JP4545245B2

JP4545245B2 - ドリル、又はタップ等の回転工具用チャック

Info

Publication number: JP4545245B2
Application number: JP13212299A
Authority: JP
Inventors: ベーデルジークフリート
Original assignee: ビルツヴェルクツオイグファブリクゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングウントコンパニーコマンジットゲゼルシャフト
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: EP0956920B1; ES2193470T5; DE59808362D1; DE19821270A1; JP2000000737A; US6059296A; EP0956920A1; ES2193470T3; EP0956920B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル、又はタップ等の回転工具用チャックであって、請求項１の前段に記載した一般構造型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この型の周知のチャック（ドイツ特許ＤＥ４０１９４２７Ｃ２）において、冷却及び潤滑材は、チャックブッシングの中央主導口を通じて工具シャフトにおける内側軸導通路内に導入される。この場合、工具シャフトは、チャックブッシングと同軸的に隣接している。内側に導入された潤滑油は、このシャフトの全長に及ぶものである。この内側導通路に隣接した工具シャフト内には、複数の半径方向に配列された開口が存在し、それらは円周方向に機械仕上げされた工具シャフトの分配溝に連通する。工具シャフトはまた、その外側において個々に長さ方向に延びる溝を有し、これらは分配溝で始まり、工具の切削縁、例えば、ねじ切バイトである場合には、そのねじ切ヘッドまで延びるものである。かくして、潤滑油は、まず、工具シャフトの内部を軸方向に流動し、次いで、実質上直角に偏向して工具シャフトにおける半径孔に流入する。潤滑油は、そこから工具シャフトにおける円周分配溝に入り、更に、その分配溝から工具シャフトの軸方向溝を経て、工具の切削縁にまで達するものである。工具シャフトは、円周配列された分配溝の領域に隣接した短い長さ範囲にわたってブッシュに略包囲され、そのブッシュはチャックブッシングの中央内部レセプタクルに解放可能に挿入される。ブッシュの軸方向長さは、特に工具の軸方向長さに比して極めて短い。これは比較的短い工具案内長さであるため、挿入された工具にとって不適当な案内機能しか果たせないだけでなく、工具の外側に沿って長さ方向に導入された冷却及び潤滑材がブッシュの先端に達すると同時に不安定な運動を生ずる原因となるため、工具前方への移動がなくなるという不利益をも有するものである。冷却及び潤滑材の誘導という見地からする別の不利益は、それがまず工具シャフトを通じて中央に誘導され、更に、約９０°偏向して半径方向の分配孔に導入され、再び、包囲配列された分配溝から約９０°偏向して工具シャフトの外側における個々の軸方向溝に流入しなければならないということである。このような冷却及び潤滑材の複数回偏向の必要性、及びブッシュからの出口における液混乱の危険は、結局、工具切削縁の領域における不適当な潤滑効果しか得られないことを意味する。とりわけ、必要最低限の潤滑油供給が望ましいとする最近の傾向は、例えば、１時間当たり約０．５〜５ｍｌの冷却及び潤滑材が、タップのねじ切ヘッド等のような工具切削縁に供給されるにすぎないという事実において、極めて不都合な結果を招く。このように低い液スループットを行うため、現状において工作片は、わずかな加圧、例えば、約３〜５バール程度の加圧でしか加工されず、冷却及び潤滑材の粒子によって無視し得ない量のミストが発生する。流路構成における多数回偏向及びそれに伴って液が衝突する端面の増加により、このミストは偏向のたびに凝縮し、液滴として落下する。これは不均等な潤滑効果しかもたらさず、液滴は偏向領域における縁端から突如として分離し、工具の外側に沿って流動するため、その間において工具それ自体に沿って流動する冷却及び潤滑材が存在しないことになる。別の不利益は、この周知の設計において、工具は、特にこの型の潤滑油導通に適合しなければならない。その結果、工具は一端において中央内部潤滑油導通路を含むとともに、それに向かって半径方向に配列された開口を備え、それらの開口終端からは円周溝が円周に沿って機械加工され、更に、工具の外側に沿って長さ方向に延びるジグザク状断面の溝を形成しなければならない。これら個々の開口及び溝は工具の断面を弱くし、その結果、このような工具装備は極めて大型の工具においてのみ工具強度に与える主たる不利益効果を生じないことになる。比較的小さい工具における比較的小さい工具断面、開口及び導通路は、工具を弱め、したがって、機械強度上大きい欠点となる。この他、適当な冷却及び潤滑材の導通のために工具を加工することは、労力及び経済性において大きな負担となるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、冒頭に記載した形式であって、必要最小量の潤滑油供給を可能とするチャックを製造することに関し、特に冷却及び潤滑材の、特に中央からの供給とチャックブッシングを通じて、可能な限り工具の切削縁に導くようにした最も障害の少ない液供給を可能とした経済的に廉価なチャック構造を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
冒頭に記載した形式の回転工具用チャックにおいて、この目的は、請求項１記載の特徴を含む本発明の構成に従って達せられる。ブッシュには溝が形成されるため、工具それ自体には、冷却及び潤滑材を支持するための特別の開口、溝又は同様な導通手段を設ける必要がない。かくして、チャックは如何なる標準型工具に対しても、適切な機能を発揮する。冷却及び潤滑材はブッシュを通じて軸方向に比較的長く搬送されるため、その液は工具の切削縁に到達し、可能な限りそれらに近接し、その液供給は特別の問題や不利益を生ずることなく、好適に行われる。本発明は、チャックという観点から主たる偏向若しくは迂回及びその他の不利益を生ずることなく、必要な潤滑油導通を提供するものである。この結果、冷却及び潤滑材のための極めて好ましい流路条件が形成され、それによって本発明のチャックは、必要最小量の潤滑油供給にとって特に好ましいものとなる。
【０００５】
本発明のその他の特徴は、他の請求項において明記されている。
【０００６】
本発明の更なる詳細構造及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【０００７】
以下、本発明の典型的な実施例に付き、図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜３において、回転工具１１用のチャック１０が示され、工具１１については、特にいずれの図においてもタップとして示されている。工具１１はシャフト１２、連接テーパー部１３、この連接部に連なるネック１４、及びねじ切ヘッド１５を有し、更に、それは外端において断面多角形、特に常套的には正方形とした中子１６を形成し、これによってチャック１０からのトルクを工具１１に伝達するようになっている。工具１１は一般的に市場で入手可能な形式であり、自由端１７の中子１６は、周知の態様（ドイツ国特許公開ＤＥ１９５４４５６
Ａ１）において、円錐形又は球形に設計されている。
【０００９】
第１の典型的実施例において、チャック１０は個々には図示しないが、別のチャックによって工作機械に締結保持されるインサートとして設計されている。この実施例において、チャック１０は剛体からなるものであるが、他の実施例においては図示しないが、軸方向長さ補償手段を用いた周知の態様で装備されることができる。
【００１０】
チャック１０は、図１〜３において詳しく示すように、チャックブッシング２０を有し、それは工具１１用のブッシュ３０を解放可能に受容するための中央内部レセプタクル２１と、冷却及び潤滑材のための中央主導口２２を備えている。ブッシュ３０は工具１１のシャフト１２を受容及び保持するための軸孔３１を有し、この軸孔にはシャフト１２がその全長にわたって貫通する。ブッシュ３０にはその軸孔３１の内側面において複数の溝３２を含み、それらはブッシュ３０の全長にわたって軸方向に延びるとともに、それぞれ両軸端を開放している。図示の典型的実施例においては、三条の溝３２が順次、略等しい角度間隔で配列形成される。これらの溝３２は図１に示す左側開放端により、チャックハウジング２０の中央主導口２２と連通する。中央主導口２２は冷却及び潤滑材をそこから受入れ、溝３２を通じて工具１１の長さ方向に導き、その外側に送ってねじ切ヘッド１５に可能な限り近接させる。
【００１１】
ブッシュ３０は実質的な長さを有し、チャックハウジング２０におけるレセプタクル２１から軸方向に突出する実質的な長さを有する部分（長手部分）３３を備え、工具シャフト１２、従って工具１１の実質的な長さ部分は、ブッシュ３０、特にその長手部分３３により大きい軸方向長さにわたって包囲され、その結果、冷却及び潤滑材は実質的な軸方向長さにわたって溝３２を通じ、可能な限り少ない損失でねじ切ヘッド１５に近接するように導かれる。
【００１２】
これは、空気と油の混合物による最小量の潤滑材が提供される場合において、特に利益的である。上述の構成により、供給量に関して相対的に可能な限り大量の冷却及び潤滑材が工具１１、特にねじ切ヘッド１５の切削縁に供給され、これによって最も好ましい冷却及び潤滑効果が得られる。冷却及び潤滑材は、流通の混乱及びその混乱に伴う危険性を生ずることなく、中央主導口２２から供給され、チャック１０を通じて溝３２の右側開放端まで搬送されるとともに、実質的にねじ切ヘッド１５に向かう層流となるように方向付けられ、かつ誘導される。ブッシュ３０の実質長さ部分３３による貢献は、それが工具１１の実質的な長さ、特にシャフト１２の領域にわたってフィットすることである。
【００１３】
ブッシュ３０は半径方向に突出した環状カラー３４を有し、これによって軸方向に変位するブッシュ３０がチャックブッシング２０の間隔対向面２３を打撃することができる。ブッシュ３０の実質長さ部分３３は環状カラー３４に隣接して、特に円筒形状でシャフト１２の実質的な長さ範囲にわたって工具１１に嵌合する。
【００１４】
チャックブッシング２０はその自由端２３及びブッシュ３０から遠い方の潤滑材用の実質的に円錐台形をした流入口２５を有する。この流入口２５は工具後端１７に向かう方向において円錐台形をなすように傾斜し、供給された冷却及び潤滑材のための中央導通路をもたらす。
【００１５】
ブッシュ３０はチャックブッシング２０に対向するその端部３５において、冷却及び潤滑材のための中間円錐台形部をなす入口３６を有し、溝３２の先端がその入口３６において開放されるようになっている。この略円錐台形の入口３６は流入口２５と同じ方向、すなわち溝３２に向かう方向へ、したがって、図１の右側に向かって傾斜している。
【００１６】
この略円錐台形の入口３６における大きい方の直径は、溝３２の各底面が規定する直径より大きいため、そのはみ出した部分が外側環状面部３７を形成し、これが溝３２を放射状に突出したガイド面となって、冷却及び潤滑材をそれらの溝に向かって案内することができる。
【００１７】
中央内部レセプタクル２１の部分的範囲の内側において、チャックハウジング２０は冷却及び潤滑材のための軸方向に延びる溝２６を有する。図１の左側部において、溝２６は略円錐台形の流入口２５に向かって開放するとともに、それらの右端はブッシュ３０の入口３６に向かって開放している。図示の典型的実施例において、チャックブッシング２０は順次円周方向に等角度間隔で配置された複数の溝２６を有し、これは４個の溝２６として示されているが、この溝数には限定されない。工具１１の中子１６の断面に適合するように、チャックブッシング２０の内部レセプタクル２１の部分がこの範囲において多角形、特に正方形の断面を有する。四条の溝２６は各々正方形の各一辺に配置される（図２）。チャックハウジング２０における溝２６の深さは、ブッシュ３０における溝３２の深さと略同じである。中子１６の領域におけるチャックブッシング２０の内部レセプタクル２１の断面の大きさは、ブッシュ３０における軸孔３１の直径に略等しい。
【００１８】
図１に示す通り、チャックブッシング２０の溝２６が開放される環状室２７は、ブッシュ３０の端部３５及びブッシュ３０の略円錐台形入口３６の正面に対向して形成されている。
【００１９】
ブッシュ３０は関連壁部開口３９内において、例えば、ボール型の少なくとも１個のクランプ体３８を備え、このクランプ体３８はブッシュ３０と工具１１を互いに解放するため、チャックブッシング２０のレセプタクル２１における環状溝２８内に向かって半径方向に変位することができる。この環状溝２８は軸方向において略円錐台形をなすように傾斜している。図示の典型的実施例において、順次円周方向に等角度間隔で配置された全３個の壁面開口３９は、クランプ体３８と関連付けてブッシュ３０内に形成される（図３）。各壁部開口３９は溝３２の領域ではなく、二条の隣接した溝３２間の円周間隔内において形成され、これによって溝３２の領域内に流路抵抗を生じないようになっている。
【００２０】
ブッシュ３０とチャックブッシング２０との間において、４０で総括指示されるスプリング手段が配置される。このスプリングはブッシュ３０を一方向、特に図１の右側に向かって付勢するものである。スプリング手段４０はチャックブッシング２０の外側、好ましくはブッシュ３０における環状カラー３４の一端と、チャックブッシング２０における自由端２３との間に配置される。スプリング手段４０としては、例えば、断面ジグザク型のスプリング手段が単純な方法において装備される。
【００２１】
図１の右側に向かって開放したチャックブッシング２０の軸溝２９内には、ボール４１が配置される。このボールはブッシュ３０の刻み面４２内に受容され、ブッシュ３０をチャックブッシング２０に関して回転しないように維持するものである。
【００２２】
図１に示した状態において、チャックはそれに挿入され、固くクランプされた工具１１とともに機械チャック（図示せず）に容易に挿入できるようになっている。これは図示しないが、チャック１０が締結保持されるものとして、更に詳述される。この機械チャックは、例えば、冷却及び潤滑材の中央供給を伴うねじ付きカッタチャック等のような周知のチャックであり、軸方向に供給された冷却及び潤滑材は迂回することなく、流入口２５を通過するとともに、そこから顕著な迂回若しくは損失流を生ずることなく、チャックハウジング２０の各溝２６内に流入する。このとき、中子１６の円錐台形端部１７は冷却及び潤滑材の無抵抗導入を促進して、その部分を通過させる。冷却及び潤滑材は溝２６を通過して環状室２７に達し、再び、その目的に則して、入口３６に流入するように案内され、そこから顕著な偏向を生ずることなく、ブッシュ３０の各長さ方向に延びる溝３２内に流入する。これはその過程において、各溝３２に向かう工具１１におけるシャフト１２の外表面を掃引する。この掃引は冷却及び潤滑材が目標に向かって、すなわち図１において、ブッシュ３０及びその溝３２の右端で略軸方向の並列流を形成するまでであり、ここから更にねじ切ヘッド１５の切削縁に向かって誘導される。その流れがチャックブッシング２０及びブッシュ３０を通過するとき、冷却及び潤滑材はこの領域において軸方向に配置された工具１１の部分、すなわち中子１６及びシャフト１２を冷却する。ブッシュ３０から流出する冷却及び潤滑材は、工具１１の傾斜隣接部１３及びネック１４、並びにこれに隣接したねじ切ヘッド１５を冷却し、この際、工作片の工具包囲領域、すなわち開口領域も付加的に冷却する。上述した通り、ねじ切ヘッド１５に支持された冷却及び潤滑材は、このヘッド１５の領域における極めて良好な連続潤滑を提供する。
【００２３】
図４に示した第２の典型的実施例において、第１の典型的実施例に用いたものと同一の参照数字は、それらの指示部分と同じ部分に対して用いられたものであり、したがって、第１の典型的実施例の説明の重複は行わない。
【００２４】
図４に示した第２の典型的実施例は、チャックブッシング２０’がねじ切工具用チャックの一部分を示し、その余の部分は図４の左側においてそれに連接するが、それ自体周知であるため、図示を省略する。それ以外のものについて、図４におけるチャック１０’は図１〜３のものとすべて等しいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の典型的実施例における回転工具用チャックの略縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】図２の典型的実施例におけるチャックの略縦断面図である。
【符号の説明】
１０回転工具用チャック
１１回転工具
１２シャフト
１３テーパー部
１４ネック
１５ねじ切ヘッド
１６中子
１７自由端
２０チャックブッシング
２１内部レセプタクル
２２主導口
２３対向面
２４端部
２５流入口
２６、３２溝
２７環状室
２８環状溝
２９軸溝
３０ブッシュ
３１軸孔
３３長手部分
３４環状カラー
３５端部
３６入口
３７環状面部
３８クランプ体
３９壁部開口
４０スプリング手段
４１ボール
４２刻み面

Claims

ドリル、又はタップ等のような回転工具（１１）のためのチャックであって、工作機械に受容されるチャックブッシング（２０、２０’）を有し、このブッシング（２０、２０’）は、その中に工具（１１）用ブッシュ（３０）を解放可能に挿入するための中央内部レセプタクル（２１）と、前記工具（１１）の外側で長さ方向の溝（３２）により案内される冷却及び潤滑材のための中央主導口（２２）を含み、前記ブッシュ（３０）は、その全長に渡り前記工具（１１）のシャフト（１２）に貫通されることにより、そのシャフト（１２）を受容・保持するための軸孔（３１）を含み、前記ブッシュ（３０）にはその軸孔（３１）の内側に形成され、前記ブッシュ（３０）の全長に渡って軸方向に延び、一端において前記チャックブッシング（２０、２０’）の前記中央主導口（２２）と連通し、他端において軸方向に開放された溝（３２）を備えたものにおいて、
前記ブッシュ（３０）の前記チャックブッシング（２０、２０’）に向かった端部（３５）が、その中央部において冷却及び潤滑材のための略円錐台形の入口（３６）を有し、前記溝（３２）が前記端部（３５）に対して開かれ、
前記チャックブッシング（２０、２０’）において、前記ブッシュ（３０）から遠い方の端面（２４）が冷却及び潤滑材のための略円錐台形の流入口（２５）を中央に有し、
前記中央内部レセプタクル（２１）の内側の一部が、冷却及び潤滑材のための軸方向に延びる溝（２６）を含み、前記溝（２６）は、一端が前記略円錐台形の流入口（２５）中に開放し、他端が前記ブッシュ（３０）の前記略円錐台形の入口（３６）に開放し、
前記チャックブッシング（２０、２０’）の前記中央内部レセプタクル（２１）は、断面形状が、正方形を含む多角形である部分を有し、前記部分は、対応する断面を有するように設計された前記工具（１１）の中子（１６）を受容するようにしたことを特徴とする回転工具用チャック。
前記ブッシュ（３０）が実質上等角度間隔で順次形成された三条の溝（３２）を含むことを特徴とする請求項１記載のチャック。
前記ブッシュ（３０）が実質的な長さを有することにより、チャックブッシング（２０、２０’）のレセブタクル（２１）の実質的な長さにわたって延びる長手部分（３３）を突出形成したものであることを特徴とする請求項１又は２記載のチャック。
前記ブッシュ（３０）が半径方向に突出した環状カラー（３４）を有することにより、特にチャックブッシング（２０、２０’）から解放されるように軸変位したブッシュ（３０）がチャックブッシング（２０、２０’）の間隔対向面（２３）に衝突できるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のチャック。
ブッシュ（３０）の実質的な長さを有する前記長手部分（３３）が、環状カラー（３４）に軸方向に隣接するとともに、実質的な長さにわたって挿入された工具（１１）のシャフト部分に嵌合し、かつそれを案内するものであることを特徴とする請求項３又は４記載のチャック。
前記略円錐台形の入口（３６）における大きい方の直径が溝（３２）の底面を横切る直径より大きくされたことにより、その円錐台形の入口（３６）の外側環状端面部（３７）が溝（３２）を半径方向に通り過ぎて突出し、それらの溝に向かって液体を誘導するガイド面を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載のチャック。
チャックブッシング（２０、２０’）における前記溝（２６）の深さが、ブッシュ（３０）における溝（３２）の深さと略同じ大きさであることを特徴とする請求項１記載のチャック。
チャックブッシング（２０、２０’）において、少なくともその長さの一部における内部レセプタクル（２１）の断面が、ブッシュ（３０）の軸孔（３１）の直径と略均等であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のチャック。
チャックブッシング（２０、２０’）が略均等な角度間隔で順次配設された四条の溝（２６）を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のチャック。
チャックブッシング（２０、２０’）の前記溝（２６）がそれぞれ内部レセプタクル（２１）の多角形の一辺内に位置するようにしたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のチャック。
環状室（２７）がブッシュ（３０）の端部（３５）及び略円錐台形の入口（３６）の正面において軸方向に配置され、チャックブッシング（２０、２０’）の溝（２６）がそのチャンバに向かって開放したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のチャック。
ブッシュ（３０）が関連壁部開口（３９）内において、少なくとも１個のボールからなる少なくとも１個のクランプ体（３８）を含み、このクランプ体（３８）が前記チャックブッシング（２０、２０’）の内部レセプタクル（２１）内で、軸方向において略円錐台形に傾斜した環状溝（２８）内に解放されるように半径方向に変位可能としたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のチャック。
ブッシュ（３０）をチャックブッシング（２０、２０’）に関する一軸方向において付勢するためのスプリング手段（４０）を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のチャック。
スプリング手段（４０）がチャックブッシング（２０、２０’）の外側に配置されたことを特徴とする請求項１３記載のチャック。
スプリング手段（４０）がブッシュ（３０）の環状カラー（３４）と、それから隔たったチャックブッシング（２０、２０’）の端面（２３）との間に配置された断面ジグザグ型のスプリングからなることを特徴とする請求項１３又は１４記載のチャック。