JP2013505142A - コレットチャック - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動スピンドル（２）に回転不能に接続しているかまたは接続可能であるチャック駆幹体（３）と、締付コレット（４）と、チャック駆幹体（３）に取り付けられたテーパースリーブ（５）とからなるコレットチャック（１）に関する。ここで、テーパースリーブ（５）がチャック駆幹体（３）に軸方向にズレ動かし不能に配置されており、チャック駆幹体（３）と締付コレット（４）とは、これらの間のネジ接続部（６）にて相互の回転により軸方向に相互に位置シフト可能となっている。

Description

本発明は、コレットチャックに関する。

コレットチャックには、駆動スピンドルに接続しているか、または接続可能なチャック駆幹体と、締付コレットと、チャック駆幹体に取り付けられたテーパースリーブとが備えられる。

このようなコレットチャックは、EP2008748Aにより知られている。このコレットチャックにおいては、締付コレットがテーパースリーブ中に収納され、テーパースリーブがチャック駆幹体中に収納されるにあたり、次のような具合となっている。すなわち、締付ナットが、チャック駆幹体の外面ネジ切部にねじ合わされており、このようにして、第1の締付が、締付コレットに対して回転可能な締付ナットの作用により実現可能となっている。さらなる締付は、次のようにして実現される。すなわち、チャック駆幹体中に形成された液圧締付系統によりテーパースリーブが軸方向に押し・引き動かされることで実現される。このコレットチャックは、液圧による位置・姿勢のシフトのための多くの構造部材を備えた複雑な構成を有している。そのため、結果として、製造及び組み付けに、比較的多くのコストがかかる。

スイス特許CH280580A ドイツ実用新案DE202004010714U フランス特許2599442A ドイツ特許出願公開DE1955512A 米国特許US5316324 ドイツ実用新案DE1954720U ヨーロッパ特許出願公開EP1346787A スイス特許CH263720A 米国特許US228337

本発明の課題は、導入部で述べたようなコレットチャックについて、少ないコストでもって、十分な締付力が得られるようにすることにある。

上記課題は、導入部で述べたようなコレットチャックにおいて、次のようであることにより解決される。すなわち、テーパースリーブが、チャック駆幹体に沿って軸方向に位置・姿勢をシフト不能に配置されており、チャック駆幹体と締付コレットとが、これらの間のネジ接続部にて相互に可動となっていることにより解決される。

本件発明者は、次のことに気づいた。チャック駆幹体と締付コレットとの間のネジ接続部が上記のように作動可能であるとき、ワークまたは工具、例えばフライス、特には木工用ルータを、確実に締付保持させるためには、充分な初期締付力を引き起こせば足りる。これは、コレットチャックの使用時、駆動スピンドルによる回転駆動を行う際に、工具に、加工対象のワークにより制動モーメントが加えられるからである。この制動モーメントが締付コレットに作用し、これにより、締付コレットに、回転を行う回転モーメントが生成する。駆動スピンドルとは逆向きに締付コレットが回転することにより、締付コレットの位置・姿勢が、チャック駆幹体に対して軸方向に位置ズレ不能に取り付けられたテーパースリーブに対してシフトする。このようにして、結果として、追い締め効果が得られる。この追い締め効果は、コレットチャックを実際に使用する際に、所要の締付力が確実に実現されるようにする。

本発明にしたがうコレットチャックの第1の実施形態を示す斜視図である。 図１のコレットチャックの平面図である。 図２のIII-III線に沿った断面図である。 図２のIV-IV線に沿った断面図である。 本発明の第2の実施形態を示す斜視図である。 図５の実施形態の平面図である。 図６のVII-VII線に沿った断面図である。 図６のVIII-VIII線に沿った断面図である。 図７のIX-IX線に沿った断面図である。 チャック駆幹体と一体に形成された駆動スピンドルを備えた、本発明の他の一実施形態を示す斜視図である。 図１０の実施形態の平面図である。 図１１のXII-XII線に沿った断面図である。 図１２のXIII-XIII線に沿った断面図である。 本発明の他の一実施形態を示す長手方向断面図である。 拡張マンドレル（内面拡張チャック）として機能する締付コレットを備える、本発明のさらに他の一実施形態を示す長手方向断面図である。

本発明の好ましい実施形態の枠内において、次のことが想定されている。すなわち、内側面がテーパー状に形成されて、締付コレットを受け入れるテーパースリーブが、チャック駆幹体に、回転可能に取り付けられている。したがって、締付コレットを回転させる際に、摩擦力により、テーパースリーブも連れ動かすことが可能である。しかも、この際、テーパースリーブが、チャック駆幹体を通じて加えられる摩擦力により、追い締め効果に悪影響を及ぼすことはない。

これにより、特には、次のような形態をとることが可能となっている。すなわち、テーパースリーブが、締付コレットに回転不能に接続されており、このようにして、締付コレットと、テーパースリーブとの間では、追い締め効果を得るのに必要な軸方向の位置ズレだけが行われるという形態をとることが可能となっている。

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。すなわち、チャック駆幹体中に、ネジ切凹陥部が形成されており、このネジ切凹陥部中に、締付コレットにおける、ネジ切部を備えたコレットカラー（継ぎ環）部がねじ込まれているならば特に好ましい。というのは、このようであると、直接に関連する構造部材間のネジ接続、すなわち、チャック駆幹体と締付コレットとの間のネジ接続が、必要なスペースを小さくして、こざっぱりした具合に実現できるからである。しかしながら、これに代えて、次のような形態をとることもできる。すなわち、チャック駆幹体における外向きネジ切部（オスネジ部）が、締付コレットの駆幹体受入部にねじ込まれているという形態をとることもできる。ここで、特には、チャック駆幹体が駆動スピンドルに一体に形成されているという形態をとることができる。この場合にも、非常にコンパクトな構造を実現できるからである。

本発明の枠内において、基本的に、次のような形態をとることもできる。すなわち、テーパースリーブが、チャック駆幹体と一体に形成され、締付コレットにより収納されている。したがって、締付コレットは、拡張マンドレル（内面拡張チャック）として規定される具合に構成されている。ここで、締付コレットの各締付セグメントは、孔を備えたワークまたは工具についての所望の締付保持を達成すべく、半径方向内側でなく、半径方向外側へと展開する。

追い締め効果により、比較的大きな締付応力を得ることを可能にするので、次のようであれば好ましい。すなわち、テーパースリーブが、少なくとも１つの、スパナ作用面またはレンチ作用面を形成しており、このようにして、工具の助けにより、コレットチャックの締付解除が、常に、確実に可能であるならば好ましい。

チャック駆幹体に対するテーパースリーブの確実な接続が次のようにして実現可能である。すなわち、テーパースリーブの後方端部が、接続固定部材を介して、チャック駆幹体に固定されることで実現される。好ましくは、テーパースリーブの後方端部は、チャック駆幹体に取り付けられたユニオンナット中に収納されることで実現される。

特に好ましい他の実施形態は、以下を特徴とする。すなわち、締付コレットが、締付ネジに、軸方向の位置ズレが不能に接続されており、この締付ネジは、チャック駆幹体の外周面に形成された締付用ネジ切部に、ネジ接続部を形成すべく、噛み合っていることを特徴とする。このような実施形態において、チャック駆幹体と締付コレットとのネジ接続部を実現すべく、さらなる構造部材、すなわち、締付ナットが想定されている。この締付ナットは、締付コレットに、回転不能に、かつ、軸方向に位置ズレ不能に接続されている。このようにして、チャック駆幹体の外向きネジ切部により、締付コレットの所要の動きを引き起こすことができる。また、締付ナットは、ユーザーにとり手をあてがうのが特に容易であり、そのため、ユーザーが容易につかみこむことができる。このためには、好ましくは締付ナットの表面に、摩擦を増大させる形状や形態が備えられる。さらには、締付ナットに、簡単な具合に設けることのできる。補助工具用の形状・構造を形成することができる。好ましくは、補助工具用の、スパナ作用面もしくはレンチ作用面、または孔を設けることができる。次のようにして、締付ナットを締付コレットに回転不能に組み付けることができる。すなわち、締付ナットが、少なくとも１つのボルトまたはピンにより、好ましくは、半径方向に向き合って配置される２つのボルトまたはピンにより、締付コレットに組み付けることができる。

テーパースリーブは、チャック駆幹体に対して軸方向に位置ズレ不能に配置される必要がある。ここで、この課題を実行するためには、次のようであるならば好ましい。すなわち、テーパースリーブは、(1)軸方向に、スラスト軸受により後方から支持されているか、(2)前方から固定保持リングにより固定されているか、の少なくとも一方（(1)及び／または(2)）であるならば好ましい。軸方向のスラスト軸受による軸方向後方からの支持は、締付の過程にて、締付コレットが、テーパースリーブを通じて、軸方向後方へと作用する応力をチャック駆幹体に伝える際にも、充分に大きな締付応力を実現させる。

所要の締付応力を得るためには、次のようであれば充分である。すなわち、締付ナットを通じて、軸方向後方へと作用する応力が締付コレットに加えられ、これにより、締付コレットが軸方向後方へとテーパースリーブに対して位置シフトを行うならば、充分である。しかしながら、次のようであるのが望ましい。すなわち、コレットチャックの開放（締付解除）を行う際、締付コレットと締付ナットとの間の回転不能の接続部に過度の荷重を加えることなしに、締付コレットも、テーパースリーブに対して、軸方向前方へと位置シフトを行うのが望ましい。そのため、次のことが想定されている。すなわち、締付ナットには、ネジ接続部におけるネジ切部の保持体としての第１のスリーブ部分と、より内径の小さい第２のスリーブ部分と、内側表面に形成された連れ動かしフランジとが備えられる。この連れ動かしフランジは、締付コレットに噛み合わされている。このようにして、締付ナットの位置シフトの際に、テーパースリーブに対する締付コレットの軸方向の位置シフトが引き起こされる。

複数のコレットチャックにおいて、締付コレットにおける締付セグメントと締付セグメントとの間には、リブ状またはウェブ状のゴム片が配置されているのが知られる。しかしながら、このようなゴム片は、高い締付力の実現に逆行している。そのため、本発明の枠内において、次のことが想定されている。締付コレットにおける締付セグメント同士の間には、その前方端部の領域に限って、リブ状またはウェブ状の弾性部材が配置されている。この弾性部材は、コレットチャックについての、加工対象のワークの側での密閉を行うとともに、各締付セグメントへの均等な応力の分布を実現させ、また、センタリングを促進する上で効果的である。

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。

図面中、図１〜１５に描かれたコレットチャックは、いずれも、駆動スピンドル２に接続されているかまたは接続可能であるチャック駆幹体３と、締付コレット４と、チャック駆幹体３に取り付けられるテーパースリーブ５とを備える。テーパースリーブ５そのものが、チャック駆幹体３に、軸方向に移動不能に取り付けられている。また、チャック駆幹体３と締付コレット４との間にて、ネジ接続部６が次のような具合に作動可能である。すなわち、例えば木工用ルータといった、ワークまたは工具のシャフトをつかんで締め付ける際、チャック駆幹体３の回転により、第1の基本的な締付力が実現されるように作動可能である。コレットチャック１を駆動する際、工具には制動モーメントが作用する。この制動モーメントは、駆動スピンドル２の回転方向とは逆向きの回転モーメントをなす。このようにして、チャック駆幹体３に対する締付コレット４の回転が実現される。この回転は、形成されているネジ接続部６を通じて、締付コレット４の、軸方向のズレ動きを引き起こす。このような締付コレット４の軸方向のズレ動きは、テーパースリーブ５のテーパー状の表面に沿って動くことで、追い締めに変換される。このようにして、いずれの実施形態においても本発明のコレットチャック１は、追い締め効果を実現している。

図１〜１４に描かれた各実施形態において、テーパースリーブ５の内面がテーパー状に形成されており、締付コレット４がテーパースリーブ５中に収納されている。これに対し、図１５に示す実施形態においては、テーパースリーブ５が、チャック駆幹体３と一体に形成され、締付コレット４に囲み込まれている。そのため、図１５に示す実施形態において、テーパースリーブ５がチャック駆幹体３に対して回転可能とはなっていない。他の実施形態では、このように回転可能であることが、望ましく、また実現されており、テーパースリーブ５が、締付コレット４に回転不能に接続されている。すなわち、図１〜４にしたがう実施形態においては、テーパースリーブ５を半径方向に貫き、締付コレット４に作用する締付固定ネジ１４により、テーパースリーブ５が、締付コレット４に回転不能に接続されている。この締付固定ネジ１４は、他の各実施形態にて、用いられているか、または、用いうるものである。

特には、第1の実施形態に関する図４から知られるように、チャック駆幹体３中にネジ切凹陥部７が形成されている。このネジ切凹陥部７中には、締付コレット４における、ネジ切部８を有するコレットカラー（継ぎ環）部９がねじ込まれている。しかしながら、図１４に示す変形実施形態においては、原理上の運動学的な逆転も可能となっており、チャック駆幹体３に外向きネジ切部（オスネジ部）が割り当てられ、締付コレット４に内向きネジ切部（メスネジ部）が割り当てられている。したがって、チャック駆幹体３の外向きネジ切部が、締付コレット４における駆幹体受入部にねじ込まれて、チャック駆幹体３と締付コレット４との間のネジ接続部６を実現している。

追い締め効果によって大きな締付力が生じるので、テーパースリーブ５に、少なくとも１つのスパナまたはレンチの作用面１０が形成されているならば好ましい。このスパナ・レンチ作用面１０は、図１に示す実施形態において、スパナ（オープンエンドレンチ）をあてがう部分として実現されている。

テーパースリーブ５における軸方向後方の端部は、図１〜４に示す実施形態において、固定保持部材により、チャック駆幹体３に固定されている。すなわち、ユニオンナット１１により固定されている。

図５〜１３に示す第２の実施形態は、他の実施形態と、基本的に、次の点で異なる。すなわち、駆動スピンドル２が、チャック駆幹体から取り外し可能となっている点で異なる。これに対して、他の実施形態では、一体の形態が選択されている。これらの実施形態において、締付コレット４は、締付ナット１２に、回転不能かつ軸方向への位置ズレ可能に接続されている。この締付ナット１２は、チャック駆幹体３の外周面に形成された締付ネジ切部１３に、ネジ接続部６を実現すべく噛み合わされている。ここで、締付ネジ１２は、ネジ接続部６におけるネジ切部８の保持部としての第１のスリーブ部と、内径のより小さい第２のスリーブ部と、この内表面に設けられた連れ動かしフランジ部２０とを備える。この連れ動かしフランジ部２０は、締付コレット４のリング状凹陥部に噛み合わされている。締付ナット１２の表面には、摩擦を大きくするための形状、すなわち、ぎざぎざの形状が備えられている。また、締付ナット１２には、補助工具のための構造、すなわち、スパナ・レンチ面１０または孔１７が形成されている。ここで、このような手段は、締付ナット１２の確実な取り外しを間違いなく実現すべく、締付ナット１２に対して大きな回転モーメントを伝えることを可能にする役割を果たす。

これら２つの実施形態についての各図から、さらに、次のことが知られる。締付ナット１２は、２つの、径方向に向き合って（直径を挟む両端に）配置されたボルトまたはピン１４により、締付コレット４に組み付けられている。そして、チャック駆幹体３からのテーパースリーブ５の軸方向の支持は、スラスト軸受１５を通じて、後方から行われる。一方、前方からは、固定リング１６が、軸方向に保持固定する役割を果たす。

さらに、以下の点に注目すべきである。締付コレット４における締付セグメントと締付セグメントとの間には、これらの軸方向前方の領域に限って、リブ状またはウェブ状の弾性部材１９が配置されている。この弾性部材１９は、コレットチャック１の密閉を可能にするとともに、締付セグメント相互間の、より良好な整列を可能にする。しかも、この際、確実な締付を不相応に妨げることがない。

全ての実施形態において、吸引、空気ブラスト、または、軸方向での工具に対する衝撃印加のために、導路１８を設けることができる。

１...コレットチャック； ２...駆動スピンドル； ３...チャック駆幹体；
４...締付コレット； ５...テーパースリーブ； ６...ネジ接続部；
７...ネジ切凹陥部； ８...ネジ切部； ９...コレットカラー部；
１０...締付固定ネジ； １１...締付固定ネジ； １２...締付固定ネジ；
１３...締付ネジ切部； １４...ピンまたは締付ネジ； １５...スラスト軸受；
１６...締付固定リング； １７...孔； １８...導路；
１９...リブ状またはウェブ状の弾性部材； ２０...連れ動かしフランジ

Claims (15)

1. 駆動スピンドル（２）に回転不能に接続しているかまたは接続可能であるチャック駆幹体（３）と、
   締付コレット（４）と、
   チャック駆幹体（３）に取り付けられたテーパースリーブ（５）とからなるコレットチャック（１）において、
   テーパースリーブ（５）がチャック駆幹体（３）に軸方向にズレ動かし不能に配置されており、チャック駆幹体（３）と締付コレット（４）とが、これらの間のネジ接続部（６）にて相互に可動となっていることを特徴とするコレットチャック。
2. 内面がテーパー状に形成されて締付コレット（４）を受け入れるテーパースリーブ（５）が、チャック駆幹体（３）に回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のコレットチャック。
3. テーパースリーブ（５）が締付コレットチャック（４）に回転不能に接続していることを特徴とする請求項２に記載のコレットチャック。
4. チャック駆幹体（３）中には、ネジ切凹陥部（７）が形成されており、ネジ切凹陥部（７）中には、締付コレット（４）における、ネジ切部（８）を備えたコレットカラー部（９）がねじ込ま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コレットチャック。
5. チャック駆幹体（３）の外向きネジ切部が、締付コレット（４）の駆幹体受入部中にねじ込まれていることを特徴とする、請求項１に記載のコレットチャック。
6. テーパースリーブ（５）が、チャック駆幹体（３）と一体に形成され、締付コレット（４）を受け入れて保持していることを特徴とする請求項１に記載のコレットチャック。
7. テーパースリーブ（５）には、スパナまたはレンチの作用面、または、その他の、回転モーメントを伝える少なくとも1つの形態が備えられることを特徴とする請求項４に記載のコレットチャック。
8. テーパースリーブ（５）の軸方向後方端部は、チャック駆幹体（３）に取り付けられたユニオンナット（１１）中に受け入れられて保持されるか、または、固定保持部材によりチャック駆幹体（３）に固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコレットチャック。
9. 締付コレット（４）は、回転不能、かつ、軸方向位置ズレ不能に、締付ナット（１２）に接続され、この締付ナット（１２）は、チャック駆幹体（３）の外周面に形成された締付ネジ切部（１３）に、ネジ接続部（６）を形成すべく噛み合わ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コレットチャック。
10. 締付ナット（１２）は、径方向に向き合って配置された２つのボルトまたはピン（１４）により、または、少なくとも一つのボルトまたはピンにより、締付コレット（４）に組み付けられていることを特徴とする請求項９に記載のコレットチャック。
11. テーパースリーブ（５）は、軸方向に作用を行うスラスト軸受により後方から支持されるか、または、前方から固定保持リング（１６）により固定されるかの、少なくともいずれかであることを特徴とする請求項９または１０に記載のコレットチャック。
12. 締付ナット（１２）には、スパナまたはレンチの作用面（１０）、または孔（１７）、または、その他の補助工具のための構造が形成されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のコレットチャック。
13. 締付ナット（１２）の表面には、摩擦を増大させる形態が備えられることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかにに記載のコレットチャック。
14. 締付ナット（１２）は、ネジ接続部（６）の保持部としての第1のスリーブ部分と、より内径の小さい第2のスリーブ部分と、この内面に形成された連れ動かしフランジ（２０）とを備え、連れ動かしフランジ（２０）は、締付コレット（４）のリング状凹陥部に噛み合っていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかにに記載のコレットチャック。
15. 締付コレット（４）における締付セグメントと締付セグメントの間には、これらの軸方向前方端部の領域に限り、リブ状またはウェブ状の弾性部材（１９）が配置されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のコレットチャック。

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