JPH11511699A - ツールレス工作機械チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 チャック（１０）は、チャック（１０）の回転の際、工具シャンク（２３）を保持する軸方向孔（２０）を備えたスリット付の本体（２５）を含んでいる。把持スリーブ（５０）は、軸方向孔（２０）の直径を減少するためにカム要素（３６）を介して圧縮圧を加える。ばね付勢されたロック用スリーブ（６０）は、ロック位置において、把持スリーブ（５０）を本体部材（２５）にロックするようロック用要素（６１）を作動させることができる。係合機構（１４）はチャック（１０）を駆動スピンドルに連結し、そしてまた、チャック（１０）の駆動スピンドルへの自動化された取付を促進するマウント機構（１１）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 ツールレス工作機械チャック 発明の背景 本出願は、１９９６年６月１９日出願の米国特許出願番号第08/666,847号の一 部継続出願である。 本発明は、工作機械の駆動スピンドルに取付られ、工作機械によって作動され る動力ビットないしは工具を保持するのに用いられ得る迅速交換チャック装置に 関する。 動力ビット、例えばルータービットを工作機械の駆動スピンドルに保持するの に利用されるコレットないしはチャック装置は全て、動力ビットを駆動スピンド ルに関して軸方向および半径方向の両方にロックしなければならない。換言する と、チャックは、動力ビットが駆動スピンドルに対して周方向に回転することと 、駆動スピンドルに向かい、かつ、離れる軸方向に動くこととを防止しなければ ならない。この関心は、ルーターの如き高速の工作機械において、正確さと安全 性との両者を考慮して特に重要である。従来のシステムでは、工具ビットを回転 方向に固定する比較的簡単な手段は、工具ビットの端部に六角または他の多面輪 郭を形成することからなり、これがチャックに形成された対応する多面凹部には まり込む。ルータービットを交換するためには、作業者にとって、二つのレンチ を用いるかまたは一つのレンチとスピンドルロックとを用いることを必要とする のが普通である。 他の解決方法では、コレットチャックが、工具ビットを軸方向および回転方向 に保持する圧縮可能なコレットを利用している。コレットチャックは、工具を保 持するのに工具ビットの多面形状に依存しないという点において有用である。か くて、基本的に丸いシャンク部を有する動力ビットないしは工具ビットのいずれ の種類もコレットチャック装置によって保持され得る。しかしながら、コレット チャック装置は、多くの適用例で要望されている迅速交換ないしは迅速解放能力 を有していない。例えば、ルーターまたはラミネートトリマーの如き携帯可能 な工具にとっては、工具ビットの比較的迅速かつ容易な交換のために迅速解放チ ャック装置を利用することが非常に望ましい。しかしながら、従来の迅速解放装 置では、工具のシャンク部が、迅速交換チャック装置に形成された対応する穴内 にはまり込むためには、多面形にされねばならない。この技術分野においては、 基本的に丸い工具シャンクを有する工具ビットを含む如何なる種類の工具ビット にも利用され得る迅速交換チャック装置を有することは、かかるチャック装置を 利用する工作機械の多用途性および操作容易性を増大させるためにも望ましい。 自動的に機械によって取付および取り外される迅速交換チャック装置を有するこ ともまた望ましい。 携帯可能な据え置きルーター、ラミネートトリマー、ドライウオールカッター 等に用いられ、工作機械のスピンドルに動力工具ないしは動力ビットを固定ない しは保持するための種々の装置が、この技術分野で知られている。例えば、種々 のコレット工具保持装置および迅速解放アダプターがこの分野で知られている。 Wozar への米国特許第5,301,961 号はかかるチャックの一つを記載している。同 様に、Martindellへの米国特許第4,692,073 号は、動力ビットをチャック装置に 軸方向に固定するために、駆動スピンドルの周りに配置されスプリングに付勢さ れたスリーブを利用するチャック装置を記載している。 発明の目的および要約 従って、本発明の主たる目的は、工具ビットないしは作動装置を工作機械の駆 動スピンドルに固定するための迅速交換チャック装置を提供することにある。 本発明の他の目的は、自動化された機械手段によって工作機械に取付られ、か つ、取り外され得る迅速交換チャック装置を提供することにある。 本発明のさらなる目的は、丸い工具シャンクを有する工具ビットを保持するこ とのできる多用途の迅速交換チャック装置を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は、工具の多面輪郭をチャック装置の多面穴に整列さ せる必要なく、工具ビットが容易に挿入され、かつ、取り外せる速い動作の迅速 交換チャック装置を提供することにある。 本発明のまた他の目的は、チャック装置の内部で工具ビットのロックアップに 打ち勝つ迅速交換チャック装置を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は、チャック装置が工具ビットを傷つける傾向を減ず る迅速交換チャック装置を提供することにある。 本発明の他の目的、および、利点は以下の説明において部分的に述べられ、か つ、その説明から部分的に自明であり、または本発明を実施することにより知ら れ得る。本発明の目的および利点は、特に添付の請求の範囲において指摘される 手段および組合せによって実現され、かつ、得られよう。 これらの目的を達成し、かつ、本発明の目的に従えば、ここに具体化され、か つ、広く記述されように、チャックは、前端部とこの前端部の逆に配置された後 端部を備える本体部材を含む。円柱状の工具シャンクを受け入れるべく形成され た軸方向孔が、本体部材の前端部から始まって軸方向に形成されている。本体部 材は、前端部から後端部に向かって軸方向に、かつ、本体部材の外表面から軸方 向孔に半径方向に延在する少なくとも一つの第１のスリットが形成された環状壁 を有している。本体部材にはまた、本体部材の周周りに互いに離間され平行とな るように対称に配置された同じく軸方向に延在する複数のスリットが形成されて いる。スリットは、本体部材を直径方向および周方向の両者で可撓とし、適切に 方向付けられた力が加えられたとき、本体部材の軸方向孔の直径および周囲の拡 大および縮小の両者を許す。この好ましい実施例では、本体部材の前端部から最 も遠い、各スリットの端部にはリリーフ孔が配置されている。 本体部材は、これに形成されかつ前端部の近くに配置されている少なくとも一 つの軸方向に延在するカムポケットを含んでいる。カムポケットは、その中にカ ム要素の少なくとも一部を受け入れるように形状付けられている。好ましい実施 例では、カムポケットは、傾いた床面を備えて形成されており、ここで、床面と 長手方向軸線との間の半径方向距離は、後端部により近く配置されている相対的 に浅い部分から前端部により近く配置されている相対的に深い部分に向かって進 むとき、減少する。本体部材の外表面は、さらに、少なくとも一つのロック用ソ ケットを画成し、そこにロック用要素の少なくとも一部を受け入れるよう形状付 けられている。 本発明のチャック装置は、望ましくは、複数のカム要素を含む。少なくとも一 つのカム要素は、カムポケットの床面に対して選択的に着座され、ここで、把持 位置では、カム要素は本体部材の床面の相対的に浅い部分に対して押され、工具 シャンクを把持するように軸方向孔の直径を相対的に減少させる増大された圧を 加える。解放位置では、カム要素は本体部材の床面の相対的に深い部分に対して 押され、工具シャンクを解放するように軸方向孔の直径を相対的に増大させる減 少された圧を加える。 圧力は、本体部材の周りに同心に形成され、かつ、配置された内表面を画成し 、本体部材に対し軸方向に可動の把持スリーブの動作によってカム要素に加えら れる。把持スリーブ部材の内表面は、そこに画成され、かつ、少なくとも一つの カム要素を少なくとも部分的に受け入れる少なくとも一つのカム要素係合表面を 含む。把持スリーブ部材はさらに、それを貫通し、ロック用要素の少なくとも一 部を受け入れるべく形状付けられた少なくとも１つのロック用チャンネルを画成 している。 本発明のチャック装置の現在好ましい実施例は、望ましくは、複数のロック用 要素を含む。少なくとも一つのロック用要素が把持スリーブのロック用チャンネ ル内に少なくとも部分的に配置され、ロック位置とロック解除位置との一つの間 で半径方向に移動するよう形状付けられている。ロック位置にあるときは、ロッ ク用要素は本体部材のロック用ソケット内に少なくとも部分的に押し込まれ、本 体部材と把持スリーブとの間の相対的軸方向移動を防止する。ロック解除位置に あるときは、ロック用要素は本体部材のロック用ソケットの外に半径方向移動自 由であり、本体部材と把持スリーブとの間の相対的軸方向移動を許す。 本発明のチャック装置の現在好ましい実施例は、望ましくは、把持スリーブ部 材の周りに同心に配置され、把持スリーブ部材に対し軸方向に可動のロック用ス リーブ部材を含む。ロック用スリーブ部材は、前方端部と前方端部の逆側に配置 される後方端部とを画成している。ロック用スリーブ部材の後方端部は、ロック 用スリーブがロック位置に配置されたとき、ロック用要素を作動させ、かつ、ロ ック用スリーブがロック解除位置に配置されたときロック用要素を解放すべく形 状付けられている。 本発明のチャック装置の現在好ましい実施例は、望ましくは、把持スリーブ部 材とロック用スリーブ部材とに対して配置された軸方向のばね機構を含み、これ は、把持スリーブ部材に対してロック用スリーブ部材を、ロック用スリーブ部材 がロック用要素を作動させるロック位置にまで付勢する。ロック用スリーブ部材 は、ロック用スリーブ部材がロック用要素を解放するロック解除位置にまで、ば ね機構の付勢力に抗して軸方向に移動可能である。 本発明のチャック装置は、望ましくは、本体部材と把持スリーブ部材との間に 同心に配置された環状のケージ部材を含む。環状のケージ部材は、本体部材に対 し軸方向に移動可能であり、かつ、カム要素の数に等しい数の複数のケージ開口 を画成している。各ケージ開口は一つのカム要素を受入れ、そして、その中にカ ム要素を保持するよう形状付けられている。ケージ部材はさらに、本体部材の第 １のスリットに係合し、カム要素の把持位置から解放位置への軸方向移動中、カ ム要素の第１のスリットに対する整列状態を維持する整列タブを画成している。 望ましくは、複数のタブが設けられ、各タブが本体部材の各スリット内に配置さ れる。 チャック装置が工具ビットのシャンクを保持して使用中は、カム要素がそれら の把持位置に配置される。特に、半径方向に向く力が、軸方向孔内に配置された 工具シャンク周りの本体部材の軸方向孔の直径を圧縮するよう作用する。カム要 素を介して本体部材上の把持スリーブによって与えられる圧縮力は、チャックが 負荷を受けた工具の使用中に回転している間、軸方向孔内に工具のシャンクを回 転不能に正しく保持するに充分である。 上述のチャック本体のみならず他のチャック本体を駆動スピンドルに作動可能 に連結する係合機構が設けられている。係合機構は、雄ねじ付駆動スピンドルに 螺合すべき本体部材の一端の雌ねじ付受入部を含むことができる。代わりに、係 合機構は、駆動スピンドルの雌ねじ付受入部に螺合すべき本体部材の一端の雄ね じ付係合部を含むことができる。代わりに、係合機構は、駆動スピンドルの一端 の雄テーパ付マウントに係合すべく本体部材に形成されたテーパ付雌型ねじ無し 受入部を含むこともできる。係合機構はまた、チャック装置の駆動スピンドルへ の自動化された取付、好ましくはチャック装置の本体部材を介しての取付を促進 するためのマウント機構を含むこともできる。マウント機構は、保持スクリュ ウ、トルクスヘッド工具、アレンヘッド工具およびスクエアヘッド工具を受け入 れるべく形状付けられた開口からなる群の少なくとも一つを含むことができる。 本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の一実施例 を示し、かつ、本説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。 図面の簡単な説明 図１は、仮想線（二点鎖線）で示された工具ビットのシャフト周りでロックさ れた本発明チャック装置の現在好ましい実施例の軸方向断面図であり、 図２は、図１に示されたチャック装置の分解斜視組立図であり、 図３Ａは、ロック用スリーブがロック解除位置に、把持スリーブが把持位置に ある状態が示された図１のチャック装置の部分軸方向断面図であり、 図３Ｂは、ロック用スリーブがロック解除位置に、把持スリーブが把持位置と 解放位置との間の位置にある状態が示された図１のチャック装置の部分軸方向断 面図であり、 図３Ｃは、ロック用スリーブがロック解除位置に、把持スリーブが解放位置に ある状態が示された図１のチャック装置の部分軸方向断面図であり、 図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、チャックを工作機械の駆動スピンドルに連結 する係合機構の代替実施例の軸方向断面図であり、 図５は、仮想線（二点鎖線）で示された駆動スピンドルで工具ビットのシャフ トを把持している、本発明のチャック装置の代替の実施例の部分的に斜視で、部 分的に断面の軸方向図であり、 図６は、把持スリーブが把持位置でカム要素がロック位置にある図５の装置の 構成部品の、図５において６−６の矢印で指示された視認線に沿った断面図であ り、 図７は、把持スリーブが部分的に破断された状態の、図５に示されたチャック 装置の分解斜視組立図であり、 図８Ａは、把持スリーブが解放位置でカム要素がロック解除位置にある状態が 示された図５のチャック装置の部分的軸方向断面図であり、 図８Ｂは、把持スリーブが解放位置でカム要素がロック解除位置とロック位置 との間の位置にある状態が示された図５のチャック装置の部分的軸方向断面図で あり、 図８Ｃは、把持スリーブが把持位置でカム要素がロック位置にある状態が示さ れた図５のチャック装置の部分的軸方向断面図であり、 図９Ａおよび図９Ｂは、本発明による迅速交換チャック装置を組み込んだ、ル ーターの如き工作機械の概略図であり、 図１０Ａは、本発明によるチャック装置の代替の実施例の部分的軸方向断面図 であり、 図１０Ｂは、図１０Ａのチャック装置の部分的軸方向断面図であり、 図１０Ｃは、図１０Ａのチャック装置の部分的軸方向断面図であり、および 図１１は、図１０Ａに示されたチャック装置の斜視組立図である。 好ましい実施例の詳細な説明 さて、本発明の現在好ましい実施例を詳しく参照するに、その一つ以上の例が 添付の図面に示されている。各例は、本発明の説明のために提供されており、限 定するためのものではない。事実、本発明の範囲すなわち趣旨から逸脱すること なく、本発明内で種々の修正および変形がなされ得ることは当業者に明らかであ ろう。例えば、一つの実施例の部分として示され、または、記述された特徴は、 さらなる実施例を産み出すべく他の実施例に用いられてもよい。かくて、本発明 は、添付の請求の範囲およびそれらの均等の範囲内に入るような修正および変形 をも包含することが意図されている。図面および説明の全体を通して、同一番号 は同一構成部品に付与されている。加えて、異なる実施例の類似する要素は、１ ００の位が異なる数字によって指示されている。 本発明の迅速交換チャック装置の好ましい実施例が、チャック内の作動工具の シャンク２３，１２３を解放または固定するのに作業者が別の工具を用いること を必要としないチャックであるツールレス工作機械チャックの形態で、図１〜図 ４Ｃ、図９Ａおよび図９Ｂに示されている。本発明のツールレス工作機械チャッ クの代替実施例は、図５〜図９Ｂに示されている。本発明の、迅速交換ツールレ ス工作機械チャックは、個々の実施例に応じて、図１、図２、図５および図７に おいて、数字１０，１１０によって概略的に表されている。図１において仮想線 （二点鎖線）で示されるように、本発明のツールレス工作機械チャックはルータ ービット２７の如き工具のシャンク２３を保持するために使用され得る。 本発明のツールレス工作機械チャック装置は、後端部と逆に配置された前端部 を有する本体部材を含む。前端部はチャックにより受け入れられるべき工具に向 けて配置されている。後端部は、工具に動力を与える機械の駆動スピンドルに向 けて配置されている。例えば図１に示すように、本体部材２５は、雌ねじ付駆動 スピンドル（不図示）によって駆動されるべく形状付けられている。例えば、図 ５に示すように、本体部材１２５は、雄ねじ部１１７を備え、仮想線（二点鎖線 ）で示されている駆動スピンドル１１８によって駆動されるべく形状付けられて いる。 本発明によれば、チャック装置を駆動スピンドルに作動可能に連結するために 、係合機構が設けられている。係合機構は一般に如何なる形式のチャック装置に も適用可能であり、かつ、係合機構の種々の形態がチャック装置を駆動スピンド ルに連結するのに利用されてもよい。例えば図４Ｂおよび図４Ｃに示されるよう に、本体２５は、駆動スピンドル１８の雄ねじ付部分１７と係合するよう本体２ ５の後端部に形成された雌ねじ付受入部１６を含んでもよい。同様に、例えば図 ５に示されるように、本体１２５は、駆動スピンドル１１８の雄ねじ付部分１１ ７（仮想線）と係合するよう本体１２５の後端部に形成された雌ねじ付受入部１ １６を含んでもよい。代わりに、例えば図４Ａに示されるように、係合機構は、 駆動スピンドル１８の端部の雄テーパ付マウント１５と係合するよう本体２５の 後端部に配置、かつ、形状付けられたねじ無しの雌テーパ付受入部１９を含むこ ともできる。例えば図１および図２に示された、係合機構のさらなる代替実施例 においては、本体部材２５は、駆動スピンドル（不図示）に形成された雌ねじ付 受入部に係合する雄ねじ付部分１４を備えてもよい。係合機構のさらに他の代替 実施例では、本体部材が、駆動スピンドル（不図示）に形成された雌テーパ付受 入部に係合する雄テーパ付部分を備えてもよい。また、本発明のさらに他の実施 例では、本体部材２５，１２５が駆動スピンドル自体に形成されてもよ い。換言すると、駆動スピンドル１８，１１８および本体部材２５，１２５がそ れぞれ一体構造を構成する。そして、さらに他の好ましい代替実施例においては 、チャック装置１０，１１０が、駆動スピンドルの受入ソケット内に挿入可能な 挿入装置として形成されてもよい。このソケットの実施例では、チャック装置１ ０，１１０は、本体部材２５，１２５内に形成された凹部に係合するセットねじ （不図示）の如き従来の手段でもってソケット内にそれぞれ保持され得る。 例えば図４Ａおよび図４Ｂに示された適切な係合機構のさらに代替実施例では 、軸方向に穿設された開口１２が、本体部材２５の軸方向孔２０（後述する）の 底部を貫通して設けられている。ねじ付保持スクリュウ１３が開口１２を通して 挿入され、かつ、駆動スピンドル１８に設けられたねじ孔３８に螺合されている 。図４Ａの実施例では、駆動スピンドル１８はテーパ付マウント１５を有し、ス ピンドル１８とチャック１０とを取り付けるのにねじ１３が必要である。しかし ながら、図４Ｂの実施例では、チャック装置１０の後端部が駆動スピンドル１８ に螺合され、そして、ねじ１３はスピンドル１８とチャック１０との間の取付の 付加的な対策をもたらしている。 本発明の係合機構は、チャックの本体部材の工作機械の駆動スピンドルへの取 付を容易とするマウント機構を含むことができる。マウント機構は一般的に如何 なる形式のチャック装置にも適用可能である。例えば図４Ｃおよび図５に示され るように、マウント機構は、トルクスヘッド（torx head）工具、アレンヘッド( Allen head)工具およびスクエアヘッド（square head）工具からなる群の中の一 つを受入るべく形成され、軸方向に穿設されたマウント開口１１，１１１をそれ ぞれ含むことができる。かかる工具はマウント開口１１，１１１内に挿入され得 、チャックをピックアップし、チャックを工作機械に運び、そして、チャック本 体２５，１２５の後端部を工作機械の駆動スピンドル１８，１１８に整列して係 合するよう移動させる。例えば、図１、図４Ｂ、図４Ｃおよび図５に示されるよ うに、駆動スピンドルが、螺合により本体部材２５に取り付くのなら、そこで、 マウント工具は、駆動スピンドル１８，１１８のねじ付端部にチャック１０，１ １０を自動的にねじ込むべく、回され得る。 本発明によれば、本体部材は、長手方向中心軸回りに本体部材内に軸方向に形 成された孔を含む。このいわゆる軸方向孔は、本体部材の内表面により画成され 、円柱状の外表面を有しかくて円形の横断面を有している工具シャンクを受け入 れるべく形状付けられている。例えば図２および図７に示されているように、軸 方向孔２０，１２０は、本体部材２５，１２５に対して軸方向に延在すべく、本 体部材２５，１２５内に形成されている。軸方向孔２０，１２０は、例えば図２ および図７にそれぞれ示されているように、本体部材２５，１２５の長手方向中 心軸２１，１２１回りに対称に配置されている。 例えば図１〜図８Ｃに示されるように、本体部材２５，１２５は外表面２２， １２２をさらに画成している。例えば図１、図３、図４、図５および図８Ｃに示 されるように、本体部材２５，１２５は、外表面２２，１２２の長さの一部と、 軸方向孔２０，１２０を画成している内表面の全長以上との間に配置されている 環状壁２８，１２８を画成している。例えば、図１、図３、図４、図５および図 ６に示されるように、少なくとも第１のスリット４４，１４４が本体部材２５， １２５を通して形成され、特に、壁２８，１２８によって形成されている。第１ のスリット４４，１４４は本体部材２５，１２５の前端部の自由縁から軸方向に 延在し、本体部材２５，１２５の後端部に向けて延伸している。第１のスリット ４４，１４４は、本体部材２５，１２５の外表面２２，１２２および内表面を通 って半径方向に延在し、かくて、本体部材２５，１２５の軸方向孔２０，１２０ に連通するよう形成されている。第１のスリット４４，１４４と同様に、そして 、例えば、図２および図７に示されるように、本体部材２５，１２５はさらに、 それを半径方向に貫通し軸方向孔２０，１２０と連通する少なくとも一つの第２ のスリット４６，１４６を画成している。第２のスリット４６，１４６は前端部 から軸方向に延在し、かつ、本体部材２５，１２５の後端部に向けて延伸してい る。 第１のスリット４４，１４４および第２のスリット４６，１４６に類似の複数 のスリット４５，１４５，４７，１４７，１４８，１４９が、例えば、図２、図 ６および図７に示されるように、同様に配置され、かつ、互いから対称的に、好 ましくは平行な配列で離間されている。４つのスリット４４，４５，４６，４７ が図２の実施例では対称的に設けられ、６つのスリット１４４，１４５， １４６，１４７，１４８，１４９が図６および図７の実施例では対称的に設けら れている。各実施例において、全てのスリットは、本体部材２５，１２５を直径 方向および周方向に可撓とし、その結果、適切に方向付けられた力が加えられた とき、本体部材２５，１２５の直径および周囲の拡大および縮小を許容する。さ らに、本体部材２５，１２５は望ましくはステンレススチールの如き材料から構 成され、これらのスリットを備えた本体部材が弾性的に繰り返し半径方向に圧縮 および拡張されることを可能とする。 本発明の現在好ましい実施例においては、応力−解放穴が本体部材に形成され たスリットの一端部に設けられ得る。例えば、図１〜図４Ｃに示されるように、 スリット４４，４５，４６，４７の有効性が、各々軸方向に延在し細長いスリッ ト４４，４５，４６，４７の後端部に連通して配置された応力解放穴２９を設け ることによりさらに強化される。 本発明によればさらに、本体部材はその内部に形成され、かつ、本体部材の前 端部近傍に配置された少なくとも一つの軸方向に延在するカムポケットを含んで いる。カムポケットは、その内部にカム要素の少なくとも一部を受け入れるよう 形状付けられており、カム係合表面をもたらしている。例えば、図２および図７ に示されるように、本体部材２５，１２５の外表面２２，１２２は、本体部材２ ５，１２５の周りに周方向に完全に延在するカムポケット３０，１３０を画成し ている。カムポケット３０，１３０はまた、軸方向にも延在し、本体部材２５， １２５の前端部の近傍に配置されている。カムポケット３０，１３０の深さは、 長手方向軸線２１，１２１から半径方向に測られ、周囲周りに一定である。 例えば、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示された好ましい実施例では、カムポ ケット３０は傾いた床面３１を伴って形状付けられており、ここにおいて、床面 ３１と長手方向中心軸２１との間の半径距離は、本体部材２５の後端部により近 く配置されているカムポケットの比較的浅い部分３２から、本体部材２５の前端 部により近く配置されているカムポケットの比較的深い部分３３に向かって進む とき、減少する。カムポケットの比較的浅い部分３２はまた、把持部分３２とし て知られ、一方、カムポケットの比較的深い部分３３はまた、解放部分３３とし て知られている。 例えば、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示されている代替の実施例では、カム ポケット１３０は二つに分けられた床面１３１を伴って形状付けられており、こ こにおいて、保持リッジ１３４が本体部材１２５の後端部により近く配置されて いる把持部分１３２を、本体部材１２５の前端部により近く配置されている解放 部分１３３から分離している。カムポケット１３０の深さは、床面１３１と長手 方向軸線１２１との間の半径距離により測られたとき、解放部分１３３について は相対的に一定で、把持部分１３２については相対的に深い。 本発明のツールレス工作機械チャック装置は、チャック内に工具ビットのシャ ンクを保持する手段を有している。例えば、図１〜図３Ｃおよび図５〜図８Ｃに 示されるように、少なくとも一つのカム要素３６，１３６がこの工具シャンク保 持手段の一部を形成し、カムポケット３０，１３０の床面３１，１３１に対して 選択的に着座される。ここにおいて、把持位置においては、カム要素３６，１３ ６はカムポケット３０，１３０の把持位置３２，１３２に配置され、チャック装 置１０，１１０内に工具シャンク２３，１２３を把持すべく、本体部材２５，１ ２５の軸方向孔２０，１２０の直径を相対的に減ずる増大された圧力を加える。 同様に、解放位置においては、カム要素３６，１３６はカムポケット３０，１３ ０の解放位置３３，１３３に配置され、チャック装置１０，１１０から工具シャ ンク２３，１２３を解放すべく、軸方向孔２０，１２０の直径を相対的に増大す る減ぜられた圧力を加える。複数のカム要素３６，１３６が設けられ、そして、 カム要素３６，１３６はカムポケット３０，１３０周りの周方向に対称的に配置 されている。図２に示された好ましい実施例では、４つのカム要素３６がカムポ ケット３０内に配置されている。同様に、図６および図７に示されている代わり の実施例では、６つのカム要素１３６がカムポケット１３０内に配置されている 。 本発明にさらによれば、本体部材のカムポケット周りに周方向に対称的に配置 されたカム要素を保持する手段が設けられている。この対称的な配列は、圧力が カム要素を介して本体部材に半径方向に伝達されるとき、本体部材がその周囲周 りに均一に絞られる（または絞り解除される）ことを保証する。例えば、図２お よび図７に示されるように、このカム要素３，１３６の配列を保持する手段は、 本体部材２５，１２５の周りに同心に配置され、かつ、本体部材２５，１２５に 対して軸方向に可動のアンギュラーケージ部材４０，１４０によってもたらされ ている。ケージ部材４０，１４０は、一つのカム要素３６，１３６を受入れ、そ の中に一つのカム要素３６，１３６を保持すべく形状付けられた少なくとも一つ のケージ開口４１，１４１を画成している。各ケージ部材は、各カム要素３６， １３６用の別のケージ開口４１，１４１を画成している。さらに、例えば、図１ 、図２、図６および図７に示されるように、ケージ部材４０，１４０はさらに、 本体部材２５，１２５の第１のスリット４４，１４４に係合し、かつ、それで本 体部材２５，１２５に対しケージ部材が長手方向中心軸２１，１２１回りに回転 するのを防止する整列タブ４２，１４２を画成している。複数の整列タブ４２， １４２が設けられ、各々のタブ４２，１４２は、他のタブ４２，１４２から、か つ、各ケージ開口４１，１４１から周方向にオフセットされている。各整列タブ ４２，１４２は、ケージ部材４０，１４０から半径方向内方に延在し、かつ、本 体部材２５，１２５に形成されたスリット４４，４５，４６，４７，１４４，１ ４５，１４６，１４７，１４８，１４９の一つに係合すべく形状付けられ、かつ 、配置されている。ケージ部材４０，１４０が本体部材２５，１２５に対して軸 方向に移動すると、タブ４２，１４２もまた、それらのそれぞれのスリットの拘 束内で軸方向に移動する。かくて、ケージ部材４０，１４０のケージ開口４１， １４１および整列タブ４２，１４２は、カム要素３６，１３６の本体部材２５， １２５に対する把持位置３２，１３２から解放位置３３，１３３への軸方向移動 の間、カム要素３６，１３６の第１のスリット４４，１４４（および他の同様な スリット）に対する整列状態を維持すべく協働する。 本発明のツールレス工作機械チャック装置は、本体部材周りに同心に形状付け られ、かつ、配置される内表面を画成し、かつ、本体部材に対して軸方向に可動 な把持スリーブ部材を含んでいる。把持スリーブ部材の内表面はまた、そこに形 成され、かつ、少なくとも部分的に少なくとも一つのカム要素を受け入れる、少 なくとも一つのカム要素係合表面を含んでいる。例えば、図１、図２、図５およ び図７に示されるように、把持スリーブ部材５０，１５０は、本体部材２５， １２５の周りに配置され、かつ、本体部材２５，１２５に対し軸方向可動に形状 付けられた環状部材として形成されている。例えば、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、 図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示されるように、把持スリーブ部材５０，１５０ の内表面は、少なくとも一つのカム要素３６，１３６を少なくとも部分的に受け 入れるよう形状付けられた、少なくとも一つのカム要素係合表面５２，１５２を 画成している。カム要素係合表面５２，１５２は、本体部材２５，１２５の周り で完全に周方向に延在している。カム要素係合表面５２，１５２はまた、軸方向 に延在し、把持スリーブ５０，１５０と本体部材２５，１２５との相対的な軸方 向運動の間、本体部材２５，１２５のカムポケット３０，１３０上に重なるべく 形状付けられ、かつ、配置されている。カム要素係合表面５２，１５２の深さは 、長手方向軸線２１，１２１から半径方向に測られる。例えば、図３Ａ、図３Ｂ 、図３Ｃに示された好ましい実施例では、カム要素係合表面５２の床面５３は周 囲周りに、かつ、把持スリーブ部材５０の内表面の軸方向に一定であり、かくて 、本体部材２５の外表面に形成されたカムポケット３０の軸方向で変わる深さを 補完するようになっている。 例えば、図５、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示されている代わりの実施例で は、カム要素係合表面１５２の床面１５３の深さは、把持スリーブ部材５０の内 表面の周囲周りに一定であるが、しかし、本体部材１２５の外表面に形成された カムポケット１３０の床面１３１の各部１３２，１３３の一定の深さを補完すべ く、軸方向で変化する。例えば、図５に示されるように、カム要素係合表面１５ ２は、軸方向に傾斜された床面１５３を備えて形状付けられ、ここにおいて、床 面１５３と長手方向中心軸１２１との間の半径方向距離は、本体部材１２５の前 端部から本体部材１２５の後端部に向かって長手方向中心軸１２１に沿って軸方 向に進むとき、増大する。 例えば、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示されている代わりの実施例では、把 持スリーブ部材１５０のカム要素係合表面１５２はさらに、カム要素係合表面１ ５２の前端部近傍に配置され、かつ、ロック用リッジ１５６によってカム要素係 合表面１５２の後端部から分離されている、少なくとも一つのロック用ポケット １５５を画成している。ロック用ポケット１５５は、カム要素１３６のロック 位置において、カム要素１３６の少なくとも一部を受け入れるべく形状付けられ ている。ロック用ポケット１５５は、把持スリーブ部材１５０の内表面周りで周 方向に完全に延在している。ロック用ポケット１５５はまた、カム要素係合表面 １５２の一部分に対して軸方向に延在している。例えば、図８Ｃに示されるよう に、ロック用リッジ１５６は、ロック用リッジ１５６の各々対向する側において 長手方向中心軸１２１からの半径距離が床面１５３よりも小さい位置に配置され 、そして、カム要素１３６に対する止め金（ディテント）として作用する。さら に、図８Ｃに示されるように、把持スリーブ１５０の前表面１５７が本体部材１ ２５の前表面１２４と同一面に存するとき、カム要素１３６は、部分的にロック 用ポケット１５５内に、かつ、部分的にカムポケット１３０の把持位置１３２内 に配置される。図８Ｃに示される状態に形状付けられたとき、チャック装置１１ ０は、工具がその意図された仕事をワークピースに遂行し得るに充分な方法で、 工具のシャンク１２３を把持する位置にロックされる。 例えば、図２、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示される好ましい実施例では、 把持スリーブ部材５０は、それを貫通する少なくとも一つのロック用チャンネル ５５をさらに画成している。例えば、図２に示されるように、３つのロック用チ ャンネルが把持スリーブ部材５０の周囲周りで、かつ、把持スリーブ５０の後端 部近傍に対称的に配置されている。各ロック用チャンネル５５は、引き込み可能 なロック用要素６１（後述する）の少なくとも一部を受け入れるように形状付け られ、かつ、関連するロック用要素６１が把持スリーブ５０の外表面を半径方向 に越えて所定量突出するのを許容すべく寸法付けられている。例えば、図３Ｂに 示されるように、各ロック用チャンネル５５を画成している表面は、把持スリー ブ５０の内表面を通って形成された円錐の底を有し、ロック用チャンネル５５が 把持スリーブ５０の外表面に向かって半径方向に延伸するに従って狭まって行く よう円錐状に形状付けられている。 例えば、図２、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように、各引き込み可 能なロック用要素６１は、ボールの如き球状要素として形成され得、ここで、各 ボールの直径はロック用スリーブ部材５０の内表面を通って形成された各対応す る底部の直径よりも小さい。しかしながら、各ロック用チャンネル５５は、かか るロック用チャンネル５５が把持スリーブ部材５０の外表面５６を通って開口す る位置では、各ボール６１の直径よりも小さく寸法付けられている。このように して、各ボール６１は、把持スリーブ部材５０の内表面５８からそのロック用チ ャンネル５５を通って把持スリーブ部材５０の外表面５６を抜け出すことができ ない。 例えば、図３Ｃに示されている好ましい実施例では、本体部材２５のの外表面 ２２はさらに、少なくとも一つのロック用ソケット２４を画成し、ロック用要素 ６１の少なくとも一部をその中に受け入れるべく形状付けられている。例えば、 図２に示されるように、ロック用ソケット３４は、本体部材２５周りでその後端 部近傍に周方向に延在する連続溝として形成されている。図３Ａに示されるよう に、把持スリーブ５０の前表面５７が本体部材２５の前表面２４と同一面に存す るとき、本体部材２５のロック用ソケット３４は把持スリーブ５０のロック用チ ャンネル５５にほぼ整列する。 各ロック用要素６１は把持スリーブ５０の各ロック用チャンネル５５内に少な くとも部分的に配置され、かつ、ロック位置（例えば、図１および図４Ａ〜図４ Ｃに示されている）とロック解除位置（例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示されている ）との間で半径方向に移動可能に形状付けられている。把持スリーブ５０とロッ ク用要素６１とのロック位置（例えば、図１および図４Ａ〜図４Ｃに示されてい る）においては、ロック用要素６１は本体部材２５のロック用ソケット３４内に 少なくとも部分的に押し込まれ、本体部材２５と把持スリーブ５０との間の相対 的軸方向移動を防止している。ロック解除位置（例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示さ れている）では、ロック用要素６１が本体部材２５のロック用ソケット３４の外 に半径方向に自由に動けるので、本体部材２５と把持スリーブ５０との間の相対 的軸方向移動が許される。 本発明によれば、把持スリーブをロック位置にロックする手段が設けられ、こ こで工具シャンクがチャック装置によって保持される。例えば、図１および図２ に示されるように、把持スリーブ５０用のこのロック手段の好ましい実施例では 、ロック用スリーブ部材６０が把持スリーブ部材５０の周りに同心に配置され、 かつ、把持スリーブ部材５９に対して軸方向に可動である。例えば、図 ３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように、ロック用スリーブ部材６０は、前 方端部６４および前方端部６４の逆に配置された後方端部６５を画成している。 後方端部６５は、ロック用スリーブ６０がロック位置（例えば、図１および図４ Ａ〜図４Ｃに示されている）に配置されるときロック用要素６１を動作させ、か つ、ロック用スリーブ６０がロック解除位置（例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示され ている）に配置されるときロック用要素６１を解放するロック用表面６２を備え て形状付けられている。例えば、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように 、ロック用表面６２は、斜め、坂または傾斜され、かつ、ロック用スリーブ６０ の内表面上にロック用スリーブ６０の後方端部６５の自由縁から始まって位置さ れている表面として形成されている。 図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように、把持スリーブ５０のためのロ ック手段の好ましい実施例においては、軸方向のばね機構７０が、ロック用スリ ーブ部材６０と把持スリーブ部材５０とに対して配置され、ロック用スリーブ部 材６０を把持スリーブ部材５０に対して軸方向に付勢している。例えば、図１に 示されるように、軸方向のばね機構７０はロック用スリーブ部材６０を把持スリ ーブ部材５０に対してロック位置に軸方向に付勢し、ここで、ロック用スリーブ 部材６０はロック用要素６１を作動させている。図４Ａに示されるように、少な くとも一つのロック用要素６１が、部分的にロック用ソケット３４内と部分的に 把持スリーブ５０のロック用チャンネル５５内とに配置されたときには、把持ス リーブ５０は本体部材２５に対して軸方向に動くことができない。図３Ａ、図３ Ｂおよび図３Ｃに示されるように、ロック用スリーブ部材６０は、ばね機構７０ の付勢力に抗して矢１０１（図３Ａ）の方向に、ロック用スリーブ部材６０がロ ック用要素６１を解放するロック解除位置に軸方向に可動である。軸方向のばね 機構７０は、ロック用スリーブ部材６０がばね機構７０の付勢力に抗して解放位 置にまで軸方向に移動されるのを可能とするよう圧縮し、これは例えば現在好ま しいチャックの実施例１０のための図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されている 。 本発明によれば、チャックは、工具のシャンクを、比較的柔らかいスチールの 場合に形成されることのあるシャンク傷跡の発生を減ずる方法で、所望の通り固 定する。本体部材２５，１２５のスリット４４，４５，４６，４７，１４４，１ ４５，１４６，１４７，１４８および１４９が、本発明のチャック装置１０，１ １０のこの特徴を達成するのに助けとなる。これらのスリットは、本体部材にス リットが設けられていない実施例に比べて、本体部材２５，１２５を相対的に柔 軟にする。 例えば、図１、図２、図５および図７に示される好ましい実施例においては、 弾性Ｏ−リングの形態のダストシール７５，１７５が、本体部材２５，１２５の 内表面に形成された周方向溝７６，１７６内に収容されている。ダストシール７ ５，１７５は、埃および工具の作動中に生ずる切り屑が本体部材２５，１２５の 軸方向孔２０，１２０内に侵入するのを防止するのに役立っている。 例えば、図３Ｃおよび図８Ａに示されるように、チャック装置１０，１１０は それぞれ、工具のシャンク２３，１２３の本体部材２５，１２５の軸方向孔２０ ，１２０への挿入、または、それからの引き抜きを許容する解放位置に形態付け られている。工具のシャンクが、一旦、軸方向孔２０，１２０に挿入されると、 把持スリーブ５０，１５０が、図３Ｂおよび図８Ｂに示されるように、本体部材 ２５，１２５の後端部に向かって本体部材２５，１２５に対して軸方向に移動さ れる。これは、カム要素３６，１３６のカムポケット３０，１３０の解放部分３ ３，１３３からカムポケット３０，１３０の把持部分３２，１３２へ向かう移動 を生じさせる。把持スリーブ５０，１５０の本体部材２５，１２５に対しての本 体部材２５，１２５の後端部に向かう継続する軸方向移動により、例えば、図３ Ａおよび図８Ｃに示される把持位置にもたらされる。例えば、図３Ａおよび図８ Ｃに示される把持位置においては、把持スリーブ部材５０，１５０のカム要素係 合表面５２，１５２が、カム要素３６，１３６を本体部材２５，１２５のカムポ ケット３０，１３０の把持部分３２，１３２に押す。カムポケット３０，１３０ の把持部分３２，１３２に配置されたとき、カム要素３６，１３６は圧力を長手 方向中心軸２１，１２１に向けて（例えば、図８Ｃに矢１００で示されるように ）半径方向に加え、ワークピースに意図された仕事を行うに充分にシャン クを把持するように、配置された工具のシャンク周りで、軸方向孔２０，１２０ の直径を減じ、かつ、本体部材２５，１２５を圧縮する。さらに、例えば、図１ および図３Ａに示された好ましい実施例においては、作業者がロック用スリーブ ６０を解放し、そして、ばね機構７０がロック用スリーブ６０を付勢し、ロック 用要素６１を本体部材２５のロック用ソケット３４内に押し込むようにしたとき 、チャック装置１０はこの把持位置でロックされる。同様に、例えば、図５およ び図８Ｃに示される代わりの実施例では、作業者が把持スリーブ１５０を、カム 要素１３６が保持リッジ１３４およびロック用リッジ１５６を通過して移動する 迄、本体部材１２５の後端部に向けて軸方向に移動させたとき、チャック装置１ １０はこの把持位置にロックされる。 本発明はまた、上述の迅速交換チャック装置を利用する、工具ビットを駆動す るよう形態付けられている全ての従来の工作機械をも包含する。例えば、図９Ａ よび図９Ｂを参照するに、従来の工作機械８０が模式的に描かれている。工作機 械８０は、図示の如きルーター、ラミネートトリマーの如き種類の工作機械、ま たは、上述のように、迅速交換チャック装置１０，１１０を利用することが望ま れている全ての工作機械からなってもよい。図９Ａの実施例では、装置１０，１ １０が、機械８０の駆動スピンドル１８，１１８に、上述したねじ係合装置また はソケット装置の如き適切なロック装置５９を介して、連結されている。図９Ｂ の実施例では、チャック装置１０，１１０が駆動スピンドル１８，１１８と一体 に形成されている。 本発明の代替の実施例が、図１０Ａから図１１に示されている。この実施例の 多くの特徴は、前に論じた実施例と同じであり、この実施例の対応する要素は、 前に説明した実施例から数字的に１００の位が異なる数字によって指定されてい る。従って、対応する要素についての前の説明がここに流用される。 本実施例による迅速交換チャック装置２１０は、長手方向中心軸２２１を定め る本体部材２２５および円形の工具シャンクを受入るためにそこに画成された孔 ２２０を含んでいる。本体部材２２５は、本体部材の前端部から本体部材の後端 部に向かって延在する複数の軸方向延伸スリット２４４を含んでいる。従って、 本体部材２２５のスリット２４４を備えている部分は、孔２２０内に挿入された 工具のシャンクに対し半径方向に圧縮可能である。 把持スリーブ部材２５０は、本体部材２２５の周りに同心に配置され、かつ、 本体部材２２５に対し軸方向に可動である。把持スリーブ部材２５０は、図１０ Ａに示されるような把持、すなわち、ロック位置と図１０Ｃに示される解放位置 との間を軸方向に動き得る。 カム要素のチャンネルまたはポケット２３０が、把持スリーブ部材２５０の軸 方向に平坦な表面２５２と本体部材２２５の軸方向に傾斜した表面２３１との間 に形成されている。図示の実施例では、軸方向に平坦な表面２５２は把持スリー ブ部材２５０に支持されている金属挿入体２５３により画成されている。軸方向 に傾斜した表面２３１は軸方向に平坦な表面２３３に隣接して本体部材２２５に 形成されている。かくて、カム要素のチャンネルまたはポケット２３０が、第１ の半径方向寸法を有する第１の区分と第１の半径方向寸法よりも小さな減少され た第２の半径方向寸法を有する第２の区分を画成している。図示の実施例では、 チャンネル２３０の軸方向に傾斜した表面２３１を含む第１の区分における半径 方向寸法は、軸方向に平坦な表面２３３を含む第２の区分の半径方向寸法よりも 大きい。 複数の転動ボール２３６の如きカム要素が、把持スリーブ部材２５０の軸方向 移動によってチャンネル２３０で動き得る。カム要素２３６は、好ましくは、ケ ージ部材２４０内に支持されている。出願人は１２個の転動ボール２３６が特に 適切であるということを見出した。図１０Ａに示された把持、すなわち、ロック 位置では、カム要素２３６は、減ぜられた半径寸法を有する、カム要素のチャン ネル２３０の第２区分に位置される。この位置では、カム要素２３６が、軸方向 のスリット２４０により形成された、本体部材２２５の区画を半径方向に圧縮す る。本体部材２２５のこの部分の半径方向の圧縮が、スリット２４４によって形 成された、本体部材の区画の半径方向の圧縮、および、孔２２０内に挿入された 工具シャンクの把持を生じさせる。 把持スリーブ部材２５０の軸方向前方への移動のとき、カム要素２３６は、よ り大きな半径方向寸法を有する、カム要素チャンネル２３０の第１の区分内に軸 方向前方に動かされる。カム要素２３６のこの位置は特に図１０Ｃに示されて いる。この位置では、軸方向スリット２４４により画成されている、本体部材２ ２５の区画は、少なくとも、孔２２０内に支持されている工具シャンクを解放し 得る程度まで、半径方向に拡張することが許されている。 カム要素２３６は、カム要素チャンネル２３０内を、金属挿入体２５３の軸方 向に平坦な表面２５２との摩擦転動係合、かつ、本体部材２２５の表面２３３お よび２３１との転がり接触により、軸方向に移動される。摩擦係合は、要素２３ ６が図１０Ｃに示されるように、ポケットの大きな半径方向寸法区分２３１内に 存するときでさえも、カム要素２３６と表面２５２との間に維持され、かくて、 カム要素２３６は、図１０Ａに示されるような把持位置に摩擦的に戻され得る。 チャック装置２１０はまた、把持スリーブ部材２５０の手動操作のためのロッ ク用スリーブ部材２６０を含んでいる。ロック用スリーブ部材２６０は、把持ス リーブ部材２５０に対し同心に延在し、かつ、手動把持のための環状フランジ２ ７５を含んでいる。従来のウェーブスプリングの如きばね要素２７０が、把持ス リーブ部材２５０およびロック用スリーブ部材２６０の対向する表面２７１およ び２７２間に配置されている。かくて、２つのスリーブ部材は互いに離れるよう に付勢され、かつ、チャック装置２１０は把持、すなわち、ロック位置に付勢さ れている。 チャック装置２１０はまた、装置を把持、すなわち、ロック位置に維持するた めのロック要素を含んでいる。図示の実施例においては、ロック要素は、把持ス リーブ部材２５０に形成されたロック用チャンネル２５５内に支持された転動体 ２６１を含んでいる。ロック用凹部２３４が本体部材２２５に形成され、かつ、 転動体２６１は、装置のロック位置において、図１０Ａに示されるように、この ロック用凹部２３４に位置する。ロック用スリーブ部材２６０は、金属挿入体２ ６３を含んでいる。挿入体２６３は、解放位置においてロック用凹部２３４に半 径方向に概ね対向するロック用表面２６２を含んでいる。図１０Ａに示されるよ うに、装置の把持位置では、ロック用表面２６２は転動体２６１を越えて軸方向 後方に延在しており、かくて、挿入体２６３の軸方向に平坦な区分が転動体２６ １に接触し、かつ、これらの転動体をロック用凹部２３４内に維持する。こ の配列は、挿入体２６３のロック用表面２６２が転動体２６１に半径方向に対向 して配置されるまで、把持スリーブ部材２５０の軸方向前方への移動を防止する 。 金属挿入体２６３は、その前方端部に画成された肩部２８０を含んでいる。直 ぐに説明されるように、肩部２８０は把持スリーブ部材２５０に画成された肩部 ２８１と協働し、把持スリーブ部材２５０を軸方向前方に移動させる。 図１０Ａに示された把持位置から、装置を、図１０Ｃに示された解放位置に動 かすためには、操作者はロック用スリーブ部材２６０の環状フランジ２７５を掴 み、そして、ロック用スリーブ部材をばね機構２７０の力に抗して軸方向前方に 引く。特に、図１０Ｂを参照するに、ロック用スリーブ部材２６０は、金属挿入 体２６３のロック用表面２６２が転動体２６１に半径方向に対向して配置される まで、軸方向前方に引かれる。同時に、金属挿入体２６３の肩部２８０が把持ス リーブ部材２５０の肩部２８１に接触し、そして、ロック用スリーブ部材２６０ のさらなる移動が、転動体２６１の半径方向外方でロック用表面２６２によって 画成されている空間内への動きを生じさせる。このことはさらに、把持スリーブ 部材２５０のロック用スリーブ部材２６０に沿う軸方向前方への移動を許容する 。把持スリーブ部材２５０の軸方向前方への移動は、表面２５２と２３３，２３ １との間の摩擦係合の故に、カム要素２３６がまた軸方向前方に転動するのを生 じさせる。カム要素２３６は、本体部材２２５の軸方向に傾斜された表面２３１ によって形成された、カム要素チャンネル２３０の区分内に軸方向前方に移動す る。この状態は、特に、図１０Ｃに示されている。この位置では、軸方向スリッ ト２４４により画成されている、本体部材２２５の区画が、孔２２０内に挿入さ れた工具シャンクの解放をする程度、半径方向外方に動くのが許されている。こ の状態では、作業者は簡単にチャック装置２１０から工具を取り外し得る。 工具を装置２１０に挿入し、そして、ロックするためには、操作が単に逆にさ れる。チャック装置２１０は図１０Ｃに示される状態にあり、工具シャンクが孔 ２２０内に挿入される。作業者がそれからロック用スリーブ部材２６０を軸方向 後方に押すと、図１０Ｂに示されるように、金属挿入体２６３の肩部２８３が、 転動体２６１が本体部材２２５に形成されたロック用凹部２３４内に移動するま で、転動体２６１に係合することにより、把持スリーブ部材２５０もまた軸方向 後方に移動される。一旦、転動体２６１が凹部２３４内に移動すると、ロック用 スリーブ部材２６０は、把持スリーブ部材２５０とは無関係に、図１０Ａに示さ れるように、挿入体２６３の軸方向に平坦な区分が転動体２６１をロック用凹部 ２３４にロックするまで、軸方向後方に移動する。 ロック用スリーブ部材２６０および把持スリーブ部材２５０が、今説明した操 作で軸方向後方に移動されると、ケージ２４０内のカム要素２３６は、減少され た半径方向寸法を有するカム要素チャンネル２３０の第２の区分内に軸方向後方 に摩擦的に移動される。この位置では、カム要素２３６が、軸方向スリット２４ ４により画成された、本体部材２２５の区画の半径方向圧縮を生じさせ、区画に 孔２２０内に挿入された工具シャンクの把持を生じさせる。 本発明は、工具ビットが回転方向に駆動されねばならない工作機械の全ての種 類に対して適している。装置は、特に、比較的大きな回転速度が望まれるルータ ーおよびラミネートトリマーの如き適用例に適している。しかしながら、これは 発明を限定する意味ではない。事実、種々の修正および変形が、本発明の範囲ま たは趣旨から逸脱することなく、本発明の装置内でなされ得ることは当業者には 明らかであろう。 本発明の好ましい実施例が特定の用語を用いて説明されたが、かかる説明は説 明の目的のためのみであり、以下の請求の範囲の趣旨または範囲から逸脱するこ となく、変更および変形がなされ得ることが理解されるべきである。かくて、本 発明は、修正および変形が添付の請求の範囲内およびその均等の範囲内に有るこ とを条件として、それらを含むことが意図されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 カナーン，ロジャー，ジェイ. アメリカ合衆国 29640 サウスカロライ ナ州 イースリー アズベリー サークル 308

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軸方向に延在する工具のシャンクを受入るための迅速交換チャック装置であ って、 長手方向中心軸を画成し、かつ、円形の工具シャンクを受け入れるべく軸方向 に形成された孔を有する本体部材であって、その前端部からその後端部に向けて 延在する少なくとも一つの第１の軸方向延伸スリットを有し、前記孔を形成する 前記本体部材の少なくとも一部分が半径方向に圧縮可能な本体部材と、 前記本体部材の周りに同心に配置され、かつ、前記本体部材に対し軸方向に可 動な把持スリーブと、 前記本体部材と前記把持スリーブとの対向する表面間に形成され軸方向に延在 するカム要素チャンネルであって、第１の半径方向幅の第１の区分および前記第 １の半径方向幅よりも小さな減少された第２の半径方向幅の第２の区分を有する カム要素チャンネルと、 前記チャンネル内を軸方向に移動可能なカム要素であって、該カム要素が前記 チャンネルの前記第２の区分に配置され、前記孔の直径が減少し、かつ、前記孔 に挿入された工具シャンクを把持するように、前記本体部材の半径方向に圧縮可 能な部分の圧縮を生じさせる把持位置からの前記把持スリーブの軸方向移動によ って移動され、前記カム要素が前記チャンネルの前記第１の区分に配置され、前 記孔の直径が増大し、かつ、前記孔に挿入された工具シャンクを解放するように 、前記本体部材の半径方向に圧縮可能な部分の拡大を生じさせる解放位置に前記 把持スリーブは軸方向に移動可能であるカム要素と、 を備えることを特徴とする迅速交換チャック装置。 ２．前記カム要素チャンネルを画成する前記本体部材の前記表面は、前記チャン ネルの前記第１の区分において前記長手方向中心軸に向かって傾斜する軸方向に 傾斜した表面を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．前記カム要素チャンネルを画成する前記把持スリーブの前記表面は、前記軸 方向に傾斜した表面に対向する軸方向に平坦な表面を備え、前記軸方向に平坦な 表面は、前記把持スリーブが前記本体部材に対し軸方向に移動するとき、前記カ ム要素に摩擦係合し、これにより、前記カム要素を前記カム要素チャンネルの前 記第１および第２の区分間で移動させることを特徴とする請求項２に記載の装置 。 ４．前記軸方向に平坦な表面は、前記把持スリーブに支持された金属挿入体によ って形成されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。 ５．前記カム要素は、前記カム要素チャンネル内に着座された転動ボールからな ることを特徴とする請求項３に記載の装置。 ６．前記カム要素チャンネルは、前記本体部材周りに周方向に延在し、前記カム 要素は前記チャンネル内に配置された複数の転動ボールからなることを特徴とす る請求項１に記載の装置。 ７．前記本体部材と前記把持スリーブとの間に同心に配置されたケージ部材をさ らに備え、前記転動ボールが前記ケージ部材に支持されることを特徴とする請求 項６に記載の装置。 ８．前記本体部材はさらに、その周りに周方向に均しく離間された複数の前記軸 方向に延伸するスリットを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ９．前記把持スリーブの周りに同心に配置され、かつ、それに対し軸方向に可動 な手動操作のロック用スリーブ部材をさらに備え、前記ロック用スリーブ部材は 、手動操作の際、前記把持スリーブを前記把持位置と前記解放位置との間で移動 させることを特徴とする請求項１に記載の装置。 １０．前記ロック用スリーブ部材と前記把持スリーブとの間に作動可能に配置さ れたばね機構をさらに備え、ここで、ロック用スリーブは前記把持スリーブに対 し前記ばね機構の力に抗して軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項９ に記載の装置。 １１．前記ロック用スリーブ部材と前記把持とに形成され、前記ロック用スリー ブ部材の作動時に、前記把持スリーブを前記把持位置に解放可能にロックし、か つ、前記把持スリーブを前記把持位置から解放するロック用要素をさらに備える ことを特徴とする請求項９に記載の装置。 １２．前記ロック用要素は、前記把持スリーブに支持され、前記把持スリーブの 前記把持位置において前記本体部材に形成されたロック用凹部に配置される転動 体を備え、前記転動体は前記ロック用スリーブ部材の軸方向移動により前記ロッ ク用凹部の外へ移動され、前記把持スリーブが前記解放位置に移動するのを許す ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。 １３．前記ロック用スリーブ部材は、前記ロック用スリーブ部材の手動把持のた めの環状フランジを備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。 １４．前記ロック用スリーブ部材は、実質的にプラスチック材料から形成されて いることを特徴とする請求項９に記載の装置。 １５．軸方向に延在する工具のシャンクを受入るための迅速交換チャック装置で あって、 長手方向中心軸を画成し、かつ、円形の工具シャンクを受け入れるべく軸方向 に形成された孔を有する本体部材であって、前端部と該前端部の逆側に配置され た後端部とを有し、さらに、少なくとも一つの第１の軸方向延伸スリットを有し 、前記第１のスリットが前記前端部から前記後端部に向けて延在している本体部 材と、 前記本体部材の周りに同心に配置され、かつ、前記本体部材に対し軸方向に可 動な把持スリーブであって、少なくとも一つのカム要素係合表面を含む内表面を 画成している把持スリーブと、 前記カム要素係合表面に対し選択的に着座される少なくとも一つのカム要素で あって、把持位置に着座されると、前記カム要素が前記本体部材に対し半径方向 内方に押され、工具シャンクを把持するように前記孔の直径を減少させ、かつ、 解放位置に着座されると、前記カム要素が、工具シャンクを解放するように、前 記本体部材の前記孔の直径を相対的に増大する減ぜられた圧力を前記本体部材に 加えるべく方向付けられるカム要素と、 を備えることを特徴とする装置。 １６．前記本体部材は、外表面を有して、そこに形成され、かつ、前記前端部に 近傍に配置された少なくとも一つの軸方向に延在するカムポケットを含み、前記 カムポケットはその中にカム要素の少なくとも一部を受け入れるよう形状付けら れていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。 １７．前記カムポケットは、前記本体部材の周りに周方向に延在して形成されて いることを特徴とする請求項１６に記載の装置。 １８．前記カムポケットは、傾いた床面を備えて形成されており、ここで、前記 床面と前記長手方向軸線との間の半径方向距離は、前記後端部により近く配置さ れている相対的に浅い部分から前記前端部により近く配置されている相対的に深 い部分に向かって進むとき、減少することを特徴とする請求項１５に記載の装置 。 １９．さらに、前記本体部材と前記把持スリーブ部材との間に同心に配置され、 かつ、それらに対して軸方向に可動な環状のケージ部材を備え、該ケージ部材は 、前記少なくとも一つのカム要素を受入れ、かつ、前記少なくとも一つのカム要 素を保持すべく形状付けられた少なくとも一つのケージ開口を画成していること を特徴とする請求項１５に記載の装置。 ２０．さらに、前記ケージ部材と前記本体部材の前記第１のスリットに係合し、 前記カム要素の前記把持位置から前記解放位置への軸方向移動中、前記カム要素 の前記第１のスリットに対する整列状態を維持する整列タブを備えていることを 特徴とする請求項１９に記載の装置。 ２１．さらに、前記本体部材の周りに同心に配置され、かつ、前記把持スリーブ 部材に対し軸方向に可動なロック用スリープ部材を備え、該ロック用スリーブ部 材は前方端部と該前方端部の逆側に配置された後方端部とを画成し、前記後方端 部がロック用要素に係合するよう形状付けられていることを特徴とする請求項２ ０に記載の装置。 ２２．さらに、前記把持スリーブ部材と前記ロック用スリーブ部材とに対して配 置され、前記ロック用スリーブ部材を前記把持スリーブ部材に対して前記ロック 用スリーブ部材がロック用要素を作動させるロック位置まで長手方向に付勢する 軸方向のばね機構を備え、前記ロック用スリーブ部材は前記ばね機構の付勢力に 抗して前記ロック用スリーブ部材がロック用要素を解放するロック解除位置まで 軸方向に可動であることを特徴とする請求項２１に記載の装置。 ２３．前記本体部材は、少なくとも一つのロック用ソケットを画成し、かつ、ロ ック用要素の少なくとも一部を受け入れるべく形状付けられた外表面を有し、前 記把持スリーブ部材は、それを貫通し、かつ、ロック用要素の少なくとも一部を 受け入れるべく形状付けられた少なくとも一つのロック用チャンネルを画成して いることを特徴とする請求項２１に記載の装置。 ２４．さらに、少なくとも部分的に前記把持スリーブの前記ロック用チャンネル 内に配置され、かつ、ロック位置とロック解除位置との一つの間で半径方向に移 動するよう形状付けられた少なくとも一つのロック用要素を備え、ここで、前記 ロック位置では、前記ロック用要素が、前記本体部材と前記把持スリーブとの間 の相対的軸方向移動を防止するよう、前記本体部材の前記ロック用ソケット内に 少なくとも部分的に押し込まれ、前記ロック解除位置では、前記ロック用要素が 、前記本体部材と前記把持スリーブとの間の相対的軸方向移動を許すよう、前記 本体部材の前記ロック用ソケットの外に半径方向に移動が自由になることを特徴 とする請求項２３に記載の装置。 ２５．さらに、前記把持スリーブ部材と前記ロック用スリーブ部材とに対して配 置され、前記ロック用スリーブ部材を前記把持スリーブ部材に対して前記ロック 用スリーブ部材が前記ロック用要素を作動させるロック位置まで長手方向に付勢 する軸方向のばね機構を備え、前記ロック用スリーブ部材は前記ばね機構の付勢 力に抗して前記ロック用スリーブ部材がロック用要素を解放するロック解除位置 まで軸方向に可動であることを特徴とする請求項２４に記載の装置。 ２６．さらに、装置を駆動スピンドルに作動可能に連結する係合機構を備えるこ とを特徴とする請求項１５に記載の装置。 ２７．前記係合機構は、雄ねじ付駆動スピンドルに螺合すべく前記本体部材の一 端に形成された雌ねじ付受入部を含むことを特徴とする請求項２６に記載の装置 。 ２８．前記係合機構は、駆動スピンドルの雌ねじ付受入部に螺合すべく前記本体 部材の一端の雄ねじ付係合部を含むことを特徴とする請求項２６に記載の装置。 ２９．前記係合機構は、駆動スピンドルのテーパ付係合部に係合すべく前記本体 部材の一端に形成された互いのテーパ付係合部を含むことを特徴とする請求項２ ６に記載の装置。 ３０．前記係合機構は、前記本体部材を駆動スピンドルにロックするロック用機 構を備えることを特徴とする請求項２６に記載の装置。 ３１．前記ロック用機構は、ねじ付スクリュウを備えることを特徴とする請求項 ３０に記載の装置。 ３２．前記係合機構は、前記本体部材の工作機械の駆動スピンドルへの自動化さ れた取付を促進するためのマウント機構を含むことを特徴とする請求項２６に記 載の装置。 ３３．前記マウント機構は、トルクスヘッド工具、アレンヘッド工具およびスク エアヘッド工具からなる群の中の一つを受入るべく形状付けられた少なくとも一 つの開口を含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。 ３４．さらに、前記カムポケットの二つに分けられた床面を画成し、かつ、前記 二つに分けられた床面を、前記本体部材の前記前端部により近く配置されている 解放位置から、前記本体部材の前記後端部により近く配置されている把持位置を 分離すべく形状付けられ、かつ、配置された保持リッジを備えることを特徴とす る請求項１５に記載の装置。 ３５．前記把持スリーブ部材は前端部と該前端部の逆側に配置された後端部とを 有し、前記把持スリーブ部材の前記カム要素係合表面は傾斜した床面を備えて形 成されており、ここで、前記傾斜した床面と前記長手方向軸線との間の半径方向 距離は、前記把持スリーブ部材の前端部から前記把持スリーブ部材の後端部に向 かって前記長手方向中心軸に沿って進むとき、増大することを特徴とする請求項 １５に記載の装置。 ３６．前記把持スリーブ部材は、前記把持スリーブ部材の前記前端部の近くに配 置され、前記把持スリーブ部材の前記後端部からロック用リッジにより分離され 、かつ、前記カム要素のロック位置で前記カム要素の少なくとも一部を受け入れ るべく形状付けられた少なくとも一つのロック用ポケットを画成していることを 特徴とする請求項３５に記載の装置。