JP4955664B2 - 特にインパクトレンチタイプの回転機械に装着するための工具担持用チャック - Google Patents

Description

本発明は、特に「インパクトレンチ」タイプの回転機械に装着するための、工具担持用チャックに関する。

回転機械のシャフトにチャックを取り付ける目的は、工具の取り付けであって、回転機械がドリル機械である場合はビットなどの取り付けを達成することにある。工具は通常、前に向かって収束する３つの噛み合い部によってチャックに取り付けられるが、３つの噛み合い部は、チャック内に配置された様々な手段によって作動され、案内されて、噛み合い部が軸方向に前向きに動くと、一緒に動いて工具を締め付けることになり、噛み合い部が後ろ向きに動くと、工具の締め付けを解除することになる。

上述のタイプのチャックには通常、第一に、回転機械に取り付けられるように設計された、後方リングが取り付けられた後部分と、第二に、噛み合い部が関連付けられた、締め付けリングによって取り囲まれた前部分とを有する中央部が装着されている。

後方リングと締め付けリングとの目的は、使用者が、後方リングを保持し、締め付けリングを回転させることによってチャックを始動させることができるようにすることである。この結果、噛み合い部は、リングによって始動される中央部のネジ山によって、あるいは締め付けリングによって作動される周囲ナットによって回転することができる外部または内部にネジ山の付いた部分を有する。

「インパクトレンチ」と呼ばれるある種の特定の回転機械は、これらのスピンドルを、スピンドルに半径方向の衝撃を発生させるシステムによって回転させるという特別の特色を有する。このような作用は、極めて大きな締め付けと締め付け解除の力とを得ることを可能にする。通常、機械の正方形スピンドルに、ねじ込み式ソケットおよび他の末端部片が直接またはアダプタを用いて取り付けられている。

ここで、ある種の用途では、「インパクトレンチ」機械のスピンドルには、工具を形成する末端部片が取り付けられるチャックを装着することが望ましい。しかしこのタイプの機械では、従来式レンチの無いチャックは、ロックシステムが装備されていても、左回りの回転が使用される場合、直ぐに開いてしまう。この現象は、機械が発生させる半径方向の衝撃に直接関係している。

したがって本発明の目的は、このタイプの機械に対してチャックの通常の機能を提供することが可能な、回転の方向とは関係なく締め付け解除が起こることのない上述のタイプのチャックを提供することである。

この結果、本発明は、特に「インパクトレンチ」タイプの回転機械に装着するための工具担持用チャックであって、
回転機械の駆動軸に取り付けられるように設計された後部分と、噛み合い部が関連付けられた前部分とを備える、軸線を有する中央部であって、上記噛み合い部は、工具の締め付け位置と締め付け解除位置との間で、中央部に対して相対的に動かされることが可能である中央部と、
中央部に対して配置され、噛み合い部と関連付けられ、工具を締め付けまたは締め付け解除するように噛み合い部の動きを達成するように設計された回転部であって、動作期中、中央部が締め付け方向に対応する第１の方向に回転するとき、回転しながら中央部に固定して取り付けられている回転部と、
上記回転部を作動させる目的で回転部に対して取り付けられたリングとを備える工具担持用チャックに関する。

本発明は特に、
リングは、回転部に対して限定された角度振幅に従って回転可能に取り付けられていることと、
回転部は、リングから実質的に半径方向内向きに突き出る歯と相互作用してリングを第１の方向に回転させることができるように設計された実質的に半径方向外向きに延びる少なくとも１つの歯を備えることと、
かつ、回転部とリングの間に弾性手段が配置され、リングは、中央部の軸線に対して充分に大きな慣性モーメントを有して、中央部が締め付け解除の方向に対応する第２の方向に回転するとき、リングは、最初は回転部によって始められた第２の方向の回転運動に従わないようになって、これらの弾性手段のテンションまたは圧縮を引き起こし、次いで弾性手段の戻り力の作用下で、リングの歯は回転部の歯に衝突して、噛み合い部に締め付けを引き起こすこととを特徴とする。

このように、中央部が第１の方向（通常は右への締め付け方向）に回転すると、機械は、チャックに対して半径方向の衝撃を所与の頻度で右に向けて及ぼす。回転部とリングはチャックを締め付ける方向で既に接触している。したがってリングの慣性はチャックの締め付け作用を直接的に増強する。

これとは逆に、中央部が第２の方向（通常は左への締め付け解除方向）に回転すると、機械は、チャックに対して半径方向の衝撃を所与の頻度で左に向けて及ぼす。リングはこの慣性のために、このようにして発生された回転運動に従わない傾向にある。この結果、リングを回転部に連結させる弾性手段は緊張状態で配置され、これら２つの部品の相対的な隙間の角度は縮小される。機械によって発生された２つの衝撃の間で、このようにして引き張られた弾性手段は、これらの休止位置に戻り、これらのエネルギーをリングに戻し、今度はこのリングが回転部を締め付け方向に突くが、これによって噛み合い部同士が締め直され、不適切なチャックの開口が防止される。

可能な一実施形態によると、弾性手段はリングの歯と回転部の歯との間に配置され、例えば上記歯同士を一緒にリンクする。

弾性手段は円の一部分の形状を有するバネを備えることができ、この第１端部はリングの歯に取り付けられ、この第２端部は回転部の歯に取り付けられている。

リングと回転部はそれぞれに、これらの内側面、外側面にそれぞれ沿って実質的に均等に分布した３つの歯を有するように構成することができ、リングは、リングの各歯が回転部の２つの歯の間に配置されるように回転部に対して取り付けられる。

この場合、バネの第２端部は、バネの第１端部が取り付けられたリングの歯の、第１の回転方向に対して直ぐ下流に位置付けられた回転部の歯に取り付けることができる。

リングと回転部の歯はそれぞれ、当接表面を形成する実質的に平坦かつ半径方向の面を有することができ、上記面同士は相互作用するように設計されている。

可能な一実施形態によると、リングはチャックの総重量の５％から２０％の間、さらに５％から１５％の間、なおさらに７％から１２％の間の重量を有する。

回転部の歯は、上記回転部に作られた円周凹所の途切れによって形成されるように構成することができる。

第１の実施形態によると、噛み合い部同士は、本体を形成する中央部に作られたハウジング内に並進するように案内され、上記噛み合い部同士は前に向かって収束し、これらの外側面にネジ山を有し、回転部は、噛み合い部のネジ山と相互作用する内部ネジ山を有するナットからなる。

第２の実施形態によると、噛み合い部同士は、本体を形成する回転部に作られたハウジング内に並進するように案内され、噛み合い部同士は前に向かって収束し、これらの内側面にネジ山を有し、中央部の前部分にはネジ山が付けられており、噛み合い部のネジ山と相互作用する。

限定しない実施例として、本発明の可能な一実施形態を添付の図面を参照して次に説明する。

チャック１は、ここでは全体として円筒形状の本体２を形成する、軸線３を有する中央部を備える。本体２の後部分４は、ドリルなどの回転機械のスピンドル６を挿入することを可能にするように設計されたオリフィス５を備える。ここに示している実施形態では、スピンドル６は正方形の断面を有する。本体２の前部分７は、ビットなどの工具が挿入されるための縦穴８と、前に向かって収束する３つのハウジング９とを備え、各ハウジング９は噛み合い部１０を受け取り、これを並進するように案内するのを可能にする。噛み合い部１０は外部ネジ山１１を有する。

チャック１は、本体２の後部分４のまわりに実質的に共軸の形で係合された、また本体２に任意の適切な手段によって（例えばフラットとフランジの環状溝への係合とのシステムによって）固定して取り付けられた、実質的に円筒形状の後方リング１２も備える。

ナット１３は、本体２と実質的に共軸に、噛み合い部１０に対して係合される。ナット１３は、ナット１３の回転方向に応じて、噛み合い部１０を締め付け位置または締め付け解除位置に向けて動かすのを可能にするように、噛み合い部１０の外部ネジ山１１と相互作用する内部ネジ山１４を有する。

図３に示しているように、ナット１３は実質的に円筒状であり、その直径および本体２の長さに対して相対的に短い長さを有する。ナット１３は冠形状の後部分１５と、相互に離隔された３つの円周凹所１６を有する前部分とを備える。３つの歯１７はこのようなやり方で画定されて、ナット１３から実質的に半径方向外向きに延び、歯１７の自由端部１８は、ナット１３の後部分１５の拡張部に位置付けられ、これとともにナット１３の外側面１９を形成している。歯１７はナット１３の周囲にわたって均等に分布している。各歯１７は、２つの半径方向の面２０によって境界を定められており、約２０°から３０°の角度にわたっている。さらに、各歯１７は、ナット１３の軸線に対して直角である歯１７の前面２２から実質的に軸線方向に作られたオリフィス２１を備える。

ナット１３は、本体２と後部当接して取り付けられている。これを回転し易くするために、ナット１３と本体２の間にスチール製ワッシャー２３およびボールケージ２４が挿入されている。

本体２にナット１３の前で、金属製突出部２５が取り付けられ、このようにしてナット１３を軸線方向に保持するのを可能にする。金属製突出部２５自体は、本体２の前部分７の溝に係合されたスナップリング２６によって軸線方向前向きに不動化されている。

チャック１は、締め付けのためのリング２７であって、実質的に円筒状であり、ナット１３のまわりで実質的に共軸に取り付けられ、後リング１２によって後ろ向きの回転を、金属製突出部２５によって前向きの回転を不動化されているリング２７も備える。リング２７は、この外側面に、リングを使用者が操作し易くするように設計されたローレット切り２８を有する。

リング２７は前部分に、この内側面３０から実質的に半径方向かつ内向きに突き出る３つの歯２９を備える。歯２９は、内側面３０に沿って円周方向に実質的に均等に分布している。各歯２９は、２つの半径方向の面３１によって境界を定められ、約４０°から５０°の角度にわたっている。さらに、各歯２９は、リング２７の軸線に対して直角である歯２９の前面３３から実質的に軸線方向に作られたオリフィス３２を備える。

リング２７は、この歯２９のそれぞれがナット１３の２つの歯１７の間に配置されるように、ナット１３に対して取り付けられている。歯２９の高さは、リング２７がナット１３に対して取り付けられているとき、歯２９の自由端部３４が、対応する凹所１６の底３５に接近して、しかし隙間をもって位置付けられるようなものである。この取り付け位置では、歯１７の自由端部１８は、リング２７の内側面３０に接近して、しかし隙間をもって位置付けられる。

リング２７は本体２の軸線３に対して相当量の重量によって得られた相当量の慣性モーメントを有する。一例として、リング２７の重量は、４００ｇ程度のチャック１の総重量に対して４０ｇから５０ｇの間である。

最後に、チャック１は、円の一部分の形状のバネ３６であって、例えば２５０°から３００°の間の角度にわたるバネ３６を備える。バネ３６の第１端部３７は、リング２７の歯２９のオリフィス３２に取り付けられ、バネ３６の第２端部３８は、締め付け方向に対して直ぐ下流に位置付けられたナット１３の歯１７のオリフィス２１に取り付けられている。

チャック１の本体２の穴８で工具を締め付け、または締め付け解除するために、使用者は一方の手で後リング１２を保持し、後リング１２に対してリング２７を回転させる。したがって使用者は、歯１７と２９の間の相互作用によってナット１３を回転させる。この結果、噛み合い部１０の外部ネジ山１１とナット１３の内部ネジ山１４との相互作用によって、噛み合い部１０は本体２のハウジング９で動かされる。リング２７の回転方向に応じて、噛み合い部１０は、これらがチャック１の前部に向かって突き出、これらの間で工具を締め付けられた状態に保つように相互に接近するこれらの締め付け位置、あるいはこれらがチャック１の内側で少なくとも部分的に引き込められ、相互から離されて、チャック１から工具を取り外すことができるようになる締め付け解除位置に向かって動かされる。

ここで図５および６を参照するが、これらは、回転機械の回転方向による、チャック１を形成する様々な部分の相対的な位置を示している。

スピンドル６が、締め付け方向に対応する右に回転するとき、これは噛み合い部１０によって本体２およびナット１３を回転させる（図５、矢印Ｒ１）。ナット１３の各歯１７の下流（回転Ｒ１に対して）の半径方向面２０は、リング２７の歯２９の上流の半径方向面３１と接触している。この結果、ナット１３の右への回転は、リング２７を右に回転させる。この構成では、バネ３６は休止位置にあり、または僅かに引き張られている。

スピンドル６が、締め付け解除の方向に対応する左に回転するとき、これは本体２を回転させ、この結果、本体２のハウジング９に係合された噛み合い部１０を左に回転させる（図６、矢印Ｒ２）。ナット１３の内部ネジ１４と噛み合い部１０の外部ネジ１１との相互作用によって、ナット１３は左への回転を開始するが、この回転は、噛み合い部１０の漸進的な締め付けのために、一定角度の回転を超えては続かない。

ナット１３の各歯１７の下流（方向Ｒ２に対して）の半径方向面２０と、リング２７の対応する歯２９の上流の半径方向面３１との間には角度間隔が存在することから、ナット１３は、歯同士の直接的な相互作用によってリング２７を作動させることができない。さらに、バネ３６についても、この第２端部が、これが取り付けられているナット１３の歯１７によってＲ２の方向に回転されるが、リング２７の相当量の回転慣性によって、これも、リング２７とナット１３が同時に動作することを可能にしない。

リング２７がナット１３の左への回転に従わないことから、右への回転（Ｒ１）では接触していた歯１７と２９の角度間隔は増大し、バネ３６は引き張られ、このようにして再締め付けに使われることになるエネルギーを蓄積する。

回転機械の左への動きが停止されている間（半径方向の衝撃による動作）、バネ３６の戻り力の作用下で、リング２７は左に急激に回転される。これの歯２９は、これらがナット１３を本体２に対して左に回転させる衝撃でもって打撃するナット１３の歯１７に「追い付き」、したがって噛み合い部１０同士を再締め付けさせる。次いでチャック１を形成する部品が再び図５の位置に戻る。

当業者は、リング２７のナット１３に対する充分な回転抑制と、噛み合い部１０同士の再締め付けを可能にするための歯２９の歯１７への充分な衝撃とを引き起こすことができるように、リング２７の重量（またはより一般的には本体２の軸線３に対するリング２７の慣性のモーメント）と、バネ３６の剛性と、リング２７およびナット１３の摩擦とを、慎重に選択しなければならないことを理解するであろう。

言うまでもなく、本発明は、一例として本明細書で述べた実施形態に限定されるわけではなく、それとは逆に、本発明は全ての変形実施形態を包含するものである。

一変形形態として、弾性手段は、例えばリングと回転部との隣接する２つの歯の間に配置された圧縮性発泡体から形成することもできる。

本発明によるチャックの分解斜視図である。 本発明によるチャックの縦断面図である。 ナットの斜視図である。 リングの斜視図である。 中央部が右に回転する際の、図２の線ＡＡに沿った断面図である。 中央部が左に回転する際の、図２の線ＡＡに沿った断面図である。

Claims (11)

1. 回転機械に装着するための工具担持用チャックにおいて、
   軸線（３）を有し、前記回転機械の駆動軸に取り付けられるように設計された後部分（４）と、噛み合い部（１０）が関連付けられた前部分（７）とを備える中央部（２）であって、前記噛み合い部（１０）は、工具の締め付け位置と締め付け解除位置との間で、前記中央部（２）に対して相対的に動かされることが可能である、中央部（２）と、
   前記中央部（２）に対して配置され、前記噛み合い部（１０）と関連付けられ、工具を締め付けまたは締め付け解除するように前記噛み合い部（１０）の動きを達成するように設計された回転部（１３）であって、動作期中、前記中央部（２）が締め付け方向に対応する第１の方向（Ｒ１）に回転するとき、回転しながら前記中央部（２）に固定して取り付けられている、回転部（１３）と、
   前記回転部（１３）を作動させる目的で前記回転部（１３）に対して取り付けられたリング（２７）とを備える工具担持用チャックであって、
   前記リング（２７）は、前記回転部（１３）に対して限定された角度振幅に従って回転可能に取り付けられていることと、
   前記回転部（１３）は、前記リング（２７）から実質的に半径方向内向きに突き出る歯（２９）と相互作用して前記リング（２７）を第１の方向（Ｒ１）に回転させることができるように設計された実質的に半径方向外向きに延びる少なくとも１つの歯（１７）を備えることと、
   前記回転部（１３）と前記リング（２７）の間に弾性手段（３６）が配置され、前記リング（２７）は、前記中央部（２）の前記軸線（３）に対して大きな慣性モーメントを有して、前記中央部（２）が締め付け解除の方向に対応する第２の方向（Ｒ２）に回転するとき、前記リング（２７）は、最初は前記回転部（１３）によって始められた第２の方向（Ｒ２）の回転運動に従わないようになって、これらの弾性手段（３６）のテンションまたは圧縮を引き起こし、次いで前記弾性手段（３６）の戻り力の作用下で、前記リング（２７）の前記歯（２９）が前記回転部（１３）の前記歯（１７）と衝突して、前記噛み合い部（１０）に締め付けを引き起こすことと、
   を特徴とする、工具担持用チャック。
2. 前記弾性手段（３６）は、前記リング（２７）の歯（２９）と前記回転部（１３）の歯（１７）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のチャック。
3. 前記弾性手段（３６）は、前記リング（２７）の歯（２９）と前記回転部（１３）の歯（１７）とを連結させ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. 前記弾性手段は、円の一部分の形状を有するバネ（３６）を備え、前記バネ（３６）の第１端部（３７）が前記リング（２７）の歯（２９）に取り付けられ、前記バネ（３６）の第２端部（３８）が前記回転部（１３）の歯（１７）に取り付けられていることを特徴とすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のチャック。
5. 前記リング（２７）と前記回転部（１３）とはそれぞれ、これらの内側面（３０）、外側面（１９）それぞれに沿って実質的に均等に分布した３つの歯（２９、１７）を有し、前記リング（２７）は、前記リング（２７）の各歯（２９）が前記回転部（１３）の２つの歯（１７）の間に配置されるように前記回転部（１３）に対して取り付けられていることを特徴をする、請求項１から４のいずれか１項に記載のチャック。
6. 前記バネ（３６）の前記第２端部（３８）は、前記バネ（３６）の前記第１端部（３７）が取り付けられた前記リング（２７）の前記歯（２９）の、第１の回転方向（Ｒ１）に対して直ぐ下流に位置付けられた、前記回転部（１３）の前記歯（１７）に取り付けられていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のチャック。
7. 前記リング（２７）と前記回転部（１３）との前記歯（２９、１７）それぞれは、当接表面を形成する実質的に平坦で半径方向の面を有し、前記面（３１、２０）同士が相互作用するように設計されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のチャック。
8. 前記リング（２７）は、前記チャック（１）の総重量の５％から２０％の間の重量を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のチャック。
9. 前記回転部（１３）の前記歯（１７）は、前記回転部（１３）に作られた円周凹所（１６）の途切れによって形成されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のチャック。
10. 前記噛み合い部（１０）は、本体（２）を形成する前記中央部に作られたハウジング（９）に並進するように案内され、前記噛み合い部（１０）同士は前に向かって収束し、これらの外側面にネジ山（１１）を有すること、前記回転部は前記噛み合い部（１０）の前記ネジ山（１１）と相互作用する内部ネジ山（１４）を有するナット（１３）からなることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のチャック。
11. 前記噛み合い部（１０）は、本体を形成する前記回転部（１３）に作られたハウジングに並進するように案内され、前記噛み合い部（１０）同士は前に向かって収束し、これらの内側面にネジ山を有し、前記中央部（２）の前記前部分は、ネジ山付きであり、前記噛み合い部（１０）の前記ネジ山と相互作用することを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のチャック。

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