JP2016506874A - 制振型チャック - Google Patents

Abstract

本体（２）と、該本体から突出し、工具シャンクを摩擦で固定するための工具受容部（４）を形成しているスリーブ部（３）とを備えた、工具を締め付けるための工具チャック（１）において、前記工具チャック内にキャビティが形成され、該キャビティ内に制振部材（７）が配置されている。

Description

本発明は、作動中に回転軸線のまわりに回転する工具、特に穿孔工具、フライス工具、リーマ工具、切削工具のための工具チャックに関するものである。工具チャックは一体であっても、複数の部分から成っていてもよい。典型的には、規定に従って工作機械側に該工作機械に連結させるための連結部分を有し、工作機械とは逆の側に、工具シャンクを締め付け固定するためのスリーブ部を有している。

特に、被切削材料と一時的に接触する刃の数量が当然のことながら持続的に変化する、中速度で回転するフライス工具の形態の工具を保持するため、この種の工具チャックを使用する場合、このような工具チャックのスリーブ部が振動するという不具合な問題が発生する。

特に、スリーブ部が湾曲することにより、回転軸線に対しほぼ垂直な曲げ軸線のまわりでスリーブ部に曲げ振動が発生する。これとともに、スリーブ部がその回転軸線のまわりに弾性的に撓むことによってねじり振動も発生する。実際には、これらの振動の混合形態が生じるが、半径方向成分が主である。どのような振動が生じても、場合によっては、工具で達成可能な加工精度を制限する。このような振動は工具の刃の寿命にも少なからず悪影響する。

技術水準では、工具チャック内に縦長のカッターヘッドを組み付けて、その質量または固有振動挙動により工具チャックの振動挙動を全体的に改善させることで、工具チャックを振動傾向が少ないように構成する試みに失敗はしなかったものの、従来では、カッターヘッドが回転軸線の方向にかなりの延在距離を有している場合にだけ該カッターヘッドが十分に作用できるということを前提としていたために、従来より公知の防振型工具チャックは、かなりの構造長さを有していることを特徴としている。これは障害となる使用例が少なくない。

これに対し、本発明の課題は、振動傾向が少ないコンパクトな工具チャックを提供することである。

この課題は、請求項１の構成を用いて解決される。

これに対応して、本体と、該本体から突出し、工具シャンクを摩擦で固定するための工具受容部を形成しているスリーブ部とを備えた、工具を締め付けるための工具チャックにおいて、工具チャック内にキャビティが形成され、該キャビティ内に制振部材が配置されている前記工具チャックに対し権利保護が求められる。制振部材とは、好ましくは、本体およびスリーブ部から切り離して形成される付加的な部材である。

好ましくは、キャビティは、本体からスリーブ部への移行領域に始端を有して、そこから回転軸線に沿って工具受容部の方向に延在している。

この場合、理想的には、キャビティは回転軸線に沿った方向において、工具受容部の長さの２／５以下、好ましくは１／５以下の長さを有している。従来、技術水準で教示されたものとは異なり、キャビティおよびその中に受容されている制振部材の、回転軸線方向での長さは、短く維持される。同時に、キャビティと、該キャビティによって受容されている制振部材の空間的局在性とは、本体からスリーブ部への移行部の近傍領域に集中している。

この特別な実施態様により、制振部材を作動中でも本体とスリーブ部との間の移行部から離して配置し、制振部材にかなりの長さとこれによるかなりの質量とを付与することで、可能な限り好適な作用を導出させるという従来のコンセプトから離れる。この場合、制振部材を比較的華奢に構成しても、該制振部材を本体からスリーブ部への移行部の近傍領域に配置されていれば、予想もできなかったほどのかなりの作用を発揮することが明らかになった。

このことは、特に、スリーブ部の長さがほぼ工具受容部の長さ（工具の長さ調整に用いられ、本明細書の範囲内では工具受容部という概念に含まれる排出部をも含む）に限定されることで、スリーブ部も回転軸線方向にコンパクトに構成される場合に適用される。これは、工具受容部の長さがスリーブ部の全長の３／４以上、好ましくは４／５以上であるようなケースである。

この場合、キャビティは、スリーブ部が本体内へ移行している径跳躍領域に直接に接続し、または、挿入される制振部材と一緒にこの領域の内部にあり、その結果径跳躍が、回転軸線の方向に見て、キャビティを画成している周壁の高さで行われるように、構成するのが特に有効であることが明らかになった。

合目的には、キャビティはスリーブ部を完全に貫通しておらず、それ故連結部分の内部まで達していない。

好ましくは、キャビティは、周方向において、本体とスリーブ部との間の継ぎ合わせ個所によって取り囲まれ、該継ぎ合わせ個所が好ましくは溶接継ぎ目として形成されている。すなわち本体とスリーブ部とは、前記キャビティの周画成部を形成する領域で互いに溶接される。これとは択一的に接着部が設けられていてもよいが、溶接が有利である。

有利な実施態様の範囲内では、制振部材はディスクとして、特に中央開口部を備えたリングディスクとして形成されている。このような中央開口部は、工具チャックを貫通する通路用の貫通部として用いられ、前記通路を介して工具に冷却潤滑物質を供給することができる。有利には、回転軸線に平行な方向でのディスクの最大延在距離Ｂ_ｍａｘは該ディスクの最大径Ｄ_ｍａｘよりも小さく、好ましくはＢ_ｍａｘ／Ｄ_ｍａｘ≦２、理想的にはＢ_ｍａｘ／Ｄ_ｍａｘ≦３である。

好ましくは、ディスクは金属、特に重金属または重金属を含む材料から製造されている。本発明の意味での重金属としては、非合金鋼よりも少なくとも１０％だけ高い比重を有する金属であれば、いかなる金属でもよい。本発明の範囲内で使用のために指定されている重金属は銅である。銅は価格が好ましく、取扱いに優れ、本発明による使用時には、鋼よりも著しく優れた緩衝特性を有している。しかしながら、銅は著しく重いので、タングステンも非常に適性に優れており、鉛も使用できる。

さらに、ディスクを特に強い防振性を持つ金属合金から製造するのが非常に好ましい変形実施態様であることが明らかになった。このような合金としては、最近ではたとえばフランス ５７３６０ Amneville 26 rue de la Republique在 Les Bronzes d'Industrie社の商品名 EXIUM（登録商標） AMで提供されているものがある。

本発明の有利な更なる構成は、ディスクが少なくとも１つの周面でもって直接スリーブ部および／または本体の対応する周面に対し当接していることにある。未れにより、ディスクは回転軸線に対し相対的に心合わせされた位置で全く簡単に保持することができ、他方ディスクは、望ましくない振動を減少させるように実質的にその端面を介して本体またはスリーブ部に作用する。

ディスクの作用は、極めて簡単にその質量によってスリーブ部の振動挙動にポジティブに影響を与える点に尽きる。

好ましくは、スリーブ部に、回転軸線の方向に作用するプレストレスを付与するために、ディスクが援用される。この目的のため、ディスクの最大延在距離Ｂ_ｍａｘは次のように選定され、すなわちスリーブ部と本体とをディスクを介して組み立てた場合にこれら両部材の端面が互いに当接しないように選定される。その後、この組み立て物はプレスを用いて圧縮され、その結果スリーブ部の端面と本体の端面とはディスクの弾性変形のもとに互いに接近し、その後両者は互いに溶接される。弾性圧縮されたディスクはスリーブ部内に継続的なプレストレスを生じさせるが、これは振動挙動に対してポジティブな影響を持つ。

変形実施態様として使用される、本発明の有利な更なる構成は、ディスクが、周面でもって、プラスチックおよび／またはエラストマーから成る中間層を介して、スリーブ部および／または本体の対応する周面に対し次のように当接し、すなわちディスクが規定の作動で半径方向においてスリーブ部および本体に対し相対運動を実施できるように、当接している。このようにしてディスクを半径方向に振動させることができ、この振動がスリーブ部の不具合な振動に重畳される。この場合、好ましくは、ディスクはその端面でもってスリーブ部と本体との対応する端面の間でクランプされず、或いは、半径方向におけるその可動性の実質的な制限が生じるほどには強くクランプされない。むしろ、ディスクを半径方向に振動させることができる。この振動はスリーブ部の振動と重畳され、これによってスリーブ部の振動挙動が有利な影響を受ける。というのは、スリーブ部の不具合な振動が少なくとも一部消失からである。いわば、ディスクは防振体として作用する。

他の有利な実施体の範囲内では、制振部材は工具チャック内部で次のように保持され、且つその際に次のように構成され、すなわち作動中に該制振部材が励起されて振動し、その結果弾性要素の、工具チャックのキャビティ内へ自由に突出している部分が、作動中に、弾性要素の、前記工具チャックに固定されている部分に対し振動を始めるように、保持され且つ構成されている。このようにして制振部材の振動を生成させることができ、この振動もスリーブ部の不具合な振動に重畳させて、該不具合な振動を少なくとも部分的に消失させる。すなわち、この構成は防振体の他の変形実施形態である。

上述の防振体の実現は、スリーブ部が、本体側のその端面に、本体との結合のための第１のリングフランジと、該第１のリングフランジ内部に同心に配されて組立完了状態でも本体と直接接触しない第２のフランジとを有している場合に特に有利である。後者には弾性要素の一部分が固定され、他方弾性要素の、固定個所とは逆の側の部分は、キャビティ内へ自由に振動可能に突出し、これによって弾性要素の前記部分は、スリーブ部に固定されている弾性要素の前記部分に対し振動することができる。

制振部材は次のように構成されていてよく、すなわち本発明に従って利用される弾性経路の大部分を、中実のどのような材料体にも内在している弾性によって生じさせるのではなく、対応する中実体に比べて弾性経路を著しく大きくさせる弾性要素の空間的構成によって生じさせるように構成されていてよい。

好ましくは、弾性要素は少なくとも２つの、理想的には少なくとも３つの互いに嵌合するリングから成り、これらリングは、本実施態様ではほぼ半径方向に延在する細条部によって互いに結合している。

弾性要素の構成により、弾性要素の固有振動挙動を、よって吸収挙動を広範囲に制御することができる。

これとは択一的に設けられる実施形態は、本体とスリーブ部とが互いに直接継ぎ合わされずに、本体とスリーブ部との間の結合要素である、緩衝作用のある材料層を介して、互いに摩擦で継ぎ合わされている。これはスリーブ部の振動挙動に対し好ましく作用し、スリーブ部の振動が工作機械の主軸に簡単に伝達されることはない。

緩衝作用のある材料層によって充填される、スリーブ部と本体との継ぎ目は、好ましくは楔状または円錐状に形成され、その結果スリーブ部と本体とは回転軸線の方向に作用する圧力によって心合わせ状態で互いに嵌合せしめられる。

この実施態様に対しては、スリーブ部および／または本体の、継ぎ目を形成している端面がアンダーカットを有し、該アンダーカットに緩衝作用のある材料層が侵入できて形状拘束部を形成しているのが特に好ましい。このようにして本体および／またはスリーブ部での緩衝作用のある材料層の特に確実な固定が保証される。

アンダーカットの代わりに、場合によっては、対応する端面のプロファイリングだけが設けられていてもよい。

本発明の更なる構成の可能性、作用、利点は、図面を用いた本発明のいくつかの異なる実施形態に関する以下の説明から明らかである。
本発明の第１実施形態の工具チャックの、回転軸線Ｒに沿った断面図である。 図１によって示した工具チャックを側方から見た斜視図である。 本発明の第２実施形態の工具チャックの、回転軸線Ｒに沿った断面図である。 図３によって示した工具チャックの、切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図３と図４によって示した工具チャックを側方から見た斜視図である。 図３ないし図５を用いて説明した実施形態の第１変形実施形態の図である。 図５ａの部分拡大図である。 図５ａと図５ｂを用いて説明した第１変形実施形態の変形実施形態の図である。 図３ないし図５を用いて説明した実施形態の第２変形実施形態の図である。 図５ｃの部分拡大図である。 本発明の第３実施形態の工具チャックの、回転軸線Ｒに沿った断面図である。 図６の第３実施形態の、切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 図７の文字Ｘで示した領域の部分拡大図である。 図６の文字ＸＸで示した領域の部分拡大図である。 図６ないし図８によって示した工具チャックを側方から見た斜視図である。 本発明の第４実施形態の工具チャックの、回転軸線Ｒに沿った断面図である。 図１０によって示した工具チャックの、切断線Ｃ−Ｃによる断面図である。 図１０と図１１によって示した工具チャックを側方から見た斜視図である。

図１は、第１実施形態による工具チャック１の全体図である。この工具チャック１は、本体２と、これから突出しているスリーブ部３とから成っている。スリーブ部３内には工具受容部４が形成されている。

工具チャックは、ここではいわゆる収縮型チャックとして実施されている。スリーブ部３内に形成されている工具受容部４の内径は、図示していない工具シャンクの外径よりもいくぶん小さく、その結果スリーブ部３は、図示していない工具シャンクの使用後にスリーブ部が再び冷えたときに、工具シャンクを圧力ばめでしっかりと保持する。これに関連した詳細については本出願人による欧州特許第１８０４９００号明細書を指摘し、これをもってその全体を本発明の説明の対象とする。

本発明の適用例はいわゆる収縮型チャックが特に有利である。収縮型チャックは、通常のケースでは、著しい破断を示していない中実のスリーブ部３から成っている。しかしながら、本発明に対する権利保護はこれに限定されるものではなく、たとえばウェルドン(Weldon)型工具チャック、ヴィストルノッチ(Wistle-Notch)型工具チャック、またはコレットチャックに対しても使用できる。

図１からよくわかるように、本体２は連結部分５を有している。連結部分５は、工具チャック１とこれによって保持される工具とら成るユニットを工作機械に連結させるために用いる。連結部分５はここでは短テープ型連結部分として実施され、これは有利な構成ではあるが、本発明はこれに限定されるものではなく、一部は中空シャフト型連結（ＨＳＫ連結）を示している、図面に示した他の実施形態をも参照してもらいたい。連結シャフトは、振動の発生に寄与しない。というのは連結シャフトは、特に工作機械の主軸内でのその締め付けのために、極めて堅固に振る舞うからである。

本体２は、さらに、通常のケースでは保持フランジ６を有し、保持フランジには、工具自動交換の際に工具チャック１を操作できるようにするために、常に類似している操作システムを装着できる。保持フランジ自体も、その大きな直径故に振動の発生に寄与しない。

通常のケースでは、保持フランジ６に接続して本体２は径跳躍部でもってスリーブ部３へ移行している。

図１によれば、本体２とスリーブ部３との間のこの移行部の領域には、回転軸線Ｒの方向において工具受容部４へ延びるキャビティの始端がある。この場合キャビティは保持フランジ６の領域内へわずかに突出していてよいが、保持フランジを連結部分５内部まで貫通していない。キャビティの最大径は、工具受容部の最大径、または、工具に冷却潤滑材を供給するための通路の最大径よりも大きい。本体２とスリーブ部３がそれらの間に形成しているこのキャビティ内には、ここでは別個の構成部材として実施された制振部材７が設けられている。キャビティは回転軸線Ｒの方向において際立って短く形成され、その長さＬ_Ｋは工具受容部の長さＬ_Ｗの１／９以下である。制振部材７はキャビティをほぼ完全に充填しており、その結果回転軸線の方向に見た制振部材の長さに対しては、対応することが適用される。

さらに、図２からよくわかるように、スリーブ部の全長Ｌ_ＨＧは必要最小限に抑えられている。スリーブ部内に形成されている工具受容部の長さＬ_Ｗは、スリーブ部の全長Ｌ_ＨＧの４／５以上である。

制振部材７は、ここでは、重金属から成るリングとして実施され、および／または、たとえば仏国の26 rue de la Republigue 57360 Amneville 在のLes Bronzes d'Industrie社が商品名EXIUM（登録商標） AMで提供しているような、特に強い防振性のある金属から成るリングとして実施されている。

図１から明らかなように、回転軸線に平行な、リングディスクまたはリングの最大延在距離Ｂ_ｍａｘは、リングの最大径Ｄ_ｍａｘよりも４ファクタ以上小さい。このリングはその中心領域に開口部８を有し、該開口部により、本体２とスリーブ部３とを貫通して工具受容部４の領域まで達している通路が提供され、該通路を介してたとえば冷却剤の供給を行なうことができる。このような通路が必要なければ、リングを連続的な円板として形成することもできる。この点は図示していない。

リングは、弾性中間層を挿入することなくキャビティ内へ挿着されている。リングはその外周においてスリーブ部３または本体２の内周に対し直接当接し、回転軸線Ｒに対し心合わせをした位置で保持される。リングを受容しているキャビティは、ここでは次のようにディメンショニングされており、すなわちリングの端面が特定のプレストレスをもってキャビティの対応する端面に対し当接するようにディメンショニングされている。リングはキャビティ内で締め付け状態で保持され、従ってスリーブ部３に対し少なくとも部分的に、該スリーブ部の振動挙動に対し好影響を与えるプレストレスを付与する。

しかし上記リングは、このようなリングを使用するにあたって利用できる唯一の作用ではない。

むしろ、リングの形態の制振部材７は、上記の作用に加えて、または、上記の作用の代わりに、次のような作用によってポジティブな作用を行使することができ、すなわち回転するスリーブ部３の半径方向振動または「縮充」(walkend)運動のために、制振部材７は迅速に圧縮され、そして再び少なくとも部分的に弛緩し、これによって緩衝作用を生じさせる。特にこの作用に関しては、リングにこの作用を支援する１つまたは複数の局所的なスリットを備えさせることが重要である（図面には示さず）。

ここに示した実施形態の場合、本体２とスリーブ部３とは本来２つの別個の部材を形成していたものであり、その後のステップで互いに溶接したものであるが、これは可能な唯一の製造態様を成すものではない。

この有利な製造態様を選択した場合には、これら部材のそれぞれがそれぞれ他の部材への当接のために想定された端面に旋削加工部を有し、その結果これら２つの部材がそれらの結合後に溶接継ぎ目９によって共にそれ自体閉じたキャビティを有し、このキャビティがリングの形態の制振部材７を受容するのが合目的である。すなわち、後の溶接によって場合によっては完全にまたは部分的に消失する、本体２とスリーブ部３と間の分離継目は、キャビティと接触するか交差する面を張る。従って、制振部材７は本体２とスリーブ部３との間の移行部に正確に位置する。この場合、制振部材７をその端面でもって本体２およびスリーブ部３の対応する端面に対し当接させるプレストレスは、本体２とスリーブ部３とがその溶接中に適宜互いに押圧し合うことによって、簡単に調整することができる。もちろん溶接の際には、溶接パラメータを適宜選択することにより、溶融物の根元が直接制振部材７まで到達しないよう考慮される。というのは、制振部材７が溶融すると、溶接継目のクオリティを損なわせるからである。

完全を期すために述べておくと、本実施形態は、次のようにして変形することもでき、すなわちスリーブ部３のみまたは本体２のみがその端面に旋削部または同じようにして生成させた凹部を有し、この旋削部または凹部がリングの形態の制振部材７を（ほぼ完全に）受容するために用いられるようにして変形することができる。

すでに示唆したように、別個に製造される本体２とスリーブ部３との溶接は、本発明による工具受容部を製造するための唯一の態様ではない。その代わりに、工具受容部を一体に製造し、その際に制振部材７（この場合も他の材料から作製されている）を、溶接構造を示している図１の位置に封じ込める、たとえばレーザー焼結のような最近の技術も可能である。

図３ないし図５は本発明の第２実施形態を示している。

この実施形態に対しては、第１の実施形態に対して述べたことが対応的に適用される。というのは、両実施形態は、以下に詳細に説明する相違点を除けば同一だからである。

図３からわかるように、この実施形態でも、本体２とスリーブ部３との間の移行領域にキャビティの始端がある。キャビティは、回転軸線Ｒの方向において工具受容部７のほうへ延在し、保持フランジ６の領域内へわずかに突出しているが、保持フランジを連結部分５内部まで貫通していない。

キャビティの最大径は、ここでも工具受容部または工具に冷却潤滑材を供給するための通路の最大径よりも大きい。

本体２とスリーブ部３とが形成されているこのキャビティ内には、同様に付加的な制振部材７が設けられている。

この実施形態でも、キャビティは長手軸線方向において際立って短く形成され、その長さＬ_Ｋはここでは工具受容部の長さＬ_Ｗの１／５以下である。制振部材７はキャビティをほぼ完全に充填し、その結果回転軸線の方向に見た制振部材の長さに対しては対応的なことが適用される。

この実施形態でも、制振部材７はリングによって形成され、リングは好ましくは重金属および／またはすでに述べた特に防振性の金属から成っている。

しかしながら、第１実施形態の場合とは異なり、このリングはその周面でもってスリーブ部３および／または本体２の対応する周面に対し直接当接していない。その代わり、リングの周面とスリーブ部３または本体２の対応する周面との間に層があり、この層はここでは弾性層１０と呼ぶことにするが、好ましくは軟弾性のプラスチックまたはエラストマー材から成っている。層は好ましくはリング状に形成され、理想的には半径方向に測った厚さがわずか０．５ｍｍないし３ｍｍの薄い層である。この層を設ける主旨は、リングに半径方向の可動性を与えることにあり、この場合材料の選択および上記弾性材の配置にあたっては、たとえば不具合な流体静力学的応力状態が弾性材料内に不慮に発生することによってリングの弾性または圧縮性が損なわれないように配慮される。

リングの端面には、好ましくは、前記軟弾性のプラスチックまたはエラストマー材から成っている層は設けられていない。この実施形態では、リングの端面は、本体２およびスリーブ部３の対応する端面に対し直接当接しておらず、または、著しいプレストレスなしで当接しており、或いは、制限的なプレストレスで当接しており、この制限的なプレストレスは、リングが同様に緩衝作用を及ぼすことのできる適当な摩擦力を発生のもとに半径方向に移動できるようにするためのものである。

この種の構造の場合、リングは、スリーブ部３に発生する半径方向の振動に対して防振体またはマスダンパーとして作用する傾向があり、すなわちリングは、スリーブ部３で発生する半径方向の振動と少なくとも部分的に干渉して、スリーブ部３の望ましくない半径方向の振動を少なくとも減少させるような対向振動を実施する傾向がある。

リングがこのような防振体として作用する必要がある場合には、その質量は小さすぎてはならない。このため、リングは、図３と図１とを比較してわかるように、この第２実施形態の場合、工具チャックの回転軸線の方向において第１実施形態のリングよりも好ましくは幅広に実施されている。しかし、図３から明らかなように、回転軸線に対し平行な方向でのリングディスクまたはリングの最大延在距離Ｂ_ｍａｘは、リングの最大径Ｄ_ｍａｘよりも２．５ファクタ以上小さい。

図５ａと図５ｂは、上述した第２実施形態の変形実施形態を示している。相違点に関する以下の説明から違いが明らかでない限りは、上記第２実施形態で述べたことが適用される。

ここでは、キャビティは、半径方向においても回転軸線Ｒの方向においても、該キャビティによって受容される制振部材７よりも大きく実施されている。制振部材７はリングの形態を持ち、防振体として作用する傾向を持つ。リングは、どこにおいてもキャビティの画成壁と直接接触していない。

リングの周面と、スリーブ部３または本体２の対応する周面との間に、ここでも弾性層１０と記す層がある。この層を介してリングはその周部においてキャビティの内周と間接的に接触し、他方リングの端面は好ましくは完全に自由であり、静止位置でキャビティの端面側画成壁から好ましくは少なくとも５／１０ｍｍの、より好ましくは少なくとも１０／１０ｍｍの自由間隔を有している。

上記層は好ましくは次のように構成されており、すなわちリングがその静止位置でその外周においてもキャビティの周壁から少なくとも５／１０ｍｍの、理想的には最大で４／１０ｍｍの間隔を維持するように構成されている。というのは、もしこのように構成しないと、リングは必要な振動を実施するために十分な自由を有せず、或いは、その振動傾向が大きすぎるようになるからである。

この層の目的は、ほぼ半径方向におけるリングのかなりの振動運動を許容することであり、これに対応するように層は構成されている。

この層は好ましくはリング状要素によって形成され、内部が中空であり、それ故半径方向において適宜圧縮可能である（図５ｂを参照）。内側が中空の、好ましくは周方向に閉じている要素が理想的であるが、これが唯一の考えられる解決手段ではない。これとは択一的に、たとえば、局所的に内部および／または外周に１つまたは複数の繰り抜き部を有し、該繰り抜き部が適当な圧縮性を提供するような、好ましくは周方向に閉じた要素を使用することもできる（図５ｃを参照）。最後の、他の択一的実施形態として、発泡材料から構成することによって半径方向における必要な圧縮性または可撓性が付与される要素も考えられる。

好ましくは、前記リング状要素は、静止状態で所定の位置で固持するために、防振体として設けられているリングと固定結合されている。この目的のため、リング状要素は、リングと形状拘束的にロックされ、および／または、好ましくはリングと接着され、または、リングに加硫処理または射出成形されている。理想的には、リングはアンダーカットの形態の形状拘束要素または隆起部を有し、これら隆起部にリング要素の材料が流し込まれ、または、そのまわりを流れ、その結果リングとこれを取り囲んでいるリング要素との間の結合が形状拘束によって保証され、リングが実施する振動の影響で時間とともに解離することのある接着だけに依存するものではない。

図５ｄと図５ｅとは、前述した第２実施形態の第２変形実施形態を示している。相違点に関する以下の説明から違いが明らかでない限りは、第２実施形態およびその第１変形実施形態に対し述べたことすべてをこの第２変形実施形態に対して適用する。

この第２変形実施形態は、作動中に防振体として作用することができるようにリングを保持している前述のリング状要素が、弾性形状拘束要素として、好ましくは軟弾性またはゴム弾性の形状拘束要素として実施され、この弾性形状拘束要素が、取り付け状態で、好ましくはリングの外周に設けた局所的な凹部と、好ましくはキャビティの内周に設けた他の局所的な凹部とに嵌合して、リングを理想的には形状拘束と摩擦とによりその特定の静止位置で保持することを特徴としている。理想的には、リング状要素はただ１つのまたは少なくとも１つの、周方向においてそれ自体閉じたコード（ひも）であり、特に技術の分野で一般に密封目的で使用され、それ故安価な「棒状の」標準的要素とは異なる強度、直径、品質で使用されるようないわゆるＯリングの形態のコードである。

図６ないし図９は、本発明の第３実施形態を示している。

本発明のこの第３実施形態の作用は最初の２つの実施形態と著しく異なっている。というのは、制振部材７はここでは全く別様に構成されているからである。

しかしながら、工具チャックの基本的構成は、ここでも本体２とスリーブ部３とを溶接するか、レーザー焼結等によって一体に構成するかのいずれかであり、最初の２つの実施形態に対応しているので、その限りではそこで述べたことがここでも適用される。

図６によれば、この実施形態でも、本体２とスリーブ部３との間の移行部の領域にキャビティの始端があり、キャビティは回転軸線Ｒの方向において工具受容部４のほうへ延在し、保持フランジ６の領域内へわずかだけ突出しているが、該保持フランジを連結部分５の内部までは貫通していない。

この実施形態でも、キャビティは長手軸線の方向において際立って短く形成され、その長さＬ_ｋはここでは工具受容部の長さＬ_ｗの２／５以下であり、キャビティは、工具受容部の出口周辺まで内部延在していることで、工具受容部７とわずかだけオーバーラップしている。

この実施形態の特徴は、図６を参照すれば明らかであるが、スリーブ部３が該スリーブ部を本体２に固定するために設けられている端面に第１のリングフランジ１１と第２のリングフランジ１２とを有している点である。第１のリングフランジ１１は、好ましくは溶接による本体２との結合に用いられる。このリングフランジ１１のみが、工作機械によってもたらされたトルクをスリーブ部３へ伝達するために本体２に対して用いられる。第２のリングフランジ１２は第１のリングフランジ１１の内部に同心に収納されているが、本体２と直接結合していない。それ故、矢印ＲＳの方向でスリーブ部３が半径方向に振動すると、対応的に第２のリングフランジ１２が運動する。制振部材７は第２のリングフランジ１２に固定されている。

制振部材７は、本体２およびスリーブ部３とは切り離された別個の部材として形成されている。制振部材は第２のリングフランジに固定され、その外周において本体２と結合されている。このケースでは、制振部材７は、その質量および／または好ましくは特定の固有振動挙動を生じさせるその弾性のために、リングフランジ１２の振動挙動に決定的に影響し、このことは総じてシステム全体の振動挙動に対し好影響を与える。

制振部材７はここではばねとして構成され、それ故自力で振動することができる。制振部材は好ましくはばね鋼から作製されている。本実施形態では、制振部材は３つのリング１４，１５，１６から成り、これらのリングは細条部１７を介して互いに弾性結合されている。最も内側のリング１４はスリーブ部３に対して直接固定され、リング１６はその外面において好ましくは直接本体２に固定されている。最後に挙げた２つのリング１５と１６は、細条部１７を適宜ディメンショニングすると、リング１４に対して振動することができる。

本実施形態において制振部材７の振動挙動を制御するためには、細条部１７の間にある自由空間を防振材、たとえばプラスチックで充填することが重要である。

この実施形態の、図面に図示していない変形実施形態によれば、制振部材７はそれ自体振動する弾性要素ではなく、好ましくは中実のリングであり、理想的には重金属から成っている。その代わり、第２のリングフランジ１２は、該第２のリングフランジによって保持されている制振部材７がその弾性作用の結果として作動中に励起されてほぼ半径方向に振動を行なうように、薄壁に実施されている。このようにしても、スリーブ部３の振動挙動を有利に制御する防振体を実現できる。

もちろん混合形態も可能であり、すなわち制振部材７が一方ではそれ自体振動し、他方では全体として、薄壁で弾性を持つように形成された第２のリングフランジ上で振動を実施するように構成することも可能である。

上述したすべての実施形態に共通なことは、キャビティを、振動挙動にポジティブな影響を与える液体で充填するのが有利なことである。

図１０ないし図１２は本発明の第４実施形態を示している。

この実施形態は、上述のいくつかの実施形態とは基本的に異なっている。というのは、制振部材はここでは挿入部材ではなく、少なくともほぼ動力流れおよびトルク流れの中にあって本体２とスリーブ要素３とを一緒に保持する結合手段として機能するからである。

「部材」という概念は、この実施形態との関連では広い意味で使用される。というのは、部材というのはある時点で独立に存在しているものである必要はなく、本体２とスリーブ部３とを継ぎ合わせるための層であってもよいからである。制振部材７は金属層または適当に強固なプラスチック層から成っていてよく、これにより本体２とスリーブ部３とは互いに鋳付け、老付け、或いは最も広い意味で互いに接着されている。層が金属層である限りは、銅層の組み付けが最も有利であることが明らかになった。

いずれのケースでも、前記層の厚さ（層はこの厚さを、互いに結合される表面に対し垂直な方向に有している）は、所望の緩衝挙動が生じるように選定されている。このような選定に対して一般的な数式を記載することはできないが、当業者であれば、所望の緩衝挙動を得るためにそれぞれの層がどの程度の厚さでなければならないかを、関連する専門的な実験を通じて容易に見出すことができる。

前記層を継ぎ合わせるための本体２の端面とスリーブ部３の端面とを次のように円錐状または円形に形成するのが合目的であり、すなわち工具チャック１の回転軸線Ｒの方向に作用する送り力または対応する反応力が発生したときに、スリーブ部３と本体２とが互いに心合わせ状態で圧入されるように、形成するのが合目的である。

さらに、前記層を用いて継ぎ合わされるスリーブ部３の端面および／または本体２の端面の表面にアンダーカットまたはプロファイリングを備えさせ、このアンダーカットまたはプロファイリングのなかに層の材料が侵入でき、その結果付着だけでなく形状拘束による固着も可能になるのが有利である。

追加的に、完全を期すために、一般的な以下の点を述べておく。

権利保護は上述の装置に対し要求されるばかりでなく、特にこのような装置を製造するための方法に対しても要求される。

このような方法の１つは、工具チャック１が２つの部分から製造されることを特徴としており、すなわち
−工作機械に連結させるための連結部分５を形成し、工具交換時にチャック１を把持し保持するための保持フランジ６を有する本体２と、
−工具受容部４を形成するスリーブ部３と、
から工具チャックが製造される。

これら２つの部分の少なくとも１つは、継ぎ合わせ個所側のその端面に、制振部材７を挿着するための繰り抜き部を有し、好ましくは、後で制振部材が本体２とスリーブ部３との間で捕捉されるように繰り抜き部を有している。その後、本体とスリーブ部とを継ぎ合わせて、場合によっては回転軸線Ｒの方向に力を作用させて、冒頭で述べたように制振部材７にプレストレスをもたらす。

さらに、請求の範囲の独立請求項とは関係なく、以下の構成要件を特徴とする構造に対しても権利保護が要求され、以下の構成要件に対しては、オプションで明細書または従属項から更なる構成要件を付加することができる。

工具チャックは、好ましくは別個の弾性要素として構成される制振部材７が、作動中にそれ自体弾性で励起されて振動するように工具チャック内部で保持され且つそのように構成され、その結果弾性要素の、工具チャックのキャビティ内へ自由に突出している部分が、作動中に、弾性要素の、工具チャックに固定されている部分に対し、振動を始めることを特徴としている。

さらに、以下の構成に対しても独立した権利保護が要求され、その構成要件は明細書または請求の範囲からの１つまたは複数の構成要件でオプションで補完することができる。

工具チャックは、その内部に、好ましくは金属円板または好ましくは金属筒の形態の制振要素を有し、金属円板または金属筒は、その端面でもって直接スリーブ部および本体の対応する端面に当接し、且つ好ましくは次のように構成されており、すなわちこれらの間で永続的に弾性的にプレストレス状態で締め付けられるように構成されている。この構成の更なる有利な構成によれば、前記円板または前記筒は、すべての側において、プラスチック層またはエラストマー層の中間層なしに、スリーブ部または本体の面に対し当接している。

さらに、以下の構成に対しても独立した権利保護が要求され、その構成要件は明細書または請求の範囲からの１つまたは複数の構成要件でオプションで補完することができる。

工作機械内で工具を締め付けるための工具チャックは、本体２と、該本体から突出して工具シャンクを摩擦で固定するための工具受容部４を有しているスリーブ部３とを備え、工具チャック内にキャビティが形成され、該キャビティ内に制振液が収納され、この場合好ましくは、キャビティは、本体２からスリーブ部３への移行部の領域に始端を有し、且つ回転軸線Ｒに沿って工具受容部４のほうへ延在して、回転軸線Ｒに沿った方向での長さＬ_ｋが、好ましくはこの方向での工具受容部４の長さＬ_ｗの２／５以下、好ましくは１／５以下であるように、構成され、理想的には液体が開口部をとおってキャビティ内へもたらされ、その後開口部はねじ止めまたは圧入または溶接された密封要素を用いて閉鎖され、ねじ込み深さによってキャビティ内にある液体の圧力を調整できるねじ止めされる密封要素、または、圧入深さによってキャビティ内にある液体の圧力を調整できる圧入される密封要素が有利である。

ここで述べたすべての実施形態に関して注意すべき点は、キャビティと制振部材とが好ましくは次のように互いに整合していること、すなわち制振部材がキャビティの容積の大部分を、好ましくは少なくとも７０％を充填していることである。理想的には、制振部材はキャビティをほぼ完全に充填している。

制振部材は好ましくは中央の貫通穴を有し、貫通穴自体は、好ましくは、チャックの内部を通じて工具に供給される冷媒のための通路として直接用いられる。

キャビティの最大内径は、好ましくは回転軸線Ｒの方向でのキャビティの最大延在距離よりも大きい。

１ 工具チャック
２ 本体
３ スリーブ部
４ 工具受容部
５ 連結部分
６ 保持フランジ
７ 制振部材
８ リングの開口部
９ 溶接継目
１０ リングの周部の弾性層（中間層とも記す）
１１ 第１のリングフランジ
１２ 第２のリングフランジ
１３ 本体とスリーブ部とを継ぎ合わせるための層
１４ 弾性要素として構成された制振要素としての第１のリング
１５ 弾性要素として構成された制振要素としての第２のリング
１６ 弾性要素として構成された制振要素としての第３のリング
１７ 弾性要素として構成された制振要素の細条部
Ｒ 回転軸線
ＲＳ 振動を示す矢印
Ｌ_Ｋ 回転軸線の方向でのキャビティの長さ
Ｌ_Ｗ 回転軸線の方向での工具受容部の長さ
Ｌ_ＨＧ スリーブ部の全長
Ｂ_ｍａｘ リングまたはディスクの最大幅
Ｄ_ｍａｘ リングまたはディスクの最大径

Claims (16)

1. 本体（２）と、該本体から突出し、工具シャンクを摩擦で固定するための工具受容部（４）を形成しているスリーブ部（３）とを備えた、工具を締め付けるための工具チャック（１）において、
   前記工具チャック内にキャビティが形成され、該キャビティ内に制振部材（７）が配置されていることを特徴とする工具チャック（１）。
2. 前記キャビティが、前記本体（２）から前記スリーブ部（３）への移行領域に始端を有して、前記回転軸線（Ｒ）に沿って前記工具受容部（４）の方向に延在し、且つ前記回転軸線（Ｒ）に沿った方向において、前記工具受容部（４）の長さ（Ｌ_Ｗ）の２／５以下、好ましくは１／５以下の長さ（Ｌ_Ｋ）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の工具チャック（１）。
3. 前記スリーブ部（３）内に形成されている前記工具受容部（４）の長さ（Ｌ_Ｗ）が前記スリーブ部（３）の全長（Ｌ_ＨＧ）の３／４以上、好ましくは４／５以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の工具チャック（１）。
4. 前記キャビティは、前記スリーブ部（３）が前記本体（２）内へ移行している径跳躍領域に直接に接続し、または、この領域内部にあり、その結果径跳躍が前記キャビティを画成している周壁の領域で行われていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の工具チャック（１）。
5. 前記キャビティが、周方向において、前記本体（２）と前記スリーブ部（３）との間の継ぎ合わせ個所によって取り囲まれ、該継ぎ合わせ個所が好ましくは溶接継ぎ目として形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の工具チャック（１）。
6. 前記制振部材（７）が、好ましくは中実の、理想的には金属製のディスクとして、特に中央開口部を備えたリングディスクとして形成され、前記回転軸線（Ｒ）に平行な方向での前記ディスクの最大延在距離（Ｂ_ｍａｘ）が該ディスクの最大径（Ｄ_ｍａｘ）よりも小さく、好ましくはＢ_ｍａｘ／Ｄ_ｍａｘ≦２、理想的にはＢ_ｍａｘ／Ｄ_ｍａｘ≦３であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の工具チャック（１）。
7. 前記ディスクが重金属または重金属を含む材料から製造されていることを特徴とする、請求項６に記載の工具チャック（１）。
8. 前記ディスクが周面でもって直接前記スリーブ部（３）および／または前記本体（２）の対応する周面に対し当接していることを特徴とする、請求項５から７までのいずれか一つに記載の工具チャック（１）。
9. 前記ディスクがその端面でもって前記スリーブ部（３）の対応する端面と前記本体（２）の対応する端面との間で予め弾性締め付けされて保持されていることを特徴とする、請求項５から８までのいずれか一つに記載の工具チャック（１）。
10. 前記ディスクが、周面でもって、プラスチックおよび／またはエラストマーから成る中間層（１０）を介して、前記スリーブ部（３）および／または前記本体（２）の対応する周面に対し次のように当接し、すなわち前記ディスクが規定の作動で半径方向において前記スリーブ部（３）および前記本体（２）に対し相対運動を実施できるように、当接し、その際前記ディスクは、好ましくは、前記スリーブ部（３）および前記本体（２）の対応する前記端面とのみ次のように接触し、すなわちそこに発生する摩擦によって前記ディスクが不動にならないように、接触していることを特徴とする、請求項６または７に記載の工具チャック（１）。
11. 前記制振部材（７）が前記工具チャック（１）内部で次のように保持され、且つその際に次のように構成されている弾性要素であり、すなわち作動中に該制振部材が励起されて振動し、その結果前記弾性要素の、前記工具チャック（１）の前記キャビティ内へ自由に突出している部分が、作動中に、前記弾性要素の、前記工具チャック（１）に固定されている部分に対し振動を始めるように、保持され且つ構成されている弾性要素であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の工具チャック（１）。
12. 前記スリーブ部（３）が、前記本体（２）側のその端面に、前記本体（２）との結合のための第１のリングフランジ（１１）と、該第１のリングフランジ内部に同心に配されて組立完了状態でも前記本体（２）と直接接触しない第２のフランジ（１２）とを有し、該第２のフランジで前記弾性要素が支持され、他方前記弾性要素の、固定個所とは逆の側の部分が、前記キャビティ内へ自由に振動可能に突出していることを特徴とする、請求項１１に記載の工具チャック（１）。
13. 前記弾性要素が少なくとも２つの、理想的には少なくとも３つの互いに嵌合するリングから成り、これらリングが細条部（１７）によって互いに結合していることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の工具チャック（１）。
14. 前記本体（２）と前記スリーブ部（３）とが別個の部材であり、これら部材が互いに直接継ぎ合わされずに、緩衝作用のある材料層を介して互いに摩擦で継ぎ合わされ、前記緩衝作用のある材料層によって充填される、前記スリーブ部（３）と前記本体（２）との継ぎ目が、好ましくは楔状または円錐状に形成されていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の工具チャック（１）。
15. 本体（２）と、該本体から突出し、工具シャンクを摩擦で固定するための工具受容部（４）を形成しているスリーブ部（３）とを備えた、工具を締め付けるための工具チャック（１）において、
    前記本体（２）と前記スリーブ部（３）とが別個の部材であり、これら部材が互いに直接継ぎ合わされずに、緩衝作用のある材料層を介して互いに摩擦で継ぎ合わされ、前記緩衝作用のある材料層によって充填される、前記スリーブ部（３）と前記本体（２）との継ぎ目が、好ましくは楔状または円錐状に形成されていることを特徴とする工具チャック（１）。
16. 前記スリーブ部（３）および／または前記本体（２）の、前記継ぎ目を形成している端面がアンダーカットを有し、該アンダーカットに前記緩衝作用のある材料層が侵入できて形状拘束部を形成していることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の工具チャック（１）。

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