JP3187499U - 緊締スリーブ - Google Patents

Abstract

【課題】低材料消費及び低コストで調節可能であり且つ高トルクを伝達することができる緊締スリーブを提供する。
【解決手段】スピンドル３の軸線２に対して同軸的にスピンドル３に被せ嵌められた緊締スリーブ１であって、緊締スリーブ１の内部に配置された、スピンドル３の軸線２に対して半径方向に移動可能な転動体により、緊締スリーブ１の外側輪郭が弾性変形されて調節可能である、緊締スリーブ１であって、緊締スリーブ１が拡張された状態で、緊締スリーブ１の外側輪郭は、緊締しようとするボデーの内側輪郭に適合された呼び径Ｄ１を有していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本考案は、緊締スリーブであって、該緊締スリーブの内部に配置された、半径方向に調節可能な転動体により、前記緊締スリーブの外側輪郭が弾性変形されて調節可能である、緊締スリーブに関する。

緊締スリーブ、拡張式締め付けマンドレル、拡張式マンドレル又は緊締ブシュは、工作物又は工具の、荷重を伝達する保持部に使用される。前記工作物又は工具は精密穴を有していて、緊締スリーブに被せ嵌められて緊締される。緊締するためには緊締スリーブの外径が拡径され、これにより、スリーブと穴壁との間に摩擦接続（摩擦力による束縛）を生ぜしめる。

独国特許第１０２６１５２号明細書から公知の拡張式マンドレルの場合は、スリーブにおいて締め付けナットと支持部との間に球輪が配置されていて、この球輪の球が、軸方向に移動する調節球により、半径方向外側に向かって移動させられる。この場合、スリーブは半径方向に拡張される。

独国特許第６６０５４６号明細書には、２つのボデー間の締め付け結合が開示されている。一方のボデーに第１の円錐が嵌め込まれていて、この第１の円錐に沿って複数の転動体が転動する。対応円錐の軸方向移動により、転動体が第１の円錐に押し当てられ、これにより第１のボデーが弾性変形して、第２のボデーに押し付けられる。

前記従来技術による構成の欠点は、スリーブ又は同等の部材の半径方向の変形が、均一でないという点にある。半径方向の拡張を生ぜしめる転動体の作用点若しくは作用線において、変形は転動体間の範囲よりも顕著である。スリーブ若しくは同等の部材の表面は、工作物若しくは工具に対する保持力を低下させる形状誤差を有している。

独国特許第１０２６１５２号明細書 独国特許第６６０５４６号明細書

本考案の課題は、低材料消費及び低コストで調節可能であり且つ高トルクを伝達することができる緊締スリーブを開発することにある。

更に、前記緊締スリーブは、１つ又は少数の部材のみを交換することにより、締め付け呼び径を変更する可能性を提供することが望ましい。

この課題は、前記緊締スリーブが拡張された状態で、緊締スリーブの外側輪郭は呼び形状を有していることによって解決される。

有利な構成は従属請求項に記載されている。

本考案に基づき、緊締スリーブは拡張された状態で所定の呼び形状、特に円筒形の呼び形状を有している。緊締スリーブの拡張に際して生じる形状誤差は、緊締スリーブが拡張された状態で呼び形状に最終加工されることにより、回避され得る。呼び形状は、例えば円筒研削等の切削加工により得られる。

前記緊締スリーブの特徴は、外側輪郭の変形に用いられる転動体が、常に緊締スリーブ内の同じ場所に作用する点にある。これにより、呼び形状を得るための弾性変形が再現可能である。弾性変形のためにリテーナ内のボールが用いられる場合、リテーナは軸方向に移動可能であるが、外側のスリーブに対しては相対回動不能に配置されていてよい。この場合、ボールはスピンドルの円錐面と協働する。

締め付けナットによる軸方向の操作を伴う緊締スリーブを示した図である。 図１に示した緊締スリーブの断面図である。 回動防止溝を備えたボールガイドブシュを示した図である。 半径方向の操作を伴う緊締スリーブを示した図である。 図４に示した緊締スリーブの断面図である。 操作部材のカム面を詳細に示した図である。

以下に、本考案を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１から図３には、円筒形の呼び形状を有する緊締スリーブ１の第１実施形態が示されている。呼び径Ｄ１を有する緊締スリーブ１は、スピンドル３の軸線２に対して同軸的に位置している。スピンドル３は、直径Ｄ２を備えた円筒形のピン３．１を、工作機械のチャックに取り付けるために有している。ピン３．１には軸線２の方向に雄ねじ山領域３．２が続いており、この雄ねじ山領域３．２の直径Ｄ３は、ピン３．１の直径Ｄ２よりも大きい。雄ねじ山領域３．２には、円筒形領域３．３が続いていて、この円筒形領域３．３の直径Ｄ４は、ピン３．１の直径Ｄ２よりも小さい。引き続く領域３．４においてスピンドル３は円錐形となり、この場合、直径は当該領域３．４の全長にわたって、前記直径Ｄ４から直径Ｄ５へと、４０μｍだけ増大している。円錐形領域３．４には直径Ｄ５を備えた円筒形領域３．５と、直径がＤ５より小さなＤ６に減少された別の円筒形領域３．６とが続いている。

雄ねじ山３．２には、六角調節ナット４がねじ被せられている。この調節ナット４は端面４．１を有しており、この端面４．１にはワッシャ５の端面５．１が当接している。スピンドル３の円錐形領域３．４には、ボールガイドブシュ６とスリーブ１とが被せ嵌められている。ブシュ６のボール６．１は、円錐形領域３．４の円錐形の面に沿って転動し且つスリーブ１の内面に接触している。スリーブ１及びブシュ６には軸方向で別のワッシャ７が続いている。ワッシャ５，７には、スリーブ１及びブシュ６に面した突起５．２，７．１が位置していて、これらの突起５．２，７．１は、ブシュ６の軸方向の切欠き６．２，６．３と、スリーブ１の軸方向の切欠き１．１，１．２とに係合している。これにより、ブシュ６に対するスリーブ１の相対回動が防止されている。必要な場合には、スリーブ１を、異なる呼び径Ｄ１を有する別のスリーブに交換することができる。円錐形領域３．４において、リテーナ６．４の両側でスピンドル３にシール部材８，９が配置されており、これらのシール部材８，９は、ボールガイドブシュ６の汚染を防止する。

軸線２の方向で、ワッシャ７には圧縮ばね１０が続いており、この圧縮ばね１０はブシュ１１によって包囲されている。圧縮ばね１０は、ワッシャ７の端面７．２と、ブシュ１１の内側の端面１１．１とに支持されている。ブシュ１１は、位置固定ワッシャ１２によって、軸方向にずれないように位置固定されている。位置固定ワッシャ１２は、スピンドル３の端部に設けられた溝３．７に嵌め込まれている。

緊締しようとする工作物若しくは工具は、所定の穴を以てスリーブ１に被せ嵌められる。これを可能にするために、調節ナット４がねじ回されて、矢印１３の方向に移動される。ばね１０の力により、ブシュ６及びワッシャ５，７が方向１３に押しずらされ、その結果、ボール６．１は小さな直径を備えた円錐領域に位置することになる。この非緊締状態において、ボール６．１がスリーブ１の内面に、半径方向の力作用を加えることはない。

スリーブ１の表面に工作物若しくは工具を緊締するためには、調節ナット４がねじ回されて、矢印１４の方向に移動される。ばね１０の力に抗して、ワッシャ５，７及びブシュ６が方向１４に押しずらされ、その結果、ボール６．１は増大する直径を備えた円錐領域３．４に到達する。領域３．４の円錐形状に基づき、ボール６．１は軸線方向１４に移動されると同時に、半径方向外側に向かって移動させられる。これにより、スリーブ１の直径Ｄ１が、呼び径へと拡張される。スリーブ１は、工作物若しくは工具の穴面に十分に密着している。前記穴面に対するスリーブ１の押し当て力の大きさは、所望のトルクを確実に伝達することができる大きさである。

以下の説明において既出の符号が用いられた場合、この符号は同等の部材を示すものである。

図４には緊締スリーブ１の択一的な構成が示されており、この緊締スリーブ１は、工作物又は工具を緊締するために、複数の円筒ローラ１５によって拡張される。これらの円筒ローラ１５は保持器１６に嵌め込まれていて、スリーブ１と同様に、スピンドル３の軸線２に対して同軸的に配置されている。スピンドル３は、機械チャックに取り付ける一方の端部の領域３．１に、直径Ｄ２を備えた円筒形の軸部を有している。他方の端部において、スピンドル３は段付けされている。スピンドル直径Ｄ７を有する領域３．８と、スピンドル直径Ｄ８を有する領域３．９とには、調節部材１７が配置されている。この調節部材１７の一方の端面１８は、軸方向２に見てスピンドル３のストッパ面１９に対向位置している。調節部材１７は、スパナ装着用の２つの平行な面１７．１，１７．２を有している。調節部材１７は、軸線２に対して横方向に延びる長孔１７．３を有していて、この長孔１７．３をピン２０が貫通しており、このピン２０は軸線２に対して垂直に、スピンドル３の穴３．１０に挿入されている。調節部材１７は、スピンドル３の直径Ｄ８に沿って、軸線２を中心として回動可能である。調節部材１７の回動運動は、長孔１７．３によって制限されている。調節部材１７の外周面の軸方向領域１７．４には、円筒ローラ１５の数に相応して、複数のカム面１７．５が形成されている（図６）。

調節部材１７とは反対の側において、各円筒ローラ１５の端部には、それぞれ歯車２１が相対回動不能に嵌め込まれている。これらの歯車２１は、中心歯車２２と噛み合っている。中心歯車２２は、ピン２３，２４を介してスピンドル３の端部に相対回動不能且つ同軸的に配置されている。歯車２１のうちの１つは、リング２６の内側に設けられた歯付きセグメント２５と噛み合っている。軸線２に対して同軸的に配置されたリング２６は、端面に複数の方形の歯２６．１を有していて、これらの歯２６．１は、スリーブ１の端面の歯１．３と噛み合っている。リング２６とスリーブ１との噛み合いは、スピンドル３に設けられたねじ２８によって保持されたワッシャ２７により位置固定されている。

緊締するためには、穴を備えた工作物又は工具が、呼び径Ｄ１を有するスリーブ１に被せ嵌められて、調節部材１７がスパナによって矢印２９の方向に、スピンドル３に対して相対回動される。この場合、ピン２０は長孔１７．３内で「開」マークから「閉」マークの方向に達する。円筒ローラ１５はカム面１７．５に基づき、半径方向外側に向かって移動して、スリーブ１の内面に押し当てられる。この押し当てにより、スリーブ１の弾性領域が拡張され、これにより、スリーブ１と、工作物若しくは工具の穴面との間に締め付け圧力が生じる。スリーブ１と、工作物若しくは工具との間の締め付け圧力の大きさは、所望のトルクを伝達可能な大きさである。

歯車２１，２２、歯付きセグメント２５及び端面に設けられた歯の噛み合いを用いてリング２６とスリーブ１との間の相対回動を防止することにより、円筒ローラ１５が常に、スリーブ１の内部の同じ場所に締め付け圧力を形成することが保証されている。

１ 緊締スリーブ、 ２ 軸線、 ３ スピンドル、 ４ 調節ナット、 ５ ワッシャ、 ６ ボールガイドブシュ、 ７ ワッシャ、 ８，９ シール部材、 １０ 圧縮ばね、 １１ ブシュ、 １２ 位置固定ワッシャ、 １５ 円筒ローラ、 １６ 保持器、 １７ 調節部材、 １８ 端面、 １９ ストッパ面、 ２０ ピン、 ２１，２２ 歯車、 ２３，２４ ピン、 ２５ 歯付きセグメント、 ２６ リング、 ２７ ワッシャ、 ２８ ねじ

Claims (10)

1. 緊締スリーブであって、該緊締スリーブ（１）の内部に配置された、半径方向に調節可能な転動体（６．１，１５）により、前記緊締スリーブ（１）の外側輪郭が弾性変形されて調節可能である、緊締スリーブであって、
   前記緊締スリーブ（１）が拡張された状態で、前記外側輪郭は呼び形状（Ｄ１）を有していることを特徴とする、緊締スリーブ。
2. 前記緊締スリーブ（１）が拡張された状態で、前記外側輪郭は緊締しようとするボデーの内側輪郭に適合された呼び形状（Ｄ１）を有している、請求項１記載の緊締スリーブ。
3. 前記外側輪郭は、呼び径（Ｄ１）を備えた円筒形を有している、請求項１記載の緊締スリーブ。
4. 前記転動体（６．１）は球状であり、スリーブ軸線（２）に対して同軸的な円錐面（３．４）と協働する、請求項１記載の緊締スリーブ。
5. 前記球状の転動体（６．１）は、リテーナ（６．４）に嵌め込まれており且つスピンドル（３）の円錐面（３．４）と協働し、前記リテーナ（６．４）は、軸方向に移動可能であり且つ前記緊締スリーブ（１）に対して相対回動不能に配置されている、請求項４記載の緊締スリーブ。
6. 前記リテーナ（６．４）及び前記緊締スリーブ（１）は、前記円錐面の領域（３．４）内で、軸方向に可動の２つのワッシャ（５，７）間に配置されており、
   前記リテーナ（６．４）及び前記緊締スリーブ（１）はそれぞれ、軸方向（２）に延びる少なくとも１つの切欠き（１．１，１．２；６．２，６．３）を有していて、これらの切欠きに、軸方向（２）を向いたワッシャ（５，７）の突起（５．２，７．１）が係合する、請求項４記載の緊締スリーブ。
7. 前記スピンドル（３）のねじ山（３．２）に締め付けナット（４）が配置されており、該締め付けナット（４）の一方の端面（４．１）は、ワッシャ（５）の一方の端面（５．１）に当接している、請求項４記載の緊締スリーブ。
8. 前記締め付けナット（４）とは反対の側に位置するワッシャ（７）は、スピンドル（３）の軸方向（２）でばね（１０）に支持されている、請求項７記載の緊締スリーブ。
9. 前記転動体（１５）は、ローラ状であり且つ操作部材（１７）のカム面（１７．５）と協働する、請求項１記載の緊締スリーブ。
10. 前記呼び形状（Ｄ１）は、前記緊締スリーブ（１）が拡張された状態で切削加工により製造される、請求項１記載の緊締スリーブ。

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