JP2012166334A - ドリルチャック - Google Patents

Abstract

【課題】ドリルチャックにおいて、チャック軸方向に沿った軸方向寸法が縮小され、ドリルチャックそのものの重量が軽減されたコンパクトな構造様式を備えたものを提供する。
【解決手段】複数の締付あご７の間に1つの工具受入部が形成されている。締付あご駆幹体８は、チャック軸１０に対して傾斜したガイド軸１１に沿って、かつ、連れ動かし具１３に接して放射方向へと位置・姿勢をシフト可能に案内される。締付及び締付解除を行うように、チャック駆幹体３と、締付テーパー体４及び締付あご保持体５との間の相対的な回転によってシフト可能であり、このために、連れ動かし具１３の連れ動かし具ネジ切部１４が、チャック軸１０に共軸に形成されたスピンドルネジ切部１５に噛み合わされている。このようなドリルチャックにおいて、ガイド軸１１同士の交点が、通常のドリルチャックにおけるよりも、工具受入部６の側にずれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドリルチャックに関する。

ドリルチャックが、工作機械（本願において、携帯用や日曜大工用の動力ドリル及び動力ドライバーをも含むものとする。）との接続のための接続を有するチャック駆幹体と、このチャック駆幹体に対して回転可能な締付テーパー体とからなる。この締付テーパー体は、軸方向から、チャック駆幹体に取り付けられた締付あご保持体により支持されている。この締付あご保持体中には、周方向に均等に分布するように配置された複数の締付あごが、これらの間に工具用受入部を形成するように配置されている。これら締付あごは、その締付あご駆幹体が、締付把持面とは逆の側で、ガイドスリット中にてチャック軸に傾斜したガイド軸に沿って位置・姿勢をシフト可能に案内され、かつ、連れ動かし具に接して半径方向に位置・姿勢をシフト可能に案内される。また、締付あごは、締付、及びその解除を、チャック駆幹体と締付テーパー体並びに締付あごとの間の相対的な回転により行うように、位置・姿勢をシフト可能である。このために、連れ動かし具における連れ動かし具ネジ切部は、チャック軸に共軸となるようにチャック駆幹体の連れ動かし具用抜き部に設けられたスピンドルネジ切部に噛み合わされている。

このようなドリルチャックは、例えばドイツ特許出願公開DE102005058657A（特許文献１）より知られている。この文献における平坦な締付把持面を有するドリルチャックは、特別に設けられた締付あごを有しており、ドリルチャックの耐用期間の全体にわたって、ワークを確実につかむことができるようになっている。

公知となっている上述のドリルチャックが用いられているところの、電源ケーブル付き、または電源ケーブルなしの、電動ハンドドリルまたは電動ハンドドライバーは、角度が広がった形のＬ字状に形成され、ユーザーは、Ｌ字をなす２つのアームのうちの一方を把持する。これにより、自由端の側のアームの端部に配置されたドリルチャックは、常に、回転モーメントを、モーターへと伝える。この回転モーメントは、ユーザーにより打ち消される。すなわち、ユーザーが手で保持して加える抗力により打ち消される。このような回転モーメントは、ドリルチャックの軸方向での小寸法化、及び軽量化によって、低減することが可能である。この回転モーメントの低減は、頭部の重量・負荷の大きいモーターなどの場合に、顕著である。

ドリルチャックを、より背が低く、すなわち軸方向寸法をより小さく設けることにより、ドリルチャックの使用中にモーターに作用する回転モーメントを低減できるだけでなく、ドリルチャックを製造する際の金銭的な利点が得られる。ドリルチャックが、より短く、かつ、より軽く形成されるので、材料の使用量が少なくなり、これに対応して、材料コストも少なくなる。

規格（例えば、ISO 239；JIS B 4634）に基づく非例外的なドリルチャック、または標準的なドリルチャックにおいて、例えば規格の図面や特許文献１〜２の図面などに記載されたように、長年の間、チャック軸に対するガイド軸の傾きは、２０度が優先して選ばれていた。すなわち、まず例外なく２０度または２０度前後としていた。この結果、公知のドリルチャックは、規格に基づく標準から外れるものでないので、背の低いドリルチャックとして設けられることがなかった。

ドイツ特許出願公開DE102005058657A 国際公開WO2008/052507

したがって、本発明の課題は、ドリルチャックにおいて、チャック軸方向に沿った軸方向寸法が縮小され、ドリルチャックそのものの重量が軽減されたコンパクトな構造様式を備えたものを利用可能とすることにある。

上記の課題は、本発明によると、導入部に記載されたようなドリルチャックにおいて、ガイド軸同士の交点を、規格に基づく非例外的なドリルチャック、または標準的なドリルチャックよりも、工具受入部の側へと、ずらすことによって解決される。

このことは、次の利点と結びついている。すなわち、ドリルチャックがコンパクトな構造様式を有しており、これにより、ドリルチャックの長さ寸法及び重量が小さくなっている。これにより、ユーザーが加える必要のある力は、ドリルチャックを通じて動力ドリルに作用する、より小さな回転モーメントを打ち消すだけのものとなっている。

背の低い追い締め式のドリルチャックを示す半断面・半側面図（左右の一方の半分が軸方向断面図で、他方の半分が側面図）である。 追い締め式のドリルチャックとしての、背の低いドリルチャックの他の実施形態を示す、図１と同様の半断面・半側面図である。 テーパー状のスピンドル受入部を備えた、図２と同様のドリルチャックの実施形態を示す、同様の半断面・半側面図である。 工作機械スピンドルを備えた、図２と同様のドリルチャックの実施形態を示す、同様の半断面・半側面図である。 背の低いドリルチャックのさらなる実施形態を示す、同様の半断面・半側面図である。 テーパー状のスピンドル受入部を備えた、図５と同様のドリルチャックの実施形態を示す、同様の半断面・半側面図である。 工作機械スピンドルを備えた、図５と同様のドリルチャックの実施形態を示す、同様の半断面・半側面図である。

さらに好ましい実施形態は、チャック軸に対するガイド軸の傾きを20度と50度の間、または２０度より大きく５０度以下とするものである。傾きが50度を超えると、締付力が著しく小さくなるので、ドリリング工具の確実な締付把持は保証の限りでない。

そのため、チャック軸に対するガイド軸の傾きが、25度と35度の間、または25〜35度であれば好ましい。このような範囲であると、締付力と、ドリルチャックの長さ寸法との間で、最適な比率が得られる。

好ましい一実施形態において、連れ動かし具ネジ切部、及びスピンドルネジ切部は、規格にしたがう非例外的なドリルチャック、または標準的なドリルチャック（例えば上記特許文献１〜２の図面に記載のもの）に比べて、ネジ筋のピッチが、より小さい。このようであると、ドリルチャックを背が低く構成することによる締付力の損失が抑えられる。ネジ切部におけるネジ筋の傾斜角が、より小さくなり、かつ、該ネジ切部に加えられる応力が等しいままであれば、結果的に、より大きい締付応力が得られる。さらには、より強力な軸方向の固定が実現される。というのは、噛み合い部分の軸方向の範囲が同一であっても、ネジ筋のピッチを小さくする前のものに比べて、多くのネジ筋が噛み合うからである。

さらには、連れ動かし具ネジ切部、及び／またはスピンドルネジ切部（すなわち、これらのうちの少なくとも一方）について、軸方向の寸法をより大きく構成したならば好ましい。ドリリング工程中にてドリルチャックに軸方向に作用する応力は、スピンドルネジ切部に連れ動かし具ネジ切部が噛み合う領域により吸収されて打ち消される。噛み合った状態にある両ネジ切部について、長さ寸法をより大きくする構成により、背の低いドリルチャックにおいて、より強く作用する応力が、より良好に吸収される。そのため、ストッパーの助けにより、特には複数のストッパーの助けにより、締付ネジ切部中にて、連れ動かし具ネジ切部の最小限の噛み合い領域が設定されているのが有意義である。

また、締付テーパー体は、ガイド軸に沿って工具受入部の開口の側へと向かうにつれて、テーパー体の壁部が、より厚く形成されるなどして、より強化されているならば好ましい。テーパー体のこのような形態により、背の低いドリルチャックにおいて、締付あごに作用する放射方向（チャック軸を中心とする円の半径方向）の負荷、したがって、締付テーパー体に作用する放射方向の負荷を、有意に、打ち消して吸収するということを確実に実現できる。

また、締付あごの締付保持面が、チャック軸に平行に延びるように配置されているならば好ましい。このようであると、締め付けるべきドリリング工具について、可能な最大限の、摩擦係合による接続でもって、工具受入部中に固定することができる。締付あごについての特定の実施形態において、上述の文献（ドイツ特許出願公開DE102005058657A）に開示されているように、摩擦係合による接続、及び／または、嵌合・噛み合わせによる接続により、ドリリング工具が工具受入部に固定されるようにするという、さらなる形態が得られる。

さらなる好ましい実施形態が、次により得られる。すなわち、工作機械との接続部が、工作機械スピンドルを受け入れるためのスピンドル受入部に設けられていることにより得られる。このようであると、ドリルチャックの重量が減少する。というのは、必要な材料が、より少量となるからである。

工作機械との接続部が、チャック駆幹体と一体に形成された工作機械スピンドルでもって設けられていても好ましい。このようであると、チャック駆幹体と工作機械スピンドルとについて、１つの加工ステップにて作製することができる。さらには、チャック駆幹体と工作機械スピンドルとの間には突合せ面がなく、がたつきが生じない。このことは、ドリルチャックの安定性を向上させる。

以下に、図面に示された実施形態により、本発明について詳細に説明する。

図１には、本発明の好ましい一実施形態の締付チャック１を示す。

この締付チャック１はチャック駆幹体３を有しており、このチャック駆幹体３は、スピンドル受入部に設けられた、工作機械との接続部２と、チャック駆幹体３に対して回転可能な締付テーパー体４とを備える。締付テーパー体４は、チャック駆幹体３に取り付けられた締付あご保持体５により軸方向から支持されている。

スピンドル受入部は、内向きのネジ切部（めすネジ部）を備える。このネジ切部が、工作機械スピンドルにおける、対応する外向きのネジ切部（おすネジ部）にネジ合わされることで、ドリルチャック１が工作機械スピンドルにネジ合わされるようにすることができる。

また、ドリルチャック１が、チャック軸１０に共軸に配置された係止機構を備える。この係止機構は、２つのレバーアームでもって形成された係止ツメ２０からなる。これにより、一方のレバーアームが、チャック軸１０に共軸に配置されたリング状歯切部に噛み合う作用を行い、他方のレバーアームは、押圧バネからのバネ力を受ける。このようにバネ力を受けて、取り付け軸まわりに、係止ツメ２０が傾けられる。好ましい一実施例において、リング状歯切部は、直接、チャック駆幹体３に形成されている。係止機構は、係止ツメ２０がリング状歯切部に噛み合った状態において、チャック駆幹体３が、締付あご７の締付を解除する向きへと締付テーパー体４に対して相対的に回転しようとする際に係止を行う。締付を行う向きへの相対回転は、係止機構により妨げられずに行うことができる。

締付テーパー体４中には、複数の締付あご７が、全周にわたって均等に分布するとともに、締付あごの間に工具受入部を形成するように配置されている。これら締付あご７における締付あご駆幹体８が、締付あごの締付把持面９とは逆の側にて、チャック軸１０に対して傾斜するガイド軸１１に沿って、ガイドスリット１２中に案内されている。図中、ガイド軸１１は、締付テーパー体４の内面と、各締付あご７の外側面との摺動面の中心線に沿って延びるものとして描かれている。

図１の実施形態において、チャック軸１０及び締付テーパー体４に共軸に、締付解除リング１８が配置されている。この締付解除リング１８は、締付テーパー体４に回転モーメントを伝達するように切替作動させることができる。通常、締付解除リング１８は、その内側の面に、カム面１９を有している。このカム面１９は、締付ツメ２０における、押圧バネのバネ力を受ける第２のレバーアームと組み合わさって作動を行う。

締付あご保持体５とチャック駆幹体３との間には、さらに、ボールベアリング２１が備えられる。このボールベアリング２１を通じて、締付あご保持体５がチャック駆幹体３により保持され、これにより、締付テーパー体４がチャック駆幹体３により保持される。

締付あご７は、放射方向へと位置・姿勢（位置及び姿勢の少なくとも一方、図示の例では位置のみ）をシフト可能に、連れ動かし具１３に接して案内されており、締付及び締付解除を行うべく、チャック駆幹体３と、締付テーパー体４及び締付あご保持体５との間の相対的な回転により、位置・姿勢をシフト可能である。この位置・姿勢のシフトのためには、連れ動かし具１３の連れ動かし具ネジ切部１４が、チャック軸１０に共軸に設けられたスピンドルネジ切部１５に噛み合う。

複数の締付あご７についてのガイド軸１１同士の交点、すなわち各ガイド軸１１とチャック軸１０との交点は、規格に基づく非例外的なドリルチャックに比べて、工具受入部６の側へとシフトしている。ここで、図示の実施例では、チャック軸１０に対するガイド軸１１の傾きが３０度である。

図１中に示す締付テーパー体４においては、規格のとおりのドリルチャックにおける締付テーパー体４について、ガイド軸１１に沿って工具受入部６の開口の側へと向かうにつれて、テーパー状をなす壁部が厚くなっていくように設けている。

このような実施形態において、ガイドスリット１２、連れ動かし具１４及びスピンドルネジ切部１５は、可能な限り長さ寸法を大きくすることで、背の低い（軸方向寸法の小さい）ドリルチャックにて、より強力に作用する軸方向の力を有意に打ち消すことが、確実に実現されるようにしている。また、締付テーパー体４には、孔１７が設けられている。この孔１７は、ドリリング工程中、またはネジ回しの工程中にて、ドリルチャック１中へと入ってきたダストや異物を、孔の入口から追い出すものである。

図２には、図１のドリルチャックについての他の実施形態を示す。図２の実施形態においては、図示の締付解除リング１８が、締付テーパー体４とは別体に、独立に操作可能に設けられている。したがって、まずもって、係止ツメが、締付解除リング１８の内側面に設けられたカム面により、リング状歯切部と噛み合わさった状態から外れ出るようにすることができる。これにより、ドリルチャック１の締付解除が可能となる。すると、締付テーパー体４をつかんで操作を行うことで、工具受入部６を開いて広げるようにすることができるようになる。

図２のドリルチャックについてのさらに他の実施形態が、図３に示されている。図３の実施形態においては、スピンドル受入部が、内向きのネジ切部でもって設けられるのでない。スピンドル受入部は、側壁面がチャック軸方向からずれて傾くことで、テーパー状をなしており、工具受入部の側へと向かってすぼまっている。このようであると、スピンドル受入部と、これにつながれる工作機械スピンドルとの間に、摩擦による係合に基づく接続・固定が実現可能となっている。

図４には、図２のドリルチャックのさらに他の実施形態を示す。図４の実施形態において、工作機械との接続部２は、チャック駆幹体３と一体に設けられた工作機械スピンドルにより形成されている。

図５〜７には、本発明にしたがう他の実施形態を示す。これらの図に示す各実施形態において、ボールベアリングは、締付あご保持体５とチャック駆幹体３との間に配置されるというだけでなく、ボールベアリングの軸方向後方端部が押圧リングによって覆われている。したがって、ボールベアリングをなすボールは、締付あご保持体５と、チャック駆幹体３と、押圧リングとからなる囲み部中に、嵌め込まれている。ドリルチャック１についての図５の実施形態においては、図１〜２の実施形態と同様に、スピンドル受入部が内向きネジ切部によって設けられている。図７には、図５のドリルチャック１に対応する実施形態であって、チャック駆幹体と工作機械スピンドルとが一体に設けられたものを示す。

１…ドリルチャック； ２…工作機械との接続部； ３…チャック駆幹体；
４…締付テーパー体； ５…締付あご保持体； ６…工具受入部；
７…締付あご； ８…締付あご駆幹体； ９…締付把持面；
１０…チャック軸； １１…ガイド軸； １２…ガイドスリット；
１３…連れ動かし具； １４…連れ動かし具ネジ切部； １５…スピンドルネジ切部；
１６…連れ動かし具受入部； １７…孔； １８…締付解除リング；
１９…カム面； ２０…係止ツメ； ２１…ボールベアリング

Claims (9)

1. 工作機械との接続部（２）を備えるチャック駆幹体（３）と、このチャック駆幹体（３）に対して回転可能な締付テーパー体（４）とを有するドリルチャック（１）であって、
   締付テーパー体（４）は、チャック駆幹体（３）に取り付けられた締付あご保持体（５）により軸方向から支持されており、この締付あご保持体（５）中には、複数の締付あご（７）が、周方向に均等に分布するように配置されて、これら締付あご（７）の間に1つの工具受入部を形成しており、
   これら締付あご（７）の締付あご駆幹体（８）は、締付把持面（９）とは逆の側にて、チャック軸（１０）に対して傾斜したガイド軸（１１）に沿って、かつ、連れ動かし具（１３）に接してその放射方向へと位置・姿勢をシフト可能に案内され、締付及び締付解除を行うように、チャック駆幹体（３）と、締付テーパー体（４）及び締付あご保持体（５）との間の相対的な回転によって位置・姿勢をシフト可能であり、
   このために、連れ動かし具（１３）の連れ動かし具ネジ切部（１４）が、連れ動かし具受入部（１６）における、チャック軸（１０）に共軸に形成されたスピンドルネジ切部（１５）に噛み合わされているものにおいて、
   ガイド軸（１１）同士の交点が、非例外的なドリルチャックにおけるよりも、工具受入部（６）の側にずれていることを特徴とするドリルチャック。
2. チャック軸（１０）に対するガイド軸（１１）の傾きが、２０度と５０度との間であることを特徴とする請求項１に記載のドリルチャック。
3. チャック軸（１０）に対するガイド軸（１１）の傾きが、２５度と３５度との間であることを特徴とする請求項２に記載のドリルチャック。
4. 連れ動かし具ネジ切部（１４）及びスピンドルネジ切部（１５）についてのネジ筋のピッチが、標準的なドリルチャックにおけるよりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドリルチャック。
5. 連れ動かし具ネジ切部（１４）及びスピンドルネジ切部（１５）の少なくとも一方についての軸方向寸法が、標準的なドリルチャックにおけるよりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドリルチャック。
6. 締付テーパー体（４）は、ガイド軸（１１）に沿って工具受入部（６）の開口の側へと向かうにつれてテーパー状の壁部の厚みが大きくなっていくように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドリルチャック。
7. 締付あごの締付保持面（９）が、チャック軸（１０）に平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のドリルチャック。
8. 工作機械との接続部（２）が、工作機械スピンドルを受け入れるスピンドル受入部により設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のドリルチャック。
9. 工作機械との接続部（２）が、チャック駆幹体（３）に一体に形成された工作機械スピンドルにより設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のドリルチャック。

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