JP2724922B2 - チャック組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械のための高速
チャック組立体に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械はチャック組立体が据え付け可
能である回転可能部材を含む。チャック組立体は、種々
の機械加工作業が行なわれるワークピースを連結するよ
うに作用する。図１を参照すると、これらの目的のため
の典型的な従来のチャック組立体１０は、滑動可能に据
え付けられたピストンを有する、軸線方向に整列された
円筒状の空間（図示せず）を備える本体１２を含む。空
気圧力が、前記ピストンの一方の側または他方の側に前
記ピストンと本体１２との間の相対軸線方向運動を生じ
させるために加えられる。前記従来のチャック組立体
は、さらに、マスタージョー１６が滑動可能に配置され
た、三つの放射方向に整列されたチャンネル１４を含
む。チャンネル１４は本体１２、または、前記ピストン
に接続された部材に配置することができる。各マスター
ジョーの放射方向外方または放射方向内方の表面は、典
型的には、くさび面を規定するようにチャック組立体１
０の回転軸線に対して角張らせて整列されている。前記
従来のチャック組立体１０は、さらに、前記本体または
前記ピストンに固定されるアクチュエータ（図示せず）
を含む。前記アクチュエータは、各マスタージョー１６
上の対応するくさび面と滑動可能に係合された傾斜くさ
び面を含む。この構成のもとで、前記ピストンおよび前
記本体間の相対軸線方向運動が前記アクチュエータおよ
びマスタージョー１６間の対応軸線方向運動を生じさせ
る。しかし、マスタージョー１６および前記アクチュエ
ータの協働くさび面は、この軸線方向運動を各チャンネ
ル１４内のマスタージョー１６の放射方向へ向けられた
滑動可能の運動に変える。把持ジョーは剛性を有するが
マスタージョー１６に移動可能に据え付け可能であり、
また、マスタージョー１６と共に放射方向運動を受け
る。典型的な従来のチャック組立体１０では、前記アク
チュエータが一軸線方向に移動して前記ワークピースを
強固に把持するためにジョー１６を内方へ進め、あるい
は、相対する軸線方向へ移動してジョー１６を外方へ移
動させ、前記ワークピースを開放する。

【０００３】また、前記従来のチャック組立体１０は、
前記工作機械が前記チャックに把持されたワークピース
に対する適当な機械加工作業を行なうことができるよう
に回転可能でなければならない。しかし、前記チャック
の回転は、前記ワークピースを把持するために前記ピス
トンの一方の側または他方の側に選択的に加えられる空
気圧力の妨げになってはならない。これらの必要な回転
および把持機能を得るため、前記従来のチャックの本体
１２は、典型的には、軸線方向に伸びる穴を有する工作
機械の回転可能部に据え付けられている。回転可能の空
気管組立体１８が前記工作機械の前記軸線方向に伸びる
穴を通過しており、また、本体１２との共回りのために
該本体に固定されている。空気管組立体１８は、本体１
２の前記ピストンの一方の側または他方の側に圧縮空気
を選択的に導入するための複数のほぼ同心的な管を含
む。特に、前記空気管組立体の中心部は前記ピストンの
前方側に圧縮空気を発し、他方、前記中心の管の回りの
環状空間は前記ピストンの後方側に圧縮空気を導入する
ために利用される。空気管組立体１８は、典型的には、
チャック組立体１０が据え付けられる工作機械の幾何学
的配列に応じて約４６ｃｍ（約１８．０インチ）および
約１２２ｃｍ（約４８．０インチ）の間の範囲にある。
従来の空気管組立体１８は前記工作機械の前記穴の後側
から伸び、また、圧縮空気を前記ピストンの一方の側ま
たは他方の側に選択的に導入するための空気ロータリジ
ャーナル２０に据え付けられている。空気ジャーナル２
０は、チャックの本体１２および空気管組立体１８がこ
れらが据え付けられた工作機械の作動下で回転する間、
静止状態を維持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１に示す典型的な従
来のチャック組立体１０は約４，０００ｒｐｍまでの回
転速度では良好に作動する。より高い回転速度では、し
ばしば、前記ジョーに及ぼされる遠心力が前記ピストン
に及ぼされた空気圧力を上回り、前記ジョーを外方へ進
め、これにより、前記ワークピースに対する把持力を喪
失させる。多くの従来のチャック組立体は、遠心力の作
用を機械力と相殺して高回転速度での前記ジョーの内方
への把持力を保持するように意図された釣合重錘を有す
る複雑な組立体の採用を試みた。しかし、このタイプの
チャック組立体は非常に複雑でありかつ高価であり、ま
た、常に良好に作動するとは限らない。

【０００５】米国特許第４，６７６，５１６号明細書
は、非常に簡単な構造のチャックを示すが、しかし、そ
れは比較的高回転速度において良好に作動する。特に、
上記米国特許第４，６７６，５１６号明細書に示された
チャックは、チャック本体およびジョーの回りに同心的
に配置されたアクチュエータリングを含む。このアクチ
ュエータリングは、前記ジョーに作用する遠心力に応答
して放射方向に固定された位置で前記ジョーを保持する
ようにする。加えて、上記米国特許第４，６７６，５１
６号明細書に示されたチャックのある実施例は、ワーク
ピースを把持するための方向に前記ピストンまたは前記
チャック本体を進めるための非常に簡単な釣合重錘を含
む。回転速度が増大すると、前記釣合重錘が及ぼす力が
遠心力の効果を少なくとも部分的に相殺するように前記
チャックに働く。

【０００６】ある機械加工作業は、現在、さらに高い回
転速度を要求する。例えば、一方の側に軸線方向に整列
された複数のくぼみを有する金属製のディスクが、ビデ
オカセットテープに磁気的に符号化された信号を読み取
るビデオカセットレコーダに用いられている。前記ディ
スクは、滑らかさおよび同心性の双方に関する非常な精
密さをもって製造されなければならない。精密さの要求
および製造効率の競争要求が、非常に高回転速度で作動
する工作機械を求める。８，０００ｒｐｍの工作機械の
回転速度がしばしば要求され、また、１０，０００ｒｐ
ｍ〜１２，０００ｒｐｍの範囲にある速度がより好まし
いと考えられている。これらの従来技術の機械加工作業
における制御要素は、これらの高回転速度でワークピー
スをまちがいなく保持する前記従来のチャック組立体の
能力である。上記米国特許第４，６７６，５１６号明細
書に示されたチャックが上に挙げた回転速度に近い回転
速度で効果的であることは証明されているが、重大な機
械加工上の不精密さが回転可能の空気管組立体に起因し
ていることが発見された。より詳細には、小さい寸法上
の不正確さが、長く薄い壁の管には避けられない。注意
深く製造された管でさえも、保管、取付または使用の間
に、その長さに沿ったどこかで非同心的配置をもちやす
い。同心管と称されているものの任意の一つにおける小
さい偏心でも、従来のチャック組立体では高速回転速度
に近付くに従ってかなりの振動をもたらす。偏心の効果
を生じさせる偏心および振動の可能性は、前記空気管組
立体の長さが増大するに従って増大する。これらの振動
は、高い回転速度での機械加工によって得られる精密さ
および効率を非常に相殺する。

【０００７】低回転速度で非常に効率的なチャック組立
体が米国特許第４，３４９，２０７号明細書に示されて
いる。上記米国特許第４，３４９，２０７号明細書に示
されたチャックは空気管組立体を完全に避け、前記チャ
ックの前部作業端に近接したまた前記チャックが据え付
けられた工作機械の前方の位置からピストンの一方また
は他方の側に空気流を選択的に加える。前記チャックの
回転把持要素に非常に近接した、放射方向外方の空気供
給手段の配置は、非常に高い回転速度における作業を阻
害する偏心および不均等な力を生じさせる。前記チャッ
クが非常に有効である低回転速度ではこれらの制約は問
題を生じさせない。

【０００８】また、従来、コレット型チャックがあり、
このチャックでは、全体に錐台形状の把持ヘッドが、金
属製の把持ジョーと、錐台形状の締付けヘッドの周囲に
配置されたエラストマまたは弾性部材との交互配列によ
って規定されている。把持は、前記ジョーをこれらの不
偏位置から内方へ進めることにより生じる。前記弾性部
材の提供により、前記コレットからのワークピースの移
動のための前記コレットの開放を容易にする。米国特許
第４，２１４，７６６号明細書に示されたコレットには
先に言及した高回転速度に関しての目的がなく、しか
も、これに設けられたエラストマ材料は遠心力の作用を
克服しない。さらに、上記米国特許第４，２１４，７６
６号明細書に記載されたコレットは、図１に示すような
従来の空気管組立体を採用していない。

【０００９】上記したことに鑑み、本発明は、非常に高
い回転速度において調和した把持力を維持することがで
きるチャック装置を提供することを目的とする。

【００１０】本発明の他の目的は、高回転速度での過度
の振動を回避するチャック装置を提供することにある。

【００１１】さらに、本発明の他の目的は、細長い空気
管組立体の偏心を実質的に免れた高速チャック装置を提
供することにある。

【００１２】さらに、本発明の他の目的は、高回転速度
でのワークピースに対する均一な把持力を高めるチャッ
クを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段、発明の作用および効果】
本発明は、チャック組立体に複数の空気圧力供給を行な
うための、回転可能の工作機械に設けられた穴を経て伸
びる細長い空気管組立体を採用するタイプのチャック装
置に向けられている。主題のチャック装置のための空気
管組立体は、工作機械の後側またはその近傍に配置され
た分配ハウジングから前記工作機械の前側またはその近
傍のジャーナルへ回転不能に伸びる。前記ジャーナル
は、非回転の空気管組立体に堅固にかつ回転不能に据え
付けられており、また、後述するように、前記チャック
組立体の適当な場所に圧縮空気を選択的に導入するため
のマニホルドとして機能する。

【００１４】チャック本体が、工作機械によって駆動さ
れる急速回転のために前記ジャーナルに関して回転可能
に据え付けられている。前記チャック本体と前記ジャー
ナルとの境界面は、複雑なブシュや、多くの従来のチャ
ックで用いられまた前記チャック本体と前記ジャーナル
との間の念入りに機械仕上げされた境界面に実質的に完
全に依存するシールを実質的に不要とするエアギャップ
を規定する。前記チャック装置に採用された空気機構
は、空気ジャーナルの封止機構に適合する限界内で空気
圧力を制御する。

【００１５】前記チャック装置は、さらに、全体にディ
スク状のピストンであって該ピストンの一方または他方
の側への空気圧力の選択的な供給に応答して前記チャッ
ク本体の円筒状の空間内を軸線方向に移動可能のピスト
ンを含む。

【００１６】前記チャック装置は、さらに、相対軸線方
向運動のために前記ピストンまたは前記チャック本体に
堅固に接続されたアクチュエータを含む。例えば、前記
ピストンは、アクチュエータが前記ピストンとともにま
た前記チャック本体に関して軸線方向へ移動するよう
に、前記アクチュエータに堅固に接続することができ
る。前記アクチュエータは、ジョー組立体と協働するた
めのくさび手段を含む。より詳細には、前記アクチュエ
ータのくさび手段は、前記チャック装置の回転軸線に角
度的に整列された傾斜くさび面を規定する。前記ジョー
組立体は、前記アクチュエータのくさび手段と係合する
ように対応して整列された面を含む。傾斜すなわちくさ
び留めの力が、前記アクチュエータにより、前記チャッ
ク本体に関する前記アクチュエータおよびピストンの軸
線方向運動に応答して、前記ジョー組立体に及ぼされ
る。他の実施例では、前記アクチュエータ手段は、前記
チャック本体とともにまた前記ピストンに関して移動す
るように前記チャック本体に堅固に据え付けられてい
る。

【００１７】前記アクチュエータおよびジョー組立体
は、上記米国特許第４，６７６，５１６号明細書に開示
されたものと類似している。選択的に、前記ジョー組立
体は、前記ジョー組立体の周囲に弾性の接続部材に対し
て交互関係に配置された複数の金属製のジョー部材を含
む。交互に配置された金属製のジョーおよび弾性の接続
セグメントの組立体は、前記アクチュエータによって発
生されたくさび力に応答して外方へ弾性的に推し進めら
れ、また、前記アクチュエータによってそれらのくさび
力の開放に応答して内方へ弾性的に移動するように構成
される。この実施例で、前記ジョー組立体は、ワークピ
ースの内側から外側への把持を実行し、また、前記ワー
クピースの開放のために引き続き内方へ移動するように
作用する。この実施例は、特に、ビデオカセットレコー
ダの金属ヘッドの外面の精密な高速機械加工のために好
ましい。前記工作機械装置が前記チャックを非常に高い
回転速度に進めるとき、遠心力が前記ジョー組立体の金
属および弾性要素を放射方向外方へ進め把持力を高め
る。したがって、高回転速度がチャックのジョーの把持
力を失わせるようにする多くの従来のシステムとは対照
的に、本発明のチャックは高回転速度において高められ
た把持力を達成することができる。

【００１８】前記したように、特定の従来のチャック
は、ワークピースを把持するための三つの放射方向に整
列されかつ等間隔をおかれたジョー部材を含む。しか
し、本発明のチャック装置は、４個以上のジョー、ある
実施例では、１２個の弾性接続部材によって互いに間隔
をおかれた全部で１２個のジョーを含むことができる。
本発明のチャック装置によって提供される実質的に多数
のジョーは、結果的に、ワークピースに対して遠心力の
より多くの配分をもたらす。したがって、部分的には前
記ワークピースを把持するように依存される前記遠心力
は、任意の一箇所における過度の遠心力が前記ワークピ
ースを変形させないように前記ワークピースに関して注
意深く分配される。

【００１９】本発明のチャック組立体は、さらに、前記
ワークピースの位置決めのための前記チャックの作用端
に関して同心的に配置されたエンドストップを含む。例
えば、前記エンドストップは、前記チャックの前面にわ
たって前記ワークピースの正確な位置決めを可能とすべ
く前記アクチュエータの内部に中心的に配置することが
できる。前記エンドストップは、好ましくは、異なるワ
ークピースを単一のチャック装置に適応させるべく、移
動可能および調節可能の少なくともいずれかである。

【００２０】本発明のチャック装置は、いくつかの理由
で、非常に高い回転速度において非常に良好に作動す
る。特に、前記非回転の空気管組立体は、前記チャック
装置の振動に寄与する前記空気管組立体の長さに沿った
偏心の可能性を完全に回避する。発生するいかなる偏心
も前記チャック装置の作動には全く問題にされなくな
る。本発明のチャック装置は、さらに、外方に配置され
たアクチュエータリングまたは前記ワークピースに対す
る外方へ向けての把持力を採用することにより、遠心力
の作用を軽減する。遠心力によって影響されない非回転
の空気管組立体および把持手段のこのユニークな組み合
わせは、従来のシステムでは達成できなかった、したが
ってまた、非常に高い正確さで行なわれるより能率的で
効果的な機械加工作業を可能にする高速度での正確な締
め付けを可能にする。

【００２１】

【実施例】本発明に係るチャック組立体またはチャック
装置は、図２〜４に全体を符号３０で示されている。チ
ャック装置３０は、機械加工されるワークピース３１を
選択的に把持しまたは選択的に開放するために空気で作
動される。チャック装置３０に加えられる空気圧力のた
めの圧縮空気が、ほぼ円筒形状の外形を有する機械加工
された金属部材を規定する分配器３２に導入される。分
配器３２は、高速回転が可能であるチャックヘッドを有
する工作機械３３の後端に回転不能に据え付けられてい
る。分配器３２は第１および第２の空気入口３４，３６
を含む。これらの空気入口はエアホース（図示せず）に
選択的に係合可能である。前記エアホースは制御弁と、
エアフィルタ、調節装置、注油器、圧力計および圧縮空
気供給源を含む空気供給機構とに連なる。したがって、
分配器３２は間接的に空気を供給する空気手段または空
気源である。空気入口３４，３６に接続可能である前記
機構は、約５．６Ｋｇ／ｃｍ^２（約８０ ｐｓｉ）で空
気を導入するように作動する。分配器３２は、さらに、
その前端３８に伸びる段付きの軸線方向穴３７を含む。
より詳細には、穴３７は第１の空気入口３４と連通する
ように伸びる小径部４０を規定する。中径部４２が小径
部４０の前方に配置され、第２の空気入口３６と連通し
ている。大径部４４が分配器３２の前端３８に近接して
おり、また、大径部４４は、弾性を有するＯリングシー
ル４８が配置されている環状溝４６によって特徴付けら
れる。分配器３２内に軸線方向に整列された穴３７の大
径部４４は、これに形成されたねじ溝によって特徴付け
られる。

【００２２】チャック装置３０は、さらに、分配器３２
に回転不能に据え付けられた一端部（第１の端部）と、
分配器３２から工作機械３３の穴５３を経て前方へ伸び
る他端部（第２の端部）とを有する空気管組立体５２を
含む。空気管組立体５２の前記第１の端部に相対する前
記第２の端部には、後記空気ジャーナル６８が回転不能
に据えられている。空気管組立体５２の長さは、一の工
作機械から、特定の工作機械の寸法に応じて変わる。代
表的な空気管組立体は約４６ｃｍ（約１８インチ）およ
び約１２２ｃｍ（約４８インチ）の間で伸長する。空気
管組立体５２は、ほぼ同心的な内管５４および外管５６
を有する。内管５４はその中央開口５８が第１の空気入
口３４と直接に連通するように、分配器３２の軸線方向
穴３７の小径部４０内に受け入れられる寸法を有する。
外管５６は、分配器３２の穴３７の大径部４４内に配置
されるように寸法設定され、分配器３２のねじ溝に係合
するねじ山６０の配列を含む。外管５６の内径は、環状
空間６２が内外両管５４，５６の間に存在するように設
定される。これらの放射方向寸法および内外両管５４，
５６の相対的軸線方向位置は、内外両管５４，５６の間
の環状空間６２が分配器３２の第２の空気入口３６とは
連通するが分配器３２の第１の空気入口３４とは連通し
ないように設定される。また、分配器３２に対する非回
転の空気管組立体５２のねじ係合は計画的な分離を可能
にするが、チャック組立体３０の通常の使用の間の分離
を妨げることが理解されよう。したがって、空気管組立
体５２は工作機械３３の穴５３内で回転不能であり、ま
た、存在するいかなる偏心も工作機械３３またはチャッ
ク組立体３０の作動に影響を及ぼさない。

【００２３】締付け具６４が、分配器３２から実質的に
隔てられた、また、チャック組立体３０が用いられてい
る工作機械３３の前部作用端に近接した位置で、空気管
組立体５２の外管５６に堅固に接続されている。締付け
具６４は該締付け具から伸びる非円形の突起６６を含
む。

【００２４】前記チャック組立体は、さらに、空気ジャ
ーナル６８を含み、前記空気ジャーナルは、図４に最も
明瞭に示されているように、締付け具６４の突起６６と
係合する、空気ジャーナル６８の後端の非円形のくぼみ
７０を有する。したがって、空気ジャーナル６８は締付
け具６４に関して非回転関係を維持し、引続いて、空気
管組立体５２に回転不能に据え付けられている。

【００２５】空気ジャーナル６８はこれを貫通して伸び
る、段付きの軸線方向に配列された穴７１であって内管
５４の外径に実質的に等しい内径を規定する前方の小径
部７２を有する穴７１を含む。空気ジャーナル６８の軸
線方向穴７１の小径部７２は、さらに、エラストマ製の
ような弾性を有するＯリング７６が配置された環状溝７
４によって特徴付けられる。内管５４は空気ジャーナル
６８内の穴７１の小径部７２内に据え付けられ、Ｏリン
グ７６に係合しかつ空気ジャーナル６８の最前端７８に
実質的に完全に伸びている。空気ジャーナル６８を貫通
する穴７１は、さらに、外管５６の外径に実質的に等し
い内径を規定する大径部８０によって特徴付けられる。
また、大径部８０は、弾性を有するＯリング８４が配置
された環状溝８２によって特徴付けられる。外管５６
は、前記外管がＯリング８４によって封止されるよう
に、空気ジャーナル６８を貫通する穴７１の大径部８０
に配置されている。外管５６の最前端は、空気管組立体
５２の環状空間６２と空気ジャーナル６８を貫通する穴
７１の大径部８０の最前端との間の連通を許すように空
気ジャーナル６８の穴７１の大小両径部７２，８０間の
段の後方で終わっている。空気ジャーナル６８は、さら
に、穴７１の大径部８０から空気ジャーナル６８を貫通
して伸びる、ほぼ放射方向に整列された開口８６によっ
て特徴付けられる。

【００２６】チャック組立体３０の前記した全ての部分
は、チャック組立体３０が採用された工作機械３３に関
して回転不能である。したがって、存在するであろうい
かなる偏心または非対称も、非常に高い回転速度におい
ても、工作機械３３の精密運転またはワークピースを把
持するチャック組立体３０の能力に影響を及ぼさない。

【００２７】図２〜図４に示すチャック組立体３０の例
は、さらに、全体を符号８８で示されたチャックヘッド
であって工作機械３３と共に回転するように工作機械３
３の回転部８９に堅固に据え付けられている。チャック
ヘッド８８は、空気ジャーナル６８が据え付けられた中
央貫通孔９２を有する全体に円筒形の軸受９０を含む。
軸受９０の中央貫通孔９２と空気ジャーナル６８の外面
とは、これらの間の密接を提供するとどもにこれらの間
の自由相対回転を許すように、精密に形成されている。
厳密な放射方向すきまは前記チャックおよび前記工作機
械の運転のために本質的な自由回転を可能とし、さら
に、空気管組立体５２を介して供給される空気の多量が
漏れるのを阻止する。

【００２８】軸受９０は、空気ジャーナル６８の開口８
６と整列された軸線方向位置で軸受９０の中央貫通孔す
なわち内面９２上に形成された内部環状溝９４を含む。
軸受９０は、さらに、内部環状溝９４から外方へ伸び
る、放射方向へ整列された開口９６を含む。軸線方向溝
９８が軸受９０の外面に規定され、放射方向開口９６か
ら外部環状溝１００へ伸びている。開口および溝のこの
配列は、空気入口３６から、空気管組立体５２、およ
び、空気ジャーナル６８および軸受９０の双方を経て、
軸受９０の外部環状溝１００に至る空気の直接伝達を可
能にする。この空気の伝達は、静止の空気ジャーナル６
８に関する軸受９０の全ての回転的整列のために可能と
されていることを注記する。この連続した伝達を達成す
るために空気ジャーナル６８と軸受９０との相対軸線方
向配置が、空気ジャーナル６８の前端で溝に固定的に係
合された、軸受９０の前端に隣接するロッキング部材１
０２により、確実にされている。

【００２９】チャックヘッド８８は、さらに、後部のカ
バー１０４およびチャックの本体１０６を含み、これら
は、ボルト１０８により、互いに封止し合うように固定
的に保持されている。カバー１０４はこれを軸線方向に
貫通しかつ軸受９０を取り巻く開口１１０を有する。さ
らに、カバー１０４は、軸受９０の外方の環状溝１００
とカバー１０４の前方箇所との間の連通を与える空気通
路１１２を有する。

【００３０】チャック本体１０６は、同様に、カバー１
０４の空気通路１１２に直接に連通するように、また、
カバー１０４および本体１０６の間に規定された円筒状
の作動空間１１６にその前方位置で連通するように配置
された空気通路１１４を有する。

【００３１】ディスク状のビストン１１８が作動空間１
１６内での軸線方向運動のために作動空間１１６内に配
置されている。より詳細には、円筒状の作動空間１１６
内でのピストン１１８の前方への軸線方向運動は、空気
入口３６からの空気の吸引と、これと同時の第１の空気
入口３４を通しての圧縮空気の導入により行なわれる。
第１の空気入口３４に導入された空気は内管５４の中央
開口５８を経て移動し、ピストン１１８の後方で作動空
間１１６に至る。この空気圧力は作動空間１１６内でピ
ストン１１８を前方へ推し進める。逆に、ピストン１１
８は、第１の空気入口３４から空気を吸引し、かつ、同
時に、第２の空気入口３６に空気を導入することにより
後方へ移動される。第２の空気入口３６に導入された空
気は、環状空間６２と、空気ジャーナル６８、軸受９
０、カバー１０４および本体１０６における前記した開
口および通路の列とを通過する。この空気は、空気通路
１１４を経て、ピストン１１８の前方で作動空間１１６
に導入され、ピストン１１８を後方に推し進める。

【００３２】ピストン１１８はアクチュエータ板１２０
に堅固に接続され、アクチュエータ板１２０は次いでア
クチュエータ１２２に堅固に固定されている。したがっ
て、アクチュエータ板１２０およびアクチュエータ１２
２はピストン１１８と共にまた本体１０６に関して前方
または後方へ移動する。アクチュエータ１２２の最前端
は、連続した錐台形状の外方へ伸びるくさび１２４を規
定する。

【００３３】チャックヘッド８８は、さらに、全体に符
号１２６で示されたほぼ環状の締付け組立体を含む。締
付け組立体１２６は、図２に最も明瞭に示すように、弾
性を有する１２個の接続部材１３０と交互に配置され
た、同数個の等間隔をおかれた金属製の把持部材１２８
によって規定されている。金属製の把持部材１２８に規
定された全体に環状の締付け組立体または把持組立体１
２６の内部は、アクチュエータ１２２のくさび１２４に
一致しまたこれを覆うように係合されている。より詳細
には、各把持部材１２８は、アクチュエータ１２２の前
方のくさび１２４との滑動的係合のためにチャックヘッ
ド８８の回転軸線に対して角度的に整列されている放射
方向内面１３２を有する。この配列では、アクチュエー
タ１２２の後方運動が、締付け組立体１２６の金属製の
把持部材すなわちジョー１２８の内面すなわち傾斜面１
３２に向けてくさび１２４を滑動させ、ジョー１２８を
外方へ推し進める。逆に、アクチュエータ１２２の前方
運動は締付け組立体１２６に対するくさび力を軽減し、
弾性を有する接続部材１３０が、アクチュエータ１２２
のくさび１２４との連続した面対面の接触のためにジョ
ー１２８を内方に向けて強制することを可能にする。ジ
ョー１２８の放射方向外面は、ワークピース３１の内面
を把持するための把持面を規定する。

【００３４】チャックヘッド８８は、さらに、アクチュ
エータ１２２の内部に軸線方向に配置されたエンドスト
ップ１３６を含む。エンドストップ１３６は、チャック
組立体３０上のワークピース３１の正確な位置決めを確
保するように機能する。したがって、ここに図示した特
別な外形は、ワークピース３１の形状および寸法によっ
て選択された外形をもつ、このようなエンドストップ１
３６のための多くの選択的な形状のうちの一つに過ぎな
い。

【００３５】使用に際し、締付け組立体１２６は放射方
向内方へつぶされ、これにワークピース３１を配置する
ことを可能にする。この内方につぶれることは、第２の
空気入口３６からの圧縮空気の吸引およびこれと同時に
行なう第１の空気入口３４への圧縮空気の導入によって
達成される。圧縮空気のこれらの相対流動は、カバー１
０４およびチャック本体１０６によって規定された円筒
状の作動空間１１６内でのピストン１１８の前方への滑
動を生じさせる。チャック本体１０６に関するピストン
１１８の前方向運動は、チャック本体１０６に関してア
クチュエータ板１２０およびアクチュエータ１２２を前
方へ進め、締付け組立体１２６が、弾性を有する接続部
材１３０の働きのもとで、放射方向内方へつぶれること
を可能にする。特に、締付け組立体１２６の金属製ジョ
ー１２８の中間に配置された接続部材１３０が、ジョー
１２８の傾斜面１３２をアクチュエータ１２２の外部く
さび面１２４に沿って滑動させる。ワークピース３１
は、次に、エンドストップ１３６によって確保される位
置で締付け組立体１２６を覆うように据え付けられる。

【００３６】ワークピース３１は、次いで、第１の空気
入口３４からの圧縮空気の吸引と、これと同時の第２の
空気入口３６への圧縮空気の導入とにより把持される。
この圧縮空気の相対流動は、ピストン１１８に、カバー
１０４およびチャック本体１０６によって規定された円
筒状の作動空間１１６での後方運動を生じさせる。ピス
トン１１８の後方への運動は、また、アクチュエータ板
１２０およびアクチュエータ１２２を後方へ引く。環状
の締付け組立体１２６のジョーの傾斜した内面１３２に
向けて錐台形状のくさび１２４により発生された力が、
締付け組立体１２６を放射方向外方へ膨張させる。特
に、アクチュエータ１２２の後方運動によって発生した
くさび力は、各ジョー１２８の中間の弾性接続部材１３
０により及ぼされた弾力を上まわる。

【００３７】次に、チャックヘッド８８をこれが据え付
けられた工作機械３３の駆動下で回転させることができ
る。チャックヘッド８８の回転は、工作機械３３の穴５
３を経て回転不能に伸びる空気管組立体５２と独立であ
る。より詳細には、チャックヘッド８８の軸受９０と空
気ジャーナル６８との間に相対回転が生じる。これらの
間の高速相対回転は、空気ジャーナル６８と軸受９０と
の間の密な放射方向公差のために、複雑なシール手段な
しに可能である。高回転速度が達成されるとき、遠心力
が、１２個のジョー１２８をワークピース３１とより堅
固に締付け係合するようにする。この遠心力は、他の点
で、チャック組立体３０の簡単な作動に影響を及ぼさな
い。特に、空気管組立体５２におけるいかなる偏心も、
振動を引き起さず、また、空気管組立体５２および協働
する空気ジャーナル６８の全体の非回転状態のために高
回転速度により悪化しない。さらに、前記アクチュエー
タのくさび作用および遠心力の双方に応答してワークピ
ース３１に及ぼされる力は、多数の金属製ジョー１２８
と、これらの間を連続的に伸びる弾性接続部材１３０と
により、前記ワークピースの周りに均一に分配される。

【００３８】他のチャック組立体が図５および図６に全
体を符号１４０で示されている。チャック組立体１４０
は、図３に示す分配器３２と同じ分配器（図示せず）を
含む。チャック組立体１４０は、さらに、空気管組立体
５２を含み、前記空気管組立体は図３において同一の符
号で示された空気管組立体と同一である。チャック組立
体１４０の空気管組立体５２は回転不能であり、また、
回転不能の締付け具６４を貫通して回転不能の空気ジャ
ーナル６８に至る。締付け具６４および空気ジャーナル
６８の双方は、図３および図４において同一の符号によ
って同定された部品と同一である。先に説明した実施例
におけると同様に、空気管組立体５２は、工作機械の後
側の前記分配器から前記工作機械の前方の回転可能な側
のチャック組立体１４０の把持部分へ複数の空気供給の
ために前記工作機械の穴を回転不能に伸びている。先の
実施例におけると同様に、空気管組立体５２は間に環状
空間を有する内管５４および外管５６を含む。空気の第
１の供給が内管５４の中央部を介して導入され、他方、
空気の第２の供給が内外両管５４，５６間の前記環状空
間を経て分離的に導入される。

【００３９】図５および図６に示されたチャック組立体
１４０は、符号１４２により全体的に特定され、また、
前述した実施例に関して示した方法で前記工作機械の回
転部分に堅固に据え付けられたチャックヘッドを含む。
チャックヘッド１４２は、図６に最も明瞭に示すよう
に、空気ジャーナル６８の周りに回転可能に据え付けら
れた全体に円筒状の軸受１４４を含む。軸受１４４は前
述した軸受９０と同様に機能するが、これらの二つの実
施例におけるチャックヘッド８８，１４２の異なる外形
のため、構造的にわずかに異なる。より詳細には、軸受
１４４はその内部の環状面上にありかつ空気ジャーナル
６８の開口８６と整列する軸線方向位置にある環状溝１
４６を含む。放射方向に整列する開口１４８が環状溝１
４６から外方へ伸び、軸受１４４を貫通し、軸受１４４
の外部の円筒状の表面に軸線方向に整列する溝１５０と
連通している。したがって、空気管組立体５２の内外両
管５４，５６間の前記環状空間を流動する空気は、空気
ジヤーナル６８と軸受１４４に規定された一続きの開口
および溝を通過する。先の実施例におけると同様、内管
５４を案内された空気は空気ジャーナル６８の軸線方向
端を経て完全に流れる。

【００４０】チャックヘッド１４２は、さらに、軸受１
４４の周囲に回転不能に据え付けられた全体に円筒状の
チャック本体１５２を含む。チャック本体１５２の前端
１５４は、チャックヘッド１４２の把持作用を行なうマ
スタージョー１５８との係合のために放射方向に整列さ
れたスロット１５６の配列により特徴付けられる。

【００４１】チャック本体１５２には、これを貫通して
伸びる、間隔をおかれかつほぼ放射方向に整列された複
数の開口１６０，１６２が設けられている。開口１６０
はチャック本体１５２に後方に配置されかつ軸受１４４
の外面の軸線方向溝または通路１５０の前端に整列され
ている。したがって、開口１６０は、内外両管５４，５
６間のギャップである前記環状空間からチャック本体１
５２を経る空気圧力を案内する。開口１６２はチャック
本体１５２により前方に配置され、内管５４からの空気
を案内する。

【００４２】チャックヘッド１４２は、さらに、チャッ
ク本体１５２の周囲に据え付けられた全体に円筒状のシ
リンダ１６４を含む。チャック本体１５２へのシリンダ
１６４の据え付けはこれらの間の相対的軸線方向滑り運
動は許すが、相対回転は阻止する。シリンダ１６４はチ
ャック本体１５２の位置を取り巻く全体に環状の作動空
間１６６を規定する。カバー１６８がシリンダ１６４に
ボルト止めされ、また、チャック本体１５２に沿っての
滑り軸線方向運動のためにチャック本体１５２の周囲に
据え付けられている。

【００４３】アクチュエータリング１７０が、カバー１
６８と一緒の軸線方向運動のために、カバー１６８に堅
固にかつ回転不能に据え付けられている。アクチュエー
タリング１７０は、図５に最も明瞭に示す複数の全体に
Ｔ形のスロット１７２を有する。アクチュエータリング
１７０の各Ｔ形スロット１７２は、同じように形造られ
たマスタージョー１５８の最外部と係合している。さら
に、各Ｔ形スロット１７２は、チャック組立体１４０の
回転軸にある角度で係合する、放射方向外方に配置され
たくさび面を有する。アクチュエータリング１７０の軸
線方向運動によってアクチュエータリング１７０と各マ
スタージョー１５８との間に生じるくさび止め相互作用
が、チャック本体１５２の各スロット内を各マスタージ
ョー１５８に放射方向内方または放射方向外方へ移動さ
せる。

【００４４】チャック本体１５２に関するシリンダ１６
４、カバー１６８およびアクチュエータリング１７０の
軸線方向運動は、全体に環状のピストン１７４によって
もたらされる。より詳細には、ピストン１７４は、チャ
ック本体１５２の周囲およびシリンダ１６４の作動空間
１６６の内部に回転不能に据え付けられている。ピスト
ン１７４のいずれか一方の側の作動空間１６６の一部に
圧縮空気を選択的に導入することによって相対運動が生
じる。ピストン１７４の前方の作動空間１６６の一部へ
の空気の移動により、シリンダ１６４、カバー１６８お
よびアクチュエータリング１７０がピストン１７４およ
びチャック本体１５２に関して前方に進められる。アク
チュエータリング１７０のくさびの整列により、マスタ
ージョー１５８が放射方向内方へ進められる。逆に、ピ
ストン１７４の前方の作動空間１６６の一部からの空気
の吸引と、これと同時に行なうピストン１７４の後方の
作動空間１６６の一部への空気の導入により、シリンダ
１６４、カバー１６８およびアクチュエータリング１７
０がピストン１７４およびチャック本体１５２に関して
後方へ移動される。したがって、アクチュエータリング
１７０のくさび形の外形がマスタージョー１５８を放射
方向外方へ移動させる。図５および図６に示されたチャ
ックヘッド１４２は上記米国特許第４，６７６，５１６
号明細書に記載されたチャック組立体に類似している。
この米国特許明細書に開示されているように、この構造
は高回転速度における正確な把持に適する。非回転の空
気管組立体および回転工作機械の全面に実質的に配置さ
れる非回転の空気ジャーナルを有するこの高速チャック
ヘッドの組合せは、この非常に正確な高速チャック組立
体を用いなければ生じ得る振動および不正確さの源を除
去する。

【００４５】本発明が好ましい実施例に関して定義され
ているが、種々の変更が可能であることは明らかであろ
う。例えば、より複雑な空気管組立体が求められる実施
例では、チャック組立体は選択的領域への潤滑剤または
冷却剤の導入用の同心管を含む。ある実施例では、ピス
トンに関する運動のためにアクチュエータをチャック本
体に固定することができる。ある実施例はここに示した
エンドストップを必要としないが、他の実施例は種々の
他の形状のエンドストップを必要とする。さらに、異な
る数量の金属製のジョーおよび異なる形状のジョーが、
特定の機械加工作業の要求に応じて準備される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のチャック組立体の斜視図である。

【図２】本発明に係るチャック組立体の正面図である。

【図３】図２の線３−３に沿って得た断面図である。

【図４】チャック組立体の空気管組立体およびジャーナ
ルの境界面における締付け具の平面図である。

【図５】他のチャック組立体の正面図である。

【図６】図５の線６−６に沿って得た断面図である。

【符号の説明】

３０，１４０ チャック組立体 ３１ ワークピース ３２ 分配器 ３３ 工作機械 ５２ 空気管組立体 ６８ 空気ジャーナル ８８，１４２ チャックヘッド ８９ 工作機械の回転部 ９０，１４４ 軸受 １０４，１６８ カバー １０６，１５２ チャック本体 １１２，１１４ 空気通路 １１６，１６６ 作動空間 １１８，１７４ ピストン １２２ アクチュエータ １２４ くさび １２６ 締付け組立体 １２８ ジョー １３０ 弾性接続部材 １３６ エンドストップ １７０ アクチュエータリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−56712（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−292305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−57575（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−156806（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4214766（ＵＳ，Ａ)

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線の周りの高速、低振動回転のための
   回転可能部およびほぼ回転軸線に沿って前記回転可能部
   を経て伸びる穴を有する工作機械のための高速チャック
   組立体であって、 前記工作機械の穴を経て回転不能に伸び、相対する第１
   の端部および第２の端部を有しかつ第１および第２の端
   部間に複数の同心の空気通路を規定する空気管組立体
   と、 前記第１の端部側で前記空気通路に空気を選択的に導入
   するための間接的な空気手段と、 前記空気管組立体の第２の端部に回転不能に据えられた
   空気ジャーナルであって該空気ジャーナルを経て伸びか
   つ前記空気管組立体の第２の端部側で前記空気通路とそ
   れぞれ連通する複数の通路を有する空気ジャーナルと、 前記空気ジャーナル上に回転可能に据え付けることがで
   きかつ前記工作機械の回転可能部に据え付け可能である
   チャックであって前記回転軸線と同心の円筒状の作動空
   間を有する本体と、前記円筒状の作動空間内を滑動可能
   であるピストンと、空気の選択的な適用が前記円筒状の
   作動空間での前記ピストンの移動を可能にするように前
   記空気ジャーナルの各通路から前記ピストンの各側部に
   交互に連通させるための前記チャックを経て伸びる通路
   手段とを有するチャックと、 前記本体に関する前記ピストンとの滑動のために前記ピ
   ストンに固定され、全体に錐台形状のくさびを有するア
   クチュエータと、 前記アクチュエータのくさびと滑動可能に係合する締付
   け組立体であって前記アクチュエータおよびピストンの
   第１の軸線方向への移動が前記締付け組立体を第１の放
   射方向に進めるための前記締付け組立体に対するくさび
   力を生じさせるように、また、前記ピストンおよびアク
   チュエータの第２の軸線方向への移動が前記締付け組立
   体の相対する放射方向への移動を可能にするように、放
   射方向に整列されたジョーの配列を有する締付け組立体
   とを含む、高速チャック組立体。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータのくさびは前記ピス
   トンから離れた前記アクチュエータ上の箇所で放射方向
   外方に張り出しており、前記締付け組立体は前記ジョー
   の間を伸びる弾性の接続部材を有し、前記第１の軸線方
   向における前記アクチュエータの運動が前記締付け組立
   体を放射方向外方に推し進め、また、前記第２の軸線方
   向における前記アクチュエータの運動により前記弾性の
   接続部材の弾力に応答して前記締付け組立体の放射方向
   内方へつぶれる、請求項（１）に記載のチャック組立
   体。
3. 【請求項３】 前記締付け組立体は、前記締付け組立体
   に及ぼされる遠心力が前記締付け組立体の周りに実質的
   に均一に配分されるように、弾性を有する接続部材によ
   ってそれぞれが互いに間隔をおかれた４個以上のジョー
   を含む、請求項（２）に記載のチャック組立体。
4. 【請求項４】 前記締付け組立体は、弾性を有する接続
   部材によってそれぞれが互いに間隔をおかれた１２個の
   ジョーを含む、請求項（３）に記載のチャック組立体。
5. 【請求項５】 さらに、前記チャック組立体へのワーク
   ピースの正確な据え付けのために前記アクチュエータお
   よび前記締付け組立体に近接して据え付けられたエンド
   ストップを含む、請求項（１）に記載のチャック組立
   体。
6. 【請求項６】 前記チャック本体に関する前記ピストン
   の運動のために約５．６Ｋｇ／ｃｍ^２の空気圧力が前記
   チャック組立体に選択的に加えられる、請求項（１）に
   記載のチャック組立体。
7. 【請求項７】 工作機械の回転部分と共に高速、低振動
   で回転するチャック組立体であって間接的な空気源によ
   り制御されまた前記工作機械が、該工作機械を経て伸び
   かつ回転軸線と同心の穴を有するチャック組立体であっ
   て、 前記空気源から選択的に加えられる空気の第１および第
   ２の供給を受けるための第１および第２の分離した通路
   手段を有し、かつ、前記工作機械の前記穴内のほぼ中央
   に回転不能に配置された空気ジャーナルと、 前記空気ジャーナル上に回転可能に据えられたほぼ円筒
   状の軸受であって軸受通路手段が前記軸受を経て伸びか
   つ前記空気ジャーナルの前記通路手段の一つと連通して
   いる軸受と、 前記軸受に固定されたカバーと、 前記カバーに据え付けられた本体であって該本体と前記
   カバーとの間にほぼ円筒状の作動空間を規定するように
   形状付けられた本体と、 前記本体の前記円筒状の作動空間内に据えられ、前記作
   動空間内を軸線方向に移動可能であるピストンと、 前記空気ジャーナルから前記ピストンの第１の側で前記
   円筒状の作動空間の一部へ空気を選択的に導入するため
   に前記カバーおよび前記本体を経て伸びる第１の空気通
   路と、 前記ピストンの第２の側で前記円筒状の作動空間の一部
   に空気を導入するための第２の空気通路と、 前記ピストンと堅固に接続可能であって外方に張り出す
   くさびを有するアクチュエータと、 前記くさびに関する滑動のために前記くさびの外方で係
   合する締付け組立体であって複数のジョーと、前記ジョ
   ーの間を伸びかつ前記ジョーを接続する複数の弾性の接
   続部材とによって規定され、これにより、第１の軸線方
   向における前記アクチュエータの運動が前記アクチュエ
   ータのくさびに対して前記締付け組立体の前記ジョーが
   放射方向外方に進むように強制し、また、第２の方向に
   おける前記アクチュエータの運動に応答して前記接続部
   材の弾性が前記ジョーをほぼ放射方向内方に進める締付
   け組立体とを含む、チャック組立体。
8. 【請求項８】 工作機械の回転部分と共に高速、低振動
   で回転するチャック組立体であって間接的な空気源によ
   り制御されまた前記工作機械が、該工作機械を経て伸び
   かつ回転軸線と同心の穴を有するチャック組立体であっ
   て、 前記空気源から選択的に加えられる空気の第１および第
   ２の供給を受けるための第１および第２の分離した通路
   手段を有し、かつ、前記工作機械の前記穴内のほぼ中央
   に回転不能に配置された空気ジャーナルと、 前記空気ジャーナル上に回転可能に据えられたほぼ円筒
   状の軸受であって軸受通路手段が前記軸受を経て伸びか
   つ前記空気ジャーナルの前記通路手段の一つと連通して
   いる軸受と、 前記軸受に固定された本体と、 前記本体に軸線方向へ移動可能に据えられたシリンダお
   よびカバーあって前記本体の周囲に作動空間を規定する
   ように形状付けられたシリンダおよびカバーと、 前記作動空間内に据えられかつ前記本体に固定されたピ
   ストンと、 前記ピストンの第１の側で前記作動空間の一部に空気を
   導入するために前記本体を経て伸びる第１の空気通路
   と、 前記空気ジャーナルから前記ピストンの第２の側で前記
   作動空間の一部へ空気を選択的に導入するために前記本
   体を経て伸びる第２の空気通路と、 前記カバーと堅固に接続可能であって外方に張り出すく
   さびを有するアクチュエータと、 前記くさびに関する滑動のために前記くさびの外方で係
   合する締付け組立体であって複数のジョーと、前記ジョ
   ーの間を伸びかつ前記ジョーを接続する複数の弾性の接
   続部材によって規定され、これにより、第１の軸線方向
   における前記アクチュエータの運動が前記アクチュエー
   タのくさびに対して前記締付け組立体の前記ジョーが放
   射方向外方に進むように強制し、また、第２の方向にお
   ける前記アクチュエータの運動に応答して前記接続部材
   の弾性が前記ジョーをほぼ放射方向内方に進める締付け
   組立体とを含む、チャック組立体。
9. 【請求項９】 さらに、前記工作機械の前記穴を経て回
   転不能に伸びかつ前記空気ジャーナルと連通する空気管
   組立体を含み、前記空気管組立体は前記空気ジャーナル
   の第１および第２の分離通路手段のそれぞれと連通する
   第１および第２の同心の空気通路を含む、請求項（７）
   または（８）に記載のチャック組立体。
10. 【請求項１０】 約５．６Ｋｇ／ｃｍ^２の空気圧力が前
    記作動空間内のピストンの相対運動のために前記空気ジ
    ャーナルの第１および第２の分離通路手段に選択的に加
    えられる、請求項（７）または（８）に記載のチャック
    組立体。
11. 【請求項１１】 前記締付け組立体は、交互に環状配列
    を規定する１２個のジョーとおよび１２個の弾性接続部
    材を含む、請求項（７）または（８）に記載のチャック
    組立体。
12. 【請求項１２】 さらに、前記チャック組立体へのワー
    クピースの正確な据え付けのために前記アクチュエータ
    および前記締付け組立体に近接して据え付けられたエン
    ドストップを含む、請求項（７）または（８）に記載の
    チャック組立体。
13. 【請求項１３】 工作機械のためのチャック組立体であ
    って前記工作機械が少なくとも８，０００ｒｐｍの速度
    での軸線の周りの回転のための回転可能部分を有する前
    方作用端と、前記工作機械の回転部分から前記工作機械
    の後端へ前記工作機械を経てほぼ回転軸線に沿って伸び
    る穴とを備え、前記チャック組立体が、 前記工作機械の後端に近接して回転不能に据え付けられ
    た、空気の第１および第２の供給を受けるための空気分
    配器と、 前記分配器に回転不能に接続され前記工作機械の前記穴
    を経て前記工作機械の後端からその前端近傍の箇所へ伸
    びる空気管組立体であって前記分配器からの空気の第１
    および第２の供給を行なうための第１および第２の通路
    を含む空気管組立体と、 前記工作機械の前端に近接して前記空気管組立体に回転
    不能に据え付けられた空気ジャーナルであって前記空気
    管組立体の第１および第２の空気通路からの空気を分離
    して導入するための手段を含む空気ジャーナルと、 前記工作機械の回転可能部分に堅固に据え付けられかつ
    前記空気ジャーナルに関して回転可能に据え付けられ、
    内部にほぼ円筒状の作動空間を規定するチャックヘッド
    であってピストンが前記作動空間内に軸線方向運動のた
    めに据えられ、また、前記空気通路から前記円筒状の作
    動空間内のピストンの両側のそれぞれに交互に空気を導
    入するための手段を備えるチャックヘッドと、 前記円筒状の作動空間内のピストンの相対軸線方向運動
    に応答した軸線方向運動のために前記チャックヘッドに
    据え付けられ、前記回転軸線に対して角度的に整列され
    たくさびを有するアクチュエータと、 前記アクチュエータの前記くさびに滑動可能に据え付け
    られた締付け組立体であって第１の軸線方向への前記ア
    クチュエータの運動が前記締付け組立体を放射方向へ膨
    張させまた第２の軸線方向への前記アクチュエータの運
    動が前記締付け組立体を放射方向に収縮させ、これによ
    り、前記回転不能の空気管組立体に実質的に振動が生じ
    ない締付け組立体とを含む、チャック組立体。