JP5374775B2 - クイックリリース式顎部材並びに一体型軸受チャック - Google Patents

Description

本開示は、機械加工用途で使用するためのワーク保持チャック組立体に関し、特に、一体型軸受およびクイックリリース式顎部材を使用可能なワーク保持チャックに関する。

本節の記載は単に本開示に関する背景情報を提供するものにすぎず、先行技術を構成しうるものではない。

異なるサイズのワークを把持するため広範に使用されている種類の調整式チャックは通常、ワークを把持、解放するため半径方向に移動可能な複数の顎部材を含んでいる。この顎部材は通常、特定のワークを保持するように構成されている。そして、異なるワークを把持するためにチャックを使用したい場合には、異なる顎部材を使用する。したがって、異なるワークを機械加工したい場合には、チャック上の顎部材を交換しなければならないが、これは時間のかかる工程である。

米国特許第６６５５６９９号明細書

通常、チャックの顎部材はアクチュエータに取り付けられ、アクチュエータは、アクチュエータを回動させて顎部材を半径方向内側および外側に移動させてワークと係合させ、また、それを解放するようにする軸受内に配置される。軸受は組立の目的で２つの部片に分割されている。しかし、分割式軸受の使用には欠点がある。例えば、軸受の分割された２つの部片は、軸受の寿命を通じて常に１組にして一緒にしておかなければならない。さらに、分割することによって軸受の界面に間隙が生じると、アクチュエータの動作中軸受の内部からグリスが漏れることになる。これは、軸受、アクチュエータおよびひいてはチャックの効率および寿命に影響する。さらに、分割されていると、チャックが作動する際に、軸受の部片が相対的に僅かに動くことがある。この相対運動は、顎部材がワークにかける負荷の精度に影響することがある。

本開示に係るワーク保持チャック組立体は、ハウジング内でアクチュエータアームを回動可能に保持する貫通ボアを有する非分割一体型軸受を使用する。アクチュエータアームは非分割一体型軸受のボアに嵌合可能な半球形部分を含んでもよい。軸受ボアは、半球形表面と係合する係合表面を有してもよく、やはり少なくとも２つの半径方向に窪んだポケットを含んでもよい。アクチュエータアームの一方の端部はその上にワーク保持用の顎部材を受け入れてもよく、アクチュエータアームのもう一方の端部は、ワークを保持、解放する軸受内でのアクチュエータアームの回動動作を駆動可能なアクチュエータに結合してもよい。

本開示の別の態様では、ワーク保持チャック組立体は、顎部材をアクチュエータアームに固定しかつそこから顎部材を取り外すように選択的に動作可能な少なくとも１つの保持部材を有するクイックリリース組立体を含む。クイックリリース組立体は、保持部材に結合したクイックリリース組立体の部品を外れないように移動させることによって顎部材を着脱することができる。

本開示の別の態様では、ワーク保持チャック改良キットは、アクチュエータアームおよび非分割一体型軸受を含む。軸受は、アクチュエータアームが軸受のボア内で回動できるようにアクチュエータアームの半球形部分と係合可能な係合表面を貫通するボアを有する。

本開示のまた別の態様では、ワーク保持チャック改良キットは、アクチュエータアームの第１の端部部分に顎部材を固定しかつそこから顎部材を取り外すように選択的に動作可能なクイックリリース組立体を含む。クイックリリース組立体は、保持部材に結合したクイックリリース組立体の部品を外れないように移動させることによる着脱を可能にする。

すなわち、本開示は、ワーク保持チャック組立体内にアクチュエータアームを回動可能に保持するために使用可能な非分割一体型軸受を含む。非分割一体型軸受は、軸受からのグリスの逃げを減らすことができる。単体軸受の非分割型であるという性質によって、アクチュエータアームを通じて顎部材がかける負荷の再現精度が改善される。さらに、本開示のクイックリリース組立体はチャック上の顎部材の迅速および／または容易な交換を可能にする。クイックリリース組立体および／または非分割一体型軸受の使用は、既存のチャック組立体で使用してクイックリリース組立体および／または非分割一体型軸受の使用の利益を達成する改良キットの形態で提供してもよい。

本開示に係るチャックの透視図である。 図１のチャックの上面図である。 アクチュエータアームから分離した顎部材を示す、図１のチャックの別の透視図である。 保持位置にある顎部材を示す、図２の矢視線４−４に沿う断面図である。 解放位置にある顎部材を示す、図２の矢視線４−４に沿う断面図である。 本開示に係る一体型軸受および第１のクイックリリース機構を利用した本開示に係る第１のアクチュエータアーム組立体の分解組立図である。 図５の一体型軸受の透視図である。 図６の一体型軸受の底面図である。 クイックリリース機構が解放位置にある、図２の矢視線８−８に沿う第１のアクチュエータアーム組立体の拡大部分断面図である。 クイックリリース機構が係合位置にある、図２の矢視線８−８に沿う第１のアクチュエータアーム組立体の拡大部分断面図である。 本開示に係る第２のクイックリリース機構を利用した第２のアクチュエータアーム組立体の部分分解図である。 第２のクイックリリース機構が解放位置にある、図９の矢視線１０−１０に沿う組立状態の第２のアクチュエータアーム組立体の部分断面図である。 第２のクイックリリース機構が係合位置にある、図９の矢視線１０−１０に沿う組立状態の第２のアクチュエータアーム組立体の部分断面図である。 本開示に係る第３のクイックリリース機構を利用した第３のアクチュエータアーム組立体の部分分解図である。 クイックリリース機構が解放位置にある、図１１の矢視線１２−１２に沿う組立状態の第３のアクチュエータ組立体の断面図である。 クイックリリース機構が係合位置にある、図１１の矢視線１２−１２に沿う組立状態の第３のアクチュエータ組立体の断面図である。 顎部材を固定する単一の保持ボルトの使用を示す、第４のアクチュエータアーム組立体の部分断面図である。

適用性の上記以外の範囲は、本開示で提供される説明から明らかになるだろう。以下の説明および具体例は単に例示のみを目的とするものであって、本開示の範囲を制限することを意図するものではないということを理解されたい。

本開示に記載の図面は例示のみを目的とするものであって、本開示の範囲を制限することを意図するものではない。

以下の説明は単に例示的な性質のものであって、本開示、その用途または使用法を制限することを意図するものではない。

図１〜図４を参照すると、本開示に係るワーク保持チャック組立体２０が図示されている。チャック２０はハウジング副組立体２２を含んでおり、該ハウジング副組立体は、本体２４と、本体２４の後方部分に密封、取付けられたエンドプレート２６とを含んでいる。本体２４とエンドプレート２６との間にキャビティ２８が形成される。アクチュエータプレート３０がキャビティ２８内に配置されており、該アクチュエータプレートは、以下に説明するように、チャック２０がワークを保持、解放するようにキャビティ２８内で軸方向に移動可能となっている。

アクチュエータプレート３０は、本体２４の前面３６にある中央ボア３４内に存在する前方ハブ３２を含む。カバープレート３８は、前面３６の中央ボア３４の上に配置され、破片その他の異物がキャビティ２８およびハウジング副組立体２２内に入るのを防止する。エンドプレート２６は、アクチュエータプレート３０の後方ハブ４２を受け入れるように構成された中央ボア４０を含む。このようにして、アクチュエータプレート３０は、ハウジング副組立体２２のキャビティ２８内で軸方向に移動するように支持されている。

エンドプレート２６および本体２４は、適当な旋盤または他の機械加工装置（図示せず）にチャック２０を固定するための適正なボルトパターンを有したアダプタプレート（図示せず）にハウジング副組立体２２を取り付けるために使用可能な複数の開口４４、４５を含むことができる。

ハウジング副組立体２２内には、複数のアクチュエータアーム４６が配置されており、該アクチュエータアームに顎部材４８を取り付けることができる。以下に説明するように、アクチュエータアーム４６はハウジング副組立体２２内で所定の軸線を中心に回動することができ、これによって顎部材４８を半径方向に移動させ、ワークを保持、解放させる。アクチュエータアーム４６は、略円筒形の前方部分５０、略円筒形の後方部分５２および半球形の中央部分５４を有する棒状のアームである。図４に示すように、前方部分５０および後方部分５２は互いに軸方向にオフセットされている（軸方向に一直線状に形成されていない）。後方部分５２は、略半球形の外形を有する後方軸受５６内に配置されている。後方軸受５６は、アクチュエータプレート３０の開口５８内に配置されている。開口５８は、後方軸受５６の略半球形の外形と略相補的な凹形の内周を有する。キー６０は後方部分５２と後方軸受５６との相対回転を防止する。アクチュエータアーム４６の中央部分５４は前方軸受６６内に配置されている。後方軸受５６とアクチュエータアーム４６の半球形中央部分５４とは同じ前後中心線（図示せず）上にある。エンドキャップ７０およびバネ７２は、アクチュエータアーム４６の後方部分５２の中央ボア７４内に配置されている。バネ７２はエンドキャップ７０を後方へ付勢し、またエンドプレート２６の前面に配置されている。こうして、エンドキャップ７０およびバネ７２は、アクチュエータアーム４６を前方軸受６６に向けて前方に付勢する。図４Ｂに示すように、後方軸受５６の内部ボアは、アクチュエータプレート３０および後方軸受５６が軸方向に移動することによって、アクチュエータアーム４６が前方軸受６６内で前方軸受６６の前後中心線に対して角度αを以って回動するように、オフセットされ角度をなしている。アクチュエータアーム４６のこの回動動作によって、顎部材４８は、図４Ａに示す保持位置と、図４Ｂに示す解放位置との間で半径方向に移動し、それぞれの位置でワークを把持、解放する。

ここで図４〜図８を参照すると、アクチュエータアーム４６は、本体２４の前面３６の段付き軸方向ボア８２に固定された前方軸受組立体８０によってチャック２０内に維持されている。前方軸受組立体８０は、前方軸受６６、シールリング組立体８４、複数の保持ファスナ８６を含む。

前方軸受６６は、アクチュエータアーム４６をハウジング副組立体２２内に保持する非分割一体型軸受である。前方軸受６６は、略円形の前方フランジ部分９４と、フランジ部分９４から後方に延びる略円筒形の後方部分９６とを含む。前方軸受６６は、本体２４の前面３６の段付きボア８２内に配置されている。フランジ部分９４は、前方軸受６６をハウジング副組立体２２に固定するファスナ８６を受け入れることのできる複数の開口１００を含む。前方軸受６６は、内部にアクチュエータアーム４６が配置される中央貫通開口１０１を含む。中央開口１０１は、内部にシールリング組立体８４が配置されるフランジ部分９４内の環状溝１０２を含む。シールリング組立体８４は、内部に環状バネ１０６が配置される略Ｕ形の環状部材１０４を含む。環状バネ１０６は、環状部材１０４とアクチュエータアーム４６の外面との間の接触を維持してグリスを前方軸受６６内に保持する助けとなる。

前方軸受６６の後方部分９６の中央開口１０１は、第１の半径を有する前方環状部分１１０と、第２の半径を有する前方環状部分１１０の後側の後方環状部分１１２とを含む。第１と第２の半径は同じでもよい。第１と第２の半径の中心は異なってもよい。後方部分９６は、１８０°間隔の開いた２つの軸方向に延びるポケット１１６を含む。以下に説明するように、ポケット１１６は、半径方向に前方環状部分１１０および後方環状部分１１２内へ膨出し、アクチュエータアーム４６の半球形中央部分５４がその中に受け入れられるようにする。

各ポケット１１６は、ポケット１１６に沿って軸方向に延びる半径方向の凹部１１８を含む。以下に説明するように、凹部１１８は、ホーミング機構１２０と協働して、アクチュエータアーム４６と前方軸受６６との間の制限された回転運動を可能にする。

後方部分９６は、ポケット１１６の１つの一部を形成し関連する凹部１１８を含む着脱自在の壁部分１２２を含む。図７に示すように、着脱式壁部分１２２は、後方部分９６の相補的な凹形側壁１２６と係合する凸形側壁１２４を含む。凸形側壁１２４と凹形側壁１２６との間の係合によって着脱式側壁１２２は後方部分９６内に半径方向に固定される。この係合の結果、着脱式壁部分１２２は後方部分９６に対する軸方向の移動によって取り外される。止めねじ１２８（図５に図示）は、後方部分９６内の着脱式壁部分１２２を軸方向に保持する。

アクチュエータアーム４６の半球形中央部分５４は、相互間に球面１３４を挟んで１８０°間隔の開いた一対の対向する平坦部１３２を有する。平坦部１３２によって、アクチュエータアーム４６および中央部分５４が前方軸受６６に挿入できるようになる。具体的には、アクチュエータアーム４６を前方軸受６６に挿入するには、平坦部１３２を前方軸受６６のポケット１１６と９０°ずらして配置する。この配置では、球面１３４の位置はポケット１１６の位置と一致する。この配置では、中央部分５４を開口１０１および後方部分９６の中に軸方向にずらして入れることが可能になる。中央部分５４が後方部分９６の内部でシールリング組立体８４と係合すると、平坦部１３２の位置がポケット１１６の位置と一致するように、アクチュエータアーム４６および／または前方軸受６６を互いに９０°回転させることができる。この配置では、球面１３４はポケット１１６の間の後方部分９６の前方環状部分１１０および後方環状部分１１２と係合する。以下に説明するように、球面１３４が前方環状部分１１０および後方環状部分１１２と係合しているため、アクチュエータアーム４６は前方軸受６６内で回動し、ワークを把持、解放する顎部材４８が軸方向に移動可能になる。

中央部分５４は、ホーミング機構１２０を受け入れる半径方向に延びる貫通開口１３６を含む。ホーミング機構１２０は、アクチュエータアーム４６と前方軸受６６との間の制限された相対回転を可能にする。ホーミング機構１２０は、先細先端１４２を有する一対の係合部材１４０、バネ１４４、ロッド１４６を含む。図８に示すように、係合部材１４０、バネ１４４、ロッド１４６は、アクチュエータアーム４６の中央部分５４の開口１３６内に配置されている。バネ１４４は、係合部材１４０を半径方向外向きに付勢し、先端１４２が前方軸受６６の後方部分９６の凹部１１８と係合するようなっている。ロッド１４６は、係合部材１４０の互いに近づく方向の半径方向相対運動を制限している。先端１４２は凹部１１８と係合することによって、アクチュエータアーム４６と前方軸受６６との間の制限された相対回転が可能になると共に、アクチュエータアーム４６が、前方軸受６６内で位置合わせされたホーム位置へ付勢される。この制限された相対回転は顎部材４８のワークとの係合を助ける。具体的には、チャック２０内のワークを締め付ける時、顎部材４８がワークと係合するには、堅固な把握を得るため、顎部材４８がワークに対して僅かに捩れる必要があることがある。この制限された相対回転は、各アクチュエータアーム４６に関連するホーミング機構１２０によって助けられる。

着脱式壁部分１２２によって、ホーミング機構１２０を開口１３６内に組み込むことができる。具体的には、上記で説明したように、アクチュエータアーム４６を前方軸受６６内に配置して、一方の係合部材１４０を開口１３６を通じて挿入する。そして、バネ１４４およびロッド１４６を開口１３６に挿入する。その後、もう一方の係合部材１４０を開口１３６に挿入し、対になる係合部材の方向に強制的に押し込んで、バネ１４４の力に抗して定位置に保持させることができる。その後、着脱式壁部分１２２を後方部分９６に軸方向に挿入することができ、凸形側壁１２６および凹形側壁１２４の係合によってホーム機構１２０が開口１３６から出るのが防止される。その後、止めねじ１２８を使用して、着脱式壁部分１２２を後方部分９６に軸方向に固定する。

顎部材４８は、アクチュエータアーム４６の前方部分５０に取り付けられる。図５に示すように、アクチュエータアーム４６の前方部分５０は、一対の軸方向に延びる舌片部１５０を含んでもよい。舌片部１５０は、前方部分５０の軸方向に延びる中心線（図示せず）に対してオフセットされて（偏心して）いてもよい。舌片部１５０は、顎部材４８の内部の段付き貫通ボア１５４内の相補的なずれのある凹部１５２に係合してもよい。顎部材４８は、顎部材４８のアクチュエータアーム４６への着脱を助ける通気開口１５６を含む。舌片部１５０と顎部材４８の相補的なずれのある凹部１５２との係合によって、顎部材４８とアクチュエータアーム４６との間の相対的回転運動が防止される。

本開示によれば、顎部材４８は、クイックリリース機構によってアクチュエータアーム４６の前方部分５０に着脱式に取り付けることができる。図５、８に示すように、第１のクイックリリース機構１６０は、アクチュエータアーム４６の前方部分５０の中央ボア１６２を使用して顎部材４８を固定する。中央ボア１６２は、顎部材４８をアクチュエータアーム４６に保持する助けとなる半径方向に延びる環状溝１６４を含む。クイックリリース機構１６０は、また、ヘッド１６８およびステム１７０を有する軸方向に延びる保持部材１６６を含む。中央ボア１７２は、保持部材１６６を通じて軸方向に延びる。中央ボア１７２は、ヘッド１６８に隣接し第１の直径を有する第１の部分１７４と、ステム１７０の端部に隣接し第１の直径より大きい第２の直径を有する第２の部分１７６とを含む。第１の部分１７４にはねじが切られている。ねじ付きファスナ１７８は中央ボア１７２内に配置され第１の部分１７４のねじと係合する。クイックリリース機構１６０は、また、第１の直径を有する第１組の保持ボール１８０と、保持ボール１８０より大きい単一の作動ボール１８２とを含む。３つの半径方向に延びる開口１８４はステム１７０の端部に隣接しそれを通じて延びる。開口１８４はステム１７０の周囲に沿って等間隔に配置してもよい。

作動ボール１８２および保持ボール１８０は中央ボア１７２の第２の部分１７６に配置され、保持ボールの位置は開口１８４の位置と一致している。作動ボール１８２は、保持ボール１８０とファスナ１７８の端部との間に配置されている。保持ボール１８０が押されて開口１８４を完全に通過するのを防止するため、保持リング１８８（図８のみ）を開口１８４内に配置してもよい。ファスナ１７８を保持部材１６６に対して軸方向に外れないように移動させることによって、クイックリリース機構１６０は、図８Ｂに示すように顎部材４８をアクチュエータアーム４６に固定し、かつ図８Ａに示すように、顎部材４８をアクチュエータアーム４６から取り外す。具体的には、図８Ｂに示すように、ファスナ１７８を保持部材１６６に対して適切な方向に数回転回転させると、端部１８６は作動ボール１８２を後方の保持ボール１８０の方向に押す。この動作によって、保持ボール１８０は半径方向外側の開口１８４の中に移動し、ステム１７０の外周を越えて環状溝１６４の中に突出する。この位置では、保持部材１６６はアクチュエータアーム４６に固定され、それによって顎部材４８をアクチュエータアーム４６上に保持する。

アクチュエータアーム４６から顎部材４８を取り外したい場合、ファスナ１７８を保持部材１６６に対して反対方向に回転させる。ファスナ１７８を数回転させると、端部１８６は作動ボール１８２を保持ボール１８０に押し付けなくなる。すると、顎部材４８をアクチュエータアーム４６から引き抜くことができるようになる。環状溝１６４には傾斜した性質があるので、保持ボール１８０には半径方向内向きの力がかかり、保持ボール１８０をステム１７０内に押す。保持ボール１８０がステム１７０内に移動することによって、顎部材４８はアクチュエータアーム４６の前方部分５０から取り外せるようになる。

すなわち、クイックリリース機構１６０によって、顎部材４８は迅速かつ容易にアクチュエータアーム４６に着脱できるようになる。クイックリリース機構１６０の動作中ファスナ１７８は保持部材１６６から取り外されない。むしろ、ファスナ１７８を数回回すだけで、端部１８６と作動ボール１８２との間に十分な隙間が形成され、保持部材１６６とアクチュエータアーム４６との間の係合が解かれる。逆に、ファスナ１７８を反対方向に数回回すだけで、保持ボール１８０を環状溝１６４内に押し、保持部材１６６をアクチュエータアーム４６に固定する十分な移動が生じる。このように、クイックリリース機構１６０は顎部材４８を交換する容易で効率的な方法を提供するので、チャック２０は異なるワークを受け入れるように構成することができる。

ここで図９、１０を参照すると、顎部材２０１をアクチュエータアーム２０２に固定するために使用可能な第２のクイックリリース機構２００が示される。アクチュエータアーム２０２の中央部分および後方部分は、アクチュエータアーム４６に関連して上記で論じたものと実質上同じである。したがって、中央部分および後方部分の図示および説明は行わない。しかし、アクチュエータアーム２０２の前方部分２０４は異なっている。前方部分２０４は、アクチュエータアーム２０２内に軸方向に延びる中央ボア２０６を含む。中央ボア２０６の端部に隣接する第１の部分２０８は半径方向に延長されたスロットである。中央ボア２０６の第１の部分２０８の後方の第２の部分２１０は略円筒形である。第２の部分２１０の後方の第３の部分２１２も円筒形であるが、第２の部分２１０より小さい直径を有する。半径方向に延びる環状溝２１４は中央ボア２０６の第２の部分２１０に配置されている。３段の貫通開口２１６は、環状溝２１４を通じて前方部分２０４の外周まで延びる。開口２１６は第１の部分２０４の外周に沿って等間隔に配置してもよい。別の貫通開口２１８は前方部分２０４を通じて開口２１６の後方の中央ボア２０６の第２の部分２１０まで延びる。

クイックリリース機構２００は、中央ボア２０６の第３の部分２１２に配置されるバネ２２０を含む。保持部材２２２は、中央ボア２０６の各開口２１６に配置されている。保持部材２２２は各々、丸みのある内側ヘッド２２４と、内側ヘッド２２４から延びて丸みのある端部２２８を有するステム２２６とを含む。段付き開口２１６は内側ヘッド２２４の肩と係合し、保持部材２２２が開口２１６を完全に通過するのを防止する。カム部材２３０は開口２１８内に配置されている。カム部材２３０は、ヘッド２３２と、ヘッド２３２から延びるピン２３４とを含む。ピン２３４はヘッド２３２に偏心して取り付けられている（すなわち、ピン２３４は、ヘッド２３２の回転軸からオフセットされている）。ヘッド２３２は、内部に工具を受け入れて開口２１８内でカム部材２３０を回転させるように構成された工具凹部２３６を含む。スナップリング２３８はカム部材２３０を開口２１８内に保持し、カム部材２３０を開口２１８内で外れないように回転させられるようにする。

作動部材２４０は、ヘッド２４２と、ヘッド２４２から延びるステム２４４とを含む。ヘッド２４２は中央ボア２０６のスロット付きの第１の部分２０８と相補的な関係にある。ステム２４４は、略円筒形で中央ボア２０６の第２の部分２１０の直径より僅かに小さい直径を持つ端部部分２４６を含む。ステム２４４のネック部分２４８は、端部部分２４６とヘッド２４２との間に配置されている。ネック部分２４８は、端部部分２４６とヘッド２４２との間で変化し、ネック部分２４８全体の中央位置で最小となる直径を有する。端部部分２４６は、その外周上のスロット２５０を含む。スロット２５０はカム部材２３０の偏心したピン２３４を受け入れる。カム部材２３０は、回転することによってスロット２５０を押し、スロット２５０は、作動部材２４０を中央ボア２０６内で軸方向に移動させる。

顎部材２０１は、アクチュエータアーム２０２の前方部分２０４を受け入れるように構成された軸方向に延びる段付きボア２５４を有する。ボア２５４の第１の部分２５６は円形であり、アクチュエータアーム２０２の前方部分２０４の外形と相補的である。ボア２５４の第２の部分２５８はスロット付きであり、作動部材２４０のスロット付きヘッド２４２と相補的である。ボア２５４の第１の部分２５６は、保持部材２２２の端部２２８を受け入れるように構成された半径方向に延びる環状溝２６０を含む。

クイックリリース機構２００によって、顎部材２０１は容易かつ迅速にアクチュエータアーム２０２に着脱できるようになる。カム部材２３０を外れないように回転させることによって、作動部材２４０は、図１０Ａに示す解放位置と、図１０Ｂに示す保持位置との間で軸方向に移動する。バネ２２０は、作動部材２４０を保持位置へ向けて付勢する。クイックリリース機構２００が図１０Ｂに示す係合位置にある時、顎部材２０１は、保持部材２２２と環状溝２６０との相互作用によってアクチュエータアーム２０２に固定される。具体的には、バネ２２０は、作動部材２４０を顎部材２０１へ向けて付勢する。その結果、保持部材２２２の内側ヘッド２２４は、作動部材２４０の端部部分２４６と係合する。この係合によって、保持部材２２２は半径方向外側に押されるので、端部２２８は環状溝２６０と係合する。この係合によって、顎部材２０１がアクチュエータアーム２０２に対して軸方向に移動することが防止される。さらに、作動部材２４０が係合位置にあるため、ヘッド２４２は、段付きボア２５４のスロット付きの第２の部分および顎部材２０１の中に配置される。ヘッド２４２がスロット付きの第２の部分と係合することによって、顎部材２０１とアクチュエータアーム２０２との間の相対回転が防止される。したがって、係合位置にある時、顎部材２０１はアクチュエータアーム２０２に固定されており、アクチュエータアーム２０２は回動して顎部材２０１にワークを保持、解放させることができる。

顎部材２０１を取り外す場合、カム部材２３０を適切な工具によって開口２１８内で脱離しないように回転させる。カム部材２３０が回転すると、ピン２３４によって作動部材２４０がアクチュエータアーム２０２内でバネ２２０の付勢力に抗して後方に押圧される。図１０Ｂに示すように、作動部材２４０が後方に移動する結果、保持部材２２２の内側ヘッド２２４の位置は作動部材２４０のネック部分２４８の位置と一致する。そのとき、顎部材２０１はアクチュエータアーム２０２に対して軸方向に移動可能となる。保持部材２２２の端部２２８が環状溝２６０内に突出している場合、環状溝２６０には先細の性質があり、端部２２８には丸みを帯びた性質があるので、保持部材２２２には半径方向内向きの力がかかり、保持部材２２２は半径方向内側に移動してネック部分２４８と係合し、顎部材２０１が作動アーム２０２から外れるようにする。顎部材２０１がアクチュエータアーム２０２から外れると、ユーザはカム部材２３０を解放することが可能となる。その結果、作動部材２４０は定位置に留まるか或いはバネ２２０の影響の元で前方に移動することがある。

顎部材２０１を作動アーム２０２に取り付けるには、カム部材２３０を回転させ、必要な場合、作動部材２４０を後方の作動アーム２０２の中に移動させると、それによって保持部材２２２は半径方向内側に移動する。端部２２８には丸みを帯びた性質があるので、アクチュエータアーム２０２の前方部分２０４上に顎部材２０１を配置すると、顎部材２０１は保持部材２２２を半径方向内側に押すことができる。顎部材２０１がアクチュエータアーム２０２上に確実に配置されると、図１０Ａに示すように、カム部材２３０を回転させて、クイックリリース機構２００を係合位置に移動させることが可能となる。場合によっては、カム部材２３０が非係合位置に保持された状態から解放されると、クイックリリース機構２００の非係合位置から係合位置への移動はバネ２２０の影響の元で完全になされることがある。

すなわち、本開示に係る第２のクイックリリース機構２００によって、顎部材２０１は容易かつ迅速にアクチュエータアーム２０２に着脱できるようになる。顎部材２０１は、機械加工によって、ワークを保持するための望ましい把持表面または形状を提供しうる半加工品として示されていることを認識されたい。

ここで図１１、１２を参照すると、本開示に係る、アクチュエータアーム３０２への顎部材３０１の迅速かつ容易な着脱を可能にする第３のクイックリリース機構３００が示される。第３のクイックリリース機構３００では、アクチュエータアーム３０２の中央部分および後方部分は、上記で論じたアクチュエータアーム４６の中央部分および後方部分と実質上同じである。したがって、中央部分および後方部分の図示および説明は行わない。しかし、アクチュエータアーム３０２の前方部分３０４は異なっている。前方部分３０４は略円筒形であり、半径方向内側に延びる凹部３０６を含む。複数の貫通開口３０８が凹部３０６を通じて前方部分３０４の中央ボア３１０に延びる。リング部材３１２は凹部３０６の中で前方部分３０４の周囲に嵌合するように構成されている。リング部材３１２は、凹部３０６の中の開口３０８の位置と一致する複数の先細の開口３１４を含む。複数の保持ボール３１６は中央ボア３１０内に配置され、開口３０８、３１４を通じて半径方向外側に広がることができる。以下に説明するように、保持ボール３１６が開口３０８、３１４に対して半径方向に移動することによって、顎部材３０１をアクチュエータアーム３０２に着脱することができる。

作動部材３２０は、相互間に複数のランプ３２６のある複数の略円筒形の表面３２４を有するカム部分３２２を含む。図１２に示すように、ランプ３２６は、隣接する円筒形表面３２４の間で変化する半径方向寸法を有する。ステム３２８はカム部分３２２から前方に延び、以下に説明するように工具と係合して作動部材３２０をアクチュエータアーム３０２内で外れないように回転させることのできるヘッド３３０を含む。

エンドプレート３３２は、前方部分３０４の端部に取り付けられて、作動部材３２０および保持ボール３１６を中央ボア３１０内に留め、リング部材３１２をアクチュエータアーム３０２の前方部分３０４上に保持するように構成されている。エンドプレート３３２は、複数のファスナ３３４によってアクチュエータアーム３０２に固定できる。エンドプレート３３２は、作動部材３２０のヘッド３３０およびステム３２８が貫通して延びる中央ボア３３６を含む。一対の舌片部３３８はエンドプレート３３２から延び、中央ボア３３６の中心軸からオフセットされている。舌片部３３８は、顎部材３０１の中央ボア３４０の端部の相補的なずれのある凹部（図示せず）と係合して、アクチュエータアーム３０２と顎部材３０１との間の相対回転を防止する。

顎部材３０１の中央ボア３４０は、半径方向に延びる環状溝３４２を含む。顎部材３０１をアクチュエータアーム３０２上に配置した時、環状溝３４２の位置は、開口３０８、３１４の位置と一致する。作動部材３２０を顎部材３０１およびアクチュエータアーム３０２に対して外れないように回転させることによって、保持ボール３１６はアクチュエータアーム３０２および顎部材３０１に対して半径方向に移動し、それによって顎部材３０１はアクチュエータアーム３０２に着脱される。

図１２Ａに示すように、保持ボール３１６が作動部材３２０のランプ３２６に係合している時、保持ボール３１６は環状溝３４２内に広がっていない。この位置では、顎部材３０１はアクチュエータアーム３０２から取り外すかまたはその上に配置することができる。顎部材３０１をアクチュエータアーム３０２に保持するには、作動部材３２０をアクチュエータアーム３０２および顎部材３０１に対して回転させる。この相対回転によって、ランプ３２６は保持ボール３１６を開口３０８、３１４を通じて半径方向外側に押し、環状溝３４２内に広げる。十分に回転させると、円筒形表面３２４は保持ボール３１６と係合し、保持ボール３１６を半径方向外側にもっとも広がった位置に置く。この位置では、顎部材３０１は保持ボール３１６によって軸方向にアクチュエータアーム３０２に固定される。舌片部３３８は、顎部材３０１とアクチュエータアーム３０２との間の相対回転を防止する。

顎部材３０１を取り外すには、保持ボール３１６がランプ３２６と係合して半径方向内側に移動できるように作動部材３２０を反対方向に回転させる。顎部材３０１を解放する時、顎部材３０１のアクチュエータアーム３０２に対する軸方向への移動が保持ボール３１６に対して半径方向内向きの力を行使し、保持ボール３１６の半径方向内側への移動の助けとなるように、環状溝３４２は傾斜した表面を有してもよい。

すなわち、本開示に係る第３のクイックリリース機構３００によって、顎部材３０１は容易かつ迅速にアクチュエータアーム３０２に着脱できるようになる。ここでも、顎部材３０１は、機械加工によって、顎部材３０１にとって望ましい把持形状を提供しうる半加工品として示されていることを認識されたい。

ここで図１３を参照すると、顎部材４００をアクチュエータアーム４０３の前方部分４０２に保持する別の方法の断面図が示される。具体的には、前方部分４０２はねじ付き中央ボア４０４を含む。単一のねじ付きのファスナ４０６は中央ボア４０６内に固定され、顎部材４００を前方部分４０２上に保持できる。前方部分４０２は、中央ボア４０４の軸方向中心に対して偏心した一対の舌片部４０８を含んでもよい。舌片部４０８は、顎部材４００の中でボア４１０の端部の相補的な凹部と係合し、顎部材４００とアクチュエータアーム４０３との間の相対回転を防止する。すなわち、望ましい場合、単一のねじ付きファスナ４０６を使用して顎部材４００をアクチュエータアーム４０３に保持することができる。しかし、単一のねじ付きファスナ４０６の使用は、上記でクイックリリース機構１６０、２００、３００に関連して説明したクイックリリース能力を提供しないことを認識されたい。さらに、顎部材４００を交換するには単一のねじ付きファスナを取り外すことになる。

本開示のクイックリリース機構および単一非分割型上部軸受は、新規なチャック組立体において併用または独立して使用でき、また上記の特徴を有さない既存のチャック組立体を改良するために併用または独立して使用できる。これを促進するため、既存のチャック組立体を改良するためのキットを販売してもよい。すなわち、図５に示すように、改良キットは、アクチュエータアーム４６、ホーミング機構１２０、シールリング組立体８４、前方軸受組立体８０、クイックリリース機構１６０、顎部材４８を含んでもよい。顎部材４８は、購入者が特定のワークを保持するように機械加工できる半製品として提供してもよく、またワークを保持する望ましい形状に事前に機械加工してもよい。必要に応じて、改良キット５００はエンドキャップ７０およびバネ７２を含んでもよい。改良キット５００に含まれるクイックリリース機構は、本明細書に記載のクイックリリース機構のうち何れかでよいことを認識されたい。さらに、望ましい場合、クイックリリース機構の代わりに、改良キット５００は単一のねじ付きファスナ４０６を使用して顎部材を関連するアクチュエータアームに保持するように構成してもよい。すなわち、改良キット５００を使用して既存のチャック組立体を改良し、単体非分割上部軸受および／またはクイックリリース機構および／または単一ファスナ取付法の利益を提供してもよい。

本開示に係るワーク保持チャックは高速用途で使用するのに適している。例えば、本開示に係るチャックは、３０００ＲＰＭを越える速度でチャック組立体を回転させる旋盤または他の機械加工装置で使用できる。しかし、チャック組立体は低速用途で使用することもできるが、本開示の利益の全てが実現されないことがあるのを認識されたい。さらに、本開示のクイックリリース機構および非分割単体前方軸受は併用または独立して使用できることを認識されたい。さらに、クイックリリース機構および／または非分割単体前方軸受は、本明細書で開示されたアクチュエータプレート３０以外の手段によって駆動されるアクチュエータアームと共に使用してもよい。例えば、本開示の非分割単体軸受および／またはクイックリリース機構は、米国特許第６６５５６９９号「６顎式均等チャック(Six Jaw Equalizing Chuck)」に示すような均等チャックに配置されたアクチュエータアーム上で使用してもよい。この米国特許は、本願と一体をなすものとして参照する。さらに、本開示は３つの作動アームと３つの顎部材を有するチャックを示しているが、３つより多いかまたは少ないアクチュエータアームおよび／または顎部材を使用してもよいことを認識されたい。すなわち、本開示は特定の例示および図を参照して説明したが、本開示から逸脱することなく図示されたものに対する変更をなしうることを認識されたい。すなわち、本開示は単に例示的な性質のものに過ぎず、その変形は本開示の精神および範囲からの逸脱とは見なされない。

Claims (2)

1. 切削工具と、
   駆動装置と、
   前記駆動装置によって回転可能なチャックと、を具備する装置であって、
   前記チャックは、
   複数のアクチュエータアームと、
   複数の顎部材と、
   それぞれの前記アクチュエータアームのそれぞれの縦軸線に沿うそれぞれの前記顎部材の移動を阻止することによって、それぞれの前記顎部材をそれぞれの前記アクチュエータアームに結合する複数のばね荷重式係止ピンと、を具備しており、
   各ばね荷重式係止ピンの圧縮によって、各それぞれのアクチュエータアームから前記それぞれの縦軸線に沿う各それぞれの顎部材の移動と取り外しが可能にされる装置。
2. 各顎部材は、各それぞれのアクチュエータアーム内の凹部へ延びる通路を具備しており、それぞれの前記通路内の前記ばね荷重式係止ピンが前記凹部の方へ付勢される、請求項１に記載の装置。

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