JP4016295B2 - 油圧機械式チャック - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、回転式の、あるいは最終的には非回転式の工作機械、例えば、ボール盤やフライス盤や旋盤などに、チャックの一端を取り付け、チャックの他端で、ドリル、フライス工具、回転のこ刃、練磨ロールなどのような軸工具や工作物や遷移素子や類似の対象物を脱着可能に保持するのに使用するよう好適に企図されるチャックに関する。このチャックは、工作機械に脱着可能に、あるいは固定的に取り付けられる。チャックが脱着可能に取り付けられるタイプの場合、取り付けは、それ自体公知な、例えば、チャック円錐部分によって行われる。
技術的に、上記の一般的なタイプのチャックは、異なる実施例が幾つか知られている。こうした公知のチャックは、概して、締付けにあたって工具軸に圧接される３個あるいは４個の半径方向に移動可能な締付けあごによって軸工具がチャックに固定されるように形成される。締付けあごは工具軸との接触面として比較的小さな表面しか提供しないので、機械加工中に工具がチャック内で回転できないようにするには、これらのあごは比較的大きな力で締め付けられなければならない。それゆえ、あごが工具軸を損傷する可能性があり、軸工具を繰り返し取り付けると、工具の取付精度が減じることがある。あごは、また、一般的に軸工具のセンタリングやバランシングに関して完璧な精度を提供するものではないので、工具の締付け接続や解放が骨折りで比較的時間の掛かる作業になることがある。
また、熱締付け接続によって軸工具を取り付けることも知られている。しかし、こうした接続によって工具を固定するのは困難で時間の掛かるものとなることが多く、また、工具を解放するのも困難なことが多い。
技術的に、また、二重スリーブの形をとった油圧締付けブッシングとして形成されるチャックも知られている。この二重スリーブは、薄肉内壁と全周に亘る圧力間隙とからなる。この圧力間隙には油圧媒体が充填され、加圧に際して、その媒体は半径方向内側へ膨張し、薄肉内壁に半径方向圧縮を与え、それによってブッシング内で工具軸の締付け接続を与える。こうした油圧締付けブッシングは、しかしながら、かなり高価なものであり、多くの目的にとっては不経済なものと考えて良い。
本発明は、軸工具のためのチャックを提供する問題の代替解決策に関するものである。このチャックは、その構造に関して、前記油圧締付けブッシングよりも安価かつ単純である。しかも、この解決策は、締付けあごを有する従来のチャックよりも優秀な工具のセンタリングとバランスとを提供する。その上、この解決策は、前記油圧締付けブッシングと同様な完璧な工具軸への接触を与える。本発明によるチャックは、ブッシングにおける工具の極めて良好な締付けを与える。
本発明による油圧機械式チャックは、半径方向に圧縮されて工具軸と接触可能に配置された相対的に薄肉な内側スリーブと、内側スリーブ上を軸方向に変位可能な概して堅固な外側スリーブとからなり、内側スリーブと外側スリーブが協働円錐面を有して形成され、それによって内側スリーブ上を外側スリーブが変位するときに、内側スリーブの半径方向内側への圧縮が与えられるタイプの円錐結合チャックである。好ましくは、この円錐によって、チャックが自己ロックするようになっている。チャックは、工具を取り付けかつ締付け接続するための第１プレス手段と、この接続を解放するための第２プレス手段とを有して形成される。このため、チャックは、内側スリーブ上で２方向に外側スリーブを変位させる油圧プレス手段、すなわち、内側スリーブが半径方向内側に圧縮されて工具軸と係合するように外側スリーブを内側スリーブ上で変位させるための第１油圧プレス手段と、外側スリーブを反対方向に強制して接続を解放させるための第２油圧プレス手段とを有する。
油圧プレス手段は、工具をチャックに締付け接続するために作動可能な第１圧力室と、工具をチャックから解放するための第２圧力室とを有する。
本発明の一実施例では、前記第１圧力室がチャックの外側端に隣接して内側スリーブと外側スリーブの間に設置され、第２の対応圧力室がチャックの締付けスリーブの内側端に隣接して設置される。これらの圧力室には加圧可能な油圧媒体を充填することができる。
このタイプの油圧機械式チャックは、比較的大きな直径、例えば、少なくとも１０ｍｍの直径の軸を持つ工具に有用なものである。より小さな直径の工具を扱うのは難しいかも知れない。縮小スリーブを用いることが可能な場合もあるが、低減させた直径を有する伸長工具取付部分を有してチャックを形成した方が好都合である。こうした伸長工具取付部分を持つ本発明の第２の実施例によれば、両圧力室は、この場合にも、工具を締付け接続するための第１圧力室と工具を解放するための第２圧力室とであるが、その内側端に隣接した圧力ヘッド内に配置される。
ここで添付図面を参照して本発明をより詳細に説明することにする。添付図面中の図１は、一部切り開いた状態で、軸工具が取り付けられようとする位置にある本発明の油圧機械式チャックを示す。図２はこれに対応的に、工具が解放された状態の油圧機械式チャックを示す。図３は、小型工具を扱うのに有用な本発明によるチャックの第２の例を示す軸方向断面図であり、図４は、対応的に、工具接続状態にある図３のチャックを示す。
図示の油圧機械式チャックは、一般的には、例えば、Ｖ字形の溝をもつフランジ形の遷移部分１と、回転式あるいは非回転式工作機械の対応円錐凹部に接続するに適したチャック円錐部分２と、軸工具４を解放可能に締付け接続して固定するための締付け本体３とを有する。遷移部分１と、円錐部分２と、締付け本体３の内側スリーブとは、一体物として形成されている。円錐部分２は、内側スリーブの取付け穴８に通じる冷却媒体用の通路（図示せず）を備えて形成してよい。
遷移部分１とチャック円錐部分２は、それ自体は公知のタイプのもので、詳細な説明を必要としない。円錐部分２は、ボール盤、旋盤、フライス盤、あるいは同様な機械などの工作機械の対応した円錐形に形成された凹部に導入されるように設計される。勿論、チャック円錐部分を工作機械の一体部分として形成することもできる。この場合は、締付け本体だけが本装置の発明部分を提供する。
軸工具４を接続可能にするため、締付け本体は、内側スリーブ５と外側スリーブ６を有して形成される。外側スリーブ６は内側スリーブ５上を軸方向に変位可能である。内側スリーブ５の壁は、特に工具４の軸へ向かって半径方向に圧縮され、該工具をチャック内に締付け接続することができるように変形可能に比較的薄肉にされている。内側スリーブ壁は、軸方向の溝によって分割され、幾つかの軸方向に伸びるスリーブ部分をもつことができる。所望ならば、異なるタイプのスリーブ（例えば、縮小スリーブ）を工具４の軸と内側スリーブ５の間に導入可能である。外側スリーブ６は非常に堅固であり、工具４が内側スリーブ５内に締付け接続されるときには目立って変形することはない。内側スリーブ５と外側スリーブ６は相応じる円錐面７を有し、円錐面７の円錐角は協働する円錐面７が自己ロックするようになっている。内側スリーブ５は、工具４の軸用の軸方向取付穴８を有する。円錐部分２は、取付穴８まで伸びる冷却媒体通路（図示せず）を備えて形成可能である。内側および外側スリーブ５、６間には、第１と第２の２つの圧力室がある。第１の圧力室９は締付けスリーブ３の外側端に隣接して設けられ、内側スリーブ５の上で外側スリーブ６が内方すなわち締付け方向へ変位させ、それによって内側スリーブ５の圧縮と工具４の締付け接続を生じさせるようになっており、第２圧力室１０は締付けスリーブ３の内側端に隣接して設けられ、外側スリーブ６を逆方向へ変位させ、それによって工具４の解放を行うようになっている。圧力室９と１０は、適当なタイプの圧力媒体で加圧されるよう構成されている。第１圧力室９は、通路１１を介して第１圧力ニップル１２に接続され、第２圧力室１０は、通路１３を介して第２圧力ニップル１４に接続されている。好適には圧力ニップル１２と１４は（図示せず）外部加圧ポンプに接続される。第１圧力室９を封止するため、封止ナット１５が内側スリーブ５の端部にねじ止めされている。外側スリーブ６は、軸方向外側端に向かって突出するフランジ１６を有しており、該フランジは封止リング１７上で封止ナット１５の外面に対して封止する。それに対応して、外側スリーブ６はその内側端において軸方向突出フランジ１８を備えて形成され、フランジ１８は封止リング１９上で内側スリーブ５の内側端にある円筒部分２０に対して封止する。
チャックは、内側および外側スリーブ５と６を互いに接続し、そして、封止ナット１５を内側スリーブ５上にねじ止めした状態で顧客に供給される。両圧力室９と１０は圧力の無い状態であり、外側スリーブ６は図２に示したように取り出し位置にある。
軸工具４は次のように取り付けられる。すなわち、工具が内側スリーブ５の内側穴８内に導入され、外側の圧力室９がニップル１２から圧力通路１１を経て供給される所定圧力の油圧媒体によって加圧され、その結果、外側スリーブ６は圧力室９内の圧力によって、図１に示すように、内側スリーブ５上を締付け方向すなわち軸方向内側に変位させられ、それによって内側スリーブ５の壁が半径方向に圧縮され、その結果、工具４は内側スリーブ５によってチャック内でセンタリングされ締付け接続される。円錐面は自己ロックしているので、締付け接続が不意に解放される危険は無い。取付穴は円筒形である必要はなく、締付け接続される軸の形状に適合させることができる。従って、穴８は多角形、正方形、八角形などの横断面形状を有しうる。
注意すべきは、工具が機械式接続によって内側スリーブに完全に固定されるので、圧力室９と１０は動作中に加圧される必要がないということである。油圧加圧が実行されなければならないのは、工具４の取り付けと取り外しの間だけである。
工具を解放するには、解放圧力室１０をニップル１４と通路１３を介して加圧し、それによって外側スリーブ６を、図２に示すように、チャックの外側端に向かう方向へ強制させる。その結果、内側スリーブ５は、半径方向外側に拡張してその原形を回復するので、工具４は解放された状態になる。
本発明の実施例では、内側円錐スリーブ５は好適にはスリーブの外側端に向かって先細りになっている。実際には、この円錐形は反対になっていても良い。しかしながら、その場合は、スリーブ５を円筒部分２０に脱着可能に接続する必要がある。
チャックは何度も再利用することができる。勿論、機械加工が完了した後も工具４を締付けチャック３に締付け接続しておいて、チャック全体を工作機械から取り外し、同じ工具で次の加工を行うことができるようにそのチャックと工具の合体装置を保存しておくようにしてもよい。
スリーブ５と６の外側端にある圧力室９は必然的にある半径寸法を持たざるを得ないので、小さな直径を持つ工具を図１及び２に示す装置とともに使用するのは難しいかも知れない。
そのため、図３及び４には、小さな直径の工具、例えば１０ｍｍ未満の直径の工具に有用な本発明の別の実施例を示す。図３は、工具４をまさに締付け接続しようしている締付けブッシングを示し、図４は、工具を解放しつつあるブッシングを示す。
図示した実施例では、締付け本体３’が、伸長された内側スリーブ５’と伸長された外側スリーブ６’とで形成される。内側スリーブは堅固な内側スリーブ部分５ａと、外側スリーブ６’に沿ってその中間部の外側よりから延伸する外側溝付き締付けスリーブ部分５ｂとで形成される。外側スリーブ６’の内側端は、圧力ニップル１２’及び圧力媒体通路１１’を有する締付け圧力室９’と、圧力ニップル１４’及び圧力媒体通路１３’を有する圧力解放室１０’の両方を包含する圧力ヘッド６ａとして形成される。圧力ヘッド６ａは、軸方向内側端に向けられた円筒フランジ１８’を有して形成される。円筒フランジ１８’は、螺合ねじ・ナット１５’によって内壁を形成し、その内壁に対して締付け圧力室９’の圧力媒体が働いて外側スリーブ６を遷移部分１の方に強制する。その結果、外側スリーブは内側スリーブ５’に沿って滑動し、それによって、円錐面７’は、図３に示すように、締付けスリーブ部分５ｂを圧縮させ、工具４に接触させる。内側スリーブは、半径方向外側へ伸びるフランジ５ｃを有して形成され、フランジ５ｃは両圧力室９’と１０’のための基準壁として働く。
図４は工具４の解放動作を示す。その動作によれば、圧力媒体が通路１３’とニップル１４’を介して解放圧力室１０’内に導入され、それにより外側スリーブ６’が内側スリーブ５’に沿って軸方向外側方向に滑動し工具４を解放する。
明らかなことであるが、締付け工具３’の伸長された工具取付部分は、非情に細い工具取付穴８’を有して形成可能である。工具取付部分は、また、任意の長さで製作することもでき、それによって工具は遷移部分１とチャック円錐部分２から任意の所望の距離に設置される。
符号の説明
１ 遷移部分 １１ 通路
２ チャック円錐部分 １２ 圧力ニップル
３ 締付け本体 １３ 通路
４ 工具 １４ 圧力ニップル
５ 内側スリーブ １５ ナット
６ 外側スリーブ １６ フランジ
７ 円錐面 １７ 封止リング
８ 穴 １８ フランジ
９ 圧力室 １９ 封止リング
１０ 戻し圧力室 ２０ 円筒部分
５ａ 堅固なスリーブ部分
５ｂ 締付けスリーブ部分
５ｃ 基準壁
６ａ 圧力ヘッド

Claims (9)

1. 工作機械、例えば、ボール盤、フライス盤、旋盤などに一端（２）を取り付け、他端（３）でドリルやフライス工具や回転のこ刃や回転練磨ロールや工作物や遷移素子や類似手段のような軸工具（４）を解放可能に保持することができるようにされたチャックの形を取る油圧機械式締付け接続装置であって、該締付け接続装置は比較的薄肉の内側スリーブ（５）と、内側スリーブ（５）上を軸方向に変位可能な概して形状堅固な外側スリーブ（６）とを有する円錐結合チャックとして形成され、前記内側スリーブ（５）はその半径方向寸法が変更可能であり、軸工具（４）の軸を受け入れるための中央軸方向穴（８）を有し、かつ前記工具（４）の軸に向かって半径方向に圧縮され得るように構成されており、前記内側スリーブ（５）と外側スリーブ（６）とは相応じる円錐面（７）を有して形成されていて、外側スリーブ（６）が内側スリーブ（５）上を変位するときに内側スリーブ（５）の少なくとも一部（５ｂ）に半径方向の圧縮を与えるよう構成した油圧機械式締付け接続チャックにおいて、
   該チャックは、内側スリーブ（５）上で外側スリーブ（６）の変位をもたらすための油圧作動可能手段（９〜１４）を有して形成され、
   工具（４）を取り付けて締付け接続するための第１油圧加圧手段（９、１１、１２）と、該工具（４）を解放するための第２油圧加圧手段（１０、１３、１４）とを含むことを特徴とする油圧機械式締付けチャック。
2. 前記内側スリーブ（５）は、その外側端方向に向かって先細りになっていることを特徴とする請求項１に記載のチャック。
3. 油圧手段がスリーブ（５、６）の両端のそれぞれに隣接した油圧圧力室（９、１０）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のチャック。
4. 前記チャックが内側スリーブ（５）の外側端に隣接した締付け圧力室（９）と内側スリーブ（５）の内側端に隣接した圧力解放室（１９）とを有して形成され、これら圧力室（９、１０）が油圧媒体で充填加圧される（１２、１４）ように構成されることを特徴とする請求項３に記載のチャック。
5. 前記内側スリーブ（５）が、その外側端において円筒封止面（１７）とともに形成された封止ナット（１５）を有することと、前記外側スリーブ（６）が、内側スリーブ（５）の封止ナット（１５）と封止係合する軸方向に突出したフランジ（１６）を有することと、前記封止ナット（１５）と外側スリーブ（６）の間に形成された締付け圧力室（９）が通路（１１）と加圧ニップル（１２）からの油圧媒体によって加圧可能であることとを特徴とする請求項３または４に記載のチャック。
6. 前記内側スリーブ（５）がその内側端部において半径方向に突出する円筒フランジ（２０）を有することと、前記外側スリーブ（６）が前記半径方向に突出する円筒部分（２０）を越えて伸長し封止するよう軸方向に突出するフランジ（１８）を有することと、前記端部において内側および外側のスリーブ（５、６）間には圧力解放室（１０）が形成され、該圧力解放室が通路（１３）と圧力ニップル（１４）からの油圧媒体で加圧されることができるようにしたこととを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のチャック。
7. 前記チャックが伸長された工具取付部分（５’、６’）を有して形成されること、および、前記スリーブがその内側端に隣接する圧力ヘッドとともに形成され、前記圧力ヘッドが締付け圧力室（９’）と圧力解放室（１０’）の両方を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のチャック。
8. 前記内側スリーブ（５’）が内側堅固部分（５ａ）と外側締付けスリーブ部分（５ｂ）とを有して形成され、前記外側スリーブ（６’）は、それが内側スリーブ（５’）に沿って滑動するときに半径方向寸法を変更できるよう構成されていることを特徴とする請求項７に記載のチャック。
9. 圧力ヘッドが外側スリーブ（６’）の軸方向内側端へ突出するフランジ（１８’）によって形成され、該フランジが締付け圧力室（９’）と圧力解放室（１０’）の両方を包含すること、および、前記内側スリーブ（５’）が該締付け圧力室（９’）と圧力解放室（１０’）の両方に対して圧力反応壁を提供する半径方向外側に突出するフランジ（５ｃ）を有して形成されることを特徴とする請求項７または８に記載のチャック。

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