(57)【要約】  本発明は、アーバ・チャック２、外側リング６、クランプ・リング８、及び裏当てリング１０を備えるアーバ・チャック加工物保持アセンブリに関する。アーバ・チャックは、周辺部の周りに位置付けられた複数の保持用角度ラグ１８及び取出し用角度ラグ２０を備える。外側リング６は、内径表面上に位置付けられた複数の相補型の保持用角度ランプ２２及び取出し用角度ランプ２４を備える。機械スピンドル４が回転して、保持用角度付きラグ１８と保持用角度ランプ２２を係合させ、したがってアーバ・チャックは、スピンドルに当たる位置へ引き寄せられる。切り離すには、スピンドルを逆回転させることによって、取出し用角度ランプ２４が取出し用角度ラグ２０と係合し、アーバ・チャックがスピンドルから解放される。したがって、アーバ・チャックを機械スピンドルに固定するのに工具を必要としない。
2013505146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械用の加工物保持装置において、前記加工物保持装置は、
少なくとも１つの保持用角度ラグ及び少なくとも１つの取出し用角度ラグを有するアーバ・チャックと、
少なくとも１つの保持用角度ランプ及び少なくとも１つの取出し用角度ランプを有する外側リングと、
クランプ・リングと、
裏当てリングとを含み、
それによって前記アーバ・チャックが、前記少なくとも１つの保持用角度ラグと前記少なくとも１つの保持用角度ランプの回転係合によって、前記工作機械のスピンドルに取付け可能であり、前記アーバ・チャックが、前記少なくとも１つの取出し用角度ランプと前記少なくとも１つの取出し用角度ラグの回転係合によって、前記工作機械の前記スピンドルから取外し可能である、加工物保持装置。
【請求項２】
前記クランプ・リングが、前記裏当てリング内に位置決めされる、請求項１に記載された加工物保持装置。
【請求項３】
前記クランプ・リングが、最も外側の周辺部の周りに位置付けられた複数の隔置された溝を含む、請求項１に記載された加工物保持装置。
【請求項４】
前記アーバ・チャックが外周部を含み、前記外周部上に前記少なくとも１つの保持用角度ラグ及び少なくとも１つの取出し用角度ラグが位置する、請求項１に記載された加工物保持装置。
【請求項５】
前記外側リングが内径表面を含み、前記内径表面上に前記少なくとも１つの保持用角度ランプ及び少なくとも１つの取出し用角度ランプが位置付けられている、請求項１に記載された加工物保持装置。
【請求項６】
前記スピンドルの回転中に前記裏当てリング及び前記外側リングを静止した状態に保持する手段をさらに含む、請求項１に記載された加工物保持装置。
【請求項７】
前記保持する手段が、前記裏当てリングの受け入れ穴内へ延長可能なプランジャを含む、請求項６に記載された加工物保持装置。
【請求項８】
前記裏当てリングから前記クランプ・リング上の前記隔置された溝の１つの中へ延長可能であり、それによって前記裏当てリング及び前記外側リングを前記クランプ・リングにロックする手段をさらに含む、請求項３に記載された加工物保持装置。
【請求項９】
前記ロックが、第１及び第２のプランジャによって実現され、前記第１のプランジャが、前記第２のプランジャと前記溝の係合及び切離し運動を引き起こすように可動式である、請求項８に記載された加工物保持装置。
【請求項１０】
前記スピンドルの回転中に前記裏当てリング及び前記外側リングを静止した状態に保持するように前記裏当てリング内の受け入れ穴内へ延長可能なプランジャをさらに含み、前記プランジャの運動が前記第１のプランジャの運動を引き起こし、それによって、前記スピンドルの回転に対して回転しないように前記裏当てリング及び前記外側リングをロックすることと同時に、前記裏当てリング及び前記外側リングを前記クランプ・リング及び前記スピンドルから切り離すことが行われる、請求項９に記載された加工物保持装置。
【請求項１１】
工作機械上に加工物保持装置を位置決めする方法において、前記方法は、
クランプ・リングを裏当てリング内へ挿入し、前記クランプ・リングを前記工作機械のスピンドルに取り付けるステップであって、前記スピンドルがスピンドル穴を有する、ステップと、
前記裏当てリングに外側リングを取り付けるステップであって、前記外側リングが内径表面を含み、前記内径表面上に少なくとも１つの保持用角度ランプ及び少なくとも１つの取出し用角度ランプが位置付けられている、ステップと、
外周部を有するアーバ・チャックを提供するステップであって、前記外周部上に少なくとも１つの保持用角度ラグ及び少なくとも１つの取出し用角度ラグが位置付けられ、前記アーバ・チャックがシャンク部分をさらに含む、ステップと、
前記外側リングを通って前記スピンドル内へ前記アーバ・チャックを挿入するステップであって、それによって前記アーバ・チャックの前記外周部が前記外側リングの前記内径表面内に位置決めされ、前記シャンクが前記スピンドル穴内に位置決めされる、ステップと、
回転しないように前記裏当てリング及び前記外側リングをロックするステップと、
前記スピンドルを第１の方向に回転させて前記少なくとも１つの保持用角度ラグと前記少なくとも１つの保持用角度ランプを係合させ、それによって前記アーバ・チャックを前記スピンドルに当たる位置へ引き寄せるステップとを含む、方法。
【請求項１２】
回転に対して前記裏当てリング及び前記外側リングを解放するステップをさらに含む、請求項１１に記載された方法。
【請求項１３】
前記裏当てリング及び前記外側リングを前記クランプ・リング及び前記スピンドルに回転可能にロックするステップをさらに含み、それによって、機械加工プロセス中の前記スピンドルの回転に対する前記裏当てリング及び前記外側リングの回転が防止される、請求項１２に記載された方法。
【請求項１４】
前記位置決めされたアーバ・チャックを前記スピンドルから取り外すステップをさらに含み、前記取外しステップが、
回転しないように前記裏当てリング及び前記外側リングをロックするステップと、
前記第１の方向とは反対の方向に前記スピンドルを回転させて前記少なくとも１つの取出し用角度ランプと前記少なくとも１つの取出し用角度ラグを係合させ、それによって前記アーバ・チャックを前記スピンドルから解放するステップと、
前記アーバ・チャックを前記スピンドルから取り外すステップとを含む、請求項１２に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械用の加工物保持装置に関するものである。詳細には、加工物保持装置は、スピンドルの回転によって機械スピンドル上の動作位置へ動かされ、又はスピンドル上の動作位置から解放されるように構成される。
【背景技術】
【０００２】
加工物が機械加工される金属加工動作では、あるタイプの機器は、機械加工プロセスをうまく実行できるように工作機械内の定位置で加工物を保持する必要がある。このタイプの機器は、「加工物保持」機器として知られている。ギアなどの歯付きの物品の生産では、加工物保持機器は、通常、アーバ・チャックとして分類することができる。ピニオン・シャンクを把持するアーバ・チャックの例は、Ｓｔａｒｋの米国特許第３，０８３，９７６号明細書及びＴａｓｃｈｌの米国特許第３，２４４，４２７号明細書に見ることができる。リング・ギア用のアーバ・チャックの一例は、Ｊａｅｈｎの米国特許第３，７３５，９９４号明細書に見ることができる。ピニオンの穴と接触するように伸長するアーバ・チャックは、Ｊａｅｈｎの米国特許第３，５１７，９３９号明細書に見ることができる。
【０００３】
工作機械スピンドルに加工物保持機器を固定すること、又は工作機械スピンドルから加工物保持機器を取り出すことは、従来手動で実行されてきた動作である。それは、普通なら多くのボルトを仕様通りに締めなければならないため、非常に時間がかかる。アーバ・チャックを取り外すとき、ボルトをすべて解放して取り外すのに必要な時間とは別に、通常、アーバ・チャック外側のテーパ表面とスピンドル穴のテーパ内側表面の間の接触を「切断する」ために、エジェクタねじを利用しなければならない。
【０００４】
また、加工物保持機器は、スピンドルに取り付けられた境界面を介して、機械スピンドルに固定することができる。境界面上には、複数のラグが構成される。内側表面上に螺旋状に構成された溝を有する加工物保持モジュールが、ラグに係合するように、境界面を覆って位置決めされる。次いで境界面を、取外し可能なハンドルを介して手動で回し、ラグと螺旋溝の協働するねじ切り状の動作を介して、モジュールを「引き下ろす」。モジュールは、ハンドルを挿入して境界面を反対方向に回すことによって、境界面から解放される。
【０００５】
さらに、Ｃｕｒｔｉｓの米国特許第６，２６０，８５５号明細書に示されているように、加工物保持機器は、機械ドロー・ロッドの動作を介して機械スピンドルに固定することができる。ドロー・ロッドの運動は、２つの区分で行われ、１つの後方運動を利用して、スピンドル穴のテーパ内側表面上に加工物保持機器を固定し、さらなる後方運動を利用して、加工物保持機器を作動させ、機械加工のための定位置に加工物を固定する。加工物は、ドロー・ロッドの第１の前方運動によって加工物保持機器から解放され、ドロー・ロッドの追加の前方運動を利用して、加工物保持機器をスピンドル穴のテーパ内側表面から解放する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３，０８３，９７６号明細書
【特許文献２】米国特許第３，２４４，４２７号明細書
【特許文献３】米国特許第３，７３５，９９４号明細書
【特許文献４】米国特許第３，５１７，９３９号明細書
【特許文献５】米国特許第６，２６０，８５５号明細書
【特許文献６】米国特許第６，７１２，５６６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アーバ・チャック、外側リング、クランプ・リング、及び裏当てリングを備えるアーバ・チャック加工物保持アセンブリに関する。アーバ・チャックは、周辺部の周りに位置付けられた複数の保持用角度ラグ及び取出し用角度ラグを備える。外側リングは、内径表面上に位置付けられた複数の相補型の保持用角度ランプ及び取出し用角度ランプを備える。アーバ・チャックは、機械スピンドル内へ挿入され、次いで機械スピンドルが回転して、保持用角度付きラグと保持用角度ランプを係合させ、したがってアーバ・チャックは、スピンドルに当たる位置へ引き寄せられる。切り離すには、スピンドルを逆回転させることによって、取出し用角度ランプが取出し用角度ラグと係合し、アーバ・チャックがスピンドルから解放される。したがって、本発明を用いると、アーバ・チャックを機械スピンドルに固定するのに工具を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のアーバ・チャック・アセンブリの構成要素を示す分解図である。
【図２】部分的に組み立てられたアーバ・チャックの横断面図である。
【図３】アーバ・チャック及び外側リングの角度付きラグ及びランプを示す拡大図である。
【図４】機械スピンドル上に位置決めされた本発明のアーバ・チャック・アセンブリの横断面図である。
【実施例】
【０００９】
本発明のいくつかの特徴及び少なくとも１つの構造について詳細に説明する前に、本発明は、その適用分野において、以下に説明された又は図面に図示された構成要素の構造及び構成の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明では、他の構造が可能であり、また様々な方法の実行又は実施が可能である。また、本明細書で使用する用語及び専門用語は説明を目的としており、限定的とみなすべきではないことが理解される。
【００１０】
本明細書で「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する」、及び「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、並びにこれらの変形を使用することは、その後に列挙する項目及びその均等物、並びに追加の項目を包含することを意味する。図面について説明する際、上部、下部、上方、下方、後方、底、上、前面、背面などの方向について以下で参照することがあるが、これらの参照は便宜上、図面（通常は見た通り）に対して行う。
【００１１】
図１は、加工物保持アセンブリの要素を示す。この加工物保持アセンブリを介して、アーバ・チャック２は、ギア製造機などの工作機械、たとえば、米国特許第６，７１２，５６６号明細書に示されている機械などのＣＮＣ機械のスピンドル４（加工軸線Ｗの周りを回転可能）の穴５に取付け可能であり、またそこから取外し可能である。同特許の開示は、参照により本明細書に援用される。加工物保持アセンブリは、外側リング６、クランプ・リング８、及び裏当てリング１０を含む。クランプ・リング８は、以下でさらに論じるように、最も外側の周辺部の周りに位置付けられた複数の隔置された溝２８を含むことができる。組み立てられると（図２）、クランプ・リング８の肩部１２が裏当てリング１０の相補型の肩部１４に当接するように、クランプ・リング８は裏当てリング１０内に位置決めされる。クランプ・リング８は、複数のねじ（図示せず）などによってスピンドル４に固定される。それによって、スピンドル４上に裏当てリング１０が位置決めされる。外側リング６は、複数のねじ１６（２つ図示されている）などによって、裏当てリング１０に固定される。この構成を考えると、裏当てリング１０は外側リング６とともに、スピンドル４及びクランプ・リング８に対して回転可能であることがわかる。
【００１２】
図３は、アーバ・チャック２及び外側リング６の取付けの特徴を示す。アーバ・チャック２は、周辺部に位置付けられた複数の角度付きラグ、保持用角度ラグ１８及び取出し用角度ラグ２０を備える。外側リング６は、内径表面上に位置付けられた複数の相補型の角度付きランプ、保持用角度ランプ２２及び取出し用角度ランプ２４を備える。それぞれの角度付きラグ１８及び２０の少なくとも２つ並びにそれぞれの角度付きランプ２２及び２４の少なくとも２つが存在することが好ましい。それぞれの角度付きラグ１８及び２０の３つ並びにそれぞれの角度付きランプ２２及び２４の３つが存在することが最も好ましい。
【００１３】
アーバ・チャック２が、外側リング６内へ挿入されて、スピンドル４によって保持されるために所定の量だけ（たとえば、時計回り方向に９０度の回転、又は所定の量のトルクまで）回転されるとき、保持用角度付きラグ１８が保持用角度ランプ２２と係合してアーバ・チャック２がスピンドル４に当たる位置へ引き寄せられるように、保持用角度ラグ１８がアーバ・チャック２の周辺部上において方向付けられている（図４）。切り離すときは、スピンドル４を逆回転させることによって、取出し用角度ランプ２４が取出し用角度ラグ２０と係合し、アーバ・チャック２がスピンドル４から解放される。すなわち、アーバ・チャック２のテーパ・シャンク２６は、機械スピンドル４のテーパ穴５の表面３に当たる位置から解放される。次いで、アーバ・チャック２を機械から取り外すことができる。
【００１４】
裏当てリング１０は外側リング６とともにスピンドル４及びクランプ・リング８に対して回転可能であるが、以下でさらに論じる通り、スピンドル４内にアーバ・チャック２を固定すること、及びスピンドル４からアーバ・チャック２を取り出すことは、スピンドル４の回転中に裏当てリング１０及び外側リング６が静止状態に保持された状態で実現される。裏当てリング１０及び外側リング６を静止状態に保持する好ましい機構を図４に示す。図４では、スピンドル筐体３０内に位置決めされたプランジャ３２を示す。プランジャ３２は、クランプ・リング８又はスピンドル４とは別個の任意の要素若しくは構造体の中又はその上に位置付けられることができる。プランジャ３２は、油圧、空気圧、電気、又は手動などの任意の適した方法を介して、受け入れ穴３４（１つ又は複数は裏当てリング１０内に位置付けられる）内へ前進させたり、そこから後退させたりすることができる。受け入れ穴３４内へ前進させると、裏当てリング１０及び外側リング６は回転しないようにロックされる。それによって、スピンドル４が回転して、アーバ・チャック２を外側リング６内に固定し、又はアーバ・チャック２を外側リング６から取り出すことができる。
【００１５】
さらに、機械加工動作中に裏当てリング１０及び外側リング６がスピンドル４に対して回転しないように保護する手段を含むことが望ましい。図４は、クランプ・リング８内の溝２８の１つに係合するように前進し、それによって裏当てリング１０及び外側リング６をクランプ・リング８及びスピンドル４にロックできるプランジャ３６を示す。そのようにロックすることで、外側リング６の追加の回転運動が（いずれの方向にも）防止され、それによって、機械加工中のスピンドルの回転又はスピンドルの逆方向の回転による外側リング６内のアーバ・チャック２の締め過ぎ若しくは解放が防がれる。プランジャ３６は、カム状表面４４とともに第２のプランジャ３８、ばね４０、及び端部キャップ４２を介して前進及び後退させることができる。プランジャ３８を裏当てリング１０から離すことによって（たとえば、油圧、空気圧、電気、又は手動などの任意の適した方法で）、プランジャ３６の指状の突起４６は、ばね４８の力を受けてカム表面４４に沿って進み、それによって、溝２８内の位置からプランジャが持ち上げられ、裏当てリング１０及び外側リング６がクランプ・リング８及びスピンドル４から切り離されることがわかる。逆に、プランジャ３８を裏当てリング１０の方へ前進させると、プランジャ３８が内方へ進められて溝２８の１つに入れられる。
【００１６】
端部キャップ４２は、裏当てリング１０の内側表面又はその付近で終端する受け入れ穴３４内の延長部分５０（図４）を含むことが好ましい。それによって、プランジャ３８の動き（したがって、プランジャ３６の動き）は、プランジャ３２の動きによって引き起こされる。したがって、スピンドル４の回転に対して裏当てリング１０及び外側リング６が回転しないようにロックするのと同時に、裏当てリング１０及び外側リング６をクランプ・リング８及びスピンドル４から切り離すことができる。
【００１７】
動作の際には、図２に示して上述した通り、クランプ・リング８、裏当てリング１０、及び外側リング６がスピンドル４上に組み立てられることで、アーバ・チャック２（例示的な目的で、周知のタイプの従来の把持コレット５２及びノーズ・ピース５４を示すが、本発明の一部ではない）が外側リング６内へ挿入され、プランジャ３２を前進させることを介して、裏当てリング１０及び外側リング６が回転しないようにロックされる。そして、プランジャ３６が存在する場合には、プランジャ３６が溝２８から後退される。次いでスピンドル４を適当な量だけ適当な方向に回転させ、保持用角度付きラグ１８と保持用角度ランプ２２を係合させて、アーバ・チャック２をスピンドル４に当たる位置へ引き寄せる（図４）。次いでプランジャ３２を後退させ、プランジャ３６が存在する場合にはプランジャ３６を溝２８内へ前進させ、裏当てリング１０及び外側リング６をクランプ・リング８及びスピンドル４にロックする。次いで、ベベル・ピニオン・ギアなどの加工物６２をアーバ・チャック２内へ挿入することができる。ラグ６４に解放可能に取り付けられたドロー・ロッド（図示せず）の後方運動によって、加工物のシャンクは、アーバ・チャック２内においてコレット５２によって把持される。機械加工後、加工物６２は、ドロー・ロッド及びコレット５２の反対の運動によってアーバ・チャック２から解放され、任意の追加の加工物に対して加工物取り付け、機械加工、及び解放のシーケンスが繰り返される。
【００１８】
アーバ・チャック２をスピンドル４から取り外すことが必要になると、プランジャ３２を前進させ、プランジャ３６が存在する場合にはプランジャ３６を溝２８から後退させることを介して、裏当てリング１０及び外側リング６が回転しないようにロックする。次いでスピンドル４を適当な量だけ適当な方向（上記で論じた係合手順とは反対）に回転させ、それによって、取出し用角度ランプ２４を取出し用角度ラグ２０と係合させ、アーバ・チャック２をスピンドル４から解放する（すなわち、アーバ・チャック２のテーパ・シャンク２６が、機械スピンドル４の穴５内のテーパ表面３に当たる位置から解放される）。次いでアーバ・チャック２を機械から取り外すことができる。
【００１９】
アーバ・チャック２をスピンドル穴５内へ挿入する際、アーバ・チャック・シャンクのテーパ表面２６とテーパ穴表面３の間には、通常、相当な摩擦が存在し、それによってアーバ・チャック２は、滑らずにスピンドル４とともに回転して保持用角度ラグ１８及び保持用角度ランプ２２と係合することを理解されたい。しかし、アーバ・チャックとスピンドルとの間の接触を高めるために、アーバ・チャック及びスピンドル上の適当な位置に鍵と鍵穴の構成（図示せず）を含むことができる。
【００２０】
必要であれば、機械加工液、金属粒子、研磨化合物、粉砕くずなどによるアーバ・チャック・アセンブリ構成要素の汚染を防止又は低減させるために、カバー５６、５８、及び／又は６０を含むことができる。
【００２１】
ノーズ・ピース及び収縮式の加工物シャンクを把持するコレットを含むタイプのアーバ・チャックを示しながら本発明について議論及び図示したが、本発明は、そのような要素、又はそのような要素の特有のタイプ若しくは設計を企図するものではなく、或いはそれらを含むことに限定されるものではない。本発明のアーバ・チャック上において加工物が支持、把持、又は空間的に位置決めされる方法は、当業者にはよく理解されるように、機械加工される加工物の特定の幾何形状及び寸法に依存する。したがって、本発明のアーバ・チャックにおいて加工物が支持、把持、又は空間的に位置決めされる手段は、本発明の一部を形成しない。たとえば、本発明のアーバ・チャックでは、リング・ギアを把持するために伸長式のコレットを利用することもできる。
【００２２】
本発明について好ましい実施例を参照して説明したが、本発明は特定の実施例に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく、主題が関係する技術分野の当業者には明らかな修正形態を含むものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2013505146.tif 000008
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