(57)【要約】      （修正有）【課題】機械スピンドルの回転を工具にできるだけ直接に伝達するとともに、回転の不正確さを十分に取り除く、ドリルと精密緊締システムとの組合せを提供する。【解決手段】工具受容部２を有するコレットチャック３と、一体的に形成されたチャック体４とを備える精密緊締システム１であって、チャック体４の第１の端部５には、機械スピンドルに直接に接続可能な接続部６が加工成形されており、チャック体４の第１の端部５とは反対の側の第２の端部８には、コレットチャック３を取り付けるためのチャック受容部９が加工成形されている。接続部６がチャック体４を正方向に回転連行するために、機械スピンドルとの形状接続的な結合部を形成されており、チャック受容部９が円錐形に形成されており、コレットチャック３に、チャック体４の第２の端部８に形成されたねじ山１１に螺合可能なコレットチャックねじ山１０が対応配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具受容部（２）を有するコレットチャック（３）と、一体的に形成されたチャック体（４）とを備える精密緊締システム（１）であって、前記チャック体（４）の第１の端部（５）には、ドリルの機械スピンドル（７）に直接に接続可能な接続部（６）が加工成形されており、且つ前記チャック体（４）の、前記第１の端部（５）とは反対の側の第２の端部（８）には、前記コレットチャック（３）を取り付けるためのチャック受容部（９）が加工成形されており、
前記接続部（６）が、前記チャック体（４）を正方向に回転連行するために、前記機械スピンドル（７）との形状接続的な結合部を形成するように形成されており、前記チャック受容部（９）が円錐形に形成されており、前記コレットチャック（３）に、前記チャック体（４）の前記第２の端部（８）に形成されたねじ山（１１）に螺合可能なコレットチャックねじ山（１０）が対応配置されていることを特徴とする、精密緊締システム。
【請求項２】
前記ねじ山（１１）が、前記チャック受容部（９）の半径方向内側に位置するように形成されており、且つ前記コレットチャックねじ山（１０）が、前記コレットチャック（３）の外周面に形成されている、請求項１記載の精密緊締システム。
【請求項３】
前記コレットチャック（３）に、緊締工具を取り付けるための緊締カラー（１２）が形成されている、請求項２記載の精密緊締システム。
【請求項４】
前記ねじ山（１１）は、前記チャック受容部（９）の半径方向外側に位置するように形成されており、前記コレットチャックねじ山（１０）は、前記コレットチャック（３）に対応配置されたキャップナット（１３）の半径方向内側に位置するように形成されている、請求項１記載の精密緊締システム。
【請求項５】
前記キャップナット（１３）に、緊締工具を取り付けるための緊締構造（１４）が形成されている、請求項４記載の精密緊締システム。
【請求項６】
前記接続部（６）内に、非円形横断面の連行ピン（１５）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の精密緊締システム。
【請求項７】
前記接続部（６）内に、全周にわたって配分された複数のロック部材（１６）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の精密緊締システム。
【請求項８】
前記チャック体（４）の前記第１の端部（５）に、操作可能なロックリング（１７）が配置されており、該ロックリング（１７）によって前記ロック部材（１６）は、前記機械スピンドル（７）をロックする係合位置と、前記機械スピンドル（７）を解放する解除位置との間で移動することができるようになっている、請求項７記載の精密緊締システム。
【請求項９】
機械スピンドル（７）を有するドリルと、請求項１から８までのいずれか１項記載の精密緊締システム（１）との組合せ。
【請求項１０】
前記チャック体（４）の前記接続部（６）内に、全周にわたって配分された複数のロック部材（１６）が配置されており、前記チャック体（４）の前記第１の端部（５）に操作可能なロックリング（１７）が配置されており、該ロックリング（１７）により前記ロック部材（１６）は、前記機械スピンドル（７）をロックする係合位置と、前記機械スピンドル（７）を解放する解除位置との間で移動可能であり、前記機械スピンドル（７）は、前記接続部（６）内に配置された前記複数のロック部材（１６）の内の少なくとも１つを受容するための、少なくとも１つのロック部材受容部（１８）を有している、請求項９記載の組合せ。
【請求項１１】
前記チャック体（４）の前記接続部（６）内に、非円形横断面の連行ピン（１５）が設けられていると共に、全周にわたって配分された複数のロック部材（１６）が配置されており、前記チャック体（４）の前記第１の端部（５）に操作可能なロックリング（１７）が配置されており、該ロックリング（１７）により前記ロック部材（１６）は、前記機械スピンドル（７）をロックする係合位置と、前記機械スピンドル（７）を解放する解除位置との間で移動可能であり、前記機械スピンドル（７）は、制御カム（１９）を有する少なくとも１つのロック部材受容部（１８）と、端面に配置された非円形横断面のピン受容部（２０）の両方を有している、請求項９記載の組合せ。
【請求項１２】
前記チャック受容部（９）に交換可能に配置することができる、それぞれ異なる直径の前記工具受容部（２）を有する前記コレットチャック（３）のセットを有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の精密緊締システム（１）を含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具受容部を有するコレットチャックと、一体的に形成されたチャック体とを備える精密緊締システムであって、前記チャック体の第１の端部には、ドリルの機械スピンドルに直接に接続可能な接続部が加工成形されており、且つ前記チャック体の、前記第１の端部とは反対の側の第２の端部には、前記コレットチャックを取り付けるためのチャック受容部が加工成形されているものに関する。更に本発明は、ドリルと精密緊締システムとの組合せ及び精密緊締システムを含むシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピード交換型チャックとして形成された、冒頭で述べた形式の緊締システムは、特許文献１に記載されている。この緊締システムには、緊締された工具の脱落防止用に、コレットチャックを備えた工具支持体が設けられている。この場合は、チャック体が円錐形の機械スピンドルに摩擦接続式に被せ嵌められる。このためチャック体の、機械スピンドルに面した側には、円錐受容部が形成されている。チャック体の回転運動は、機械スピンドルとは反対の側で、連行球体により工具支持体に伝達され、この工具支持体もやはり、緊締されるべき工具を相対回動不能に受容することができるようになっている。この緊締システムでは、従来技術から公知の他の緊締システム又はドリルチャックに比べ、接点若しくはインタフェースの数が大幅に削減されており、その結果、当該緊締システムは、緊締されるべき工具に関して、より高い回転精度を提供している。しかしながら、球並びに緊締されるべき工具の回転伝達に基づき、依然として、工具受容部に取り付けられた工具の回転に関して不正確さが生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】西独国実用新案第１７３５４２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって、本発明の課題は、精密緊締システムを改良して、機械スピンドルの回転を工具にできるだけ直接に伝達するようにすることにある。更に本発明の課題は、回転の不正確さを十分に取り除く、ドリルと精密緊締システムとの組合せ、並びに精密緊締システムを含むシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
精密緊締システムに関する上記課題は、冒頭で述べた形式の精密緊締システムにおいて、接続部が、チャック体を正方向に回転連行するために、機械スピンドルとの形状接続的な結合部を形成するように形成されており、チャック受容部が円錐形に形成されており、コレットチャックに、チャック体の第２の端部に形成されたねじ山に螺合可能なコレットチャックねじ山が対応配置されていることによって解決される。
【０００６】
このことには、コレットチャック受容部に、様々な大きさの工具、即ちドリル、ドライバ等を取り付けるために工具受容部の直径に関して変わる、種々異なるコレットチャックを取り付けることができる、という利点が結びついている。同時に、これにより緊締された工具の０．０７ｍｍ以下の回転精度が達成され得る。この場合、本発明による精密緊締チャックは、（一般的に設けられる）緊締ジョー、ねじ山付きリング又はこのねじ山付きリングに相対回動不能に結合される緊締スリーブ無しで形成されている。更に、チャック体は、機械スピンドルに直接に接続可能に一体成形されており、チャック体の回転運動もやはり、コレットチャック受容部に配置された、工具を緊締可能なコレットチャックに直接に伝達される。円錐形のチャック受容部によって、円錐部材を有するコレットチャックが全面的に、コレットチャック受容部に対して半径方向に当接し、且つねじ山とコレットチャックねじ山とが螺合した場合に、コレットチャックの引き込みと、工具シャンクの締付けとが行われる、ということが保証される。更に、接続部が形状接続的な、好適には嵌合部を形成する、機械スピンドルとの結合部を提供する、ということが保証される。これにより、機械スピンドルに対するチャック体の、遊びが減じられた若しくは遊び無しの結合が実現されている。つまり、前掲の特許文献１から公知のチャック体とは異なり、本発明では、機械スピンドルに面した側に、緊締チャックを機械スピンドルに被せ嵌める際にチャック体の位置を中心からずらす恐れのある円錐部は一切設けられていない。
【０００７】
ねじ山がチャック受容部の半径方向内側に位置するように形成されており、且つコレットチャックねじ山がコレットチャックの外周面に形成されていると、有利であるということが分かった。このことには、チャック体の第２の端部からコレットチャックが突出することはないので、チャック体の第２の端部の幅を相応に小さく形成することができる、という利点が結びついている。コレットチャックねじ山が、チャック受容部のねじ山に螺入すると、このことはコレットチャックの、チャック受容部内への引き込みを生ぜしめる。
【０００８】
これに関連して更に、コレットチャックに、緊締工具を取り付けるための緊締カラーが形成されていると有利である、ということが分かった。これにより、当該コレットチャックをチャック受容部に、より大きな梃子力で以て螺入させることができるので、機械スピンドルの回転運動は更に直接的にドリル工具に伝達され、これにより、更に高い回転精度が提供されることになる。
【０００９】
別の好適な実施形態は、ねじ山が、チャック受容部の半径方向外側に位置するように形成されており、コレットチャックねじ山が、コレットチャックに対応配置されたキャップナットの半径方向内側に位置するように形成されていることを特徴とする。コレットチャックに接するキャップナットを使用することにより、精密緊締システムは、上述した、雄ねじ山を有するコレットチャックを備えた変化態様に比べ、その軸方向においてより短く形成され得る。別の実施形態では、それぞれ異なる工具受容部直径を有する種々様々なコレットチャックにおいて、同一のキャップナットを使用することが想定されている。
【００１０】
機械スピンドルの回転運動を、できるだけ遊び無しで緊締された工具に伝達できるようにするためには、キャップナットに、緊締工具を取り付けるための緊締構造が形成されていると有利である、ということが更に分かった。このようにしても、より大きな梃子力で以て、コレットチャックに対応配置されたキャップナットのコレットチャックねじ山を、チャック体の第２の端部のねじ山に螺入させることが可能である。
【００１１】
別の好適な実施形態では、接続部内に、非円形横断面の連行ピンが設けられている。この連行ピンは、チャック体と一体的に形成されているか、又はチャック体に設けられたポケットに遊び無く挿入されていてよい。連行ピンは、好適には多角体として、特に六角体として形成されている。
【００１２】
機械スピンドルとの、より一層相対回動不能な結合部を形成するために、更に別の好適な実施形態では、接続部内に、全周にわたって配分された複数のロック部材が配置されていると有利である、ということが分かった。
【００１３】
これらのロック部材を所定のように係合若しくは解除させるためには、チャック体の第１の端部に、好適には手動で操作可能なロックリングが配置されていると有利である、ということが分かった。このロックリングによってロック部材は、機械スピンドルをロックする係合位置と、機械スピンドルを解放する解除位置との間で移動することができるようになっている。
【００１４】
ドリルと精密緊締システムとの組合せに関する課題は、請求項９記載の特徴によって解決される。この場合、好適には、ドリルは圧縮空気式ドライバとして形成される。
【００１５】
組合せの１つの好適な実施形態は、チャック体の接続部内に、全周にわたって配分された複数のロック部材が配置されており、チャック体の第１の端部に操作可能なロックリングが配置されており、このロックリングによりロック部材は、機械スピンドルをロックする係合位置と、機械スピンドルを解放する解除位置との間で移動可能であり、機械スピンドルは、接続部内に配置された複数のロック部材の内の少なくとも１つを受容するための、少なくとも１つのロック部材受容部を有している、という点において優れている。このことには、機械スピンドルに、チャック体に対応配置されたロック部材が係合若しくは解離可能なロック部材受容部が形成されており、これにより、機械スピンドルと、精密緊締システムの接続部との間に、できるだけ遊びの無い形状接続的な結合部が形成されている、という利点が結びついている。つまりこの場合、ロック部材は、精密緊締システムとドリルの機械スピンドルとの間に形状接続部若しくは正方向の回転連行部を形成する部材である。
【００１６】
組合せの別の好適な実施形態は、チャック体の接続部内に、非円形横断面の連行ピンが設けられていると共に、全周にわたって配分された複数のロック部材が配置されており、チャック体の第１の端部に操作可能なロックリングが配置されており、このロックリングによりロック部材は、機械スピンドルをロックする係合位置と、機械スピンドルを解放する解除位置との間で移動可能であり、機械スピンドルは、制御カムを有する少なくとも１つのロック部材受容部と、端面に配置された非円形横断面のピン受容部の両方を有している、という点において優れている。上記のような制御カムに基づき、接続部はロック部材により所定の位置を占める、ということが達成され得る。つまり換言すると、機械スピンドルに対する引き込み、好適には平面的な引き込みが行われるようになっている。要するにこの場合、当該ロック部材は付加的に、制御カムと相互作用する制御部材の役割をも果たしている。機械スピンドルによるチャック体の正方向の回転連行は、連行ピンが機械スピンドルのピン受容部に係合することによって、好適には遊び無しで行われる。このために連行ピンは、好適にはピン受容部の横断面に対応する横断面を有している。
【００１７】
システムに関する前記課題は、請求項１２記載の特徴によって解決される。当該システムには、ドリル工具、ビット、ドライバ等の種々様々な工具を、それぞれ直径の異なる工具受容部を備えた各コレットチャックに挿入できるようになっている、という利点が結びついている。これにより、当該システムは多面的且つ多機能に使用可能である。この場合、コレットチャックは、チャック受容部に交換可能に挿入することができるようになっている。
【００１８】
以下、本発明を図示の実施例に基づき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】精密緊締システムの第１の実施形態を示す図である。
【図２】図１に示した精密緊締システムのコレットチャックを示す図である。
【図３】精密緊締システムの第２の実施形態を示す図である。
【図４】図３に示した精密緊締システムのコレットチャックをキャップナット無しで示した図である。
【図５】図１又は図３に示した精密緊締システムに使用するためのドリルの機械スピンドルの一部を示した図である。
【図６】精密緊締システムの第３の実施形態を示す図である。
【図７】図６に示した精密緊締システムに使用するためのドリルの機械スピンドルの一部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１、図３及び図６には、一体成形されたチャック体４を備える精密緊締システム１が示されている。チャック体４の第１の端部５には、接続部６が加工成形されており、この接続部６は、ドリルの機械スピンドル７に直接に接続可能である。第１の端部５とは反対の側の第２の端部８には、工具受容部２を有するコレットチャック３を取り付けるためのチャック受容部９が加工成形されている。接続部６は、機械スピンドル７によりチャック体４を正方向に回転連行するために、当該接続部６が機械スピンドル７と共に形状接続的な結合部（形状による束縛、例えば係合による結合）を形成するように、形成されている。チャック体４のチャック受容部９は、円錐形に形成されており、チャック体４の第２の端部８は、コレットチャック３のコレットチャックねじ山１０に螺合可能なねじ山１１を有している。
【００２１】
図１に示す実施例において、ねじ山１１は半径方向内側に位置するように、チャック受容部９に形成されている。このねじ山１１内には、コレットチャック３、特に図２に示すコレットチャック３が挿入されている。このコレットチャック３は、緊締円錐部材２３、並びに半径方向外側に位置するコレットチャックねじ山１０を有している。このコレットチャックねじ山１０は、チャック体４のチャック受容部９の雌ねじ山に螺入可能である。このためにコレットチャック３は緊締カラー１２を有しており、この緊締カラー１２は、（多角）スパナ用、好適には六角スパナ用のスパナ取付け部として役立つ。更にコレットチャック３は、工具を挿入可能な工具受容部２を有している。コレットチャック３がチャック体４のチャック受容部９に螺入されると、（長手方向に向けられた複数のスリット３４を備えて形成された）円錐部材２３が、チャック受容部の円錐形状に基づき長手方向中心軸線２９に向かって押圧され、これにより、取り付けられた工具がコレットチャック３内で緊締される。つまり、コレットチャックねじ山１０とねじ山１１とは、コレットチャック３の、チャック受容部９内への引き込みを供与するものである。
【００２２】
図３及び図６に示した実施形態において、コレットチャック３にはキャップナット１３が対応配置されている。キャップナット１３は、適当な緊締構造１４を介して、やはり緊締工具を用いて操作することができるようになっている。この場合、キャップナット１３には、チャック体４の第２の端部８のねじ山１１に螺合するコレットチャックねじ山１０が、雌ねじ山の形態で形成されている。この場合も、コレットチャック３の円錐部材２３は、円錐形のチャック受容部９により押圧され、且つコレットチャック３の引き込みが供与されている。
【００２３】
図示の全ての実施例において、接続部６内には全周にわたって配分された複数のロック部材１６が配置されている。この場合、これらのロック部材１６は、機械スピンドル７の対応する構造に係合可能なロック球として形成されている。図１及び図３に示した実施例では、合計３つのロック部材１６が設けられており、図６に示した実施例では、合計６つのロック部材１６が設けられている。より多くの、又はより少ないロック部材１６、例えば２つ又は８つのロック球が使用されてもよい。同様に、代替的な実施形態では、ロック部材１６は、機械スピンドル７の対応するロッキングバー受容部に係合可能なロッキングバーとして形成されている。
【００２４】
チャック体４の第１の端部５には、好適には手動で操作可能なロックリング１７が配置されており、このロックリング１７によりロック部材１６は、機械スピンドル７をロックする係合位置と、機械スピンドル７を解放する解除位置との間で移動可能である。図１、図３及び図６から更に分かるように、ロックリング１７は、好適にはロックスリーブ２７と操作スリーブ２８の複数の部品から形成されている。機械スピンドル７を解放するロック解除位置において、ロック部材１６は、ロックスリーブ２７の対応する凹部２５に収容されている。ロックリング１７が軸方向後方に向かって、即ち機械スピンドル７に向かって移動させられると、ロック部材１６が凹部２５から滑り出て、このロック部材１６を、ロックスリーブ２７に形成された、好適にはばね弾性的に形成された押圧部材２６が、機械スピンドル７をロックする係合位置に押し込む。ロックリング１７、ひいてはロック部材１６を、機械スピンドル７をロックする位置に保持するために、ばね部材３０が設けられている。このばね部材３０は、一方の端部をチャック体４のショルダ３１に支持されており、且つ他方の端部をロックリング１７のショルダ３２に支持されている。つまり、渦巻ばねとして形成されたばね部材３０は、ロックリング１７をロック位置に移動させるために、ロックリング１７を常に軸方向後方に向かって押圧している。軸方向に後退した、即ち接続部６の、機械スピンドル７に面した側には更に、ロックリング１７の後方を支持し、これによりロックリング１７を一体成形されたチャック体４において位置固定するストッパリング３３が配置されている。
【００２５】
図１及び図３に示した実施形態の接続部６では、連行ピン１５がチャック体４内に相対回動不能に配置されている。この連行ピン１５は、機械スピンドル７のピン受容部２０に、好適には遊び無しで進入可能である（図５）。これにより、機械スピンドル７の回転運動が、直接に連行ピン１５を介して、好適には遊び無しで、一体成形されたチャック体４に伝達されることが保証されている。代替的には、接続部６自体が非円形横断面を備えて形成されており、この非円形横断面に、対応する横断面を備えた機械スピンドル７が、正方向の連行部を形成するように係合可能であることも想定されている。
【００２６】
更に、図５に示した機械スピンドル７は、環状溝として形成されたロック部材受容部１８を有しており、ロック部材受容部１８は、制御カム１９を有している。制御カムは、前記環状溝の、精密緊締システム１に面した側の溝側面に加工成形されている。この場合、この制御カム１９は、チャック体４の引き込みを供与するように形成されており、これにより、精密緊締システム１は、機械スピンドル７に対し（より一層）相対回動不能に連結することができるように形成されていることになる。
【００２７】
これに対して、図６に示す実施形態の接続部６は、チャック体４に設けられた連行ピン１５を有していない。但しこの場合は、機械スピンドル７に、球欠状の形態を有する所定の数のロック部材受容部１８が設けられている。係止位置において、球欠状に形成されたこれらのロック部材受容部１８には、ロック球として形成されたロック部材１６が形状接続的に受容されており、これにより、機械スピンドル７と、チャック体４との間に、形状接続的な結合が生じるようになっている。つまり、ロック球と球欠受容部とにより、機械スピンドル７とチャック体４との間での正方向の回転連行が、連行ピン１５無しでも可能になっている。球欠形状の代わりに、ロックバーとして形成されたロック部材１６が進入可能なロックバー受容部が設けられていてもよい。
【００２８】
要するに、図示若しくは説明した全ての実施形態では、結果的に極めて少数の接点若しくはインタフェースしか備えずに形成された精密緊締システム１が提供されている。機械スピンドル７の回転運動は、ほぼ接点無しでドリル工具に伝達され、これにより０．０７ｍｍ以下の回転振れが得られる。この場合、精密緊締システム１の軸方向長さは、好適には４０ｍｍ〜５０ｍｍであり、この精密緊締システム１は、極めてコンパクトに形成されている。
【００２９】
コレットチャック３は、付加的に交換可能にチャック受容部９に取り付けられていてよく、同一のチャック体４に、それぞれ異なる直径の工具受容部２を備えた複数のコレットチャック３を挿入することもできるようになっている。
【符号の説明】
【００３０】
１  精密システム
２  工具受容部
３  コレットチャック
４  チャック体
５  第１の端部
６  接続部
７  機械スピンドル
８  第２の端部
９  チャック受容部
１０  コレットチャックねじ山
１１  ねじ山
１２  緊締カラー
１３  キャップナット
１４  緊締構造
１５  連行ピン
１６  ロック部材
１７  ロックリング
１８  ロック部材受容部
１９  制御カム
２０  ピン受容部
２１  ストッパ（後方）
２２  ストッパ（前方）
２３  円錐部材
２４  ポケット
２５  凹部
２６  押圧部材
２７  ロックスリーブ
２８  操作スリーブ
２９  長手方向軸線
３０  ばね部材
３１  チャック体のショルダ
３２  ロックリングのショルダ
３３  ストッパリング
３４  スリット
【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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