SE516545C2 - Chuck - Google Patents

Description

25 30 35 o o o o co n | u | nu n n | o nu I | o | n o o u u: 516 545 '=.-' 2 Ännu ett ytterligare syfte med uppfinningen är att chucken skall vara användarvänlig, speciellt i samband med verktygsbyte.

Syftena med föreliggande uppfinning realiseras medelst en chuck som erhållit de i de efterföljande patentkraven angivna särdragen. Föredragna utföringsformer av uppfinningen är definierade i de osjälvständiga patentkraven.

Kort beskrivning av ritningarna Nedan kommer ett antal exempel på känd teknik samt ett antal utföringsformer av chucken enligt föreliggande uppfinning att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, där Fig la-le schematiskt visar några kända typer av chuckar; Fig 2 schematiskt visar ett snitt genom en första utföringsform av chucken enligt föreliggande uppfinning; Fig 3 schematiskt visar ett snitt genom en andra utföringsform av chucken enligt föreliggande uppfinning; Fig 4 visar en sprängvy av utföringsformen enligt Fig 2; Fig 5 schematiskt visar ett snitt genom en tredje utföringsform av chucken enligt föreliggande uppfinning; Fig 6 schematiskt visar ett snitt genom en fjärde utföringsform av chucken enligt föreliggande uppfinning; Fig 7 visar en sprängvy av utföringsformen enligt Fig 5; och Fig 8 visar en sprängvy av modifierad variant av utföringsformen enligt Fig 5.

Beskrivning av känd teknik samt föredragna utföringsformer av chucken enligt föreliggande uppfinning I Fig la visas en chuck av typ ”Weldon”. Vid denna typ av chuck använder man sig av en radiell skruv, vilken spänner fast verktyget genom att verka på ett eller flera plan som är anordnade på verktygets skaft. Denna typ av chuckar är konstruktivt enkla, dock utsätts skruven och dess infästning 10 15 20 25 30 35 o u o n nu o 516 545 3 för höga påkänningar och chucken uppvisar varierande styvhet i olika belastningsriktningar. Verktygets skaft måste vara försett med ett slipat plan, vilket höjer tillverkningskostnaden för verktyget samtidigt som det utgör en anvisning på verktygsskaftet.

I Fig lb visas en chuck av typ ”Whistle Notch”, varvid chuckar av denna typ är konstruktivt snarlika ”Weldon”- chuckar, dock är planet på verktygsskaftet så orienterat att den kraft som skruven utövar på verktygets skaft har en komposant, vilken är riktad från verktygets fria ände, i axiell riktning av detsamma.

I Fig lc visas en hylschuck, vilket är en mekanisk chuck som innefattar en gängad hylsa samt en konisk lös hylsa, varvid en gängad spännmutter som samverkar med den gängade hylsan förskjuts axiellt och förskjuter i sin tur den lösa koniska hylsan, vilket åstadkommer en fastspänning av verktyget. Denna typ av chuckar är styva i radiell led men den spännkraft som kan åstadkommas är begränsad och chucken är inte speciellt slank.

I Fig ld visas en hydraulisk chuck, varvid denna typ av chuckar vanligen innefattar ett metallmembran som omger verktygets skaft, varvid sagda metallmembran pàförs ett hydrauliskt tryck och pressas mot verktyget, vilket resulterar i fastspänning av detta. Denna typ av chuckar kan göras relativt slanka, dock är de förhållandevis veka i radiell led då membranet vanligtvis medger en viss rörelse av verktyget.

I Fig le visas en krympchuck som bygger på den principen att chucken vidgas genom värmning, varvid en fastspänning av verktyget erhålls när chucken svalnar. Denna princip ger goda spännkrafter, dock är verktygsbyte tidsödande då chucken måste värmas och därefter åter svalna innan den kan tas i bruk.

Den i Fig 2 och 4 schematiskt visade utföringsformen av chucken enligt föreliggande uppfinning innefattar en hylsa 1, en verktygsupptagande del 3 samt en kopplingsdel 5, vilken exempelvis ingår som en del i en verktygshållare av typen ISO- kona, COROMANT CAPTOø eller annan lämplig hållare, medelst vilken chucken fastspänns i en spindel. Den verktygsupptagande delen 3 innefattar en urtagning 7, varvid ett verktyg 9, i detta fall en borr, är upptagen i sagda urtagning 7. 10 20 25 30 35 515 545 '-.-' 4 Urtagningen 7 har vid utföringsformen enligt Fig 2 en relativt sett kort axiell utsträckning, dvs sagda urtagning 7 sträcker sig endast utefter en del av den verktygsupptagande delens 3 axiella längd.

Den verktygsupptagande delen 3 har utvändigt, i området för urtagningen 7, en svagt konisk form, varvid enligt konceptet för föreliggande uppfinning konvinkeln bör ligga i intervallet 0,3-l5°, och företrädesvis i intervallet 1-l0°.

Generellt kan sägas att den verktygsupptagande delen 3 har tunna väggar, vilket är ett viktigt särdrag för att en god funktion skall erhållas hos chucken enligt föreliggande uppfinning.

Hylsan l har en invändig genomgående begränsningsvägg 10, vilken likaså är svagt konisk och har en konvinkel som i princip överensstämmer med konvinkeln hos den verktygsupptagande delen 3. Utvändigt har hylsan 1 i den visade utföringsformen cirkulärcylindrisk vilken dock inte har någon direkt betydelse för chuckens funktion, dock form, måste hylsan vara så utformad vad gäller godstjocklek och materialval att den klarar de påkänningar som uppträder då chucken befinner sig i verksamt läge, vilket beskrivs mer ingående nedan. Det är även viktigt att hylsan 1 utvändigt är så utformad att den kan fasthållas i ett fixerat läge i samband med att hylsan 1 och den verktygsupptagande delen 3 förskjuts axiellt relativt varandra, se nedan, för montering och demontering av verktyg.

Utföringsformen enligt Fig 3 skiljer sig från utföringsformen enligt Fig 2 genom att urtagningen 7' har en större utsträckning i axiell led än urtagningen 7. Såsom framgår av Fig 3 sträcker sig urtagningen 7' in i kopplingsdelen 5, vilket innebär att den verktygsupptagande delen 3' får en längre verksam axiell utsträckning.

Utföringsformerna enligt Fig 2 och 3 fungerar på i princip samma sätt, varvid montering av ett verktyg i chucken enligt Fig 2 och 3 går till så att verktyget 9; 9' placeras i urtagningen 7; 7' i den verktygsupptagande delen 3; 3', Därefter förskjuts hylsan 1 upp över den utvändigt konformade verktygsupptagande delen 3; 3', i riktning från dess fria ände mot kopplingsdelen 5, varvid den tunnväggiga vertygsupptagande 10 15 20 25 30 35 516 545 äffä.f-2..f~.:=-ífëïš 5 delen 3; 3' därvid deformeras något elastiskt under alstrande av en på verktyget 9; 9' verkande fasthållande kraft. Själva förskjutningen av hylsan l relativt den verktygsupptagande delen 3; 3' kan ske på olika sätt med användande av någon lämplig utrustning. Principen bör vara att hylsan l och den verktygsupptagande delen 3; 3' var för sig fasthålls i fixerade lägen, varefter en kraft pàförs som orsakar en inbördes axiell relativförskjutning av hylsan 1 och den verktygsupptagande delen 3; 3'. Fasthållningen av den verktygsupptagande delen 3; 3' kan ske medelst det vanligen förekommande gripperspàret ll i kopplingsdelen 5 medan fasthàllningen av hylsan l kan ske medelst flänsar eller medelst ett eller flera spår på dess utsida som passar mot motsvarande spår i den tänkta monteringsfixturen. Den " erforderliga kraften för att åstadkomma den aktuella relativförskjutningen av hylsan l och den verktygsupptagande delen 3; 3' kan åstadkommas på exempelvis hydraulisk, pneumatisk eller mekanisk (exempelvis hävarm) väg.

I det fall att relativförskjutningen medför att hylsan 1 förskjuts i riktning mot kopplingsdelen 5 kommer en fasthållande kraft att utövas på verktyget 9; 9' i den verktygsupptagande delen 3; 3'. Principen för uppfinningen är att konvinkeln hos den verktygsupptagande delen 3; 3' och den invändiga begränsningsväggen 10 hos hylsan 1 är så liten att den är självhämmande, dvs hylsan 1 hålls på plats av friktionen. Såsom redan påpekats ovan bör konvinkeln ligga i intervallet 0,3-l5°, och företrädesvis i intervallet l-l0°.

Vilken vinkel man väljer inom intervallet beror på vilken friktion som finns i kontakten mellan de konformade ytorna, varvid denna friktion i sin tur är beroende av ytornas beskaffenhet samt eventuella beläggningar som kan användas.

Vid den i Fig 5 och 7 visade utföringsformen av chucken enligt föreliggande uppfinning är hylsan 1” försedd med en första utvändig gänga 12” vid den ände av hylsan 1” som är vänd mot kopplingsdelen 5”.

Den verktygsupptagande delen 3” är vid utföringsformen enligt Fig 5 och 7 i princip likadant utformad som den verktygsupptagande delen 3 vid utföringsformen enligt Fig 2, 10 15 20 25 30 35 516 545 ffff2fÃf-§..f-.:=-šffiëïšf " 6 dock har den verktygsupptagande delen 3” enligt Fig 5 en andra utvändig gänga 13” i anslutning till kopplingsdelen 5”.

Chucken enligt Fig 5 och 7 innefattar även en spännhylsa 14” med två invändiga gängor 15” och 16", vilka är avsedda att samverka med de utvändiga gängorna 12” respektive 13”. De invändiga gängorna 15” och 16” löper åt olika håll, dvs den ena är högergängad och den andra är vänstergängad, varvid den första utvändiga gängan 12” och den med denna samverkande invändiga gängan 15” naturligtvis är gängade åt samma håll.

Motsvarande gäller för den andra utvändiga gängan 13” och den andra invändiga gängan 16”. Detta innebär att när spännhylsan 14” roteras i en viss riktning kommer hylsan 1” att förskjutas mot kopplingsdelen 5" och när spännhylsan 14” roteras i motsatt riktning kommer hylsan 1” att förskjutas bort från kopplingsdelen 5”. Det inses således att istället för att förskjuta hylsan 1 med en yttre pålagd kraft såsom vid utföringsformerna enligt Fig 2 och 3 åstadkoms sagda förskjutning av hylsan 1” vid utföringsformen enligt Fig 5 och 7 medelst rotation av spännhylsan 14”. I övrigt fungerar fasthàllningen av verktyget 9” pà motsvarande sätt som vid utföringsformerna enligt Fig 2 och 3, dvs hylsan 1” hålls på plats på den verktygsupptagande delen 3” genom att konvinkeln för den verktygsupptagande delen 3 och den invändiga begränsningsväggen 10” är så liten att den är självhämmande. Närvaron av spännhylsan 14” utgör dock en extra säkerhet för att hylsan l” ej oavsiktligt skall förskjutas då chucken befinner sig i verksamt läge.

Den i Fig 6 och 8 visade utföringsformen av chucken enligt föreliggande uppfinning är snarlik utföringsformen enligt Fig 5 och 7, varvid de principiella skillnaderna utgörs av att urtagningen 7"', i vilken verktyget 9"' upptas har en större axiell utsträckning, se Fig 6, än urtagningen 7” enligt Fig 5 och att den verktygsupptagande delen 3"' uppvisar axiellt sig sträckande slitsar 17"'.

Att den verktygsupptagande delen 3"' i området för sin fria ände har försetts med slitsar 17"' medför att den verktygsupptagande delen 3"' som helhet är mer flexibel och att sagda del konstruktivt sett består av ett antal tungor, vilka kan bringas till anliggning mot verktyget 9"' genom att 10 15 20 25 30 35 516 545 7 hylsan 1” av spännhylsan 14” skjuts på den verktygsupptagande delen 3"' på det sätt som ovan beskrivits i samband med Fig 5 och 7. Anordnandet av slitsarna l7"', dvs den ökade flexibiliteten hos den verktygsupptagande delen 3"', medför att väggtjockleken hos den verktygsupptagande delen 3"' kan ökas, dvs att sagda verktygsupptagande del 3"' generellt blir styvare, utan att den på verktyget 9"' verkande fastspänningskraften reduceras. Sagda ökade flexibilitet hos den verktygsupptagande delen 3"' medför även att verktyg kan användas, vars skaftdiameter har en större toleransvidd utan att fastspänningskraften reduceras.

Vad som ovan sagts beträffande storlek och val av konvinkel gäller generellt för samtliga verktygsupptagande delar 3; 3'; 3"; hos de ovan beskrivna utföringsformerna. Generellt för 3"' och invändiga begränsningsväggar 10; 10” samtliga utföringsformer gäller även att den verktygsupptagande delen 3; 3'; 3"; 3"' är relativt tunnväggig.

Vad gäller materialval för chucken enligt föreliggande uppfinning så är den företrädesvis gjord av stål, dock är även andra material tänkbara. Till-hylsan 1; 1” som klämmer ihop den verktygsupptagande delen 3; 3'; 3"; 3"' kan exempelvis användas metallmatriskompositer eller andra material med hög elasticitetsmodul i kombination med låg vikt. Detta för att reducera masskrafterna som verkar på den verktygsupptagande delen 3; 3'; 3"; verktygsupptagande delen 3; 3'; 3"; 3"' där urtagningen 7; 3"' vid höga varvtal. I det parti av den 7'; 7"; 7"' är belägen, dvs det utvändigt koniska partiet är det viktigt med ett material med hög sträckgräns.

Kopplingsdelen 5; 5” bör vara tillverkad av ett hårt material.

Skaften hos de verktyg 9; 9'; 9"; 9"' som skall spännas in i chucken enligt föreliggande uppfinning har vanligen en isotoleransgrad på 6 men även andra isotoleransgrader kan användas, vilket speciellt kan gälla utföringsformen enligt Fig 6 och 8. Utförandet av det utvändigt koniska partiet av den verktygsupptagande delen 3; 3" 3"; 3"' kan anpassas till aktuell isotoleransgrad med olika vinklar, dimensioner och eventuellt spår i detta för att kunna ta upp en större radiell deformation. 10 nunnor 0 516 545 8 Generellt gäller även för chucken enligt föreliggande uppfinning att ingen olja behöver användas, vilket minskar eventuella problem med läckage för användaren.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Den i Fig 6 och 8 visade utföringsformen har en verktygsupptagande del 3"' som är försedd med slitsar l7"'.

Emellertid kan man inom ramen för uppfinningen även tänka sig att de övriga ovan beskrivna utföringsformerna uppvisar axiella slitsar i den verktygsupptagande delen 3; 3'; 3”. ouu-nu 1 ~.~.-1

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 u . | u I ø u: n n | c ~ u n o | . a ou 516 545 9 Patentkrav

1. Chuck innefattande en hylsa (l; 1"), en verktygsupptagande del (3; 3'; 3"; 3"') 5'; 5"; 5"'), varvid den verktygsupptagande delen (3; 3'; 3"; 3"') och 5"; 5"') är utförda i ett stycke alternativt flera sammanfogade stycken, att den 3"') från kopplingsdelen (5; 5") vända ände uppvisar en axiellt sig 7"'), 9"'), (l; 1") utgörs av ett separat element, att den 3"'), är utvändigt konisk, och att en samt en kopplingsdel (5; kopplingsdelen (5; 5', vertygsupptagande delen (3; 3'; 3"; i området för sin sträckande urtagning (7; 7'; 7"; vilken är avsedd att upptaga ett verktyg (9; 9'; 9"; att hylsan verktygsupptagande delen (3; 3'; 3"; i området för 7111), invändig begränsningsvägg (10; 10") hos hylsan (l; 1") är urtagningen (7; 7'; 7"; konisk, k ä n n e t e c k n a d av att den invändiga begränsningsväggen (10; 10") hos hylsan (l; l”) anligger direkt mot utsidan av den verktygsupptagande delen (3; 3'; 3"; 3111), 3'; 3"; 3"') och den invändiga begränsningsväggen (l0; 10") och att konvinkeln för den verktygsupptagande delen (3; är väsentligen lika stor och så liten att den är självhämmande.

2. Chuck enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d konvinkeln ligger i intervallet 0,3-l5°, företrädesvis i intervallet l-l0°. av att

3. Chuck enligt krav l eller 2, att den innefattar en spännhylsa (l4”), k ä n n e t e c k n a d av vilken är försedd med två invändiga gängor (l5", 16") slagna åt olika håll, att hylsan (l”) är försedd med en första utvändig gänga (l2”) avsedd att samverka med den ena invändiga gängan (l5”) hos spännhylsan (l4”), och att den verktygsupptagande delen (3"; 3"') är försedd med en andra utvändig gänga (l3”) avsedd att samverka med den andra invändiga gängan (16") hos spännhylsan (l4”). 10 15 20 oo o o o o n o no n o o o o o o v o o o o ~ o o o o o 516 545 10 o o o o o o o o o o o o o o o o o o oo oo

4. Chuck enligt något eller några av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att urtagningen (7; 7") har en axiell utsträckning som ej sträcker sig förbi övergången mellan den verktygsupptagande delen (3; 3") och kopplingsdelen (5; 5").

5. Chuck enligt något eller några av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a d av att urtagningen (7'; 7"') har en axiell utsträckning som sträcker sig förbi övergången mellan den verktygsupptagande delen (3'; 3"') och kopplingsdelen (5; 5").

6. Chuck enligt något eller några av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d (3; 3'; 3"; 3"'), försedd med axiellt sig sträckande slitsar (l7"'). av att den verktygsupptagande delen i det parti där den är utvändigt konisk, är

7. Chuck enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att slitarna (l7"') har en axiell utsträckning som är kortare än urtagningens (7"') axiella utsträckning.

8. Chuck enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att slitsarna har en axiell utsträckning av samma storleksordning som urtagningens axiella utsträckning.