JP6335932B2 - 焼きばめチャックを備える工具ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、回転駆動可能で軸方向の収容孔を有する焼きばめチャック（シュリンクチャック）、及び、工具特にはドリルやミリングカッターのような回転工具、を備える工具ヘッドにして、当該工具が、その円筒形状工具シャフトを用いて、焼きばめチャックの前方端部で開口した収容孔内にはめ込み可能であり、また、収容孔内で焼きばめチャックの熱収縮によって固定可能であるような、工具ヘッドに関する。

特許文献１からは、回転工具に液状及び／又は気状の媒体を作用させるためのノズル装置及び焼きばめチャックを備えた、工具ホルダが知られている。ノズル装置はその場合、外側でチャックボディへねじ固定され、また、その前方端部にノズルリングが設けられているスリーブから構成されている。収縮工程の前にはノズル装置は取り外されなければならないが、これは追加的な取り扱いコストを生じる。

ＷＯ ２０１１／１３８３６０

このことに由来して、本発明は、高コストな機械の変更又は作業空間の制限を受け入れることなく、従来技術において既知の装置を、更に改善し、簡潔な措置及び低減された取り扱いコストで、特には工具の冷却及び位置決めに関して向上した機能を可能にするという課題に基づいている。

この課題を解決するために、請求項１或いは１３に記載の特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な構成及び発展形態は従属請求項からもたらされる。

本発明は、締め付け固定可能な機能要素或いは中間要素を、処理工具の工具シャフトに可逆的（取り外し可能に）に接続する、という考えに基づいている。それに応じ、本発明に従い、焼きばめチャックがその前方端部に、収容孔を半径方向に拡張し、端部側で開放したリング状のリセス（環状凹部、以下「リングリセス」と称する。）を有すること、及び、工具シャフト上にリング部材（以下「機能リング」と称する）が位置決めされており、その際、収縮した状態において工具シャフトが収容孔内で摩擦力によって係止した様態で固定されており、また機能リングが少なくとも部分的にリングリセス内にあること、が提案される。それにより、工具とともに、干渉輪郭（干渉外形）なしにチャック内に収容される機能要素を締め付け固定することが可能であり、その際、チャック側の適合は、構造的に問題なくまた特には電磁誘導焼きばめを阻害しない。この関連においては、「リング」なる語は、一般的な、円形状、多角形形状或いはその他の幾何学的な形状として、円を形成して閉じた物体、又は、広範囲で閉じた物体、又は、複合体（機能リング）又は対応する画定された空間（リングリセス）として理解される。

有利な方法では、機能リングはその内面において摩擦力によって係止した様態で工具シャフトの外周面と密着した状態にあるので、それら自体による保持が達成され、また、予めの位置決めは問題なく行われ得る。これに関連した更なる改善は、機能リングが収縮がない初期状態において取り外し可能に工具シャフト上に位置決めされており、その際、工具の自由に突出する前方部分の長さ調整のために、軸方向位置が選択可能であることによって、達成される。

更なる有利な構成は、機能リングが初期状態において、リングリセスに対して半径方向のオーバサイズを有することを企図している。この方法では、工具の焼きばめの際に、機能リングの焼きばめ固定を行うことも出来る。

予め定められた調整を保障するためは、機能リングが形状係合接続（その形状によりもたらされる係合接続）によって、定められた角度位置で、回転不能にリングリセス内で固定されている場合も同様に、有利である。

特に好ましい実施においては、機能リングは、冷却潤滑剤を工具へ作用させるための少なくとも１つのノズルを備えたノズルリングとして、形成されている。それにより、大きな構造空間を必要とせずに、回転プロセスの間に、狙った通りに流体を工具側へと供給することが出来る。

共に回転する噴霧円錐部をもたらすためには、機能リングが、冷却潤滑剤を通過させるためのノズルにして、周方向に分配され軸方向に通っている複数のノズルを有している場合、が有利である。格別な構造的な改良は、機能リングが、軸方向に通り機能リングの内周面で側方に開口した複数のノズルスリットを有し、その際、ノズルスリットが半径方向に或いは半径方向に対して傾いた角度で外側へと延伸していることによって達成される。

媒体をノズルへ簡潔に環状に分配するためには、リングリセスが、冷却潤滑剤を導入及び分配するための環状空間にして、機能リングによって前方で画成されている環状空間を有している場合が、有利である。構造的に特に有利な方法では、これは、リングリセスが前方で拡張する段差付きの孔として形成されており、その際前方の孔部分が機能リングをその軸方向の拡張部内に完全に収容すること又は少なくとも大部分を収容すること、によって達成される。

機械側の冷却潤滑剤供給部との接続のためには、焼きばめチャックが、マシンスピンドル内への締め付け固定可能な後方クランプ部からリングリセスまで通じている冷却潤滑剤用の供給流路を有する場合が、有利である。この関連においては、焼きばめチャックが、工具シャフトを取り囲むスリーブ部分内部に、冷却潤滑剤を通過させるための少なくとも１つの長手方向孔を有する場合が、同様に有利である。

軸方向の収容孔及び端部側で開放するリングリセスを備える工具ヘッド用の焼きばめチャックも同様に本発明の対象であって、当該収容孔は工具の工具シャフトを焼きばめ固定するためのものであり、また、当該リングリセスは、工具シャフト上に位置決め可能な機能リングを収容するためのものであり、収容孔を前方端部で半径方向に拡張している。

以下において本発明は、図中で概略的に示されている実施例を用いてより詳細に説明される。

焼きばめチャック及びそのなかに取り付けられた穿孔工具を備える工具ヘッドを側面図で示す。 図１に従う工具ヘッドの軸方向軸断面を示す。 図１に従う工具の端面図を示す。 図２の、ノズルリングの範囲の断面拡大図を示す。

図面に示されている工具ヘッドは、基本的に、焼きばめチャック１０、その中へはめ込まれたドリル１２の形状をした回転工具、及び、ドリル上に位置決めされた、焼きばめチャックの端部側凹部に収容される機能リング１４、から構成されている。

図１及び図２から最も明らかなように、焼きばめチャック１０は、機械スピンドルと連結（ドッキング）するための中空シャンクテーパー１６を有している。その中空空間１８は同時に、機械側から冷却潤滑剤を供給するために利用され、この冷却潤滑剤は、冷却、潤滑及び作業領域の一掃ために、流路系を介して機能リング１４を通って回転工具１２へと注入され得る。これについては以下において詳述される。

チャックボディ２０は、スリーブ部分として、焼きばめチャック１０の前方端部において開放した収容孔２２を含んでおり、この収容孔２２は、工具シャフト２４よりも、若干小さい公称径を有しているので、この工具シャフト２４は、既知の方法でチャックボディ２０を加熱（誘導加熱）することによって、挟み込んで締め付け固定可能である（図２）。焼きばめされた状態では、工具シャフト２４は、ドリル１２の前方切削部位２６へ回転モーメントを伝えるために、摩擦力によって係止された様態で圧入状態で回転不能に保持される。焼き外しのためには、同様に単に、チャックボディ２０が、熱膨張によってドリル１２を再び取り外すため、片側を加熱される。

円筒形状の機能リング１４は、ドリル１２が焼き外された状態では、工具シャフト２４上にはめ付けられ得て、また、押しずらすことによって位置決めされ得るので、ドリル１２の自由に突出する前方部分の長さは調整可能である。その際、切削部位２６に損傷を与えないために、機能リング１４は、工具シャフト２４の後部端部から、はめ付けられるべきであってまた場合によっては引き離されるべきである。同時に、その内周面２８で摩擦力によって係止されて工具シャフト２４の外周面と密着している機能リング１４は、内径内で、望まれない変位が十分な静摩擦によって避けられるように、サイズ決定されているべきである。

機能リング１４を的確に収容するために、焼きばめチャック１０は、端部側で開放したリングリセス３０を有しており、このリングリセス３０は、収容孔２２の前方端部を半径方向に拡張している。初期状態においては、機能リング１４は、リングリセス３０に対して、半径方向により大きな寸法（オーバサイズ）を有しており、したがって、工具シャフト２４に加えて、チャックボディ２０内での機能リング１４の焼きばめ固定もまた可能である。更に、機能リング１４を不図示の、その形状によって係止する様態の接続によって、定められた角度位置で回転不能にリングリセス３０内で固定することも考えられる。これは例えば、軸方向又は半径方向の係合カム、又は、ダウエルピンによって実施することが出来る。また、リングリセス３０及び機能リング１４の、円形状とは異なった、相補的な適合輪郭も考えられる。

図３及び図４からも認識できるように、機能リング１４は、媒体或いは液体（冷却潤滑剤）を通過させるための複数のノズル３２を有しており、これらのノズル３２は機能リング１４の円周方向で分配されている。ノズル３２は、ノズルスリットとして機能リング１４の内側で開口しており、機能リング１４の内壁を軸方向に通過している。その際、ノズル３２は半径方向に延伸しているので、機能リング１４の残壁部３４は外側で保持されている。単独の又は全てのノズル３２を任意に別の方向へ配向することも考えられ、その際何れにせよ、１つの開口部側の配向は、ドリル１２の切削部位２６へ向かって供されているべきである。ノズル３２の内のりの断面は、高い流速での噴出を達成するため、貫流される媒体に適合させることが可能であり、例えば、空気のみ、液体と空気の混合物、又は液体のみを、貫流させることが可能である。

その軸方向内部の流入側では、ノズル３２は環状空間３６に連絡しており、この環状空間３６は、チャックボディ２０内で、より小さな外径を有する段差付き孔部として、ノズルリング１４用のリングリセス３０と接続している。機械側の媒体供給部との接続は、中空シャンクテーパー１６の中空空間１８及びチャックボディ２０内の供給流路３８を介して、行われる。供給流路３８は、２本の長手方向孔４０を含んでおり、それらは直径上で互いに対峙しており、片側で閉じられた半径方向の止まり穴４２を介して、ドリル１２のシャフト端部のリングギャップに連絡している。その際貫流断面は、高い媒体圧を環状空間３６まで維持することが出来るように、調整されている。

従って、既に述べたように、機能リング１４は、複数の有用性を有している、つまり、工具１２へ狙い通りに冷却潤滑剤を噴出するためのノズルリングとしての機能、及び、工具１２の自由に突出する作業長さを予め調整（プリセッティング）するための位置決めリングとしての機能を有しており、その際、それぞれの機能は選択的に利用可能である。機能リング１４が必要とされない場合は、この機能リング１４をドリル１２から取り外すことも可能であり、その際には、開放されたままのリングリセス３０は、既知の方法で、冷却剤の流出を可能にする。

１０ 焼きばめチャック
１２ ドリル
１４ 機能リング
１６ 中空シャンクテーパー
１８ 中空空間
２０ チャックボディ
２２ 収容孔
２４ 工具シャフト
２６ 切削部位
３０ リングリセス
３２ ノズル
３６ 環状空間
３８ 供給流路
４０ 長手方向孔
４２ 止まり穴

Claims (14)

1. 軸方向の収容孔（２２）を有する焼きばめチャック（１０）及び工具（１２）を備える工具ヘッドにして、当該工具（１２）が、その円筒形状の工具シャフト（２４）を用いて、前記焼きばめチャック（１０）の前方端部で開口した前記収容孔（２２）内へはめ込み可能であり、また、前記収容孔（２２）内で前記焼きばめチャック（１０）の熱収縮によって固定可能である、工具ヘッドにおいて、
   前記焼きばめチャック（１０）が、その前方端部で前記収容孔（２２）を半径方向に拡張し端部側に開放したリング状のリセス（３０）を、有していること、及び、前記工具シャフト（２４）上に１つのリング部材（１４）が位置決めされており、その際、焼きばめ状態では前記工具シャフト（２４）が前記収容孔（２２）内で摩擦力によって係止して固定されており且つ前記リング部材（１４）が少なくとも部分的に前記リング状のリセス（３０）内にあること、
   を特徴とする工具ヘッド。
2. 請求項１に記載の工具ヘッドにおいて、
   前記リング部材（１４）がその内周面にて、摩擦力によって係止されて、前記工具シャフト（２４）の外周面と密着していること、
   を特徴とする工具ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の工具ヘッドにおいて、
   前記リング部材（１４）が収縮のない初期状態において取り外し可能に前記工具シャフト（２４）上に位置決めされており、その際、前記工具（１２）の開放して突出する前方部分の長さを調整するために軸方向の位置が選択可能であること、
   を特徴とする工具ヘッド。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
   前記リング部材（１４）が、初期状態において半径方向で、前記リング状のリセス（３０）よりも大きいこと、
   を特徴とする工具ヘッド。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
   前記リング部材（１４）の形状及び前記リング状のリセス（１４）の形状が、それらの形状に基づき前記リング部材（１４）が定められた角度位置で回転不能に前記リング状のリセス（３０）内に固定されているように、設計されていること、
   を特徴とする工具ヘッド。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
   前記リング部材（１４）が、前記工具（１２）に冷却潤滑剤を作用させるための少なくとも１つのノズル（３２）を備えるノズルリングとして形成されていること、
   を特徴とする工具ヘッド。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
   前記リング部材（１４）が、冷却潤滑剤を貫流するための複数のノズル（３２）を有しており、当該ノズル（３２）は円周方向で分配されておりまた軸方向に貫通していること、
   を特徴とする工具ヘッド。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
   前記リング部材（１４）が、軸方向に通過し前記リング部材（１４）の内周面で側方に開口した複数のノズルスリットを、ノズル（３２）として有しており、その際、前記ノズルスリットが、半径方向で又は半径方向に対して傾いた角度で、外側へ延伸していること、
   を特徴とする工具ヘッド。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
   前記リング状のリセス（３０）が、冷却潤滑剤を導入及び分配するための開放した環状空間（３６）を有しており、当該環状空間（３６）は前方で前記リング部材（１４）によって画成されていること、
   を特徴とする工具ヘッド。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
    前記リング状のリセス（３０）が前方で拡張する段差付きの孔として形成されており、その際、前方の孔部分がその軸方向の拡張部に前記リング部材（１４）を完全に収容すること、
    を特徴とする工具ヘッド。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
    前記焼きばめチャック（１０）が、マシンスピンドル内への締め付け固定可能な後方クランプ部から前記リング状のリセスまで通じている、冷却潤滑剤用の供給流路（３８）を有していること、
    を特徴とする工具ヘッド。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
    前記焼きばめチャック（１０）が、前記工具シャフト（２４）を取り囲むスリーブ部分内に、冷却潤滑剤を貫流するための少なくとも１つの長手方向孔（４０）を有していること、
    を特徴とする工具ヘッド。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の工具ヘッドにおいて、
    前記工具（１２）がドリル又はミリングカッターのような回転工具であること、
    を特徴とする工具ヘッド。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の工具ヘッド用の焼きばめチャックにおいて、前記焼きばめチャックが、工具（１２）の前記工具シャフト（２４）を焼きばめ固定するための軸方向の収容孔（２２）を有すること、及び、前記工具シャフト（２４）上に位置決め可能なリング部材（１４）を収容するための端部側で開放したリング状のリセス（３０）を有し、当該リング状のリセス（３０）が前記収容孔（２２）を前方端部で半径方向に拡張していること、
    を特徴とする焼きばめチャック。

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