持部中の複数のガイドスリット内に案内されている。これらクランプジョーは、半径方向に位置・姿勢（位置及び姿勢の少なくとも一方）をシフト可能に、連れ動かし具に沿って案内される。また、締め付けおよび締め付け解除のために、チャック躯幹体と締付テーパー体との間の相対運動により位置・姿勢をシフト可能である。このような位置・姿勢のシフトまたは調整のためには、連れ動かし具のネジ切部が、チャック軸に対し同軸に形成されたチャック躯幹体のネジ切部に噛み合っている。また、チャック躯幹体にチャック軸に対し同軸の傾斜歯切部が形成されている。この傾斜歯切部には、外側からアクセス可能で、接続手段中に取り付けられ、連結部材を有するウォーム（ネジ歯車）が噛み合う。このウォームは、ウォーム軸が、チャック軸に垂直に向けられており、チャック躯幹体の半径と前記ウォームの半径との合計寸法だけチャック軸からずれている。

このような種類のドリルチャックは、実際に使用されて公知となっている。具体的な一実施形態によると、チャック躯幹体を工作・加工機械の作動スピンドルに接続するための手段として、例えばHSKシャンクその他の中空テーパシャンクの受入部といった、テーパシャンクの受入部、または、これに機能的に同等の構造物を備えている。テーパシャンクには、さらに、ハンドリング構造物が備えられ、これによってドリルチャックの自動交換が可能になっている。工作機械や加工機械の高度化により、すなわち、絶えず、回転数及び回転モーメントが増大していく工作機械や加工機械の高度化により、ドリルチャックに対する要求も引き上げられている。

ドイツ実用新案DE20009780U1 ドイツ特許出願公開DE19538970A1 ドイツ実用新案DE20321408U1

本発明の課題は、冒頭で述べたようなドリルチャックについて次のように構成することにある。すなわち、該ドリルチャックの寿命を引き延ばし、この寿命の全期間にわたって、実現可能な締め付け力を高めるように構成することにある。

この課題は、本発明によると、冒頭で述べたようなドリルチャックにおいて、以下により解決される。すなわち、ウォームにおける外側からアクセス可能な端面にトルクスソケット（トルクス穴(TORX socket); 六角星型のナット部）が形成され、このトルクスソケットにより連結部材が形成されていることによって解決される。なお、トルクスソケットとは、広義に解されるべきであり、EN ISO 10664による六角穴付き円形部材以外にも、例えば、トルクスプラス（Torx-Plus；登録商標）またはＥ型トルクス（Aussen-Torx、Torx external；登録商標）といった変形形態も含まれる。また、トルクスソケットの拡大は、されていないか、または、重要でない。

上記の構成であると、次の利点が得られる。トルクスソケットを備えたウォームによって、より高い締付モーメントと、より高い回転モーメントとが、左回転時にも得られる。また、耐久荷重が向上しており、締付サイクルの回数を増大させることができる。このためには、実質上、次のようになっている。トルクスソケットを通じて、クランプジョーの締付エッジ間に、工具シャンク締め付け固定のための、より高いトルクを伝達させることができる。

本発明によるドリルチャックの斜視図である。 図１のドリルチャックの部分断面側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 ウォームを備えたチャック躯幹体を別個に図示した斜視図である。 ウォームを備えたチャック躯幹体の側面図である。 図５の対象物の平面図である。 ウォームの側面図である。 図のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 ウォームの端面図である。 連れ動かし具を別個に示した斜視図である。 冷却管路が偏心している連れ動かし具の縦断面図である。 図１１のＸＩＩ部分の詳細図であるが、工具当接部の穴をずらして示した図である。 連れ動かし具の端面の平面図である。 他の実施形態の側面図である。 テーパシャンクを別個に示した斜視図である。 テーパシャンクを別個に示した端面図である。 テーパシャンクを別個に示した側面図である。 図８に対応する図であり、トルクスソケットの自由端の側へと拡がっているコア径をも併せて示す。 図９に対応する、図１８のウォームの図である。

また、ウォームにおける前記端面とは反対側が、球冠状その他の丸い腕状面部として設けられるならば好ましい。ウォームにおける前記端面とは反対側を腕状面部を構成するならば、技術水準から従来知られているように、球体を用い心合わせ穴に差し込むという必要がなくなる。その結果、球体の製造コスト、心合わせ穴を設けるためのコスト、球体の取り付けコストが節減される。また、ウォームを腕状面部と一体に製造することにより、ウォームの寿命を向上させることができ、耐荷重性を向上させることができる。心合わせ穴を省いた領域の壁は、もはや弱められることがないからである。

ここで、腕状面部が半球体として設けられるならば好ましい。このようであると、腕状面部の最大横断面積の領域で、腕状面部がウォームにおけるシリンダー状基本構成部へ移行するからである。ウォームの構成によって得られる保持力の改善を促進するには、材料選択を適合させることも好ましい。本発明に沿って、ウォームを肌焼き鋼合金18CrNiMo7-6から製造することが想定される。

また、前記接続手段が、テーパーシャンクまたはHSKシャンクその他の中空テーパシャンクのためのソケット、または、VDI規格のソケット（socket for VDI tooling）と、チャック躯幹体用ソケットとによって形成されているならば好ましい。さらに、チャック躯幹体の受入部に、チャック躯幹体を軸線方向にて支持するための摺動ディスクもしくは摺動板が配置されているならば好ましい。技術水準によると、球体について、通常、支持用の球体保持器なしで使用することが現在まで知られていた。ところが、支持径が小さいために、極端な荷重によって摺動面に球冠が形成される。そして、このことが、実現可能な締め付け力の大きさに悪影響を及ぼしていた。このような欠点は、上記の構成により回避される。

冷却媒体および潤滑媒体を、クランプジョーによって締め付けられる工具へと導くことができるように、チャック躯幹体と前記接続手段との間が、シーリングリングでもって密閉されている。また、前記接続手段とチャック躯幹体と連れ動かし具とが、それぞれ貫通孔を備える。

比較的小さなシャンク径を備えた工具が前記貫通孔に入り込むのを防ぐべく、連れ動かし具の形状構成は、連れ動かし具の貫通孔が、工具側で偏心して開口するように設定される。ここで、製造をより容易にするため、連れ動かし具の貫通孔は、その軸方向の全長にわたって偏心して延びているのが好ましい。

比較的大きなシャンク径を備えた工具が貫通孔を塞がないようにするため、連れ動かし具の貫通孔の開口部に窪（くぼ）みが設けられている。

本発明の枠内において、さらに、以下のことが想定されている。すなわち、ウォームが、前記接続手段におけるウォーム用ソケット中に配置され、このウォーム用ソケットが、チャック躯幹体用ソケットの接線方向に沿って配置される。また、テーパーシャンクが、リングフランジの前方にて、チャック躯幹体の側に、円錐台形部を有し、この円錐台形部中にて、ウォーム用ソケットが位置決めされて配置されている。このような構成により、チャックの長さをできるだけ短くし、また、ドリルチャックの径をできるだけ小さく保つということが実現できる。また、穿孔削り屑の排出が良好になる。ドリルチャックの質量は小さく、また、その頭部への偏りも少なくなる。

連れ動かしブロックを受け入れるために、リングフランジが、これを周方向に不連続にする破断部を有する場合、ウォーム用ソケットが少なくとも部分的にリングフランジの破断部内へ突き出すことによっても、小型化が促進される。バランスを取るのを容易にすべく、リングフランジの複数の端面の少なくとも１つに、腎臓形その他の湾曲長穴状の質量調整部が、少なくとも１つ設けられている。

また、ウォームが破損する危険を少なくするため、ウォームの内径はトルクスソケットの領域において、該トルクスソケットの自由端の側へと向かって拡がっている。したがって、トルクスソケットの開口部の領域で壁厚は大きくなっている。ここで、製造をより容易にすべく、内径の拡大部は、フライスの径に合わせられている。

図面には、小型チャックとして構成された小型のドリルチャック１が描かれている。このドリルチャック１は、チャック躯幹体２を有し、チャック躯幹体２は、図示した実施形態において、テーパーシャンク３中に、回転可能に取り付けられている。このテーパーシャンク３により、工作・加工機械の作動スピンドルとの連結を実現可能である。ドリルチャック１は、さらに、チャック躯幹体２に対し同軸に回転可能な一つの締付テーパー体４と、一つのジョーホールダ５とを含む。ジョーホールダ５中にて、複数のガイドスリット６中に、複数のクランプジョー７が案内されている。これらクランプジョー７は、連れ動かし具８に沿って半径方向へと位置・姿勢をシフト可能に案内されている。また、これらクランプジョー７が、締め付けおよび締め付け解除のためには、チャック躯幹体２と締付テーパー体４との間の相対運動により、位置・姿勢をシフト可能である。このため、連れ動かし具８のネジ切り部、すなわち連れ動かし具ネジ切り部９が、チャック軸に同軸に設けられた躯幹体ネジ切り部１０、すなわちチャック躯幹体２のネジ切り部に噛み合っている。また、チャック躯幹体２には、チャック軸線に対し同軸の傾斜歯切部１１が形成されている。傾斜歯切部１１には、連結部材１２を備えたウォーム１３が噛み合っている。ウォーム１３は、外側からアクセス可能で、テーパーシャンク３中に取り付けられる。ウォーム１３は、ウォーム軸線が、通常、チャック軸線に対し垂直を向いており、チャック躯幹体２の半径とウォーム１３の半径との合計寸法だけ、チャック軸線からずれている。

連結部材１２は、トルクスソケット１４により形成されており、トルクスソケット１４は、ウォーム１３における外側からアクセス可能な端面１５に形成されている。ウォーム１３における前記端面１５とは反対側の端部は、半球体状の球冠部１６をなしている。ウォーム１３が肌（はだ）焼き鋼合金18CrNiMo7-6から製造され、場合によってはチャック躯幹体２もこの肌焼き鋼合金18CrNiMo7-6から製造されている。

テーパーシャンク３におけるチャック躯幹体用ソケットには、チャック躯幹体２を支持するための摺動板１７が配置されている。ここで、チャック躯幹体２とテーパーシャンク３との間の間隙が、シーリングリング１８でもって密閉されている。テーパーシャンク３とチャック躯幹体２と連れ動かし具８とは、それぞれ貫通孔２８を有しており、該貫通孔を通じて冷却媒体および／または潤滑媒体を、作動スピンドルから工具へと導くことができる。

上記における連れ動かし具８の貫通孔２８について述べる。この貫通孔２８は、図１０〜図１３によれば偏心して配置されており、その工具側開口部に凹陥部２９を有している。

図１４〜１７には、テーパーシャンク３のウォーム用ソケット３１にウォーム１３を配置した一実施形態が図示されている。ここで、ウォーム用ソケット３１は、チャック躯幹体用ソケット３０に対して接線方向に向けて配置されている。テーパーシャンク３は、リングフランジ２０より前方にて、チャック躯幹体２の側に円錐台形部３２を有し、該円錐台形部３２にウォーム用ソケット３１が位置決めされて配置されている。具体的には、図示した実施例の場合、ウォーム用ソケット３１はリングフランジ２０の下部破断部３４と部分的にオーバーラップするように設置されている。リングフランジ２０の前面及び後面には、腎臓形の、バランス調整用の凹陥部３５が形成されている。

図１８と図１９はウォーム１３の変形実施形態を示す。ウォーム１３の内径はトルクスソケット１４の領域において該トルクスソケットの自由端の側へと向かって広がっている。ここで、内径の拡がりは、ウォームのネジ筋を設けるのに用いるフライスの径の曲率に関連している。

次に、本発明によるドリルチャック１の使用態様について簡単に説明する。まず、ハンドリングデバイスにより、リングフランジ２０を把持する。リングフランジ２０は、テーパーシャンク３の外周に配置され、溝１９を備えている。このように把持することで、ドリルチャック１を、作動スピンドルのソケットへと自動的に挿着できるようにする。小型ドリルチャックに挿着されているワークまたは工具を交換するためには、トルクス工具をウォーム１３のトルクスソケット１４に挿入する。そして、ウォーム１３を、まず締め付け解除に相当する方向へと回転させて、クランプジョー７を開放する。クランプジョー７が開放されるのは、次のようになるからである。ウォーム１３の回転によりチャック躯幹体２が、同様に、テーパーシャンク３のチャック躯幹体用ソケット内で回転する。これによって、連れ動かし具８が、本体ねじ山１０の内側で回転して軸線方向後方へと変位する。そして、これによりクランプジョー７が、そのガイドスリット６中にて半径方向外側へと案内される。このようにしてクランプジョー７が開放されることにより、工具またはワークのシャンクをクランプジョー７の間から取り外して、新たなシャンクを挿入することが可能になる。次に、ウォーム１３の回転方向を反転させると、シャンクの締め付けが生じる。クランプジョー７がシャンクに当接すると直ちに、チャック躯幹体２とウォーム１３とのネジ筋の噛み合いにより、テーパーシャンク３に対するチャック躯幹体２の更なる回転を阻止するような詰まり込みによる固定が行われる。その結果、ドリルチャック１を右回転でも左回転でも確実に作動させることができる。

Claims (15)

1. チャック躯幹体（２）を作動スピンドルに接続するための接続手段と、チャック躯幹体（２）に対して同軸に回転可能な締付テーパー体（４）と、ガイドスリット（６）中にクランプジョー（７）を案内しているジョーホールダ（５）とを備え、
   クランプジョー（７）は、半径方向へと位置・姿勢をシフト可能に連れ動かし具（８）に接して案内され、また、締め付けおよび締め付け解除のためにチャック躯幹体（２）と締付テーパー体（４）との間の相対運動により位置・姿勢をシフト可能であり、
   このため、連れ動かし具（８）のネジ切部（９）が、チャック軸線に対し同軸に形成された、チャック躯幹体（２）のネジ切部（１０）と噛み合っており、また、チャック躯幹体（２）に、チャック軸線に同軸の傾斜歯切部（１１）が形成されており、
   該傾斜歯切部（１１）には、外側からアクセス可能で、前記接続手段中に取り付けられ、連結部材（１２）を備えたウォーム（１３）が噛み合っており、該ウォーム（１３）に備えられたウォーム軸線が、チャック軸線に垂直の方向を向き、チャック躯幹体（２）の半径と前記ウォーム（１３）の半径との合計寸法だけチャック軸線からずれているドリルチャックにおいて、
   前記連結部材（１２）は、ウォーム（１３）における外側からアクセス可能な端面（１５）に設けられたトルクスソケット（１４）によって形成されていることを特徴とするドリルチャック。
2. 前記ウォーム（１３）の、前記端面（１５）とは逆の端部が、椀状面をなす部分（１６）として設けられていることを特徴とする請求項１に記載のドリルチャック。
3. 椀状面をなす部分（１６）が半球体として設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のドリルチャック。
4. 前記ウォーム（１３）が、肌焼き鋼合金18CrNiMo7-6から製造されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドリルチャック。
5. 前記接続手段が、チャック躯幹体用ソケットと、テーパーシャンク（３）またはHSKシャンクその他の中空テーパシャンクのためのソケット、または、VDI規格のソケットとによって形成されており、
   チャック躯幹体用ソケット中には、チャック躯幹体（２）を軸線方向に支持するための摺動板（１７）が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドリルチャック。
6. 前記チャック躯幹体（２）と、前記接続手段との間が、シーリングリング（１８）でもって密閉され、前記接続手段とチャック躯幹体（２）と連れ動かし具（８）とが、それぞれ貫通孔（２８）を有していることを特徴とする請求項５に記載のドリルチャック。
7. 連れ動かし具（８）の貫通孔（２８）が、工具側にて偏心して開口していることを特徴とする請求項６に記載のドリルチャック。
8. 連れ動かし具（８）の貫通孔（２８）が、その軸線方向の全長にわたって偏心して延びていることを特徴とする請求項７に記載のドリルチャック。
9. 連れ動かし具（８）における貫通孔（２８）の開口部に凹陥部（２９）が形成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のドリルチャック。
10. ウォーム（１３）が、前記接続手段のウォーム用ソケット（３１）中に配置され、このウォーム用ソケット（３１）が、チャック躯幹体用ソケット（３０）の接線方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載のドリルチャック。
11. テーパーシャンク（３）が、リングフランジ（２０）より前方にて、チャック躯幹体（２）の側に円錐台形部（３２）を有し、該円錐台形部中にウォーム用ソケット（３１）が位置決めされて配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のドリルチャック。
12. 連れ動かしブロック（３３）を受け入れるべく、リングフランジ（２０）が、これを周方向に不連続にする破断部を有し、ウォーム用ソケット（３１）が少なくとも部分的にリングフランジ（２０）の破断部（３４）内へと突き出していることを特徴とする請求項１０または１１に記載のドリルチャック。
13. リングフランジ（２０）の複数の主平面うちの少なくとも１つに、湾曲長穴状のバランス調整部（３５）が設けられていることを特徴とする請求項５〜１２のいずれかに記載のドリルチャック。
14. ウォーム（１３）の内径がトルクスソケット（１４）の領域にて、該トルクスソケット（１４）の自由端へと向かって拡がっていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のドリルチャック。
15. 前記内径の拡がりが、ウォームにネジ筋を設けるのに用いるフライスの径の曲率と関連付けられたものであることを特徴とする請求項１４に記載のドリルチャック。

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