JP5612653B2

JP5612653B2 - 分離リテーナを用いたチャック

Info

Publication number: JP5612653B2
Application number: JP2012274413A
Authority: JP
Inventors: 敏文中井
Original assignee: メイコーマシン株式会社
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: JP2014117769A

Description

本発明は、工作機械にドリル、エンドミル等の工具を取り付けるためのチャックに関する。

従来のチャック１０１を図１０、図１１に示す。
従来のチャック１０１は、円筒状の被締付部１０８の周囲に、多数のニードルローラ１３２、１３２を支持する筒状のリテーナ１０３、締付筒１０５からなる。締付筒１０５とリテーナ１０３とを回動させて被締付部１０８の末端側（図１０、図１１の左側）に移動させると、取付孔１２２から導入部１２３へ工具を挿入して取り付けた状態の被締付部１０８を締め付けて、その取付状態を固定することができる。
なお、図１０（ａ）、（ｂ）は被締付部１０８を非締付状態であり、図１１（ａ）、（ｂ）は締付状態を示す。

図１１（ｂ）に示すように、締付時にリテーナ１０３は、被締付部１０８の表面１２１のうち、先端側と末端側との間の中央付近に位置して締め付ける。このとき、被締付部１０８の表面１２１の先端側と末端側に非締付部分１６１が発生する。また、リテーナ１０３が末端側に完全に移動してしまう場合もあり（図示しない）、その場合には、先端側に広く非締付部分１６１が発生してしまう結果となる。

工作機械を作動させた場合に、一般にビビリと呼ばれる微細な揺れが発生し、精密な加工ができない場合があったが、これは被締付部１０８の先端部分に非締付部１６１が発生することが原因と考えられている。
また、リテーナ１０３が位置する部分に締付力が発生するため、被締付部１０８に均一的に締付力を発生させることができなかった。

上記工具の揺れを防止するために、リテーナを２つに分離し、奥側と手前側とを締付固定する技術があった。
（例えば特許文献１参照）。

実開昭５９−６２９０６号公報

工具がビビリと呼ばれる微細な揺れを起こさないように、被締付部の先端に締付力を発生させることが必要である。また、チャックを保持する部分である被締付部の全体を均一に締め付けることにより、安定した締付力を有するチャックが求められてきた。

特許文献１に記載のチャックは、前部と後部のクランプリングがクランプ筒の前方と後方から中央に回動して移動する。これは少なくともチャックの取付孔付近に締付力を発生させることはできず、また、被締付部に均一に締付力を発生させることもできなかった。

そこで、本発明のチャックは、工作機械に取り付けるための被取付部と、工具をその内部に取り付ける円筒状の被締付部と、を有する本体と、被締付部の周囲に取り付けられ、複数の所定長さを有するニードルローラがその円周面に形成されたローラ支持溝に配置される筒状のリテーナと、被締付部及びリテーナの周囲に取り付けられる筒状の締付筒と、からなり、締付筒とリテーナとは、被締付部の周囲を回動して締付位置に移動し、締付筒がリテーナのニードルローラを介して被締付部の工具の取付状態を締付固定するチャックであって、前記リテーナは、複数個に分割された分割リテーナからなり、各々の分割リテーナに、締付方向に回動して移動する長さに差を設けるための移動調整機構を設けたことを特徴とする。

また、前記ローラ支持溝は、前記ニードルローラの形状に沿った所定長さを有する溝体であって、その溝の長手方向は、前記リテーナの軸方向から、前記リテーナの回動方向に向けて傾斜した傾斜角を有し、前記移動調整機構は、各々の前記分割リテーナの前記傾斜角に差を設けたことが好ましい。

また、前記分割リテーナのうち最も取付孔付近の分割リテーナの前記傾斜角を０度若しくは前記リテーナの回動方向と逆方向に傾斜する傾斜角とすることが好ましい。

請求項１に記載の発明の分離リテーナ及び移動調整機構を用いることにより、締付時に分離されたリテーナを被締付部の適宜箇所に位置させることができる。これにより、被締付部の全体にわたって、かつ、均一に締付力を発生させ、工具を安定して取り付けることができる。

請求項２に記載の発明により、分離リテーナの傾斜角を各々変えることで、リテーナの移動長さを調整することができ、他の部材を加えたりすることなく、簡易な方法で移動長さを変えることが可能になる。

請求項３に記載の発明により、分離リテーナのうち最も先端側のものを、末端側への移動を制限し、被締付部の先端に非締付部分を発生しないようにすることができる。これにより、一般にビビリと呼ばれる工具の微細な揺れを防止することができる。

本発明のチャックを構成する各部材の一例を示す分解斜視図である。本発明のチャックの一例を示すものであって、（ａ）はチャック全体を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の二点鎖線部分の一部拡大断面図である。本発明のチャックの締付状態の一例を示すものであって、（ａ）はチャック全体を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の二点鎖線部分の拡大断面図である。本発明のチャックに用いられる分離リテーナの一例を示すものであって、（ａ）は分離リテーナが結合した状態の全体斜視図、（ｂ）は分離した状態の全体斜視図である。本発明のチャックに用いられるローラ支持溝の一例を示すものであって、（ａ）〜（ｄ）で傾斜角が異なる状態を示す拡大正面図である。（ａ）はローラ支持溝の傾斜角が０度である他の実施例を示す拡大正面図、（ｂ）はローラ支持溝の傾斜角が回転方向と逆の方向に傾斜した他の実施例を示す拡大正面図である。本発明のチャックに用いられる分離リテーナの第二、第三実施例を示すものであって、（ａ）は二列のローラ支持溝を有する分離リテーナが２つに分離する状態を示す全体斜視図であって、（ｂ）は三列、一列のローラ支持溝を有する分離リテーナが２つに分離する状態を示す全体斜視図である。本発明のチャックに用いられる分離リテーナの第四実施例を示すものであって、一列のローラ支持溝を有する分離リテーナが３つに分離する状態を示す全体斜視図である。本発明のチャックに用いられる分離リテーナの第五、第六実施例を示すものであって、（ａ）は一列、二列のローラ支持溝を有する分離リテーナが２つに分離する状態を示す全体斜視図、（ｂ）は二列、一列のローラ支持溝を有する分離リテーナが２つに分離する状態を示す全体斜視図である。従来例のチャックの非締付状態の一例を示す正面図であって、（ａ）はチャック全体を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の二点鎖線部分の一部拡大断面図である。従来例のチャックの締付状態の一例を示す正面図であって、（ａ）はチャック全体を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の二点鎖線部分の一部拡大断面図である。

本発明の実施の一例について、図面に沿って説明する。
本発明のチャック１は、フライス盤、マシニングセンタ等の工作機械にドリル、エンドミル等の工具を取り付けるために用いられるものであり、図１に示すように、本体２、リテーナ３、締付筒５から構成される。

本体２の一方端は、その先端を開口した略円錐状の被取付部６が形成され、本体２の他方端は円筒状の被締付部８が形成される。本体２の被取付部６と被締付部８との間となる中央部分は使用者が把持するためのフランジ状の把持部７が形成される。この被取付部６をフライス盤、マシニングセンタ等の工作機械に取り付けることにより、チャック１を工作機械に取り付けることができる。また、被締付部８の先端（図１の右奥端）は開孔された取付孔２２が形成され、被締付部８と把持部７の内部を空洞とする導入部２３が形成される。この取付孔２２から工具を導入部２３へ導入し、工具を取り付けることができる。

被締付部８の表面２１はテーパー状となっており、被締付部８の末端側から先端側にかけて先細り状に若干傾斜して形成される。なお、被締付部８の末端側とは被締付部８のうち把持部７がある側であり、先端側とは取付孔２２がある側をいい、以下も同じとする。

図１、図４（ａ）に示すように、リテーナ３は比較的肉薄の筒状の部材であり、その円周面は、被締付部８の表面２１と同じくテーパー状に形成され、末端側から先端側にかけて先細り状に若干傾斜して形成される。リテーナ３の円周面には、所定長さの円筒状のニードルローラ３２、３２を多数、配置するためのローラ支持溝３１、３１が多数形成される。

ローラ支持溝３１、３１は、ニードルローラ３２、３２の形状に合うように所定長さを有する溝状の形状であり、ニードルローラ３２、３２を回転自在に支持する。リテーナ３を被締付部８に取り付けた場合、このニードルローラ３２、３２が被締付部８の表面２１に接触しながら回転する。

図５（ａ）に示すように、ローラ支持溝３１、３１の長手方向Ａは、リテーナ３の軸方向Ｂから、リテーナ３の回動方向である矢印線Ｃの方向に若干傾斜している（θ１）。このローラ支持溝３１、３１に支持されたニードルローラ３２、３２の回転により、リテーナ３は矢印線Ｃ方向に回動しつつ、矢印線Ｄの方向に移動する力が作用する。

締付筒５は、リテーナ３と同じく筒状の形状であるが、使用者が掴み易くするために、比較的肉厚状に形成される。締付筒５の内側面５１は被締付部８の表面２１やリテーナ３の円周面と同じくテーパー状に形成され、末端から先端にかけて先細り状に傾斜して形成される。

リテーナ３と締付筒５の本体２への取り付けについて説明する。
図１、２（ａ）に示すように、リテーナ３は被締付部８の周囲を覆うように、すなわち、筒状のリテーナ３の内側に円筒状の被締付部８が位置するように取り付ける。また、リテーナ３と同じく、締付筒５もリテーナ３を取り付けた被締付部８の周囲を覆うように取り付ける。

リテーナ３と締付筒５とを被締付部８に取り付けた状態から抜け落ちないように、落下防止部材９ａ、９ｂが配置される。すなわち図２（ｂ）に示すように、締付筒５の内側面５１の末端側の位置に配置された落下防止部材９ａと、被締付部８の表面２１の先端側の位置に配置された落下防止部材９ｂとがある。この落下防止部材９ａ、９ｂは、リテーナ３と締付筒５とが被締付部８の周囲を回動可能にしつつ、外れて落下しないように支持する。また、この落下防止部材９ａ、９ｂによりその間をリテーナ３が回動して移動できる範囲が確保される。この落下防止部材９ａ、９ｂは抜け止用のリング材を使用する。

ここで、図２（ａ）、（ｂ）に示すチャック１は、工具を絞め付けて固定していない非締付状態である。これは、本体２の把持部７から、移動部分５３となる所定の範囲を開けて、締付筒５の末端部分が位置した状態である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、締付状態では、締付筒５及びリテーナ３が移動部分５３を通って末端方向に移動して把持部７と近接する。

チャック１を締付状態とするには、使用者が締付筒５を回動し、締付筒５とリテーナ３とを回動させて末端側の締付位置へ移動させる。この移動により、被締付部８の表面２１及びリテーナ３と締付筒５の内周面５１とが同じテーパー状となっているため、締付筒５がニードルローラ３２、３２を介して、被締付部８を締め付ける。これにより、工具を取り付けた状態で締め付けて固定することが可能となる。

本実施例におけるチャック１は、締付筒５及びリテーナ３を末端側へ移動させて締付位置に位置させることにより、ニードルローラ３２、３２を介して被締付部８が締め付けられる。このとき、後述するように、リテーナ３が分離リテーナ４ａ〜４ｄであること、分離リテーナ４ａ〜４ｄに移動調整機構があることから、図３（ｂ）に示すように落下防止部材９ａ、９ｂ間にニードルローラ３２、３２が分散して適宜の締付位置から被締付部８全体を均一に締め付けることができる。また、最も先端側の分割リテーナ４ａが先端側の落下防止部材９ｂに近接するようにしているので、被締付部８の取付孔２２付近も効果的に締め付け、一般にビビリと呼ばれる工具の揺れを防止することができる。

次に、分離リテーナ４ａ〜４ｄについて説明する。
図４（ａ）に示すように、本実施例のリテーナ３は、ローラ支持溝３１、３１がリテーナ３の円周方向かけて多数形成されたものを一群として、その一群がリテーナ３の軸方向に四列、形成されている。そして、図４（ｂ）に示すように、分離リテーナ４ａ〜４ｄはリテーナ３を分離させたものであるが、それらは前記ローラ支持溝３１、３１の円周方向の一群ごとに４つに分離したものである。

図４（ａ）、図２（ｂ）に示すように、本実施例の分割リテーナ４ａ〜４ｄは、非締付状態では、先端側から末端側にかけて、分割リテーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの順に並び、結合した状態となる。

リテーナ３を分離した分離リテーナ４ａ〜４ｄは、各々を連結する構造を有していない。そのため、リテーナ３を被締付部８に取り付けた場合、両側の落下防止部材９ａ、９ｂ間を分離リテーナ４ａ〜４ｄが各々移動することが可能となる。図２（ａ）、（ｂ）に示す非締付状態は、落下防止部材９ａ、９ｂ間が狭くなり、分離リテーナ４、４が結合した状態にある。なお、分離リテーナ４ａ〜４ｄが結合した状態からさらに締付筒５を先端側に移動させることができず、リテーナ３が締付筒５の先端側への移動に対するストッパーの役割も果たしている。

次に、分離リテーナ４ａ〜４ｄの移動調整機構について説明する。
前述したように、分離リテーナ４ａ〜４ｄに適宜開孔されるローラ支持溝３１、３１は、リテーナ３の軸方向からリテーナ３の回動方向に若干傾斜させてある。この傾斜角度をそれぞれ異ならしめることにより、分離リテーナ４ａ〜４ｄが回動して移動する長さを調整する。

すなわち、図５（ａ）に示すように、分離リテーナ４ａのローラ支持溝３１の長手方向Ａとリテーナの軸方向Ｂとの傾斜角をθ１とし、図５（ｂ）ないし（ｄ）に示す分離リテーナ４ｂ〜４ｄの傾斜角についても同様にθ２、θ３、θ４とする。θ１〜θ４を順次大きな角度とするように角度を変更すると、ニードルローラ３２、３２の回転により分離リテーナ４ａ〜４ｄが末端方向へ移動する力も大きくなり、移動する長さを調整することができる。

すなわち、θ１〜θ４を全て同じ角度とすると、分離リテーナ４ａ〜４ｄは全て同じ長さの移動をする。しかし、θ１＜θ２＜θ３＜θ４とすると、分割リテーナ４ａ〜４ｄの移動長さも４ａ＜４ｂ＜４ｃ＜４ｄとなり、所定の箇所まで移動する。これにより、図３（ｂ）に示すように、落下防止部材９ａ、９ｂの間で一定の間隔を開けて分離リテーナ４ａ〜４ｄが移動し、その移動を調整することが可能になる。

このように分離リテーナ４ａ〜４ｄは、落下防止部材９ａ、９ｂの間を、適宜間隔を開けた締付位置に移動し、工具を導入部２３に導入した被締付部８を締付固定する。これにより、被締付部８に対して均一に締付力をかけて、安定した締め付けが可能になる。

図５（ａ）ないし（ｄ）に示すθ１〜θ４は、図面上判別し易いように示したものであって、実際の角度は、θ１が１．５度、θ２が３度、θ３が６度、θ４が７．５度である。この角度は必ずしもこれらのみに限られるものではなく、適宜変更しても良い。

また、図６（ａ）に示すように、分離リテーナ４ａ〜４ｄのうち、最も先端側に位置する分離リテーナ４ａのローラ支持溝３１、３１の長手方向Ａと軸方向Ｂとの角度を０度にするその他の実施例がある。
この場合、分離リテーナ４ａが末端方向へ移動する力が作用せず、取付孔２２付近を締め付けることができる。

また、図６（ｂ）に示すように、分離リテーナ４ａのローラ支持溝３１、３１が長手方向Ａと軸方向Ｂとの角度を他の分離リテーナ４ａ〜４ｃと異なり、回動方向と逆の方向（Ｄ’方向）に傾斜させるその他の実施例がある。
この場合、分離リテーナ４ａが先端方向へ移動する力が作用する。そのため、分離リテーナ４ａが常に被締付部８の取付孔２２付近の落下防止部材９ｂに付勢する力が作用し、当該部分を絞め付けて固定することができる。これにより、一般にビビリと呼ばれる工具の取付状態の微細な揺れをより適切に防止することが可能になる。

また、図７〜図９に第二〜第六実施例を示す。
図７（ａ）に示す第二実施例は、第一実施例と異なり、円周方向に形成されるローラ支持溝３１、３１が二列形成された２つの分離リテーナ４ｅ、４ｆからなるものである。分離リテーナ４ｆのローラ支持溝３１、３１は６度ないし７．５度、リテーナ３の回動方向に傾斜する。また、分離リテーナ４ｅのローラ支持溝３１、３１は０．５度、リテーナ３の回動方向に傾斜させるか、傾斜させなくても良く、回動方向と反対の方向に傾斜させても良い。この角度は必ずしもこれらのみに限られるものではなく、適宜変更しても良い。

図７（ｂ）に示す第三実施例は、第一実施例と異なり、円周方向に形成されるローラ支持溝３１、３１が三列形成された分離リテーナ４ｈと一列形成された分離リテーナ４ｇの２つからなるものである。ローラ支持溝３１、３１の傾斜角度は、第二実施例と同様である。

図８に示す第四実施例は、第一実施例と異なり、円周方向に形成されるローラ支持溝３１、３１が一列形成された３つの分離リテーナ４ｉ〜４ｋからなるものである。分離リテーナ４ｋのローラ支持溝３１、３１は６度ないし１２度リテーナ３の回動方向に傾斜し、分離リテーナ４ｊのローラ支持溝３１、３１は３度ないし６度、分離リテーナ４ｉのローラ支持溝３１、３１は０．５度、リテーナ３の回動方向に傾斜させるか、傾斜させなくても良く、回動方向と反対の方向に傾斜させても良い。この角度は必ずしもこれらのみに限られるものではなく、適宜変更しても良い。

図９（ａ）に示す第五実施例は、第一実施例と異なり、円周方向に形成されるローラ支持溝３１、３１が一列形成された分離リテーナ４ｍと、二列形成された分離リテーナ４ｌとからなる。分離リテーナ４ｍのローラ支持溝３１、３１は６度ないし１２度リテーナ３の回動方向に傾斜させ、分離リテーナ４ｌのローラ支持溝３１、３１は０．５度、リテーナ３の回動方向に傾斜させるか、傾斜させなくても良く、回動方向と反対の方向に傾斜させても良い。

図９（ｂ）に示す第六実施例は、第一実施例と異なり、円周方向に形成されるローラ支持溝３１、３１が二列形成された分離リテーナ４ｏと、一列形成された分離リテーナ４ｎとからなる。分離リテーナ４ｏのローラ支持溝３１、３１は６度ないし１２度リテーナ３の回動方向に傾斜させ、分離リテーナ４ｎのローラ支持溝３１、３１は０．５度、リテーナ３の回動方向に傾斜させるか、傾斜させなくても良く、回動方向と反対の方向に傾斜させても良い。この角度は必ずしもこれらのみに限られるものではなく、適宜変更しても良い。

上記のように、リテーナ３の分離数や、ローラ支持溝３１、３１の傾斜角度は適宜任意に設定、変更することができる。しかし、移動する範囲が大きい末端側の分離リテーナのローラ支持溝３１、３１の傾斜角は、移動する範囲が小さい先端側の分離リテーナのローラ支持溝３１、３１の傾斜角に対して、大きく形成することが必要となる。

１…チャック、２…本体、３…リテーナ、４ａ〜４ｏ…分割リテーナ、５…締付筒、６…被取付部、７…把持部、８…被締付部、９ａ・９ｂ…落下防止部材、２１…表面、２２…取付孔、２３…導入部、３１…ローラ支持溝、３２…ニードルローラ、５１…内側面

Claims

工作機械に取り付けるための被取付部と、工具をその内部に取り付ける円筒状の被締付部と、を有する本体と、
被締付部の周囲に取り付けられ、複数の所定長さを有するニードルローラがその円周面に形成されたローラ支持溝に配置される筒状のリテーナと、
被締付部及びリテーナの周囲に取り付けられる筒状の締付筒と、からなり、
締付筒とリテーナとは、被締付部の周囲を回動して締付位置に移動し、締付筒がリテーナのニードルローラを介して被締付部の工具の取付状態を締付固定するチャックであって、
前記リテーナは、複数個に分割された分割リテーナからなり、
各々の分割リテーナに、締付方向に回動して移動する長さに差を設けるための移動調整機構を設けたことを特徴とするチャック。
前記ローラ支持溝は、前記ニードルローラの形状に沿った所定長さを有する溝体であって、
その溝の長手方向は、前記リテーナの軸方向から、前記リテーナの回動方向に向けて傾斜した傾斜角を有し、
前記移動調整機構は、各々の前記分割リテーナの前記傾斜角に差を設けたことを特徴とする請求項１に記載のチャック。
前記分割リテーナのうち最も取付孔付近の分割リテーナの前記傾斜角を０度若しくは前記リテーナの回動方向と逆方向に傾斜する傾斜角とすることを特徴とする請求項２に記載のチャック。