JPH09103902A - 拡張ケーシングを有する締付け工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造部材、たとえば工作物、工具軸等を、精
密に締付ける締付け工具であって、基体と、該基体の一
部分に釈放自在に装架され、かつ半径方向に、弾性的に
変形し得る拡張ケーシングと、該拡張ケーシング、およ
び基体の壁の間に設けられた圧力室に圧力媒体を導入す
る装置から成る締付け工具を改良する。 【解決手段】 拡張ケーシングの、少なくともその半径
方向に変形し得る部分を、比較的厚い壁を有する熱プラ
スチックによって形成する。本発明のなお他の特徴によ
れば、拡張ケーシングと、基体の組合わせ面領域内に少
なくとも溝状の圧力媒体管路が設けられ、該管路には圧
力媒体供給装置、たとえば基体内に、手動的に操作し得
るように配置されたピストン・シリンダ・ユニットによ
って圧力媒体が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は請求項１に記載され
た形式の、工作物を拡張力によって正確に締付けるため
の締付け工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作物または工具を、たとえばスピンド
ル等に、正確に心決めして、釈放自在に固定するための
締付け工具は、在来も使用されており、この場合拡張ケ
ーシングと、工具本体の間の環状空間に、所要の締付け
力を得るために、圧力流体が取入れられ、この圧力流体
は、弾性的に制限されて変形し得る拡張ケーシングに、
半径方向の伸縮作用を及ぼす。

【０００３】ドイツ国特許公開公報 ＤＥ ３９ ３１
１３８ Ａ１ に記載されている締付け工具において
は、その円筒形本体に、締付けケーシングが触座し、該
締付けケーシングは、チタンまたはチタン合金から成
り、かつその工作物と接触する表面は、堅い層を有して
いる。この締付けケーシングは、端部側に形成された半
径方向フランジにより、対抗リングを通して、心棒本体
のカラーに固定される。拡張ケーシングの固有の締付け
区画は、一体的に形成された環状室を囲繞し、該環状室
はその端部が密封リングにより、心棒本体に対して密封
され、かつこの心棒本体を通って延びる管路により、圧
力流体の作用を受ける。拡張ケーシングは半径方向の歯
を有し、該歯の尖端は焼入れされている。特に拡張ケー
シングに使用される材料により、この実施例は高価とな
り、この時優れた回転性を得るために、通常必要とされ
るチタンケーシングの精密加工には、相当大きな機械
的、および人的労力が要求される。

【０００４】ドイツ国特許公開公報 ＤＥ ３９ ０９
６３０ Ａ１ には、工作物を引張力によって、精密
に締付けるための締付け工具が記載されており、この締
付け工具においては、その中に固定された拡張ケーシン
グが、緩解状態においては、小さな遊隙で動き得るよう
に、締付け工作物内に触座し、かつ作動時には圧力媒体
により、工作物を締付け工具に対し、精密にかつ堅く固
定し得るようになっている。在来の鋼製ケーシングにお
いては、実質的に大きな引張率を得るために、拡張ケー
シングはいわゆる形状記憶合金によって形成され、この
合金はオーステナイト状態においては、組織の可逆応力
誘導的な変化可能性によって、マルテンサイト状態に駆
動される。拡張ケーシングの締付けは、特別の円錐ねじ
により機械的に行われ、または締付け心棒の周囲面と、
拡張ケーシングの内面の間に設けられた環状室に、圧力
流体を導入することにより液圧的に行われる。圧力流体
を導入するために、締付け心棒内に軸線方向中央管路
と、該管路から分岐する半径方向管路が形成される。な
おこの締付け工具は、使用される合金のために安価であ
る。

【０００５】最後にドイツ国特許公開公報 ＤＥ ３１
１６ ２８９ Ａ１ により、液圧的に拡張し得る拡
張ケーシングが公知であり、この拡張ケーシングは繊維
補強プラスチックから成り、かつその端部においては、
特別に成形された鋼製リングが心棒本体に固定されてい
る。制限された長さを有する、心棒本体の中央孔の中に
は、壁の薄いケーシングが触座し、このケーシング内に
は、端部にねじ込まれるシリンダヘッドの円筒形支持部
材が突出している。さらにこの薄壁のケーシングの内部
空間には、ピストンが位置し、そのピストン棒はシリン
ダヘッドと、締付け工具に装架された心棒を貫通し、か
つ外部作動装置に連結されている。ピストンと、シリン
ダヘッドの円筒形区画の間の作動空間は、心棒本体内の
孔を通して、締付け心棒と拡張ケーシングの套面間に形
成された、外部環状室と流動的に連結されている。実際
に、繊維補強プラスチックから成る拡張ケーシングを使
用する場合には、大きな欠点が現れる。許容可能な回転
特性を得るためには、ケーシングを、その外套面または
内套面を締付けて加工する必要がある。この場合は通常
補強繊維が切断され、かつ（または）露出され、この繊
維は破砕されて大きな摩滅の原因となる。さらに作動期
間が長期に亙る時は、微少亀裂が観察され、この亀裂は
特に使用したガラス繊維、および合成樹脂の弾性係数を
変化せしめ、かつ繊維、およびプラスチック間の対立層
に、問題となる付着関係を発生させる。合成樹脂内に包
埋された強靭な繊維の付着を改良するためには、追加的
に付着強化剤を使用する必要があり、特に作動期間が長
期に亙る場合には微少亀裂の発生、および使用媒体に対
する拡散密封性が不十分となる危険が発生する。さらに
プラスチック材料内の、補強繊維の均一な分配、および
許容し得る配置は、実際的には実現し難く、応力の集中
が生じ、これは最終的に回転精度を不十分にする原因と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
の形式の締付け工具の、周知の実施例に伴う欠点を除去
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は、特許請求の
範囲請求項１に記載された特徴により解決される。

【０００８】

【発明の実施の形態】拡張ケーシングの材料として、所
定の耐クリープ性を有するプラスチックを使用すること
により、繊維補強プラスチックに伴う応力集中と、繊
維、および合成樹脂の間に生じる付着の問題が消除さ
れ、それによって微少亀裂の発生、および回転特性を不
十分にする主因が除去される。本発明によって形成され
る拡張ケーシングは、鋼製の周知の実施例に比して、多
層の厚壁によって形成され、かつ所定領域の内部におい
て後加工を行うことができる。この事は実際的に、各使
用者が、完成した心棒、またはチャック自体に、所要の
締付け直径を与え得ることを意味する。本発明によって
形成された拡張ケーシングの伸長率は、ほぼ０．５〜
２．０％に達し、したがって鋼または繊維補強合成樹脂
製のケーシングの場合に比して、相当大となる。

【０００９】使用されるプラスチックは、その最小クリ
ープ特性に起因して、その時間的クリープ強度は大とな
る。その水分吸収率は実際的に零であり、したがって高
度の形状安定性と、拡散密封性を有し、特に圧力媒体に
対する拡散密封は高い。使用されるプラスチック材料の
別の優れた性質は、拡張ケーシングの締付け時における
形状復帰可能性が優れ、熱抵抗が１００℃を超え、摺動
特性、摩耗特性、耐紫外線性、および締付け特性が共に
大きいことである。

【００１０】本発明による締付け工具の、前記のような
所要特性を得るためには、拡張ケーシングを締付けた状
態における、該拡張ケーシングの配置、および支持状態
が重要であり、拡張ケーシングは締付け心棒上に、また
はチャック内に、遊隙が生じないように、または軽いプ
レス嵌めによって押入れられ、続いて固定される。この
時は、拡張ケーシングの形が、自動的に心棒またはチャ
ックから成る本体に適合し、このようにして固定された
締付け拡張ケーシングは、続いて精密に加工され、これ
によって非常に正確な回転特性が得られ、締付け状態に
おける測定値は、完全工作物の場合は、２μｍとなる。

【００１１】この配置において基体と、拡張ケーシング
の壁の間に、圧力媒体を供給するために、拡張ケーシン
グ区画の全長に亙って、好ましくはらせん形の溝が設け
られ、該溝は基体内を延びる圧力媒体管路に連結され、
拡張ケーシングの締付けによって、これら両壁の間に形
成される全間隙に、圧力媒体を導入する。

【００１２】本発明の別の特徴は、締付け力発生の特別
の形態で、この力は締付け工具の工作物側から手導的に
取入れられ、たとえば直径が８ｍｍ以下の小さな心棒
を、安全に、かつ精密に締付けることができる。このた
めに使用される心棒内の孔は、棒状の作動工具、たとえ
ば六角形箱スパナを挿入し得るような大きさを有し、ね
じ運動によって、締付け工具の後方拡大部分内に設けら
れたピストンを動かし、かつ対応する高い流体圧力を、
予め設けられた室内に発生させるような大きさでなけれ
ばならぬ。したがって圧力流体は、管路を通して基体
と、拡張ケーシングの間の前記らせん溝に押入れられ、
溝通路間に位置する領域においては、ケーシングを半径
方向に拡張せしめ、ほぼ環状円筒形の貫通室を形成する
ようになっている。このような作動態様は取り扱い上の
利点を有し、かつ心棒をチャック内に締付ける回転機械
に対する前提条件の一つであり、この場合工作物の導
入、および該工作物の締付けは、同じ側から行われる。

【００１３】本発明の適切な形態および変形は、特許請
求の範囲請求項２以下に記載されている。

【００１４】本発明の他の特徴、および利点は、線図的
に示された実施例に関する次の説明によって明らかとな
る。

【００１５】

【実施例】図１に示された締付け心棒は、円筒形多段締
付け心棒本体１を含み、その小さな端部区画には、多数
の板状工作物２が、拡張ケーシング３によって心決めさ
れ、かつ正確に回転するように締付けられている。この
実施例においては、拡張ケーシング３は一定の直通壁厚
を有し、かつ熱プラスチック、特にＰＥＴ、ＰＢＴ、お
よびＰＣのような線形ポリエチレンと、その混合物、お
よび重合混合物（塩化ポリエチレンを含む、衝撃延性の
高い重合混合物）から成っている。拡張ケーシング３は
その一端に半径方向カラー４を有し、該カラーは本体１
の環状肩５によって支持され、この時支持面には密封リ
ング６が配置される。この半径方向カラー４は、環状肩
５、および密封リング６に対し、キャップナット７によ
って押圧され、該ナットは環状肩５に隣接する心棒本体
１の部分にねじ込まれる。

【００１６】心棒本体１の中には、多段中央孔８が形成
され、この孔は図１の右端にブッシュ９を受入れるため
の拡大部分を有している。このブッシュ９に続く平壁の
延長部分１０において中央孔８は、棒状の六角スパナを
挿入するに十分な直径を有している。この延長部分１０
にはねじ部分１１が続き、該ねじ部分の中には、雄ねじ
を有する調節ねじ１２と、箱スパナを受入るための六角
形凹所１３が配置されている。この調節ねじ１２はピス
トン棒１４と作動的に連接され、そのピストン１５は、
密封装置１６によって、中央孔の拡大部分１７内に、軸
線方向に移動し得るように配置されている。中央孔８の
拡大端部には、中央弁装置２０を備えたストッパ１９が
固定され、かつ密封リング２１によって密封されてい
る。弁装置２０は玉弁２２から成り、この玉弁は場合に
よっては軸線方向において、調節可能の支持部材によっ
てその座に保持され、かつ中央孔８の圧力媒体室を形成
する部分１７に至る中央逃がし孔２３を閉鎖する。

【００１７】ストッパ１９はその端面と、心棒本体１に
形成された環状肩の間に、小さな環状空間１８を形成
し、該空間は一方においては作動空間１７と、他方にお
いては軸線と平行に心棒本体内を通る圧力媒体管路２４
と流動的に連通している。この圧力媒体管路２４はらせ
ん溝２５と通じ、該らせん溝は図示の実施例において
は、拡張ケーシング３を担持する心棒本体の部分の外套
に形成されている。このらせん溝２５の端部には、密封
リング２６が位置し、該密封リングは前記密封リング６
と共働し、拡張ケーシング３の作動締付け部分を制限す
る。弛緩状態においては、拡張ケーシング３は心棒本体
１の対応する部分に、軽くプレス嵌めされ、該部分の内
面がらせん溝２５上において、この心棒本体部分の外套
に対し、連続的加圧接触によって触座するようになって
いる。

【００１８】拡張ケーシングのプラスチック材料は、あ
る種の形状安定性を有し、該拡張ケーシングがその弛緩
状態においては、大きな加圧接触面により、かつその環
状フランジ４の締付け力により、心棒本体１の関連部分
に固定されるから、このように締付けられる拡張ケーシ
ング３の外周は精密に加工され、高精度の心決め、した
がって優れた回転特性が得られるようになる。

【００１９】六角形スパナ（図示せず）を、調節ねじ１
２の凹所１３に挿入した後、この調節ねじ１２を回転す
れば、ピストン１５は軸線方向に押動され、それによっ
て作動空間１７内に封入された流体が、細隙状の環状空
間１８を通して、軸線方向と平行な管路２４に流入し、
かつ該管路かららせん溝２５に押し出される。したがっ
て拡張ケーシング３は半径方向に、同じ形で拡開し、こ
の拡張ケーシング３の内壁と、らせん溝２５を含む心棒
本体１の外壁の間に、小さな長手方向の環状空間を形成
する。

【００２０】図２に示されたチャックにおいては、円筒
形基体３０は、端面側が開放された円筒形凹所３１を有
し、該凹所内には本発明による拡張ケーシング、すなわ
ち締付けケーシング３２が、軽く圧力嵌めされ、この拡
張ケーシング３２の外壁が、軽い加圧接触によって、凹
所３１の内壁に触座するようになっている。拡張ケーシ
ング３２は、端部が半径方向内方に突出したカラー３３
を有し、該カラーは凹所３１の端部において、ねじ３４
により基体３０に、取り外し自在に固定された圧力部材
３５に対する衝当部材として働く。拡張ケーシング３２
は、図１に示された実施例の拡張ケーシング３と同様な
材料によって形成される。凹所３１を囲繞する壁の中に
は、らせん溝３６が形成され、該らせん溝は中央環状空
間３７と連通している。溝３６を含む長手部分は、二つ
の環状密封部材３８、３９によって制限される。環状空
間３７は基体３０内を通る圧力媒体管路４０によって、
外方圧力媒体供給源（図示せず）と連通する。さらに基
体３０、および圧力部材３５内には、中央孔４１が形成
されている。

【００２１】図２に示されたチャックの機能、すなわち
作動態様は、図１による締付け心棒の作動態様に対応
し、チャックは凹所３１内に挿入された円筒形構造部材
を、規定通りに固定する。

【００２２】本発明は前述の実施例、および詳細に制限
されるものではない。したがってらせん溝２５、および
３６の代わりに、軸線方向溝、および（または）環状溝
を設けることができる。さらに図示の環状密封部材６、
２６、および３８、３９は、拡張ケーシングの端部を補
強し、強い焼き嵌によって、本体１または３０に嵌め込
まれる時は、事情によっては省略することができる。さ
らにまた、溝２５、および３６は拡張ケーシングの壁の
中に形成することができる。本体が比較的軟らかい材
料、たとえばアルミニウム、またはアルミニウム合金か
ら成っている時は、拡張ケーシングを正確に固定するた
めに、適当な心決め部材を挿入することができる。

【００２３】本発明によるプラスチック製拡張ケーシン
グは、構造の簡単な、かつ低廉な品物であり、必要に応
じ敏速に、かつ安価に交換し得ると言う、特に実用的な
性質を有している。本発明によるプラスチック製拡張ケ
ーシングの壁厚は、相当大であり、在来の鋼、チタンま
たは形状記憶合金製の拡張ケーシングより８倍程大とな
り、かつその引張率は周知の拡張ケーシングの実施例よ
り相当高いから、場合によっては部分的に摩滅した拡張
ケーシングを、使用者が後加工することができる。さら
に本発明による拡張ケーシングは、耐摩耗性の、堅い表
面層を有するものとなすことができる。最後に本発明に
よって形成される拡張ケーシングは、円形外の断面を有
するものとなすことができ、この場合は該断面は、挟む
べき品物の、内周面または外周面に適合せしめられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】締付け心棒として形成された締付け工具の軸線
方向断面図；

【図２】チャックとして形成された締付け工具の軸線方
向断面図。

【符号の説明】

１ 締付け心棒本体 ２ 工作物 ３ 拡張ケーシング ４ 半径方向カラー ５ 環状肩 ６ 密封リング ７ キャップナット ８ 中央孔 ９ ブッシュ １１ ねじ部分 １２ 調節ねじ １３ 挿入孔 １４ ピストン棒 １５ ピストン １７ 拡大部分 １８ 環状空間 １９ ストッパ ２０ 弁装置 ２１ 密封リング ２２ 玉弁 ２３ 逃がし孔 ２４ 圧力媒体管路 ２５ らせん溝 ２６ 密封リング ３０ 基体 ３２ 拡張ケーシング ３３ カラー ３６ らせん溝 ３７ 環状空間 ４０ 圧力媒体管路 ４１ 中央孔

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構成部材、たとえば工作物、工具軸等を
   引張力によって、正確に締付ける締付け工具であって、 −基体（１；３０）と、 −基体（１；３０）の一部分に釈放自在に装架され、か
   つ半径方向に、弾性的に変形し得る拡張ケーシング
   （３；３２）で、軸線方向に隔置された密封部材（６、
   ２６；３８，３９）を有し、該密封部材が拡張ケーシン
   グの有効套面と、これと相対する基体（１）の壁の間の
   圧力室を密封するようになっている拡張ケーシングと、 −前記圧力室に圧力媒体を導き、かつ該圧力室から圧力
   媒体を排出する装置を有する締付け工具において、 −前記拡張ケーシング（３；３２）が、少なくともその
   半径方向に変形し得る部分が、壁の厚い、耐クリープ性
   の熱プラスチック材料から成っていることを特徴とする
   締付け工具。
2. 【請求項２】 拡張ケーシング（３；３２）の半径方向
   端部区画が、その半径方向変形可能部分として、形状安
   定的に形成され、かつ基体（１；３０）の関連部分に、
   密封的にプレス嵌めされている請求項１記載の締付け工
   具。
3. 【請求項３】 拡張ケーシング（３；３２）が、少なく
   とも一つの半径方向カラー（４；３４）を有し、基体
   （１；３０）に対し、釈放自在に固定されている請求項
   １または２記載の締付け工具。
4. 【請求項４】 拡張ケーシング（３；３２）、および基
   体（１；３０）の半径方向変形可能部分の共働壁の間
   に、溝状の圧力媒体管路（２５；３６）が設けられ、該
   管路が、基体（１；３０）内を延びる管路（２４；４
   ０）を通して、圧力媒体導入装置に、流動的に連結され
   ている請求項１記載の締付け工具。
5. 【請求項５】 溝状圧力媒体管路（２５；３６）が、ら
   せん溝の形に形成されている請求項４記載の締付け工
   具。
6. 【請求項６】 締付け心棒を形成する基体（１）内の中
   央に、ピストン・シリンダ・ユニット（１４〜１７）が
   配置され、該ユニットのピストン（１５）が、調節部材
   （１２、１３）を通して、自由締付け側から、手動的に
   押出し得るようになっており、かつその作動空間（１
   ７）が、端部側環状室、および軸線と平行に、基体内を
   延びる管路（２４）を通って、圧力室（２５）と流動的
   に連結されている請求項１記載の締付け工具。
7. 【請求項７】 拡大された中央孔（８、１７）の中に、
   密封的に配置されたピストン（１５）が、そのピストン
   棒（１４）を通して、中央孔（８）のねじ区画（１１）
   内に位置する調節ねじ（１２）と作動的に連結され、該
   調節ねじが、心棒の自由端部から導入された工具の回転
   によって、調節され得るようになっている請求項６記載
   の締付け工具。
8. 【請求項８】 基体（１）の心棒側端部に、作動空間
   （１７）に対し圧力媒体を供給し、または排出するため
   の弁装置（１９〜２３）が配置されている請求項６また
   は７記載の締付け工具。