JP2004025349A

JP2004025349A - 内径コレットチャック

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Publication number: JP2004025349A
Application number: JP2002184424A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Mizutani; 水谷　伸郎; Mitsuhiko Tomioka; 富岡　三彦; Makoto Suzuki; 鈴木　誠
Original assignee: Toyota Industries Corp; Fuji Bellows Co Ltd; Fuji Seiko Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Fuji Bellows Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】大きなトルクが被保持物に作用する場合にもコレットのねじれを防止することができる内径コレットチャックを提供することを課題とする。
【解決手段】内径コレットチャック１は、径方向に拡大縮小可能に形成され、先端部に被保持物を保持するコレット５と、コレットの外周に嵌合される規制枠体３とを備える。規制枠体には、４つの突出部３５が形成されると共に、コレットには、対応する突出部と嵌合する４つの溝４１が形成される。各突出部及び各溝は、規制枠体及びコレットの先端から軸心方向に延長する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内径コレットチャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、環状物など、穴のあいた部材を保持する場合に、当該穴の内面から当該部材を保持する手段として内径コレットチャックがあり、その一例として、特開平８−１９９０９号公報に開示されたものがある。内径コレットチャックは主に、先端外周面が環状物などの穴の内面と当接する筒状のコレットと、コレットの内側に嵌合するエキスパンダと、コレットの拡大を規制する規制枠体とを備える。コレットとエキスパンダとは相互に面接触する一対の切頭円錐状の面を備える。
【０００３】
かかる内径コレットチャックにおいては、拡大前のコレットの先端外周面に環状物をセットし、エキスパンダをコレットに対して軸心方向に摺動させると、上記切頭円錐状の面の作用により、コレットが半径方向外方に拡大し、コレットの先端外周面にセットされている環状物などの被保持物を穴の内面側から保持することができる。また、コレットの拡大は規制枠体により制限されているため、コレットは拡大しすぎることはなく好適な保持力で被保持物を保持する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、いわゆる摩擦圧接工程など、内径コレットチャックに保持された被保持物に大きなトルクを作用させる場合、コレット自体に十分な強度が要求される。しかしながら、保持・解放に応じて拡大・縮小するコレットの機能を確保すべく、コレットはばね鋼より構成されるため、高剛性化が困難であった。また、上述した公報の図１に記載されたように、コレットに回り止めのピンを設けた構成のものも見受けられるが、かかる構成は、コレットの拡大・縮小の最中にコレットの連れ回りを防止するためのものであり、被保持物を保持し拡大状態にあるコレットが大きなトルクを受けると、コレットのストッパより前側（上記公報の図１における右側）の部分がねじれてしまう恐れがあった。
【０００５】
従って、本発明は、摩擦圧接など、大きなトルクが被保持物に作用する場合にもコレットのねじれを防止することができる内径コレットチャックを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の内径コレットチャックは、径方向に拡大縮小可能に形成され、先端部に被保持物を保持する円筒状のコレットと、前記コレットの外周に嵌合される枠体とを備え、前記枠体に凹部及びこれと嵌合する凸部の一方が一体的に設けられると共に前記コレットに該凹部及び該凸部の他方が一体的に設けられ、前記凹部及び凸部は、少なくとも前記被保持物の直近に配置されているものである。
また、前記枠体は前記コレットの外周に嵌合されており、前記被保持物は該枠体の先端から露出した該コレットの外周部に保持され、前記凹部及び凸部の前記一方は、該枠体の先端から延長していると好適である。さらに、前記凹部及び前記凸部は、対応する前記コレット及び前記枠体の軸心方向に沿って延長していると好適である。また、前記枠体に前記凸部が設けられると共に前記コレットに前記凹部が設けられていてもよい。さらに、前記凹部及び前記凸部は複数設けられていてもよい。
【０００７】
同目的を達成するため、本発明の内径コレットチャックは、径方向に拡大縮小可能に形成され、先端部に被保持物を保持する円筒状のコレットと、前記コレットの外周に嵌合される枠体とを備え、前記枠体及び前記コレットのそれぞれに凹部を一体的に設けると共にこれら両凹部に嵌合するキーが設けられている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、説明中の前後方向は、被保持物がセットされる側すなわち図１における紙面左方向を前方向として説明する。内径コレットチャック１は、ハウジングＡ及びＢと、規制枠体３と、コレット５と、エキスパンダ７とを備えている。ハウジングＡは、全体が筒状の部材であり、その前半部分には、後半部分より大きい径を有するシリンダ部分９が設けられている。シリンダ部分９における開放された前端には、ハウジングＢがボルト１１によって取り付けられている。ハウジングＢは、中央に穴１３が穿設されたディスク状の部材からなる。ハウジングＢの前面には、筒状の規制枠体３がボルト１５によって取り付けられている。さらに、規制枠体３の内側には、筒状のコレット５が配置されている。コレット５は、径方向に拡大縮小可能であるが、規制枠体３によりコレット５の拡大は一定量に抑えられている。
【０００９】
また、コレット５、規制枠体３、ハウジングＢ、及びシリンダ部分９の内側には、エキスパンダ７が前後方向にスライド可能に配設されている。エキスパンダ７の前部には拡径部１７が形成されており、エキスパンダ７の後部にはピストン部１９が形成されている。拡径部１７は、前方ほど外径が大きくなるような切頭円錐状の外周面（以下、「切頭円錐面」と称する）１７ａを有する。また、コレット５の内周面も、拡径部１７の切頭円錐面１７ａと対応するような切頭円錐状に形成されている。コレット５の切頭円錐状の内周面（以下、「切頭円錐面」と称する）５ａは、前方ほど穴径が大きくなるように形成されている。
【００１０】
エキスパンダ７のピストン部１９は、シリンダ部９とハウジングＢとによって画定される円柱状の空間内に収容されている。ピストン部１９の後方には、後述するクーラントが導入される受圧室２１が画定され、ピストン部１９の前方には、スプリング収容室２３が画定される。スプリング収容室２３内には、コイルスプリング２５が収容されている。コイルスプリング２５の前端は、ハウジングＢに当接しており、コイルスプリング２５の後端は、ピストン部１９に当接している。
【００１１】
図２〜図４を基に、規制枠体３及びコレット５の詳細について説明する。規制枠体３は、全体が筒状の部材であり、その後部には、前部よりも径の大きいフランジ部３１が形成されている。規制枠体３は、かかるフランジ部３１において前述したボルト１５によりハウジングＢに連結される。規制枠体３の中央には、コレット５を収容する穴３３が形成されている。穴３３の内面には、それぞれ半径方向内方に向けて突出する４つの突出部３５が形成されている。各突出部３５は、隣り合う突出部３５と９０度離隔するように配置され、且つ、規制枠体３の先端３ａから規制枠体３の軸心方向に亙って延びている。
【００１２】
コレット５は、中央に穴が形成された全体が筒状の部材であり、前部に本体部３７を備え、後部には前部よりも径の大きい鍔状部３９が形成されている。コレット中央の穴の内面は、前述したように切頭円錐面５ａとして形成されている。コレット５の外周面には、コレット５の軸心方向に亙ってコレット５の前端部から後端部まで延長し即ち本体部３７の外周面から鍔状部３９の外周面に亙って延長する４つの溝４１が形成されている。各溝４１は、上述した突出部３５と嵌合するような形状を有しており、隣り合う他の溝４１と９０度離隔するように配置されている。また、鍔状部３９は、４つの溝４１によって、４つの独立部３９ａ〜３９ｄに分離されている。さらに、コレット５には、コレットの拡大・縮小を助成する８つの切り込み４３ａ〜４３ｈが形成されている。このうち、４つの切り込み４３ａ〜４３ｄは、対応する溝４１の底部に形成されており、本体部３７の前端から始まって鍔状部３９の手前で終端している。一方、別の４つの切り込み４３ｅ〜４３ｈは、対応する一対の溝４１の中間（コレットの周方向中間）部分即ち溝４１のない部分に形成されており、鍔状部３９の後端から始まって本体部３７の前端手前で終端している。すなわち、切り込み４３ａ〜４３ｄと、切り込み４３ｅ〜４３ｈとは、互いに周方向４５度離隔した位置にあるともに、切り込み方向が互い違いになるように形成されている。また、各溝４１の側面４１ａは、対応する一対の切り込み４３ａ及び４３ｃ、一対の切り込み４３ｂ及び４３ｄを包含する面とほぼ平行に延びている（側面４１ａに対応する各突出部３５の側面３５ａもまた同様）。
【００１３】
次に、以上のように構成された内径コレットチャック１を、エンジンのバルブシートの摩擦圧接加工に適用した場合の動作について説明する。まず、内径コレットチャック１の解放状態においては、受圧室２１にクーラントが導入されており、エキスパンダ７はピストン部１９に作用するクーラントの流体圧によりコイルスプリング２５の弾性力に抗して、前方に付勢されている。エキスパンダ７の前方への付勢により、拡径部１７の切頭円錐面１７ａのより小径の部分がコレット５の切頭円錐面５ａと当接し、これにより、コレット５は、縮小した解放状態に維持される。かかる解放状態において、規制枠体３の先端３ａよりも前方に突出し露出したコレット５の露出外周部５ｂの外側に、被保持物としてのバルブシート４５をセットする。セット後、コレット５を拡大させて把持状態にする。まず、クーラントを受圧室２１内から排出する。これにより、エキスパンダ７はピストン部１９に作用するコイルスプリング２５の弾性力により後方にスライドする。エキスパンダ７の後方への移動により、拡径部１７の切頭円錐面１７ａのより大きな径の部分がコレット５の切頭円錐面５ａと当接する。これにより、コレット５は拡大し、その外周に配置されたバルブシート４５を穴の内側から保持する。
【００１４】
次に、バルブシート４５を内径コレットチャック１によってしっかり保持した状態で、内径コレットチャック１の後半部分を図示しない例えばマシニングセンタのような回転装置に取り付けて大きなトルクで回転させながら、テーブル上に固定された図示しない圧接対象部材としてのシリンダヘッドにバルブシート４５に擦り付ける。これにより、バルブシート４５とシリンダヘッドとの間に生じる、加熱・圧着現象により、両者が堅固に接合される。このとき、バルブシート４５及びそれを把持するコレット５は、摩擦力による大きなトルクをシリンダヘッドから受ける。かかるトルクは、従来の内径コレットチャックでは受けることが困難であった。しかし、本発明による内径コレットチャック１では、コレット５と規制枠体３とを連結する溝４１及び突出部３５をそれぞれコレット５と規制枠体３とに一体的に形成することにより、従来の内径コレットチャックにおいてコレットと規制枠体とがストッパにより連結されていた位置と比較して、よりバルブシート４５の直近の位置においてコレット５と規制枠体３とを連結することができ、摩擦圧接に伴う過大なトルクがコレット５に作用しても、過大なトルクに起因したコレット５のねじれが防止できる。また、コレット５と規制枠体３とに形成された溝４１及び突出部３５が規制枠体３の先端３ａで確保されているため、よりコレット５のねじれを防止することができる。また、溝４１及び突出部３５がそれぞれ、コレット５及び規制枠体３の軸心方向に延長しているため、溝４１及び突出部３５に加わるトルクを溝４１及び突出部３５の軸心方向に分散させることができ、溝４１及び突出部３５が変形するのを防止することができる。また、コレット５と規制枠体３とに形成された溝４１及び突出部３５が複数（本実施の形態では４つ）形成されているので、さらに溝４１及び突出部３５に加わるトルクを分散させることができる。
【００１５】
なお、本発明の内径コレットチャックは、上述した実施の形態に限定されるものではなく、様々な改変を施すことが可能である。
例えば、上記のように突出部は規制枠体に設けられ溝はコレットに設けられる態様に限定されるものではなく、規制枠体に溝を設けコレットに突出部を設ける態様でもよい。さらに、突出部及び規制枠体の形状や数は上記の実施の形態に限定されるものではなく、適宜改変することが可能である。
また、溝の部分に必ずしも切り込みが配置されている必要はなく、全ての切り込みが溝から外れた位置にある態様でもよい。
また、規制枠体又はコレットに一体的に形成される突出部及び溝に変えて、規制枠体及びコレットにそれぞれ相互に対向する凹部を設けておき、これらの凹部によって画定される空間に、双方の凹部に嵌合し且つ規制枠体の先端部よりさらに突出延長するキーを挿入する態様でもよい。具他的には、図５の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、コレット１０５及び規制枠体１０３の双方に凹部１４１，１３５を設けておき、両凹部に嵌合し且つ規制枠体１０３の先端部よりさらに延びるキー２３５を用いてもよい。同様に、規制枠体及びコレットに一体的に凹部及び凸部が設けられている場合に、かかる凹部もしくは凸部を、規制枠体の先端部よりさらに延びるような形状にしてもよい。
また、コレットに解放動作・把持動作させる力として、それぞれ流体圧力・弾性力を用いることには限定されず、流体圧力、弾性力、電磁力さらにその他の駆動力を一種類又は多種類組み合わせて若しくは併用して使用することが可能である。さらに、エキスパンダの移動方向とコレットの解放動作・把持動作とは、上記実施の形態に限定されず、したがって、エキスパンダが前方に移動した際にコレットが拡大し、後方に移動した際に縮小する態様でもよい。また、コレットの拡大は切頭円錐面を備えたエキスパンダによることに限定されず、他の拡大力付与態様でもよい。
また、被保持物は、バルブシートに限定されるものではないことは勿論、環状物であることにも限定されない。したがって、被保持物としては、その外形は問わず、穴（貫通していない凹部も含む）を有する部材であれば対象となり得る。さらに、被保持物の保持は、摩擦圧接工程における保持に限定されるものでなく、過大なトルクが作用するような態様での保持に広く適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内径コレットチャックによれば、被保持物に過大なトルクが作用しても、コレットがねじれてしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内径コレットチャックの一部断面を含む側面図である。
【図２】内径コレットチャックを構成する規制枠体の斜視図である。
【図３】内径コレットチャックを構成するコレットの斜視図である。
【図４】突出部及び溝を介した規制枠体及びコレットの嵌合状態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は、一対の凹部及びキーを介した規制枠体及びコレットの嵌合状態を示す斜視図であり、（ｂ）はそのキーを単体で示す図である。
【符号の説明】
１…内径コレットチャック、３，１０３…規制枠体、５，１０５…コレット、３５…突出部（凸部）、４１…溝（凹部）、４５…バルブシート（被保持物）、１３５，１４１…凹部、２３５…キー。

Claims

径方向に拡大縮小可能に形成され、先端部に被保持物を保持する円筒状のコレットと、
前記コレットの外周に嵌合される枠体とを備え、
前記枠体に凹部及びこれと嵌合する凸部の一方が一体的に設けられると共に前記コレットに該凹部及び該凸部の他方が一体的に設けられ、
前記凹部及び凸部は、少なくとも前記被保持物の直近に配置されている内径コレットチャック。
前記枠体は前記コレットの外周に嵌合されており、前記被保持物は該枠体の先端から露出した該コレットの外周部に保持され、前記凹部及び凸部の前記一方は、該枠体の先端から延長している請求項１に記載の内径コレットチャック。
前記凹部及び前記凸部は、対応する前記コレット及び前記枠体の軸心方向に沿って延長している請求項１又は２に記載の内径コレットチャック。
前記枠体に前記凸部が設けられると共に前記コレットに前記凹部が設けられている請求項１から３のいずれかに記載の内径コレットチャック。
前記凹部及び前記凸部が複数設けられている請求項１から４のいずれかに記載の内径コレットチャック。
径方向に拡大縮小可能に形成され、先端部に被保持物を保持する円筒状のコレットと、
前記コレットの外周に嵌合される枠体とを備え、
前記枠体及び前記コレットのそれぞれに凹部を一体的に設けると共にこれら両凹部に嵌合するキーが設けられている内径コレットチャック。