(57)【要約】  コレット及びロックナットアセンブリ（１０）は、切削工具シャンク（１６）を受け入れるコレット（１２）と、コレット（１２）とシャンク（１６）との間に把持力を生じるロックナット（１４）を含む。コレット（１２）は、鼻部（２４）と、環状溝（２８）によって隔てられた本体部（２６）を含む。ロックナット（１４）は、複数の保持タブ（７２）と、これに対応する数の切開部分（７４）とを有する同心の穴（４８）を含む。少なくとも１つの保持タブ（７２）をコレット（１２）の溝（２８）に挿入し、ロックナット（１４）の残りの保持タブ（７２）をコレット（１２）の溝（２８）内に収容してアセンブリ（１０）をロック位置に配置するように圧力をコレット（１２）に加えることにより、コレット及びロックナットアセンブリ（１０）を容易に組み立てることができる。回転トルクをロックナット（１４）に加えることで、コレット（１２）及び切削工具シャンク（１６）を工具ホルダ（１８）から引き抜くことができる。コレット（１２）に対してあらゆる周方向及び横方向に圧力を加えることで、コレット（１２）はロックナット（１４）から容易に取り外される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレット及びロックナットアセンブリであって、
鼻部と、環状溝によって隔てられた本体部とを有するコレットと、
複数の保持タブと、これに対応する数の切開部分とを有する同心の穴を含むロックナットと、
を含み、
前記複数の保持タブを前記コレットの前記溝内に収容して前記アセンブリをロック位置に配置することのできる、コレット及びロックナットアセンブリ。
【請求項２】
前記コレットの前記鼻部が前面を含み、前記ロックナットは、前記アセンブリが前記ロック位置にある時に前記コレットの前記前面とほぼ面一である前面を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記コレットが、鼻の直径を定める角度の付いた鼻を含み、前記ロックナットは、前記アセンブリが前記ロック位置にある時に前記コレットの前記角度の付いた鼻と係合する角度の付いた表面を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記アセンブリが前記ロック位置に配置される前に、前記コレットの中心線が前記ロックナットの中心線に対してオフセットされる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記コレットが複数のスロットを含み、前記アセンブリが前記ロック位置に配置される間、少なくとも１つのスロットが変形される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記コレットの前記溝が溝壁を含み、少なくとも１つの保持タブは、トルクが前記ロックナットに加えられると前記コレットの前記溝壁と係合するタブ壁を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記コレットが複数の把持フィンガを含み、各保持タブのラジアル寸法が各把持フィンガのラジアル寸法よりも小さい、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記複数の保持タブが前記穴を中心に対称に配置されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記コレットに対してあらゆる周方向及び横方向に圧力を加えることにより、前記コレットが前記ロックナットから取り外される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
コレット及びロックナットアセンブリであって、
鼻部と、環状溝によって隔てられた本体部とを有するコレットと、
工具ホルダのチャックから前記コレットを引き抜くための前記コレットの前記溝と接触する複数の接触部分を有する同心の穴を含むロックナットと、
を含む、コレット及びロックナットアセンブリ。
【請求項１１】
前記複数の接触部分が、前記ロックナットの前記同心穴の周りに複数の保持タブとこれに対応する数の切開部分とを含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記複数の保持タブは、前記アセンブリをロック位置に配置するように前記コレットの前記溝内に収容されることが可能である、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記コレットの前記溝が溝壁を含み、少なくとも１つの接触部分は、トルクが前記ロックナットに加えられると前記コレットの前記溝壁と係合可能なタブ壁を有する保持タブを含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記コレットの前記鼻部が前面を含み、前記ロックナットは、前記アセンブリがロック位置にある時に前記コレットの前記前面とほぼ面一である前面を含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記コレットが、鼻の直径を定める角度の付いた鼻を含み、前記ロックナットは、前記アセンブリがロック位置にある時に前記コレットの前記角度の付いた鼻と係合する角度の付いた表面を含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記アセンブリがロック位置に配置される前に、前記コレットの中心線が前記ロックナットの中心線に対してオフセットされる、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記コレットが複数のスロットを含み、前記アセンブリが前記ロック位置に配置される間、少なくとも１つのスロットが変形される、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
複数のスロットが複数の把持フィンガを定め、各接触部分のラジアル寸法が各把持フィンガのラジアル寸法よりも小さい、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記コレットに対してあらゆる周方向及び横方向に圧力を加えることにより、前記コレットが前記ロックナットから取り外される、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
前記コレットに対してあらゆる周方向及び横方向に圧力を加えることにより、前記コレットが前記ロックナットに取り付けられる、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
鼻部と、環状溝によって隔てられた本体部とを有するコレット、及び複数の保持タブとこれに対応する数の切開部分とを有する同心の穴を含むロックナットからなるコレット及びロックナットアセンブリの組立方法であって、
前記ロックナットの少なくとも１つの保持タブが前記コレットの前記溝内に収容されるように、前記コレットを前記ロックナットに部分的に挿入するステップと、
残りの前記保持タブが前記コレットの前記溝内に収容されて前記アセンブリがロック位置に配置されるように圧力を前記コレットに加えるステップと、
を含む前記方法。
【請求項２２】
前記ロックナットにトルクを加え、前記複数の保持タブを前記溝と係合させて前記コレットを工具ホルダのチャックから引き抜くステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記コレットに対して圧力をあらゆる周方向及び横方向に加え、前記コレットを前記ロックナットから取り外すステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はチャック及びソケットに関し、より詳細には工作機械と共に使用するコレット及びロックナットのアセンブリに関する。最も具体的には、本発明は、コレットと切削工具のチャックからの取り外しを確実にする一方で、挿入されたコレットを容易に留める(clip-in)ことのできるロックナットを有する、コレット及びロックナットのアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
工具を保持するチャックアセンブリに使用するコレットは周知である。このようなコレットは、細長く可撓性のある複数の鋼フィンガから形成された管状の本体を一般に含む。これらのフィンガは、ある程度の径方向（ラジアル方向）の可撓性をコレットに付与するコレットの長手方向の鋸歯状スロット(saw slots)によって互いに隔てられており、これらのスロットによってコレットはドリルビットのような切削工具のシャンクを選択的に把持することができる。隣接する把持フィンガは、交互に形成された金属ウェブのパターンによって互いにつながっており、一体型のコレット本体を形成している。作用としては、コレット本体は、コレット本体の末端部がチャックの軸から突出するよう、軸に形成された相補形状の開口部に挿入される。次に、軸のねじ山外径に適合した内径のねじ山を有する環状のロックナットがコレット本体の軸及び末端部上に取り付けられる。ロックナットは円錐台状のカム表面を有するノーズリングを含み、このカム表面はコレット本体の末端部と係合し、ロックナットがチャック軸上に螺合されるにつれて末端部を径方向内側に締め付ける。ロックナットがコレット本体の末端部に加える径方向の圧縮によって本体が内方に曲がり、コレット本体の内径とその中に挿入された工具シャンクとの間に把持力が生じる。
【０００３】
残念なことに、コレットを締め付けてチャック内に固定するのに使用される既存のロックナットは、オペレータがコレットをロックナット内に取り付ける際に気を付けていないとコレットから外れてしまう傾向にある。コレットがチャックとの組立の前に誤ってロックナットから外れてしまうと、コレットは適切に嵌まり込むが、ロックナットはチャックからコレットを取り外すことができなくなる。ロックナットのねじを緩めてチャックから外すことができるが、コレットと切削工具がチャックの中に残される。この状態が生じた場合、コレットを取り外す唯一の方法は、保持ノブを外し、ドリフトを用いて工具ホルダの後部からコレットを取り外すことである。
【０００４】
この問題の１つの解決法は、ロックナットを締めて工具ホルダチャック上に固定する前にコレットをロックナット内でクリップする（留める）方法である。この方法は、コレットの直径よりも大きいか又はわずかに小さくなるように機械加工されたロックナット内に配置された偏心楕円形を用いている。このような偏心楕円形の配置の一例がＷＯ００／１４５０２に記載されている。コレットとロックナットは、組立の際にずれを防ぐように共に保持されるが、この方法は、ロックされたコレットと切削工具を工具ホルダのチャックから引き抜くためにロックナットに２つの接触部分しか提供していない。また、機械加工を更に行う場合は、偏心穴のバランスをとるように行わなくてはならない。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ００／１４５０２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、自然にバランスがとれており、コレットをロックナットに容易に挿入することができる一方で、ロックナットがコレットと切削工具をチャックから取り外すことを確実にするように更なる接触部分を提供する、改良されたコレット及びロックナットアセンブリが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概して、本発明は、切削工具のシャンクを受け入れるコレット、及びコレットと切削工具シャンクとの間に把持力を生じるロックナットを一般的に含むアセンブリに関する。コレットは鼻部を有し、ロックナットは鼻部とほぼ面一の前面を有する。
【０００７】
また、本発明はコレットとロックナットを含むアセンブリに関する。コレットは管状のコレット本体を含み、この管状コレット本体は鼻部を有し、工具シャンクを受け入れるための円筒状通路を定める。ロックナットは、コレット本体の鼻部とほぼ面一の前面と、締付け要素とを有する環状のハウジングによって形成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の更なる特徴と、これらの特徴から得られる利点は、図面を参照した下記の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００９】
図面を参照すると、いくつかの図面を通して同一の参照番号が同一の構成要素を表しており、図１及び図２には、全体的に１０で示すコレット及びロックナットアセンブリが示されている。コレット及びロックナットアセンブリ、即ちチャックアセンブリ１０は、コレット１２及びロックナット１４を含む。コレット１２は切削工具（図示せず）のシャンク１６を受け入れるようになっており、コレット及びロックナットアセンブリ１０は全体的に１８で示す工具ホルダのチャックに取り付けられるようになっている。切削工具のシャンク１６がコレット及びロックナットアセンブリ１０によって工具ホルダ１８に適切に取り付けられている場合、シャンク１６の中心線２０は工具ホルダの中心線２２とほぼ一直線になる。
【００１０】
ここで図３及び図４を参照すると、コレット１２は弾性のある合金鋼からなり、鼻部２４と、環状の凹部即ち溝２８によって隔てられた本体部２６とを一般に含む。コレット１２は、ラジアル寸法３３を有するウェブ即ち把持フィンガ３２によって隔てられたスロット３０のほぼ平行なアレイを含む。スロット３０があることで、コレット１２はロックナット１４によって径方向（ラジアル方向）に圧縮されて切削工具のシャンク１６を把持することができる。コレット１２の鼻部２４の外側表面は、コレット１２の溝２８と前面３６との間を延びる角度の付いた鼻３４を含む。具体的には、角度の付いた鼻３４は環状溝２８からコレット１２の前面３６まで内方にテーパー付けされている。更に詳しく後述するように、角度の付いた鼻３４は、ロックナット１４と協働して把持フィンガ３２を径方向に圧縮し、切削工具のシャンク１６と把持係合させるカム表面として作用する。ロックナット１４を介してコレット１２を工具ホルダ１８から取り外すのを容易にするように、突出部(ledge)３８が角度の付いた鼻３４の後ろに設けられている。角度の付いた鼻３４は、環状溝２８に最も近い最も幅広な部分として鼻の直径３５を定める。コレット１２の本体部２６はほぼ円錐台状で、環状の凹部２８から後面４０へ内方にテーパー付けされている。図４にみられるように、コレット１２は円筒状の通路４２を更に含み、この通路４２は、例えばドリルビットなどでもよいが、切削工具のシャンク１６を受け入れるためにコレット１２の回転軸４４に沿って同心に設けられている。
【００１１】
ここで図５から図７を参照すると、ロックナット１４は、その回転軸５０に沿って同心に設けられた穴４８を有する環状体４６からなる。図７にみられるように、環状体４６は前面５２及び後面５４を含む。ロックナット１４の内側は、そのほぼ中央に位置する第１の溝５６を含む。第１の溝５６は、穴４８の内径と第１の溝５６の内径の差によって形成された保持壁５７を含む。また、ロックナット１４の内側は、ロックナット１４の第１の溝５６と前面５２との間に位置する第２の溝５８を含む。例示する実施の形態では、第２の溝５８の直径は第１の溝５６よりも比較的小さい。
【００１２】
また、ロックナット１４の内側は、第２の溝５８と前面５２との間に延びる角度の付いた表面６４を含む。具体的には、角度の付いた表面６４は、ロックナット１４の第２の溝５８から前面５２へ内方にテーパー付けされている。ロックナット１４の角度の付いた表面６４は、コレット１２の角度の付いた表面３４と協働し、コレット１２の把持フィンガ３２を径方向に圧縮して切削工具のシャンク１６と把持係合させるカム表面として作用する。ロックナット１４の環状体４６はねじ山６６（図７）を含み、このねじ山６６は内径を定めており、図２に示すように、工具ホルダ１８のチャック７０を定めるねじ山６８と係合可能である。
【００１３】
本発明の１つの態様では、ロックナット１４の穴４８は、複数の保持タブ７２と、これに対応する数の切開部分(clear portions)７４を含む。図示する実施の形態では、ロックナット１４は３つの保持タブ７２と３つの切開部分７４を含み、これらは同心の穴４８を中心に、互いに約１２０°オフセットされて対称に配置されている。しかし、本発明は、この数の保持タブ及び切開部分によって限定されず、いずれの望ましい数のタブ及び切開部分を用いても本発明を実施できることが理解されよう。例えば、互いに約１８０°オフセットされて配置された２つのタブ及び切開部分を用いて本発明を実施することができる。他の例では、互いに約９０°オフセットされて配置された４つのタブ及び切開部分を用いて本発明を実施することができる。
【００１４】
組立を容易にするため、各保持タブ７２は、単一の各把持フィンガ３２のみと係合するように、好ましくはコレット１２の各把持フィンガ３２のラジアル寸法３３よりも小さいラジアル寸法７６を有する。また、各保持タブ７２は、把持フィンガ３２の間隔と一致するように穴４８の周りで離間されていることが好ましい。前述のように、保持タブ７２は同心の穴４８を中心に対称に配置されている。しかし、保持タブ７２は穴４８を中心に対称に配置されなくてもよいが、把持フィンガ３２の間隔と一致するいずれの所望の位置にも配置できることが理解されよう。また、１つ以上の保持タブ７２のラジアル寸法７６は変化しうることが理解されよう。例えば、２つの下部保持タブ７２のラジアル寸法７６を上部保持タブ７２のラジアル寸法７６よりも小さくすることができる。しかし、保持タブ７２及び／又はラジアル寸法７６の対称を変えるとアセンブリ１０の自然なバランスを乱す可能性があることを理解されたい。しかし、２つの保持タブ７２は、追加の高速バランシングを不要としうる態様で配置することもできる。
【００１５】
図示する例では、穴４８の周りに複数の切開部分７４を機械加工することによって保持タブ７２を形成することができる。種々の方法を用いて切開部分７４の機械加工を行うことができる。例えば、切開部分７４を機械加工する１つの方法を図８に示す。この例では、直径の小さなエンドミル１００を用い、ロックナット１４の後部から一連のプランジ加工を行って各切開部分７４を形成する。具体的には、エンドミル１００の各プランジは穴４８を貫通し、穴に入った後に停止して切開部分７４に交差マーク７８を形成する。図７に示す実施の形態ではプランジ加工を４回行い、穴４８の切開部分７４に４つの交差マーク７８を形成した。
【００１６】
図９に示す他の例では、直径の小さなエンドミル１００の単一のプランジ加工を行い、次にロックナット１４の回転軸５０を中心としてエンドミル１００をラジアル同心経路８０に沿って移動させて各切開部分７４を形成することにより、切開部分７４を機械加工することができる。この例では、エンドミル１００がロックナット１４の回転軸５０を中心に移動する際にエンドミル１００のラジアル同心経路８０を中断して、ロックナット１４の穴４８からエンドミル１００を取り出すことなく全ての切開部分７４を形成することができる。
【００１７】
図１０及び図１１を参照して、本発明のコレット及びロックナットアセンブリ１０の組立及び取り外しを説明する。まず、コレット１２の溝壁３８がロックナット１４の第２の溝５８のタブ壁６２と係合するように、コレット１２を角度を付けて引っ掛ける。図１０に示すように、コレット１２がこのように角度を付けて引っ掛けられると、コレット１２の回転軸４４はロックナット１４の回転軸５０に対して角度３２を形成する。圧力Ｐが矢印８４の方向でコレット１２の本体部２６に加えられるにつれて、コレット１２の全てのスロット３０又はいくつかのスロット３０の幅がコレット１２の鼻部２４の直径３５を効果的に減少させるよう十分に変形され、比較的大きな鼻部２４の残りの部分はロックナット１４の比較的小さな穴４８の中に入ることができる。保持タブ７２を形成するために穴４８の一定の部分が取り除かれたため、切開部分７４により、直径が小さくなった鼻部２４をコレット１２の第２の溝５８内で捕まえて（クリップして）、よってコレット及びロックナットアセンブリ１０をロック位置に配置することができる。
【００１８】
図１１に示すように、保持タブ７２が第２の溝５８内でクリップされ、コレット及びロックナットアセンブリ１０がロック位置に配置されると、コレット１２の角度の付いた外側表面３４はロックナット１４の角度の付いた表面６４と完全に係合する。また、コレット１２の前面３６はロックナット１４の前面５２とほぼ面一である。コレット及びロックナットアセンブリ１０の前部に取り付けられた冷却剤リング（図示せず）を取り外す際、コレット１２はロックナット１６から延びてもいないしロックナット１６内に引込んでもいないため、この面一の関係が好ましい。結果として、コレット及びロックナットアセンブリ１０の長さが望みどおり最小になる。
【００１９】
また、ロックナット１４の保持タブ７２がコレット１２の溝２８に収容される。時計回りのトルクがロックナット１４に加えられると、表面６４はコレット１２の角度の付いた外側表面３４と接触するほどに十分後方に移動し、本体部２６がチャック７０内に引き込まれる。時計回りのトルクがロックナット１４に加えられると、保持タブ７２は、タブ壁７３がコレット１２の溝壁３８、１０１を乗り越えるよう十分後方に移動する。更に反時計回りのトルクがロックナット１４に加えられる際、保持タブ７２のタブ壁７３は、コレット１２の溝壁３８を押してコレット１２を切削工具と共に工具ホルダ１８のチャック７０から引き抜くのに十分な表面を供給する。例示する実施の形態では、３つの保持タブ７２が、コレット１２及び切削工具を工具ホルダ１８のチャック７０から確実に引き抜くために３つの同心の接触部分を提供する。保持タブ７２の数が多いほど、コレット１２及び切削工具を工具ホルダ１８のチャック７０から確実に引き抜くための接触部分の数は多くなることが理解されよう。
【００２０】
保持タブ７２があるため、コレット１２の本体部２６に対して圧力を側方から矢印８４の方向に加えることでコレット１２をロックナット１４から容易に取り外すことができる。本発明の１つの態様では、コレットに対して圧力を特定の方向に加える必要のある従来のアセンブリとは異なり、コレット１２の本体部２６に対してあらゆる周方向及び横方向に（即ち、コレット１２の本体部２６を中心に３６０°で）圧力を加えることができる。
【００２１】
前述のように、コレット１２をロックナット１４の内側にクリップする（留める）ことにより、本発明のコレット及びロックナットアセンブリ１０を容易に組み立てることができる。また、本発明のコレット及びロックナットアセンブリ１０は、ロックされたコレット及び切削工具を工具ホルダのチャックから確実に引き抜くために複数の接触部分を提供する。
【００２２】
本明細書において参照した文献、特許及び特許出願は本明細書に援用される。
【００２３】
本発明をいくつかの好適な実施の形態に関連して説明したが、種々の変更及び追加が当業者には明らかになるであろう。このような変形、変更及び変形は、添付の請求の範囲によってのみ限定される本特許の範囲内に含まれるよう意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】工具ホルダ内に取り付けられた、本発明の実施の形態によるコレット及びロックナットアセンブリの正面図である。
【図２】工具ホルダ内に取り付けられた際のコレット及びロックナットアセンブリの、図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態によるコレットの側面立面図である。
【図４】図３に示すコレットの正面図である。
【図５】本発明の実施の形態によるロックナットの背面斜視図である。
【図６】図５に示すロックナットの背面図である。
【図７】図６の７−７線に沿ったロックナットの断面図である。
【図８】図５に示すロックナットの背面図であり、本発明の１つの方法による切開部分及び保持タブの形成を示している。
【図９】図５に示すロックナットの背面図であり、本発明の他の方法による切開部分及び保持タブの形成を示している。
【図１０】本発明による部分的な組立の際の、ロック解除位置にあるコレット及びロックナットアセンブリの断面図である。
【図１１】本発明による組立が完成した後の、ロック位置にあるコレット及びロックナットアセンブリの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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