JP6766457B2 - コレットチャック - Google Patents

Description

本発明は、旋盤等の主軸に取り付けられてワークの内周面をクランプするためのコレットチャックに関する。

旋盤等の主軸には、ワークの内周面をクランプするためのコレットチャックが取り付けられる。このコレットチャックとしては、特許文献１に開示されるように、チャックカバー内に、センタマンドレルが貫通して作動装置によって軸方向へ前後移動可能なホルダリンクを設け、ホルダリンクに、ピンを介して複数のチャック親爪を放射方向へ拡縮可能に連結して収縮方向へ付勢し、チャックカバーに基準金（ストッパ）を設けた構造が知られている。この構造では、基準金の基準面にワークを当接させて軸方向に位置決めした状態で、ホルダリンクを作動装置によって後退させると、センタマンドレルに当接したチャック親爪が後退しながら拡開し、ワークを後方へ引き込みながら内周面をクランプするものとなる。
また、特許文献２には、筒部内の軸心に、前端外周にテーパ面を設けたエキスパンダを、牽引ロッドを介して軸方向へ前後移動可能に設け、エキスパンダの外周側に、複数のコレットを拡縮可能に設けたコレットチャックが開示されている。このコレットチャックでは、筒部の先端部（ストッパ）にワークを当接させて位置決めした状態でエキスパンダを後退させると、コレットが拡径してワークの内周面をクランプするものとなる。

特許第４１３３６３６号公報 特許第２７４０９３９号公報

特許文献１のようにワークを引き込みながらクランプする引き込み型のコレットチャックは、高いクランプ力が得られるが、軸方向の肉厚が比較的薄いワークをクランプする際、ワークに歪みが生じて加工精度を低下させるおそれが生じる。このためワークが変形しないようにストッパ位置を設定する必要がある。
一方、特許文献２のように位置決めしたワークをそのままクランプする静止型のコレットチャックは、引き込み型のようにワークに変形が生じるおそれは小さいが、ワークの形状やコレットの形状によってはストッパに密着せず、適正なクランプが行えない場合が生じる。

そこで、本発明は、ワークを変形させることなく、ストッパに着座する適正位置で確実にクランプして加工精度を維持することができるコレットチャックを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、前面にワークを位置決めするストッパが設けられるチャック本体内に、ストッパに当接したワーク内で拡縮動作してワークをクランプ／アンクランプ可能なコレットと、コレットの中心で進退動し、前進に伴ってコレットを収縮させてアンクランプ動作させ、後退に伴ってコレットを拡開させてクランプ動作させるドローバーとが設けられたコレットチャックであって、
コレットは、後端にフランジ部を備えて前方へ先細り状に突出する筒状体で、前端からフランジ部の前側にかけて放射状に形成された複数のスリットによって放射方向に拡縮動作可能な複数のチャック爪を分割形成してなり、
チャック本体に、フランジ部の前後の厚さ寸法よりも軸方向の寸法が長い段部を有し、フランジ部の周方向に等間隔をおいて同心円上に配置された複数の段付きボルトが、それぞれ段部を前方からフランジ部に遊挿させた状態でねじ込まれることで、コレットは、フランジ部がチャック本体に当接する後退位置と、フランジ部が各段付きボルトの頭部に当接する前進位置との間のストロークで前後方向へスライド可能に設けられる一方、
フランジ部の後方でチャック本体には、段付きボルトの間で且つフランジ部の周方向に等間隔をおいて同心円上に複数の付勢手段が配置されて、コレットは、アンクランプ状態では、フランジ部を後方から押圧する各付勢手段によってストロークでの前進位置に付勢されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、付勢手段は、弾性力によってフランジ部を後方から押圧するコイルバネであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１の構成において、付勢手段は、流体圧によってフランジ部を後方から押圧するピストンであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、フランジ部に前方から遊挿させた段付きボルトにより、コレットを調整可能な所定のストロークで前後方向へスライド可能に設け、且つ段付きボルトの間でフランジ部の後方に配置した付勢手段によって前進位置へ付勢したことで、ワークを引き込んでクランプしても、必要以上の引き込みが規制される。よって、ワークを変形させることなく、ストッパに着座する適正位置で確実にクランプすることができ、加工精度を維持することができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、コレットの付勢手段をコイルバネとしたことで、コレットを前進位置へ簡単に付勢することができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、コレットの付勢手段をピストンとしたことで、流体圧によってワークの引き込み力の調整を容易に行うことができる。

コレットチャックの正面図である（ワークはクランプ状態）。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 ワークのアンクランプ状態を示すＡ−Ａ線断面図である。 コレットの説明図である。 変更例のコレットチャックの図１と同じＡ−Ａ線での断面図である（ワークはクランプ状態）。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、コレットチャックの一例を示す正面図、図２はそのＡ−Ａ断面図で、図２の右側を前方とする。このコレットチャック１は、旋盤等の主軸に取り付けられるチャック本体２の軸心に、図示しない油圧機構によって軸方向へ前後移動可能なドローバー３を備え、そのドローバー３の前端側外周に、ドローバー３の前後移動によって拡縮動作するコレット４を備える。
チャック本体２は、主軸の前面に固定されるアダプタ５と、アダプタ５に取り付けられて軸心にドローバー３の後貫通孔７を有するガイド６と、アダプタ５に取り付けられて軸心にドローバー３の前貫通孔９を有するマンドレルボディ８と、マンドレルボディ８に取り付けられるチャックボディ１０と、チャックボディ１０の前側に前面プレート１０ａを介して取り付けられるワークロケータ１１とを有する。

マンドレルボディ８は、アダプタ５にボルト１３，１３・・で固定されるフランジ１２と、そのフランジ１２の中心から前方へ先細り状に突出するマンドレル１４とからなり、フランジ１２には、半径方向に螺合される回り止めボルト１５と、回り止めボルト１５によって前貫通孔９内に突出し、先端をドローバー３の外周に設けた長溝１６に係止させる係止ロッド１７とが設けられている。
チャックボディ１０は、マンドレルボディ８のマンドレル１４が同軸で貫通する中心孔１８を有する円盤状で、フランジ１２にボルト１９，１９・・で固定される。中心孔１８は、マンドレル１４の根元の外側となる後部が前部よりも大径となっている。

ワークロケータ１１は、前面にワークを位置決めするストッパ２０，２０・・を同心円上に備え、チャックボディ１０の前方にボルトで固定した前面プレート１０ａの前面にボルト２１，２１・・で固定されている。
ドローバー３は、ガイド６の後貫通孔７とマンドレルボディ８の前貫通孔９とを貫通し、マンドレル１４から突出する前端外周には、前方へ行くに従って拡開する外テーパ面２２が形成されている。

コレット４は、図４にも示すように、マンドレル１４と同様に先細り状に突出する筒状体で、後端には、フランジ部２３を備えている。また、コレット４の前端内周には、ドローバー３の外テーパ面２２に合わせて前方へ行くに従って拡開する内テーパ面２４が形成されている。さらに、コレット４には、前端からフランジ部２３の前側にかけて、放射状に６つのスリット２５，２５・・が形成されて、放射方向に拡縮可能な６つのチャック爪２６，２６・・が分割形成されている。
このコレット４は、チャックボディ１０の中心孔１８内でマンドレル１４に外装されて、フランジ部２３がマンドレルボディ８のフランジ１２に、周方向へ等間隔に配設され、中間部に段部２８を有する３本の段付きボルト２７，２７・・によって前方からマンドレル１４と同軸で固定される。

ここで、各段付きボルト２７の段部２８は、フランジ部２３の厚さ寸法よりも軸方向の寸法が長く形成されて、フランジ部２３を遊挿した状態で段部２８の前端がフランジ１２の前面に当接している。よって、段付きボルト２７をフランジ１２にねじ込んだ状態で、コレット４は、フランジ部２３がフランジ１２に当接する後退位置と、フランジ部２３が段付きボルト２７の頭部２９に当接する前進位置との間のストロークで前後移動可能に支持されることになる。マンドレル１４の根元の外周面３０とフランジ部２３の内周面３１とは、それぞれ先細りしない等径部となっており、フランジ部２３の内周面３１がマンドレル１４の外周面３０に摺接することでもコレット４の前後移動が案内されるようになっている。コレット４の前後移動のストロークは、段部２８の長さが異なる段付きボルト２７に変えたり、フランジ１２と段部２８、段部２８と頭部２９との間にワッシャー等を介在させたりすることで調整することができる。

また、フランジ部２３の後方でマンドレルボディ８のフランジ１２には、段付きボルト２７，２７の間で周方向に略等間隔で６箇所に、前方に開口する有底孔３２，３２・・が形成されており、各有底孔３２内には、付勢手段としてのコイルバネ３３がそれぞれ圧縮状態で収容されて、弾性力によってフランジ部２３を前方へ付勢している。
３４は、コレット４の前端外周に外装されたシール部材で、コレット４の前後位置にかかわらずワークロケータ１１の内径内に位置してワークロケータ１１とコレット４との間をシールする。

以上の如く構成されたコレットチャック１においては、まずドローバー３が前進したアンクランプ状態では、図３に示すように、前端の外テーパ面２２も前進することでコレット４の内テーパ面２４は放射方向へ押圧されず、チャック爪２６，２６・・への引き込みは生じない。よって、コレット４はコイルバネ３３，３３・・の弾性力により、フランジ部２３が段付きボルト２７の頭部２９に当接する前進位置へ付勢される。

ここから例えば薄肉円盤状で中心に透孔Ｗ１を有するワークＷをクランプする場合、ワークＷを、ワークロケータ１１のストッパ２０に当接して透孔Ｗ１の内周面にコレット４の各チャック爪２６，２６・・の前端が挿入される位置に位置決めして、その状態でドローバー３を後退させる。すると、外テーパ面２２が後退することで、内テーパ面２４が押圧される各チャック爪２６が拡開してワークＷの透孔Ｗ１の内周面をクランプすると共に、ドローバー３の後退と共にコレット４も引き込まれてコイルバネ３３，３３・・の弾性力に抗して後退するため、コレット４にクランプされるワークＷはワークロケータ１１のストッパ２０に押し付けられる。

そして、図２に示すように、フランジ部２３がマンドレルボディ８のフランジ１２に当接すると、そこでコレット４の後退は停止し、それ以上ワークＷの引き込みが生じなくなってクランプが完了する。よって、主軸を回転させてワークＷの加工が可能となる。
ワークＷの加工終了後、ワークＷをアンクランプする場合は、前述のようにドローバー３を前進させれば、外テーパ面２２の前進によって引き込みが解除されたコレット４がコイルバネ３３，３３・・の弾性力によって前進位置へ前進するため、ワークＷがアンクランプされて取り出し可能となる。
このコレット４によるワークＷの引き込み力は、ドローバー３の推力とコイルバネ３３の推力との差によって決定される。また、コレット４によるワークＷの引き込み量は、コレット４のスライド量により決定されるため、コレット４のスライド量を変更することで、ワークＷに応じて適切に設定可能である。

このように、上記形態のコレットチャック１によれば、コレット４を、段付きボルト２７で調整可能なストロークで前後方向へスライド可能に設けると共に、アンクランプ状態では、コイルバネ３３，３３・・によって当該ストロークでの前進位置に付勢することで、ワークＷを引き込んでクランプしても、必要以上の引き込みが規制される。よって、ワークＷを変形させることなく、ストッパ２０に着座する適正位置で確実にクランプすることができ、加工精度を維持することができる。
特にここでは、コレット４の付勢手段を、弾性力によってコレット４を後方から押圧するコイルバネ３３としているので、コレット４を前進位置へ簡単に付勢することができる。

なお、コイルバネの弾性力（コレットへの付勢力）は、コイルバネ自体の交換による他、例えばコイルバネの後側で有底孔の底部に調整ネジを螺合させてコレットチャックの後面から工具等で回転操作可能として、調整ネジのネジ送りによってコイルバネの圧縮長さを変えることで調整することもできる。
コイルバネの数や配置、段付きボルトの数や配置も上記形態に限らず、適宜変更可能である。

また、付勢手段としてはコイルバネに限らず、油圧等の流体圧によってコレット４を押圧するピストンとすることもできる。図５はその一例を示すもので、このコレットチャック１Ａでは、各有底孔３２内に、ピストン４０を前後移動可能に設けてその後方に加圧室４１を形成している。一方、ドローバー３の軸心には、外部から圧油が供給される圧油供給路４２が形成されて、ドローバー３の外周面に設けた外溝４４とガイド６の後貫通孔７の内周面に設けた内溝４５との間には、圧油供給路４２と連通するリング状通路４３が形成されている。このリング状通路４３が、ガイド６及びフランジ１２に設けた連通路４６，４７を介して加圧室４１に連通している。その他の構成は図１，２と同じである。

よって、ドローバー３が前進したアンクランプ状態では、圧油供給路４２に供給される圧油を、リング状通路４３及び連通路４６，４７を介して加圧室４１に供給することで、ピストン４０を前方へ押圧して、コレット４を、フランジ部２３が段付きボルト２７の頭部２９に当接する前進位置へ付勢する。
ここからワークＷをクランプする場合、ワークＷを、ワークロケータ１１のストッパ２０に当接して透孔Ｗ１の内周面にコレット４の各チャック爪２６，２６・・の前端が挿入される位置に位置決めした状態で、ドローバー３を後退させる。すると、外テーパ面２２が後退することで、内テーパ面２４が押圧される各チャック爪２６が拡開してワークＷの透孔Ｗ１の内周面をクランプすると共に、ドローバー３の後退と共にコレット４も引き込まれてピストン４０，４０・・の付勢に抗して後退するため、コレット４にクランプされるワークＷはワークロケータ１１のストッパ２０に押し付けられる。

そして、フランジ部２３がマンドレルボディ８のフランジ１２に当接すると、そこでコレット４の後退は停止し、それ以上ワークＷの引き込みが生じなくなってクランプが完了する。よって、主軸を回転させてワークＷの加工が可能となる。
ワークＷの加工終了後、ワークＷをアンクランプする場合は、前述のようにドローバー３を前進させれば、外テーパ面２２の前進によって引き込みが解除されたコレット４がピストン４０，４０・・の付勢によって前進位置へ前進するため、ワークＷがアンクランプされて取り出し可能となる。
このコレット４によるワークＷの引き込み力は、ドローバー３の推力とピストン４０の推力との差によって決定される。また、コレット４によるワークＷの引き込み量は、コレット４のスライド量により決定されるため、コレット４のスライド量を変更することで、ワークＷに応じて適切に設定可能である。

このコレットチャック１Ａにおいても、ワークＷを引き込んでクランプしても、必要以上の引き込みが規制される。よって、ワークＷを変形させることなく、ストッパ２０に着座する適正位置で確実にクランプすることができ、加工精度を維持することができる。
特にここでは、コレット４の付勢手段を、油圧によってコレット４を後方から押圧するピストン４０としているので、油圧の変更によって引き込み力の調整を容易に行うことができる。
なお、この変更例でもピストンの数や配置は適宜変更可能で、ピストンへ与える流体圧は圧油でなく圧縮空気としても差し支えない。

１，１Ａ・・コレットチャック、２・・チャック本体、３・・ドローバー、４・・コレット、８・・マンドレルボディ、１０・・チャックボディ、１１・・ワークロケータ、１２・・フランジ、１３，１９，２１・・ボルト、１４・・マンドレル、１８・・中心孔、２０・・ストッパ、２２・・外テーパ面、２３・・フランジ部、２４・・内テーパ面、２５・・スリット、２６・・チャック爪、２７・・段付きボルト、２８・・段部、２９・・頭部、３２・・有底孔、３３・・コイルバネ、４０・・ピストン、４１・・加圧室、４２・・圧油供給路、Ｗ・・ワーク、Ｗ１・・透孔。

Claims (3)

1. 前面にワークを位置決めするストッパが設けられるチャック本体内に、前記ストッパに当接した前記ワーク内で拡縮動作して前記ワークをクランプ／アンクランプ可能なコレットと、前記コレットの中心で進退動し、前進に伴って前記コレットを収縮させてアンクランプ動作させ、後退に伴って前記コレットを拡開させてクランプ動作させるドローバーとが設けられたコレットチャックであって、
   前記コレットは、後端にフランジ部を備えて前方へ先細り状に突出する筒状体で、前端から前記フランジ部の前側にかけて放射状に形成された複数のスリットによって放射方向に拡縮動作可能な複数のチャック爪を分割形成してなり、
   前記チャック本体に、前記フランジ部の前後の厚さ寸法よりも軸方向の寸法が長い段部を有し、前記フランジ部の周方向に等間隔をおいて同心円上に配置された複数の段付きボルトが、それぞれ前記段部を前方から前記フランジ部に遊挿させた状態でねじ込まれることで、前記コレットは、前記フランジ部が前記チャック本体に当接する後退位置と、前記フランジ部が各前記段付きボルトの頭部に当接する前進位置との間のストロークで前後方向へスライド可能に設けられる一方、
   前記フランジ部の後方で前記チャック本体には、前記段付きボルトの間で且つ前記フランジ部の周方向に等間隔をおいて同心円上に複数の付勢手段が配置されて、前記コレットは、アンクランプ状態では、前記フランジ部を後方から押圧する各前記付勢手段によって前記ストロークでの前進位置に付勢されることを特徴とするコレットチャック。
2. 前記付勢手段は、弾性力によって前記フランジ部を後方から押圧するコイルバネであることを特徴とする請求項１に記載のコレットチャック。
3. 前記付勢手段は、流体圧によって前記フランジ部を後方から押圧するピストンであることを特徴とする請求項１に記載のコレットチャック。

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