(57)【要約】  チャックのアクチュエータ・アーム(46)に対して顎部材(48)を接続すべく構成された楔繋止式継手(600)。該楔繋止式継手(600)は、解放位置と繋止位置との間における行程経路(632)を有する楔部分(606)を含み、上記行程経路に沿う繋止方向は上記楔部分(606)を上記アクチュエータ・アーム(46)と上記顎部材(48)との間に漸進的に楔止めする。【選択図】図２１
2013505849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動器と、
前記駆動器により回転可能であるチャックであって、アクチュエータ・アームと、顎部材とを備えるというチャックと、
前記アクチュエータ・アームと前記顎部材との間の楔繋止式継手であって、該楔繋止式継手は解放位置と繋止位置との間における行程経路を有する楔部分を備え、前記行程経路に沿う繋止方向によれば前記楔部分は前記アクチュエータ・アームと前記顎部材との間に漸進的に楔止めされるという楔繋止式継手とを備える、システム。
【請求項２】
前記楔繋止式継手は第1の複数の歯部を備え、前記アクチュエータ・アームは第2の複数の歯部を備え、前記第1および第2の複数の歯部は前記繋止位置において相互に噛合する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第2の複数の歯部は前記アクチュエータ・アーム上の第1位置に配設され、
前記アクチュエータ・アームは、該アクチュエータ・アーム上の第2位置に配設された第3の複数の歯部を備え、
前記楔繋止式継手は、前記第1の複数の歯部を、前記第2の複数の歯部もしくは前記第3の複数の歯部のいずれかに対して排他的に、相互に結合し、
前記第1および第2位置は前記アクチュエータ・アーム上の正反対の側上に在る、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記行程経路は、前記アクチュエータ・アームの軸心に対して直交する平面内に配向され、
前記繋止方向において前記行程経路は、約5〜45°の収束角度にて繋止界面に向けて収束する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記楔繋止式継手は前記顎部材のボア内に配設され、
前記楔繋止式継手は前記ボアを貫通する前記行程経路に沿い移動可能であり、
前記楔部分は前記繋止位置において前記アクチュエータ・アームに係合する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記楔繋止式継手は、前記行程経路に沿う軸心を備え、前記楔部分は前記軸心に対してテーパ付けされた繋止用表面を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記繋止用表面は繋止方向に沿い長寸とされた歯部を備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記楔繋止式継手は前記楔部分に対して結合された工具用部分を備え、該工具用部分は回転することで前記行程経路に沿う前記楔部分の移動を引き起こし得る、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記工具用部分は、前記楔部分の第2の螺条付き部分に対して結合された第1の螺条付き部分を備え、
前記楔繋止式継手は、前記工具用部分の回転は可能とし且つ軸心方向移動は阻止すべく構成された案内部材を備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記案内部材は、前記工具用部分と同軸的な環状溝を有するホィールを備え、
前記ホィールは前記工具用部分に対して結合され、
前記案内部材は前記顎部材に対して結合された支柱を備え、
前記支柱は前記環状溝に対して接線方向に延在する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記工具用部分は、当該シャフトの両端部上に夫々配設された工具用ヘッドおよび第1の螺条付き部分を有するシャフトを備え、
前記シャフトは前記楔部分内の内側ボアを貫通延在し、
前記第1の螺条付き部分は第2の螺条付き部分に対して結合される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記楔部分は、該楔部分の回転は阻止し且つ前記行程経路に沿う該楔部分の軸心方向移動は可能とすべく構成された案内部材を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
第1ボアおよび第2ボアを備える顎部材であって、前記第1ボアは第1軸心に沿うワーク保持チャックのアームに対して結合すべく構成され、前記第2ボアは前記第1軸心に対して交差する方向の平面内に配設された第2軸心を有し、前記第2ボアは前記第1ボアに向けて約5〜85°の収束角度にて漸進的に収束する、という顎部材と、
前記第2ボア内に配設された楔繋止式継手であって、該楔繋止式継手は前記第2軸心に対してテーパ付けされた繋止用表面を有する楔部分を備え、前記繋止用表面は前記第2軸心に沿い長寸とされた複数の歯部を備え、前記楔部分は前記第2ボアに沿い移動可能である、という楔繋止式継手とを備える、システム。
【請求項１４】
前記楔繋止式継手は前記楔部分に対して結合された工具用部分を備え、該工具用部分は回転することで前記第2ボアに沿う前記楔部分の移動を引き起こし得る、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記工具用部分は、前記楔部分の第2の螺条付き部分に対して結合された第1の螺条付き部分を備え、前記楔繋止式継手は、前記工具用部分の回転は可能とし且つ軸心方向移動は阻止すべく構成された案内部材を備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記案内部材は、前記工具用部分と同軸的な環状溝を有するホィールを備え、
前記ホィールは前記工具用部分に対して結合され、
前記案内部材は前記顎部材に対して結合された支柱を備え、
前記支柱は前記環状溝に対して接線方向に延在する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記工具用部分は、当該シャフトの両端部上に夫々配設された工具用ヘッドおよび第1の螺条付き部分を有するシャフトを備え、
前記シャフトは前記楔部分内の内側ボアを貫通延在し、
前記第1の螺条付き部分は、前記顎部材内の第2の螺条付き部分に対して結合される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
ワーク保持チャックに対して結合すべく構成されたアクチュエータ・アームであって、
該アクチュエータ・アームは、
該アクチュエータ・アームの軸心に対して交差する方向に配向された第1の複数の歯部を有する第1の平坦側壁であって、該アクチュエータ・アームは、前記第1の複数の歯部との係合によりワーク保持顎部材を第1配向において拘束すべく構成される、という第1の平坦側壁と、
該アクチュエータ・アームの前記軸心に対して交差する方向に配向された第2の複数の歯部を有する第2の平坦側壁であって、該アクチュエータ・アームは、前記第2の複数の歯部との係合により前記ワーク保持顎部材を第2配向において拘束すべく構成される、という第2の平坦側壁とを備える、
というアクチュエータ・アームを備える、システム。
【請求項１９】
前記第1および第2の平坦側壁は、前記アクチュエータ・アームの正反対の側上に夫々配設され、
前記第1および第2配向は、前記アクチュエータ・アームの軸心の回りに180°だけ逆に設定される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記顎部材は、前記アクチュエータ・アームと該顎部材との間の楔繋止式継手を有し、
前記楔繋止式継手は解放位置と繋止位置との間における行程経路を有する楔部分を備え、前記行程経路に沿う繋止方向によれば前記楔部分は前記アクチュエータ・アームと前記顎部材との間に漸進的に楔止めされる、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2007年2月27日に出願されて“クイックリリース式顎部材並びに一体型軸受チャック”と称されると共に2009年9月29日に米国特許第7,594,665号として発行され且つその全体が言及したことにより本明細書中に援用されるという米国特許出願第11/711,910号の一部継続出願である2009年5月4日に出願されて“クイックリリース式顎部材並びに一体型軸受チャック”と称されると共にその全体が言及したことにより本明細書中に援用されるという米国特許出願第12/434,762号の一部継続出願である。
本発明は概略的に、クイックリリース式顎部材を備えたワーク保持チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
異なるサイズのワークを把持するために広範に使用される種類の調節可能チャックは典型的に、ワークを把持ないし解放すべく径方向に移動可能な複数の顎部材を含んでいる。各顎部材は典型的に、特定のワークを拘束すべく構成される。故に、異なるワークを把持するために、各顎部材は交換される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
残念ながら、各顎部材を交換するプロセスは時間が掛かる。故に、顎部材の再設定時間を短縮すれば、チャックが取付けられる機械加工装置の操作効率は向上され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一定の実施形態において、システムは、チャックのアクチュエータ・アームに対して顎部材を接続すべく構成された楔繋止式継手(wedge-lock coupling)を含んでいる。上記楔繋止式継手は、解放位置と繋止位置との間における行程経路を有する楔部分を含み、且つ、上記行程経路に沿う繋止方向によれば、上記楔部分はアクチュエータ・アームと顎部材との間に漸進的に楔止めされる。
【０００５】
本発明のこれらのおよび他の特徴、見地および利点は、各図を通して同様の符号が同様の部材を表すという添付図面を参照して以下の詳細な説明を読破すれば更に良好に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】クイックリリース式顎部材を備えた一体型軸受チャックを有するシステムの実施形態のブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されたチャックの実施形態の斜視図である。
【図２】図１Ｂのチャックの実施形態の頂部平面図である。
【図３】図１Ｂのチャックの実施形態の別の斜視図であり、アクチュエータ・アームから結合解除された顎部材を示している。
【図４Ａ】図２の４−４線に沿う断面図であり、夫々、拘束位置および解放位置における顎部材の実施形態を示している。
【図４Ｂ】図２の４−４線に沿う断面図であり、夫々、拘束位置および解放位置における顎部材の実施形態を示している。
【図５】一体型軸受と第1クイックリリース式機構とを利用する第1アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の分解組立図である。
【図６】図５の一体型軸受の実施形態の斜視図である。
【図７】図６の一体型軸受の実施形態の底部平面図である。
【図８Ａ】図２の８−８線に沿う第1アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の部分的拡大断面図であり、夫々、クイックリリース式機構は解放位置および係合位置に在る。
【図８Ｂ】図２の８−８線に沿う第1アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の部分的拡大断面図であり、夫々、クイックリリース式機構は解放位置および係合位置に在る。
【図９】第2クイックリリース式機構を利用する第2アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の部分的分解図である。
【図１０Ａ】図９の１０−１０線に沿う組立てられた第2アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の部分的断面図であり、夫々、第2クイックリリース式機構は解放位置および係合位置に在る。
【図１０Ｂ】図９の１０−１０線に沿う組立てられた第2アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の部分的断面図であり、夫々、第2クイックリリース式機構は解放位置および係合位置に在る。
【図１１】第3クイックリリース式機構を利用する第3アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の部分的分解図である。
【図１２Ａ】図１１の１２−１２線に沿う組立てられた第3アクチュエータ組立体の実施形態の断面図であり、夫々、クイックリリース式機構は解放位置および係合位置に在る。
【図１２Ｂ】図１１の１２−１２線に沿う組立てられた第3アクチュエータ組立体の実施形態の断面図であり、夫々、クイックリリース式機構は解放位置および係合位置に在る。
【図１３】第4アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の部分的断面図であり、それに対して顎部材を固着する単一の拘束ボルトを示している。
【図１４】スプリング負荷された繋止ピンを有する第5クイックリリース式機構を利用する第5アクチュエータ・アーム組立体の実施形態の斜視図である。
【図１５】図１４の第5クイックリリース式機構の実施形態の断面図である。
【図１６】図１４の組立体の実施形態の断面図であり、スプリング負荷された繋止ピンは繋止位置に在る。
【図１７】図１４の組立体の実施形態の断面図であり、スプリング負荷された繋止ピンは繋止解除位置に在る。
【図１８】図１４の組立体の実施形態の分解断面図であり、顎部材はアクチュエータ・アームから取り外されている。
【図１９】図１４のアクチュエータ・アームの実施形態の斜視図である。
【図２０】楔繋止式継手を備えた第6クイックリリース式機構を利用する第6アクチュエータ・アーム組立体を有するチャックの実施形態の斜視図である。
【図２１】図２０のチャックの実施形態の部分的斜視図であり、顎部材から分解された楔繋止式継手を示すと共に、アクチュエータ・アームから分解された顎部材を示している。
【図２２】図２０のチャックの実施形態の部分的斜視図であり、顎部材内に設置された楔繋止式継手を示すと共に、アクチュエータ・アームから分解された顎部材を示している。
【図２３】図２０のチャックの実施形態の部分的斜視図であり、楔繋止式継手を介してアクチュエータ・アームに結合された顎部材を示している。
【図２４】図２０のチャックの実施形態の断面図であり、顎部材とアクチュエータ・アームとの間に配設された楔繋止式継手を示している。
【図２５】図２０のチャックの実施形態の断面図であり、異なる状態における３組の顎部材、アクチュエータ・アームおよび楔繋止式継手を示している。
【図２６】楔繋止式継手を備えた第7クイックリリース式機構を利用する第7アクチュエータ・アーム組立体を有するチャックの実施形態の部分的断面図である。
【図２７】図２６のチャックの実施形態の断面図であり、顎部材とアクチュエータ・アームとの間に配設された楔繋止式継手を示している。
【図２８】図２６のチャックの実施形態の断面図であり、異なる状態における３組の顎部材、アクチュエータ・アームおよび楔繋止式継手を示している。
【図２９】楔繋止式継手の実施形態の部分的断面図であり、アクチュエータ・アームに向けて内方に付勢されたオフセットを有する歯部を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下においては、本発明のひとつ以上の特定実施形態が記述される。これらの実施形態の簡明な記述を提供するために、本明細書においては、実際の実現方式の全ての特徴は記述されないこともある。任意の工学技術または設計の計画案と同様に、任意の斯かる実際の実現方式の開発においては、実現方式毎に変化し得るシステム関連および事業関連の制約に対する追従の如き開発者の特定の目標を達成すべく、実現方式に特有である多くの判断が為されるべきことを理解すべきである。更に、斯かる開発の試みは複雑で時間が掛かるであろうが、本開示内容から恩恵を受ける当業者であれば、設計、作製および製造を行うという通常作業であろうことを理解すべきである。
【０００８】
本発明の種々の実施形態の各要素を導入する場合、“ひとつの(a)”、“ひとつの(an)”、“上記(the)”および“前記(said)”という冠詞は、ひとつ以上の該要素が在ることを意味することが意図される。また、“備える”、“含む”および“有する”という語句は、非排他的であることが意図されると共に、列挙された要素以外の付加的な要素が在り得ることを意味している。
【０００９】
開示された一体型軸受チャックの一定の実施形態は、クイックリリース式機構を採用することにより、顎部材の再設定時間を短縮し得る。上記クイックリリース式機構によれば、操作者は、一組の顎部材を迅速に取り外して第2の組の顎部材を取付けることが可能とされ得る。一実施形態において、このクイックリリース式機構は、顎部材とアクチュエータ・アームとの間に楔部分を漸進的に嵌合させる楔繋止式継手を含む。たとえば上記楔部分は、上記アクチュエータ・アーム上の歯部を備える表面に噛合する歯部を備えたテーパ付けされた繋止用表面を含み得る。上記楔嵌合および歯部は堅固な接続を提供し、該堅固な接続は、顎部材同士を交換したり、顎部材の配向を反転させるために、迅速に設置かつ解放され得る。以下に示される他の実施形態もまた、迅速な顎部材の再設定を促進し得る。
【００１０】
図１Ａは、ワーク3を固着するためにクイックリリース式顎部材と一体型軸受とを備えるチャック20を利用するシステム1の実施形態のブロック図である。図１Ａに示された如く、システム1は、ユーザ入力部5、制御器6、(たとえば電気モータなどの)回転駆動器7、潤滑油供給源8、潤滑油ポンプ9、切削工具10、流体供給源11、および、(たとえば流体ポンプなどの)顎部材アクチュエータ12を含む。一定の実施形態において、チャック20は、矢印14により表された如く拡開ないし収縮することでワーク3上へと開閉する(たとえばクイックリリース式顎部材などの)複数の顎部材48を含んでいる。回転駆動器7はシャフト15または別の適切な接続構造を介してチャック20に結合することで、矢印16により示された如き回転を可能とする。故に回転駆動器7は、チャック20を回転させるトルクを提供することで、複数の顎部材48により保持されたワーク3を回転させる。
【００１１】
図示された制御器6は、事前設定された制御器および／またはユーザ入力部5を介し、回転駆動器7、潤滑油ポンプ9、切削工具10および顎部材アクチュエータ12を制御すべく構成される。たとえば、制御器6は、切削工具10を制御することで、矢印18により表された如く軸心17に沿い長さ方向に、矢印19により表された如く軸心17に対して内方および外方に、または、それらの組み合わせで該切削工具10を移動させ得る。切削工具10は、旋盤用の切削工具の如き種々のブレードを含み得る。これに加え、制御器6は潤滑油ポンプ9を制御することで、潤滑油供給源8から、切削工具10、ワーク3、または、それらの組み合わせに対して潤滑油を提供し得る。制御器6はまた、顎部材アクチュエータ12を制御することで、矢印14に表された如く複数の顎部材48を拡開ないし収縮させ得る。一実施形態において顎部材アクチュエータ12は油圧ポンプの如き流体ポンプであり、これは流体供給源11から、チャック4内の流体被駆動機構に対して流体を提供することで、顎部材48の開閉を起動する。但し、顎部材48を開閉するために任意の適切な起動機構が使用され得る。
【００１２】
図１Ｂから図４を参照すると、開示された実施形態に係るワーク保持チャック組立体20が示される。チャック20は、本体24と、該本体24の後部に対してシール配置で取付けられたエンドプレート26とを含むハウジング副組立体22を含んでいる。本体24とエンドプレート26との間には、キャビティ28が形成される。キャビティ28内にはアクチュエータプレート30が配設され、該プレートは、キャビティ28内で軸心方向に移動することで、以下に記述される如くチャック20がワークを拘束ないし解放することを許容し得る。
【００１３】
アクチュエータプレート30は、本体24の前面36における中央ボア34内に位置する前方ハブ32を含む。前面36における中央ボア34上にはカバープレート38が配設されることで、キャビティ28およびハウジング副組立体22内に破片または他の異物が進入することを阻止する。エンドプレート26は、アクチュエータプレート30の後方ハブ42を受容すべく構成された中央ボア40を含む。この様にして、アクチュエータプレート30はハウジング副組立体22のキャビティ28内における軸心方向移動のために支持される。
【００１４】
エンドプレート26および本体24は、適切な旋盤もしくは他の機械加工装置に対してチャック20を固着する適切なボルト・パターンを提供するアダプタ・プレートに対してハウジング副組立体22を取付けるべく使用され得る複数の開口44、45を含み得る。
【００１５】
ハウジング副組立体22内には複数のアクチュエータ・アーム46が配置され、該アームは自身に取付けられた顎部材48を有し得る。各アクチュエータ・アーム46はハウジング副組立体22内の軸心の回りで枢動することで、以下に記述される如く、各顎部材48を径方向に移動させてワークを拘束ないし解放させ得る。各アクチュエータ・アーム46は、略円筒形の前方部分50、略円筒形の後方部分52および半球形の中央部分54を有する棒状のアームである。図４に示された如く、前方および後方部分50、52は相互から軸心方向にオフセットされる(軸心方向に整合されない)。後方部分52は、略半球形の外側部を有する後方軸受56内に配設される。後方軸受56は、アクチュエータプレート30内の開口58内に配設される。該開口58は、後方軸受56の略半球形の外側部と略相補的である凹状の内側周縁部を有する。後方部分52と後方軸受56との間の相対回転を、キー60が阻止する。アクチュエータ・アーム46の中央部分54は、前方軸受66内に配設される。後方軸受56、および、アクチュエータ・アーム46の半球形の中央部分54は、同一の前後中心線上に在る。アクチュエータ・アーム46の後方部分52内における中央ボア74内には、エンドキャップ70およびバネ72が配設される。バネ72はエンドキャップ70を後方に付勢すると共に、エンドプレート26の前面に沿い乗り上げる。これによりエンドキャップ70およびバネ72は、アクチュエータ・アーム46を前方軸受66に抗して前方に付勢する。後方軸受56の内側ボアは、アクチュエータプレート30および後方軸受56の軸心方向移動によりアクチュエータ・アーム46は前方軸受66内において、図４Ｂに示された如く該前方軸受66の前後中心線に対して角度αだけ枢動される如く、オフセットされ且つ角度付けられる。各アクチュエータ・アーム46のこの枢動動作によれば、各顎部材48は、図４Ａに示された如き拘束位置と、図４Ｂに示された如き解放位置との間で移動することで、夫々、ワークを把持および解放する。
【００１６】
次に図４から図８を参照すると、アクチュエータ・アーム46はチャック20内に、本体24の前面36における段付き軸方向ボア82に対して固着された前方軸受組立体80により維持される。前方軸受組立体80は、前方軸受66、シールリング組立体84、および、複数の保持ファスナ86を含む。
【００１７】
前方軸受66は、アクチュエータ・アーム46をハウジング副組立体22内に拘束する非分割一体型軸受である。前方軸受66は、略円形の前方フランジ部分94と、該フランジ部分94から後方に延在する略円筒形の後方部分96とを含んでいる。前方軸受66は、本体24の前面36における段付きボア82内に配設される。フランジ部分94は、各ファスナ86を受容して前方軸受66をハウジング副組立体22に対して固着し得る複数の開口100を含む。前方軸受66は中央貫通開口101を含み、その中にアクチュエータ・アーム46が配設される。中央開口101はフランジ部分94における環状溝102を含み、該環状溝内にシールリング組立体84が配設される。シールリング組立体84は、環状バネ106が自身内に配設された略Ｕ形の環状部材104を含む。環状バネ106は、前方軸受66内にグリースを保持すべく環状部材104とアクチュエータ・アーム46の外側表面との間の接触の維持を助力する。
【００１８】
前方軸受66の後方部分96における中央開口101は、第1半径を有する前方環状部分110と、該前方環状部分110の後方における第2半径を有する後方環状部分112とを含む。上記第1および第2の半径は、同一であり得る。また上記第1および第2の半径は、異なり得る。後方部分96は、180°離間された２つの軸心方向に延在するポケット116を含む。以下に記述される如く、各ポケット116は前方および後方環状部分110、112内へと径方向に延在することで、アクチュエータ・アーム46の半球形の中央部分54がその中に配設されることを許容する。
【００１９】
各ポケット116は、該ポケット116に沿い軸心方向に延在する半径方向の凹部118を含む。各凹部118はホーミング機構120と協働して作用することで、以下に記述される如く、アクチュエータ・アーム46と前方軸受66との間における限られた回転運動を許容する。
【００２０】
後方部分96は、各ポケット116の内のひとつのポケットの一部分を形成する着脱式壁部分122であって、関連する凹部118を有するという着脱式壁部分122を含む。図７において最適に見られる如く、着脱式壁部分122は、後方部分96における相補的な各凹形側壁126に夫々係合する凸形側壁124を含む。各凸形側壁124と各凹形側壁126との間の係合によれば、後方部分96内において着脱式壁部分122は径方向に固着される。この係合の結果として、着脱式壁部分122は後方部分96に対する軸心方向移動により取り外される。後方部分96内においては、(図５に示された)一群の止めねじ128が着脱式壁部分122を軸心方向に拘束する。
【００２１】
アクチュエータ・アーム46の半球形の中央部分54は、当該平坦部間の球面134を備えて180°離間された一対の対向する平坦部132を有する。各平坦部132によれば、アクチュエータ・アーム46および中央部分54は前方軸受66内に挿入されることが許容される。詳細には、アクチュエータ・アーム46を前方軸受66内に挿入するために、各平坦部132は、前方軸受66において各ポケット116から90°だけずらして位置決めされる。この位置決めにより、各球面134はポケット116と整列される。この整列により、中央部分54は、開口101内へ且つ後方部分96内へと軸心方向に摺動し得る。一旦、中央部分54が後方部分96内となり且つシールリング組立体84と係合されたなら、アクチュエータ・アーム46および／または前方軸受66は、各平坦部132が今やポケット116と整列される様に、相互に対して90°だけ回転され得る。この整列によれば、各球面134は、各ポケット116の間における後方部分96の前方および後方環状部分110、112と係合する。前方および後方環状部分110、112に対する球面134の係合によれば、以下に記述される如く、アクチュエータ・アーム46は前方軸受66内で枢動することで各顎部材48の径方向運動を許容し、ワークを把持および解放し得る。
【００２２】
中央部分54は、ホーミング機構120を受容すべく半径方向に延在する貫通開口136を含む。ホーミング機構120は、アクチュエータ・アーム46と前方軸受66との間における限られた相対回転を許容する。ホーミング機構120は、先細先端142を有する一対の係合部材140と、バネ144と、ロッド146とを含んでいる。図８において最適に見られる如く、各係合部材140、バネ144およびロッド146は、アクチュエータ・アーム46の中央部分54の開口136内に配設される。バネ144は、各先端142が前方軸受66の後方部分96における各凹部118に係合する様に、各係合部材140を径方向外方に付勢する。ロッド146は、各係合部材140の相互に向かう相対的な径方向移動を規制する。各凹部118に対する各先端142の上記係合によれば、アクチュエータ・アーム46を前方軸受66内で整列されたホーム位置へと付勢しながら、アクチュエータ・アーム46と前方軸受66との間の限られた相対回転が許容される。この限られた相対回転によれば、ワークに対する顎部材48の係合が促進される。詳細には、チャック20内にワークを挟持するとき、ワークに対する各顎部材48の係合は、ワークに対する各顎部材48の一定の僅かな捻れを伴うことで、堅固な把持を獲得し得る。この限られた相対回転は、各アクチュエータ・アーム46に関連付けられたホーミング機構120により促進される。
【００２３】
着脱式壁部分122によれば、ホーミング機構120は開口136内に組立てられ得る。詳細には、上述された如くアクチュエータ・アーム46が前方軸受66内に配設されたとき、各係合部材140の内の第1の係合部材が開口136を貫通して挿入される。次に、バネ144およびロッド146が開口136内に挿入される。次に他方の係合部材140が、開口136内に挿入されると共に、別の係合部材140に向けて強制的に押し進められ、バネ144の力に抗して所定位置に保持され得る。次に着脱式壁部分122が後方部分96内へと軸心方向に挿入され得ると共に、凹形および凸形の側壁126、124の係合により、ホーミング機構120が開口136から外れることが阻止される。次に止めねじ128が使用されることで、着脱式壁部分122は後方部分96に対して軸心方向に固着される。
【００２４】
各顎部材48は、夫々のアクチュエータ・アーム46の前方部分50に対して取付けられる。図５に示された如く、アクチュエータ・アーム46の前方部分50は、一対の軸方向に延びる舌片部150を含み得る。各舌片部150は、前方部分50の軸心方向に延在する中心線に対してオフセット(偏心)され得る。各舌片部150は、顎部材48の内部の段付き貫通ボア154内の相補的なオフセット凹部152に係合し得る。顎部材48は通気開口156を含むことで、アクチュエータ・アーム46に対する／からの該顎部材48の位置決め／取り外しを促進する。顎部材48における相補的なオフセット凹部152に対する夫々の舌片部150の係合によれば、顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間の相対回転運動が阻止される。
【００２５】
開示実施形態に依れば、各顎部材48は、アクチュエータ・アーム46の前方部分50に対してクイックリリース式機構により着脱自在に固着され得る。図５および図８に最適に見られる如き第1のクイックリリース式機構160は、アクチュエータ・アーム46の前方部分50における中央ボア162を使用することで、それに対して顎部材48を固着する。中央ボア162は、半径方向に延在する環状溝164を含むことで、アクチュエータ・アーム46に対する顎部材48の拘束を促進する。クイックリリース式機構160はまた、ヘッド168およびステム170を有する軸方向に延びる保持部材166も含んでいる。保持部材166を貫通して軸心方向に、中央ボア172が延在する。中央ボア172は、ヘッド168の近傍において第1直径を有する第1部分174と、ステム170の端部の近傍において上記第1直径よりも大きい第2直径を有する第2部分176とを含む。第1部分174は、螺条形成される。中央ボア172内には螺条付きファスナ178が配設され、該ファスナは第1部分174における螺条に係合する。クイックリリース式機構160はまた、第1直径を有する第1群の保持ボール180、および、該保持ボール180よりも大きな単一の作動ボール182も含む。ステム170の端部の近傍にて、半径方向に延在する３個の開口184が該ステムを貫通延在する。各開口184は、ステム170の周縁部の回りに均等に離間され得る。
【００２６】
作動ボール182および各保持ボール180は、各保持ボール180を夫々の開口184と整列させて、中央ボア172の第2部分176内に配設される。作動ボール182は、各保持ボール180と、ファスナ178の端部186との間に配設される。各開口184内には保持リング188(図８のみ)が配設されることで、各保持ボール180が夫々の開口184を完全に貫通して押し進められることが阻止され得る。ファスナ178を保持部材166に対して非離脱的に軸心方向に移動させると、クイックリリース式機構160は、図８Ｂに示された如く顎部材48をアクチュエータ・アーム46に対して固着することを許容し、且つ、図８Ａに示された如くアクチュエータ・アーム46から顎部材48が取り外されることを許容する。詳細には、図８Ｂに示された如く、ファスナ178が保持部材166に対して数回転だけ適切な方向に回転されたとき、端部186は作動ボール182を各保持ボール180内へと後方に押し進める。この移動により、各保持ボール180は夫々の開口184内へと径方向外方に移動し、且つ、ステム170の外周縁を越えて環状溝164内へと突出する。この位置において保持部材166は、アクチュエータ・アーム46に対して固着されることで、顎部材48を該アクチュエータ・アーム46上に拘束する。
【００２７】
アクチュエータ・アーム46から顎部材48を取り外すことが所望されたとき、ファスナ178は保持部材166に対して逆方向に回転される。ファスナ178の数回転により、端部186はもはや作動ボール182を各保持ボール180に当接して押圧しない。そのときに顎部材48は、アクチュエータ・アーム46から引き離され得る。環状溝164の傾斜性質によれば、保持ボール180に対しては内径方向の力が及ぼされることで、保持ボール180はステム170内へと押し進められる。ステム170内に戻る保持ボール180の移動によれば、顎部材48は、アクチュエータ・アーム46の前方部分50から取り外され得る。
【００２８】
故に、クイックリリース式機構160によれば、各顎部材48は迅速かつ容易に、夫々のアクチュエータ・アーム46に対して取付けられ且つ該アームから取り外され得る。クイックリリース式機構160の操作の間において、ファスナ178は保持部材166から取り外されない。寧ろ、ファスナ178の数回の単純な転回により端部186と作動ボール182との間の十分な隙間が許容されることで、保持部材166がアクチュエータ・アーム46から係合解除されることが許容される。逆に、逆方向におけるファスナ178の数回の単純な転回によれば、作動ボール182における十分な移動が引き起こされることで、各保持ボール180は環状溝164内に押し進められ、且つ、保持部材166はアクチュエータ・アーム46に対して固着される。これによりクイックリリース式機構160は、チャック20が異なるワークを受容すべく構成され得る様に各顎部材48を交換する容易で効率的な手法を提供する。
【００２９】
次に図９および図１０を参照すると、アクチュエータ・アーム202に対して顎部材201を固着すべく使用され得る第2のクイックリリース式機構200が示される。アクチュエータ・アーム202の中央部分および後方部分は、アクチュエータ・アーム46に関して上記で論じられたものと実質的に同一である。その故に、中央部分および後方部分は、示されず、且つ、論じられない。但し、アクチュエータ・アーム202の前方部分204は異なる。前方部分204は、アクチュエータ・アーム202内へと軸心方向に延在する中央ボア206を含む。端部の近傍における中央ボア206の第1部分208は、径方向に長寸のスロットである。第1部分208の後方である中央ボア206の第2部分210は、略円筒形である。第3部分212は第2部分210の後方であり、同様に円筒形であるが、第2部分210よりも小さな直径を有する。中央ボア206の第2部分210内には半径方向に延在する環状溝214が配設される。環状溝214を貫通して前方部分204の外周縁まで、３個の段付き貫通開口216が延在する。各開口216は、前方部分204の周縁部の回りに均等に離間され得る。前方部分204を貫通して貫通開口218が延在し、該貫通開口は各開口216の後方における中央ボア206の第2部分210内へと延在する。
【００３０】
クイックリリース式機構200は、中央ボア206の第3部分212内に配設されたバネ220を含む。中央ボア206の各開口216内には、保持部材222が配設される。各保持部材222は、丸みのある内側ヘッド224と、該ヘッドから延在して丸みのある端部228を有するステム226とを含む。各段付き開口216は内側ヘッド224のショルダに係合することで、各保持部材222が全体的に夫々の開口216を貫通通過することを阻止する。開口218内には、カム部材230が配設される。カム部材230は、ヘッド232と、該ヘッドから延在するピン234とを含む。ピン234はヘッド232に対して偏心して取付けられる(すなわち、ピン234はヘッド232の回転軸心からオフセットされる)。ヘッド232は、開口218内でカム部材230を回転させるべく自身内に工具を受容すべく構成された工具用凹部236を含む。カム部材230を開口218内にスナップリング238が拘束し、該スナップリングは、カム部材230が開口218内で非離脱的に回転することを許容する。
【００３１】
作動部材240は、ヘッド242と、該ヘッドから延在するステム244とを含む。ヘッド242は、中央ボア206のスロット付き第1部分208と相補的である。ステム244は、中央ボア206の第2部分210の直径よりも僅かに小さな直径を備える略円筒形である端部部分246を含む。ステム244のネック部分248は、端部部分246とヘッド242との間に配設される。ネック部分248は、該ネック部分248の略中間点の箇所における最小の直径を以て、端部部分246とヘッド242との間で変化する直径を有する。端部部分246は、その周縁部上にスロット250を含む。スロット250は、カム部材230の偏心ピン234を受容する。カム部材230を回転するとスロット250が押圧され、すると、作動部材240は中央ボア206内で軸心方向に移動される。
【００３２】
顎部材201は、アクチュエータ・アーム202の前方部分204を受容すべく構成された軸心方向に延在された段付きボア254を有する。ボア254の第1部分256は円形であると共に、アクチュエータ・アーム202の前方部分204の外側部と相補的である。ボア254の第2部分258は、スロット付きであり、且つ、作動部材240のスロット付きヘッド242と相補的である。ボア254の第1部分256は、各保持部材222の端部228を受容すべく構成された半径方向に延在する環状溝260を含む。
【００３３】
クイックリリース式機構200に依れば、顎部材201は容易かつ迅速に、アクチュエータ・アーム202に対して固着され且つ該アームから取り外され得る。非離脱的なカム部材230の回転により、作動部材240は、図１０Ａに示された解放位置と、図１０Ｂに示された拘束位置との間で軸心方向に移動する。バネ220は、作動部材240を拘束位置に向けて付勢する。図１０Ｂに示された如く、クイックリリース式機構200が係合位置に在るとき、顎部材201は、各保持部材222と環状溝260との相互作用によりアクチュエータ・アーム202に対して固着される。詳細には、バネ220は作動部材240を顎部材201に向けて付勢する。結果として、各保持部材222の内側ヘッド224は、作動部材240の端部部分246に係合する。この係合により、各保持部材222は、各端部228が環状溝260に係合する如く、径方向外方に押圧される。この係合により、顎部材201がアクチュエータ・アーム202に対して軸心方向に移動することが阻止される。これに加え、作動部材240を係合位置として、ヘッド242は、段付きボア254のスロット付きの第2部分258および顎部材201内に配設される。スロット付きの第2部分258に対するヘッド242の係合によれば、顎部材201とアクチュエータ・アーム202との間の相対回転が阻止される。故に、上記係合位置に在るとき、顎部材201はアクチュエータ・アーム202に対して固着され、且つ、アクチュエータ・アーム202は枢動されることで顎部材201がワークを拘束ないし解放することを許容し得る。
【００３４】
顎部材201を取り外すことが所望されたとき、カム部材230は適切な工具により開口218内で非離脱的に回転される。カム部材230が回転されると、ピン234は、バネ220の付勢力に抗して作動部材240をアクチュエータ・アーム202内で後方に押圧する。作動部材240の後方移動の結果、図１０Ｂに示された如く、各保持部材222の内側ヘッド224は作動部材240のネック部分248と整列される。そのときに顎部材201は、アクチュエータ・アーム202に対して軸心方向に移動され得る。もし各保持部材222の端部228が環状溝260内に突出するなら、環状溝260の先細の性質および各端部228の丸みのある性質により、各保持部材222が内径方向に移動してネック部分248と係合して顎部材201がアクチュエータ・アーム202から取り外されることを許容する如く、各保持部材222に対する内径方向の力が引き起こされる。顎部材201がアクチュエータ・アーム202から一旦取り外されたならばユーザはカム部材230を解放することができ、この結果、作動部材240は所定位置に留まるか、または、バネ220の影響下で前方に移動し得る。
【００３５】
顎部材201を起動アーム202に対して取付けるために、必要であればカム部材230が回転されて作動部材240が起動アーム202内へと後方に移動されることで、各保持部材222は内径方向に移動され得る。各端部228の丸みのある性質によれば、顎部材201をアクチュエータ・アーム202の前方部分204上に位置させたとき、該顎部材201は各保持部材222を内径方向に押圧することが許容され得る。顎部材201がアクチュエータ・アーム202上に確実に一旦位置決めされたなら、図１０Ａに示された如く、カム部材230は回転されることでクイックリリース式機構200を係合位置へと移動させ得る。一定の場合、係合解除位置から係合位置へのクイックリリース式機構200の移動は全体的に、カム部材230が係合解除位置における保持から一旦解放されたならばバネ220の影響の結果として行われ得る。
【００３６】
故に、開示実施形態に係る第2のクイックリリース式機構200は、各顎部材201が夫々のアクチュエータ・アーム202に対して容易かつ迅速に取付けられ且つ取り外されることを許容し得る。顎部材201は、ワークを内側に拘束するための所望の把持表面または特定構造を提供するために機械加工され得るブランク部材であるものとして示されることを理解すべきである。
【００３７】
次に図１１および図１２を参照すると、開示実施形態に従いアクチュエータ・アーム302に対する／からの顎部材301の迅速かつ容易な取付け／取り外しを許容する第3のクイックリリース式機構300が示される。第3のクイックリリース式機構300において、アクチュエータ・アーム302の中央部分および後方部分は、上記で論じられたアクチュエータ・アーム46の中央部分および後方部分と実質的に同一である。その故に、中央部分および後方部分は示されず、且つ、論じられない。但し、アクチュエータ・アーム302の前方部分304は異なる。前方部分304は略円筒形であると共に、内部に内径方向に延在する凹部306を含んでいる。凹部306を通り、前方部分304の中央ボア310内へと複数の貫通開口308が延在する。凹部306内で前方部分304の回りに嵌合すべく、リング部材312が構成される。該リング部材312は、凹部306内で各開口308と整列する複数の先細の開口314を含む。中央ボア310内には複数の保持ボール316が配設され、該ボールは開口308、314を通して外径方向に拡開し得る。開口308、314に対する各保持ボール316の径方向移動によれば、以下に記述される如く顎部材301はアクチュエータ・アーム302に対して固着され且つ該アームから取り外され得る。
【００３８】
作動部材320は、複数のランプ326が間に配設された複数の略円筒形表面324を有するカム部分322を含む。各ランプ326は、図１２に最適に見られる如く隣接する円筒形表面324同士の間で変化する径方向寸法を有する。カム部分322から前方にステム328が延在し、該ステムは、以下に記述される如くアクチュエータ・アーム302内で作動部材320を非離脱的に回転する工具に係合され得るヘッド330を含む。
【００３９】
前方部分304の端部に対してはエンドプレート332が取付けられるべく構成されることで、作動部材320および各保持ボール316を中央ボア310内に固着し、且つ、リング部材312をアクチュエータ・アーム302の前方部分304上に拘束する。エンドプレート332は、複数のファスナ334によりアクチュエータ・アーム302に対して固着される。エンドプレート332は中央ボア336を含み、該ボアを通り、作動部材320のヘッド330およびステム328が延在する。エンドプレート332からは一対の舌片部338が延在し、該舌片部は中央ボア336の中央軸心からオフセットされる。各舌片部338は顎部材301の中央ボア340の端部における相補的なオフセット凹部と係合することで、アクチュエータ・アーム302と顎部材301との間の相対回転を阻止する。
【００４０】
顎部材301の中央ボア340は、半径方向に延在する環状溝342を含む。環状溝342は、顎部材301がアクチュエータ・アーム302上に位置されたときに、開口308、314と整列する。顎部材301とアクチュエータ・アーム302とに対して非離脱的に作動部材320を回転すると、アクチュエータ・アーム302と顎部材301とに対する各保持ボール316の径方向移動が引き起こされることで、顎部材301はアクチュエータ・アーム302に対して固着され且つ該アームから解放され得る。
【００４１】
図１２Ａに示された如く、各保持ボール316が作動部材320の夫々のランプ326と係合されたとき、各保持ボール316は環状溝342内に延在しない。この位置において顎部材301は、アクチュエータ・アーム302から取り外され、または、該アーム上に位置され得る。顎部材301をアクチュエータ・アーム302に対して拘束するために、作動部材320はアクチュエータ・アーム302と顎部材301とに対して回転される。この相対回転により各ランプ326は、夫々の保持ボール316を、開口308、314を通り環状溝342内へと外径方向に押し進める。十分な回転により、各円筒形表面324は保持ボール316と係合することで、保持ボール316に対する最外径方向位置を提供する。この位置において顎部材301は軸心方向において、各保持ボール316によりアクチュエータ・アーム302に対して固着される。各舌片部338は、顎部材301とアクチュエータ・アーム302との間の相対回転を阻止する。
【００４２】
顎部材301を解放するために、作動部材320は、各保持ボール316が夫々のランプ326に係合して内径方向に移動し得る様に、逆方向に回転される。環状溝342は、アクチュエータ・アーム302に対する顎部材301の軸心方向移動は各保持ボール316に対して内径方向の力を及ぼすことで、顎部材301を解放するときにおける内径方向への保持ボール316の移動を促進し得る如く、傾斜した表面を有し得る。
【００４３】
故に、開示された実施形態に係る第3のクイックリリース式機構300によれば、各顎部材301は容易かつ迅速に、夫々のアクチュエータ・アーム302に対して固着され且つ該アームから取り外され得る。此処でも顎部材301は、ブランク部材として示されると共に、該顎部材301自身に対して所望の把持用の特定構造を提供するために機械加工され得ることを理解すべきである。
【００４４】
次に図１３を参照すると、顎部材400をアクチュエータ・アーム403の前方部分402に対して拘束する別の手法が示される。詳細には、前方部分402は螺条付き中央ボア404を含む。中央ボア404内には単一の螺条付きファスナ406が固着されることで、顎部材400を前方部分402上に拘束し得る。前方部分402は、中央ボア404の軸心中心に対して偏心された一対の舌片部408を含み得る。各舌片部408は顎部材400におけるボア409の端部における相補的な凹部と係合することで、顎部材400とアクチュエータ・アーム403との間の相対回転を阻止し得る。故に、所望であれば、単一の螺条付きファスナ406が使用されることで、顎部材400をアクチュエータ・アーム403に対して拘束し得る。但し、単一の螺条付きファスナ406を使用すると、クイックリリース式機構160、200および300に関して上述されたクイックリリースの機能は提供されないことを理解すべきである。更に、単一の螺条付きファスナ406は、顎部材400を交換すべく取り外される。
【００４５】
図１４は、クイックリリース式顎部材48を有するチャック20の第５実施形態の斜視図である。この実施形態において、各顎部材48は、スプリング負荷式の繋止ピン410によりアクチュエータ・アーム46に対して固着され得る。以下において詳細に論じられる如く、スプリング負荷式の繋止ピン410は、アクチュエータ・アーム46および／または顎部材48を貫通して軸心方向に、径方向に、または、それらの組み合わせで延在することで、これらの構成要素を一体的に固着し得る。スプリング力は各ピン410を繋止位置への第1方向に付勢するが、逆向きの第2方向における逆向きの力は各スプリングを圧縮して各ピン410を繋止解除位置へと移動させる。故に、スプリング負荷式ピン410によれば、アクチュエータ・アーム46による顎部材48に対するクイック繋止式機構およびクイックリリース式機構が可能とされる。以下で論じられる如く、一定の実施形態において、スプリング負荷式の繋止ピン410は、繋止位置と繋止解除位置との間において、各アクチュエータ・アーム46および顎部材48を貫通して角度的に延在し得る。
【００４６】
図１４において視認され得る如く、各顎部材48は、夫々のアクチュエータ・アーム46内のキャビティ412内に挿入され得る。換言すると、各アクチュエータ・アーム46および顎部材48は同軸的配置であり、その場合にアクチュエータ・アーム46は、キャビティ412内で顎部材48の回りに配設された略環状壁部413を有する。故に、顎部材48の外径は、アクチュエータ・アーム46の外径よりも小さい。各アクチュエータ・アーム46の内側における顎部材48によるこの同軸的な構成は、上記の各実施形態に関して記述されたよりも軽量のチャック20を生成し得る。以下において詳細に論じられる如く、アクチュエータ・アーム46内へと顎部材解放工具414を挿入すると共に、スプリング負荷式の繋止ピン410を繋止位置から離間して繋止解除位置へと圧縮することにより、各顎部材48はアクチュエータ・アーム46から分離され得る。図１４は一個のみの顎部材48に対するこの取り外しプロセスを図示しているが、他の各顎部材48に対しても同一の技術が適用され得る。
【００４７】
図１５は、図１４に示されたチャック20の第５実施形態の断面であり、スプリング負荷式の繋止ピン410を圧縮する顎部材解放工具414を示している。顎部材48は、ワーク保持部分416およびシャフト部分418を有する。図示された如く、シャフト部分418はアクチュエータ・アーム46のキャビティ412内に嵌合する。一旦、キャビティ412内となれば、顎部材48は、シャフト部分418内に配置されたスプリング負荷式の繋止ピン410により所定位置に保持され得る。図示実施形態においてスプリング負荷式の繋止ピン410は、アクチュエータ・アーム46の環状壁部413に対する繋止位置および繋止解除位置の間において、顎部材48のシャフト部分418を貫通延在する。特にスプリング負荷式の繋止ピン410は、アクチュエータ・アーム46および顎部材48の中央長手軸心419に対し、角度417における軸心415に沿う線形の行程経路を有する。一定の実施形態において、角度417は0°より大きく且つ90°より小さい。たとえば角度417は、約0〜90°、0〜60°、0〜45°、0〜30°、または、0〜15°の間にわたり得る。更なる例によれば、角度417は、約5、10、15、20、25、30、35、40もしくは45°、または、それらの間の任意の角度とされ得る。以下において更に論じられる如く、スプリング負荷式の繋止ピン410は、顎部材48をアクチュエータ・アーム46に対して相互接続することで、軸心419に沿う顎部材48の軸心方向移動、軸心419の回りにおける顎部材48の回転運動、または、それらの組み合わせを阻止し得る。工具414は、上記スプリングに抗する対抗力を生成することで、繋止位置から離間して繋止解除位置に至るスプリング負荷式の繋止ピン410の移動を可能とし得る。
【００４８】
図１６は、本実施形態の顎部材48およびアクチュエータ・アーム46の断面である。この図は、図１５と同様に、アクチュエータ・アーム46のキャビティ412内に挿入されたシャフト部分418を示している。シャフト部分418は(たとえば円錐形の)先細部分420および(たとえば円筒形の)直線状部分422を有し得、これらの部分はキャビティ412の先細の内部表面421および直線状の円筒形内部表面423と夫々合致係合すべく構成される。先細部分420は、顎部材48がアクチュエータ・アーム46から独立して移動しない様に、アクチュエータ・アーム46に対して顎部材48を整列させる役割を果たし得る。換言すると、アクチュエータ・アーム46の先細の内部表面421に対する顎部材48の先細部分420の係合は、アクチュエータ・アーム46に対して顎部材48を自己整列もさせながら、緊密な嵌合(たとえば、ゼロもしくは略々ゼロの許容誤差の嵌合)を提供する。たとえば、先細部分420と表面421との間の界面は概略的に円錐形であり且つ軸心419に関して同軸的であることにより、挿入の間において顎部材48を軸心419に向けて漸進的に移動させる。同時に、顎部材48がアクチュエータ・アーム46のキャビティ412内に更に確実に保持され得る如く、概略的に円錐形の上記界面は顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間の一切の間隙もしくは干渉を最終的に封鎖する。
【００４９】
対照的に、直線状のシャフトが直線状のキャビティ内に嵌合するなら、そのシャフトの直径はキャビティの直径よりも小さい。その直径の差は、たとえば、上記シャフトとキャビティとの間の摩擦が該シャフトの挿入を妨げるという状態などの、詰まりの可能性を実質的に低減もしくは排除する。上記シャフトの直径を僅かに減少することにより、該シャフトは上記キャビティ内へと自由に通過し得る。しかし残念ながら、小さな直径は、キャビティ内におけるシャフトの一定の移動に帰着することがある。故に、先細部分420と表面421との間における(たとえば円錐形の)先細状の界面は、スプリング負荷式の繋止ピン410により所定位置に一旦保持されたときにおけるアクチュエータ・アーム46に対する顎部材48の移動の可能性を実質的に低減もしくは排除する。
【００５０】
一定の実施形態において、シャフト部分418およびキャビティ412は、角度425にて先細状とされて、キャビティ内におけるシャフト移動の可能性を実質的に低減または排除し得る。たとえば角度425は、約1〜30°、1〜20°、1〜15°、または、1〜10°の間にわたり得る。一定の実施形態において角度425は、約5〜10°にわたり得るか、または、少なくとも7.5°より大きくされ得る。角度425は、繋止角度または非繋止角度であり得る。非繋止角度は、約7.5°より大きい角度として定義され得、その場合にシャフトは、実質的に等しいキャビティ内へと抵抗なしで挿入され得る。先細の角度425が非繋止角度であるなら、シャフト部分418の先細部分420、および、キャビティ412の先細の内部表面421の直径は実質的に同一であり得る。斯かる実施形態においてシャフト部分418はキャビティ412内で移動しないこともある、と言うのも、夫々の直径は実質的に同一だからである。本実施形態において、直線状部分422に対する先細部分420の角度425は約8°とされ得る。この構成において、シャフト部分418は、アクチュエータ・アーム46に対する顎部材の移動を制限しながら、実質的に等しい直径を有するキャビティ412内へと抵抗なしで挿入され得る。
【００５１】
先細部分420の直径は先細の内部表面421と実質的に同一とされ得る一方、直線状部分422の直径は直線状の円筒形内部表面423よりも僅かに小さくされることで、挿入が促進され得る。但し、先細部分420はキャビティ412の先細の内部表面421と緊密な嵌合を形成することから、直線状部分422の更に小さな直径にも関わらず、顎部材48はアクチュエータ・アーム46に関してそれほどは移動しない。直線状部分422によれば、操作者は確実にキャビティ412の軸心419に沿い顎部材48を取り外し得る。
【００５２】
上述された如く、顎部材48はスプリング負荷式の繋止ピン410によりアクチュエータ・アーム46に対して固着され得る。図示実施形態においてピン410は、軸心415に沿う通路427内で、アクチュエータ・アーム46の環状壁部413における凹部424内における繋止位置に向けてスプリング付勢もしくはスプリング負荷される。凹部424内へと延在したとき、スプリング負荷式の繋止ピン410は軸心419に沿う顎部材48の軸心方向移動を阻止する。換言すると、(たとえば工具414を介して)逆向きの力がピン410を凹部424から離間すべく付勢するまで、該ピン410は顎部材48をアクチュエータ・アーム46のキャビティ412内に拘束する。
【００５３】
シャフト部分418に対するピン410の角度417は、上記で論じられた如く任意の適切な角度とされ得る。たとえば、角度417は少なくとも7.5°の非繋止角度とされ得る。もし角度417が非繋止角度であるなら、スプリング負荷式の繋止ピン410は、該ピン410と通路427との間の一切の間隙なしで、軸心415に沿い凹部424に出入りし得る。斯かる実施形態において繋止ピン410は、干渉間隙の実質的な低減もしくは排除によりアクチュエータ・アーム46に対する顎部材48の一切の動作を最小限としながら、顎部材48を所定位置に保持し得る。
【００５４】
スプリング負荷式の繋止ピン410は、ヘッド426と、スプリング428と、通路427内に配設された合せピン430とを含み得る。ヘッド426は、螺条形成されると共に、顎部材48の通路427内の雌ネジ切りされた孔429内へと螺入されることでピン410を顎部材48に固着する役割を果たし得る。工具用凹部432内に工具を挿入することにより、ヘッド426は回転され、通路427の雌ネジ切りされた孔429内における該ヘッドの深度を調節することで、顎部材48に対するピン410の位置を変化させ得る。スプリング428はヘッド426に結合されることで、合せピン430を、凹部424内における該合せピンの繋止位置へと付勢し得る。一定の実施形態においてヘッド426の深度は、組立の間において所定位置へと調節して固着され得る。たとえば製造者は、操作者が工具用凹部432を介してヘッド426を回転することによりヘッド深度を変化させたりしない様に、ヘッド426を所定位置に仮着け溶接し得る。
【００５５】
図示実施形態において、スプリング負荷式の繋止ピン410を収容する通路427は、凹部424の近傍における工具用開口もしくは差込口434に至る。差込口434および凹部424は、キャビティ412の基部領域に配置される。差込口434は、通路427および軸心415および419に対して角度付けされる。たとえば差込口434は、通路427の軸心415と該差込口434の軸心433との間における角度431を有し得る。角度431は、約0〜90°、0〜60°、0〜45°、0〜30°、または、0〜15°の間にわたり得る。たとえば、角度431は、約15、20、25、30、35、40もしくは45°、または、それらの間の任意の角度とされ得る。差込口434によれば、工具414を挿入し、ピン410を凹部424から離間して付勢することで、顎部材48をアクチュエータ・アーム46から解放し得る。
【００５６】
図１７および図１８はチャック20の実施形態の断面図であり、アクチュエータ・アーム46から顎部材48を取り外すプロセスを示している。図１７において視認され得る如く、工具414は差込口434を貫通延在することで、合せピン430に係合すると共に、スプリング428を該合せピン430とヘッド426との間に圧縮し得る。特に、工具414は、矢印435により表される如く、差込口434および通路427内へと直線状に且つ枢動的に延在し得る。スプリング428が圧縮されるにつれ、工具414は、矢印437により表される如く、合せピン430を凹部424から離間してヘッド426に向けて移動させる。スプリング428が十分に一旦圧縮されたなら、合せピン430はもはや、アクチュエータ・アーム46から離間する顎部材48の移動を阻止しない。結果として、凹部424からの合せピン430の引抜きにより、アクチュエータ・アーム46のキャビティ412からの顎部材48の移動および取り外しが可能とされる。
【００５７】
図１８は、アクチュエータ・アーム46から離間された顎部材48を示している。この図から視認され得る如く、顎部材48が一旦取り外されたなら、スプリング負荷式の繋止ピン410はその元の長さに戻り得る。顎部材48が分離された後、顎部材解放工具414は差込口434から取り外され得る。この時点において、アクチュエータ・アーム46に対しては異なる顎部材48が固着され得る。合せピン430の丸みのある先端、および、シャフト418に対するスプリング負荷式の繋止ピン410の上記角度の故に、顎部材48をアクチュエータ・アーム46内に挿入すると、スプリング428が圧縮されると共に、顎部材48の平行移動が許容され得る。但し、合せピン430が凹部424に到達したとき、スプリング428は圧縮解除され、合せピン430を凹部424内へと付勢し得る。合せピン430が一旦、凹部424の内側となれば、顎部材48は、顎部材解放工具414によりスプリング428を圧縮しなければ、アクチュエータ・アーム46から取り外されない。
【００５８】
図１９はチャック20の実施形態の斜視図であり、アクチュエータ・アーム46のキャビティ412内における凹部424の詳細を示している。図１９において視認され得る如く、凹部424は合せピン430の各寸法に適合すべく外郭形成され得る。更にこの図は、合せピン430が凹部424に進入するときに、上記接触により、顎部材48はアクチュエータ・アーム46に対して固着されると共に、スプリング428を圧縮せずには取り外され得ないことを示している。これに加え、凹部424は合せピン430に適合すべく外郭形成されることから、上記顎部材はシャフト418の軸心419の回りで回転しない。一定の実施形態において、顎部材48をキャビティ412内に軸心方向に挿入し、且つ、繋止ピン410が凹部424と整列するまで回転した後で、該ピン410は凹部424に係合し得る。他の実施形態において、顎部材48およびアクチュエータ・アーム46は、該顎部材48をキャビティ412内へと案内してピン410と凹部424とを整列させるひとつ以上の整列用の特定構造もしくは案内部(たとえば、案内ピンおよびスロット)を含み得る。
【００５９】
図２０は、クイックリリース式顎部材48を有するチャック20の第６実施形態の斜視図である。この実施形態において各顎部材48は、楔繋止式継手600を含むクイックリリース式継手によりアクチュエータ・アーム46に対して固着され得る。以下において詳細に論じられる如く、楔繋止式継手600はアクチュエータ・アーム46および／または顎部材48を少なくとも部分的に貫通して延在することで、これらの構成要素を楔嵌合により一体的に固着し得る。換言すると、各楔繋止式継手600は、非常に堅固な接続も提供しながら、各アクチュエータ・アーム46と夫々の顎部材48との間を漸進的に楔止めして分離を阻止すべく構成される。たとえば、各楔繋止式継手600は解放位置と繋止位置との間における行程経路を含み得、その場合に該行程経路は、アクチュエータ・アーム46と顎部材48との間における界面に対して収束角度(たとえば、環状の界面に対する接線)にて配向される。これに加え、各楔繋止式継手600は、鋭角である楔角度で交わる２つの表面として記述され得る楔形状部分を有し得る。上記収束角度および楔角度は、同一であるか、相互に異なり得る。これらの角度は、約5〜85°、20〜70°、または、30〜60°の間にわたり得る。一定の実施形態において、上記各角度は、0°より大きく、約20、25、30、35、40、45もしくは50°よりも小さくされ得る。たとえば、上記各角度は、約10〜20°、または、約15°とされ得る。
【００６０】
各楔繋止式継手600はまた、顎部材48をその夫々のアクチュエータ46から迅速に解放し得る様にも構成される。たとえば、楔繋止式継手600の迅速な解放は、異なる種類、サイズもしくは構成の顎部材48との迅速な交換を可能とし得る。一定の実施形態において楔繋止式継手600は、アクチュエータ・アーム46上における顎部材48の複数の取付け位置を可能とし得る。これらの異なる取付け位置としては、アクチュエータ・アーム46に対する顎部材48の異なる円周方向位置(たとえば、軸心の回りにおける異なる回転位置)が挙げられる。図２０に示された如く、各顎部材48は、その夫々のアクチュエータ・アーム46に対して内方に向かう配向で取付けられて、ワーク602の外側部のワーク保持を可能としている。開示実施形態において、楔繋止式継手600は、各顎部材48の夫々のアクチュエータ・アーム46上における該顎部材の反転取付け位置を可能とする。換言すると、顎部材48は、図示された内向きの配向で取付けられるか、または、正反対の外向きの配向で取付けられて該顎部材48がワークの内側部を保持することを可能とし得る。楔繋止式継手600の複数の取付け位置は、以下において更に詳細に論じられる。
【００６１】
図２１は図２０のチャック20の実施形態の部分的斜視図であり、相互から分解されたアクチュエータ・アーム46、顎部材48、および、(たとえば楔繋止式継手600などの)第6のクイックリリース式機構を示している。図示実施形態において楔繋止式継手600は、工具用部分604、楔部分606、および、案内ポスト608を含む。以下において詳細に論じられる如く、工具用部分604は回転することで、解放位置と繋止位置との間における行程経路に沿い楔部分606の軸心方向移動を引き起こし得、その場合に上記行程経路に沿う繋止方向により、楔部分606はアクチュエータ・アーム46と顎部材48との間に漸進的に楔止めされる。これに加え、工具用部分604は案内ポスト608と相互作用することで該工具用部分604の軸心方向移動を阻止する一方、該工具用部分604の回転および楔部分606の軸心方向移動を可能とする。此処でも、楔部分606および／または上記行程経路は(たとえば10〜20°などの)約5〜85°の間の角度を有することで、アクチュエータ・アーム46と顎部材48との間の楔嵌合を生成し得る。
【００６２】
工具用部分604は、工具用ヘッド610および案内ホィール612を有する。工具用ヘッド610は、図２１に示された雄型の六角ヘッドの如き、工具が係合可能な種々の突出部および／または凹部を含み得る。案内ホィール612は、対向する円形ディスク616同士の間に配設された環状溝614を含む。故に、案内ホィール612は概略的に円筒形状を有する。一定の実施形態において、各円形ディスク616はO-リング・シールを有することで汚染物質を阻止する。これに加え、工具用部分604は、たとえば工具用ヘッド610および／または案内ホィール612の内側における内部螺条付きのボアなどの、第1の螺条付き部分618を含む。
【００６３】
楔部分606は、突き棒622に結合された(たとえば外側螺条付きシャフトなどの)第2の螺条付き部分620を有する。該第2の螺条付き部分620は、工具用部分604の第1の螺条付き部分618と噛合すべく構成される。突き棒622は、前端部624と、後端部626と、円筒状の側壁628と、該円筒状の側壁628を中断するテーパ付けされた繋止用表面630とを含む。図示された如く、テーパ付けされた繋止用表面630は、後端部626から前端部624に向かう前方向において、楔部分606の軸心632に向けて収束する。一定の実施形態において、このテーパ付けされた繋止用表面630の角度634は、約5〜45°、5〜30°、または、10〜20°の間にわたり得る(たとえば約15°)。更に図示された如く、テーパ付けされた繋止用表面630は軸心632に沿い前方向に長寸とされた複数の歯部636を含み、その場合に各歯部はＶ状の断面形状を有する。但し、テーパ付けされた繋止用表面630に沿い、任意の適切な個数、断面形状および配置の歯部636が配設され得る。たとえば、テーパ付けされた繋止用表面630は、歯部636を除外し得るか、または、１〜１０個またはそれより多い任意の個数の歯部636を含み得る。
【００６４】
案内ポスト608は、当該円筒状シャフト638の各端部における工具用ヘッド640および(たとえば外部螺条などの)螺条付き部分642を有する円筒状シャフト638を含む。以下において更に詳細に論じられる如く、円筒状シャフト638は環状溝614の一部に沿い(すなわち接線に沿い)延在することで、工具用部分604の軸心方向移動を阻止する。一体的に、案内ポスト608および案内ホィール612は案内部材644として記述され得る。案内ポスト608および案内ホィール612は相互に協働することで該案内ホィール612(故に、工具用部分604)の軸心方向移動を同時に制限する一方、工具用部分604の回転も可能とし且つ楔部分606の軸心方向移動も可能とする。
【００６５】
図示実施形態において、顎部材48は、解放位置と繋止位置との間における行程経路に沿い楔繋止式継手600を支持する特定構造を含み、且つ、アクチュエータ・アーム46は、上記繋止位置において楔繋止式継手600と協働して顎部材48を該アーム46に対して固着する特定構造を含む。図示された如く、アクチュエータ・アーム46は基部フランジ652から周縁端部654まで外方に延在する雄型コネクタもしくはアーム支柱650を含む。アーム支柱650は、該支柱650の正反対の各側部上の第1および第2の平坦側壁658および660により中断される円筒状の側壁656を有する。換言すると、第1および第2の平坦側壁658および660は、アーム支柱650のアーム軸心662の回りにおいて円周方向に約180°オフセットされる。図示された如く、第1および第2の平坦側壁658および660は、相互に対し、並びに、アーム軸心662に対して平行である。第1の平坦側壁658は第1の複数の歯部664を含み、且つ、第2の平坦側壁660は第2の複数の歯部666を含む。図示された如く、歯部664および666は、アーム軸心662と交差する(たとえば直交する)方向に長寸とされ、各歯部はＶ形状の断面形状を有する。但し、第1および第2の平坦側壁658および660に沿い、任意の適切な個数、断面形状および配置の歯部664および666が配設され得る。たとえば、第1および第2の平坦側壁658および660は、歯部664および666を排除し得るか、１〜１０個またはそれより多い任意の個数の歯部664および666を含み得る。
【００６６】
一定の実施形態においては、アクチュエータ・アーム46と顎部材48との間の整列を支援すべくひとつ以上の案内部材が配備され得る。たとえば、図示されたアーム支柱650は、第1および第2の平坦側壁658および660と整列すべく周縁端部654上に配設された正反対の一対の案内ピン668および670を含む。これらの案内ピン668および670は、顎部材48における案内差込口676および678と合致係合すべく構成される。
【００６７】
顎部材48は、環状の界面に沿いアーム支柱650と合致係合すべく構成されたアーム・ボア684を含む。該アーム・ボア684は基部686から頂部688まで顎部材48内へと延在し、該アーム・ボア684は円筒状の側壁690および平坦なディスク形状頂部692を有する。案内差込口676および678は平坦なディスク形状頂部692において、ボア軸心694に対して相互に正反対である第1および第2位置に配設される。故に、顎部材48における案内差込口676および678の正反対の位置と組み合わされた、アーム支柱650における案内ピン668および670の正反対の位置によれば、アーム支柱650に対する楔繋止式継手600の適切な位置決めが促進され得る。たとえば、上記の正反対の位置によれば、楔繋止式継手600の歯部636をアーム支柱650における歯部664もしくは歯部666のいずれかと噛合させながら、アクチュエータ・アーム46に対する顎部材48の可逆的な取付けが可能とされ得る。
【００６８】
顎部材48は、少なくとも部分的に該顎部材48を貫通して第1側壁698から第2側壁700に向けて延在する(たとえば円筒状ボアなどの)楔繋止用ボア696も含み、該楔繋止用ボア696は顎部材48の内側のアーム・ボア684と交差する。以下で論じられる如く、楔繋止用ボア696は、楔繋止式継手600を支持すると共に、該ボアは、工具用部分604の回転に応じて楔部分606が楔繋止用ボア696の内側における行程経路に沿い移動することを可能とする。上記交差部において、アーム・ボア684および楔繋止用ボア696はインタフェース開口702を画成することで、(たとえば楔部分606などの)楔繋止式継手600がアーム支柱650と協働することを可能とする。図示実施形態において、楔繋止用ボア696は、アーム・ボア684のボア軸心694と交差して配向された軸心704を有する。たとえば、軸心704は基部686に平行な平面に沿い延在し得る一方、ボア軸心694は基部686に対して直交して延在する。更に、以下において更に詳細に論じられる如く、楔繋止用ボア696の軸心704は、アーム・ボア684の接線に対して平行とされまたは角度付けされ得る(たとえば、収束角度)。換言すると、楔繋止用ボア696の軸心704は、アーム支柱650の第1の平坦側壁658もしくは第2の平坦側壁660に対して角度付けされ得る(たとえば、収束角度)。上記収束角度は、5〜85°、20〜70°、30〜60°、5〜45°、5〜30°、または、10〜20°の間にわたり得る。
【００６９】
顎部材48および楔繋止式継手600は、該楔繋止式継手600の移動を促進するひとつ以上の案内部材を含み得る。たとえば、楔繋止用ボア696は案内ピン674を受容すべく構成された案内差込口672を含み、該ピンは、楔繋止用ボア696内へと部分的に固着されることで、楔部分606に沿い軸心方向に延在する案内スロット680に係合し得る。案内ピン674と案内スロット680との間の上記係合によれば、楔部分606の回転が阻止される一方、楔繋止用ボア696に沿う楔部分606の軸心方向移動が可能とされる。これに加え、顎部材48は、該顎部材48を少なくとも部分的に貫通して基部686から頂部688に向かい延在する(たとえば円筒状ボアなどの)案内ポスト・ボア706を含む。該案内ポスト・ボア706は、シャフト・ボア708、螺条付き部分710、および、ヘッド凹部712を含む。交差部において、案内ポスト・ボア706および楔繋止用ボア696はインタフェース開口714を画成することで、(たとえば案内ホィール612などの)楔繋止式継手600が案内ポスト608と協働することを可能とする。故に、案内ポスト608は、案内ポスト・ボア706内に設置されたとき、案内ホィール612の環状溝614内に延在する。図示実施形態において、案内ポスト・ボア706は、楔繋止用ボア696の軸心704に対して交差する方向に配向された軸心716を有する。たとえば、軸心716は、案内ホィール612の環状溝614に対して平行なので軸心704に対して直交する平面に沿い延在し得る。
【００７０】
図２２は図２０のチャック20の実施形態の部分的斜視図であり、顎部材48内に設置された第6のクイックリリース式機構(たとえば楔繋止式継手600など)を示すと共に、アクチュエータ・アーム46から分解された顎部材48を示している。図示された如く、工具用部分604および楔部分606は、楔繋止用ボア696の内側で軸心704に沿う直列配置で配設されると共に、第1および第2の螺条付き部分618および620の螺着係合を介して相互に結合される。案内ポスト608は、該案内ポスト608の一部がインタフェース開口714を貫通して案内ホィール612の環状溝614内へと延在する如く、案内ポスト・ボア706の内側に配設される。故に、案内ポスト608は、工具用部分604の回転を可能としながら、該工具用部分604の軸心方向移動を阻止する。以下において更に詳細に論じられる如く、工具用部分604の第1回転方向は、楔部分606の第2の螺条付き部分620に対して工具用部分604の第1の螺条付き部分618を前進させるが、工具用部分604の第2回転方向は、楔部分606の第2の螺条付き部分620に対して工具用部分604の第1の螺条付き部分618を引き戻す。故に、楔部分606は(不図示の)解放位置と(不図示の)繋止位置との間において軸心704に沿う行程経路を有し得、その場合、解放位置にて、テーパ付けされた繋止用表面630および歯部636はインタフェース開口702から軸心方向に離間して後退されると共に、繋止位置にて、テーパ付けされた繋止用表面630および歯部636はインタフェース開口702内へと軸心方向に前進される。本実施形態において、楔部分606の案内スロット680は、楔繋止用ボア696に沿う軸心方向移動の間において案内ピン674に係合することで、楔部分606の回転を阻止する。換言すると、案内ピン674および案内スロット680は、解放位置と繋止位置との間において、軸心704に沿う楔部分606の(回転なしでの)軸心方向移動のみを可能とする。
【００７１】
図２３は、図２０のチャック20の実施形態の部分的斜視図であり、(たとえば楔繋止式継手600などの)上記の第6のクイックリリース式機構を介してアクチュエータ・アーム46に対して結合された顎部材48を示している。図示された如く、楔繋止式継手600は繋止位置に配設され、その場合に楔部分606は顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間に楔嵌合される。ユーザが工具用部分604を第1回転方向720に回転するにつれ、該工具用部分604と楔部分606との間の螺着係合により楔部分606は図２３に示された如く解放位置から繋止位置に向けて内方への軸心方向722に移動する一方、案内ホィール612およびシャフト・ボア708は工具用部分604の軸心方向移動を阻止する。内方への軸心方向722において楔部分606は、テーパ付けされた繋止用表面630の角度634、および／または、第1の平坦側壁658に対する楔繋止用ボア696の収束角度の故に、第1の平坦側壁658に対して漸進的に係合する。上記で論じられた如く、これらの角度は、たとえば10〜20°など、約5〜85°の間にわたり得る。故に楔部分606は、該楔部分606が内方への軸心方向722に移動し続けるにつれ、顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間の力を漸進的に増大する。増大された力による楔嵌合は、顎部材48とアーム46との間の剛性を相当に高める。これに加え、楔部分606は、アーム支柱650の第1の平坦側壁658上の第1の複数の歯部664に対し、歯部636を噛合させる。理解される如く、歯部636、664および666は、アーム支柱650の軸心662およびアーム・ボア684の軸心694に対して交差する方向に配向される。結果として、歯部636および666の噛合により、顎部材48がアクチュエータ・アーム46から軸心方向に分離することが阻止される。
【００７２】
同様に、ユーザが工具用部分604を第2回転方向724に回転するにつれ、該工具用部分604と楔部分606との間の螺着係合により楔部分606は繋止位置から解放位置に向けて外方への軸心方向726に移動する一方、案内ホィール612および案内スロット680は工具用部分604の軸心方向移動を阻止する。故に、案内ホィール612と案内ポスト608との間の協働により、上記解放位置と繋止位置との間における行程経路にわたり、工具用部分604および楔部分606は楔繋止用ボア696の内側に拘束される。楔部分606を上記解放位置まで移動させた後、ユーザは顎部材48をアクチュエータ・アーム46から取り外し得る。顎部材48の取り外しの後、ユーザは、異なる顎部材を設置し、または、同一の顎部材48を逆配向で再設置し得る。たとえば、ユーザは、楔繋止式継手600が第2の平坦側壁660および第2の複数の歯部666と噛合する如く、顎部材48を(たとえば180°)回転して該顎部材48をアクチュエータ・アーム46上に再設置し得る。顎部材48の逆配向は、ワークの外側部ではなくワークの内側部を保持するために有用であり得る。
【００７３】
図２４は、図２０のチャック20の実施形態の断面図であり、繋止位置において顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間に配設された楔繋止式継手600を示している。図示された繋止位置において、楔繋止式継手600は径方向においてアーム支柱650と顎部材48との間に配設され、且つ、楔部分606の歯部636はアーム支柱650の第1の複数の歯部664と噛合される。上記で論じられた如く、歯部636、664および666は軸心662および694に対して(たとえば直交して)交差する方向に配向されることで、アーム支柱650に対する顎部材48の軸心方向移動を阻止する。歯部636および664を係合解除する際に、顎部材48は、支柱650から取り外され得ると共に、選択的に(たとえば軸心662および694の回りで180°などの)逆配向で再設置され得る。たとえば、顎部材48は、楔部分606の歯部636を第2の複数の歯部666と噛合させて再設置され得る。繋止位置と解放位置との間における楔部分606の軸心方向移動の間において、案内ピン674は楔部分606上の案内スロット680に沿い軸心方向に移動する。此処でも、案内スロット680に対する案内ピン674の係合により楔部分606の回転が阻止されることで、工具用部分604と楔部分606との間の螺着係合が可能とされて、工具用部分604に対する楔部分606の軸心方向移動が引き起こされる。
【００７４】
図２５は図２０のチャック20の実施形態の断面図であり、異なる状態における３組の顎部材48、アクチュエータ・アーム46、および、楔繋止式継手600を示している。特に、異なる各状態は、工具用部分604に対する楔部分606の(たとえば間隙なしなどの)第1間隙状態730により表される楔繋止式継手600の解放位置、工具用部分604に対する楔部分606の(たとえば部分的間隙などの)第2間隙状態732により表される楔繋止式継手600の遷移位置、および、工具用部分604に対する楔部分606の(たとえば完全間隙などの)第3間隙状態734により表される楔繋止式継手600の繋止位置を含んでいる。上記の異なる３つの組により図示された如く、楔部分606は、工具用部分604の回転に応じて、第1間隙状態730と第3間隙状態734との間の軸心方向の行程経路を有する。
【００７５】
此処でも、ユーザが工具用ヘッド610を回転するにつれ、案内ホィール612は案内ポスト608に沿い環状溝614を回転させて工具用部分604の軸心方向移動を阻止する一方、工具用部分604の第1の螺条付き部分618が楔部分606の第2の工具用部分620に対して回転することを許容する。この回転の間、案内ピン674は楔部分606における案内スロット680に係合して該楔部分606の回転運動を阻止する一方、該楔部分606の軸心方向移動は許容する。結果として、第1および第2の螺条付き部分618および620は相互に対して前進もしくは後退することで、楔部分606を工具用部分604に対して軸心方向に移動させ得る。
【００７６】
図示された如く、楔部分606は、該楔部分606とアーム支柱650との間の界面738に対して収束角度736にて配向された楔繋止用ボア696の軸心704に沿い移動する。図示実施形態において界面738は、アーム支柱650の(歯部664を含む)第1の平坦側壁658と、楔部分606の(歯部636を含む)テーパ付けされた繋止用表面630との間に位置する。故に、テーパ付けされた繋止用表面630および軸心704はいずれも収束角度736を有し、このことは、顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間の楔嵌合を促進する。上記で論じられた如く、収束角度736は約5〜85°、20〜70°、または、30〜60°の間にわたり得る。一定の実施形態において、収束角度736は0より大きく、且つ、約20、25、30、35、40、45もしくは50°より小さくされ得る。たとえば収束角度736は、約10〜20°、または、約15°とされ得る。
【００７７】
一定の実施形態において、楔繋止式継手600と楔繋止用ボア696との間にはひとつ以上のシール(たとえばO-リング)が配設され得る。たとえば、案内ホィール612の各円形ディスク616は、楔繋止用ボア696に汚染物質が進入するのを阻止するO-リング・シールを含み得る。該O-リング・シールは、案内ホィール612に対して固定されもしくは回転的とされ得る。一実施形態において上記O-リング・シールは、案内ホィール612の円形ディスク616と同心的な位置において、楔繋止用ボア696内の環状溝内に固定され得る。別実施形態において上記O-リング・シールは、該O-リング・シールが案内ホィール616と共に楔繋止用ボア696の内部表面に沿い回転する如く、該案内ホィール612の円形ディスク616における環状溝内に固定され得る。
【００７８】
図２６は、楔繋止式継手750を備えた第7のクイックリリース式機構を利用する第7のアクチュエータ・アーム組立体を有するチャック20の実施形態の部分的断面図である。図示実施形態において、楔繋止式継手750は工具用部分752および楔部分754を含む。以下において詳細に論じられる如く、工具用部分752は回転することで、解放位置と繋止位置との間における行程経路に沿い楔部分754の軸心方向移動を引き起こし得、その場合に上記行程経路に沿う繋止方向により、楔部分754はアクチュエータ・アーム46と顎部材48との間に漸進的に楔止めされる。此処でも、楔部分754および／または上記行程経路は(たとえば10〜20°などの)約5〜85°の間の角度を有することで、アクチュエータ・アーム46と顎部材48との間の楔嵌合を生成し得る。
【００７９】
図示実施形態において、工具用部分752は楔部分754を貫通延在すると共に、該楔部分754に対して回転可能である。工具用部分752は、シャフト756、工具用ヘッド758、および、第1の螺条付き部分760を含む。シャフト756は螺条なしの円筒状シャフトとされ得るが、第1の螺条付き部分760は螺条を備えた円筒状シャフトとされ得る。工具用ヘッド758は、内側の六角凹部または外部の六角突出部の如き、内部もしくは外部の工具係合可能な特定構造を含み得る。一定の実施形態において工具用部分752は、シャフト756の回りに配設されたO-リング・シールの如きシールを含み得る。上記シールは、汚染物質が楔部分754を通過することを阻止する。
【００８０】
楔部分754は、後端部764と、円筒状の側壁766と、該円筒状の側壁766を中断するテーパ付けされた繋止用表面768とを含む。図示された如く、テーパ付けされた繋止用表面768は、後端部764から前端部762に至る前方向において楔部分754の軸心770に向けて収束する。一定の実施形態において、軸心770に対するテーパ付けされた繋止用表面768のこの角度772は、約5〜85°、5〜45°、5〜30°、または、10〜20°(たとえば約15°)の間にわたり得る。更に図示される如く、テーパ付けされた繋止用表面768は軸心770に沿う前方向に長寸とされた複数の歯部774を含み、各歯部はＶ形状の断面形状を有する。但し、テーパ付けされた繋止用表面768に沿い、任意の適切な個数、断面形状および配置の歯部774が配設され得る。たとえば、テーパ付けされた繋止用表面768は、歯部774を除外し得るか、または、１〜１０個またはそれより多い任意の個数の歯部774を含み得る。
【００８１】
これに加え、楔部分754は、後端部764と前端部762との間に、内側ボア776および凹部778を含む。内側ボア776は工具用部分752のシャフト756を支持する一方、凹部778は工具用部分752の工具用ヘッド758を支持する。上記で論じられた如く、シャフト756と内側ボア776との間には(たとえばO-リング・シールなどの)シールが配設されることで、汚染物質が楔部分754を貫通通過することを阻止することにより、第1および第2の螺条付き部分760および792を保護し得る。楔繋止式継手750はまた、凹部778の(たとえば環状溝などの)溝782内に配設された(たとえばＣ形状のリテイナクリップなどの)リテイナ780も含んでいる。該リテイナ780は、楔部分754に対する工具用部分752の軸心方向移動を阻止することにより、これらの部分752および754を、相互に対して回転可能な組立体にて保持する。図示された如く、工具用ヘッド758は楔部分754の後端部764に配設される一方、第1の螺条付き部分760は楔部分754の前端部762から外方に突出する。
【００８２】
楔繋止式継手750は、当該楔繋止用ボア784が顎部材48のアーム・ボア684と交差する如く、顎部材48を少なくとも部分的に貫通延在する楔繋止用ボア784内に配設される。一定の実施形態においては、楔繋止式継手750と楔繋止用ボア784との間に(たとえばO-リング・シールなどの)シールが配設されることで、楔部分754(たとえば歯部774)とアーム支柱650(たとえば歯部664)との間の界面に汚染物質が到達することを阻止し得る。図示されたボア784は、(たとえば環状溝などの)溝788内に配設された(たとえばＣ形状のリテイナクリップなどの)リテイナ786を含む。リテイナ786は、楔繋止式継手750の軸心方向移動を阻止することで、組立体とされた楔繋止式継手750を顎部材48のボア784内に保持する。顎部材48の内側にて、楔繋止用ボア784は延在し、(たとえば内部螺条などの)第2の螺条付き部分792を有する減径ボア790に至る。図示実施形態において、工具用部分752の第1の螺条付き部分760は、減径ボア790の第2の螺条付き部分792と噛合する。故に、工具用部分752の回転時に、第1および第2の螺条付き部分760および792の間の螺着係合によれば、楔繋止用ボア784の軸心770に沿う楔部分754の軸心方向移動が可能とされる。以下で論じられる如く楔部分754は、ユーザが工具用部分752を回転するときに該楔部分754の軸心方向移動を可能とし且つ回転運動を阻止する回転防止用の特定構造を含む。
【００８３】
図示実施形態においてアーム支柱650は、該アーム支柱650が案内ピン668および670を除外すること、および、該アーム支柱650が第2の複数の歯部666を備えた第2の平坦側壁660を除外することを除き、図２０から図２５の実施形態と同様である。故に、図示されたアーム支柱650は、顎部材48の反転取付けを許容しない。但しアーム支柱650は、顎部材48が楔繋止式継手750により結合され得る如く、第1の複数の歯部664を備えた第1の平坦側壁658を含む。一定の実施形態において、楔繋止式継手750を備える顎部材48は図２０から図２５のアーム支柱650と共に使用されることで、上記において詳細に論じられた反転取付け位置を提供し得る。同様に、図２０から図２５の楔繋止式継手600を備えた顎部材48は、単一の配向での取付けのために、図２６のアーム支柱650と共に使用され得る。
【００８４】
図２７は図２６のチャック20の実施形態の断面図であり、繋止位置において顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間に配設された楔繋止式継手750を示している。図示された繋止位置において、楔繋止式継手750はアーム支柱650と顎部材48との間において径方向に配設され、且つ、楔部分754の歯部774はアーム支柱650の歯部664と噛合される。図示された如く、歯部664および774は軸心662および694に対して(たとえば直交して)交差する方向に配向されることで、アーム支柱650に対する顎部材48の軸心方向移動を阻止する。歯部664および774を係合解除する際に、顎部材48は、アーム支柱650から取り外され得ると共に、異なる顎部材と入れ替えられ得る。
【００８５】
図示実施形態において、楔繋止式継手750は、楔部分754と楔繋止用ボア784との間に軸心方向案内用の特定構造を含む。特に楔部分754は、楔繋止用ボア784に沿い長さ方向に延在する軸心方向突出部802と合致係合する軸心方向スロット800を含む。繋止位置と解放位置との間における楔部分754の軸心方向移動の間、軸心方向スロット800は軸心方向突出部802に沿い軸心方向に移動することで、楔部分754の回転を阻止する。楔部分754の回転防止により、楔部分754のテーパ付けされた繋止用表面768および歯部774と、アーム支柱650の第1の平坦側壁658および歯部664との間の適切な整列が可能とされる。
【００８６】
図２８は図２６のチャック20の実施形態の断面図であり、異なる状態における３組の顎部材、アクチュエータ・アーム、および、楔繋止式継手を示している。特に、異なる各状態は、リテイナ786に対する楔部分754の(たとえば間隙なしなどの)第1間隙状態810により表される楔繋止式継手750の解放位置、リテイナ786に対する楔部分754の(たとえば部分的間隙などの)第2間隙状態812により表される楔繋止式継手750の遷移位置、および、リテイナ786に対する楔部分754の(たとえば完全間隙などの)第3間隙状態814により表される楔繋止式継手750の繋止位置を含んでいる。上記の異なる３つの組により図示された如く、楔部分754は、工具用部分752の回転に応じて、第1間隙状態810と第3間隙状態814との間の軸心方向の行程経路を有する。此処でも、ユーザが工具用ヘッド758を回転するにつれ、第1および第2の螺条付き部分760および792は相互に噛合し、楔部分754の軸心方向移動を付与する。楔部分754は、軸心方向スロット800および軸心方向突出部802の故に、軸心方向にのみ移動し得る(すなわち回転しない)。
【００８７】
図示された如く、楔部分754は、該楔部分754とアーム支柱650との間の界面816に対して収束角度772にて配向された楔繋止用ボア784の軸心770に沿い移動する。図示実施形態において、界面816は、アーム支柱650の(歯部664を含む)第1の平坦側壁658と、楔部分754の(歯部774を含む)テーパ付けされた繋止用表面768との間に位置する。故に、テーパ付けされた繋止用表面768および軸心770はいずれも収束角度772を有し、このことは、顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間の楔嵌合を促進する。上記で論じられた如く、収束角度772は約5〜85°、20〜70°、または、30〜60°の間にわたり得る。一定の実施形態において、収束角度772は0より大きく、且つ、約20、25、30、35、40、45もしくは50°より小さくされ得る。たとえば収束角度772は、約10〜20°、または、約15°とされ得る。
【００８８】
図２９は楔繋止式継手(たとえば600、750)の実施形態の部分的断面図であり、矢印822により示された如く顎部材48をアクチュエータ・アーム46に向けて内方に付勢するオフセット820を有する歯部(たとえば636、774)を示している。たとえば、図２９は、図２４に示された実施形態の小寸区画、または、図２７に示された実施形態の小寸区画に対応し得る。図示された如く、各歯部(たとえば636、774)は、該歯部の外向き面ではなく、矢印822により示された該歯部の内向き面上にて相互に噛合する。各楔繋止式継手(たとえば636、774)がアクチュエータ・アーム46との噛合へと駆動されるにつれ、オフセット820により歯部(たとえば636、774)は顎部材48をアクチュエータ・アーム46に対して漸進的に当接させて引張ることで、アクチュエータ46に対する顎部材48の軸心方向保持力を増大する。故に、各楔繋止式継手(たとえば600、750)は、各歯部(たとえば646、774)間のオフセット820に起因する大きな軸心方向保持力、および、顎部材48とアクチュエータ・アーム46との間における楔部分(たとえば606、754)の楔嵌合に起因する大きな径方向／円周方向の保持力の両方を提供する。
【００８９】
上述の各実施形態の内の任意の実施形態においては、複合的なチャック本体を採用することにより付加的な重量節減が実現され得る。この種のチャック本体は芯部および殻体を有し得、芯部は複合材料で作成され且つ殻体は金属で作成される。本実施形態を複合的チャック本体と共に採用するという組み合わせによれば、先行するチャック構成と比較して約38％の重量節減が実現され得る。更に軽量のチャックは、加速するために消費するエネルギが少ない結果、動力は節減され且つモータの寿命が改善される。これに加え、更に軽量のチャックによれば、チャック20を駆動する上で更に小型のモータを使用することが促進され得る。これらの更に小型のモータによれば、典型的には旋盤である機械加工装置のコストが削減され得る。
【００９０】
開示実施形態の上記クイックリリース式機構および非分割一体型の上側軸受は、一緒にもしくは別体的に、新たなチャック組立体において使用され得るか、または、一緒にもしくは別体的に、これらの特定構造を有さない既存のチャック組立体を改造すべく使用され得る。このことを促進するために、既存のチャック組立体を改良するキットが販売され得る。詳細には、図５に示された如く、改造キット500は、アクチュエータ・アーム46、ホーミング機構120、シールリング組立体84、前方軸受組立体80、クイックリリース式機構160、および、顎部材48を含み得る。顎部材48は、保持されるべき特定のワークに対して購入者により機械加工されるべきブランク部材として提供され得るか、または、ワークを保持する所望の形態で事前に機械加工され得る。選択的に、改造キット500はエンドキャップ70およびバネ72を含み得る。改造キット500に含まれたクイックリリース式機構は、本明細書中に記述された各クイックリリース式機構の内の任意のクイックリリース式機構とされ得ることを理解すべきである。更に、所望であれば、クイックリリース式機構の代わりに、改造キット500は単一の螺条付きファスナ406を使用して顎部材を関連するアクチュエータ・アームに拘束すべく構成され得る。故に、改造キット500は、既存のチャック組立体を改造し、非分割一体型の上側軸受および／またはクイックリリース式機構および／または単一ファスナ取付け方法の利点を提供すべく使用され得る。
【００９１】
開示実施形態に係るワーク保持チャックは、高速の用途における使用に適している。たとえば、開示実施形態に係るチャックは、3,000RPMを超える速度でチャック組立体を回転させる旋盤または他の機械加工装置において使用され得る。但し、開示実施形態の利点の全てが実現されないこともあるが、上記チャック組立体は低速の用途において使用され得ることを理解すべきである。これに加え、開示実施形態のクイックリリース式機構および非分割一体型前方軸受は、一緒にもしくは別体的に使用され得ることを理解すべきである。これに加え、上記クイックリリース式機構および／または非分割一体型前方軸受は、本明細書中に開示されたアクチュエータプレート30以外の手段により駆動されるアクチュエータ・アームと共に使用され得る。たとえば、開示実施形態の上記非分割一体型軸受および／またはクイックリリース式機構は、“６顎式均等チャック(Six Jaw Equalizing Chuck)”と称されると共にその開示内容は言及したことにより全体的に本明細書中に援用されるという米国特許第6,655,699号に示された如き均等チャックにおいて配設されたアクチュエータ・アーム上で使用され得る。更に、開示実施形態は３本のアクチュエータ・アームおよび３個の顎部材を備えたチャックを有するが、３つより多いもしくは少ないアクチュエータ・アームおよび／または顎部材が使用され得ることを理解すべきである。故に、開示実施形態は特定の図示内容および図面に関して記述されてきたが、示された実施形態に対しては、本開示内容から逸脱せずに変更が為され得ることを理解すべきである。故に、本記述は本質的に例示的に過ぎず、変更は開示実施形態の精神および有効範囲からの逸脱と見做されるべきでない。
【００９２】
本明細書においては本発明の幾つかの特徴のみが図示かつ記述されたが、当業者であれば、多くの改変および変更が想起されよう。故に、添付の各請求項は、本発明の真の精神内に収まる斯かる改変および変更の全てを網羅することが意図されることを理解すべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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