JP4522108B2 - コレットチャック装置 - Google Patents

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Description

この発明は、旋盤加工等の際に、ワーク内周面を把握するためのコレットチャック装置に関するものである。
従来のコレットチャック装置は、例えば、図5(a)に示すように、円筒状のチャック本体20の前部に突出したシャンク1に、ワークW内周面を保持する把持部3を有する円筒状のコレット2が、そのシャンク1に対して軸方向(前後方向)に進退可能に取付けられている。そのシャンク1先端の外周面には、前方へ向かうほど先細りとなるテーパ面1aを形成しており、また、コレット2内周面には、そのシャンク1のテーパ面1aに対応する同じく先細りのテーパ面2aが形成されている。
このコレット2をシャンク1先端に嵌めることにより、両テーパ面1a,2aが密着し、コレット2の進退とともに、両テーパ面1a,2aが摺動するようになっている。また、コレット2の筒軸周りには、その前面から筒軸方向に向かう割り溝4が複数個形成されており、この割り溝4によりコレット2が周回りに分割されて、その外径が半径方向に拡縮しやすいようになっている。
ワークWは、図5(a)に示すように、チャック本体20の前面側からストッパ5に向かって嵌められ、この状態で、前記コレット2が、チャック本体20の前後方向に進退することにより、前記両テーパ面1a,2aが摺動して、コレット2外周に突出して設けた把持部3が半径方向に拡縮する。この拡縮により、把持部3が、ワークWをその内周面からを把握、開放するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
また、他のコレットチャック装置として、前記把持部をコレットから切り離して別体とし、そのコレットを、本体である胴径部材と前記把持部となる口径部材とに分けるとともに、その口径部材を任意の外径のものに取替え可能としたものがある。
その胴径部材の前面側端部には、同じく割り溝が形成されて、その割り溝形成部分(前面側端部)が半径方向に拡縮可能となっており、口径部材は、前記コレットの周回りに複数に分割されて、その胴径部材の前面側端部に沿って環状に嵌められるようになっている。この装置によれば、ワークを把握するに際して、胴径部材を共通に利用して、サイズに応じた口径部材を選択的に使用することにより、異なる径のワークにも対応できるようになっている(例えば、特許文献2参照)。
また、把持部の著大な変形によるコレットの破損を防止するために、そのコレット外周に弾性材を巻き付けて、その径方向への必要以上の拡大を拘束するようにした装置もある(例えば、特許文献3参照)。
特開昭64−45501号公報 特開2000−158216号公報 特開2000−33503号公報
上記のコレットチャック装置において、チャック本体の全体を取り替えることなく異なる径のワークを把握したい場合には、例えば、図5(a)から図5(b)に示すように、前記把持部の突出量が異なるコレットに取り替えることにより、ワークに接する部分の外径を広げる必要がある。
しかし、この突出量が大きくなると、コレットの前後方向移動に伴う突出部の変形量が大きくなり、例えば、図5(b)に鎖線で示すように、コレットが変形しやすくなって、把握したワークと主軸との軸心のずれが発生しやすくなる。また、この変形が繰り返し発生すれば、金属疲労により、コレットの破損を誘発する恐れがあるので好ましくない。
そこで、この発明は、同一のチャック装置により、大きく異なる径のワークを容易に正確に把握できるようにすることを課題とする。
上記の課題を解決するために、この発明は、チャック本体のコレット開閉用シャンクと、コレットとの間にスリーブを介在させて、シャンクに直接取り付けるコレットと、スリーブを介在して取り付ける一回り大きいコレットの双方に対応できるようにしたのである。このようにすれば、一のコレットの対応範囲を超えた径を有するワークに対しては、より大きな別のコレットを使用することができるので、ワーク把持部を外側に大きく張り出して増径したコレットを使用することなく、張り出し量の少ない所定のコレットでもって、より径の大きいワークにも対応することができる。このため、コレットのひずみを少なくし得る。
具体的には、チャック本体にコレット開閉用シャンクを設け、そのシャンクにコレットを同心に嵌め込み着脱自在とし、前記シャンクの先端外周面を外側に向かうテーパ面とするとともに、前記コレットの前記シャンクのテーパ面に嵌る内周面もそのテーパ面に対応するテーパ面とする。そのシャンクとコレットとの軸方向への相対的な進退によるその両テーパ面の前記軸方向のズレにより、前記コレットを開閉するコレットチャック装置に関するものである。
その構成は、上記シャンクにアタッチメントスリーブを同心で着脱可能に嵌め込み固定し得るようにするとともに、そのアタッチメントスリーブに前記コレットとは異なるサブコレットを同心に嵌め込み可能とする。さらに、そのアタッチメントスリーブの先端外周面とその外周面に嵌るサブコレットの内周面とを、前記シャンクとコレットの両テーパ面と同一テーパのテーパ面としたのである。
このようにすれば、コレット、サブコレットともに、シャンクとの相対的な進退によるその進退度合いに対するコレットの拡縮量が等しくなるので、コレットを取り替えてもなお、同一の把握力を維持し得る。
また、上記構成のコレットチャック装置において、上記シャンクの後部外周面にその径方向の壁面を設けて、この壁面にアタッチメントスリーブの後面を当接してアタッチメントスリーブの上記軸方向への位置決めを行うようにするとともに、シャンクのテーパ面後方に円筒面を設け、アタッチメントスリーブ内周面は、シャンクのテーパ面、及びその円筒面に当接して、そのアタッチメントスリーブをシャンクに固定するようにした構成を採用し得る。
このようにすれば、前記スリーブの後面が、前記シャンクの壁面に当接するので、そのシャンクとアタッチメントスリーブとを固定した際の、その相互間の軸方向への位置関係が常に一定となって両者の一体性が高まり、その結果、シャンクのテーパ面とアタッチメントスリーブのテーパ面とを同一テーパに維持しやすくなる。このため、アタッチメントスリーブ使用時のサブコレットの拡縮度合いの精度と、アタッチメントスリーブ非使用時のコレットの拡縮度合いとを等しいものとすることができる。また、アタッチメントスリーブ内周面が、シャンクのテーパ面、及びその円筒面に当接するので、そのシャンクとアタッチメントスリーブとが、軸方向に複数の面で支持され、また、その面が軸心に沿う断面において複数の異なった方向に向いているので、両者の軸心のずれが生じにくい。
この発明は、以上のようにしたので、同一のチャック装置でもって、径の大きく異なるワークのチャッキングに容易に対応できる。
一実施形態を図1乃至図3に示し、この発明のチャック装置は、旋盤の主軸中心c(以下、軸心cという)に同心に固定されたチャック本体10に、図1に示すように、コレット開閉用シャンク1を突出して設けた円盤状のベース31を、そのチャック本体10の後壁30前面に取り付ける。その取り付けは、シャンク1の軸心が前記主軸の軸心cと同心になるよう、図中に示すように、前記ベース31の孔34に挿通したボルト34aをチャック本体10の後壁30前面にねじ込んで固定するものである。
チャック本体10に固定された前記シャンク1には、その先端の外周面において外側に向かうほど徐々に細くなるテーパ面1aを形成しており、そのテーパ面1aの後方には、円筒面1bとその円筒面1bよりも僅かに太い径を有する円筒面36とを、前方から後方に向かって順に形成している。また、そのシャンク1の円筒面36のさらに後部外周面には、径方向に広がり軸心cに直交する円形の壁面37を設けている。
このシャンク1の外周に、円筒状コレット2、又は円筒状のアタッチメントスリーブ12を介して前記コレット2よりも径の大きい別の円筒状コレット22が、選択的に嵌められるようになっており、それぞれ着脱自在となっている。
そのアタッチメントスリーブ12の構成は、図1に示すように、前記シャンク1に取り付けられた際に、その円筒状を成すアタッチメントスリーブ12後方の端面である後面17が、シャンク1後部の前記壁面37に当接し、アタッチメントスリーブ12のシャンク1に対する軸方向への位置決めを行うようにしている。また、そのアタッチメントスリーブ12内周面に設けられた内テーパ面12a、内円筒面15が、それぞれ前記シャンク1のテーパ面1a、及びテーパ面1a後方の円筒面36に当接して、そのアタッチメントスリーブ12をシャンク1に固定するようになっている。なお、アタッチメントスリーブ12の外円筒面16は、前記壁面37周縁にベース31に向かって形成された円筒面38と面一となっている。
この状態で、図1に示すように、スリーブ12の孔13に挿通された固定ボルト14を、シャンク1の壁面37のねじ孔33にねじ込んで、アタッチメントスリーブ12をシャンク1に固定する。このとき、シャンク1とアタッチメントスリーブ12の両者が、テーパ面1a,12a、円筒面36,15、壁面37と後面17でもってそれぞれ面接触して固定されるので、位置ずれ等を起こしにくく、また、アタッチメントスリーブ12に作用する径方向、あるいはねじれ方向の外力に対しても、両者がしっかりと密着して動きにくいようになっている。
このアタッチメントスリーブ12をシャンク1外周に介在させた際に使用するサブコレット22は、図2に示すように、その前方部分の内周面に、前記スリーブ12の外テーパ面12bに対応して密着するサブコレットテーパ面22aを、そのサブコレットテーパ面22a後方には、前記スリーブ12外周の外円筒面16に対応して密着する円筒面26を有している。アタッチメントスリーブ12外周に、同図に示すように、サブコレット22が同心に嵌め込み可能となっており、その嵌め込んだ状態において、図示するように、アタッチメントスリーブ12の外テーパ面12bに対しサブコレットテーパ面22aが、また、スリーブ12の外円筒面16及びシャンク1の円筒面38に対しサブコレットの円筒面26がそれぞれ密着して摺動するようになっている。また、コレット22には、その周周りに複数の割り溝24が軸方向に沿って形成されている。
なお、前記シャンク1のテーパ面1a、アタッチメントスリーブ12の内外テーパ面12a,12b、サブコレットテーパ面22aが、すべて軸心cに対する勾配を等しくする同一テーパとなっている。同一テーパとは、軸心cに沿う断面において、その傾斜面が軸心cに対して成す角度を等しくすることをいう。
アタッチメントスリーブ12を介在させない際に使用されるコレット2は、図3に示すように、その前方内周面に、前記シャンク1のテーパ面1aに対応して密着するコレットテーパ面2aを、そのサブコレットテーパ面2a後方には、前記シャンク1外周の外円筒面36に対応して密着する円筒面6を有している。シャンク1外周に、コレット2が同心に嵌め込み可能となっており、その嵌め込んだ状態において、図示するように、シャンク1の円筒面36に対しコレットの内筒面6が密着して摺動するようになっている。また、コレット2には、その周周りに複数の割り溝4が軸方向に沿って形成されている。
なお、前記シャンク1のテーパ面1aとコレットテーパ面2aとは、軸心cに対する勾配を等しくする同一テーパとなっている。このとき、相互に摺動する関係にない前記同一テーパのテーパ面同士、例えば、内外テーパ面12a,12b同士において、その各テーパ面12a,12bの軸心cに対する軸方向位置、範囲は、前記コレット2及びサブコレット22をそれぞれ取り付けた状態において、その両把持部3,23の前記軸方向位置、範囲が、ワークWを把握するのに支障をきたさない限りにおいて、完全に一致している必要はなく自由である。ただし、その位置、範囲は、図1に示すように、完全に一致していることが、ワークWの把握力の安定、あるいは、アタッチメントスリーブ12のシャンク1への固定の安定上望ましいのはいうまでもない。
コレット2及びサブコレット22は、それぞれ、図3及び図1に示すように、後壁30内のシリンダ35内に納められた進退板39と連結されている。その連結方法は、コレット2,22のフランジ7,27に設けた孔8,28にボルト9,29が挿通され、そのボルト9,29は、ベース31の貫通孔32を摺動可能に通過するスペーサ9a,29a、及び前記進退板39にねじ込まれており、そのスペーサ9a,29aを介して、進退板39とコレット2,22が連結されている。スペーサ9a,29aは、ベース31の貫通孔32内を摺動可能であるので、進退板39がシリンダ35内を軸方向に移動するのに伴い、コレット2,22も進退板39と一体に軸方向に移動するようになっている。
なお、前記シリンダ35は、図示しない流体供給手段と連通しており、その流体供給手段により供給された流体圧によって、進退板39が押圧されて軸方向に移動可能となっている。
以下、ワークWを把握する際の作用について説明すると、まず、比較的小径のワークWを把握する際には、アタッチメントスリーブ12を使用せず、図3に示すように、シャンク1の外周に直接コレット2を取りつける。このコレット2の外周の把持部3に、ワークW内周面を嵌めるようにして、ワークWをチャック本体10に取り付ける。このとき、ワークWの端面は、ストッパ5に当接するので、そのワークWの軸方向への位置決めが容易にできるようになっている。
前記進退板39が後方(図中の左方向)へ移動すると、コレット2は後方へ引き寄せられ、シャンク1のテーパ面1aとコレット2のコレットテーパ面2aとが摺動しながら、シャンク1とコレット2との軸方向の位置関係がズレていく。この軸方向のズレにより、前記コレット2は拡径されて、その把持部3の外径が広がり、ワークW内周面を把握する。
ワークWを取り外す際には、逆に、進退板39が前方(図中の右方向)へ移動し、コレット2は前方へ押し出される。シャンク1のテーパ面1aとコレット2のコレットテーパ面2aとが摺動しながら、前記コレット2の把持部3は元の径に縮径されて、ワークWを開放する。
つぎに、比較的大径のワークWを把握する際には、アタッチメントスリーブ12を使用して、図1に示すように、シャンク1の外周にアタッチメントスリーブ12を、そのさらに外周にサブコレット22を取りつける。このサブコレット22の外周の把持部23に、ワークW内周面を嵌めるようにして、ワークWをチャック本体10に取り付ける。このとき、前記ストッパ5は、サブコレット22の外形に合わせた一回り大きいサイズのストッパ25に取り替えられており、ワークWの端面は、このストッパ25に当接するので、そのワークWの軸方向への位置決めが容易にできるようになっている。
前記進退板39の移動に伴う、コレット22の進退、及び把持部23の拡縮作用は、前述のコレット2の場合と同じである。
この実施形態では、サブコレット22の内筒面26は、スリーブ12の外円筒面16及びシャンク1の円筒面38に対しそれぞれ密着して摺動するようにしたが、この実施形態には限定されず、スリーブ12の外円筒面16及びシャンク1の円筒面38のいずれか一方のみに密着して摺動するようにしてもよい。また、この実施形態では、コレット2,22がシャンク1に対して進退するようにしたが、シャンク1がコレット2,22に対して進退するようにしてもよい。
なお、コレット2,22の把持部3,23が、そのコレット2,22外周面から外側に突出する量は自由に変更でき、その量は、図5(b)に破線で示すような把持部3の過大な変形を起こさない程度の突出量である限りにおいて、設定可能である。このように、把持部3,23を外側に必要量突出させて、その突出量が異なるいくつかのコレット2,22を選択的に使用することにより、対応できるワークWの径の範囲をさらに広い範囲のものとし得る。
シャンク1とアタッチメントスリーブ12との固定方法は、この実施形態のように、スリーブ12の軸方向に平行な孔13にボルト14を挿通して、壁面37にねじ込んでスリーブ12を壁面37に押し付けるようにしてもよいが、その固定方法には限定されず、例えば、図4に示すように、ホーロタイプのトガリ先を有するねじを、アタッチメントスリーブ12の径方向に内側に向かってねじ込み、そのねじ先端の断面三角形のトガリ先が、シャンク1周面に設けた同じ断面三角形の窪みに嵌るように使用してもよい。
例えば、図中に実線で示すスリーブ12がやや前方に位置ずれしている場合において、ねじの中心軸は窪みの中心軸よりもやや前方(図中の右側)に位置している。ねじを締め付けて矢印の方向にねじ込むことにより、スリーブ12は円筒面36に密着するとともに、図中に鎖線で示すように、そのスリーブ12の後面17が壁面37方向(図中の左側)へ向かって押圧されるので、両者が密着して固定され得る。
なお、スリーブ12のシャンク1への固定は、この実施形態のように、シャンク1のテーパ面1aとスリーブ12の内テーパ面12aとが密着するともに、前記壁面37にスリーブ12の後面17が、円筒面36にスリーブ12の内円筒面15がそれぞれ密着するようにして行うことがその安定上望ましいが、両者の位置決め手段、安定的な固定を維持し得る手段を有する限りにおいて、テーパ面1aとスリーブ12の内テーパ面12a、壁面37とスリーブ12の後面17、あるいは円筒面36とスリーブ12の内円筒面15のいずれかが密着していない構成としてもよい。
一実施形態を示し、(a)が断面図、(b)が側面図 図1の要部分解図 図1の実施形態において、アタッチメントスリーブを使用しない場合を示し、(a)が断面図、(b)が側面図 他の実施形態の要部拡大図 従来例の作用の説明図で、(a)は小径のワーク、(b)は大径のワークに対応した断面図
符号の説明
1 シャンク
1a テーパ面(シャンクテーパ面)
1b 円筒面(シャンク円筒面)
2 コレット
2a コレットテーパ面
3,23 把持部
4,24 割り溝
5,25 ストッパ
6,26 コレット円筒面
7,27 フランジ
8,28 孔
9,29 ボルト
10,20 チャック本体
12 アタッチメントスリーブ
12a 内テーパ面
12b 外テーパ面
13 孔
14 ボルト
15 内円筒面
16 外円筒面
17 後面
22 サブコレット
22a サブコレットテーパ面
30 後壁
31 ベース
32 貫通孔
33、34 ねじ孔
35 シリンダ
36,38 円筒面
37 壁面
39 進退板

Claims (1)

  1. チャック本体10にコレット開閉用シャンク1を設け、そのシャンク1にコレット2を同心に嵌め込み着脱自在とし、前記シャンク1の先端外周面を外側に向かうテーパ面1aとするとともに、前記コレット2の前記シャンク1のテーパ面1aに嵌る内周面もそのテーパ面1aに対応するテーパ面2aとして、前記シャンク1とコレット2との軸方向への相対的な進退によるその両テーパ面1a,2aの前記軸方向のズレにより、前記コレット2を開閉するコレットチャック装置において、
    上記シャンク1にアタッチメントスリーブ12を同心で着脱可能に嵌め込み固定し得るようにするとともに、そのアタッチメントスリーブ12に前記コレット2とは異なるサブコレット22を同心に嵌め込み可能とし、そのアタッチメントスリーブ12の先端外周面とその外周面に嵌るサブコレット22の内周面とを、前記シャンク1とコレット2の両テーパ面1a,2aと同一テーパのテーパ面12a,22aとし
    上記シャンク1の後部外周面にその径方向の壁面37を設けて、この壁面37に上記アタッチメントスリーブ12の後面17を当接して、アタッチメントスリーブ12の上記軸方向への位置決めを行うとともに、シャンク1のテーパ面1a後方に円筒面36を設け、アタッチメントスリーブ12の内周面は、シャンク1のテーパ面1a、及びその円筒面36に当接して、そのアタッチメントスリーブ12をシャンク1に固定することを特徴とすコレットチャック装置。
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