JP6199386B2 - ドリルチャック - Google Patents

Description

本発明は、チャック駆幹体が樹脂を用いて、特には繊維強化樹脂を用いて形成されたドリルチャックに関する。

ドリルチャックに備えられるチャック駆幹体には、スピンドル受入部と、工具受入部とが備えられる。また、チャック駆幹体中には、ネジ切リングでもって位置・姿勢をシフト可能な複数の締付あごが案内されている。このようなドリルチャックは、例えば、ドイツ特許出願公開DE19829931A1より知られている。ドリルチャックの作動中に加えられる負荷に耐えるためには、樹脂を用いて形成されるチャック駆幹体について、金属部分により補強を行う必要がある。この金属部分は、樹脂成形による製造工程にて一体に組み付けられるものである。この結果、製造・組立の工程負担が著しく大きくなる。そのため、製造コストに悪影響を与える。

ドイツ特許19800998C2により知られているドリルチャックにおいても、金属補強部材を、樹脂を用いて形成されるチャック駆幹体に、樹脂成形時の一体成形により組み付けている。

一方、一体成形により金属補強部材を組み付けることを全く行わないならば、次のような問題がある。すなわち、樹脂を用いて形成されたチャック駆幹体は、ドリリング動作同の際に生じる力に持ちこたえるべく、問題となる重要な箇所にて直径を大きくする必要がある。そのため、金属を用いて製造したドリルチャックのようなコンパクトなドリルチャックを実現することができない。

ドイツ特許出願公開DE19829931A ヨーロッパ特許出願公開EP0933155A2 ドイツ特許19800998C2

本発明のベースをなす課題は、上記に説明した不利な点を軽減し、必要な製造・組立のコストを少なくすることができるドリルチャックを提供することにある。

この課題は、本発明によれば、冒頭に述べたようなドリルチャックにおいて、次のようであることにより解決される。すなわち、チャック駆幹体には、工具受入部の領域の外周側に、保護・固定リングを備え付けることにより解決される。このような保護・固定リングを用いることによりチャック駆幹体が、上記の工具受入部の領域にて局部的に補強される。この領域では、金属のチャック駆幹体が、少しだけの壁厚を有するものである。このような壁厚を、樹脂製のチャック駆幹体により達成可能となっている。そのため、本発明にしたがうドリルチャックの剛性を損なうことなく、チャック駆幹体のヘッド部の領域にて、チャック駆幹体の径を比較的小さくすることができる。保護・固定リングを外周側に備え付けることにより、製造・組立工程を確実に簡略化することができる。この簡略化により、製造工程中、特には射出成形中における、補強部材の埋め込みが省かれる。

本発明にしたがうドリルチャックの第１実施例についての断面図である。 本発明にしたがうドリルチャックの第２実施例についての部分断面図である。 歯切部を備える保護・固定リングの断面図である。 保護・固定リングの歯切部についての拡大図である。 第２実施例の分解図である。 ドリルチャックの斜視図である。 ドリルチャックの後端を示す平面図である。 図２のVIII-VIIIに沿った断面図である。

そのため、金属の補強用埋め込み材を用いずに、樹脂を用いて製造されたチャック駆幹体であると特に好ましいことが知られた。金属の補強用埋め込み材を全く用いないことにより、より簡便な製造工程が実現できる。というのは、チャック駆幹体の全体を射出成形部材から製造できるからである。このことは、本発明にしたがうドリルチャックの製造コストの低減に寄与する。

しかしながら、チャック駆幹体と一体に成形されたか、または、チャック駆幹体に備え付けられた補強部材と、保護・固定リングとを組み合わせることも想定可能である。このことは、特には、スピンドル受入部の領域で好ましい。

本発明にしたがうドリルチャックについての作動の確実性のためには、保護・固定リングが、チャック駆幹体に、軸方向に位置ズレ不能に接続されているならば好ましいことが明らかになった。このように接続されていることにより、特には、次のことが確実に実現される。すなわち、ドリルチャックに備え付けられている構造部材を支持するのにも保護・固定リングが確実に役立つようにすることができる。

保護・固定リングの内周面に歯切部が、特には細かい歯切部が備え付けられているならば特に好ましいことも明らかになった。この細かい歯切部により、特には、チャック駆幹体の製造誤差がキャンセルされる。なぜならば、保護・固定リングをチャック駆幹体に取り付ける際、チャック駆幹体の材料分布の再均一化が行われるからである。このような再均一化により、本発明にしたがうドリルチャックの同心回転性が向上することで、金属のチャック駆幹体と比較した実用化適性の制約が、もはや存在しなくなる。

歯切部の高さが0.15mmから0.60mmの範囲内にあるならば好ましく、特に好ましくは０．２５ｍｍであるならば好ましいことが明らかになった。歯切部の高さをこのように選択することにより、特には、材料分布の再均一化についての最適化を確実に実現できる。この関連で、隣合う歯切部同士の角度が45〜75度の範囲内であるならば好ましいことが明らかになった。このような角度範囲内であることにより、材料分布の再均一化が促進・好適化される。

歯の間の谷間が丸められているならば好ましく、丸められた歯谷の極率半径が好ましくは0.15mmから0.60mmの範囲内であり、特に好ましくは0.25mmであることが明らかになった。

材料分布の再均一化を最適化するためには、歯切部の歯の数が80〜200の範囲内であるならば好ましく、さらに好ましくは100〜140、特に好ましくは120であることが明らかになった。歯の数が多すぎると材料分布の再均一化が妨げられ、逆に歯の数が少なすぎると、チャック本体の材料分布を不完全にしか再均一化することができず、そのために同心回転性を十分に改善できない。

また、ネジ切リングの位置・姿勢をシフトされる締付スリーブを、軸方向からし視すべく、半径方向外側を向いたフランジが保護・固定リングに備え付けられているならば好ましいことが明らかになった。フランジを設けることにより、締付スリーブの軸方向の固定を実現できる。これに関連して、フランジが、フランジ付け加工によるものであるならば好ましいことが明らかになった。フランジ付け加工によって、容易・シンプルな方式により、保護・固定リングと一体にフランジを設けることができる。一体に設けることは製造コストの低減に寄与する。

また、保護・固定リングにおけるスピンドル受入部の逆側に、半径方向内側へと向いた突き当て面が、工具受入部の領域にてチャック駆幹体を覆うべく備えられているならば好ましいことが明らかになった。ドリリング中に意図せずして壁を突き抜けた際に、次のことが確実に実現される。すなわち、このような突き当て面により、ドリルチャックの突き当て面が壁に突き当てられるのであり、樹脂を用いて製造されたチャック駆幹体が損傷を受けないということが確実に実現される。

ネジ切リングを工具受入部の側から支持すべく、支持スリーブが備えられており、また、支持スリーブの軸方向の位置が、保護・固定リングを通じてチャック駆幹体から支持・固定されているならば好ましいことが明らかになった。このような構成により、ネジ切リングを軸方向に固定するための、複数の部材からなる力伝達機構は、樹脂を用いて製造されたチャック駆幹体に対して、非常に限られた範囲内でしか作用しないことが保証される。このことは、本発明にしたがうドリルチャックの長期耐用性にプラスの影響を及ぼす。

また、支持スリーブがテーパ状に設けられるとともに、工具受入部の側に円筒状の部分を有しているならば好ましいことが明らかになった。好ましくは金属から成形される支持スリーブをこのように設けることにより、支持スリーブをチャック駆幹体から支持することができる。また、円筒状の部分によって、組立が容易になる。工具受入部の側から支持スリーブを組み付けるときに、支持スリーブの軸方向の位置シフトがチャック駆幹体によって制限されるからである。

また、保護・固定リングが金属を用いて製造されているならば好ましく、特には鋼材、特殊鋼、またはアルミニウムを用いて製造されているならば特に好ましいことが明らかとなった。金属を用いて得られた保護・固定リングを使用する実施形態によると、特には、チャック駆幹体における、問題となり得る重要な箇所に対する補強が改善される。さらには、このような材料選択によって保護・固定リングを容易に製作することができる。

以下に本発明を、図面に示した実施例を用いて詳しく説明する。

図１は、本発明にしたがうドリルチャック１の第１実施例の断面図を示す。このドリルチャック１には、繊維強化樹脂を用いて製造されたチャック駆幹体２が備えられる。チャック駆幹体２には、ドリリング機械のドリリングスピンドルを受け入れるためのスピンドル３と、この逆側の工具受入部４とが備えられる。チャック駆幹体２中には、複数の締付あご５が案内されている。これら締付あご５は、ネジ切リング６により、公知の方式にて、チャック軸に斜めに、案内受入部中を案内される。ネジ切リング６の位置・姿勢をシフトされるためには、締付スリーブ７が備えられる。この締付スリーブ７は、図示の実施例において、中間スリーブ８を通じてネジ切リング６に作用する。但し、直接作用するのであっても良い。ここで、ネジ切リング６は、押圧リング９とボールベアリング１０とを通じて、チャック駆幹体２に、軸方向後方へとスピンドル受入部３の側へと押し当てられて支持されている。ネジ切リング６についての工具受入部４の側からの支持は、支持スリーブ１１により行われる。この支持スリーブ１１は、保護・固定リング１２により支持されている。保護・固定リング１２は、工具受入部４の領域にて、チャック駆幹体２を外側から、包み込み、押し当てられて支持されている。支持スリーブ１１は、実質上テーパー状に形成されている。保護・固定リング１２におけるスピンドル受入部３とは逆の側には、内向きの突き当て面１３が備えられる。この突き当て面１３は、工具受入部４の領域にてチャック駆幹体２を保護する。また、保護・固定リング１２には、フランジ１４が備えられる。このフランジ１４は、締付スリーブ７を支持するのに役立つ。このため、チャック駆幹体２は、負担の大きい金属補強加工をさらに行うことなく、一つの製造ステップにより製造することができる。本発明にしたがうドリルチャック１は、非常に少ない数の部分からなり、このため、このような構造により、組立・製造が簡略化される。まず、ネジ切リング６をチャック駆幹体２にあてがう。次いで、支持スリーブ１１を取り付けてから、締付スリーブ７が取り付けられる。締付スリーブ７は、チャック駆幹体２における、スピンドル受入部３の側から支持される。最後に、保護・固定リング１２をチャック駆幹体２に接続する。この接続により、締付スリーブ７及びネジ切リング６の軸方向位置が固定される。

図２には、本発明にしたがうドリルチャックの第２実施例についての部分断面図を示す。図１に示す実施例とは異なり、チャック駆幹体２におけるスピンドル受入部３を有する端部からの締付スリーブ７に対する半径方向の支持及び案内が、支持板１５を通じて行われる。この支持板１５には、締付あご５にぴったりと整列するように合わせられた引出開口１９が備えられる。この引出開口１６は、チャック駆幹体２の製造工程を行うのに役立つ。この目的で、引出開口１６は、チャック駆幹体２を製造する際に、対応する型により、直接に型成形される。チャック駆幹体２についてのスピンドル受入部３の側での軸方向の支持は、第２実施例において、締付スリーブ７により行われる。締付スリーブ７には、このような支持の目的で、支持部材２７が備え付けられている。図２に示す実施例において、保護・固定リング１２のフランジ１４は、突き当て面１３をもなす。この突き当て面１３は、チャック駆幹体２を、工具受入部４の領域にて、損傷から保護する。

チャック駆幹体２の同心回転性を向上させ、製造工程により生じた製造誤差をキャンセルするためには、保護・固定リング１２の内周面に、歯切部１７が備えられる。この歯切部１７により、保護・固定リング１２をチャック駆幹体２に押し込む際、チャック駆幹体２に塑性変形が生じる。保護・固定リング１２の断面図を示す。この断面図から、保護・固定リング１２の内周面に設けられた歯切部１７を見て取ることができる。図３に示す実施例において、歯切部１７の歯の数は120である。図４の示す歯切部１７の部分拡大図から知られるように、歯切部１７には、丸い湾曲状の歯谷部が備えられる。この歯谷部の曲率半径は、図示の実施例において、0.16mmである。隣り合う歯面の間の角度は60°であり、歯切部１７の高さは、0.25mmである。このようなパラメーターを選択することにより、チャック駆幹体２の材料成形に良好な影響を与える。

図５には、ドリルチャック１の第2実施例についての分解図を示す。図５より、特には、押圧リング９の外周面に掛け止め歯切部１８が備えられることが明らかになっている。この掛け止め歯切部１８には、中間スリーブ８に取り付けられた掛け止め部材１９を、締付スリーブ７に設けられた切替・調整カム面によって差し込むことができる。このような差し込みにより、意図せずに歯切リング６の位置・姿勢がシフトするのを防ぎ、これにより締付あご５の位置・姿勢がシフトするのを防いでいる。スピンドル受入部３の領域にて局所的にチャック駆幹体２を補強する閉じ止め板２２も、図５から見て取ることができる。金属を用いて製造された閉じ止め板２２は、チャック駆幹体２に噛み合う放射方向のリップ状突出部２４を備えている。

図６には、繊維強化樹脂を用いて製造されたチャック駆幹体２の斜視図を示す。この図から知られるように、チャック駆幹体２におけるスピンドル受入部３の領域には、シールドセグメント（円筒を縦に分割した、断面が円弧状の曲板）状の複数の軸方向に延びるスリット２０が備えられる。このスリット２０は、チャック駆幹体２の製造工程にて作り込まれる。スリット２０の深さは、実質上、スピンドル受入部３が延びる寸法に合わせられている。この結果、チャック駆幹体２の壁厚は、チャック駆幹体２が延びる軸方向寸法にわたって一定に保たれる。このことにより、チャック駆幹体２の硬化・固化の際、材料の壁厚依存効果を防ぐことができる。この壁厚依存効果は、チャック駆幹体２の安定性及び同心回転性に悪影響を与えるものである。図６からまた、チャック駆幹体２と一体に形成された支持板１５を見て取ることができる。この支持板１５は、締付スリーブ７を放射方向に案内する役割を果たすのであり、複数の締付あご５に合わせた輪郭及び配置を有する、複数の引出開口１６を備えている。これら引出開口１６は、簡便で低コストの一体型のチャック駆幹体２の製造を可能にする。チャック駆幹体２におけるスピンドル受入部３を内部に持つ端部には、金属の閉じ止め板２２のための嵌合用受入部２１が備え付けられている。この嵌合用受入部２１は、アンダーカット部２３を備える。このアンダーカット部２３には、閉じ止め板２２を押し込んで嵌め込むことができる。

図７には、チャック駆幹体２の後端部の平面図を示す。特には、ここでも、支持板１５、及び、支持板１５に設けられた複数の引出開口１６を見て取ることができる。これら引出開口１６は、配置及び輪郭が締付あご５に揃（そろ）え合わされて設けられている。図７からさらに、シールドセグメント状の軸方向の複数のスリット２０を見てとることができる。これらスリット２０の内側には、図示の実施例において、嵌合用受入部２１が延びている。これにより、金属製の閉じ止め板２２を、嵌め合わされて噛み合うように差し込むことができる。この閉じ止め板２２には、このような差し込みのためのリップ状突出部２４が備えられる。

図８に示す断面図には、チャック駆幹体２に回転不能に接続された押圧リング９が示されている。この押圧リング９は、ネジ切リング６がチャック駆幹体２から軸方向に支持されるようにするために備えられており、掛け止め歯切部１８を備えている。押圧リング９を、チャック駆幹体２に回転不能に接続するためには、押圧リング９に凸部２５が備えられており、この凸部２５は、チャック駆幹体２に対応して設けられた凹部２６に差し込み可能である。掛け止め歯切部１８により、歯切リング６とチャック駆幹体２との間の相対回転を防ぐことが可能となっている。このような相対回転は、場合によっては、締付あご５の位置・姿勢の不所望のシフトを引き起こしうるものである。また、ネジ切リング６に回転不能に接続された中間スリーブ８には、掛け止め部材１９が取り付けられている。この掛け止め部材１９は、中間スリーブ８を貫くようにして掴み込んでおり、締付スリーブ７に設けられた切替・調整カム部により、押圧リング９に設けられた掛け止め歯切部１８に、差し込み噛み合わせ、及び噛み合わせからの外れ出しが可能である。

１…ドリルチャック； ２…チャック駆幹体； ３…スピンドル受入部；
４…工具受入部； ５…締付あご； ６…歯切リング；
７…締付スリーブ； ８…中間スリーブ； ９…押圧リング；
１０…ボールベアリング； １１…支持スリーブ； １２…保護・固定リング；
１３…突き当て面； １４…フランジ； １５…支持板；
１６…引出開口； １７…歯切部； １８…掛け止め歯切部；
１９…工具受入部； ２０…スリット； ２１…嵌合用受入部；
２２…閉じ止め板； ２３…アンダーカット部； ２４…リップ状突出部；
２５…凸部； ２６…凹部； ２７…支持部材；

Claims (14)

1. スピンドル受入部（３）及び工具受入部（４）を備え、繊維強化樹脂またはその他の樹脂を用いて製造されるチャック駆幹体（２）と、このチャック駆幹体（２）中にて、ネジ切リング（６）を用いて位置・シフト可能に案内されている締付あご（５）とを備えるドリルチャックにおいて、チャック駆幹体（２）における工具受入部（４）の領域には、外周面の側に保護・固定リング（１２）が備え付けられ、保護・固定リング（１２）の内周面に、細かい歯切部、またはその他の歯切部（１７）が備え付けられていることを特徴とするドリルチャック。
2. チャック駆幹体（２）が樹脂のみからなることを特徴とする請求項１に記載のドリルチャック。
3. チャック駆幹体（２）に、樹脂成形時に一体に組み込まれた金属補強部材、または、チャック駆幹体（２）に備え付けられた金属補強部材に、保護・固定リング（１２）が組み合わされていることを特徴とする請求項１に記載のドリルチャック。
4. 保護・固定リング（１２）がチャック駆幹体（２）に外側から押し当てられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドリルチャック。
5. 歯切部（１７）の高さが、0.15mmから0.60mmの範囲内、または0.25mmであることを特徴とする請求項１に記載のドリルチャック。
6. 隣り合う歯面の間の角度が、45°〜75°の角度範囲内、または60°であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドリルチャック。
7. 歯面の間の谷部が丸められており、丸められた歯谷部の曲率半径が0.10mmから0.25mmの範囲内、または0.16mmであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のドリルチャック。
8. 歯切部（１７）の歯の数は、80〜200の範囲内、または、100〜140の範囲内、または120であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のドリルチャック。
9. ネジ切リング（６）の位置・姿勢をシフトさせる締付スリーブ（７）を軸方向にて支持すべく、半径方向外側に向かって延びるフランジが（１４）が保護・固定リング（１２）に備え付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のドリルチャック。
10. フランジ（１４）は、フランジ付け加工によるものであることを特徴とする請求項９に記載のドリルチャック。
11. 保護・固定リング（１２）には、スピンドル受入部（３）と逆の側にて、チャック駆幹体（２）における工具受入部（４）の領域を覆うための半径方向内側に延びる突き当て面（１３）が備えられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のドリルチャック。
12. ネジ切リング（６）における工具受入部（４）の側を支持すべく、支持スリーブ（１１）が備えられ、支持スリーブ（１１）の軸方向の位置が、チャック駆幹体（２）から保護・固定リング（１２）を通じて固定されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のドリルチャック。
13. 支持スリーブ（１１）が、テーパ状に形成され、工具受入部（４）の側に円筒状の部分を有していることを特徴とする請求項１２に記載のドリルチャック。
14. 保護・固定リング（１２）が、鋼材、特殊鋼、アルミニウム、またはその他の金属を用いて製造されたものであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のドリルチャック。

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