JPS5933541Y2 - 積層された素子保持用の拡大可能な心棒 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の背景と簡単な説明 この考案は心棒の長手方向沿いに面対面の関係に位置す
る一連の被加工物その他の素材を、機械的に拡張しうる
心棒によってクランプするようにした心棒に関する。

さらに詳細には、この心棒は、その一端で始まり、他端
で終る順序で一群の被加工物を順次クランプするように
した構造的特徴を有する。

貫通する円筒状の内孔を有する一個以上の被加工物その
他の素材をクランプして固着させるための種々な形式の
拡張可能な心棒が従来から設計されている。

たとえば、拡張可能なコレットの相互間のくさび作用、
または個々のコレット表面と同様にテーパ表面を有する
隣接構造体同土間のくさび作用によって拡張できる一連
の拡張可能なコレットや類似の構造体を利用することは
知られている。

コレットそのものは、代表的には、これに組み合わされ
る構造体に対して軸方向に（さび込めが行なわれる際に
コレットが円周方向に拡張されることが可能なように１
個以上のスロットが形成されている。

この種の代表的な構造を示す特許には、米国特許第２５
７３９２８号、同第 ２７３４７４９号、同第２７５５０９３号、同第３０７
３６１０号、同第３００９７４７号および同第３１９２
８２０号がある。

米国特許第２５７３９２８号および同第 ３０７３６１０号に示されているように、クランプされ
るべき被加工物などの素材の数に匹敵すべく充分な数の
拡張可能なコレットでつくられた心棒によって一連の積
み重ね被加工物などの素材をクランプすることも知られ
ている。

米国特許第２５７３９２８号の第６図には、機械的に一
連の別々のフライスを、これら別々のフライスの内孔な
把持すべく機械的に拡張されうる一連のリング上にクラ
ンプすることが示されている。

米国特許第３０７３６１０号の図面には、積み重ねられ
た一連の被加工物をゴムリングの拡張によってそれら被
加工物の中央内孔で把持するようにした上記と同様な構
成のものが示されている。

この考案の主たる目的は、積み重ねられた多数の円筒状
の被加工物を、それらが多数の同一な平歯車やはずば歯
車に形成されるように機能する切削または研磨素子に対
して極めて割子かつ公知の関係で保持される目的でこれ
らをクランプする問題を解決することに関する。

これらの被加工物自体は、それらの中央内孔径および外
径に対して一定の許容範囲内で製作される性質のもので
ある。

この仕事の各要件に対して公知原理のクランプ方法を適
用する際には、被加工物のそれぞれの内孔に係合すべく
拡張されるように一連のコレットを有する心棒によって
一連の被加工物の各々を完全かつ開平にクランプするの
には多くの困難があることが直ちに判明したのである。

内孔のサイズにおける極めて僅小な差異でも、軸方向に
共に機械的に圧迫されている拡張可能なコレットを用い
て一連のコレットのそれぞれを半径方向に拡張させるこ
とによって個々の被加工物の完全なりランピングを達成
するという特別な問題が生じるわけである。

たとえば、被加工物の集積の中にサイズの小さいものが
あった場合とは、一連のコレットのうちの各隣接するコ
レットの順次の拡張は目茶目茶になり、またこの小サイ
ズの被加工物の前後に位置する被加工物は、シークエン
シャルなりランピングが不首尾となった結果として、そ
れらに関連するコレットによるクランピングが不充分な
ものとなることがあるわけである。

このような問題を解決するために、一連のコレットのそ
れぞれのコレットの拡張シーフェンスな一層確実に行な
う試みがなされるとともに、またクランプ用の力が与え
られる端部とは離隔している一連のものの端部で初期ク
ランプを行なうための手段を試みることに決定した次第
である。

被加工物の集積の一端部でクランプが達成されたあとで
、それぞれの順次の被加工物は、最初のクランピングの
一端部からこの集積の他端部まで順次に進行するシーフ
ェンスを以てクランプされるのである。

このようにして、各被加工物の充分かつ完全なりランピ
ングが達成されるのである。

かかるシークエンシャルなりランピングを遂行するため
に、この考案の心棒は、かかる一連のコレットのうちの
各々を拡張させるための可変的な力の要件を用いて設計
されたものであり、この可変的な力の要件は、一連のも
のの一端部向けの力の要件よりもその他端部間げの力の
要件が順次大となるものである。

個々のコレットに対してこのような可変的力の要件を与
える一方法としては、一連になっているそれぞれ別個の
コレットのスフリング率を可変になるように設計するこ
とである。

ここでいう「スプリング率」とは、金属その他の材料の
コレットを、その静止状態にあるときの正常形状から半
径方向に拡張され容易度を意味する。

スプリング率の変化は、各コレットを製作する材料の厚
さを変えるか、または個々のコレットに形成されるスロ
ットの数を変えることによって与えられる。

最大の変化は、厚さとの変化とスロット数の変化との組
合せによって達成される。

一連のコレットを拡張させるための可変的な力の要件を
与える別の方法としては、径の小さいコレットをその把
持位置まで拡張するのに要する力が、径の大きいコレッ
トを同様な把持位置まで拡張するのに要する力よりも大
きくなるように個々のコレットの外径を変化することで
ある。

コレット設計におけるこの種の変化は、所望ならば材料
の厚さの変化およびスロット数の変化と組合せることが
可能である。

この考案の特定の態様においては、被加工物が平歯車ま
たははすば歯車に加工される際に円筒状の被加工物の集
積をクランプして保持するための心棒が提供される。

心棒は、この心棒に担持される被加工物の数と同じ数の
一連の拡張可能なコレットを含み、また各コレットは心
棒のハブと接触する基部とこの心棒によって保持される
被加工物の内孔と接触する拡張可能部とを有する円筒状
部材を含む。

各コレットの基部は外側テーパ表面を担持し、また各コ
レットの拡張可能部は、このような一連のコレットが心
棒のハブ上に重ね合された関係で積層されるときに隣接
する次のコレットの基部の外側テーパ表面と組み合わさ
れる内側テーパ表面を有する。

このようにして、各コレットは、最初のコレットが隣接
する次のコレットとくさび係合するように軸方向の移動
をすることによって拡張されることができ、そのような
移動はこれら一連のコレットのうちの最後のコレットに
達するまで一連の全体のコレットへ伝達される。

個々のコレットのクランピングに対する必要なシーフェ
ンスを与えるためには、クランプする力が与えられる一
端部から離隔した他端部におけるコレットが半径方向に
拡張されて、それの関連する被加工物のクランピングが
行なわれる以前に、一連の全体のコレットの軸方向の移
動が行なわれることが重要である。

このことは、その一連のもののうちの個々のコレットの
スプリング率、スロット数またはそれらの外径を変えて
、それぞれの次々のコレットがそれらの把持位置まで拡
大される以前に、上記一連のものの最後のコレットが一
層容易にその完全把持位置まで半径方向に拡張されるよ
うにすることによって達成される。

一連のコレットの拡張のための可変的な力の要件を利用
することのほかに、この考案においては、心棒上に載置
された各被加工物間の位置において心棒上に担持された
一連のリングを選択的に利用してもよい。

これらのリングには、被加工物内に形成された開口部内
へ挿入するためのピン部材を設けて、積層された被加工
物のそれぞれをこの積層中の他の被加工物に対して有効
に固着させるのである。

この考案の上記およびその他の特徴は、次の詳細な説明
によって更に明らかになるであろう。

その記載においては、以下に簡単に説明するように、添
付図面を参照するものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に従って多数の被加工物を担持する
心棒組立体の断面図である。 第２図は、第１図の組立体のうちの１つのコレラトラ一
部所面で示した立面図であって、第１図のものと同じ大
きさである。 第３図は、第２図のコレットのｍ＝端部の立面図である
。 第４図は、第２図と同様な図であって、第１図の組立体
の末端のコレット構造を示す。 第５図は、第１図に示す形式の心棒上にクランプされた
被加工物の整列を維持するためのリングと関連する積層
された歯車の断面図である。 考案の詳細な説明 第１図を参照すると、この考案の心棒は５個の被加工物
１０をクランプして保持しながらこれらの被加工物を平
歯車またははすば歯車に切削その他の方法で形成するよ
うに設計された組立体を参照して図示されている。 被加工物の数の多少は設計上の問題であり、第１図の説
明はこの考案の改良点を用いた設計の単に一例にすぎな
い。 図示のように、この組立体は円筒状のハブ１２を有して
おり、このハブは機械の仕事スピンドルに固着された基
部１４を有する。 ハブ１２は、嵌着される管状部材１６およびそれに関連
する作動用ロンド１８を受は入れるための貫通内孔を有
する。 この作動用ロンド１８は結合ロンドなどの構造体（図示
せず）に順に固着されていて心棒の中心軸１９沿いに軸
方向に前進、後退される。 作動用ロンド１８がこのように移動されると、これと−
緒に管状部材１６も運搬されるのである。 管状部材１６の頭部２０は組立体のハブ１２沿いに配置
された一連のコレット２２に対してクランプ運動および
その解除運動を伝達するように機能する。 この組立体は、作動用ロンド１８を第１図で左方へしか
もこの頭部２０とそのくさび表面２４とが一連のコレッ
ト２２との緊密な接触がら離れる制限位置まで移動した
結果として、クランプ解除状態のものが示されている。 作動用ロンドが第１図において右方へ移動されると、（
そのくさび表面２４によって）頭部２０から隣接する最
初のコレットへ軸方向の力が伝達されるとともに、その
軸方向の力はその一連のコレットの次々のものへ、そし
てそれらの末端まで伝達される。 最初のコレット２２の早期の半径方向の拡張があって最
初の被加工物１０（ともに第１図の左側）との完全係合
が生じると、この最初のコレットからこれら一連のもの
の残りのコレットへの軸方向の力の伝達が行なわれない
結果となる。 このことは、たとえば最初の被加工物の中央内孔の径の
大きさがやや小さいもののときに生じる。 また、これと同じようなアンダーサイズという条件が存
在する場合には、均一な力の伝達に対する同様な障害が
この積層された被加工物の如何なる位置でも起るのであ
る。 これを防止するために、心棒は、かかる一連のもののう
ちの別々のコレット２２の各々を拡張するための可変的
な力の要件をもって設計される。 このことは、頭部２０に最も近い最初のコレット２２が
、一連となっているものの末端に位置する最終のコレッ
ト２２と同じように容易には完全拡張しないように設計
することによって達成される。 中間のコレットは段階的に増大する拡張差特性を与えて
設計され、以て心棒の一端から他端に亘って漸進する拡
張シーフェンスが得られる。 この考案の心棒に対して必要な個々のコレットの拡張率
を変化させる方法はいくつかある。 第２図および第３図を参照すると、各コレットは基部２
６と拡張可能部分２８とを含むことが判る。 これらの基部と拡張可能部分とは、図示の態様では単一
構造として一体的に形成されているが、別態様構造とし
て所望の機能を達成するために別々の構成素子として形
成させることも可能である。 基部２６は、心棒組立体のノ・ブ１２上を摺動すべく比
較的長い内周表面３０を含んでいる。 この表面３０の長さは、それがコレットと心棒のノ・ブ
の関係を安定化するとともに、コレットが心棒の軸に対
してねじれまたは曲る傾向を少なくするのに役立つので
、重要である。 これによって、一連のコレットの一端から他端への力の
円滑な伝達が保証される。 基部２６は、コレットに截頭円錐形の外側表面を与える
テーパ表面３２を有する。 このテーパ表面の機能は、隣接コレット構造体との関係
に関連して述べることにする。 各コレット２２の拡張可能部分２８は、拡張可能部分に
対して可撓性を与える比較的薄いウェブ部３４を含む。 さらに、複数のスロットがコレットの拡張可能部分内へ
形成されていて、この可撓部の半径方向かつ外方への拡
張を可能にしている。 図示の態様においては、１６本のスロットが設けられて
いるが、その数はそれより多くても少なくてもよい。 拡張可能部分２８は、基部の截頭円錐形の外表面３２と
同じテーパをもつ截頭円錐形の内表面３８を含む。 これらのテーパ表面３２と３８とは、それらがクランプ
された状態からクランプ解除状態へとコレットを確実に
容易に開放するのに充分な角度を有する必要がある。 ２０〜３５度の範囲の角度でこの機能を満足させるが、
ここに記載するものとは異なる被加工物保持要件に対し
てはさらに広範囲の角度でも可能であろう。 第１図から判るように、コレットは、それぞれの拡張可
能部分のテーパ表面３８が隣接する次のコレットのテー
パ表面３２と係合するように、相互に重複関係で積層さ
れうる。 かくして、軸方向のクランプ力が一連の全体のコレット
与えられると、個々のコレット間にはくさび作用が生じ
、拡張可能部分２８は半径方向かつ外方へ拡張させられ
る。 拡張可能部分２８はウェブ３４の厚さを変えるか、また
はそこに形成されたスロット３６の数を増減して可撓性
を加減してつくることができる。 或いはまた、円筒状表面４０での可撓ウェブの外径を小
さく、または太き（して、表面４０がクランプされるべ
き被加工物その他の素子の内孔と完全クランプ位置に達
する以前に可撓量を大きくしたり小さくしたりすること
（及びこれによってかかる拡張を行なうのに必要な力に
おける対応差異を生じさせること）を必要とするように
することができる。 また個々のコレットは、末端表面４１および４２が一連
のコレットの軸方向の圧縮運動を制限するためのストッ
パとして働くような寸法に設計される。 通常には、これらの表面は、心棒がクランプ状態にあっ
ても、相互には接触しないが、（被加工物が存在しない
か、または被加工物の内孔が太きすぎる場合に）コレッ
トが被加工物によって制約されていないときには、スト
ッパ４１および４２はコレットのうちのいずれかのもの
の無制限な拡張（および破損）を防止する役目をなスノ
テする。 ストッパ４１および４２を形成する末端表面は、コレッ
ト２２０基部２６の両端部に位置している。 これらのコレットは、各基部２６が次の隣接コレットの
ウェブ部３４内に位置するようにハブ１２上へ積層され
る。 また、各コレットのストッパ４２を形成する末端表面は
次の隣接コレットのストッパ４１を形成する末端表面か
ら所定量だけ隔置されている。 クランプのモードにおいては、各コレットの基部２６が
次の隣接コレットのウェブ部３４内をノ・ブ１２沿いに
移動して、各コレットの両端表面間に形成された間隔は
減少する。 隣接するコレット間においてそれぞれの末端表面４１お
よび４２は、両末端表面の間隙が零になったときに各コ
レット間におけるそれ以上の移動を制限するためのスト
ッパとして機能する。 この制限位置において、隣接する各コレットの基部２６
はそれぞれの末端表面において当接し、その結果、隣接
するコレット間におけるそれ以上の相対的な移動を阻止
する。 この考案の原則を用いる実際の心棒構成の一例として、
第１図に示す形式のもの５個からなる一連のコレットを
、それぞれのウェブ部３４の肉厚の差が約０．０５ｃ７
ｒＬ（０，０２インチ）であるように作成された。 肉厚の最大なウェブは組立体の頭部２０に最も近い端部
（第１図において左方）におき、肉厚の最小のウェブは
心棒の上記と反対の端部に位置させた。 同じ組立体において、個々の外径（各コレットの表面４
０で測定）をコレットからコレットまでそれぞれ約０．
００５ｃｒｒＬ（０，００２インチ）だけ変えた。 最小外径のコレットをクランプ端（第１図で左方）に位
置させ、また最大径のコレットを反対端に位置させた。 スロット３６の数は、同図の左端の位置にあるコレット
が８個のスロットを、また隣接する次のコレットが１０
個のスロットを、３番目のコレットが１２個のスロット
を、そして最後の２個のコレットがそれぞれ１６個のス
ロットを有するようにコレットごとに変えた。 テーパ表面３２と３８のそれぞれの角度は３０度（第２
図に示す）である。 第１図および第５図に図示の被加工物１０は、この考案
の心棒を使用する何らかの機械と関連する切削または研
磨設備によって平歯車またはかさば歯車を形成するため
の歯車素材を示す。 この形式の歯車素材は、その歯車素材内にそれぞれの歯
車をスピンドルまたは駆動シャフト素子に固着させるボ
ルトなどの緊締部材を受は入れるように形成される多く
の装着用内孔４４（第１図）を含んでいてよい。 これらの装着用の内孔４４は、リング部材４６（第５図
参照）の使用によって心棒上に保持される積層された一
連の歯車のうちの各歯車の位置を更に制御するため選択
的に使用することができる。 そして、これらのリング部材は歯車素材が１つずつ心棒
上に積層される際に各歯車素材１００間に嵌入されるの
である。 各リング部材４６は、歯車素材１０が心棒上に載置され
るときにそれらの装着用の内孔４４と整列するように、
１個以上のピン４８が中に固着された環状リングである
。 ピン部材４８は装架用の内孔４４内に容易に受容されう
る径を有するものである。 さらに、基部リング５２には常置のピン部材５０があっ
て、それによって歯車素材が心棒上に集積される際に、
すべての歯車部材とリング４６とを基部ベース５２上に
有効に固着される。 この構成は図示の仕事には必ずしも必要ではないが、一
連のもののうちの成る被加工物がその残りの被加工物に
対して滑ったり回転する傾向があればこれをさらに制御
する特別の状況の場合に使用されうる。 この考案の心棒の用途の多くは、上述の付加的な制御様
式を必要とはしないが、たとえば歯車の切削または研磨
のような精密な形成作業では、そのような付加的な制御
様式が補助となる。 また第１図は、心棒組立体のそれぞれ別個のコレット間
に担持されるスリーブ素子５４の使用を図示する。 これらのスリーブ素子は、それがない場合に隣接コレッ
ト間に存在する間隙にブリッジして積層された個々の歯
車の受容に対して平滑な装着用表面を与える作用をする
。 この方法によれば、各歯車は心棒上に容易に装着され、
個々のコレット材間において凹凸なく各自の位置へ移動
させることができる。 この考案は単一の態様について記載されているが、この
態様の多くの修正もこの考案の範囲内に包含されるもの
である。 また、心棒は図示のものとは異なる向きであってもよく
、心棒の実際の用途では、その方向は垂直軸である。 したがって、添付の請求の範囲は、そこに特定された開
示および特定開示のものと置換可能な均等構成に照して
解釈されるべきである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．被加工物から平歯車またはかさば歯車を製作する際
   に積層された円筒状の被加工物をクランプして保持する
   ための心棒であって、この心棒の共通軸上に配置された
   一連の拡張可能なコレットを含む形式の心棒であって、
   各コレットは、上記心棒のハブに接解する基部と、かか
   る一連のコレットが上記ハブと重複関係に積層される際
   に隣接する次のコレットの基部の外方テーパ表面と組み
   をなす内方テーパ表面を有する拡張可能部分とを有する
   円筒状部材を含み、また上記心棒上に載置される各被加
   工物間の所定位置においてこの心棒上に担持された一連
   のリングを含み、各リングはそれぞれの反対表面から延
   在してこれらの被加工物のそれぞれに形成された開口内
   へ挿入されるピン部材を有することを特徴とする、心棒
   。 ２、拡張可能なコレットの数は保持されるべき被加工物
   の数と等しくなっている、実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載の心棒。 ３、前記コレットは、それらのうちのいずれかのコレッ
   トが被加工物によって抑制されていない場合に、コレッ
   トの無制限拡張を防止するためのストッパ手段を有して
   いる、実用新案登録請求の範囲第１項に記載の心棒。