(57)【要約】工作機械用の軸（１Ａ）を有するスプリングコレットの継ぎ環（２）の幅λは、スプリングコレットが少なくとも部分的にとどまるクランプスリーブ（２０）の経路の関数として決定される。この幅は、好ましくは３mmと９mmの間の間隔内にある。継ぎ環（２）の面（４；４Ａ；４Ｂ）は、直線の、湾曲した、または少なくとも部分的に湾曲した、傾斜した輪郭を呈する。軸（１Ａ）で形成される傾斜角度は、４５°程度であると有利である。スプリングコレット（１）は、溝（１１；１２）を含み、その数量は３よりも大きい可能性がある。これらの溝の間隙は、スプリングコレット（１）が所定の締め付け力に従ってワークピース（１０）に関して閉鎖位置にある場合に各溝部分（１２Ｒ）の２つの互いに対向する面が互いに接し合うように決定される可能性がある。
2006500227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械用の、特に自動旋盤用のスプリングコレットであって、ワークピース（１０）を解放および制止するために開口位置から閉鎖位置まで変更できる軸（１Ａ）の中央開口部を呈し、少なくとも２つの溝（１１；１２）およびスリーブ（２０）の対応する面（２１）が寄りかかる面（４；４Ａ；４Ｂ）上に継ぎ環（２）を含み、該スリーブは、上記開口および閉鎖位置を可能にするように、限られた軸方向経路（ｃ）に沿って前方および後方へ平行移動でき、継ぎ環（２）の軸方向長さλが、最低および最高限度がそれぞれｃの約２倍およびｃの約５倍である間隔内に含まれることを特徴とし、面（４）がスプリングコレット１の軸（１Ａ）と相対的に、１５°を超える傾斜（４；４Ｐ）を呈することを特徴とする、スプリングコレット。
【請求項２】
継ぎ環（２）の軸方向長さλが、ほぼ２mmと１５mmの間の間隔内で選択してもよく、経路ｃが約１mmと３mmの間の範囲内に位置する、請求項１に記載のスプリングコレット。
【請求項３】
継ぎ環（２）の軸方向長さλが、ほぼ３mmと９mmの間の間隔内に明らかに位置する、請求項１または２に記載のスプリングコレット。
【請求項４】
傾斜（４；４Ｐ）が４５°程度である、請求項１〜３のいずれかに記載のスプリングコレット。
【請求項５】
継ぎ環（２）の傾斜面の輪郭が、直線または少なくとも部分的に湾曲している、請求項１〜４のいずれかに記載のスプリングコレット。
【請求項６】
スプリングコレットが含む溝（１１；１２）の数量が３を超える、請求項１〜５のいずれかに記載のスプリングコレット。
【請求項７】
開口及び閉鎖位置の間の直径の差が０．３０mmを超える、請求項１〜６のいずれかに記載のスプリングコレット。
【請求項８】
工作機械用の、特に自動旋盤用のスプリングコレットであって、ワークピース（１０）を解放および阻止するために開口位置から閉鎖位置まで変更できる軸（１Ａ）の中央開口部を呈し、少なくとも２つの溝（１１；１２）およびスリーブ（２０）の対応する面（２１）が寄りかかる面（４；４Ａ；４Ｂ）上に継ぎ環（２）を含み、該スリーブは、上記開口および閉鎖位置を可能にするように、限られた軸方向経路に沿って前方および後方へ平行移動でき、溝（１２）の少なくとも１つの部分（１２Ｒ）が、スプリングコレット（１）が開口位置にある場合、スプリングコレット（１）が所定の締め付け力に従ってワークピース（１０）に対して閉鎖位置にある場合に各溝部分（１２Ｒ）の２つの互いに対向する面が互いに接し合うように画定される間隙８を呈することを特徴とする、スプリングコレット。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかの特徴を含む、請求項８に記載のスプリングコレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
独立請求項１〜８の前段部分によれば、本発明は、工作機械用の、特に自動旋盤用のスプリングコレットに関する。
【開示】
【０００２】
このコレットは、工作機械のスピンドル内に装着されるように設計されているが、非常に多岐にわたる適用を意図した円筒形状のワークピースの機械加工に使用される。例示のためだけによると、これは整骨療法に使用される軸、あるいは超小型モータの軸の機械加工に使用してもよい。該コレットの正面部分は、突出部によって延在する先細り部分を含み、画定された長さに沿って正面端に向けて開く少なくとも二本の溝を呈し、中央開口部の周りに少なくとも２つのクランプジョーを形成するために機械加工されるワークピースの保持を可能にし、その結果、各溝の対称面はコレットの回転軸を通る。事実、現在商業的に入手可能なこの種のコレットはすべて３つの溝を有する。使用者は、一組のスプリングコレット全体を所有し、その直径が機械加工を施すワークピースのもの（約１〜１０mmの直径）に適したスプリングコレットを（たとえば、リワークスピンドル内に、または インデックスアタッチメント内に）装着することになる。締め付けの際に、クランプジョーは、それぞれの溝の面の間に間隙がある限り、ワークピースの直径部分をつかむ。従来技術から公知の溝の先細り部分の長さは比較的長いが、カラムの頂角は３０°程度である。今日まで知られているスプリングコレットには、それらが使用される機械加工からワークピースの多様性の観点から、二重の欠点がある。
【０００３】
まず第１に、多くの場合、ワークピースの直径はその長さ方向に沿って変化する。開口位置（最大開口）と閉鎖位置（すなわち、ワークピースに締め付ける）におけるこれらのコレットの中央開口部の直径差はたいへん小さく（最良の場合には０．３０mm程度）であり、処理されるワークピースに関して与えられる直径差よりもしばしば小さい。したがって、全体的には直径Ｄを有し、−（直径Ｄのワークピースを締め付けることを意図する）コレットのクランプジョーが最大開口位置にある場合に−ある長さを超えて、Ｄ＋０．４０mmを呈するワークピースの通過が妨げられる。このような状況においては、機械加工全体を実施するためには、いくつかの段階にして進める必要がある。これには、たとえば、適合スリーブ、カウンター操作などによってワークピースをリワークすることを含む可能性があり、製造コストの著しい増加をもたらす。
【０００４】
第２に、少なからぬ数の事例において、製造業者は、ワークピースを特徴づける、または機械加工データに関する特定のパラメータ（比較的柔らかい材料でできているワークピース、ネジ山の把握、薄い壁部（管形状のワークピース）、締め付け位置でのワークピースの直径、切削工具によってワークピースに印加される力）により、ワークピースがコレットにおいて締め付けられる際にワークピースを破砕させる危険に直面する。締め付け力（たとえば、コレットがとどまるスリーブの経路を制限する観点で、ある点での限界ストップの機械加工）締め付け力を制限するために現在使用されている手段は全く不十分である。締め付け力を制御できないことは、増大した製造コストの別の発生源であり、その一方で、作業拒否の数は多いままであり、機械加工の質はかなり一貫性に欠けたままである。
【０００５】
本発明の目的は、上記の２つの欠点（組になったコレットすべての中央開口部の非常に限られた範囲の直径、およびワークピースの要素を破砕する危険）−あるいは、機械加工されるワークピースの種類により、これらの欠点の１つあるいは両方が存在する可能性がある場合という事実の点で、少なくとも、各場合にそれらの要素の一方または他方を克服するスプリングコレットを達成することである。
【０００６】
この目的は、独立請求項１および８に記載の手段に対して達成され、その場合に、請求項９は、それらのすべての可能な組み合わせに関与している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の説明は、唯一具体例をあげて、制限しない方法で、本発明によるスプリングコレットのさまざまな実施形態を、添付の図を援用して提示する。
【０００８】
図面の尺度は一様ではないことに留意されたい。
【０００９】
図１および２は、（再加工スピンドルの部分を構成する）アセンブリ内に組み入れられているスプリングコレット１を示し、（図の右−すなわち、スプリングコレット１の後ろで）クランプピストン４０に接続されたクランプスリーブ２０、ローラーベアリング７０が装着された固定スリーブ６０、（図の左−すなわち、スプリングコレット１の前面の）クランプナット３０、および弾性部材５０を含む。該弾性部材は、一方の側では、スリーブ２０の面（図示せず）面に対して寄りかかり、他方の側では、スプリングコレット１の裏面１９（図３に示す）に対して寄りかかる。スプリングコレット１を導入した後、ナット３０はスリーブ６０のねじ込み部分６１にねじ込まれる。スプリングコレット１の継ぎ環２は、ナット３０のフック３１の内面３３とスリーブ２０の前面２１との間に捕捉され、該ナット３０の内面３２はスリーブ６０の前面６２に対し同一面上に寄りかかっている。このようにして、スプリングコレット１は、該アセンブリの一体部分を構成する。
【００１０】
スプリングコレット１は、その軸が１Ａで示されており、中空体からなるという意味において、形状は全体的には円筒状である（図３を参照、図ではそれは閉鎖位置での軸方向断面で表されている）。継ぎ環２から、図示した例によれば先細り形状で、（前方を向く）基部３および水平の先細り表面４から、延在して、一方の側には突出部５そして他方の側にはスパン６があり、スパン６の後部６Ａはクランプスリーブ２０によって案内されたままで（図１および２も参照のこと）あり、該スパンの外側直径は、その構造によれば、突出部の直径よりも数ミリメートル程度の範囲にわたって延びる。中空内側空間は、可変開口部７および切り込み部８から本質的に構成されている。中央開口部７の周辺には、実施例によれば、ワークピース１０（図１および２）に適用される炭化物インサート９が与えられている。スプリングコレット１は、溝１１（図４）および１２（図５および６）がそれぞれ２つの異なる実施形態に対応するような、本実施例によれば、３本のブラインド溝１１、１２を含む。溝１１；１２の各対の正中面１１Ｐ；１２Ｐは、（図４に一度だけ示される）角度１２０°を形成する。これらの溝１１；１２は、正面で、スプリングコレット１の面１８に向かって開口し、３つのクランプジョー１４；１５−または、より一般的には、溝があるのと同数のクランプジョー−を形成して終わり、それにより該クランプジョーが、それらの弾性によって開口および閉鎖する。他方の端部では、溝１１；１２は、該弾性の改善を可能にする中空部１３の方へ開口する。
【００１１】
図１および２に戻ると、ピストン４０が後方へ後退させられる際、スプリングコレット１は開口すると理解されてもよく；クランプジョー１４；１５は、それ自体スプリングコレット１の軸１Ａから遠ざかり、ワークピース１０を解放し、一方では、前記のように、スプリングコレット１はナット３０とスリーブ２０の間に保持されたままであり、弾性部材５０はクランプナット３０のフック３１の内面３３に対して継ぎ環２を保持できる力を継ぎ環２にかけ；また、他方では、この開口途中で、継ぎ環２の先細り面４はクランプスリーブ２０の前面２１に対し同一面上に静止し続けるものと理解されてもよい。面２１は、該表面４に対応し、図１、２および３に記載されている実施例が示すように、それ自身先細りで、該表面４と同一の円錐度を呈する。
【００１２】
スプリングコレット１が開口位置（図２）から閉鎖位置（図１）へ、またはその逆へと移行する際、スリーブ２０は前方へ（または後方へ）図２に文字ｃで表されている、限られた軸方向の経路に沿って移動する（軸１Ａに垂直な前面２２の移動）。この経路は、スプリングコレットが装着されるスピンドル内の工作機械の特性の関数であり、実用上、ｃの最も典型的な数値は、ほぼ１mmと３mmの間に入るものと留意されている。
【００１３】
この非常に限られた経路ｃによって与えられる制約により、そして公知のスプリングコレットの継ぎ環構造（３０°程度の円錐度−すなわち、１５°程度の頂角の半分の角度−および約１５mmよりも大きい軸方向の長さ）の観点で、本明細書の導入部に記載された問題（第１の欠点）は理解しやすくなる。
【００１４】
この問題は、以下で更に説明される、継ぎ環２の構造に関連する手段によって解決される。
【００１５】
（図３に文字λで表された）継ぎ環２の軸方向の長さは、経路ｃの関数で決定される。本発明によれば、この方程式は、長さλがｃのほぼ２倍（下限）とｃの５倍（上限）によって限られた間隔内で選択できるようなものである。スリーブ２０の経路ｃの通常の値が、ほぼ１mmから３mmの範囲にわたることは知られているので、長さλは、ほぼ２mmと１５mmの間に広がる範囲内に入る。経験では、スプリングコレットが意図されている直径にしたがって、継ぎ環２の軸方向の長さλは、３mm〜９mmであると有利であることを示す。前記の長さλによって、および該スリーブと先細り表面４との交差部分２Ｂでのスリーブ２０のスパン６の直径によって決定されるのは、後者の円錐度である（半分の角度αおよび軸１Ａを通り、線分２Ａ−２Ｂを支える面内に含まれる母線（それぞれ、継ぎ環２の円錐の基部および該交差部分）。実験では、構成によって可能にされるスパン６の直径の範囲の観点で、選択される角度αはすべての場合において１５°よりも大きくなければならないことを示している。
【００１６】
当然、円錐度が顕著になればなるほど、値λは下限に近づいていくことになり、ピストン４０がスリーブ２０によって継ぎ環２に印加しなければならない力が大きくなることになる。その結果、該継ぎ環に損害を与える危険が増すことになる。したがって、λの最小値および角度αの最大値の選択は、継ぎ環２の構成および組成（材料）の特性によって課される制約によって制限される。実験では、角度αは７５°を超えないことが好ましいが、αが９０°に近づくにつれて抑制的な性質がより強くなることを示す。図１、２および３によって表される実施形態によれば、継ぎ環２の先細り部分の角度αは４５°が好都合である。
【００１７】
継ぎ環の裏側表面の輪郭は、湾曲するか、（図７の輪郭４Ａ、または少なくとも１つの平面部分（図８の輪郭４Ｂ、なお、平面部分は線分４Ｍで示されている）を伴って湾曲していてもよい。表面４Ａ、４Ｂの傾斜部全体は一様に参照母線４Ｐで表わされており、この母線４Ｐは、右手線分２Ａ−２８（図３に表示されているものと同一の参照符号）を支え、母線は、軸１Ａとともにそれぞれ角度αAおよびαBを形成する。当然、スリーブ２０の対応面（図７およびには示さず）は各回について類似の輪郭を呈する。この構成は継ぎ環２にかかる力の配分をよりよくするという長所（利点）を有するが、同一の効果を生み出すためには−つまり、クランプジョー１４；１５の同一の開口部を得るためには−後者にかける必要のある圧力は、より少なくなることになる。
【００１８】
第２の手段は、上記のものと組み合わせることが可能であるが、溝１１；１２の数量を増やすことからなる。溝の最大数は、構成および／または製造に関する機械の面を考慮した関数で決定される。この増加は、この場合もクランプジョー１４；１５の同一の開口部を得るために継ぎ環２に印加する必要のある力を減少させることを可能にする。上記の手段が与えられたスプリングコレットについて行われた測定では（第２の手段を適用しない場合であっても）、開口位置と閉鎖位置の（例示のみの目的で）以下の開口部の差を達成することを可能にする：直径１mmのワークピースを締め付ける場合に提供されるスプリングコレットでは０．６mm（最大開口部は１．６０mm）、６．２５mmのワークピースの場合のスプリングコレットでは１．２５mm、および１０．００mmのワークピースの場合のスプリングコレットでは３．００mmであった。クランプ直径１０Ａが１．００mm、６．２５mmまたは１０．００mmであるワークピース１０（図１、２参照）を想像する場合、付随的操作を必要とするような種類の問題にオペレータを直面させることなく、直径１０Ｂ、１０Ｃのそれぞれ大きさは１．６０mm、７．５０mm、または１３．００mmであることが可能である。
【００１９】
第２の欠点については、本発明によれば、溝の形状（図５および６）を修正することを通じて解決される。一般的には、スプリングコレット１が閉鎖位置にある時（すなわち、ワークピースが締め付けられている時）、各溝１１（図３）の対向する面（図示せず）の間には空隙が残り、締め付ける力の増加は可能のままである。上記の修正は、各特定ケースにおいて、上記の詳細なパラメータ（管状のワークピース、ねじ込みの存在など）の関数として決定される。換言すれば、許容−すなわち、事前に計算された−締め付け力については、該パラメータを考慮して、溝の間の空隙が補正される（スプリングコレットが開口位置にある図５、およびスプリングコレットが閉鎖位置にある図６を参照のこと）。この補正は、溝１２に空隙ε、少なくともそれについて定義された半径距離、を与えることから構成される（図５の３つの溝の１つについて参照１２Ｒで示され、溝１２Ｒの該部分は開口部７の方へ、そして部分的には切り込み部８（図３）の方へ開口している）。空隙εは、スプリングコレット１が閉鎖位置（図６）にあって、こうして機械加工されるワークピースに所定の締め付け力をかけている場合、溝１２Ｒの部分の対向する面は互いに密接し合い、その結果、機械加工されるワークピースへの締め付け力のいかなる増加も可能にしないような方法で計算される。このようにして、ワークピースは、意図的でない破砕によるいずれの損害からも保護されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スプリングコレットが内部に装着されるアセンブリの軸方向断面図であり、コレットは閉鎖位置で示されている。
【図２】図１に示されているものと同様の軸方向断面図であり、コレットは開放位置で示されている。
【図３】スプリングコレットのみの軸方向断面図である。
【図４】（閉鎖位置での）スプリングコレットの側面図であって、一実施形態による溝の形を示している。
【図５】スプリングコレット（それぞれ開放および閉鎖位置）の側面図であって、別の実施形態による溝の形を示している。
【図６】スプリングコレット（それぞれ開放および閉鎖位置）の側面図であって、別の実施形態による溝の形を示している。
【図７】スプリングコレットのある要素の輪郭の変形を示す。
【図８】スプリングコレットのある要素の輪郭の変形を示す。
【図１】
2006500227.tif 000003
【図２】
2006500227.tif 000004
【図３】
2006500227.tif 000005
【図４】
2006500227.tif 000006
【図５】
2006500227.tif 000007
【図６】
2006500227.tif 000008
【図７】
2006500227.tif 000009
【図８】
2006500227.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月1日(2004.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の、特に自動旋盤のスピンドルアセンブリ内で使用するためのスプリングコレットであって、
スプリングコレットは軸を有し、同心円的にそこに並んで、第１の開口位置および第２の閉鎖位置に嵌合可能な中心軸方向可変開口部を有し、それぞれについて、ワークピースを解放して把持し、およびその逆を行い、スプリングコレットは、少なくとも２つの溝を有し、２つの溝のそれぞれが互いに対向する２つの面を有し、
スプリングコレットからは外に向けて同心的に延在し、スリーブの対応面が寄りかかってくる先細り表面を有する継ぎ環を有し、スリーブは、限定された軸方向経路長ｃに沿って前後に平行移動するために操作して、開口位置におよび閉鎖位置に順序可変でそれぞれに中心軸方向可変開口部を配置できることを特徴とし、
最低および最高限度がそれぞれ軸方向の経路長ｃの約２倍および約５倍の長さの間隔内に保持される継ぎ環の軸方向長さλと、
スプリングコレットの軸に相対的に１５°よりも大きく傾斜している先細り表面を備える、スプリングコレット。
【請求項２】
継ぎ環の軸方向長さλがほぼ２mmと１５mmの間にわたる間隔内で選択され、
軸方向の経路ｃの長さが１mmと３mmの間に保持される、請求項１に記載のスプリングコレット。
【請求項３】
継ぎ環の軸方向長さλが、ほぼ３mmと９mmの間にわたる間隔内で選択され、
軸方向の経路の長さが１．５mmと１．８mmの間に保持される、請求項１に記載のスプリングコレット。
【請求項４】
継ぎ環の先細り表面がスプリングコレットの軸と相対的に４５°程度で傾斜している、請求項１に記載のスプリングコレット。
【請求項５】
継ぎ環の先細り表面が、直線輪郭、湾曲輪郭、および少なくとも部分的に湾曲した輪郭からなる群から選択される輪郭を有する、請求項１に記載のスプリングコレット。
【請求項６】
スプリングコレットが３つよりも多い溝を有する、請求項１に記載のスプリングコレット。
【請求項７】
可変中心軸方向の開口部が直径を有し、
可変中心軸方向の開口部の開口及び閉鎖位置の間の直径差が０．３０mmよりも大きい、請求項１に記載のスプリングコレット。
【請求項８】
少なくとも２つの溝の２つの互いに対向する面の部分が、スプリングコレットが閉鎖位置にある時には互いに接し、所定の締め付け力でワークピースを把持する、請求項１に記載のスプリングコレット。
【請求項９】
工作機械の、特に自動旋盤のスピンドルアセンブリ内で使用するためのスプリングコレットであって、
スプリングコレットは軸を有し、同心円的にそこに並んで、第１の開口位置および第２の閉鎖位置に嵌合可能な中心軸方向可変開口部を有し、それぞれについて、ワークピースを解放して把持し、およびその逆を行い、スプリングコレットは、少なくとも２つの溝を有し、２つの溝のそれぞれが互いに対向する２つの面を有し、
スプリングコレットからは外に向けて同心的に延在し、スリーブの対応する面が寄りかかってくる先細り表面を有する継ぎ環を有し、スリーブは、限定された軸方向経路長に沿って前後に平行移動するために操作して、開口位置におよび閉鎖位置に順序可変でそれぞれに中心軸方向可変開口部を配置でき、
スプリングコレットが開口位置にあるとき、開く間隙を有する、２つの溝の各１つの少なくとも１つの部分、および
少なくとも２つの溝の２つの互いに対向する面の部分がスプリングコレットが閉鎖位置にあるとき、互いに接し、所定の締め付け力でワークピースを把持する、スプリングコレット。
【請求項１０】
継ぎ環の軸方向長さλが最低および最高限度がそれぞれ軸方向の経路長の約２倍および約５倍の長さ間隔内に保持され、
先細り表面がスプリングコレットの軸に相対的に１５°よりも大きく傾斜している、請求項９に記載のスプリングコレット。
【請求項１１】
継ぎ環の軸方向長さλがほぼ２mmと１５mmの間にわたる間隔内で選択され、
軸方向の経路の長さが１mmと３mmの間に保持される、請求項９に記載のスプリングコレット。
【請求項１２】
継ぎ環の軸方向長さλが、ほぼ３mmと９mmの間にわたる間隔内で選択され、
軸方向の経路の長さが１．５mmと１．８mmの間に保持される、請求項９に記載のスプリングコレット。
【請求項１３】
継ぎ環の先細り表面がスプリングコレットの軸と相対的に４５°程度で傾斜している、請求項９に記載のスプリングコレット。
【請求項１４】
継ぎ環の先細り表面が、直線輪郭、湾曲輪郭、および少なくとも部分的に湾曲した輪郭からなる群から選択される輪郭を有する、請求項９に記載のスプリングコレット。
【請求項１５】
スプリングコレットが３つよりも多くの溝を有する、請求項９に記載のスプリングコレット。
【請求項１６】
可変中心軸方向の開口部が直径を有し、
可変中心軸方向の開口部の開口及び閉鎖位置の間の直径差が０．３０mmよりも大きい、請求項９に記載のスプリングコレット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械用の、つまり自動旋盤用のスピンドルアセンブリに関し、特にスピンドルアセンブリとともに使用するためのスプリングコレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度部品生産用の工作機械の使用者は、一組の既存のコレット全体を所有し、使用者は、その中から、１つを選択し、たとえば、リワークスピンドル内に、または インデックスアタッチメント内に装着することになる。選択された既存のコレットは、機械加工を施すワークピースの直径に適した直径で（ほぼ１mm〜１０mmの範囲の直径で）選択される。閉鎖している場合には、クランプジョーは、それぞれの溝の互いに対向する面の間に間隙が存在する限りは、ワークピースの直径部分をつかむことができる。従来技術から知られているように、工作機械のスピンドルアセンブリにおいて動作する既存のコレットは、通常はワークピースを保持し解放するためのクランプジョーを形成する３つの溝を有する。溝を伴う部分は、比較的長く、つまり３０°程度の頂角を有する円錐を伴う円錐台の形状を有する。
【０００３】
問題は、高精度工作機械の部品の生産用に使用される既存のコレットが、機械加工を施すために使用されるワークピースの多様性の観点において二重の欠点があるということである。
【０００４】
第１の事例、つまり第１の問題では、さまざまな直径が、しばしばワークピースの長さ方向に沿って機械加工されなければならない。既存のコレットでは、開口位置（最大開口）と閉鎖（すなわち、ワークピースに締め付けた）位置における場合のこれらのコレットの直径間の差が非常に小さい、すなわち、最良の場合には０．３０mm程度のものであり、ワークピースに処理が施される直径間の差よりもしばしば小さい。したがって、全体的には直径Ｄを有し、その長さのある部分を超えてＤ＋０．４０mmの直径を呈するワークピースの場合には、直径Ｄ用の適切な既存のコレットが選択される。しかし、（直径Ｄのワークピースを締め付けることを意図する）選択された既存のコレットのクランプジョーが最大開口位置、したがって開口直径Ｄ＋０．３０にある場合には、ワークピースの通過は、Ｄ＋０．４０mmの最大直径を伴う場合、明らかに妨げられる。このような第１の事例の状態においては、いくつかの連続的機械加工段階で処理してワークピースの機械加工をその全長に沿って実施することが必要である。これには、たとえば、適合スリーブ、カウンター操作などによってワークピースをリワークすることを含む可能性があり、すべて、製造コストの著しい増加をもたらす。
【０００５】
第２の事例あるいは第２の問題点では、製造業者は、ワークピースがコレットにおいて締め付けられる際にワークピースを破砕する危険にしばしば直面する。これは、ワークピースを特徴づける、または機械加工データに関する特定のパラメータ、とりわけ：比較的柔らかい材料でできているワークピース、ネジ山の締め付け、薄い壁部、管形状のワークピース、締め付け位置でのワークピースの直径、切削工具によってワークピースに印加される力による。（コレットが配置されるスリーブの経路を制限する観点で、ある点での限界ストップの機械加工のような）締め付け力を制限するために現在使用されている手段は全く不十分である。締め付け力を制御できないというこの第２の事例は、増大した製造コストの別の発生源であり、非常に多数の作業拒否を起こし、かなり一貫性に欠ける機械加工の質を与える。
【０００６】
本願発明に関連すると思われる先行技術として、独国特許第４３４５８３号、独国特許第９７４６６０号、特開２００１−１１７０１号公報及び米国特許第２４７５５１９７号等がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態の目的は、上記の２つの欠点または問題を克服する高精度機械加工用に、既存の、または新規の加工機械のスピンドル内に使用するためのスプリングコレットを提供することである。すなわち、たとえば、一組になった既存のコレットすべての可変中央軸方向開口部の直径の非常に制限された範囲の直径、およびワークピースの部分を破砕する危険であり、これらの欠点の１つあるいは両方が存在する場合に、機械加工されるワークピースのタイプにより、少なくとも、これら両方の問題点の一方あるいは他方を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題への解決策として、既存のコレットに換えて工作機械のスピンドル内に装着するようにスプリングコレットが設計される。問題を解決するスプリングコレットは、既存のコレットよりも広範な直径を有する高精度円筒状ワークピースの、広く変化に富んだ応用のための機械加工を可能にする。例示のみによれば、スプリングコレットは、整骨療法に使用される義肢用の軸、あるいは超小型モータの軸に使用されうる。スプリングコレットの前端は、突出部によって延在する円錐の形状をなす部分を有し、画定された長さに沿って、前端方向に開口する少なくとも二つの溝を呈し、さまざまな中心軸方向開口部周囲に少なくとも２つのクランプジョーを形成し、機械加工されるワークピースの締め付けを可能にし、その結果、各溝の対称面がスプリングコレットの回転軸を通る。
【０００９】
この目的のために、特定の大きさを与えた継ぎ環が提供される。継ぎ環の先細り表面は、全体的には円錐形状をして、軸方向長さλとして画定される最大継ぎ環根幹部の幅を有し、軸方向の経路長ｃの特定の倍数によって限定される間隔の関数として選択される。軸方向の経路長ｃは、ワークピースを締め付ける、または解放するスプリングコレットを操作するスピンドルのクランプスリーブの平行移動の長さである。関数は、軸方向長さλが軸方向の経路長ｃの約２倍および５倍によって限定される間隔内に保持されるように画定する。さらに、継ぎ環の先細り表面とスプリングコレットの軸との角度は、１５°より大きく、好ましくは約４５°に選択される。
【００１０】
本発明の目的は、工作機械の、特に自動旋盤用のスピンドルアセンブリ内で使用するためのスプリングコレットを提供することである。スプリングコレットは軸を有し、同心円的にそこに並んで、第１の開口位置および第２の閉鎖位置に嵌合可能な中心軸方向可変開口部を有し、それぞれについて、ワークピースを解放して締め付け、およびその逆を行う。スプリングコレットは、少なくとも２つの溝を有し、２つの溝のそれぞれが互いに対向する２つの面を有し、スプリングコレットからは外に向けて同心的に延在し、スリーブの対応する面が寄りかかってくる先細り表面を有する継ぎ環を有する。スリーブは、限定された軸方向経路長ｃに沿って前後に平行移動するために操作して、開口位置に、および閉鎖位置に順序可変でそれぞれに開口部を配置できる。スプリングコレットは、最低および最高限度がそれぞれ軸方向の経路長ｃの約２倍および約５倍の長さ間隔内に保たれる継ぎ環の軸方向長さλ、およびスプリングコレットの軸に相対的に１５°よりも大きく傾斜している先細り表面を備える。
【００１１】
本発明の一実施形態は、継ぎ環の軸方向長さλがほぼ２mmと１５mmの間にわたる間隔内で選択され、軸方向の経路ｃの長さは約１mmと３mmの間に保たれることを特徴とするスプリングコレットを提供する。別の実施形態では、継ぎ環の軸方向長さλは、ほぼ３mmと９mmの間にわたる間隔内で選択される可能性があり、軸方向の経路の長さは約１．５mmと１．８mmの間に保持される。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、継ぎ環の先細り表面がスプリングコレットの軸と相対的に４５°程度で傾斜し、所望の場合には、継ぎ環の先細り表面の輪郭が直線輪郭、湾曲輪郭、および少なくとも部分的に湾曲した輪郭のグループから選択される、するスプリングコレットを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、スプリングコレットが３つより多い溝を有し、可変中心軸方向の開口部の開口及び閉鎖位置の間の直径差が０．３０mmよりも大きい、スプリングコレットを提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる別の目的は、スプリングコレットが、少なくとも２つの溝の少なくとも２つの互いに対向しスプリングコレットが閉鎖位置にある際には互いに接し合う面の部分を有し、そして所定の締め付け力でワークピースを把持する、スプリングコレットを提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を理解するために、そして本発明が実際にどのように実施される可能性があるかを知るために、次に好ましい実施形態を非限定的な実施例のみを用いて、添付の図面を参照しながら説明することとする。さまざまな図面の尺度は一様ではないことに留意されたい。
【００１６】
図１および２は、再加工スピンドルの部分をなす、スピンドルアセンブリ１００内に組み入れられているスプリングコレット１を示し、図の右に、後ろを指して、すなわち、スプリングコレット１の後ろ向きに、クランプピストン４０に接続されたクランプスリーブ２０、ローラーベアリング７０が装着された固定スリーブ６０、図の左に、正面を指して、すなわち、スプリングコレット１の正面にクランプナット３０、および弾性部材５０を含む。弾性部材５０は、一方の側では、スリーブ２０の面（図示せず）に対して寄りかかり、他方の側では、スプリングコレット１の裏面１９（図３に示す）に対して寄りかかる。スプリングコレット１をスピンドルアセンブリ１００に導入した後、ナット３０はスリーブ６０のねじ込み部分６１にねじ込まれる。スプリングコレット１の継ぎ環２は、ナット３０のフック３１の内面３３とスリーブ２０の前面２１との間に捕捉され、前記ナット３０の内面３２はスリーブ６０の前面６２に対して接している。それによって、スプリングコレット１はスピンドルアセンブリ１００の一体部分を構成している。
【００１７】
スプリングコレット１は、図において１Ａで示されている中央長手方向の軸とともに、それが中空の内部空間を形成する中空体からなっているという意味において、図３においうて、閉鎖位置での軸方向断面で表されているように、形状は全体的には管状であり、図３では、閉鎖位置にある。示されている実施例によれば、円錐台形表面を有する継ぎ環２から外側に輻射状に延在して、一方の側には突出部５そして他方の側にはスパン６を伴って、（前方を向く）基部３および水平の先細り表面４がある。スパン６の後部６Ａはクランプスリーブ２０によって案内されたままである（図１および２も参照のこと）。スパン６の外側直径は、その構造によれば、突出部５の直径よりも数ミリメートルの範囲にわたって延在している。中空内側空間は、可変中央軸方向開口部７および逃げ部８から本質的に構成されている。可変中央軸方向開口部７の周辺には、実施例によれば、ワークピース１０（図１および２）に適用される炭化物インサート９が与えられている。スプリングコレット1は、実施例によれば、３本のブラインド溝１１；１２を有し、ここで、溝１１（図４）および１２（図５および６）は、それぞれ２つの異なる実施形態に対応する。溝１１；１２の各対の正中面１１Ｐ；１２Ｐは、（図４に一度だけ示される）角度１２０°を形成する。これらの溝１１；１２は、正面の方へ、スプリングコレット１の面１８に向かって開口し、３つのクランプジョー１４；１５−または、より一般的には、溝があるのと同数のクランプジョーを形成して終わり、それによりクランプジョーが、それらの弾性によって開口および閉鎖できる。他方の端部では、溝１１；１２は、弾性の改善を可能にする中空部１３の方へ開口する。
【００１８】
図１および２に戻り、ピストン４０が後方へ後退させられる際、スプリングコレット１は開口し、クランプジョー１４；１５はスプリングコレット１の軸１Ａから輻射状に遠ざかって開口し、ワークピース１０を解放し、一方では、前記のように、スプリングコレット１はナット３０とスリーブ２０の間に保持されたままであると理解される。その一方で、弾性部材５０は、クランプナット３０の角部３１の内面３３に対して継ぎ環２を保持できる力の印加を実行する。クランプジョー１４；１５が開口している時、継ぎ環２の先細り表面４は、クランプスリーブ２０の前面２１に対して接する。面２１は、先細り表面４と一致し、図１、２および３に記載の例に示すように、それ自身先細りで、前記表面４と同一の円錐度を呈する。
【００１９】
スプリングコレット１が開口位置（図２）から閉鎖位置（図１）へ（またはその逆へ）と通過する際、スリーブ２０は前方へ（または後方へ）図２に文字ｃで指定された限られた軸方向の経路長に沿って平行移動する（軸１Ａに垂直な前面２２の平行移動）。この軸方向経路長ｃは、スプリングコレットが装着されるスピンドル内の工作機械の特性の関数であり、実用的には、ｃの最も日常的数値はほぼ１mmと３mmの間にあるものと留意されている。
【００２０】
この非常に限られた経路ｃによって付与される制約と対照的に、そして従来技術のコレットの継ぎ環の構成（３０°程度の円錐度−すなわち、１５°程度の頂角の半分の角度−および約１５mmよりも大きい軸方向の長さ）の観点から、上記第１の問題または第１の欠点が次に明らかにされる。
【００２１】
第１の問題は、以下で更に説明される、継ぎ環２の幾何学的構成に関連する手段によって解決される。
【００２２】
（図３に文字λで表された）継ぎ環２の軸方向の長さ、または継ぎ環根幹部の幅２は、軸方向の経路長ｃの関数で決定される。したがって、この方程式が選択され、その結果、長さλが軸方向の経路長ｃの長さのほぼ２倍（下限）と５倍（上限）によって限られた間隔内で選択できる。スリーブ２０のこのような経路ｃの通常の値は、ほぼ１mm〜３mmの範囲にわたることは知られているので、その場合は、長さλは、ほぼ２mmと１５mmの間に広がる範囲内で選択されることになる。経験では、スプリングコレットが意図されている直径に従って、継ぎ環２の軸方向の長さλは、３mm〜９mmで選択されると有利であることを示す。
【００２３】
先細り表面４の円錐度は、軸方向の長さλによって、および図３に示されるように、先細り表面４とスリーブ２０との交差部分２Ｂでのスリーブ２０のスパン６の直径によって決定される。半分の角度αおよび軸１Ａを通りセグメント２Ａ−２Ｂを支える面内に配置される母線（それぞれ、継ぎ環２の円錐の基部および交差部分２Ｂ）がある。実験では、構成が可能に思われるスパン６の直径の範囲の観点から、選択される角度αは常に１５°よりも大きくなければいけないことを示している。
【００２４】
明らかに、先細り表面４の円錐度が顕著になればなるほど、軸方向の長さλの値は軸方向の経路長ｃに関連する下限に近づいていくことになり、ピストン４０がスリーブ２０によって継ぎ環２に印加しなければならない力が大きくなることになる。その結果、継ぎ環２に損害を与える危険が増すことになる。そのため、λの最小値および角度αの最大値の選択は、継ぎ環２の構成および組成（材料）の特性によって課される制約によって限られている。実験では、角度αは７５°を超えないことが好ましいが、角度αが９０°に近づくにつれて抑制的な性質はより強くなることを示す。図１、２および３によって表される実施形態によれば、継ぎ環２の先細り表面４の角度αを４５°に選択すると有利である。
【００２５】
継ぎ環２の先細り表面４の輪郭は、湾曲するか、（図７の輪郭４Ａ）または少なくとも１つの平面部分（図８の輪郭４Ｂ、なお、平面部分は線分４Ｍで示されている）を伴って湾曲していてもよい。表面４Ａ、４Ｂの傾斜部全体は一様に母線４Ｐで表示されており、母線４Ｐは、右手線分２Ａ−２Ｂ（図３に表示されているものと同一の参照番号）を支え、母線は、軸１Ａとともにそれぞれ角度αＡおよびαＢを形成する。明らかに、スリーブ２０の対応面（図７、８には示さず）は各場合について同様の対応する輪郭を呈する。この構成は、継ぎ環２にかかる力の配分をより良好にするという利点を有するが、同一の効果を生み出すためには−つまり、クランプジョー１４；１５の同一の開口部を得るためには−クランプジョーに印加される必要のある圧力は、より小さくなることになる。
【００２６】
第２の手段は、上記のものと組み合わせることが可能であるが、溝１１；１２の数量を増やすことからなる。溝の最大数は、構成および／または製造に関する機械の面を考慮して決定される。この増加は、この場合もクランプジョー１４；１５の同一の開口部を得るために継ぎ環２に印加される必要のある力を減少させることを可能にする。上記の手段を提供されたスプリングコレット１について行われた測定では（溝の数量を増加させない場合であっても）、開口位置と閉鎖位置の（例示のみの目的で）以下の直径差を達成することを可能にし、直径１mmのワークピースをクランプする場合に用いられるスプリングコレットでは０．６mm（最大開口部は１．６０mm）、６．２５mmのワークピースの場合のスプリングコレットでは１．２５mmおよび１０．００mmのワークピースの場合のスプリングコレットでは３．００mmであった。１．００mm、６．２５mmまたは１０．００mmのクランプ直径１０Ａを有するワークピース１０（図１、２参照）を仮定する場合、付随的操作を必要とするようなタイプの問題にオペレータを直面させることなく、直径１０Ｂ、１０Ｃのそれぞれ大きさは１．６０mm、７．５０mm、または１３．００mmであることが可能である。
【００２７】
第２の欠点、あるいは第２の問題については、本発明の実施形態によれば溝の形状（図５および６）を修正することを通じて解決される。一般的には、スプリングコレット１が閉鎖位置にある時（すなわち、ワークピースが締め付けられている時）、各溝１１（図３）の互いに対向する２つの面（図示せず）の間には空隙が残り、締め付け力の増加は可能のままである。上記の修正は、各特定ケースについて、上記の詳細なパラメータ（管状のワークピース、ねじ込みの存在など）の関数として決定される。換言すれば、許容の−すなわち、事前に計算された−締め付け力については、前記パラメータを考慮して、溝の間の空隙が補正される（スプリングコレットが開口位置にある図５、およびスプリングコレットが閉鎖位置にある図６を参照のこと）。この補正は、溝１２に空隙ε、少なくともそれについて定義された半径距離、を与えることから構成される（図５の３つの溝の１つについて１２Ｒで示され、溝１２Ｒの部分は可変軸方向開口部７の方へ、そして部分的には逃げ部８（図３）の方へ開口している）。空隙εは、スプリングコレット１が閉鎖位置（図６）にあって、こうして機械加工されるワークピース１０に所定の締め付け力を印加している場合、溝１２Ｒの部分の互いに対向する面は互いに隣接し合い、その結果締め付け力のいかなる増加も可能にしないように計算される。その結果、ワークピース１０は、意図的でない破砕によるいずれの損害からも保護されることになる。
【００２８】
本発明の実施形態は、以上のように特定して示された、および説明されたことに限定されないことを当業者は理解するであろう。たとえば、スプリングコレット１は、いずれかの適切なインサートを用いて、またはいずれのインサートを介在させることなく、したがって炭化物インサート９を介在させることなく、ワークピース１０を保持することも可能である。むしろ、本発明の範囲は、添付の請求項によって定義され、上述のさまざまな特徴の組み合わせおよび下位の組み合わせの両方、および上記の説明を読むことにより当業者に生じるようなそれらの変形および修正を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】  スプリングコレットが内部に装着されるアセンブリの軸方向断面図であり、コレットは閉鎖位置で示されている。
【図２】  図１に示されているものと同様の軸方向断面図であり、コレットは開放位置で示されている。
【図３】  スプリングコレットのみの軸方向断面図である。
【図４】  （開放位置での）スプリングコレットの正面図であって、一実施形態による溝の形を示している。
【図５】  スプリングコレット（閉鎖位置）の正面図であって、別の実施形態による溝の形を示している。
【図６】  スプリングコレット（閉鎖位置）の側面図であって、別の実施形態による溝の形を示している。
【図７】  スプリングコレットのある要素の輪郭の変形を示す図である。
【図８】  スプリングコレットのある要素の輪郭の変形を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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