JP2700435B2 - チャック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械用の工具のチ
ャックに関し、特に捩りコイルバネを用いて締め付け固
定するようにした新規な構造のチャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械用の工具のチャッキング
方法としては、工具のシャンク径に応じたコレットを使
った方法が多く採用されている。すなわち、工作機械の
回転軸に着脱自在に固定されるテーパーシャンクの内周
に、軸方向にスリットを形成してスプリング作用をもた
らした円筒状のコレットを配置し、テーパーシャンク内
周とコレット外周との間をテーパー係合させ、テーパー
シャンクに螺着されるナットによって上記コレットを押
し込むことにより、コレットを縮径させて工具のシャン
ク外周を締め付ける方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法では、コレットの軸方向寸法の全てに亙ってスリット
を入れることはできないので、コレットの軸方向に対し
て均一なスプリング作用が得られず、このため、コレッ
トを縮径させたとき、工具のシャク外周を軸方向に沿っ
て均一な力で締め付けることができなかった。その結
果、工具、例えばカッター側からの切削抵抗が増すと、
カッターの空転を招き、部品製作上支障を来すことがあ
った。

【０００４】したがって、本発明の目的は、工具のシャ
ンク外周を軸方向に沿って均一な力で締め付けることが
でき、それによって工具の保持力を向上させたチャック
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のチャックの一つは、外周がテーパー形状を
なし、内部に工具の挿通孔を有し、工作機械の回転軸に
着脱自在に固定されるテーパーシャンクと、このテーパ
ーシャンクに回転自在に組み付けられ、内部に前記挿通
孔に連通する挿通孔を有するキャップと、前記テーパー
シャンク及び前記キャップの内部において、前記テーパ
ーシャンク側に一端を保持され、前記キャップ側に他端
を保持され、中間部を内部に挿入される工具の外周に位
置された捩りコイルバネと、前記テーパーシャンクに対
して前記キャップを所定方向に回転させて、前記捩りコ
イルバネを巻き締めたとき、前記捩りコイルバネが巻き
戻らないようにするため、前記テーパーシャンクと前記
キャップとの嵌合部に設けられたラチェットと、 前記テ
ーパーシャンクと前記キャップとの当接面に設けられた
環状の溝及びボールプランジャーとを備えていることを
特徴とする。

【０００６】上記発明の好ましい態様においては、前記
テーパーシャンク及び前記キャップの内周に、弾性手段
によって内方に付勢された複数のテーパーニードルピン
が環状に配置されている。

【０００７】また、本発明のチャックのもう一つは、外
周がテーパー形状をなし、内部に工具の挿通孔を有し、
工作機械の回転軸に着脱自在に固定されるテーパーシャ
ンクと、 このテーパーシャンクに回転自在に組み付けら
れ、内部に前記挿通孔に連通する挿通孔を有するキャッ
プと、 前記テーパーシャンク及び前記キャップの内部に
おいて、前記テーパーシャンク側に一端を保持され、前
記キャップ側に他端を保持され、中間部を内部に挿入さ
れる工具の外周に位置された捩りコイルバネと、 前記テ
ーパーシャンクに対して前記キャップを所定方向に回転
させて、前記捩りコイルバネを巻き締めたとき、前記捩
りコイルバネが巻き戻らないようにするため、前記テー
パーシャンク及び前記キャップの内周に配置され、か
つ、前記工具の外周に当接したローラー型ワンウェイク
ラッチと、 前記テーパーシャンクと前記キャップとの当
接面に設けられた環状の溝及びボールプランジャーと、
前記キャップ内に配置されて前記捩りコイルバネの他端
を保持し、前記キャップを前記テーパーシャンクに組み
付けたときには前記キャップに嵌合し、前記キャップを
前記テーパーシャンクから取り外したときには前記キャ
ップから外れるスリーブとを備えていることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】本発明の一つのチャックによれば、まず、テー
パーシャンクを工作機械の回転軸に固定し、工具のシャ
ンクをキャップ側からキャップ及びテーパーシャンクの
挿通孔に挿入する。工具のシャンクは、キャップ及びテ
ーパーシャンクの内部に配置された捩りコイルバネ内に
挿入された状態となる。そこで、テーパーシャンクに対
してキャップを所定方向に回転させて捩りコイルバネを
巻き締めると、捩りコイルバネの中間部が縮径して工具
のシャンクが締め付け固定される。この場合、捩りコイ
ルバネの反発力が作用しても、テーパーシャンクとキャ
ップとの嵌合部に設けられたラチェットによって巻き戻
りが防止され、工具を固定した状態に維持することがで
きる。また、加工が終わって工具を交換するときは、環
状の溝とボールプランジャーの嵌合を外して、テーパー
シャンクからキャップを外すことにより、前記ラチェッ
トが解除されてキャップが回転し、捩りコイルバネが巻
き戻り、工具を取り外すことができる。

【０００９】上記のように、捩りコイルバネの巻き締め
力によって工具を固定するようにしたので、工具のシャ
ンクの軸方向に沿って均一な力で締め付けることがで
き、工具をしっかりと固定することができる。また、捩
りコイルバネのバネ力を高めることにより、工具を安定
して保持させることができる。

【００１０】上記発明の好ましい態様において、テーパ
ーシャンク及びキャップの内周に、弾性手段によって内
方に付勢された複数のテーパーニードルピンが環状に配
置されている場合には、テーパーニードルピンの可動範
囲において工具のシャンク径が変化しても工具を保持す
ることができる。また、テーパーニードルピンの芯出し
機能により偏心することなく保持することができる。

【００１１】本発明のもう一つのチャックによれば、テ
ーパーシャンクに対してキャップを所定方向に回転させ
ると、このキャップに嵌合するスリーブが一緒に回転し
て捩りコイルバネが巻き締まり、工具のシャンクが締め
付け固定される。この場合、捩りコイルバネの反発力が
作用しても、ワンウェイクラッチによって巻き戻りが防
止され、工具を固定した状態に維持することができる。
また、加工が終わって工具を交換するときは、環状の溝
とボールプランジャーの嵌合を外してテーパーシャンク
からキャップを外すことにより、スリーブとキャップと
の嵌合が解除されてスリーブがキャップに対して回転可
能となるので、捩りコイルバネが巻き戻り、工具を取り
外すことができる。

【００１２】

【実施例】図１、２には、本発明によるチャックの一実
施例が示されている。図１に示すように、このチャック
１１は、テーパーシャンク１２とそれに組み付けられる
キャップ１３とを備えている。

【００１３】テーパーシャンク１２は、外周が上方に向
けて先細のテーパー形状をなし、内部は工具１４のシャ
ンク１４ａが挿入される挿通孔１５をなしている。挿通
孔１５の上端部には、図示しない工作機械の回転軸への
固定手段となる引きネジ部１５ａが設けられている。

【００１４】キャップ１３は、テーパーシャンク１２の
下部外周に被せられ、テーパーシャンク１２に形成され
た環状の溝１６に、キャップ１３の周壁から内部に向け
て挿入されたボールプランジャー１７が嵌合して、キャ
ップ１３がテーパーシャンク１２に回動自在に組み付け
られている。また、キャップ１３を強く下方に引っ張れ
ば、ボールプランジャー１７が環状の溝１６から外れ
て、キャップ１３をテーパーシャンク１２から取り外す
ことができるようになっている。

【００１５】また、テーパーシャンク１２とキャップ１
３の当接面には、ラチェット１８が設けられている。こ
のラチェット１８は、相対的に見て、テーパーシャンク
１２が図中矢印Ａ方向に回転し、キャップ１３が図中矢
印Ｂ方向に回転することを許容するが、それらが上記と
逆方向に回転することを規制する作用をもつ。更に、キ
ャップ１３には、工具１４のシャンク１４ａが挿入され
る挿通孔１９が形成されている。

【００１６】テーパーシャンク１２の内周には、ニード
ルハウジング２１が実質的に固定して装着されており、
同様に、キャップ１３の内周にもニードルハウジング２
２が実質的に固定して装着されている。ニードルハウジ
ング２１、２２は、それらの内壁がテーパー状をなし、
この内壁に沿って軸方向に摺動可能に、テーパーニード
ルピン２３がスプリング２４を介して配置されている。

【００１７】図２を併せて参照すると、テーパーニード
ルピン２３は、ニードルハウジング２２（２１も同じ）
の内壁に形成されたガイド溝２５にガイドされて、図中
矢印Ｃで示すように進退可能に支持され、スプリング２
４によって常時内方へ向けて付勢されている。したがっ
て、工具１４のシャンク１４ａを押し込むと、シャンク
１４ａの直径に応じてテーパーニードルピン２３が押し
広げられてシャンク１４ａの外周に弾性的に当接し、シ
ャンク１４ａを偏心することなく支持する。

【００１８】ニードルハウジング２１、２２の互いに向
き合った端部は、テーパーシャンク１２の挿通孔１５内
壁との間に所定の隙間を介在させて、挿通孔１５内に突
出している。そして、左方向巻きの捩りコイルバネ３１
が、その上端をニードルハウジング２１の外周に保持さ
れ、その下端をニードルハウジング２２の外周に保持さ
れて装着されている。捩りコイルバネ３１の中間部は、
工具１４のシャンク１４ａの外周に所定の隙間を介在さ
せて配置される。

【００１９】なお、図中、３２はキャップ１３を回す専
用工具を挿入するための凹部、３３はシールリングであ
る。

【００２０】次に、上記チャック１１の使用方法につい
て説明すると、まず、テーパーシャンク１２を工作機械
の回転軸に引きネジ部１５ａを介して固定する。キャッ
プ１３は、そのボールプランジャー１７をテーパーシャ
ンク１２の環状の溝１６に嵌合させて、テーパーシャン
ク１２に組み付けておく。

【００２１】この状態で工具１４のシャンク１４ａを、
キャップ１３の挿通孔１９及びテーパーシャンク１２の
挿通孔１５内に挿入すると、シャンク１４ａは、捩りコ
イルバネ３１内に挿入される。そして、専用工具をキャ
ップ１３の凹部３２に挿入して、キャップ１３をテーパ
ーシャンク１２に対して図中Ｂ方向に相対的に回転させ
ると、捩りコイルバネ３１が巻き締まり、工具１４のシ
ャンク１４ａが締め付け固定される。

【００２２】この場合、捩りコイルバネ３１の巻締めに
よってその反発力がかかるが、ラチェット１８によっ
て、キャップ１３がテーパーシャンク１２に対して図中
Ｂ方向と反対方向に回転することが防止されるので、捩
りコイルバネ３１が巻き戻ってしまうことはない。更
に、テーパーシャンク１２を図中Ａ方向に回転させて加
工を行うとき、工具１４にかかる負荷によって捩りコイ
ルバネ３１は更に強く巻き締められるので、工具１４を
しっかりと固定保持することができる。

【００２３】このように、捩りコイルバネ３１の巻締め
によって工具１４を固定するようにしたので、軸方向に
沿って均一な締め付け力が得られ、大きな負荷にも耐え
られる強い保持力を得ることができる。また、この実施
例では、テーパーニードルピン２３が工具１４のシャン
ク１４ａの外周に弾性的に当接して支持する構造をなす
ため、工具１４の外径がある程度変化しても適用できる
という利点がある。

【００２４】なお、加工が終了して工具１４を取り外す
ときには、キャップ１３を下方に強く引張ってボールプ
ランジャー１７と環状の溝１６との嵌合を外せばよく、
それによってラチェット１８の係合が外れるため、キャ
ップ１３がテーパーシャンク１２に対して自由に回転で
きるようになり、捩りコイルバネ３１が巻き戻って締め
付けが解除され、工具１４を下方に抜くことができる。

【００２５】図３には、本発明によるチャックの他の実
施例が示されている。なお、前記実施例と実質的に同一
部分には同符号を付して説明する。このチャック４１
も、テーパーシャンク１２と、これに組み付けられるキ
ャップ１３とで構成されている。キャップ１３は、テー
パーシャンク１２の下端部外周に被せられ、キャップ１
３に挿入されたボールプランジャー１７が、テーパーシ
ャンク１２の環状の溝１６に嵌合することにより、回転
可能に組み付けられている。

【００２６】キャップ１３の内部には、下端がフランジ
状に拡径されたスリーブ４２が配置され、このスリーブ
４２とキャップ１３とは、キャップ１３がテーパーシャ
ンク１２に組み付けられたとき、嵌合部４３で嵌合して
回転に対して一体化されるようになっている。また、キ
ャップ１３を下方に引張ってテーパーシャンク１２から
外したときには、上記嵌合部４３における嵌合もはず
れ、スリーブ４２は、キャップ１３にして自由に回転で
きるようになっている。

【００２７】テーパーシャンク１２の内周には、ローラ
ー型のワンウェイクラッチ４４が圧入固定されている。
このワンウェイクラッチ４４は、テーパーシャンク１２
が工具１４に対して図中Ａ方向に回転することは許容す
るが、その反対方向に回転することは阻止する作用をな
す。同様に、キャップ１３の内周にもローラー型のワン
ウェイクラッチ４５が圧入固定されており、このワンウ
ェイクラッチ４５は、キャップ１３が工具１３に対して
図中Ｂ方向に回転することは許容するが、その反対方向
に回転することは阻止する作用をなす。なお、ローラー
型のワンウェイクラッチ４４、４５としては、例えば
「シェル型ローラクラッチ」（商品名、日本精工株式会
社製）などを用いることができる。

【００２８】テーパーシャンク１２は、その内部に二重
管状に形成されたボス部４６を有する。このボス部４６
に対向して、キャップ１３の内周にはスリーブ４２の縮
径部が配置されている。そして、左方向巻きの捩りコイ
ルバネ３１が、その上端をボス部４６の外周に保持さ
れ、その下端をスリーブ４２の外周に保持されて装着さ
れている。捩りコイルバネ３１の中間部は、工具１４の
シャンク１４ａの外周に所定の隙間を介在させて配置さ
れる。

【００２９】このチャック４１の使用に際しては、テー
パーシャンク１２を工作機械の回転軸に取付けた後、工
具１４のシャンク１４ａをキャップ１３の挿通孔１９を
通してテーパーシャンク１２の挿通孔１５内に挿入す
る。このとき、シャンク１４ａは、ワンウェイクラッチ
４５、スリーブ４２、捩りコイルバネ３１、ワンウェイ
クラッチ４４の内周を通される。

【００３０】この状態で、キャップ１３をテーパーシャ
ンク１２に対して図中Ｂ方向に相対的に回転させると、
捩りコイルバネ３１が巻き締まり、工具１４のシャンク
１４ａが締め付け固定される。この場合、ワンウェイク
ラッチ４４、４５によって、キャップ１３がテーパーシ
ャンク１２に対して図中Ｂ方向と反対方向に回転するこ
とが防止されるので、捩りコイルバネ３１が巻き戻って
しまうことはない。更に、テーパーシャンク１２を図中
Ａ方向に回転させて加工を行うとき、工具１４にかかる
負荷によって捩りコイルバネ３１は更に強く巻き締めら
れるので、工具１４をしっかりと固定保持することがで
きる。

【００３１】そして、加工が終了して工具１４を取り外
すときには、キャップ１３を下方に強く引張ってボール
プランジャー１７と環状の溝１６との嵌合を外せばよ
く、それによって嵌合部４３の嵌合が外れるため、スリ
ーブ４２がキャップ１３に対して自由に回転できるよう
になり、捩りコイルバネ３１が巻き戻って締め付けが解
除され、工具１４を下方に抜くことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
捩りコイルバネの巻き締め力によって工具を固定するよ
うにしたので、工具のシャンクの軸方向に沿って均一な
力で締め付けることができ、工具をしっかりと固定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるチャックの一実施例を示す断面図
である。

【図２】同チャックの部分拡大断面図である。

【図３】本発明によるチャックの他の実施例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１１、４１ チャック １２ テーパーシャンク １３ キャップ １４ 工具 １５ 挿通孔 １４ａ 工具のシヤンク １６ 環状の溝 １７ ボールプランジャー １８ ラチェット １９ 挿通孔 ２１、２２ ニードルハウジング ２３ テーパーニードルピン ２４ スプリング ２５ ガイド溝 ３１ 捩りコイルバネ ４２ スリーブ ４３ 嵌合部 ４４、４５ ワンウェイクラッチ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周がテーパー形状をなし、内部に工具
   （１４）の挿通孔（１５）を有し、工作機械の回転軸に
   着脱自在に固定されるテーパーシャンク（１２）と、 このテーパーシャンク（１２）に回転自在に組み付けら
   れ、内部に前記挿通孔（１５）に連通する挿通孔（１
   ９）を有するキャップ（１３）と、 前記テーパーシャンク（１２）及び前記キャップ（１
   ３）の内部において、前記テーパーシャンク（１２）側
   に一端を保持され、前記キャップ（１３）側に他端を保
   持され、中間部を内部に挿入される工具（１４）の外周
   に位置された捩りコイルバネ（３１）と、 前記テーパーシャンク（１２）に対して前記キャップ
   （１３）を所定方向に回転させて、前記捩りコイルバネ
   （３１）を巻き締めたとき、前記捩りコイルバネ（３
   １）が巻き戻らないようにするため、前記テーパーシャ
   ンク（１２）と前記キャップ（１３）との嵌合部に設け
   られたラチェット（１８）と、 前記テーパーシャンク（１２）と前記キャップ（１３）
   との当接面に設けられた環状の溝（１６）及びボールプ
   ランジャー（１７） とを備えていることを特徴とするチ
   ャック。
2. 【請求項２】 前記テーパーシャンク（１２）及び前記
   キャップ（１３）の内周に、弾性手段（２４）によって
   内方に付勢された複数のテーパーニードルピン（２３）
   が環状に配置されている請求項１記載のチャック。
3. 【請求項３】 外周がテーパー形状をなし、内部に工具
   （１４）の挿通孔（１５）を有し、工作機械の回転軸に
   着脱自在に固定されるテーパーシャンク（１２）と、 このテーパーシャンク（１２）に回転自在に組み付けら
   れ、内部に前記挿通孔（１５）に連通する挿通孔（１
   ９）を有するキャップ（１３）と、 前記テーパーシャンク（１２）及び前記キャップ（１
   ３）の内部において、前記テーパーシャンク（１２）側
   に一端を保持され、前記キャップ（１３）側に他 端を保
   持され、中間部を内部に挿入される工具（１４）の外周
   に位置された捩りコイルバネ（３１）と、 前記テーパーシャンク（１２）に対して前記キャップ
   （１３）を所定方向に回転させて、前記捩りコイルバネ
   （３１）を巻き締めたとき、前記捩りコイルバネ（３
   １）が巻き戻らないようにするため、 前記テーパーシャ
   ンク（１２）及び前記キャップ（１３）の内周に配置さ
   れ、かつ、前記工具（１４）の外周に当接したローラー
   型ワンウェイクラッチ（４４、４５）と、前記テーパーシャンク（１２）と前記キャップ（１３）
   との当接面に設けられた環状の溝（１６）及びボールプ
   ランジャー（１７）と、 前記キャップ（１３）内に配置されて前記捩りコイルバ
   ネ（３１）の他端を保持し、前記キャップ（１３）を前
   記テーパーシャンク（１２）に組み付けたときには前記
   キャップ（１３）に嵌合し、前記キャップ（１３）を前
   記テーパーシャンク（１２）から取り外したときには前
   記キャップ（１３）から外れるスリーブ（４２）とを備
   えていることを特徴とする チャック。