JP2007268623A - コレットチャックの姿勢保持構造体及び該構造体を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブが後退してコレットチャックが開いた状態でもコレットチャックの中心軸が主軸の中心軸に一致した状態を維持することができるコレットチャックの姿勢保持構造体及び該構造体を備えた工作機械を提供する。
【解決手段】キャップ３０の開口部３４は、コレットチャック２０の開き量を、ワークをチャック２０に対して着脱できる必要最小限に規制するような大きさを有する。キャップ３０の開口部３４を画定する壁面３６は、チャック２０の開き量規制手段として作用する。具体的には、開口部３４は、ワークを把持するチャック２０の把持部すなわち前部２２の内径がワークの外径寸法の５％より小さい量だけ大きくなるような大きさを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、押し型のコレットチャックにおいてワーク着脱時に生じ得るコレットチャックの位置ずれを防止してその姿勢を保持する姿勢保持構造体及び該構造体を備えた工作機械に関する。

主軸の後方から棒材を供給し主軸先端に設けたコレットチャックにより把持して棒材を回転させるとともに、棒材を切削する切削工具と主軸とを径方向及び軸方向に相対移動させながら切削加工を行う自動旋盤等の工作機械においては、一般に、加工された被加工物すなわちワークの軸方向の精度を効率的に確保するために、ワークを軸方向に変位させずに把持する押し型のコレットチャックが使用される。

特に、主軸によって加工されたワークを引き続いて主軸から背面主軸に受け渡して二次加工を行う場合の背面主軸においては、主軸で所定の加工を終え所定長さに突切り切断加工されたワークの所定部位を正確にかつ軸方向の位置精度を確保して把持する必要があることから、押し型のコレットチャックが使用される。例えば特許文献１には、２軸対向型の自動旋盤におけるワークの受け渡し方法が開示されている。

図３及び図４は、従来の押し型コレットチャックを備えた背面主軸の側断面図であり、それぞれチャックが閉じた状態及び開いた状態を示している。背面主軸１００は、その前端部１０２に配置されて背面主軸１００内をその長手方向に摺動可能に構成されたスリーブ１１０を有する。スリーブ１１０は略円筒状に構成され、その先端部１１２の内面１１２ａはテーパ状に形成される。スリーブ１１０内には押し型式のコレットチャック１２０（以降、単にチャックと称する）が配置される。チャック１２０は、被加工物すなわちワークＷを把持する把持部１２２と、スリーブ１１０の先端部１１２の内面１１２ａに係合するテーパ面１２４ａを備えたテーパ部１２４とを有する。また背面主軸１００の前端部１０２には、チャック１２０のテーパ部１２４の突当て面１２４ｂに当接する支持面１３２を備えたキャップ１３０が、螺着等により固定される。キャップ１３０は、チャック１２０の把持部１２２が挿通される開口部１３４を有する。

チャック１２０を開いてワークの着脱を行うときは、図４に示すように、スリーブ１１０が背面主軸１００の長手方向後方（図では右側）に移動し、それによりスリーブ１１０の先端部１１２の内面１１２ａがチャック１２０のテーパ面１２４ａから離れ、チャック１２０が開く。ここで、キャップ１３０の開口部１３４は、チャック１２０がワークの着脱を行いやすくするために十分に開くことができるように、チャック１２０の外形よりもかなり大きめに（例えば開口部の外径はチャックの外径より１ｍｍ以上大きく）形成される。

特開２００５−１０５０号公報

図４に示したように、チャック１２０を開くときは、スリーブ１１０の後退とともにテーパ状のスリーブ先端部１１２もチャック１２０に対して移動する。ここで、キャップ１３０の開口部１３２は、チャック１２０が十分に開くことができるように、完全に開いたチャック１２０の外径よりもさらに大きい内径を有するように形成されているため、開いたチャックと開口部を画定する壁面とは接触せず、すなわち開いたチャックをその前部で支持する部材がなくなった状態となる。従ってチャック１２０は、チャック１２０の中心軸が主軸１００の中心軸に正確に位置合わせされた状態に保持されることが困難となり、図５に示すように、主軸に対していくらか傾いた（図ではチャックの左側が下がった状態）状態となる。

この状態は、加工すべきワークが例えば直径１ｍｍ以下のようないわゆる「細物」であるときに影響が大きい。例えば主軸においては、主軸のチャック１２０が開くとともにチャックの縦割り溝も大きく広がり、被加工物である棒材又はワークのチャック時に問題となる。さらに、ワークを主軸にて把持して一次加工が終了した後に、対向する背面主軸にて把持してさらに二次加工を行うときに、ワークが細物でかつその長さが比較的短い場合には、背面主軸でのワークの把持に不具合が生じたり、仮に把持できたとしても正確な位置での把持とはならず、ワークが傷付いたり不正確な加工となってしまったりする虞がある。

また特許文献１に記載のワークの受け渡し方法は、ワーク受け渡し時の主軸の送り軸方向のトルクを調節することによって、両掴みされたワークに大きな応力がかかることを防止するものであり、ワークを把持する前の受け側のチャックが主軸に対して傾いた場合を想定したものではない。

そこで本発明は、スリーブが後退してコレットチャックが開いた状態でもコレットチャックの中心軸が主軸の中心軸に一致した状態を維持することができるコレットチャックの姿勢保持構造体及び該構造体を備えた工作機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、主軸、該主軸の前端部に、該主軸に対して相対移動可能に取り付けられるスリーブ、及び、該スリーブの相対移動によって開閉可能に構成されるとともに該スリーブに後部が支持された押し型のコレットチャックを有する工作機械において使用される、前記コレットチャックが開いたときの姿勢を保持するためのコレットチャックの姿勢保持構造体であって、前記コレットチャックが開くときの開き量を、被加工物を該コレットチャックに対して着脱できる必要最小限に規制するとともに、開いたときの前記コレットチャックの前部を支持するように構成された開き量規制手段を有することを特徴とする、コレットチャックの姿勢保持構造体を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体において、前記開き量規制手段は、前記コレットチャックの前部が挿通される開口部を画定する壁面である、コレットチャックの姿勢保持構造体を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体において、前記姿勢保持構造体は、前記主軸の前端部に固定されるとともに、閉じているときの前記コレットチャックの前部の一部に当接するキャップであり、前記開口部は前記キャップに形成される、コレットチャックの姿勢保持構造体を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体において、前記姿勢保持構造体は、前記キャップの前面に着脱可能に取り付けられたアタッチメントであり、前記開口部は前記アタッチメントに形成される、コレットチャックの姿勢保持構造体を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体において、前記開口部の直径は、前記コレットチャックが開いているときの、被加工物を把持する前記コレットチャックの把持部の内径が、前記被加工物の外径寸法の５％より小さい量だけ大きくなるように定められる、コレットチャックの姿勢保持構造体を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体を備えた工作機械を提供する。

本発明に係るコレットチャックの姿勢保持構造体は、コレットチャックが開くときの開き量を、被加工物をコレットチャックに対して着脱できる必要最小限に規制するとともに、開いたときのコレットチャックの前部を支持することができる。従ってコレットチャックの姿勢を適切に保持し、ワーク把持の際の不具合を防止することができる。

開き量規制手段を、コレットチャックの前部が挿通される開口部を画定する壁面とすることにより、コレットチャックの開き量を容易かつ正確に設定することができる。

また姿勢保持構造体を、主軸の前端部に固定されるとともに閉じているときのコレットチャックの前部の一部に当接するキャップとし、開口部をキャップに形成することにより、新たな部材を付加することなく本発明を実施することができる。

あるいは姿勢保持構造体をキャップの前面に着脱可能に取り付けられたアタッチメントとし、開口部をアタッチメントに形成することにより、コレットチャックの姿勢変化を考慮すべき細物のワークを加工する場合にのみアタッチメントを使用し、他のワークを加工する場合はアタッチメントを外してコレットチャックの開き量を規制せずにワークの着脱を容易にするといった使い分けが可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るコレットチャックの姿勢保持構造体を備えた、押し型のコレットチャックを有する工作機械の背面主軸前部の側断面図である。背面主軸１は、その前端部２に配置されて背面主軸１内をその長手方向に摺動可能に構成されたスリーブ１０を有する。スリーブ１０は略円筒状に構成され、その先端部１２の内面１２ａはテーパ状に形成される。スリーブ１０内には押し型式のコレットチャック２０（以降、単にチャックと称する）が配置される。チャック２０は、被加工物すなわちワークを把持する把持部２２と、スリーブ１０の先端部１２の内面１２ａに係合するテーパ面２４ａを備えたテーパ部２４とを有する。また背面主軸１の前端部２には、チャック２０のテーパ部２４の突当て面２４ｂに当接する支持面３２を備えたキャップ３０が、螺着等により固定される。キャップ３０は、チャック２０の把持部２２が挿通される開口部３４を有する。

図１に示すように、チャック２０がワークＷを把持している状態では、スリーブ１０がワーク側（図１では左側）に位置する。すなわち、スリーブ１０のテーパ面１２ａによってチャック２０のテーパ面２４ａが押圧されるが、チャック２０はその突当て面２４ｂがキャップ３０の支持面３２に当接しているので（図１の左方向へ）前進できず、チャック２０が閉じられてワークが把持される。

ワーク加工後にチャック２０を開いてワークの着脱を行うときは、スリーブ１０が背面主軸１の長手方向後方（図では右側）に移動する。一方チャック２０はその後端部に当接するスプリング３によってワーク側（図では左側）に常に付勢されているので、スリーブ１０の先端部１２の内面１２ａがチャック２０のテーパ面２４ａから離れ、チャック２０が開く。ここで、キャップ３０の開口部３４は、チャック２０の開き量を、ワークをチャック２０に対して着脱できる必要最小限に規制するような大きさを有する。すなわち、キャップ３０の開口部３４を画定する壁面３６は、いわばチャック２０の開き量規制手段として作用する。具体的には、開口部３４は、ワークを把持するチャック２０の把持部すなわち前部２２の内径がワークの外径寸法の５％より小さい量だけ大きくなる（例えばワークの外径が１ｍｍであれば把持部の内径は最大１．０４ｍｍまで拡大可能）ような大きさを有する。この程度の内径であれば、ワークの着脱は十分スムーズに行うことができる。なお加工が終了したワークは、チャック２０内を主軸の長手方向に可動に設けられたノックアウトピン４によって押出されることによってチャックから分離される。

またこのような大きさに形成された開口部３４を画定する壁面３６は、開いたチャック２０の前部２２を支持する支持面としても作用する。図１に示すように、チャック２０の後部２６はスリーブ１０の内壁部１６に常時支持されているので、結果的にチャック２０は、開いた状態であっても前部及び後部の双方において支持される（実質的にいわゆる２点支持状態となる）ことになり、チャック自身が開くことを除けば図１の位置及び姿勢から実質的に変化せず、図５に示した従来例のように実質的に後部のみの支持となって傾くことはない。従って開いたチャック２０に次のワークを把持させるときに、チャック２０が傾いている（センタリングされていない）ことによる把持の失敗や不正確な姿勢でのワークの把持が防止される。

図２は、本発明の他の好適な実施形態を示す図である。図１の実施形態と異なる点は、キャップ３０′が従来と同様のチャック外径よりかなり大きい開口部を有する代わりに、上述の開口部３４と同様の考え方に基づいて形成された開口部４２を備えたアタッチメント４０がキャップ３０′の前部に取り付けられていることである。この場合、アタッチメント４０の開口部４２を画定する壁面４４が、チャック２０の開き量を規制するとともにチャック２０の前部を支持する支持部材として作用する。他の構成は図１と同様であってよい。

なおアタッチメント４０は、図示するように、ネジ５０等によりキャップ３０′に対して着脱可能に取り付けられることが好ましい。このような構成にすれば、チャック２０の姿勢変化（傾き）を考慮すべき細物のワークを加工する場合にのみアタッチメント４０を使用し、そのような考慮の必要がないワークを加工する場合はアタッチメント４０を外してチャック２０の開き量を規制せずにワークの着脱を容易にするといった使い分けが可能になる。

本発明の好適な実施形態に係るコレットチャックの姿勢保持構造体を有する背面主軸の側断面図である。 図１に類似する図であって、本発明の他の実施形態にコレットチャックの姿勢保持構造体を有する背面主軸の側断面図である。 従来技術に係る背面主軸の側断面図であり、チャックが閉じた状態を示す図である。 従来技術に係る背面主軸の側断面図であり、チャックが開いた状態を示す図である。 図４の状態からチャックが傾いた状態を示す拡大図である。

符号の説明

１、１００ 主軸
１０、１１０ スリーブ
２０、１２０ チャック
３０、３０′、１３０ キャップ
３４、４２ 開口部
３６、４４ 壁面
４０ アタッチメント
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. 主軸、該主軸の前端部に、該主軸に対して相対移動可能に取り付けられるスリーブ、及び、該スリーブの相対移動によって開閉可能に構成されるとともに該スリーブに後部が支持された押し型のコレットチャックを有する工作機械において使用される、前記コレットチャックが開いたときの姿勢を保持するためのコレットチャックの姿勢保持構造体であって、
   前記コレットチャックが開くときの開き量を、被加工物を該コレットチャックに対して着脱できる必要最小限に規制するとともに、開いたときの前記コレットチャックの前部を支持するように構成された開き量規制手段を有することを特徴とする、コレットチャックの姿勢保持構造体。
2. 前記開き量規制手段は、前記コレットチャックの前部が挿通される開口部を画定する壁面である、請求項１に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体。
3. 前記姿勢保持構造体は、前記主軸の前端部に固定されるとともに、閉じているときの前記コレットチャックの前部の一部に当接するキャップであり、前記開口部は前記キャップに形成される、請求項２に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体。
4. 前記姿勢保持構造体は、前記主軸の前端部に固定されるとともに、閉じているときの前記コレットチャックの前部の一部に当接するキャップの前面に着脱可能に取り付けられたアタッチメントであり、前記開口部は前記アタッチメントに形成される、請求項２に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体。
5. 前記開口部の直径は、前記コレットチャックが開いているときの、被加工物を把持する前記コレットチャックの把持部の内径が、前記被加工物の外径寸法の５％より小さい量だけ大きくなるように定められる、請求項２〜４のいずれか１項に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のコレットチャックの姿勢保持構造体を備えた工作機械。

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