JP2018511487A - コレットチャック - Google Patents

Abstract

本発明は、受けスリーブ（３）及びスクリューキャップ（４）のチャック本体（２）を有する好ましくは円筒形の工具軸をクランプするためのコレットチャック（１）であって、それらは、スクリューキャップ（４）を締め付けると、受けスリーブ（３）がチャック本体（２）内に押し込まれ、工具軸をコレットチャック（１）内に直ちに作動可能に固定できるように互いに適合され、受けスリーブ（３）とスクリューキャップ（４）は、互いに恒久的に接続され、同時に、互いに相対的に回転できる。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによるコレットチャックに関し、好ましくは円筒形の工具軸をチャックするために使用され、チャック本体、受けスリーブ及びスクリューキャップを具備し、スクリューキャップを締め付けると、受けスリーブがチャック本体内に押し込まれ、工具軸をコレットチャック内に直ちに作動可能に固定できるように、それらが互いに適合されている。

工具、特にチャッキング装置を備えたフライス盤に使用される回転工具は、スピンドルに固定されなければならないことが知られている。一方、この種の典型的なチャッキング装置は、一端がスピンドルと共通の接合部分を具備する工具ホルダを有する。これらの標準化された形態の例は、中空シャフトコーン（略してＨＣ）、又は急勾配の円錐（略してＳＣ）である。工具ホルダの回転軸とスピンドルを具備する工具の回転軸は、不均衡を避けるためできる限り正確に合致するべきである。

他方、典型的なチャッキング装置は、実際の工具用のチャック領域を有する。このチャック領域は、スピンドルと反対側の端部に配置されたチャックによって提供される。このチャック領域は様々な方法で具体化することができる。商業的に入手可能な形態には、例えば、チャック領域内の直径の変化を通して、工具を非正の摩擦の方法で保持するシュリンクフィットチャック、又は油圧コレットチャックが含まれる。これらの場合、チャック領域は、それ故、チャックされる工具軸の直径上に配向された円筒形ボアの形態で実体化される。

いわゆるコレットチャックは、市販の代替品として確立されている。このようなチャックは、円筒形ボアの形態で具体化されていない。チャック領域は、スピンドルの方向に先細りになる円錐状の接触面によって具体化される。コレットチャックの使用では、工具は最初に、いわゆる受けスリーブに挿入される。受けスリーブは、一方では工具のため、中央に円筒形の受け穴を有し、他方ではコレットチャック内で接触するための円錐形の外面を有する。受けスリーブが、工具と伴に工具ホルダのチャックに挿入され、そして、通常スクリューキャップを用いて、チャック内に押し込まれる。スクリューキャップ自体は、それに設けられた雄ねじで、工具ホルダと係合する。スクリューキャップは、回転運動によって軸方向に移動される。その円錐形状のために、受け取りスリーブはより圧縮され、さらにチャック内に押し込まれる。この弾性変形は、次に受け穴を圧縮し、その中に収納されている工具を、非正の摩擦力で、及び形状に適合した方法で、保持することを可能にする。シュリンクフィットチャック及び油圧コレットチャックに対する利点は、受けスリーブを変更することによって、異なる軸直径を具備する工具を同じ工具ホルダ内にチャックできることにある。既知の設計の欠点は、受けスリーブのチャック本体へのゆるい挿入と、それに続くスクリューキャップの別個の配置及び締め付けによって、スクリューキャップ及びチャック本体に対する受けスリーブの最適な芯出しをかならずしも確実にできないことにある。実際問題では、これは常に精度と同心度に弊害をもたらす。

これに関連して、乗算される個々のパーツの耐故障性が役割を果たす。

ここでの別の重要な要因は、原則として、スクリューキャップの締め付けの初めに、受けスリーブのみがスクリューキャップから離れる方向に向けられたその端部に芯出し突起を有し、この初期段階で既に、この突起がチャック本体に対して予芯出しを与えることである。この芯出し突起は、しかしながらこの時点では、受けスリーブがスクリューキャップに向けて向けられたその端部において十分に芯出しされることを保証することができない。

ＤＥ １００５６７２９ Ａ１

本発明の目的は、簡単な手段で精度及び同心性に関する改善を達成するコレットチャックを開示することである。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。本発明による解決は、したがってチャック本体、受けスリーブ、及びスクリューキャップを有し、好ましくは円筒形の工具軸をチャックするためのコレットチャックにより達成される。これらの構成要素は互いに適合されており、スクリューキャップを締め付けることにより、受けスリーブがチャック本体内に押し込まれ、工具軸をコレットチャック内に直ちに作動可能（ready-to-operate）に固定できる。

コレットチャックと工具で構成されるシステムを使用して作動するために必要なトルクを、その工具軸が円周表面方向に滑ることなく工具軸と受けスリーブとの間に伝達することができれば、ともかく工具軸は「直ちに作動可能」である。観念的には、「直ちに作動可能」という表現は、狭い意味でも理解されている。それは、円筒形の工具軸の固定を意味し、軸方向の工具軸のドリフトとなり得る振動誘起の微少な動きもまた同時に排除する。形状に適合した引き抜き防止要素は、この全てに関与することができるが、しかし好ましくは、全ての必要な力の少なくとも圧倒的多数は、非正の摩擦係合により引き起こされる。

本発明は、受けスリーブとスクリューキャップは互いに恒久的に接続され、同時に、互いに相対的に回転できることを特徴とする。

原則として、本発明によって規定される接続はスクリューキャップと受けスリーブの間の直接接続に過ぎなく、これらの構成要素に対して別個の構成要素を構成し、可能ならチャック本体に回転可能に固定されるディスクを介さない。理想的には、直ちに作動可能なスクリューキャップは、一部品で具体化される。

本発明によって規定された恒久的な接続は、受けスリーブ及びスクリューキャップが非破壊的な方法で互いに完全に分離できなくなった場合にある。

しかしながら、受けスリーブとスクリューキャップの恒久的な接続は、受けスリーブとスクリューキャップとが、チャック本体から一緒に取り外された状態において、工具無しで完全に互いに分離できない場合でもあることが好ましい。場合により、スクリューキャップと受けスリーブの間のベアリング要素にアクセスし、分解可能とするために、スナップリングをあらかじめ取り外さなくてはならないか、１つ以上の留めねじ、ねじプラグ、リベット、若しくはスクリューキャップ上の溶接箇所を取り外さなくてはならないためである。

それらは製造業者によって製造され、既に存在するグループとして販売されているので、場合によっては選択的な適合を提供することによっても、それら構成要素を特定の精度で組み立て、相互に適合させることができる。しかし、必須でない実施形態においては、それにも関わらずそれぞれの要素は、製造の作動使用以外の分離工程（例えば、修理作業や損傷部品の交換を可能にするため）において、好ましくは非破壊的に、互いに分解することができる。

本発明によれば、受けスリーブとスクリューキャップの恒久的な接続は、これら２つの構成要素の互いに対する強制的な芯出し又は予芯出しを達成するので、それらが不用意に組み立てられた場合であっても、高精度で優れた同心度が、同時に受けスリーブによる良好な減衰とともに、達成することができる。

また強調しなくてはならない他の特徴は、本発明の実施形態で達成可能な特にコンパクトな設計と、調整可能な長さ及びチャック本体に対するスクリューキャップの可能な平坦の接触を容易に達成する実現性である。

他の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

従来のコレットチャックの明白な欠点は、そのようなコレットチャックでの工具軸の非正摩擦チャックの抵抗、すなわち特にトルク抵抗が、シュリンクフィットチャックでの工具軸の非正摩擦チャックで達成され得るトルク抵抗よりも小さくなり易いという事実にある。これは特に高速チャッキング（ＨＳＣ）において不利である。加えて、その設計により、シュリンクフィットチャックはまた非常に良好な同心性を本質的に保証する。

コレットチャックのこの弱点（長い間知られており、不満足なものであることが判明している）を補償するために、様々な解決策の構想が従来技術において提案されている。これは実際にそれを是正するが、他の欠点を代償にして行っている。

特許文献１は、強力な力を発生できるリンケージで作動する一体化チャッキング機構を有するコレットチャックを提案している。これらは、受けスリーブを、工具端部から離れる方向に向けられたその端部に作用するグリッパによってチャック本体に引き入れ、そして所定位置に固定するのに十分である。

しかし、受けスリーブを引き入れるこの機構は設計が複雑であり、汚れの影響を非常に受けやすく、その設計上、別々に補償されなければならないコレットチャックの不均衡も生じる。

このため、受けスリーブに外側円錐を設けることが別の点で提案されており、それは、スクリューキャップによってチャックされる従来のコレットチャックと比較して、受けスリーブとチャック本体の間に自己ロックが生じる様に、サイズが縮小される。外部圧力により、受けスリーブは、シュリンクフィットチャックと同程度の剛性で工具軸を保持するようにチャック本体内にしっかりと押し込まれる。上記した自己ロックのために、受けスリーブは、プレスによって押し込まれたチャック本体内の位置を維持する。スクリューキャップのねじ留めは省略できるか、又は追加の固定手段として任意に行うことができる。工具を再度取り外すためにプレスを必須で使用することは面倒であり、また、十分な数のコレットチャックを製造するだけでなく、プレスを製造することも必要であるため、システムをより高価にする。このため、上記の特別なコレットチャックと同様に動作し、操作がより簡単なコレットチャックが必要である。

この問題は、請求項２の追加の特徴によって解決される。請求項２の保護も請求されており、この保護は請求項１の特徴とは無関係である。

したがって、受けスリーブ及びスクリューキャップは、好ましくはバレル形、円錐形、又は円筒形に設計された複数の転動体によって、互いに回転式に支持される。複数の転動体はそれぞれ、受けスリーブとスクリューキャップに接触して転がり、スクリューキャップと受けスリーブは、（できれば）回転保持された方法でチャック本体に取付けられた介在ディスク又は介在リング無しで、それら転動体を介して互いに直接作用する。好ましくは、少なくとも８つの転動体、より好ましくは少なくとも１０又は１２の転動体が各支承点に設けられる。

この驚くほど単純で、一般的でない手段は、チャック本体に回転保持された受けスリーブと、受けスリーブジョーを閉じるためにチャック本体にねじ込まれたスクリューキャップとの間の摩擦を著しく減少させる。これにより、スクリューキャップにかかるトルクの全てをチャック本体の作業回転軸の方向に作用し、特に堅固な方法で受けスリーブを駆動する力に変換することができる。

この解決策は、円錐角が減少した受けスリーブを使用するコレットチャックにおいて特に有利であることが分かった。なぜならば、非常に大きなチャック力を達成するため、スクリューキャップと受けスリーブの間に強力な力を加えて、スクリューキャップを相当程度締め付けなくてはならないにも関わらず、スクリューキャップと受けスリーブの間の接触面への引っかき損傷を防ぐからである。本発明を用いて、チャックの長手方向軸に対して特に鋭角の円錐角を有し、特別な装置がなくても、単にスクリューキャップを締めることでチャック可能なコレットチャックを初めて製造することができた。

コレットチャックが、Ｖ字形の配置で一組の転動体を有し、それら転動体の回転軸に対する直交軸がチャック本体内側にあるチャックの長手方向軸、又はチャック本体の作業回転軸と単に交差するように配置されていると、特に有利である。理想的には、上記の直交軸がチャック長手方向軸又は作業回転軸に対して成す角度は、２５°〜５５°の範囲にある。

このような転動体の角度配置は、スクリューキャップの締め付け中に強制的に生じるコレットチャック上のスクリューキャップの特に良好なセンタリング（芯出し）をもたらす。これは、実のところ複数の転動体が、スクリューキャップの締め付け中に両側を転がり、及び、増加する力の影響下で最適なセンタリングが自動的に生じるように転がるためである。このことが強力な摩擦力によって防止されるか、又は少なくとも妨げられるという点で、既知のコレットチャックと異なる。

好ましくは、コレットチャックは、第２の一組の転動体をＶ字形の配置で有し、それら転動体の回転軸に対する直交軸がチャック本体外側にあるチャックの長手方向軸、又はチャック本体の作業回転軸と単に交差するように配置され、好ましくは、チャック長手方向軸、又は作業回転軸で、上記第１の一組の転動体と同じ角度を囲む。これにより、チャック本体からスクリューキャップを再び回して外し、したがってチャック本体を開口することで、受けスリーブ外に出すことが可能となる（そうでなければ摩擦力の影響下でチャック本体の所定の位置に、大抵は自動的に留まる）。

また、上記で詳細に説明したＶ字型の配置とは無関係に、例えば複数の転動体がローラベアリングを形成し、スクリューキャップのねじ締め及びねじ外しにより、工具軸を保持する受けスリーブをチャック本体内に押し込んだり、再度そこから引き抜いたりできると有利である。

任意選択で、コレットチャックは、複数の転動体が受けスリーブとスクリューキャップの間に軸受ケージなしで設置されるように具体化される。この実施形態は、複数の転動体がどのように取り付けられているかについて特に考慮することなく、非常にコンパクトなチャックを構成することができる。複数の転動体を設置するために、スクリューキャップは単一の局所的な開口部を備えることが好ましく、その開口部は、それら転動体が次々にそこを通り、走行経路（受けスリーブとスクリューキャップの間にそれらを収納する）の中へ次々に滑るか、転がる程の大きさである。このような開口部はわずかに軟化するだけであり、例えば、ねじプラグ、圧入プラグ、又は適所に接着されるか、熱的に固定（溶接／はんだ付け）される閉鎖部材、好ましくはピン方式で容易に閉じることができる。

別の有利な実施形態の選択肢では、コレットチャックは、受けスリーブ本体を越えて半径方向に突出するカラーを具備する受けスリーブを有する。そのカラーは、複数の転動体用の走行軌道を外周面に有し、好ましくはそれに設けられた縦溝の形態で有する。これは、微細に機械加工された走行軌道を生成する最も簡単な方法である。その理由は、一般に、受けスリーブはどのみち研削されなくてはならず、よって走行軌道の研削は重要な量の追加労力を必要としないためである。

これに関連して、それら転動体用の走行軌道が形成されている領域において、受けスリーブはスリットが設けられていないことを確実にする必要がある。言い換えれば、従来の実施形態とは異なり、このように具体化された本発明による受けスリーブは明確に、スクリューキャップに向けられたその端部に至るまでスリットが完全に設けられない。

別の好ましい実施形態では、受けスリーブは、形状に適合した係合を介してチャック本体に対して回転保持される。

受けスリーブが、非円形及び／又は多角形の外面形状、又は係止溝、係止要素、又は係止突起にて回転保持を達成する少なくとも１つの部分を有し、チャック本体がそれに相補的に具体化されている場合、特に有利である。

受けスリーブと工具ホルダの間のこのような非円形及び／又は多角形の接触面によって、スクリューキャップ部分のチャック動作中に受けスリーブ部分の回転運動を防止することさえ可能である。任意で、受けスリーブは、その全長にわたって非円形及び／又は多角形として具体化することができる。もちろん、この当然な利点は、機械加工中の受けスリーブの耐トルク性の補強である。

本発明による回転保持は、必ずしも非円形及び／又は多角形断面の形態で具体化される必要はない。このような効果は、係止要素と係止溝との協働によっても達成することができる。このような別の実施形態では、受けスリーブは、長手方向に延びる部分（すなわち、工具の回転軸と同じ方向に向けられている）、及び横方向に延びる部分（すなわち、工具の回転軸に対して横方向に向けられている）も具備する係止溝を有する。

そのような設計は、例えば、展開された図において斜めに延びる溝であってもよい。多重振動曲線（Ｓ字型）を有するか、又はバヨネット結合（Ｌ字型）の形状を有することも考えられる。

このような設計では、係止溝が後端、すなわちスクリューキャップ部分から離れる向きの側で始まると特に有利である。したがって、係止要素を取り外す必要なく、本発明によるグループを挿入することが可能である。

係止要素又は係止突起は、異なる方法で具体化することができる。例えば位置決めねじであり、それは工具ホルダに固定され、チャック領域に突出し、そのグループの受けスリーブ部分の溝内に突出する。特に有利な設計では、しかしながら係止要素は、工具ホルダと一部品として（又は、一体的に結合されて）具体化され、回転軸に対して斜めに延びるピンの形態でチャック領域に突出している。言うまでもなく、入れ替えた設計も可能であり、すなわち、係止溝がホルダ内に設けられる一方、受けスリーブが係止要素を有する。

スクリューキャップから離れるように向けられている受けスリーブの端部が、長さ調節ねじ用の開口部を有することは、特に有利である。

好ましくは、受けスリーブはカラーを備え、それはチャックされた状態で、チャック本体の端部に対して平坦に設置される。これに加えて、又はこれに代えて、スクリューキャップは、内側端部を有することができ、それはチャックされた状態で、チャック本体の端部に対して平坦に設置される。

特に好ましい実施形態では、台形ねじ又はボールねじ機構として形成された多条ねじ及び／又は一条ねじは、これらの部品を互いにねじ結合することができるように、チャック本体及びスクリューキャップに設けられる。

この場合、ねじ山の２つのねじフランクの少なくとも１つは、工具軸に対して８５°と９０°の間の角度を形成でき、またこの角度は実質的に９０°でもよい。

これらの実施形態の手段を用いて、コレットチャックは、チャックの長手方向軸方向又は作業回転軸方向に、特に強力な力を及ぼすために用いることができるねじ山を備える。

１つの有利な実施形態の選択肢は、その端部と、スクリューキャップをねじ締め／外しする雄ねじの間のその外周において、チャック本体が、その外周で環状にチャック本体を完全に囲む減衰要素を有するという事実にある。

それに加えて、又はこれに代えて、チャック本体は、スクリューキャップに向けられたその端部に減衰要素を有することができる。

上記した手段により、スクリューキャップは、クッション方式でチャック本体に当接するようになり、その結果、コレットチャックの振動挙動への影響の減衰か、又は好ましい影響をもたらす。

別の好ましい実施形態は、チャック本体がその外周に接触面を有するように設計され、これはスクリューキャップの内側の対応した適合する接触面と相互作用し、したがって、スクリューキャップをチャック本体に対して形状に適合した方法で中心合わせする。そのような実施形態は、チャック本体とスクリューキャップの間のねじ山が、例えば、台形ねじ、又は低減された自己センタリング機能を有する別のタイプのねじ山として具体化される場合には、とりわけ有用である。これはねじ山とは独立したセンタリングを保証するためである。

チャック本体の内側円錐部は、スピンドル端部に向かって先細りになるが、チャック本体の外側は工具端部に向かって先細りになる円錐形を有することができる。したがって、工具ホルダは、よりスリムに構成することができる。言うまでもなく、少なくとも回転軸に向いた端部において、工具ホルダのそのような円錐領域に当接するスクリューキャップ部分のグループは、対応する円錐形の設計を有するので、これは好ましくは同様に、スクリューキャップのセンタリングをもたらす。しかしながら、特に好ましい実施形態では、スクリューキャップの外面形状は、少なくとも作業回転軸に沿ったそのスパンの大部分にわたって工具ホルダ端部に向かって先細りになる円錐形の設計を有する。

特に有利な実施形態では、受けスリーブ及び／又はスクリューキャップ及び／又はチャック本体、好ましくは、少なくともそれらが形状に適合する方法で互いに接触する領域に、機械的特性を改善するための非導電性コーティングを備える。特に、形状記憶合金及び／又は滑りコーティング及び／又は摩耗保護コーティングをここで使用することができ、例えば、炭素コーティング又は他の硬質コーティングがある。

チャック本体及び／又は受けスリーブ及び／又はスクリューキャップのコーティングは、異なっていてもよい。特に、受けスリーブ及び／又はスクリューキャップは、それぞれ、いくつかの異なる被覆領域を有することができる。これは、スクリューキャップと受けスリーブが相互作用する領域における、受けスリーブとスクリューキャップの耐摩耗性被膜であると考えられる。したがって、スクリューキャップと受けスリーブの間にある複数の転動体用の走行面に耐摩耗性コーティングを設けることができる。また、受けスリーブがチャック本体と相互作用する受けスリーブの外周面の領域に、別のコーティングを設けることができる。したがって、これは摩擦低減コーティングであり得て、使用可能な手段によって受けスリーブを受けスリーブ内にできるだけ深く押し入れることができ、よって工具軸と受けスリーブの間に増加させた押圧力を発生させることができる。同様のコーティングを、チャック本体の内側、その円錐領域に設けてもよく、好ましくは、受けスリーブの比較的容易にアクセス可能な外周面のみが被覆される。

受けスリーブが、少なくとも２つの異なるタイプのスリット、とりわけ、受けスリーブの長手方向軸に平行な方向の長さが異なる複数のスリットを有する場合、特に有利である。

理想的には、受けスリーブの領域（その上に、複数の転動体用の走行面が具体化される）は、スリットではなく、その代わりに円周方向に連続した本質的に閉じたリングを形成する。

特に好ましくは、受けスリーブは形状に適合した引き抜き防止要素を有し、それにより工具軸上の相補的な引き抜き防止要素と相互作用して、工具の引き抜き防止機能を提供する。

そして本発明は、とりわけ受けスリーブがチャック本体によって圧縮される円錐面が、０．５°〜４°、好ましくは１°〜３°の円錐角を有する場合に、特に有効であることが判明している。これらの角度寸法を有するチャックは、従来技術から知られているような、しばしば使用されるいわゆる「ＥＲチャック」よりも著しく強力なクランプ力を有する。それに加えて、スクリューキャップと受けスリーブの間にローラベアリングが使用されると、これは特に高度に相乗効果を達成する。コレットナットを締め付けると、この場合、摩擦損失が減少するだけであるが、増大した閉鎖力を生成することが可能である。これは、これらの特に有利な角度比により、工具軸上の特に強力な押圧力（例えばＨＳＣにおいて、工具軸を確実に保持するために必要とされる）に変換可能である。

任意選択的に、この場合のチャック本体は、円錐角が受けスリーブの外側円錐の円錐角よりも小さいか、又は等しい内側円錐を具備する受けスリーブソケットを有することができる。

チャック本体、受けスリーブ、及びスクリューキャップを備えるチャック以外にも、保護が請求されている。その代わりに、このようなチャックに独立した保護がまた請求されている。すなわち、そのチャックは（形状に適合した引き抜き防止要素によって適合する工具、及び場合により個別に適合される工具の一体化を通して）材料除去加工によって特に作動する工作機械の作業ユニットとなっている。請求項１７に開示されている主題についても保護が請求されているが、単に前の請求項への従属による請求項１７が含む特徴はない。この主題は、請求項１７〜２３の他の特徴を任意に備えることができる。これに関連して、請求項１７〜２３の従属によってのみ存在する特徴を組み込むことが必要とは限らない。これは、スクリューキャップが転動体ケージを介在して、転動体によって回転式に支持されているチャック本体に対しても、十分に独立した保護が要求されており、このスクリューキャップがチャック本体の円錐形のシート内に受けスリーブを押し込むことができることを意味している。しかしながら、この「ローラベアリングケージを有する実施形態」において、本発明による接続部を受けスリーブとスクリューキャップの間で組み合わせることは、特に有利である。

次いで、受けスリーブアセンブリへの独立した保護が、本発明によるコレットチャックへの組み込みのために請求されており、この受けスリーブアセンブリは、互いに恒久的に接続され、同時に互いに対して回転可能な受けスリーブとスクリューキャップとから構成される。

最後に、本発明によるコレットチャックと、本発明による少なくとも２つの受けスリーブアセンブリとを有する工具チャッキングシステムについても独立した保護が請求されている。すなわち、複数の受けスリーブアッセンブリは、その工具チャック領域が異なる内径を具備する複数の受けスリーブを有する。このようなシステムは、１つ及び同じチャック本体を使用して異なる軸直径をチャックできるという利点を有する。

本発明の他の可能な実施形態、動作モード、及び利点は、複数の図面に基づく例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。

コレットチャックの第１の例示的な実施形態の断面図である。 コレットチャックの３Ｄ図である。 図１の拡大詳細図である。 第２の例示的な実施形態の全体断面図である。 第２の実施形態の部分拡大断面図である。 スクリューキャップの縦溝内にある転動体の領域と、チャック本体内の一致する縦溝との別の拡大詳細図である。 第２の例示的な実施形態の転動体ケージを示す図である。 図７のＡ−Ａ線で示された断面線に沿った断面図である。 図７のＢ−Ｂ線で示された断面線に沿った断面図である。 図７の側面の詳細図である。

図１は、本発明によるコレットチャック１を、工具を示さずにチャックされた状態で示している。

スクリューキャップ４は、受けスリーブ３がチャック本体２の中にほぼ完全に押し込まれるまで既に締め付けられている。

どのように受けスリーブとスクリューキャップが互いに恒久的に接続されるのか、と同時に、どのようにそれらが互いに相対的に回転できるのかは、明らかである。受けスリーブとスクリューキャップの間に、それらはこの場合、それぞれ機械加工された溝の形態（この溝は、特定の場合にＶ字形の断面を有する）の転動体走行面を有しており、幾つかの転動体５が設けられている。これらは、スクリューキャップと受けスリーブとの間に形状に適合した係合（form-fitting engagement）を生成している。

より詳細な説明は図３に示されており、図１の拡大詳細を示している。

各転動体は、一点鎖線で示される回転軸を中心に回転する。明らかなように、これらの回転軸に対する破線の直交線は、チャック本体の内側の作業回転軸と交差する。形状に適合した係合により、スクリューキャップから受けスリーブへ伝達される力の流れは、上記の直交線に沿って矢印方向に生じる。

転動体及びそれらを収容する複数の溝は、スクリューキャップ及び受けスリーブを互いに対して少量の遊び（中間ばめ、又は応力を受けていない状態で既に存在するわずかな予応力に起因する）含んで、又はその遊びを排除して保持するように具体化されている。すなわち、少なくともこれらの構成要素を相互に予めセンタリングしている。

これら図面に示されていることに基づいて、スクリューキャップの締め付け中にスクリューキャップと受けスリーブの間にある複数の転動体が転がり始めるとすぐに、センタリングの別の改善が生じることは明白である。「鉄と鉄がこすり合う」転がり（"steel on steel, ground" rolling）で、摩擦によって引き起こされるコーナリング力のみが生じ、それは複数のローラが最適な中央位置に移動するのを防げることはない。

図３の符号８^＊は閉鎖要素を示している。この閉鎖要素は、スクリューキャップとコレットチャック間の力の主な流れの外側にあり、複数のローラを通って延びている。閉鎖要素は、複数の転動体の挿入後、所定位置に接着又は溶接された、円周方向に延びるリングとすることができる。好ましくは、その閉鎖要素は限られた空間寸法しか有さず、スクリューキャップと受けスリーブの間の複数溝からなる「走行チャネル」内に（例えば、一点鎖線に平行な移動を通して）、転動体を次々に挿入することのみが常に可能な大きさの開口部を閉鎖する。

これは、「互いに恒久的に接続された」という表現が何を意味するかを非常にはっきりと示している。通常の生産用途、例えば、生産部門の材料除去機では、スクリューキャップと受けスリーブの間の接続は分離されない。せいぜい、ベアリングに欠陥があり、オーバーホールしなければならないときに、それは切り離される。

この場合、受けスリーブ３とチャック本体２内の受けスリーブソケットの両方が円錐形として具体化される。典型的には、この場合の円錐角は、回転軸６に対して０．１°〜４°、好ましくは０．５°〜３°の角度をなす。

一方の側にあるチャック本体２の端部１１と、他方の側にある受けスリーブ３のカラー７及びスクリューキャップ４の端部１２の間にある残存隙間は、コレットチャック１の減衰特性をより良く示す。

カラー７は、半径方向（すなわち回転軸６を横切る）に突出する受けスリーブ３の任意の領域であると理解される。この場合、カラー７は外周面８を有し、その外周面８はスクリューキャップ４に直接隣接するか、又はスクリューキャップ４と同様に、転動体５を収容するための凹部を有する。

スクリューキャップ４をさらに締め付けることにより、受けスリーブのカラー７は、チャック本体２の端部１１に対して平坦に接触するまで移動することができる。

この場合、この移動に必要なチャック本体２の雄ねじ１３とスクリューキャップ４の雌ねじ１４は、台形のねじとして形成されている。

チャック本体２の雄ねじ１３とチャック本体２の端部１１との間の領域は、スクリューキャップ４とチャック本体２との間の合わせ面１５として形成され、台形ねじは低減されたセンタリング作用を示すだけであるので、挿入中にスクリューキャップ４が正確に案内される。

受けスリーブ３は、この回転運動に伴って回転せず、及び／又は応力を受けても回転可能に固定されるので、後部領域は多角形の外面形状９を具備する部分を有し、それは相補的であるように具体化されたチャック本体２の部分と係合する。

同様に、後部領域には、オプションの長さ調整ねじのための開口部１０がある。ねじが挿入されていないとき、開口部１０は、貫通孔１７を介して導入される冷却剤及び／又は潤滑剤を送るために使用することもできる。当然ながら、この貫通孔１７は、工具を最適に調整するため、必要に応じて長さ調整ねじを再締め付けするためにも使用される。

図２は、本発明によるコレットチャック１の３次元図である。

図１と同様に、スクリューキャップ４を締め付けることにより、受けスリーブ３はチャック本体２内に押し込まれ、カラー７は受けスリーブ３を越えて半径方向に突出している。

この図は、一方では円錐角が小さく、他方では受けスリーブ３とスクリューキャップ４とが恒久的に接続されているので、それぞれが相対的に回転することができるという、本発明による設計が、本質的に従来のＥＲコレットチャックよりもコンパクトであり、同時により小さな干渉輪郭を有するということを特に明確に示している。この効果は、特に、大きな軸直径をチャックする際に重要になる。

図４〜図１０は、別個の保護が請求される本発明の別の例示的な実施形態を示す。上記したことは、その全ての選択肢とともに、これら相違点の以下の説明に反することが明白に記載されていない限り、この例示的な実施形態に適用される。

図４は、この全体的な例示的な実施形態を示す。この場合、受けスリーブとスクリューキャップもまた、上記の方法で転動体５によって互いに接続される。この図はまた、長手方向軸Ｌの方向で転動体５の領域の前後において、どのようにしてこの接続が外側に対して、好ましくは図５に示すようにＯリングによって、密封されているかを明確に示している。この場合、転動体５は、球状の形態、又は上記したものと異なる種類で配置された転動体の形態で具体化することができる。

上記したように、受けスリーブ３はチャック本体２に組み込まれている。スクリューキャップを締めることにより、受けスリーブは円錐台のより深くに押し込まれ、それにより閉じられる。これにより、それに挿入された工具軸に対して必要な押圧力を働かせることができる。

この例示的な実施形態は、スクリューキャップが、チャック本体２の外周に設けられたねじ山上の転動体２３の助けを借りて移動し、それら転動体は、転動体ケージ１８によって適切で正確な位置に各々保持されると言う点で、前述の例示的な実施形態とは異なる。これにより、挿入された球２３が互いに接近し過ぎることが防止され、したがって、これら球２３間で発生する望ましくない摩擦が防止される。図５から容易に明らかなように、長手方向軸線Ｌの方向から見て、スクリューキャップ４は、これら球又は転動体の前及び後ろの外側から密封され、好ましくはこの図に示すように、Ｏリングを用いて、密閉されている。

スクリューキャップ４及びチャック本体２の複数の溝は、図３に示すように具体化される。言い換えれば、それらはそれぞれ凹部２２を有しており、負荷の下でさえ、ボール表面と溝の底部の間に直接的な表面圧力が生じない。浸入した異物や汚れは、このような粒子が負荷の下で転がったときに起きる類いの破壊的な効果を生じることなく、ここに集めることができる。図７に最もよく描写されている転動体ケージ１８は、この場合、円筒形の基体１９から構成されている。このシリンダは、好ましくはプラスチックで構成され、理想的には、その円周面の大部分の領域において薄肉である。この場合、それは好ましくは１ｍｍ未満の壁厚さ又は厚さＤ（図１０参照）を有する。Ｄが非常に僅かであり、基体が最終的に０．５ｍｍ未満の厚さを具備する一種のフォイル（foil）を構成するのが特に有利である。このようにして、転動体ケージ１８は、その形状を要求される程度に変化することができる。

それにもかかわらず、個々の転動体をその位置に確実に保持するために、ブロック２０は、転動体ケージ１８の基体を越えて半径方向外向き及び半径方向内向きに突出している。転動体用に設けられた転動体ケージ１８の各開口部２１（図１０参照。但し、開口部２１に転動体が挿入されている）は、少なくとも２つのブロック２０に隣接している。ブロック２０は、内側と外側の開口部２１の内側断面を規定するので、転動体２３が開口部２１内に広げて挿入され、恒久的にそこに留まり、転動体ケージ１８から不用意に脱落することがない（図９参照）。各ブロック２０は、転動体ケージの基体の厚さＤに対し、好ましくは少なくとも２．５倍である半径方向寸法を有する（図８参照）。

上記転動体ケージ１８を用いることにより、転動体密度を大幅に高めることができる。好ましくは、少なくとも４０個、さらに良くは、少なくとも６０個の転動体２３が使用される。

好ましくは、回転方向から見て、各開口部２１には、転動体２３の前にブロック２０が配置され、転動体２３の後にブロック２０が配置される。それら２つのブロックは、開口部２１の直径方向で向かい合う側にある。ブロック２０は、当然、半径方向に転動体２３を越えて突出していない。

容易に明らかなように、開口部２１は、少なくとも１つの螺旋に沿って次々に配置されている。理想的には、転動体ケージ１８は、例えば、その外周に少なくとも３周りして延びる螺旋に沿う複数の転動体２３を備えている。

この例示的な実施形態では、転動体ケージ１８は、完全に明白な利点を伴う。スクリューキャップ４の開閉により、複数の転動体２３を、チャック本体２及び／又はスクリューキャップ４内に収容するために設けられた溝の端部を超えて、チャック本体又はスクリューキャップ又はそれらの溝との接触がない領域へ移動させることが特に可能である（図４の文字Ｋで示す領域を参照）。それにもかかわらず、複数の球は、規定された位置を維持し、スクリューキャップ４が閉方向又は開方向に再び回転されたときに、それらに割り当てられた両方の溝に自動的に戻される。このため、この例示的な実施形態における別の重要な要素は、通常の転動体ケージにおける場合のように、転動体２３をその位置に互いに離れないよう確実に保持するブロック２０である。好ましくは、転動体２３として球が用いられることを明記する。

１ コレットチャック
２ チャック本体
３ 受けスリーブ
４ スクリューキャップ
５ 転動体
６ 回転軸
７ コレットチャックのカラー
８ カラーの外周面
８^＊ 転動体の設置開口部を閉じる閉鎖要素
９ 多角形の外面形状
１０ 長さ調整ねじ用の開口部
１１ チャック本体の端部
１２ スクリューキャップの端部
１３ チャック本体のねじ山
１４ スクリューキャップのねじ山
１５ 合わせ面
１６ 円錐形角度
１７ 貫通孔
１８ 転動体ケージ
１９ 基体
２０ ブロック
２１ 転動体用の開口部
２２ 凹部
２３ チャック本体とスクリューキャップの間の転動体
Ｌ 長手方向軸
Ｋ 領域（チャックの開閉中、そこにおいて、転動体は少なくとも片側−転動体を案内する溝がある−との接触を失う）

Claims (42)

1. 好ましくは円筒形の工具軸をチャックするためのコレットチャック（１）であって、
   チャック本体（２）、受けスリーブ（３）及びスクリューキャップ（４）を具備し、
   前記スクリューキャップ（４）を締め付けると、前記受けスリーブ（３）が前記チャック本体（２）内に押し込まれ、前記工具軸を前記コレットチャック（１）内に直ちに作動可能に固定できるように、それらが互いに適合されたコレットチャック（１）において、
   前記受けスリーブ（３）と前記スクリューキャップ（４）は、互いに恒久的に接続され、同時に、互いに相対的に回転できることを特徴とするコレットチャック（１）。
2. 前記受けスリーブ（３）及び前記スクリューキャップ（４）は、好ましくはバレル形、円錐形、又は円筒形設計の複数の転動体により互いに回転式に支持され、前記複数の転動体のそれぞれは、前記受けスリーブ（３）及び前記スクリューキャップ（４）に対して転が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（１）。
3. 前記コレットチャック（１）は、一組の転動体（５）をＶ字型の配置で有し、それら転動体（５）は、前記転動体（５）の回転軸との直交軸が、前記チャック本体（２）の内側にある前記チャック本体（２）のチャック長手方向軸と単に交差するように配置され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（１）。
4. 前記コレットチャック（１）は、第２の一組の転動体（５）をＶ字型の配置で有し、それら転動体（５）は、前記転動体（５）の回転軸との直交軸が、前記チャック本体（２）の外側にあるチャック本体（２）の長手方向軸と単に交差するように配置され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（１）。
5. 前記複数の転動体（５）はローラベアリングを形成し、そのローラベアリングにより、前記スクリューキャップ（４）をねじ締め及びねじ外しすることで、工具軸を保持する前記受けスリーブ（３）を前記チャック本体（２）内に押し込み、及び前記チャック本体（２）から再度引き抜くことができることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
6. 前記複数の転動体（５）は、前記スクリューキャップ（４）の締め付け中に、前記受けスリーブ（３）が自動的に前記スクリューキャップ（４）の中心となるように配置されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
7. 前記複数の転動体（５）が、前記受けスリーブ（３）と前記スクリューキャップ（４）の間に、軸受ケージなしで設置されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
8. 前記受けスリーブ（３）は、前記チャック本体（２）を越えて半径方向に突出するカラー（７）をその外周面に有し、前記カラー（７）は、好ましくは前記カラー（７）内に設けられた溝の形態である、前記転動体用の走行軌道を有することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
9. 前記受けスリーブ（３）は、前記転動体（５）用の走行軌道がその中に設けられている領域において、スリットが形成されていないことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
10. 前記受けスリーブ（３）が、形状に適合した係合を介して前記チャック本体（２）に対して回転保持されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
11. 回転保持を達成する少なくとも１つの部分が、非円形及び／又は多角形の外面形状（９）又は係止溝又は係止突起を有し、前記チャック本体（２）はそれに相補的なものとして具体化されていることを特徴とする請求項１０に記載のコレットチャック（１）。
12. 前記スクリューキャップ（４）は、前記スクリューキャップ（４）と前記受けスリーブ（３）の間に複数の転動体（５）を挿入するため、前記スクリューキャップ（４）の外側からアクセス可能な設置開口部（８^＊）を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
13. 好ましくは、次々に個々の転動体（５）の挿入のみを可能とする、前記設置開口部（８^＊）は、ねじ、圧入プラグ、又は所定位置に接着されるか、若しくは熱的に留められた、好ましくはピン方式の閉鎖部によって閉じられることを特徴とする請求項１２に記載のコレットチャック（１）。
14. 前記受けスリーブ（３）は、前記スクリューキャップ（４）から離れる方向に向けられた端部において、長さ調節ねじ用の開口部（１０）を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
15. 前記受けスリーブ（３）はカラー（７）を有し、前記カラー（７）は、チャックされた状態で前記チャック本体（２）の端部（１１）に対して平坦に設置され、及び／又は、前記スクリューキャップ（４）は内側端部（１２）を有し、前記内側端部（１２）は、チャックされた状態で前記チャック本体（２）の端部（１１）に対して平坦に設置されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
16. 前記スクリューキャップ（４）は、多条ねじ（１３、１４）、及び／又は台形ねじとして形成されたねじ（１３、１４）によって前記チャック本体（２）にねじ留め可能であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
17. 複数の転動体（２３）は、前記チャック本体（２）の外周面と前記スクリューキャップ（４）の内周面の間に位置する転動体ケージ（１８）内に保持さ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（１）。
18. 前記転動体ケージ（１８）は、少なくとも１つの螺旋に沿って次々に置かれ、各転動体（２３）のために各々設けられた複数の開口部（２１）を有する円筒形リングであることを特徴とする請求項１７に記載のコレットチャック（１）。
19. 前記転動体ケージ（１８）は、転動体（２３）用の開口部（２１）の２つの対向する側において、前記転動体ケージ（１８）の基体に対して半径方向に突出するブロック（２０）を有し、転動体（２３）を前記転動体ケージ（１８）の開口部（２１）の中に広げて挿入可能な境界を形成していることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載のコレットチャック（１）。
20. 各開口部（２１）に一対のブロック（２０）が割り当てられ、そのうちの１つは回転方向で前記転動体（２３）の後に位置し、他の１つが前記転動体（２３）の前に位置することを特徴とする請求項１９に記載のコレットチャック（１）。
21. 前記転動体ケージ（１８）は、その外周に少なくとも３周りして延びる螺旋に沿う複数の転動体（２３）を備えることを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
22. 前記転動体ケージ（１８）の前記基体（１９）は薄肉であり、２ｍｍ以下の、好ましくは１ｍｍ以下の厚さ（Ｄ）を有することを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
23. 前記転動体ケージ（１８）全体が、プラスチックからなることを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
24. ねじ山の２つのねじフランクの少なくとも１つが、前記工具軸に対して約９０°の角度を形成することを特徴とする請求項１６に記載の台形ねじを備えたコレットチャック（１）。
25. 前記チャック本体（２）の端部（１１）と前記スクリューキャップ（４）のねじ留めのための雄ねじとの間の外周に、前記チャック本体（２）は、その外周に環状にチャック本体（２）を囲む減衰要素を有することを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
26. 前記チャック本体（２）は、前記スクリューキャップ（４）に向いたその端部（１１）に減衰要素を有することを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
27. 前記チャック本体（２）は、その外周において、前記スクリューキャップ（４）の内側の対応する一方の合わせ面と相互作用する合わせ面（１５）を有し、その結果、前記スクリューキャップ（４）を前記チャック本体（２）に形状に適合した方法で中心に固定することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
28. 前記チャック本体（２）の前記外径は、前記スクリューキャップ（４）をねじ込むためのその雄ねじ（１３）と前記スクリューキャップ（４）に向いたその端部（１１）の間の領域において、前記端部に向かって次第に細くなることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
29. 前記スクリューキャップ（４）の内周は、前記チャック本体（２）の先細りに相補的であるように、好ましくは、前記スクリューキャップ（４）が最後まで締め付けられた際に、前記チャック本体（２）が前記スクリューキャップ（４）を中心に合わせるように適合されていることを特徴とする請求項２８に記載のコレットチャック（１）。
30. 前記受けスリーブ（３）及び／又は前記スクリューキャップ（４）及び／又は前記チャック本体（２）は、好ましくは、少なくともそれらが互いに形状に適合した接触となる領域において、機械的特性、特に形状記憶合金及び／又は摺動コーティング及び／又は摩耗保護コーティングを改善するために、特に電気的に非導電性のコーティングが設けられており、
    前記チャック本体（２）及び／又は前記受けスリーブ（３）及び／又は前記スクリューキャップ（４）のコーティングは異なっていてもよく、特に、前記受けスリーブ（３）及び／又は前記スクリューキャップ（４）はそれぞれ、複数の異なるコートされた領域を有することができ、すなわち、前記スクリューキャップ（４）と前記受けスリーブ（３）とが相互作用する領域にコーティングが設けられ、及び、前記受けスリーブ（３）が前記チャック本体（２）と相互作用する領域に別のコーティングが設けられ、又は、前記スクリューキャップ（４）が前記受けスリーブ（３）と相互作用する領域に別のコーティングが設けられ、又は、別のコーティングが、前記複数の転動体のためのそれぞれの走行面が存在する領域に設けられることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
31. 前記受けスリーブ部の外側領域及び／又は前記工具ホルダの内側領域には、非導電性コーティングが設けられていることを特徴とする請求項３０に記載のコレットチャック（１）。
32. 前記受けスリーブ（３）は、少なくとも２つの異なるタイプのスリット、特に、前記受けスリーブ（３）の長手方向軸に平行な方向において、長さが異なる複数のスリットを有することを特徴とする請求項１乃至３１のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
33. 前記受けスリーブ（３）は、形状に適合した引き抜き防止要素を有し、それにより工具軸上の相補的な引き抜き防止要素と相互作用することができ、したがって、工具の引き抜き防止を提供できることを特徴とする請求項１乃至３２のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
34. 前記受けスリーブ（３）が前記チャック本体（２）によって圧縮される前記円錐面は、０．５°〜４°の円錐角を、好ましくは１°〜３°の円錐角を有することを特徴とする請求項１乃至３３のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
35. 前記チャック本体（２）は、円錐角が前記受けスリーブ（３）の外側円錐の円錐角以下か、又は等しい内側円錐を具備する受けスリーブソケットを有することを特徴とする請求項１乃至３４のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
36. 前記チャック本体（２）の前記受けスリーブソケットは、工具ホルダを介して工具の作業領域内に冷却剤及び／又は潤滑剤を分配することを可能にする少なくとも１つの溝を有することを特徴とする請求項１乃至３５のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）。
37. 材料除去加工によって特に作動する工作機械の作業ユニットであって、好ましくは円筒形工具軸を有する工具がチャックされるコレットチャック（１）で構成され、前記コレットチャック（１）は、チャック本体（２）と、受けスリーブ（３）と、スクリューキャップ（４）とを含み、それらが互いに適合され、前記スクリューキャップ（４）を締め付けることにより、前記受けスリーブ（３）が前記チャック本体（２）に押し込まれ、前記工具軸を前記コレットチャック（１）内に直ちに作動可能に固定する、作業ユニットにおいて、
    前記受けスリーブ（３）と前記スクリューキャップ（４）は、互いに恒久的に接続され、同時に、互いに相対的に回転可能であることを特徴とする作業ユニット。
38. 前記コレットチャック（１）は、請求項２乃至３６のいずれか一項に記載のものであることを特徴とする請求項３７に記載の作業ユニット。
39. 互いに恒久的に接続され、同時に、互いに相対的に回転可能である受けスリーブ（３）とスクリューキャップ（４）からなる、請求項１乃至３６のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）用の受けスリーブアセンブリ。
40. 前記受けスリーブアセンブリは、請求項２乃至３９からの前記受けスリーブ（３）及び／又はスクリューキャップ（４）に関する他の特徴を有することを特徴とする請求項３９に記載の受けスリーブアセンブリ。
41. 前記外面形状は、長さ全体にわたって非円形及び／又は多角形として具体化され、前記受けスリーブアセンブリは、異なって具体化された多角形を具備する異なる断面を有することができることを特徴とする請求項１乃至３６のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）用の受けスリーブアセンブリ。
42. 請求項１乃至２６のいずれか一項に記載のコレットチャック（１）と、請求項３９又は４１に記載の少なくとも２つの受けスリーブアセンブリとを含む工具チャッキングシステムにおいて、
    前記受けスリーブアセンブリは、工具チャック領域が異なる内径を具備する複数の受けスリーブを有することを特徴とする工具チャッキングシステム。

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