JP3118579U - 工具の掴持用チャック及び工具の取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 工作機械のスピンドルに取付けられて工具を掴持する為のチャックであって、全長が短くて剛性が高く、そして比較的軽くて扱い易いチャックの提供。
【解決手段】 スピンドル２の穴に嵌る円錐台形のテーパーシャンク部３、該テーパーシャンク部３には嵌合穴７を設けると共に上端部には挿通穴８を上端まで貫通し、そして上記嵌合穴７には皿バネ１７を上端にセットした状態でチャック筒４の嵌合部１２を嵌め、チャック筒４の下側に設けたチャック部１３はテーパーシャンク部下端から下方へ延びると共にその外径は下端側を細くし、そしてチャック部外周にはネジ部１４を形成して締付けナット５を螺合し、チャック筒４の中心軸部上端に設けたネジ穴１１にプルスタット６下端のネジ部１０に螺合して吊設し、チャック部１３の穴には工具１のシャンク１６を嵌めて締付けナット５にて固定する。
【選択図】 図１

Description

本考案はドリルなどの切削工具を掴持するチャック及び工具のチャック構造であり、特に剛性に優れて重切削が可能で、取り扱い易いチャックに関するものである。

チャックとは工作機械のスピンドルに切削工具を強固に掴持する為の装置であり、該チャックを介してスピンドルと共に切削工具を回転することが出来る。該チャックは切削工具を正確に掴持し、しかも切削加工に際して工具がビビルことなく安定した回転が出来るように剛性が求められる。従って、該チャックは一般にその重量が大きく、工作機械のスピンドルに取付ける作業は大変である。

図３は従来のチャック構造を示している。切削工具(イ)のチャックはホルダー本体(ロ)を有し、このホルダー本体(ロ)は工作機械のスピンドル(ハ)に設けているテーパー穴に挿着されるテーパーシャンク部(ニ)と、このテーパーシャンク部(ニ)の下端部に形成した把持用のフランジ(ホ)を有し、このフランジ(ホ)の下方には該テーパーシャンク部(ニ)の軸線と一致して延設されるチャック筒(ヘ)を設けている。ここで、チャック筒(ヘ)の外周面は下方先端に向いて径が小さくなるテーパ面と成っている。

そして、該チャック筒(ヘ)の外周にはローラ保持輪(ト)を遊嵌し、このローラ保持輪(ト)はチャック筒(ヘ)のテーパー面とほぼ同様なテーパー角度で先端に向いて径が小さくなる筒体から形成されている。また、このローラ保持輪(ト)はチャック筒(ヘ)の先端部外周に設けた止めリングによってチャック筒(ヘ)から抜け落ちないように保持されている。

そして、ローラ保持輪(ト)には、該ローラ保持輪(ト)の軸線に対して円周方向に所定角度で傾斜させて嵌め込んだ多数のニードルローラ(チ)、(チ)・・が全面にわたって数段に配設されている。また、各ニードルローラ(チ)、(チ)・・はローラ保持輪(ト)の肉厚寸法より大きな径に形成され、これによりローラ保持輪(ト)の内周面側へ突出する各ニードルローラ(チ)、(チ)・・をチャック筒(ヘ)のテーパー外周面に当接させ、ローラ保持輪(ト)の外周面側へ突出する各ニードルローラ(チ)、(チ)・・を締付けナット(リ)の内周面に当接させる構造になっている。

締付けナット(リ)は、チャック筒(ヘ)を縮径させて目的の工具を緊密に掴持するものであり、チャック筒(ヘ)の外周にローラ保持輪(ト)で保持されたニードルローラ(チ)、(チ)・・を介して嵌合される。この締付けナット(リ)の内周面は、フランジ(ホ)と対向する端から先端に向いて径が小さくなるテーパー付き円筒面に構成されている。また、締付けナット(リ)のフランジ側の基端部内周には、シール兼用の抜け止めリングが装着されており、このシール兼用の抜け止めリングはチャック筒(ヘ)の外周面に当接することによりシール機能を発揮し、そして、ローラ保持輪(ト)の端面に当接することで締付けナット(リ)のチャックから抜け落ちを防止している。

このように構成した従来のチャックにおいて、工具(イ)を掴持する場合は、工具(イ)のシャンク(ヌ)にスプリングコレット(ル)を嵌合し、このスプリングコレット(ル)ごと工具(イ)のシャンク(ヌ)をチャック筒(ヘ)の円筒穴内に挿入する。この状態で締付けナット(リ)を時計方向に回転するならば、締付けナット(リ)のテーパー付き円筒面と当接する各ニードルローラ(チ)、(チ)・・は僅かに傾斜している為に、それ自身の軸線に直角の方向に自転しながらチャック筒(ヘ)の外周面を螺旋状に公転する為、ローラ保持輪(ト)はチャック筒(ヘ)の下側からフランジ(ホ)の方向へニードルローラ(チ)、(チ)・・の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付けナット(リ)もフランジ(ホ)の方向へ上昇移動する。

これにより、締付けナット(リ)のテーパー付き円筒面とチャック筒(ヘ)の外周テーパー面間の間隙が減少するため、締付けナット(リ)は各ニードルローラ(チ)、(チ)・・を介してチャック筒(ヘ)を外周から強圧して縮径させる。その結果、チャック筒(ヘ)の円筒穴内に挿入された工具(イ)のシャンク(ヌ)はスプリングコレット(ル)を介して締付けられ、掴持される。また、締付け状態にある締付けナットを逆に反時計方向に回転するならば、ローラ保持輪(ト)がチャック筒(ヘ)の先端側へ降下移動すると共に締付けナット(リ)も同一方向へ移動する。この為に、縮径されていたチャック筒(ヘ)は元の径に復元して工具への掴持力が解除される結果、工具(イ)の抜取り、或いは交換が可能と成る。

ところで、上記締付けナット(リ)を回転するならば上昇移動してチャック筒(ヘ)及びスプリングコレット(ル)を締付け、工具(イ)のシャンク(ヌ)を掴持する。この場合、締付けナット(リ)の上端とフランジ(ホ)との間には隙間(オ)が残され、該隙間(オ)の存在によりチャック全体の剛性が低下する。その結果、工具(イ)にて重切削を行うことが出来難い。

また、従来のチャック構造は、テーパーシャンク部(ニ)の下方にフランジ(ホ)を有し、さらに該フランジ(ホ)からチャック筒(ヘ)を下方へ延ばしている。そして、工具(イ)のシャンク(ヌ)が嵌合したスプリングコレット(ル)は該チャック筒(ヘ)に嵌って掴持されているが、上記テーパーシャンク部(ニ)が嵌合している工作機械のスピンドル(ハ)からの距離が大きく成っている。このこともチャックの剛性低下を招き、しかも切削加工に際してのビビリ現象を発生する原因となる。

一方、テーパーシャンク部(ニ)、フランジ(ホ)、チャック筒(ヘ)、及び該チャック筒(ヘ)に取付けられるニードルローラ(チ)、(チ)・・を備えたローラ保持輪(ト)、それに締付けナット(リ)にて構成されるチャックは、その重量が重くなり、多数の工具(イ)、(イ)・・を備えているマシニングセンターなどでは、該チャックの取付けが大変な重労働となる。さらに、該チャックの製造コストは非常に高く、各工具ごとに準備することは容易でない。
特開２００５−１０３７３０号に係る「チャック」

このように、従来の工具掴持用チャックには上記のごとき問題がある。本考案が解決しようとする課題はこれら問題点であり、比較的軽くて取扱い易く、剛性が高くて重切削を可能とする工具掴持用チャック、及び工具のチャック構造を提供する。

本考案に係る工具掴持用チャックは、工作機械のスピンドルに取付けて工具のシャンクを掴持することが出来る構造と成っているが、該工具掴持用チャックはテーパーシャンクとチャック筒、及び締付けナットで構成している。上記テーパーシャンクは円錐台形を成して中心軸部にはストレートの嵌合穴を有し、そしてスピンドルの穴に嵌って取着される。

テーパーシャンクの嵌合穴と同心を成して上方には挿通穴が設けられ、工作機械のスピンドルに連結されるプルスタッドが上記挿通穴を貫通すると共に、プルスタッド下端に設けたネジ部がチャック筒中心軸の上端に形成したネジ穴に螺合して該チャック筒を吊設している。本発明ではプルスタットにてチャック筒を吊設すると同時にテーパーシャンクを保持する構造となっている。

テーパーシャンクの嵌合穴に嵌合するチャック筒の嵌合部上端には弾性材がセットされ、プルスタッドにてチャック筒を吊上げることで、上端にセットされる弾性材が圧縮変形してテーパーチャンクがスピンドルの穴に嵌って取付けられる。
そして、チャック筒の下側は上記テーパーシャンクの下端から下方へ延びるチャック部を有し、このチャック部には工具のシャンクが嵌って取付けられる嵌合穴を設けている。

また、チャック部の外周面は先端側を細くした僅かなテーパーを有すネジ部と複数本のスリット溝を軸方向に設けている。ところで、上記チャック部外周のネジ部には締付けナットが螺合して取付けられ、該締付けナットを締付けることでチャック部の嵌合穴に嵌る工具のシャンクが固定される。そして、上記締付けナットの上端はスピンドル下端面と間に隙間を残すことなく当接する。

本考案のチャックはスピンドルの穴に嵌合する円錐台形のテーパーシャンクと該テーパーシャンクの中心嵌合穴に嵌って取付けられるチャック筒、及びチャック筒の下方に設けているチャック部に螺合する締付けナットから成る簡単な構造でコンパクトに構成されるために、その重量は従来に比較して約１／３となって軽く、その為に取扱いが便利であると共に、製作コストは約１／２程度に安くなる。

テーパーシャンクの嵌合穴に嵌ったチャック筒の下側は下方へ延び、従来のようなフランジを有していない為にチャック全長は短くなり、また該チャック筒の下側に設けているチャック部の嵌合穴には工具のシャンクが嵌り、チャック部外周に形成しているネジ部に螺合して取付けた締付けナットの上端面はスピンドル下端面に当接して取付けられる。

従って、チャックはスピンドルと一体化することでその剛性は高くなって重切削が可能であり、また切削加工に際してビビリ現象が発生しない。そして、スピンドルから工具下端までの距離が短くなる為に、ワーク(被加工物)と工具間の空間が拡大する為に作業がし易くなる。一方、本考案のチャックはスピンドルに嵌るテーパーシャンクが従来と共通している為に、既存の工作機械に取付けることに何ら問題はない。

図1は本考案に係る工具掴持用チャック及び工具のチャック構造を示す実施例である。同図の１は工具、２は工作機械のスピンドル、３はチャックのテーパーシャンク、４はチャック筒、5は締付けナット、６はプルスタッドをそれぞれ表している。上記テーパーシャンク３は上部を細くした円錐台形を成し、スピンドル２に設けた穴に嵌って取付けられている。

テーパーシャンク3の中心軸部には嵌合穴７が設けられ、該嵌合穴７の上方には内径を小さくしている挿通穴８を上端まで貫通している。そして、スピンドル２に内装されているプルスタッド６の下端部に形成している軸部９がテーパーシャンク部３の挿通穴８に嵌合し、該軸部下端から下方へ延びるネジ部１０は上記チャック筒４の上端ネジ穴１１に螺合して該チャック筒４が吊設されている。上記チャック筒４はテーパーシャンク３の中心軸と同心をなして設けた嵌合穴７に上側の嵌合部１２が嵌って吊設され、下端部側はテーパーシャンク３から下方へ延びている。
上記テーパーシャンク３の下端から下方へ延びるチャック筒４のチャック部１３は、その外周面の径が下方側を僅かに小さくなるようにテーパーになっている。一般には約２°のテーパーを設けている。そして、外周面にはネジが削設されたネジ部１４を形成し、該ネジ部１４には締付けナット５が螺合して該チャック部１３を締付けることが出来る。従って、チャック部１３は穴を有す筒形であると共に複数本のスリット溝を軸方向に形成して、締付けナット５を締めることで径が縮小する。

チャック部１３の内部にはスプリングコレット１５が嵌り、該スプリングコレット１５の内部には工具１のシャンク１６が嵌合している。ここで、スプリングコレット１５は軸方向に複数本のスリット溝が形成され、外周からの締付け力が作用するならば、縮径してシャンク１６を掴持することが出来る。

ところで、上記スピンドル２の穴に嵌るテーパーシャンク部３はプルスタッド６に吊設されるチャック筒４と共に保持されているが、チャック筒４の上端には２枚の皿バネ１７，１７が載置されている。チャック筒４の上端に形成するネジ穴１１にプルスタッド６のネジ部１０に螺合するならば、皿バネ１７，１７が圧縮変形してテーパーシャンク部３が組み合わされる。この状態でプルスタッド６をスピンドルに内蔵している吊具に係止して吊上げることで、図１のように取付けられる。

ところで、工具１を掴持する場合は、まず上記チャック筒４から締付けナット５を取外した状態で行われ、工具１のシャンク１６にスプリングコレット１５を嵌合し、このスプリングコレット１５ごと工具１のシャンク１６をチャック部１３の円筒穴内に挿入する。この状態で締付けナット５を時計方向に回転して工具１は固定される。

すなわち、チャック部１３の円筒穴内に挿入された工具１のシャンク１６はスプリングコレット１５を介して締付けられ、掴持される。また、締付け状態にある締付けナット５を逆に反時計方向に回転するならば弛んで、チャック部１３は元の径に復元して工具への掴持力が解除される結果、工具１の抜取り、或いは交換が可能と成る。

図２はチャック筒４のチャック部１３に締付けナット５を介して工具1を取着した場合であり、このようにチャック筒４に工具１が取付け・固定されたところで、図１に示すテーパーシャンク部３の嵌合穴７に該チャック筒４の上端側嵌合部１２を嵌める。この際、チャック筒４の上端には皿バネ１７，１７をセットしてテーパーシャンク部３と組み合わせ、そしてプルスタッド６のネジ部１０を螺合して取付ける。

従って、プルスタッド６はテーパーシャンク部３の上端に突出して取付けられるが、該プルスタッド６をスピンドル２の吊具に係止して吊上げ、図１に示す取り付け構造と成る。この場合、チャック筒４のネジ穴１１が螺合して取付けられたプルスタッド６を吊上げるならば、テーパーシャンク部３はスピンドルの穴に嵌合すると共に、締付けナット5の上端面１８がスピンドル2の下端面１９に当接し、該締付けナット５とスピンドル２を一体化する。

本考案に係る工具掴持用チャックを示す実施例。 チャック筒に締付けナットを介して工具を固定した場合。 従来の工具掴持用チャック。

符号の説明

１ 工具
２ スピンドル
３ テーパーシャンク部
４ チャック筒
５ 締付けナット
６ プルスタッド
７ 嵌合穴
８ 挿通穴
９ 軸部
10 ネジ部
11 ネジ穴
12 嵌合部
13 チャック部
14 ネジ部
15 スプリングコレット
16 シャンク
17 皿バネ
18 上端面
19 下端面

Claims (3)

1. 工作機械のスピンドルに取付けられて工具を掴持する為のチャックにおいて、スピンドルの穴に嵌る円錐台形のテーパーシャンク部、該テーパーシャンク部の中心軸と同心を成して下端部には嵌合穴を設けると共に上端部には挿通穴を上端まで貫通し、そして上記嵌合穴には弾性材を上端にセットした状態でチャック筒の嵌合部を嵌め、チャック筒の下側に設けたチャック部はテーパーシャンク部下端から下方へ延びると共にその外径は下端側を細くし、そしてチャック部外周にはネジ部を形成して締付けナットを螺合し、チャック筒の中心軸部上端に設けたネジ穴にはスピンドル内の吊具に係止して吊設されるプルスタット下端のネジ部が螺合し、チャック部の穴には工具のシャンクを嵌めて締付けナットにて固定することを特徴とする工具の掴持用チャック。
2. 工作機械のスピンドルに取付けられて工具を掴持する為のチャック構造において、工具掴持用チャックはスピンドルの穴に嵌る円錐台形のテーパーシャンク部、該テーパーシャンク部の中心軸と同心を成して下端部には嵌合穴を設けると共に上端部には挿通穴を上端まで貫通し、そして上記嵌合穴には弾性材を上端にセットした状態でチャック筒の嵌合部を嵌め、チャック筒の下側に設けたチャック部はテーパーシャンク部下端から下方へ延びると共にその外径は下端側を細くし、そしてチャック部外周にはネジ部を形成して締付けナットを螺合し、チャック筒の中心軸部上端に設けたネジ穴にはスピンドル内の吊具に係止して吊設されるプルスタット下端のネジ部が螺合して構成し、上記チャック部の穴には工具のシャンクを嵌めて締付けナットにて固定し、そして上記締付けナットの上端面をスピンドル下端面に当接したことを特徴とする掴持用チャックを用いた工具のチャック構造。
3. 上記弾性材として皿バネを用いた請求項１記載の工具の掴持用チャック。

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