JP2014117797A - ドリルチャック - Google Patents

Abstract

【課題】チャック駆幹体（２）が、繊維強化樹脂またはその他の樹脂材料からなるドリルチャックにおいて、チャック駆幹体の材料を硬化または固化させる際に応力が発生し、チャック駆幹体の安定性、耐荷重性、耐用寿命に悪影響を与えるという問題を解消する。
【解決手段】チャック駆幹体（２）は、スピンドル受入凹部（３）と工具受入凹部（４）とを有し、内部に、複数のクランプジョー（５）が案内されている。クランプジョー（５）は、ネジ切りリング（６）でもって位置・姿勢をシフト可能であり、ネジ切りリング（６）の位置・姿勢のシフトがクランプスリーブ（７）により行われる。このようなドリルチャックにおいて、チャック駆幹体（２）におけるスピンドル受入凹部（３）の領域に、少なくとも１つのリングセグメント状のスロット（２０）が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スピンドル受入部と工具受入部とを有し、樹脂からなるチャック駆幹体、特には繊維強化樹脂からなるチャック駆幹体を備えたドリルチャックに関する。このチャック駆幹体中には、ネジ切りリングでもって位置・姿勢（位置及び姿勢の少なくとも一方）をシフト可能なクランプジョーが案内されている。また、このドリルチャックには、ネジ切りリングの位置・姿勢をシフトさせるクランプスリーブが備えられる。

このようなドリルチャックは、例えばEP0895824A1から知られている。ここで示されているドリルチャックは、溶融状態から型（モールド）成形して得たチャック駆幹体を有している。このチャック駆幹体は、スピンドル受入凹部が備えられる端部にグリップ面を備える。しかしながら、EP0895824A1に記載の型成形されたチャック駆幹体であると、チャック駆幹体の材料を硬化または固化させる際に応力が発生し、チャック駆幹体の安定性、耐荷重性、耐用寿命に悪影響を与えるという問題が発生する。

ヨーロッパ特許出願公開EP0895824A1

本発明のベースとなる課題は、上記のような欠点を緩和させることである。

この課題は、冒頭で述べたようなドリルチャックにおいて、チャック駆幹体中におけるスピンドル受入部の領域に、少なくとも１つのリングセグメント状（横断面が部分円弧状または弓形）のスロットを設けることによって解決される。リングセグメント状は、特には、リングを縦に割った部分の形状であり、このリングセグメントは、好ましくは、半径方向の厚みが、均一またはほぼ均一である。

これにより、スピンドル受入部の領域での壁厚または壁の強度が、工具受入部の領域での壁厚または壁の強度に合わせられる。したがって、硬化または固化の最中に壁厚または壁の強度に依存する作用が完全に防止されるか、または低減されるということが確実となっている。

本発明の一実施形態になるドリルチャックの軸方向の半断面・半側面図である。 図１のドリルチャックにおけるチャック駆幹体の斜視図である。 図２のチャック駆幹体における後端部を上から見た図である。 図１のドリルチャックの展開図である。 歯切部を備えたセーフガード・リングの断面図である。 セーフガード・リングにおける歯切部の詳細図である。 図１のVII-VII線に沿った断面図である。

次のようであれば、特に好ましいことが知られた。すなわち、チャック駆幹体におけるスピンドル受入部を有する端部には、チャック駆幹体と一体に形成されて、クランプスリーブに対する、半径方向での支持、及び案内を行う支持リング板が備えられ、また、支持リング板には、クランプジョーの位置及び寸法に合わせて配置・形成された出口穴が備えられるのであれば、特に好ましいことが知られた。チャック駆幹体におけるスピンドル受入部が備えられた端部にて、クランプスリーブを支持リング板によって支持・案内することにより、特には、本発明によるドリルチャックにおけるクランプスリーブの同心回転特性が改善される。また、クランプジョーに合わせて配置・形成された出口穴を通じて、すなわち、クランプジョーを後方へと引き出すことができるのにちょうど適したように配置・形成された出口穴を通じて、チャック駆幹体の型成形の後にクランプジョーの代わりのインサート（中子(なかご)）を、チャック駆幹体におけるスピンドル受入部を有する端部から、取り出すことができるということが確実となっている。これにより、製造プロセスが相当にシンプルになる。しかも、非円形横断面を有するクランプジョーに対する案内も実現できる。なお、型成形には、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形などが含まれうる。

また、スロットが複数、特には３個設けられていれば特に好ましいことが知られた。このようであると、チャック駆幹体中に、スロットを、出口穴の間に、互いに位置をずらして設けることができる。そのため、壁厚または壁の強度を目的に応じて調整することができる。また、適当なインサートによってスロットをチャック駆幹体の型成形の際に直接設けるのが好ましい。なお、特にスピンドル受入部の領域での壁厚または壁の強度は、工具受入部の領域での壁厚または壁の強度よりもかなり大きい。そのため、スロットの深さ（チャック軸方向の寸法）は、スピンドル受入部がチャック軸方向に延びる寸法に、合わせられているのが好ましい。したがって、スロットの深さは、締付受入部がチャック軸方向に延びる寸法に合わせられるのでない。また、正確に一致させる必要はない。本発明の枠内において、チャック駆幹体におけるスピンドル受入部が備えられた端部の上面に位置するスロットは、幅が、支持リング板の断面寸法、すなわち厚み寸法に合わせられることも想定されている。

また、チャック駆幹体におけるスピンドル受入部が備えられた端部に、金属製閉じ止めリングを受け入れるための据付用受入部が備え付けられているのが好ましいことが知られた。この金属製閉じ止めリングにより、チャック駆幹体は、該チャック駆幹体の、問題となる部分であるスピンドル受入部の領域で、局所的に補強されている。これに関連して、次のようであるならば、好ましいことが知られた。すなわち、閉じ止めリングが、クランプジョーについて、半径方向の位置をシフトさせるように案内するのに適したものであるならば、言い換えると、半径方向の支持により、このように案内するのに寄与するならば好ましいことが知られた。特には、チャック駆幹体にてクランプジョーが後方へと出口穴から抜け出るようになっている場合、クランプジョーにより、しばしば強い荷重を受ける領域でのチャック駆幹体の局所的補強を、簡単に行うことができる。

さらには、閉じ止めリングに、少なくとも１つのスロットを覆うための少なくとも１つの側方突き出し部が備えられているならば好ましいということが知られた。このようであるならば、チャック駆幹体と閉じ止めリングとの間の嵌め合いまたは噛み合いによる接続が簡単に形成されるばかりでなく、ドリリング作動時にスロットの内部に、汚れや異物が到達するのが阻止される。

閉じ止めリングを据付用受入部に取り付けて固定するためには、閉じ止めリングを据え付けて固定するための据付用受入部が、アンダーカット部を有しているならば好ましいことも知られた。アンダーカット部は、閉じ止めリングを押し込んだ際に、弾性変形して押し込みを可能とするとともに、押し込みの後には閉じ止めリングが外れるのを防止する部分である。具体的には、据付用受入部の側方の壁面に、逆テーパー穴の壁面と同様の、上部（スピンドルの根元側）がせり出した傾斜面またはオーバーハング部をなす。このようなアンダーカット部により、閉じ止めリングを据付用受入部に簡単にクリップ式の固定、すなわち、弾性変形可能なツメによる固定を行うことができる。但し、本発明の枠内において、閉じ止めリングを、インサート成形により固定するか、または、他の公知の態様で固定するようにしてもよい。

また、次のようであれば特に好ましい。すなわち、ネジ切りリングに対してチャック駆幹体からチャック軸方向への支持を行うべく、チャック駆幹体に、嵌め合いまたは噛み合いにより回転不能に接続される押圧リングが備えられるならば特に好ましい。ネジ切りリングを押圧リングで支持するならば、特には、チャック駆幹体に、ダイレクトに荷重がかかることがない。そのため、本発明によるチャック駆幹体の寿命を向上させることができる。押圧リングとチャック駆幹体とを相互回転不能に接続するならば、組み立てコストの点で有利になる。例えば、このような接続を次のようにして実現することができる。すなわち、チャック駆幹体に少なくとも１つの凹部を設け、押圧リングに、該凹部の数に対応する数の丸い突出部を設け、これにより、チャック駆幹体に対する押圧リングのずれを阻止することによって実現してよい。

また、次のようであれば好ましいことが知られた。すなわち、押圧リングが外周側に係止歯切部を有し、該係止歯切部には、ネジ切りリングに備え付けられた係止部材を、クランプスリーブに形成した切替・調整カム部によって押し込んで噛み合わせることが可能であるならば好ましいことが知られた。このようであると、ネジ切りリングを、チャック駆幹体と相互回転不能に接続させることができる。これにより、クランプジョーの位置・姿勢のシフトが、意図せずして生じるのを防ぐことができる。

本発明の枠内において、また、チャック駆幹体における工具受入部の領域の外周側に、セーフガード・リングが備え付けられるならば好ましいことが知られた。セーフガード・リングによって、チャック駆幹体が、工具受入凹部の領域で局所的に補強される。これにより、チャック駆幹体の壁厚を小さくすることができる。そのため、非常にコンパクトなドリルチャックを実現できる。

本発明によるドリルチャックの同心回転特性を改善するためには、セーフガード・リングが内周側に歯切部を有していれば好ましいこと知られた。ここで、歯切部の山の高さが０．１５〜０．６０ｍｍの範囲にあり、歯の谷が、断面で見て円弧状その他の、角のない丸い形状となっており、歯切部の歯数が８０〜２００個の範囲内にあれば、特に好ましい。歯切部は、セーフガード・リングをチャック駆幹体と接続させる際に、材料の分布を変化させる。すなわち、歯の山の箇所の樹脂材を、歯の谷の箇所へと押しやる。これによって、特には、製造プロセスにより生じる加工寸法公差が、確実に、打ち消されるかまたは軽減される。なお、セーフガード・リングの歯切部における歯筋及び歯溝は、好ましくは、いずれもチャック軸に平行に延びており、特には、セーフガード・リングの内周面のほぼ全体にわたって、すなわち、ほぼ全長及び全周にわたって設けられている。そして、好ましくは、歯の頂部ないし尾根筋は、樹脂材料に食い込むエッジをなしている。

次に、図面に示された、本発明の一実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態をなすドリルチャック１の軸方向半断面・半側面図である。このドリルチャックは、繊維強化樹脂、特には繊維強化プラスチック（FRP）により作製されたチャック駆幹体２を備える。繊維強化プラスチックとしては、ガラス繊維、炭素繊維などのストランドを分散させたエポキシ樹脂やポリアミド樹脂などが挙げられる。ガラス繊維や炭素繊維などのフィラメントからなるものであっても良い。チャック駆幹体２は、ボール盤その他のドリリング機械におけるドリリング・スピンドルを受け入れるためのスピンドル受入凹部３と、これとは逆側にある工具受入凹部４とを有している。チャック駆幹体２中に、複数のクランプジョー５が案内される。これらクランプジョーは、公知の態様で、ネジ切りリング６でもって、案内受入部中を、チャック軸線に対し傾斜して、位置シフト可能である。ネジ切りリング６の位置・姿勢をシフトさせるためにクランプスリーブ７が設けられる。クランプスリーブ７は、図示の実施例において、中間スリーブ８を介してネジ切りリング６に作用する。しかし、ネジ切りリング６に直接突き当てられるのであっても良い。ここで、ネジ切りリング６は、押圧リング９及びボールベアリング１０を介して、チャック駆幹体２より、軸線方向後方から、すなわちスピンドル受入凹部３の側から、支持されている。工具受入凹部４の側でのネジ切りリング６の支持は、クランプスリーブ７に備えられているリング突起状の支持部２７を介して行なう。クランプスリーブ７は、工具受入凹部４の領域にて、チャック駆幹体２の外周面を取り囲むセーフガード・リング１２を介して支持されている。セーフガード・リング１２は、クランプスリーブ７を支持するのに役立つフランジ１４を備えている。このフランジ１４は、図１に示す実施例において、チャック駆幹体２を工具受入凹部４の領域で損傷から保護する突き当て面１３をも形成している。図１に示す実施例において、スピンドル受入凹部３を備える方の、チャック駆幹体２の端部では、クランプスリーブ７の半径方向の支持と案内とを、チャック駆幹体２と一体に形成されている支持リング板１５によって行う。この支持リング板１５には、複数の出口穴１６が、クランプジョー５の位置及び寸法に合わせて配置され設けられている。出口穴１６は、チャック駆幹体２の製造プロセスを好ましいものにする。この目的のため、出口穴１６は、チャック駆幹体２の製造時に、チャック駆幹体２の型成形の後に除去される適当なインサート（中子）を用いて、直接、チャック駆幹体中に成形により形成される。これによりチャック駆幹体２を１回の製造ステップで製造することができる。チャック駆幹体２の製造プロセス後に、クランプジョー５の複数のガイドを、チャック駆幹体２に、加工して設ける手間がかからない。また、本発明によるドリルチャック１は非常に少数の部品で済み、さらにその構成によって組み立てが容易になる。まず、ネジ切りリング６をチャック駆幹体２に取り付け、次にスピンドル受入凹部３の側に、チャック駆幹体２により支持されるクランプスリーブ７を取り付ける。最後にセーフガード・リング１２をチャック駆幹体２に接続する。この接続によって、セーフガード・リング１２のフランジ１４により、クランプスリーブ７およびネジ切りリング６についてのチャック方向の位置が固定される。

図２は、繊維強化プラスチックから作製されたチャック駆幹体２の斜視図である。この図から見て取ることができるように、チャック駆幹体２には、スピンドル受入凹部３の領域に複数のリングセグメント状のスロット２０が備えられる。図示の例において、各スロット２０は、セグメント・シェルの形状、すなわち、横断面がいずれの箇所でも、同一の円弧状で、均一な厚みを有している。これらのスロットも、製造プロセスでダイレクトにチャック駆幹体２中に設けられる。ここで、スロット２０の深さは、実質上、スピンドル受入凹部３についてのチャック軸方向寸法と同一になっている。このため、チャック駆幹体２は、そのチャック軸方向の全長にわたって、壁の強度または正味の壁厚が、実質上、一定となっている。これにより、次のことが確実となっている。すなわち、チャック駆幹体２の材料の硬化時または固化時における、壁厚や壁の強度に依存する作用、すなわち応力発生が、防止されている。壁厚や壁の強度に依存する作用及び応力発生は、チャック駆幹体２の安定性と同心回転特性とに悪影響を及ぼすのである。図２には、また、チャック駆幹体２と一体に形成された支持リング板１５が示されている。支持リング板１５は、図２から見て取れるように、クランプスリーブ７を半径方向に支持して案内する役割を果たす。この支持リング板１５には、複数のクランプジョー５にそれぞれ整列されて配置された出口穴１６が備えられる。これら出口穴１６は、型成形によりチャック駆幹体２を簡単に、よって低コストで製造するのを可能にする。さらに、スピンドル受入凹部３が備えられた方のチャック駆幹体２の端部には、金属製閉じ止めリング２２を受け入れるための据付用受入部２１が備えられている。この据付用受入部２１はアンダーカット２３を有し、このアンダーカットに閉じ止めリング２２をクリップ固定させることができる。すなわち、弾性を有するツメの作用により外れ出ないように固定することができる。

図３には、チャック駆幹体２の後端部を上から見た図が示されている。特には、ここでもまた、支持リング板１５と、この支持リング板１５に形成され、クランプジョー５と整列配置されるように形成された出口穴１６とが見て取れる。図３には、また、リングセグメント状の複数のスロット２０が示されている。図示の実施例において、これらのスロットの内側に、据付用受入部２１が広がっており、金属の閉じ止めリング２２を嵌め合いまたは噛み合いによる接続によって、差し込んで取り付けることができるようになっている。この目的のため、金属の閉じ止めリング２２は、半径方向に外側へと突き出す側方突き出し部２４を有している。これによってスロット２０が閉じ止めリング２２によって覆われることになる。そのため、スロット２０内への異物や汚染物質の侵入が防がれる。

図４は、ドリルチャック１の第２実施形態の展開図である。これから、特に、押圧リング９が外周側に係止歯切部１８を担持し、この係止歯切部に、クランプスリーブ７に形成された切替・調整カム部により、中間スリーブ８で支持されている係止部材１９が係入することができて、ネジ切りリング６の、よってクランプジョー５の不慮の変位を抑止するようになっていることも見て取れる。チャック駆幹体２をスピンドル受入凹部３の領域で局所的に補強している金属性閉じ止めリング２２も図４から見て取れる。金属から作製されている閉じ止めリング２２は、チャック駆幹体２との形状拘束的結合を形成するため、複数の半径方向の側方突き出し部２４を有している。チャック駆幹体２の同心回転を改善し、製造プロセスによって生じる製造公差を補償するため、セーフガード・固定リング１２は内周側に歯切部１７を有している。これにより、セーフガード・固定リング１２をチャック駆幹体２に押圧した時にチャック駆幹体２の塑性変形が発生する。

図５は、セーフガード・リング１２の断面図で、これから内周側に設けられた歯切部１７が見て取れる。歯数、すなわち歯筋または歯溝の数は、図５に示す実施例において、約１２０個である。図６に示す歯切部１７の詳細図から見て取れるように、歯切部１７の歯の谷は、いずれも、円弧状に設けられおり、各円弧の半径は、図示の実施例において約０．１６ｍｍである。互いに隣接しあっている歯面の間の角度（特には山の半分の高さのところの接線同士の角度）は６０゜であり、歯切部１７の歯の山の高さは約０．２５ｍｍである。これらのパラメータを選択することにより、チャック駆幹体２の材料を変形させる上で、良好な影響を与えることができる。

図７の断面図には、チャック駆幹体２と相互回転不能に接続された押圧リング９を示す。押圧リング９は、ネジ切りリング６をチャック駆幹体２からチャック軸線方向より支持するために設けられるものであり、係止歯切部１８を備えている。押圧リング９をチャック駆幹体２に相互回転不能に接続させるべく、押圧リング９には複数の丸い突出部２５が備えられる。これら突出部２５はチャック駆幹体２に形成された対応する凹部２６に差し込むことができる。係止歯切部１８により、ネジ切りリング６とチャック駆幹体２との間の相対回転を阻止することが可能である。このような相対回転は、場合によっては、クランプジョー５の望ましくない位置シフトを引き起こしうる。一方、ネジ切りリング６と相対回転不能に接続されている中間スリーブ８には、係止部材１９が取り付けられている。係止部材１９は、中間スリーブ８を貫通して、クランプスリーブ７に形成された前記切替・調整カム部でもって、押圧リング９に形成された係止歯切部１８に噛み合わせることができ、また、噛み合わせから外すことができる。

１…ドリルチャック； ２…チャック駆幹体； ３…スピンドル受入凹部；
４…工具受入凹部； ５…クランプジョー； ６…ネジ切りリング；
７…クランプスリーブ； ８…中間スリーブ； ９…押圧リング；
１０…ボールベアリング； １２…セーフガード・リング；
１３…突き当て面； １４…フランジ； １５…支持リング板；
１６…出口穴； １７…歯切部； １８…係止歯切部；
１９…係止部材； ２０…スロット； ２１…据付用受入部；
２２…閉じ止めリング； ２３…アンダーカット；
２４…側方突き出し部； ２５…丸い突出部； ２６…凹部；
２７…支持部

Claims (13)

1. 繊維強化樹脂、またはその他の樹脂材からなり、スピンドル受入部（３）及び工具受入凹部（４）を備えるチャック駆幹体（２）と、
   チャック駆幹体（２）中に案内され、ネジ切りリング（６）でもって位置・姿勢をシフト可能なクランプジョー（５）と、
   ネジ切りリング（６）の位置・姿勢をシフトさせるクランプスリーブ（７）とを備えたドリルチャックにおいて、
   チャック駆幹体（２）中におけるスピンドル受入部（３）の領域に、少なくとも１つのリングセグメント状のスロット（２０）が設けられていることを特徴とするドリルチャック。
2. チャック駆幹体（２）におけるスピンドル受入部（３）が備えられた端部に、チャック駆幹体（２）と一体に形成されてクランプスリーブ（７）対する、半径方向での支持、及び案内を行う支持リング板（１５）が備えられており、
   支持リング板（１５）には、クランプジョー（５）に合わせて配置されて形成された出口穴（１６）が備えられ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. 3個、または、その他の複数個のスロット（２０）が備えられ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. スロットの深さが、スピンドル受入部（３）についてのチャック軸方向の寸法に合わせら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. チャック駆幹体（２）におけるスピンドル受入部（３）が備えられた端部には、金属製閉じ止めリング（２２）を受け入れるための据付用受入部（２１）が備えられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のドリルチャック。
6. 閉じ止めリング（２２）が、半径方向への支持を行うことで、クランプジョー（５）について、半径方向の位置をシフトさせるように案内するのに寄与す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. 閉じ止めリング（２２）に、少なくとも１つのスロット（２０）を覆うための、少なくとも１つの側方突き出し部（２４）が備えられていることを特徴とする請求項５または６に記載のドリルチャック。
8. 閉じ止めリング（２２）を取り付けて固定するために、据付用受入部（２１）がアンダーカット（２３）を有していることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のドリルチャック。
9. ネジ切りリング（６）に対し、チャック駆幹体（２）からチャック軸方向の支持を行うべく、嵌め合いによる接続によってチャック駆幹体（２）に相互回転不能に接続された押圧リング（９）が備えられることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のドリルチャック。
10. 押圧リング（９）には外周側に係止歯切部（１８）が備えられ、この係止歯切部（１８）には、ネジ切りリング（６）に備え付けられた係止部材（１９）を、クランプスリーブ（７）に設けられた切替・調整カム部によって押し込んで噛み合わせることが可能であることを特徴とする請求項９に記載のドリルチャック。
11. チャック駆幹体（２）における、工具受入部（４）の領域の外周側に、セーフガード・リング（１２）が備え付けられることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のドリルチャック。
12. セーフガード・リング（１２）の内周側に歯切部（１７）が備えられることを特徴とする、請求項１１に記載のドリルチャック。
13. 歯切部（１７）の山の高さが０．１５〜０．６０ｍｍの範囲内であり、歯の谷が円弧状またはその他の、角のない湾曲状をなし、歯切部（１７）の歯数が８０〜２００個の範囲内であることを特徴とする請求項１１または１２に記載のドリルチャック。