(57)【要約】  クイックリリース式顎部材並びに一体型軸受チャックである。チャックは、複数のアクチュエーターアームと、複数の顎部材と、個別の顎部材を個別のアクチュエーターアームに結合する複数のばね式ロックピンとを含む。
2012525989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具と、駆動装置と、前記駆動装置によって回転可能なチャックとを有するシステムにおいて、
前記チャックは、
複数のアクチュエーターアームと、
複数の顎部材と、
前記個別の顎部材を前記個別のアクチュエーターアームに結合する複数のばね式ロックピンとを具備するシステム。
【請求項２】
それぞれの顎部材は、それぞれの個別のアクチュエーターアーム内の凹部まで延在する通路を有し、かつ、前記個別の通路内における前記ばね式ロックピンは、前記凹部に向かって付勢される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
それぞれのアクチュエーターアームは、それぞれの個別の凹部に隣接したツール開口部を有し、かつ、前記ツール開口部は、ツールを前記通路に挿入して前記ばね式ロックピンを前記凹部から離れるように付勢できるように構成されている請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記通路は、前記個別のアクチュエーターアームおよび前記個別の顎部材の長手方向軸との関係において少なくとも約７．５°の角度を有する請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
それぞれのばね式ロックピンは、それぞれの個別の顎部材およびアクチュエーターアームの間の境界面に跨って延在するように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
それぞれの顎部材は、それぞれの個別のアクチュエーターアームの略環状の壁の内部の空洞内に嵌合する請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
それぞれの顎部材は、略円錐形の形状を具備する境界面に沿ってそれぞれの個別のアクチュエーターアームと係合する請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記境界面は、前記略円錐形の形状と、略円筒形の形状とを有し、かつ、前記略円筒形の形状との関係における前記略円錐形の形状の角度は、少なくとも約７．５°である請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
ワークを保持するように構成されたチャックを有するシステムにおいて、
前記チャックは、
チャック本体と、
前記チャック本体に結合されたアクチュエーターアームであって、空洞を取り囲む環状の壁と、前記空洞の基部部分の近傍の前記環状壁の内部表面に沿った凹部と、前記凹部に隣接する前記環状壁を貫通したツール開口部とを有するアクチュエーターアームとを具備し、
前記空洞は、顎部材を受け入れるべく構成されており、前記凹部は、前記顎部材から前記環状壁に向かって付勢されたばね式ロックピンを受けれるべく構成されており、かつ、前記ツール開口部は、ツールを受け入れて前記ばね式ロックピンを前記凹部から離れるように付勢するように構成されているシステム。
【請求項１０】
前記環状壁の前記内部表面は、略円錐形の表面と、略円筒形の表面とを有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記略円筒形の表面との関係における前記略円錐形の表面の角度は、少なくとも約７．５°であり、かつ、９０°より小さい請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記凹部は、前記環状壁の前記内部表面に角度を有して凹入する円筒形の孔を有し、かつ、前記角度は、０°より大きく、かつ、９０°より小さい請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記角度は、少なくとも約７．５°であり、かつ、約４５°より小さい請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ツール開口部は、前記凹部に向かって角度を有して前記環状壁を貫通して延在する請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記空洞内に配設された前記顎部材と、前記顎部材から前記環状壁内の前記凹部に向かって付勢された前記ばね式ロックピンとを有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
通路を有するワーク保持顎部材であって、前記通路は、前記ワーク保持顎部材の端部部分から側部部分まで角度を有して延在するワーク保持顎部材と、
前記通路内に配設されたばね式ロックピンであって、前記ワーク保持顎部材の前記側部部分から外向きに付勢されるばね式ロックピンとを具備するシステム。
【請求項１７】
前記ばね式ロックピンは、前記端部部分に結合される頭部と、前記側部部分から移動可能に延在するドエルと、前記頭部と前記ドエルの間に配設されたスプリングとを有する請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記角度は、前記ワーク保持顎部材の長手方向軸との関係において少なくとも約７．５°である請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ワーク保持顎部材は、外部取付表面を具備するシャフト部分を有し、かつ、前記外部取付表面は、略円錐形の形状を有する請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記外部取付表面は、前記略円錐形の形状と、略円筒形の形状とを有し、かつ、前記略円筒形の形状との関係における前記略円錐形の形状の角度は、少なくとも約７．５°である請求項１９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、一般に、クイックリリース式顎部材並びに一体型軸受チャックに関する。
【０００２】
（関連出願に対する相互参照）
本出願は、2007年2月27日出願の米国特許出願第11/711,910号「一体型軸受チャックを備えたクイックリリース式顎部材」の一部継続であり、該米国特許出願の内容は、本引用により本明細書に包含される。
【背景技術】
【０００３】
様々なサイズのワークを把持するするために広く使用されているタイプの調節可能なチャックは、通常、ワークを把持、解放するために半径方向に移動可能な複数の顎部材を含む。顎部材は、通常、特定のワークを保持するように構成されている。従って、顎部材は異なるワークを把持するために交換される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
顎部材を変更するプロセスには時間を所要する。従って、顎部材の再構成時間を低減することにより、そのチャックが装着される機械加工装置の動作効率を改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の特定の形態において、システムは、切削工具と、駆動装置と、駆動装置によって回転可能であるチャックとを含む。チャックは、複数のアクチュエーターアームと、複数の顎部材と、個別の顎部材を個別のアクチュエーターアームに結合する複数のばね式ロックピンとを含む。
【０００６】
本発明のこれらのおよびその他の特徴、態様、および利点については、添付の図面との関連において以下の詳細な説明を参照することにより更に理解されよう。添付の図面において、同様の構成要素は同じ参照符号によって指示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】クイックリリース式顎部材を有する一体型軸受チャックを具備したシステムの１つの実施形態のブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すチャックの１つの実施形態の斜視図である。
【図２】図１Ｂのチャックの１つの実施形態の平面図である。
【図３】アクチュエーターアームから結合解除された顎部材を示す図１Ｂのチャックの１つの実施形態の別の斜視図である。
【図４Ａ】保持および解放位置における顎部材の１つの実施形態を示す図２の矢視線４−４に沿う断面図である。
【図４Ｂ】保持および解放位置における顎部材の１つの実施形態を示す図２の矢視線４−４に沿う断面図である。
【図５】一体型軸受および第１クイックリリース機構を利用する第１アクチュエーターアーム組立体の１つ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１つの実施形態の斜視図である。
【図７】図６の一体型軸受の１つの実施形態の底面図である。
【図８Ａ】解放および係合位置におけるクイックリリース機構を有する第１アクチュエーターアーム組立体の１つの実施形態の図２の矢視線８−８に沿った拡大断片断面図である。
【図８Ｂ】解放および係合位置におけるクイックリリース機構を有する第１アクチュエーターアーム組立体の１つの実施形態の図２の矢視線８−８に沿った拡大断片断面図である。
【図９】第２クイックリリース機構を利用する第２アクチュエーターアーム組立体の１つの実施形態の分解図である。
【図１０Ａ】解放および係合位置における第２クイックリリース機構を有する組立が完了した第２アクチュエーターアーム組立体の１つの実施形態の図９の矢視線１０−１０に沿う断片断面図である。
【図１０Ｂ】解放および係合位置における第２クイックリリース機構を有する組立が完了した第２アクチュエーターアーム組立体の１つの実施形態の図９の矢視線１０−１０に沿う断片断面図である。
【図１１】第３クイックリリース機構を利用する第３アクチュエーターアーム組立体の１つの実施形態の分解図である。
【図１２Ａ】解放および係合位置におけるクイックリリース機構を有する組立が完了した第３アクチュエーター組立体の１つの実施形態の図１１の矢視線１２−１２に沿う断面図である。
【図１２Ｂ】解放および係合位置におけるクイックリリース機構を有する組立が完了した第３アクチュエーター組立体の１つの実施形態の図１１の矢視線１２−１２に沿う断面図である。
【図１３】顎部材を固定するための単一保持ボルトの使用を示す第４アクチュエーターアーム組立体の１つの実施形態の断片断面図である。
【図１４】ばね式ロックピンを具備した第５クイックリリース機構を利用する第５アクチュエーターアーム組立体の１つの実施形態の斜視図である。
【図１５】図１４の第５クイックリリース機構の１つの実施形態の断面図である。
【図１６】ばね式ロックピンがロック位置にある状態の図１４の組立体の１つの実施形態の断面図である。
【図１７】ばね式ロックピンがアンロック位置にある状態の図１４の組立体の１つの実施形態の断面図である。
【図１８】顎部材がアクチュエーターアームから取外された状態の図１４の組立体の１つの実施形態の分解断面図である。
【図１９】図１４のアクチュエーターアームの１つの実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の１または複数の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態に関する説明を簡潔なものとするために、本明細書の説明では、実際に実施される全ての特徴を網羅していない場合がある。実際に開発する場合には、他のエンジニアリングまたは設計プロジェクトと同様に、開発者の特定の目標を実現するために、具体例ごとに異なるであろうシステムに関連した、或いは、ビジネスに関連した制約の順守などの具体例に固有の多くの決定を下さなければならないことを理解されたい。更には、このような開発作業は、複雑であると共に時間を所要するが、本開示の利益を享受する当業者にとっては、通常の設計、製作、および製造の業務となるであろうことを理解されたい。
【０００９】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介する際に、「１つの（ａ、ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前述の（ｓａｉｄ）」という表現は、それらの要素の１または複数のものが存在することを意味することを意図している。「有する」、「含む」、および「具備する」という用語は、包含を意味することを意図しており、かつ、列挙された要素以外の更なる要素が存在可能であることを意味している。
【００１０】
一体型軸受チャックの特定の開示対象の実施形態は、クイックリリース機構を利用することにより、顎部材の再構成時間を低減可能である。クイックリリース機構により、操作者は、迅速に、１つの顎部材の組を取外すと共に第２の顎部材の組を装着できるようになる。１つの実施形態では、このクイックリリース機構は、それぞれの顎部材を個別のアクチュエーターアームに固定するばね式ロックピンを含む。それぞれの顎部材は、それぞれの個別のアクチュエーターアームの略環状の壁の内部の空洞内に嵌合するように構成可能である。特定の実施形態では、顎部材および空洞は、略円錐形の形状と、略円筒形の形状とを含む。ばね式ロックピンは、ロック位置とアンロック位置の間でアクチュエーターアームおよび顎部材を通じて傾斜した状態で延在可能である。顎部材解放ツールをアクチュエーターアーム内の凹部に挿入することによってばね式ロックピン内のスプリングを圧縮し、これにより、アクチュエーターアームから顎部材を容易に取外可能である。次いで、顎部材のシャフト部分をアクチュエーターアーム内の空洞に挿入することにより、別の顎部材をアクチュエーターアームに装着可能である。以下に提示されるその他の実施形態も、迅速な顎部材の再構成を円滑に実行可能である。
【００１１】
図１Ａは、ワーク３を固定するためにクイックリリース式顎部材および一体型軸受を有するチャック２０を利用するシステム１の１つの実施形態のブロック図である。図１Ａに示すように、システム１は、ユーザー入力５と、制御装置６と、回転駆動装置７（例えば、電気モーター）と、潤滑剤供給源８と、潤滑剤ポンプ９と、切削工具１０と、流体供給源１１と、顎部材アクチュエーター１２（例えば、流体ポンプ）とを含む。特定の実施形態では、チャック２０は、矢印１４によって示すように膨張、収縮し、これにより、ワーク３上において開放、閉鎖するように構成された複数の顎部材４８（例えば、クイックリリース式顎部材）を含む。矢印１６によって示す回転を可能にするために、回転駆動装置７がシャフト１５その他の好適な接続を介してチャック２０に結合されている。こうして、回転駆動装置７はトルクを供給してチャック２０を回転させ、これにより複数の顎部材４８によって保持されたワーク３を回転させる。
【００１２】
図示する制御装置６は、予め設定された調節つまみおよび／またはユーザー入力５を介して、回転駆動装置７、潤滑剤ポンプ９、切削工具１０、顎部材アクチュエーター１２を制御するように構成されている。例えば、制御装置６は、矢印１８によって示すように軸１７に沿って長手方向に、矢印１９によって示すように軸１７との関係において半径方向を内向きにおよび外向きに、或いは、これらの組合せにおいて、移動するように、切削工具１０を制御可能である。切削工具１０は、旋盤のバイトなどの様々なブレードを包含可能である。更には、制御装置６は、潤滑剤供給源８から、切削工具１０に、ワーク３に、またはこれらの組合せに潤滑剤を供給するために、潤滑剤ポンプ９を制御可能である。また、制御装置６は、矢印１４によって示すように複数の顎部材４８を膨張、収縮させるべく、顎部材アクチュエーター１２を制御することも可能である。１つの実施形態では、顎部材アクチュエーター１２は、液圧ポンプなどの流体ポンプであり、この流体ポンプは、流体供給源１１からチャック内の流体駆動型機構に流体を供給し、顎部材４８を開放、閉鎖させる。但し、顎部材４８を開放、閉鎖するために、任意の適切な作動機構を使用可能である。
【００１３】
図１Ｂ〜図４を参照すると、開示対象の実施形態によるワーク保持チャック組立体２０が示されている。チャック２０は、ハウジングサブ組立体２２を含み、このハウジングサブ組立体は、本体２４と、本体２４の後部に封止構成において装着された端部プレート２６とを含む。本体２４と端部プレート２６の間には、空洞２８が形成されている。アクチュエータープレート３０が、空洞２８内に配設されており、かつ、後述するようにチャック２０がワークを保持および解放することができるように空洞２８内において軸方向に移動可能である。
【００１４】
アクチュエータープレート３０は、本体２４の前面３６の中央ボア３４内に存在する前方ハブ３２を含む。破片またはその他の汚染物質が空洞２８およびハウジングサブ組立体２２内に進入することを防止するために、カバープレート３８が前面３６内の中央ボア３４上に配設されている。端部プレート２６は、アクチュエータープレート３０の後方ハブ４２を受け入れるべく構成された中央ボア４０を含む。この結果、アクチュエータープレート３０は、ハウジングサブ組立体２２の空洞２８内における軸方向の移動のために支持されている。
【００１５】
端部プレート２６および本体２４は、ハウジングサブ組立体２２をアダプタプレートに装着するのに使用可能な複数の開口部４４、４５を包含可能であり、アダプタプレートは、チャック２０を適切な旋盤またはその他の機械加工装置に固定するための適切なボルトパターンを提供している。
【００１６】
複数のアクチュエーターアーム４６がハウジング組立体２２内に配置されている。該複数のアクチュエーターアームには顎部材４８を装着される。アクチュエーターアーム４６は、ハウジングサブ組立体２２内において軸を中心として旋回し、後述するように、ワークを保持および解放するように顎部材４８を半径方向において移動させることができる。アクチュエーターアーム４６は、柱状アームであり、この柱状アームは、略円筒形の前方部分５０と、略円筒形の後方部分５２と、半球形の中間部分５４とを具備する。前方および後方部分５０、５２は、図４に示すように、相互に軸方向にオフセットされている（軸方向に位置決めされていない）。後方部分５２は、略半球形の外部を具備する後方軸受５６内に配設されている。後方軸受５６は、アクチュエータープレート３０の開口部５８内に配設されている。開口部５８は、後方軸受５６の略半球形の外部と略相補的である窪んだ内周部を具備する。キー６０が、後方部分５２と後方軸受５６の間の相対的な回転を防止している。アクチュエーターアーム４６の中間部分５４は、前方軸受６６内に配設されている。後方軸受５６およびアクチュエーターアーム４６の半球形の中間部分５４は、同一の前後方向の中心線上に位置している。端部キャップ７０およびスプリング７２が、アクチュエーターアーム４６の後方部分５２の中央ボア７４内に配設されている。端部プレート２６の前面に沿って支持されたスプリング７２によって端部キャップ７０は後方に付勢される。これにより、端部キャップ７０およびスプリング７２は、アクチュエーターアーム４６を前方にかつ前方軸受６６に対して付勢している。後方軸受５６の内部ボアは、図４Ｂに示すように、アクチュエータープレート３０および後方軸受５６の軸方向の移動によってアクチュエーターアーム４６が前方軸受６６の前後方向の中心線との関係において角度αにわたって前方軸受６６内において旋回するように、オフセットされ、かつ、傾斜している。このアクチュエーターアーム４６の旋回移動は、それぞれ、ワークを把持、解放するために、図４Ａに示す保持位置と図４Ｂに示す開放位置との間で半径方向に顎部材４８を移動させる。
【００１７】
次に図４〜図８を参照すると、アクチュエーターアーム４６は、前方軸受組立体８０により、チャック２０内に保持されており、前方軸受組立体は、本体２４の前面３６の段差を有する軸方向ボア８２に固定されている。この前方軸受組立体８０は、前方軸受６６と、封止リング組立体８４と、複数の保持留め具８６とを含む。
【００１８】
前方軸受６６は、ハウジングサブ組立体２２内においてアクチュエーターアーム４６を保持する一体型の非分割型軸受である。前方軸受６６は、略円形の前方フランジ部分９４と、このフランジ部分９４から後方に延在する略円筒形の後方部分９６とを含む。前方軸受６６は、本体２４の前面３６の段差を有するボア８２内に配設される。フランジ部分９４は、前方軸受６６をハウジングサブ組立体２２に固定するために留め具８６を受け入れ可能な複数の開口部１００を含む。前方軸受６６は、その内部にアクチュエーターアーム４６が配設される中央貫通開口部１０１を含む。中央開口部１０１は、フランジ部分９４内に、その内部に封止リング組立体８４が配設される環状溝１０２を含む。封止リング組立体８４は、環状スプリング１０６がその内部に配設された略Ｕ字形の環状部材１０４を含む。環状スプリング１０６は、前方軸受６６内にグリースを保持するように、環状部材１０４とアクチュエーターアーム４６の外部表面の間に接触を維持するのに有用である。
【００１９】
前方軸受６６の後方部分９６内の中央開口部１０１は、第１半径を具備した前方環状セクション１１０と、前方環状セクション１１０の後方の第２半径を具備した後方環状セクション１１２とを含む。第１および第２半径は同一とすることができる。第１および第２半径の中心は異なっていてよい。後方部分９６は、１８０°だけ離隔した２つの軸方向に延在するポケット１１６を含む。これらのポケット１１６は、後述するように、アクチュエーターアーム４６の半球形の中間部分５４をその内部に配設することができるように、半径方向において前方および後方セクション１１０、１１２内に延在している。
【００２０】
それぞれのポケット１１６は、ポケット１１６に沿って軸方向に延在する半径方向の凹部１１８を含む。凹部１１８は、後述するように、アクチュエーターアーム４６と前方軸受６６の間の限られた回転移動を許容するために、ホーミング機構１２０との関連において動作する。
【００２１】
後方部分９６は、取外可能な壁部分１２２を含み、この取外可能な壁部分は、ポケット１１６のうちの１つのものの一部分を形成し、かつ、関連する凹部１１８を含む。図７において最良に観察されるように、取外可能な壁部分１２２は、後方部分９６の相補的な凹状の側壁１２６と係合する凸状の側壁１２４を含む。凸状の側壁１２４と凹状の側壁１２６の間の係合により、取外可能な壁部分１２２が後方部分９６内において半径方向において固定される。この係合の結果として、取外可能な壁部分１２２は、後方部分９６との関係における軸方向の移動により、取外される。止めネジ１２８（図５）が、取外可能な壁部分１２２を後方部分９６内において軸方向に保持している。
【００２２】
アクチュエーターアーム４６の半球形の中間部分５４は、その間に球形表面１３４を有する１８０°だけ離隔した一対の反対側の平面部１３２を具備する。これらの平面部１３２により、アクチュエーターアーム４６および中間部分５４を前方軸受６６内に挿入可能である。具体的には、アクチュエーターアーム４６を前方軸受６６に挿入するためには、平面部１３２を前方軸受６６内のポケット１１６と９０°だけずれた状態で位置決する。この位置決めにより、球形表面１３４がポケット１１６に対して位置決めされる。この位置決めにより、中間部分５４は、開口部１０１内に、そして、後方部分９６内に、軸方向に摺動可能である。中間部分５４が後方部分９６に進入し、かつ、封止リング組立体８４と係合したら、平面部１３２がポケット１１６に対して位置決めされるように、アクチュエーターアーム４６および／または前方軸受６６を相互の関係において９０°だけ回転可能である。この位置決めにより、球形表面１３４が、ポケット１１６の間の後方部分９６の前方および後方セクション１１０、１１２と係合する。この球形表面１３４と前方および後方セクション１１０、１１２の係合により、アクチュエーターアーム４６は、後述するように、顎部材４８の半径方向の移動を許容してワークを把持、解放するように、前方軸受６６内において旋回可能である。
【００２３】
中間部分５４は、ホーミング機構１２０を受け入れる半径方向において延在する貫通開口部１３６を含む。ホーミング機構１２０は、アクチュエーターアーム４６と前方軸受６６の間における限られた相対的な回転を許容する。ホーミング機構１２０は、テーパー状に形成された先端部１４２を具備する一対の係合部材１４０と、スプリング１４４と、ロッド１４６とを含む。図８において最良に観察されるように、係合部材１４０、スプリング１４４およびロッド１４６は、アクチュエーターアーム４６の中間部分５４の開口部１３６内に配設される。スプリング１４４は、先端部１４２が前方軸受６６の後方部分９６内の凹部１１８に係合するように、係合部材１４０を半径方向を外向きに付勢する。ロッド１４６は、互いに向かい合う係合部材１４０の相対的な半径方向の移動を制限している。先端部１４２と凹部１１８の係合により、アクチュエーターアーム４６を前方軸受６６内の位置決めされたホーム位置に向かって付勢しつつ、アクチュエーターアーム４６と前方軸受６６の間の限られた相対的な回転が許容される。この限られた相対的な回転により、顎部材４８とワークの係合が円滑に実行される。具体的には、チャック２０内にワークをクランプする際に、顎部材４８とワークの係合には、堅固な把持を得るべくワークとの関係における顎部材４８のなんらかのわずかな捩れが必要とされる。この限られた相対的な回転は、それぞれのアクチュエーターアーム４６と関連したホーミング機構１２０によって円滑に実行される。
【００２４】
取外可能な壁部分１２２により、ホーミング機構１２０を開口部１３６内において組み立てることができる。具体的には、前述のように、アクチュエーターアーム４６を前方軸受６６内に配設する際に、係合部材１４０のうちの第１のものを開口部１３６を通じて挿入する。次いで、スプリング１４４およびロッド１４６を開口部１３６に挿入する。次いで、他方の係合部材１４０を開口部１３６に挿入し、スプリング１４４の力に抗して他方の係合部材１４０に向かって押し込み、定位置に保持可能である。次いで、取外可能な壁部分１２２を後方部分９６に軸方向に挿入可能であり、この結果、凹状および凸状の側壁１２６、１２４の係合により、ホーミング機構１２０の開口部１３６からの退出が防止される。次いで、止めネジ１２８を使用し、取外可能な壁部分１２２を後方部分９６に軸方向に固定する。
【００２５】
顎部材４８は、アクチュエーターアーム４６の前方部分５０に装着される。図５に示すように、アクチュエーターアーム４６の前方部分５０は、一対の軸方向に延在する突出部１５０を包含可能である。突出部１５０は、前方部分５０の軸方向に延在する中心線との関係においてオフセット（偏心）可能である。突出部１５０は、顎部材４８の内部の段差を有する貫通ボア１５４内のオフセットされた相補的な凹部１５２と係合可能である。顎部材４８は、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６に対して円滑に着脱可能とするために通気開口部１５６を含む。突出部１５０と顎部材４８内のオフセットされた相補的な凹部１５２の係合により、顎部材４８とアクチュエーターアーム４６の間の相対的な回転移動が防止される。
【００２６】
開示の実施形態によれば、顎部材４８は、クイックリリース機構により、アクチュエーターアーム４６の前方部分５０に着脱自在に固定可能である。第１クイックリリース機構１６０は、図５、８において最良に観察されるように、アクチュエーターアーム４６の前方部分５０内の中央ボア１６２を使用して顎部材４８をアクチュエーターアームに固定する。中央ボア１６２は、アクチュエーターアーム４６に対する顎部材４８の保持を円滑に実行するために、半径方向に延在する環状の溝１６４を含む。また、クイックリリース機構１６０は、頭部１６８および軸部１７０を具備する軸方向に延在する保持部材１６６をも含む。中央ボア１７２が、保持部材１６６を貫通して軸方向に延在している。中央ボア１７２は、第１直径を具備する頭部１６８に隣接した第１部分１７４と、第１直径よりも大きい第２直径を具備する軸部１７０の端部に隣接した第２部分１７６とを含む。第１部分１７４にはネジが形成されている。ネジを形成した留め具１７８が、中央ボア１７２内に配設され、かつ、第１部分１７４内のネジ山と係合する。また、クイックリリース機構１６０は、第１直径を具備する保持ボール１８０の第１の組と、保持ボール１８０よりも大きな１つの作動ボール１８２とをも含む。３つの半径方向に延在する開口部１８４が、軸部１７０を貫通し、その端部に隣接して延在している。開口部１８４は、軸部１７０の周りにおいて均等に離隔可能である。
【００２７】
作動ボール１８２および保持ボール１８０は、保持ボール１８０が開口部１８４に対して位置決めされた状態で、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、保持ボール１８０と留め具１７８の端部１８６の間に配設される。保持リング１８８（図８のみ）を開口部１８４内に配設することにより、保持ボール１８０が開口部１８４を通じて完全に押出されることが防止可能である。取外すことなく保持部材１６６との関係において留め具１７８を軸方向に移動させることにより、図８Ｂに示すように、クイックリリース機構１６０によって顎部材４８をアクチュエーターアーム４６に固定することも可能であり、かつ、図８Ａに示すように、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６から取外すことも可能である。具体的には、図８Ｂに示すように、留め具１７８が保持部材１６６との関係において数回にわたって適切な方向に回転した際に、端部１８６が作動ボール１８２を後方に保持ボール１８０の間に押し込む。この移動により、保持ボール１８０は、半径方向を外向きに開口部１８４内に移動し、かつ、軸部１７０の外周を超えて環状溝１６４内に突出する。この位置において、保持部材１６６をアクチュエーターアーム４６に固定し、かつ、これにより、アクチュエーターアーム４６上において顎部材４８が保持される。
【００２８】
アクチュエーターアーム４６から顎部材４８を取外すことが望ましい場合には、留め具１７８を保持部材１６６との関係において反対方向に回転させる。留め具１７８の数回にわたる回転により、端部１８６が作動ボール１８２を保持ボール１８０に対して押圧しなくなる。次いで、アクチュエーターアーム４６から顎部材４８を引き離すことができる。環状溝１６４の傾斜した特性により、半径方向を内向きの力が保持ボール１８０に対して印加され、これにより、保持ボール１８０が軸部１７０内に押し込まれる。軸部１７０内に戻る保持ボール１８０の移動により、アクチュエーターアーム４６の前方部分５０から顎部材４８を取外すことができる。
【００２９】
従って、クイックリリース機構１６０によれば、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６に対して迅速かつ容易に装着すると共に取外すことが可能である。クイックリリース機構が動作するときは、留め具１７８は保持部材１６６から取外されない。むしろ、留め具１７８の数回にわたる単純な回転により、アクチュエーターアーム４６から保持部材１６６を係合解除するための端部１８６と作動ボール１８２の間の十分なクリアランスが得られる。逆に、反対方向における留め具１７８の数回にわたる単純な回転により、保持ボール１８０を環状溝１６４内に押し込むと共に保持部材１６６をアクチュエーターアーム４６に固定するための作動ボール１８２の十分な移動が生成される。この結果、このクイックリリース機構１６０は、様々なワークを受け入れるべくチャック２０を構成することができるように顎部材４８を交換するための容易かつ効率的な方法を提供する。
【００３０】
次に図９、１０を参照すると、顎部材２０１をアクチュエーターアーム２０２に固定するために使用可能な第２クイックリリース機構２００が示されている。アクチュエーターアーム２０２の中間および後方部分は、アクチュエーター４６を参照して前述したものと実質的に同一である。従って、中間および後方部分の図示および説明は省略する。但し、アクチュエーターアーム２０２の前方部分２０４は異なっている。前方部分２０４は、軸方向にアクチュエーターアーム２０２内に延在する中央ボア２０６を含む。端部に隣接した中央ボア２０６の第１部分２０８は、半径方向に細長いスロットである。第１部分２０８の後方の中央ボア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の後方に位置しており、かつ、これも円筒形であるが、第２部分２１０よりも小さな直径を具備している。半径方向に延在する環状の溝２１４が中央ボア２０６の第２部分２１０内に配設されている。段差を有する３つの貫通開口部２１６が環状溝２１４を通じて前方部分２０４の外周まで延在している。これらの開口部２１６は、前方部分２０４の周りにおいて均等に離隔可能である。別の貫通開口部２１８が、前方２０４を貫通し、かつ、開口部２１６の後方の中央ボア２０６の第２部分２１０内に延在している。
【００３１】
クイックリリース機構２００は、中央ボア２０６の第３部分２１２内に配設されたスプリング２２０を含む。保持部材２２２が中央ボア２０６のそれぞれの開口部２１６内に配設される。これらの保持部材２２２は、それぞれ、丸くなった内側の頭部２２４と、この頭部から延在する丸くなった端部２２８を具備した軸部２２６とを含む。段差を有する開口部２１６は、内側の頭部２２４の肩部と係合し、保持部材２２２が開口部２１６を完全に通過することを防止する。カム部材２３０が開口部２１８内に配設される。カム部材２３０は、頭部２３２と、この頭部から延在するピン２３４とを含む。ピン２３４は、頭部２３２に対して偏心した状態で装着されている（即ち、ピン２３４は、頭部２３２の回転軸からオフセットされている）。頭部２３２は、ツール凹部２３６を含み、このツール凹部は、開口部２１８内においてカム部材２３０を回転させるためのツールをその内部に受け入れるべく構成されている。スナップリング２３８により、カム部材２３０が開口部２１８内に保持されており、かつ、これにより、カム部材２３０は、外れることなく開口部２１８内において回転可能である。
【００３２】
作動部材２４０は、頭部２４２と、この頭部から延在する軸部２４４とを含む。頭部２４２は、中央ボア２０６のスロットを有する第１部分２０８と相補的になっている。軸部２４４は、中央ボア２０６の第２部分２１０の直径よりもわずかに小さな直径を有する略円筒形の端部部分２４６を含む。軸部２４４の頸部２４８が端部部分２４６と頭部２４２の間に配設されている。頸部２４８は、端部部分２４６と頭部２４２の間で変化する直径を具備しており、最小の直径は、頸部２４８の略中間点の場所に位置している。端部部分２４６は、その周面にスロット２５０を含む。スロット２５０は、カム部材２３０の偏心ピン２３４を受け入れる。カム部材２３０の回転により、スロット２５０が押圧され、これにより、作動部材２４０が中央ボア２０６内において軸方向に移動する。
【００３３】
顎部材２０１は、アクチュエーターアーム２０２の前方部分２０４を受け入れるべく構成された軸方向に延在する段差を有するボア２５４を具備する。ボア２５４の第１部分２５６は、円形であり、かつ、アクチュエーターアーム２０２の前方部分２０４の外部と相補的になっている。ボア２５４の第２部分２５８は、スロットになっており、かつ、作動部材２４０のスロット形の頭部２４２と相補的になっている。ボア２５４の第１部分２５６は、保持部材２２２の端部２２８を受け入れるべく構成された半径方向に延在する環状の溝２６０を含む。
【００３４】
クイックリリース機構２００により、顎部材２０１をアクチュエーターアーム２０２に対して容易かつ迅速に固定すると共に取外可能である。取外しを伴わないカム部材２３０の回転により、作動部材２４０が図１０Ａに示す開放位置と図１０Ｂに示す保持位置の間で軸方向に移動する。スプリング２２０が作動部材２４０を保持位置に向かって付勢する。図１０Ｂに示すように、クイックリリース機構２００が係合位置にあるときには、顎部材２０１は、保持部材２２２および環状溝２６０との相互作用を通じてアクチュエーターアーム２０２に固定されている。具体的には、スプリング２２０が作動部材２４０を前方に顎部材２０１に向かって付勢する。この結果、保持部材２２２の内側頭部２２４が作動部材２４０の端部部分２４６に係合する。この係合により、保持部材２２２が半径方向を外向きに押し出され、これにより、端部２２８が環状溝２６０に係合する。この係合により、アクチュエーターアーム２０２との関係における顎部材２０１の軸方向の移動が防止される。更には、作動部材２４０が係合位置にある状態では、頭部２４２は、段差を有するボア２５４の段差を有する第２部分２５８と、顎部材２０１と、の内部に配設される。頭部２４２と段差を有する第２部分２５８の係合により、顎部材２０１とアクチュエーターアーム２０２の間の相対的な回転が防止される。従って、係合位置にあるときには、顎部材２０１は、アクチュエーターアーム２０２に対して固定されており、かつ、アクチュエーターアーム２０２は、顎部材２０１がワークを保持および解放できるように旋回可能である。
【００３５】
顎部材２０１を取外すことが望ましい場合には、適切なツールにより、カム部材２３０を開口部２１９内において取外すことなく回転させる。カム部材２３０の回転により、ピン２３４が、スプリング２２０の付勢力に抗して作動部材２４０をアクチュエーターアーム２０２内において後方に押し出す。作動部材２４０の後方への移動の結果、図１０Ｂに示すように、保持部材２２２の内側頭部２２４が作動部材２４０の頸部２４８に位置決めされる。次いで、顎部材２０１をアクチュエーターアーム２０２との関係において軸方向に移動させることができる。保持部材２２２の端部２２８が環状溝２６０内に突出している場合には、環状溝２６０のテーパー化した特性と、端部２２８の丸くなった特性と、により、半径方向を内向きの力が保持部材２２２に対して印加され、これにより、保持部材２２２が半径方向を内向きに移動して頸部２４８との係合状態となり、この結果、顎部材２０１を作動アーム２０２から取外すことができる。顎部材２０１がアクチュエーターアーム２０２から取外されたら、ユーザーは、カム部材２３０を解放可能であり、この結果、作動部材２４０は、定位置に留まることも可能であり、またはスプリング２２０の影響下において前方に移動することも可能である。
【００３６】
顎部材２０１を作動アーム２０２に装着するには、必要に応じて、カム部材２３０を回転させることにより、作動部材２４０を後方に作動アーム２０２内に移動させる。この結果、保持部材２２２が半径方向を内向きに移動可能である。顎部材２０１をアクチュエーターアーム２０２の前方部分２０４に配置するときに、端部２２８の丸くなった特性により、顎部材２０１によって保持部材２２２を半径方向を内向きに押し込むことができる。顎部材２０１がアクチュエーターアーム２０２に堅固に配置されたら、カム部材２３０を回転させ、クイックリリース機構２００を図１０Ａに示す係合位置に移動させることができる。いくつかの例においては、係合解除位置から係合位置へのクイックリリース機構２００の移動は、カム部材２３０が係合解除位置において保持状態から解放されたときに、スプリング２２０の影響の結果としてそのすべてを実行可能である。
【００３７】
従って、開示対象の実施形態による第２クイックリリース機構２００により、顎部材２０１をアクチュエーターアーム２０２に容易かつ迅速に装着すると共に取外可能である。顎部材２０１は、その内部にワークを保持するための望ましい把持表面または形状を提供するために機械加工可能なブランクとして示されていることを理解されたい。
【００３８】
次に図１１、１２を参照すると、開示対象の実施形態によるアクチュエーターアーム３０２へ／から顎部材３０１を迅速かつ容易に装着すると共に取外すことができる第３のクイックリリース機構３００が示されている。この第３クイックリリース機構３００においては、アクチュエーターアーム３０２の中間および後方部分は、前述のアクチュエーターアーム４６の中間および後方部分と実質的に同一である。従って、中間および後方部分の図示および説明は省略する。但し、アクチュエーターアーム３０２の前方部分３０４は異なっている。前方部分３０４は、略円筒形であり、かつ、半径方向を内向きに延在する凹部３０６をその内部に含む。複数の貫通開口部３０８が、前方部分３０４の中央ボア３１０内に凹部３０６を通じて延在している。リング部材３１２が、凹部３０６内において前方部分３０４の周りに嵌合するように構成されている。リング部材３１２は、凹部３０６内の開口部３０８とアライメントされた複数のテーパー状に形成された開口部３１４を含む。複数の保持ボール３１６が、中央ボア３１０内に配設され、かつ、開口部３０８、３１４を通じて半径方向を外向きに延在可能である。開口部３０８、３１４との関係における保持ボール３１６の半径方向の移動により、後述するように、顎部材３０１をアクチュエーターアーム３０２に対して固定すると共に取外すことができる。
【００３９】
作動部材３２０がカム部分３２２を含み、このカム部分は、複数の略円筒形の表面３２４を具備し、これらの略円筒形の表面は、その間に配設された複数の湾曲部３２６を有する。湾曲部３２６は、図１２において最良に観察されるように、隣接する円筒形表面３２４の間で変化する半径方向の寸法を具備している。軸部３２８が、カム部分３２２から前方に延在すると共に、頭部３３０を含み、この頭部は、後述するように、アクチュエーターアーム３０２内において取外すことなく作動部材３２０を回転させるためのツールと係合可能である。
【００４０】
端部プレート３３２は、前方部分３０４の端部に付着して、中央ボア３１０内において作動部材３２０および保持ボール３１６を固定すると共にアクチュエーターアーム３０２の前方部分３０４上にリング部材３１２を保持するために、構成されている。端部プレート３３２は、複数の留め具３３４により、アクチュエーターアーム３０２に固定可能である。端部プレート３３２は、中央ボア３３６を含み、この中央ボアを通じて頭部３３０および作動部材３２０の軸部３２８が延在する。一対の突出部３３８が端部プレート３３２から延在しており、これらは、中央ボア３３６の中心軸からオフセットされている。突出部３３８は、顎部材３０１の中央ボア３４０の端部において相補的なオフセットされた凹部と係合し、アクチュエーターアーム３２０と顎部材３０１の間の相対的な回転を防止する。
【００４１】
顎部材３０１の中央ボア３４０は、半径方向に延在する環状の溝３４２を含む。環状溝３４２は、顎部材３０１がアクチュエーターアーム３０２上に配置されると、開口部３０８、３１４が一直線上に配置される。顎部材３０１およびアクチュエーターアーム３０２との関係における作動部材３２０の取外しを伴わない回転により、顎部材３０１をアクチュエーターアーム３０２に固定すると共に取外すことを可能にするためのアクチュエーターアーム３０２および顎部材３０１との関係における保持ボール３１６の半径方向の移動が生成される。
【００４２】
図１２Ａに示すように、保持ボール３１６が作動部材３２０の湾曲部３２６と係合すると、保持ボール３１６は、環状溝３４２内に延在しない。この位置においては、顎部材３０１をアクチュエーターアーム３０２から取外すと共にその上部に配置可能である。顎部材３０１をアクチュエーターアーム３０２に対して保持するには、作動部材３２０をアクチュエーターアーム３０２および顎部材３０１との関係において回転させる。この相対的な回転により、湾曲部３２６が、保持ボール３１６を、半径方向を外向きに、開口部３０８、３１４を通じて、かつ、環状溝３４２内に、押し込む。十分な回転により、円筒形表面３２４は、保持ボール３１６と係合し、最大の半径方向外側の位置を保持ボール３１６に提供する。この位置において、顎部材３０１は、保持ボール３１６により、アクチュエーターアーム３０２に対して軸方向に固定される。突出部３３８が顎部材３０１とアクチュエーターアーム３０２の間の相対的な回転を防止する。
【００４３】
顎部材３０１を解放するには、保持ボール３１６が湾曲部３２６と係合すると共に半径方向を内向きに移動することができるように、作動部材３２０を反対方向に回転させる。顎部材３０１を解放する際に、アクチュエーターアーム３０２との関係における顎部材３０１の軸方向の移動によって保持ボール３１６に対して半径方向を内向きの力を印加して半径方向を内向きの保持ボール３１６の移動を容易にすることができるように、環状溝３４２は、傾斜表面を具備可能である。
【００４４】
従って、開示対象の実施形態による第３クイックリリース機構３００により、顎部材３０１をアクチュエーターアーム３０２に対して容易かつ迅速に固定すると共に取外可能である。この場合にも、顎部材３０１は、ブランクとして示されており、かつ、顎部材３０１用の望ましい把持形状を提供するために機械加工可能であることを理解されたい。
【００４５】
次に図１３を参照すると、顎部材４００をアクチュエーターアーム４０３の前方部分４０２に保持するための別の方法の断面図が示されている。具体的には、前方部分４０２はネジを形成した中央ボア４０４を含む。一条ネジを備えた留め具４０６を中央ボア４０４内に固定し、顎部材４００を前方部分４０２に保持可能である。前方部分４０２は、中央ボア４０４の軸方向の中心との関係において偏心した一対の突出部４０８を包含可能である。これらの突出部４０８は、顎部材４００内のボア４０９の端部における相補的な凹部と係合して顎部材４００とアクチュエーターアーム４０３の間の相対的な回転を防止可能である。従って、必要に応じて、一条ネジを備えた留め具４０６を使用し、顎部材４００をアクチュエーターアーム４０３に保持可能である。但し、一条ネジを備えた留め具４０６の使用は、クイックリリース機構１６０、２００、および３００を参照して前述したクイックリリース能力を提供しないことを理解されたい。更には、一条ネジを備えた留め具４０６は、顎部材４００を交換するために、取外される。
【００４６】
図１４は、クイックリリース式顎部材４８を具備するチャック２０の第５実施形態の斜視図である。この実施形態では、顎部材４８は、ばね式ロックピン４１０により、アクチュエーターアーム４６に固定可能である。詳細に後述するように、ばね式ロックピン４１０は、軸方向に、半径方向において、或いは、これらの組合せにおいて、アクチュエーターアーム４６および／または顎部材４８を貫通して延在し、これらのコンポーネントを１つに固定可能である。スプリング力がピン４１０を第１方向においてロック位置に付勢し、反対の第２方向における反対の力がそれぞれのスプリングを圧縮してピン４１０をアンロック位置に移動させる。従って、ばね式ピン４１０は、顎部材４８とアクチュエーターアーム４６のためのクイックロック機構およびクイックリリース機構を可能にする。特定の実施形態では、後述するように、ばね式ロックピン４１０は、ロック位置とアンロック位置の間で、アクチュエーターアーム４６および顎部材４８を貫通して傾斜した状態で延在可能である。
【００４７】
図１４に示すように、顎部材４８は、アクチュエーターアーム４６内の空洞４１２に挿入可能である。つまり、アクチュエーターアーム４６および顎部材４８は、同軸状の構成を有しており、アクチュエーターアーム４６は、空洞４１２内の顎部材４８の周りに配設された略環状の壁４１３を具備している。従って、顎部材４８の外径は、アクチュエーターアーム４６の外径よりも小さい。このアクチュエーターアーム４６内における顎部材４８の同軸状の構成により、前述の実施形態において説明したものよりも軽量のチャック２０を製造可能である。後程詳述するように、それぞれの顎部材４８は、顎部材解放ツール４１４をアクチュエーターアーム４６内に挿入すると共にばね式ロックピン４１０をロック位置からアンロック位置に圧縮することにより、アクチュエーターアーム４６から分離可能である。図１４は、１つの顎部材４８についてのみ、この取外しプロセスを示しているが、同一の方法をその他の顎部材４８にも適用可能である。
【００４８】
図１５は、図１４に示したチャック２０の第５実施形態の断面であり、ばね式ロックピン４１０を圧縮する顎部材解放ツール４１４を示している。顎部材４８は、ワーク保持部分４１６と、シャフト部分４１８とを具備する。図示すように、シャフト部分４１８は、アクチュエーターアーム４６の空洞４１２内に嵌合している。空洞４１２内に位置したら、シャフト部分４１８内に配置されたばね式ロックピン４１０により、顎部材４８を定位置に保持可能である。図示の実施形態では、ばね式ロックピン４１０は、アクチュエーターアーム４６の環状壁４１３との関係におけるロック位置とアンロック位置の間で顎部材４８のシャフト部分４１８を貫通して延在している。具体的には、ばね式ロックピン４１０は、アクチュエーターアーム４６および顎部材４８の長手方向の中心軸４１９との関係において角度４１７を有する軸４１５に沿った直線移動経路を具備している。特定の実施形態では、角度４１７は、０°より大きく、かつ、９０°より小さいものとすることができる。例えば、角度４１７は、約０°〜９０°、０°〜６０°、０°〜４５°、０°〜３０°または０°〜１５°の範囲とすることができる。更なる例によれば、角度４１７は、約５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°または４５°、或いは、これらの間の任意の角度とすることができる。更に後述するように、ばね式ロックピン４１０は、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６と相互接続することにより、軸４１９に沿った顎部材４８の軸方向の移動、軸４１９を中心とした顎部材４８の回転移動、またはこれらの組合せを防止可能である。ツール４１４を使用してスプリングに抗する対向力を生成可能であり、これにより、ロック位置からアンロック位置へのばね式ロックピン４１０の移動を可能にしている。
【００４９】
図１６は、本実施形態の顎部材４８およびアクチュエーターアーム４６の断面である。図１５と同様に、この図は、アクチュエーターアーム４６の空洞４１２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、テーパー状に形成されたセクション４２０（例えば、円錐形）と、まっすぐなセクション４２２（例えば、円筒形）とを具備可能であり、これらは、空洞４１２のテーパー状に形成された内部表面４２１およびまっすぐな円筒形内部表面４２３と係合するように構成されている。テーパー状に形成されたセクション４２０は、顎部材４８がアクチュエーターアーム４６と無関係に移動しないように、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６に対して位置決めするよう機能している。つまり、顎部材４８のテーパー状に形成されたセクション４２０とアクチュエーターアーム４６のテーパー状に形成された内部表面４２１との係合によって、顎部材４８はアクチュエーターアーム４６に対して自動的に同軸上に配置され、かつ、締まりばめ（例えば、完璧なまたは略完璧な嵌合）を提供している。例えば、テーパー状に形成されたセクション４２０と表面４２１の間の境界面は略円錐形であり、かつ、軸４１９を中心とした同軸状をなしており、これにより、顎部材４８は、挿入の際に軸４１９に向かって徐々に移動する。同時に、略円錐形の境界面は、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６の空洞４１２内において更に堅固に保持することができるように、顎部材４８とアクチュエーターアーム４６の間のギャップまたは締めしろを最終的に閉鎖する。
【００５０】
対照的に、まっすぐなシャフトがまっすぐな空洞内に勘合される場合には、シャフトの直径は空洞の直径よりも小さい。この直径の差により、例えば、シャフトと空洞の間の摩擦によってシャフトの挿入が妨げられる状態などのロックされる可能性が実質的に低減または除去される。シャフトの直径をわずかに低減することにより、シャフトは、自由に空洞内に進入可能である。残念ながら、相対的に小さな直径は、空洞内におけるシャフトのなんらかの移動を結果的にもたらす可能性がある。このため、ばね式ロックピン４１０によって定位置に保持されたら、テーパー状に形成されたセクション４２０と表面４２１の間のテーパー状に形成された（例えば、円錐形の）境界面が、アクチュエーターアーム４６との関係における顎部材４８の移動の可能性を実質的に低減または除去している。
【００５１】
特定の実施形態では、シャフト部分４１８および空洞４１２は、空洞内におけるシャフトの移動の可能性を実質的に低減または除去するために、角度４２５を有してテーパー化可能である。例えば、角度４２５は、約１°〜３０°、１°〜２０°、１°〜１５°または１°〜１０°の範囲とすることができる。特定の実施形態では、角度４２５は、約５°〜１０°であるか或いは少なくとも７．５°をよりも大きい範囲とすることができる。角度４２５は、ロック角度または非ロック角度とすることができる。非ロック角度は、約７．５°よりも大きい角度として定義可能であり、この場合には、シャフトは、抵抗力を伴うことなく、実質的に等しい直径の空洞内に挿入可能である。テーパーの角度４２５が非ロック角度である場合には、シャフト部分４１８のテーパー状に形成されたセクション４２０および空洞４１２のテーパー状に形成された内部表面４２１の直径は、実質的に同一とすることができる。このような実施形態では、直径が実質的に同一であるため、シャフト部分４１８は、空洞４１２内において移動不能である。本実施形態では、まっすぐなセクション４２２との関係におけるテーパー状に形成されたセクション４２０の角度４２５は、約８°とすることができる。この構成においては、シャフト部分４１８は、アクチュエーターアーム４６との関係における顎部材の移動を制限しつつ、抵抗力を伴うことなく、実質的に等しい直径を具備する空洞４１２内に挿入可能である。
【００５２】
テーパー状に形成されたセクション４２０の直径は、テーパー状に形成された内部表面４２１と実質的に同一とすることができるが、まっすぐなセクション４２２の直径は、挿入を容易にするために、まっすぐな円筒形内部表面４２３の径よりも僅かに小さくすることができよう。但し、テーパー状に形成されたセクション４２０が空洞４１２のテーパー状に形成された内部表面４２１と締まりばめを形成するため、顎部材４８は、まっすぐなセクション４２２の相対的に小さな直径にも拘わらず、アクチュエーターアーム４６との関係において実質的に移動不能である。まっすぐなセクション４２２は、操作者が顎部材４８を空洞４１２の軸４１９に沿って取外すことを保証可能である。
【００５３】
前述のように、顎部材４８は、ばね式ロックピン４１０により、アクチュエーターアーム４６に固定可能である。図示の実施形態では、ピン４１０は、通路４２７内においてアクチュエーターアーム４６の環状壁４１３の凹部４２４内のロック位置に向かって軸４１５に沿ってスプリング付勢または弾発されている。凹部４２４内に延在すると、ばね式ロックピン４１０は、軸４１９に沿った顎部材４８の軸方向の移動を防止する。つまり、ピン４１０は、（例えば、ツール４１４を介した）反対の力によってピン４１０が凹部４２４から離れるように付勢される時点まで、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６の空洞４１２内に保持する。
【００５４】
シャフト部分４１８との関係におけるピン４１０の角度４１７は、前述のように、任意の適切な角度とすることができる。例えば、角度４１７は、少なくとも７．５°の非ロック角度とすることができる。角度４１７が非ロック角度である場合には、ばね式ロックピン４１９は、ピン４１０と通路４２７の間のギャップを伴うことなく、凹部４２４内におよびこれら外に軸４１５に沿って移動可能である。このような実施形態では、ロックピン４１０は、締めしろギャップの実質的な低減または除去に起因してアクチュエーターアーム４６との関係における顎部材４８の移動を極小化しつつ、定位置に顎部材４８を保持可能である。
【００５５】
ばね式ロックピン４１０は、頭部４２６と、スプリング４２８と、通路４２７内に配設されるドエル４３０とを包含可能である。頭部４２６にネジを形成することが可能であり、これにより、顎部材４８の通路４２７内の形成された孔４２９内に捩じ込むことにより、ピン４１０を顎部材４８に固定するために機能可能である。ツールをツール凹部４３２に挿入することにより、頭部４２６を回転させて通路４２７の入口の孔４２９内における頭部の深さを調節し、これにより、顎部材４８との関係におけるピン４１０の位置を変更可能である。スプリング４２８を頭部４２６に結合させ、ドエル４３０を凹部４２４内におけるそのロック位置に付勢可能である。特定の実施形態では、組立の際に、頭部４２６の深さを定位置において調節および固定可能である。例えば、製造者は、操作者がツール凹部４３２を介して頭部４２６を回転させることによって頭部の深さを変更することができないように、定位置において頭部４２６をタック溶接可能である。
【００５６】
図示の実施形態では、ばね式ロックピン４１０を収容する通路４２７は、凹部４２４の近傍のツール開口部またはレセプタクル４３４に繋がっている。レセプタクル４３４および凹部４２４は、空洞４１２の基部領域内に配置されている。レセプタクル４３４は、通路４２７および軸４１５および４１９との関係において傾斜している。例えば、レセプタクル４３４は、通路４２７の軸４１５とレセプタクル４３４の軸４３３の間に角度４３１を具備可能である。角度４３１は、約０°〜９０°、０°〜６０°、０°〜４５°、０°〜３０°または０°〜１５°の範囲とすることができる。例えば、角度４３１は、約１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°または４５°、或いは、これらの間の任意の角度とすることができる。レセプタクル４３４により、ツール４１４を挿入し、ピン４１０を凹部４２４から離れるように付勢することにより、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６から解放することができる。
【００５７】
図１７、１８は、チャック２０の１つの実施形態の断面図であり、アクチュエーターアーム４６から顎部材４８を取外すプロセスを示している。図１７に示すように、ツール４１４は、レセプタクル４３４を通じて延在し、ドエル４３０に係合すると共にドエル４３０と頭部４２６の間のスプリング４２８を圧縮可能である。具体的には、ツール４１４は、矢印４３５によって示すように、レセプタクル４３４および通路４２７内に直線的にかつ旋回自在に延在可能である。スプリング４２８が圧縮するのに伴って、ツール４１４は、矢印４３７によって示すように、凹部４２４から離れて頭部４２６に向かうように、ドエル４３０を移動させる。スプリング４２８が十分に圧縮されたら、ドエル４３０は、もはや、アクチュエーターアーム４６から離れる方向における顎部材４８の移動を防止しなくなる。この結果、凹部４２４から外にドエル４３０を引き出すことにより、アクチュエーターアーム４６の空洞４１２からの顎部材４８の移動および取外しが可能となる。
【００５８】
図１８は、アクチュエーターアーム４６から分離された顎部材４８を示している。この図から観察可能なように、顎部材４８が除去されたら、ばね式ロックピン４１０は、そのオリジナルの長さに戻ることができる。顎部材４８が分離された後に、顎部材解放ツール４１４は、レセプタクル４３４から除去可能である。この時点において、別の顎部材４８をアクチュエーターアーム４６に固定可能である。ドエル４３０の丸くなった先端部およびシャフト４１８との関係におけるばね式ロックピン４１０の角度に起因し、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６に挿入すると、スプリング４２８が圧縮され、かつ、顎部材４８の平行移動が可能となる。但し、ドエル４３０が凹部４２４に到達した際に、スプリング４２８が復元し、これにより、ドエル４３０を凹部４２４内に付勢可能である。ドエル４３０が凹部４２４の内部に位置したら、顎部材解放ツール４１４によるスプリング４２８の圧縮を伴うことなくは、顎部材４８をアクチュエーターアーム４６から取外すことができなくなる。
【００５９】
図１９は、チャック２０の１つの実施形態の斜視図であり、アクチュエーターアーム４６の空洞４１２内の凹部４２４の詳細を示している。図１９に示すように、凹部４２４は、ドエル４３０の寸法に整合するために成形可能である。更には、この図は、ドエル４３０が凹部４２４に進入した際に顎部材４８がアクチュエーター４６に固定されると共にスプリング４２８を圧縮することなくは取外し不能となることを接触によって保証可能であることを示している。更には、凹部４２４は、ドエル４３０に整合するように成形されているため、顎部材は、シャフト４１８の軸４１９を中心として回転不能である。特定の実施形態では、ロックピン４１０は、顎部材４８を空洞４１２内に軸方向に挿入すると共にピン４１０が凹部４２４とアライメントする時点まで回転させた後に、凹部４２４と係合可能である。その他の実施形態では、顎部材４８およびアクチュエーターアーム４６は、ピン４１０と凹部４２４がアライメントするように顎部材４８を空洞４１２内にガイドするための１または複数のアライメント形状またはガイド（例えば、ガイドピンおよびスロット）を包含可能である。
【００６０】
前述のように、図１４〜図１９の実施形態は、相対的に軽量のチャック２０を結果的にもたらすことができる。ハイブリッド型のチャック本体を利用することにより、重量を更に低減可能である。このタイプのチャック本体は、コアと、シェルとを具備可能であり、コアは、複合材料から製造され、かつ、シェルは、金属から製造される。本実施形態をハイブリッド型のチャック本体と共に利用する組合せは、従来のチャック構成との比較において、約３８％の重量低減を実現可能である。相対的に軽量のチャックは、加速するために消費するエネルギーが相対的に少なく、その結果、電力の節約と、モーター寿命の改善とをもたらすことができる。更には、相対的に軽いチャックは、相対的に小さなモーターを使用したチャック２０の駆動を容易にすることができる。これらの相対的に小さなモーターは、通常は、旋盤である機械加工装置のコストを低減可能である。
【００６１】
開示対象の実施形態のクイックリリース機構および一体型の非分割型上部軸受は、新しいチャック組立体内において一緒にまたは別個に使用することも可能であり、或いは、これらの特徴を具備しない既存のチャック組立体を改良するために、一緒にまたは別個に使用することも可能である。これを円滑に実行するために、既存のチャック組立体をアップグレードするためのキットを販売可能である。具体的には、図５に示すように、改良キット５００は、アクチュエーターアーム４６と、ホーミング機構１２０と、封止リング組立体８４と、前方軸受組立体８０と、クイックリリース機構１６０と、顎部材４８とを包含可能である。顎部材４８は、保持対象の特定のワークのために購入者によって機械加工されるブランクとして提供することも可能であり、或いは、ワークを保持するために望ましい構成において予め機械加工しておくことも可能である。任意選択により、改良キット５００は、端部キャップ７０と、スプリング７２とをも包含可能である。改良キット５０に含まれるクイックリリース機構は、本明細書に記述されているクイックリリース機構の何れかとすることができることを理解されたい。更には、必要に応じて、改良キット５００は、クイックリリース機構の代わりに、一条ネジを備えた留め具４０６を使用して顎部材を関連するアクチュエーターアームに対して保持するように構成することも可能である。従って、改良キット５００を使用して既存のチャック組立体を改良し、一体型の非分割型上部軸受および／またはクイックリリース機構および／または単一留め具装着法の利益を提供可能である。
【００６２】
開示された実施形態によるワーク保持チャックは、高速アプリケーションにおいて使用するのに好適である。例えば、開示された実施形態によるチャックは、３，０００ＲＰＭを超える速度においてチャック組立体を回転させる旋盤またはその他の機械加工装置において使用可能である。但し、開示された実施形態の利益のすべてを実現することはできないであろうが、このチャック組立体は、相対的に低速のアプリケーションにおいて使用することも可能であることを理解されたい。更には、開示された実施形態のクイックリリース機構と非分割型の一体型前方軸受を一緒にまたは別個に使用することも可能であることを理解されたい。更には、クイックリリース機構および／または非分割型の一体型前方軸受を、本明細書に開示されているアクチュエータープレート３０以外の手段によって駆動されるアクチュエーターアームと共に使用することも可能である。例えば、開示された実施形態の非分割型の一体型軸受および／またはクイックリリース機構は、米国特許第6,655,699号「６つの顎部材を均等に配置したチャック」に開示されているような均等チャック内に配設されたアクチュエーターアーム上において使用可能であり、この特許文献の開示内容は、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される。更には、開示された実施形態は、３つの作動アームおよび３つの顎部材を有するチャックを具備しているが、３つよりも多くのまたは少ない数のアクチュエーターアームおよび／または顎部材を使用することも可能であることを理解されたい。従って、開示された実施形態は、特定の挿絵および図面を参照して説明したが、本開示を逸脱することなく、図示のものに対して変更を実施可能であることを理解されたい。従って、以上の説明は、その特性が、例示を目的としたものに過ぎず、かつ、変形を、開示された実施形態の精神および範囲からの逸脱と見なすべきではない。
【００６３】
本明細書においては、本発明の特定の特徴についてのみ図示および記述したが、当業者には、多数の変更および変形が想起されよう。従って、添付の請求項は、本発明の真の精神に含まれるそれらすべての変更および変形を包含するものと解釈されたい。
【符号の説明】
【００６４】
３    ワーク
５    ユーザー入力
６    制御装置
７    回転駆動装置
８    潤滑剤供給源
９    潤滑剤ポンプ
１０    切削工具
１１    流体供給源
１２    顎部材アクチュエーター
１５    シャフト
１７    軸
２０    チャック
２２    ハウジングサブ組立体
２４    本体
２６    端部プレート
２８    空洞
３０    アクチュエータープレート
３２    前方ハブ
３４    中央ボア
３６    前面
３８    カバープレート
４０    中央ボア
４２    後方ハブ
４４    複数の開口部
４５    複数の開口部
４６    アクチュエーターアーム
４８    顎部材
５０    前方部分
５２    後方部分
５４    中間部分
５６    後方軸受
５８    開口部
６０    キー
６６    前方軸受
７０    端部キャップ
７２    スプリング
７４    中央ボア
８０    前方軸受組立体
８２    ボア
８４    封止リング組立体
８６    留め具
９４    フランジ部分
９６    後方部分
【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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【国際調査報告】
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