JP7320930B2 - コレットチャック内に工具を保持するためのアダプタ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のコレットチャック内に工具を保持するためのアダプタに関する。本発明はまた、そのようなアダプタを有するコレットチャック、工具の固定（締付固定）中におけるそのようなアダプタの非回転保持のための保持装置、およびそのようなアダプタおよび保持装置のためのシステムに関する。

コレットチャックおよびコレットレセプタクルは、高精度の工具の迅速かつ圧力嵌めによる締付ための拡張されたクランプ装置である。それらは、通常、内側テーパを有するチャック本体と、チャック本体の内側テーパに挿入可能なコレットと、チャック本体に螺合されるキャップナットとを有する。コレットは、チャック本体の内側テーパに適合された外側テーパと、クランプされる工具の工具シャンクに適合されたレセプタクル開口とを有するスリットレセプタクルを含む。工具シャンクをクランプするために圧縮されるキャップナットおよびコレットを締め付けることによって、コレットを、チャック本体の内側テーパに押し込むことができる。コレットは、キャップナットを介して作用する軸方向に走る力を、回転軸を横切って作用する保持力、したがってそれらの円錐形状を介して工具シャンクに作用する保持力に変換するように設計される。

コレットと（共に）そのようなコレットチャックは、特許文献１から公知である。機械加工中のチャックとコレットとの間のトルクの滑りのない伝達のために、コレットは、軸対称な外側六角形部を有するチャック内に延在するその端部にピンを有し、チャックの内側六角形部によって形状嵌合形態で収容される。この種のコレットチャックは、ドリル、フライスカッターまたは円筒状工具シャンクを有する他の機械加工工具の締め付けに使用される。工具シャンクは、キャップナットを介して生成されるクランプ力によって固定される。そのようなコレットの使用は、そのために特別に設計されたチャックおよび十分に長い工具シャンクを有する工具でのみ可能である。

ＤＥ８７１７５１６Ｕ１

本発明の課題は、コレットチャックのための汎用アダプタ、そのようなアダプタのためのコレットチャック、工具を固定するためのそのようなアダプタのための保持装置、並びにそのようなアダプタと固定螺子を有する工具の簡単な取り付けを可能にし且つそれらをコレットチャック内に保持する保持装置のためのシステムを考案することである。

この課題は、請求項１の特徴を有するアダプタ、請求項１０の特徴を有するコレットチャック、請求項１２の特徴を有する保持装置、および請求項１６の特徴を有するシステムによって解決される。本発明の好適な変更および有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明にかかるアダプタは、工具を固定するための螺子を有する。コレットとは対照的に、本発明にかかるアダプタ内の工具は、コレットチャックによって固定されているわけではなく、アダプタは、既に取り付けられた工具と共にコレットチャックに挿入される。レセプタクル本体への工具の取り付け中におけるアダプタの、よってレセプタクル本体の非回転保持のための複数の形状嵌合要素が外側テーパの外面に設けられている。これは、固定螺子を備えた工具がレセプタクル本体に螺合されるときに、アダプタが共回りすることを防止する。アダプタを回転しないように固定することができ、工具は、必要なトルクを加えることによってレセプタクル本体に螺合される。そして、アダプタを、コレットの代わりに通常のコレットチャックに挿入し、キャップナットによって固定することができる。この理由により、取り付けが大幅に単純化される。取り付け中のアダプタは、コレットとは対照的に、本質的に変形しないことから、アダプタ、したがって工具の正確な再挿入も可能である。

特に好適な実施形態では、形状嵌合要素は、外側テーパの中央に配置される。これは、コレットレセプタクルの内側テーパにアダプタを保持しかつそれを中心合わせすることができるテーパ部が、形状嵌合要素の上および下に存在するという利点を有する。したがって、アダプタの軸方向長さを長くすることなく、アダプタを高精度で且つ耐屈曲性を有して締め付ることができる。したがって、アダプタを、標準化された、したがって市販の、好ましくは「ＥＲ」コレットチャックに挿入することができる。しかしながら、形状嵌合要素を、外側テーパの狭いほうの端部または外側テーパの別の部分に設けることもできる。

有利な実施形態では、形状嵌合要素を、周面に分配された複数のキー面（鍵面）の形態で設計することができる。キー面は、アダプタの軸方向における外側テーパの長さの１／５から１／３の長さを有することが好ましい。

別の有利な実施形態では、外側テーパの挿入端部の入口に開口する半径方向通路開口が少なくとも１つのキー面上に配置される。冷却剤または潤滑剤を、入口および半径方向通路開口を介して、キー面とコレットレセプタクルの内側テーパとの間に画定されたリザーバ空間または分配空間に供給することができる。入口および少なくとも１つの通路開口を介して供給される冷却剤または潤滑剤を工具側のアダプタの面に搬送するために、少なくとも１つの供給チャネルをアダプタに配置することもできる。このようにして冷却剤または潤滑剤を工具に供給することができる。

供給チャネルは、冷却剤または潤滑剤を工具の先端に向ける（案内する）ことができるように、アダプタの中心軸に対して斜めに延びているのが好ましい。

キー面の高さに延びる分配チャネルを外側テーパの外面に配置することができる。レセプタクル本体に導入された冷却剤または潤滑剤を、アダプタの周面に分配することができ、この理由により、冷却剤または潤滑剤を複数の供給チャネルに供給することができる。

本発明はまた、上記アダプタを有するコレットチャックにも関する。キー面として好ましくは設計された形状嵌合要素は、好ましくは、それらがコレットチャックのチャック本体の内側テーパと共にリザーバ空間を画定するように配置される。

前述したアダプタの非回転保持のための本発明にかかる保持装置は、少なくとも１つの開口と、前記開口の内側に配置され、アダプタの形状嵌合要素と形状嵌合係合するように設計された保持面とを有するキャリアによって特徴付けられる。アダプタを、保持装置内に挿入することができ、アダプタ内またはアダプタ上に工具が螺合されたときに保持装置の中で回転しないように固定することができる。アダプタは、保持装置によって回転が阻止され、固定螺子を備えた工具を、必要なトルクを用いて固定することができる。そして、アダプタは、通常のようにコレットチャックに取り付けられることができる。

保持装置の保持面は、好適には内方に向けてアーチ状となっている。この理由により、保持面とアダプタの形状嵌合要素との間の線接触を達成することができる。保持面の平坦な実施形態では、周方向におけるキー面の最も外側のコーナにおいて、点状の接触しか生じないであろう。保持面は、好ましくは、開口の周面に均一に分布した複数の保持ピンに設けることができる。代替例として、保持装置のレセプタクル開口を、内向きにアーチ状となった保持面と一体に形成することもできる。

アダプタはコレットチャックに取り付ける際に変形しないことから、アダプタは、冷却剤供給用に設けられた開口を除いて、外側から貫通開口まで延在するスリットまたは開口を有しないことが好ましい。

好ましくは、固定螺子を有する工具のための支持領域が、コレットチャックの軸方向上方に、コレットチャック内でキャップナットによってアダプタを固定した後に配置されるように、アダプタを設計することができる。別の形態では、螺子部を、工具側のアダプタ内のコレットチャックの端部の少なくとも部分的に軸方向上方に形成することもできる。これは、工具がキャップナットを介して導入される圧縮力によって固定されないという点で可能となる。アダプタは、キャップナットの上方に軸方向に延びるカラーを有する。工具シャンクはコレットチャックの領域に侵入する必要がないことから、短い工具でも大きなオーバーハング（突出）長さを達成することができる。

本発明のさらなる詳細および利点は、図面を参照して好ましい実施例の以下の詳細な説明から明らかである。

螺子付き工具を保持するためのアダプタを斜視図で示している。 縦断面図で図１のアダプタを示している。 アダプタを有するコレットチャックを示している。 アダプタの非回転保持のための保持装置を示している。 図３の保持装置の詳細な断面図を示している。 アダプタを有する保持装置を通る断面を示している。

コレットレセプタクル内に固定螺子を備えた工具をクランプするためのアダプタ１が図１および図２に示されている。側面図および縦断面図において図１および図２に示されたアダプタ１は、工具を挿入するためのレセプタクル領域２と、既知のコレットチャック及びチャック本体の対応する内側テーパを受け入れるための外側テーパ３と、を有する回転対称レセプタクル要素を有する。アダプタの挿入端部４に向かってテーパしている外側テーパ３は、コレットレセプタクルのチャック本体内の対応する内側テーパの内側輪郭に適合される円錐外面５を含む。

図２からわかるように、ここでは雌螺子７として設計された螺子を備えたレセプタクル開口６がアダプタ１に設けられており、その雌螺子に対応する雄螺子を備えた工具を保持する。螺子付き工具を収容するための工具レセプタクルは、例えばＤＥ１０２０１５１１２０７９Ａ１に開示されている。そのような工具レセプタクルの特徴に関して、この文書の内容に完全に参照される。

レセプタクル開口６は、アダプタ１の工具側の前面８と雌螺子７との間に、工具の対応するガイド面が当接するために、第１の円錐接触面１０と第２の円錐接触面１１とを有する第１の接触領域９を有する。接触面１０および１１は、互いに直に隣接し、異なるテーパ角を有する。螺子７の内側端部において、第２の接触領域１２が、周方向に互いに離隔された複数の半径方向内側に突出するウェブ状接触要素１３と接続されている。これらの接触要素１３を介して、工具は、さらに心出しされ、レセプタクル開口６内で半径方向に減衰される。

図１から明らかなように、工具の固定中にアダプタ１の非回転保持のための複数の形状嵌合要素１４が、アダプタ１の外側テーパ３の円錐状外面５に設けられている。図示された実施形態では、形状嵌合要素１４は、外側テーパ３の狭いほうの挿入端部４と広いほうの前端部１６との間に配置された、周面にわたって分布する複数のキー面１５の形態で設計されている。好ましくは軸方向で見たとき外側テーパ３の中央に配置されたキー面１５は、工具が螺合されたときにアダプタの回転を阻止するために、さらに後述する保持装置の保持面と協働する。

キー面１５を外側テーパ３の中央に配置することは、コレットチャックのチャック本体の対応する内側テーパでの接触のために、キー面１５の上および下に延びる円錐状外面が依然として残っているという利点を有する。チャック本体内でのアダプタの案内および心出しを、この理由によって達成することができる。しかしながら、好ましくは、周方向に等しい角度で離隔された６つのキー面１５を、外側テーパ３の前部または後部に配置することもできる。有利な実施形態では、キー面１５は、レセプタクル本体１の軸方向で見たとき外側テーパ３の長さの１／５から１／３の長さを有する。

図示された実施形態におけるアダプタ１のレセプタクル開口６は、外側テーパ３の挿入端部４において直径が拡大された中央入口１７を有する貫通孔として設計されている。レセプタクル開口６の入口１７に開口する半径方向通路開口１８は、アダプタ１内のキー面１５の領域に配置されている。入口１７に接続された通路開口１８を、好適には、全ての第２のキー面１５に設けることができる。

図３には、チャック本体１９と、チャック本体１９に螺合可能なキャップナット２０とを有するコレットチャックが示されている。工具２２が螺合されたアダプタ１がチャック本体１９の内側テーパ２１に挿入されている。図３からわかるように、キー面１５は、コレットチャックに挿入されたアダプタ１において、キー面１５とコレットチャックのチャック本体１９の内側テーパ２１との間にリザーバ空間２３が形成されるように設計されている。孔１８に接続されたキー面１５上のリザーバ空間２３は、通路開口１８を介して入口１７に接続されている。

隣接するキー面１５の間の接続を形成するために、キー面１５の高さにおいて延びる分配チャネル２４を外側テーパ３の外面５上に図１にしたがって配置することができる。分配チャネル２４を、好ましくは直径が２つの対向するキー面１５の間隔よりも大きい円筒状領域を使用して形成することができる。したがって、分配チャネル２４とコレットチャックの内側テーパとの間に連続的な分配空間が形成され、アダプタ１の入口１７に供給される冷却剤または潤滑剤を、半径方向通路開口１８を通って分配空間に案内することができる。別の実施形態では、キー面１５を、周方向に隣接する表面が重なり且つそれゆえに連続的なリザーバ分配空間が形成されるように、十分に大きく寸法決めすることができる。

アダプタ１の中心軸２５に対して傾斜した１つまたは複数の供給チャネル２６が、アダプタ１に固定された工具に冷却剤または他の作動流体を供給するために設けられることが図２および図３から明らかである。図示された実際の例では、アダプタ１には、周方向に等しい角度で分布する３つの供給チャネル２６が設けられている。供給チャネル２６は、供給チャネル２６が孔１８が設けられたキー面１５から又は分配チャネル２４から、工具に面するレセプタクル本体１の前面８の方向に上向きに導かれるように配置されている。アダプタ１の入口１７に供給された冷却剤または潤滑剤は、通路開口１８を介してキー面１５及び分配チャネル２４とチャック本体１９の内側テーパ２１との間に形成されたリザーバ空間２３に入り、リザーバ空間２３から供給チャネル２６を介して工具に向かうことができる。

全ての半径方向孔１８および全ての供給チャネル２１は、外側テーパ３の外周上の連続分配チャネル２４を介して互いに接続されている。したがって、キー面１５に対する孔１８の数は任意とすることができる。好ましくは、全ての第２のキー面１５には半径方向孔１８が設けられ、間にある全てのキー面１５には、供給チャネル２６が設けられている。このようにして、アダプタのレセプタクル本体１は、最も弱くなる。

特に好ましい実施形態では、供給チャネル２６は、工具側のキー面１５の端部の中央且つ軸方向に配置された入口２７と、工具側の面８に対して凹んだアダプタ１の環状面２９上の出口２８とを有する。

別の実施形態では、連続的なリザーバまたは分配チャネルは存在しない。そして、半径方向孔１８は少なくとも１つのキー面１５に開口して、供給チャネル２６を開始しなければならない。

上述したアダプタ１内への螺子を備えた工具の取り付けに際し、アダプタ１を、図４に示される保持装置３０に挿入することができる。保持装置３０は、異なるアダプタのための異なるサイズの複数の開口３２を有する板状のキャリア３１を有する。キー面１５として設計された形状嵌合要素１４と形状嵌合係合するために周方向に分布した複数の保持面３３が開口３２の内側に設けられている。図示した実施形態では、保持面３３は、開口３２の周面に均一に分布した複数の保持ピン３４に設けられている。この理由により、保持面３３は、キー面１５と保持面３３との間に線接触が形成されるように、内方に向かうアーチ状とされている。

図５から明らかなように、保持面３３が開口３２の内壁３５に対して内側に突出するように、保持ピン３４が板状キャリア３１に配置されている。保持ピン３４は、この目的のために、対応する内側の開口３６に挿入される。

図６によれば、保持ピン３４は、アダプタ１が挿入されたときに、保持面３３を有する保持ピン３４がキー面１５の中央に近接して配置されるように、開口３２の周面に分布される。この目的のために、保持面３３とキー面１５との間の半径方向間隙は、あまり大きくしてはならない。好ましい実施形態では、間隙は０．３ｍｍ未満、好ましくは０．１５ｍｍ未満、さらにより好ましくは０．１ｍｍ未満である。それゆえに、保持面３３とキー面１５との間の接触線がキー面１５の中央付近で最も長くなることから、工具の螺合中にアダプタ１の荷重を極力低く維持することができる。６つのキー面１５が周面にわたって均一に分布しているとき、保持ピン３４は、周方向にそれぞれ６０°オフセットされている。

１ アダプタ
２ レセプタクル（容器）領域
３ 外側テーパ
４ 挿入端部
５ 円錐状外面
６ レセプタクル開口
７ 雌螺子
８ 工具側の面
９ 第１の接触領域
１０ 第１の接触面
１１ 第２の接触面
１２ 第２の接触領域
１３ 接触要素
１４ 形状嵌合要素
１５ キー面
１６ 前端部
１７ 入口
１８ 孔
１９ チャック本体
２０ キャップナット
２１ 内側テーパ
２２ 工具
２３ リザーバ空間
２４ 分配チャネル
２５ 中心軸
２６ 供給チャネル
２７ 入口
２８ 出口
２９ 環状面
３０ 保持装置
３１ キャリア
３２ 開口
３３ 保持面
３４ 保持ピン
３５ 内壁
３６ 孔

Claims (18)

1. コレットチャック内に工具を保持するためのアダプタ（１）であって、前記コレットチャックに前記アダプタ（１）を収容するための外側テーパ（３）を前記アダプタ（１）が含む、アダプタ（１）において、前記アダプタ（１）は、レセプタクル本体と、前記工具を固定するための螺子（７）と、を有し、前記工具の固定中の前記レセプタクル本体の非回転保持のための複数の形状嵌合要素（１４）が前記外側テーパ（３）の外面（５）に配置されており、前記形状嵌合要素（１４）は、前記外側テーパ（３）が前記形状嵌合要素（１４）の上および下に残るように、前記外側テーパ（３）の中央に配置されている、アダプタ（１）。
2. 前記形状嵌合要素（１４）は、前記外側テーパ（３）の周面に分布した複数のキー面（１５）として設計されている、ことを特徴とする請求項１に記載のアダプタ（１）。
3. 前記キー面（１５）は、前記レセプタクル本体の軸方向で見たとき、前記外側テーパ（３）の長さの１／５から１／３の長さを有する、ことを特徴とする請求項２に記載のアダプタ（１）。
4. 少なくとも１つの半径方向通路開口（１８）が、少なくとも１つのキー面（１５）に設けられており、前記外側テーパ（３）の挿入端部（４）上の入口（１７）に開口している、ことを特徴とする請求項２または３に記載のアダプタ（１）。
5. 少なくとも１つの供給チャネル（２６）が、前記少なくとも１つの半径方向通路開口（１８）の前記入口（１７）を介して供給される冷却剤または潤滑剤を前記工具側の前記アダプタ（１）の面（８）に供給するために前記レセプタクル本体に配置されている、ことを特徴とする請求項４に記載のアダプタ（１）。
6. 少なくとも１つの供給チャネル（２６）は、前記アダプタ（１）の中心軸（２５）に対して斜めに延びている、ことを特徴とする請求項５に記載のアダプタ（１）。
7. 少なくとも１つの供給チャネル（２６）は、前記工具側の前記キー面（１５）の端部の中央且つ軸方向に配置された入口（２７）を含む、ことを特徴とする請求項５または６に記載のアダプタ（１）。
8. 少なくとも１つの供給チャネル（２６）は、前記工具側の前記面（８）に対して凹んだ前記レセプタクル本体の環状面（２９）に出口（２８）を含む、ことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のアダプタ（１）。
9. 前記キー面（１５）の高さにおいて延びる分配チャネル（２４）が、前記外側テーパ（３）の前記外面（５）に配置されている、ことを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載のアダプタ（１）。
10. チャック本体（１９）と、前記チャック本体（１９）の内側テーパ（２１）に配置されたアダプタ（１）とを有するコレットチャックにおいて、前記アダプタ（１）は、請求項１から９のいずれか１項にしたがって設計されている、ことを特徴とするコレットチャック。
11. 前記形状嵌合要素（１４）は、前記チャック本体（１９）の前記内側テーパ（２１）と共にリザーバ空間（２３）を画定する、ことを特徴とする請求項１０に記載のコレットチャック。
12. アダプタの非回転保持のための保持装置（３０）において、キャリア（３１）が、少なくとも１つの開口（３２）と、前記開口（３２）の内側に配置され、請求項１から９のいずれか１項に記載のアダプタの前記形状嵌合要素（１４）と形状嵌合係合するように設計された保持面（３３）とを有する、ことを特徴とする保持装置。
13. 前記保持面（３３）は、内側に向かってアーチ状となっている、ことを特徴とする請求項１２に記載の保持装置（３０）。
14. 前記保持面（３３）は、前記開口（３２）の周面に均一に分布した複数の保持ピン（３４）に設けられている、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の保持装置（３０）。
15. 前記保持ピン（３４）は、アダプタ（１）が挿入されたときに前記保持ピン（３４）が前記形状嵌合要素（１４）の中央に配置されるように、前記開口（３２）の周面に分布している、ことを特徴とする請求項１４に記載の保持装置（３０）。
16. 請求項１から９のいずれか１項に記載のアダプタ（１）および請求項１２から１５のいずれか１項に記載の保持装置（３０）のためのシステム。
17. 前記保持面（３３）と前記形状嵌合要素（１４）との間の半径方向間隙は、０．３ｍｍよりも小さい、ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
18. 前記保持面（３３）と前記形状嵌合要素（１４）との間の前記半径方向間隙は、０．１ｍｍよりも小さい、ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。

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