JPH09314435A - スピンドルの自動チャック開閉機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】チャックの開閉を自動化して工具の交換を速や
かに行うことができるスピンドルのチャック開閉機構を
提供すること。 【解決手段】工具を保持させるチャック１０と、このチ
ャックを内部に収容して一体的に回転させるスピンドル
軸２０と、このスピンドル軸をベアリング１７，１８を
介して固定するハウジング３０とを備え、チャック１０
をスピンドル軸２０内の前後に移動させてチャック１０
を開閉させるスピンドルに設ける機構であり、スピンド
ル軸２０には二つの長穴２２が設けられ、これら長穴２
２にはチャック１０と一体的に前後移動するピン部材１
４が通される。平常状態において、バネ部材１６がピン
部材１４等を介し、チャックを後方へ押圧している。エ
アコンプレッサーを作動させると、ハウジング３０の空
間Ｓに設けたシリンダー４０が後面から空気圧を受けて
前方へ移動し、ピン部材１４等を介してチャック１０を
バネ部材１６の押圧力に抗して前方へ移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はスピンドルの自動チ
ャック開閉機構、特にプリント基板の穴あけ加工の専用
機等の加工装置本体に取り付けるスピンドルに好適な自
動チャック開閉機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の加工装置のスピンドルにおけるチ
ャックの開閉操作はスパナやレンチ等を用いて手動で行
われているため、工具の交換に時間がかかるという問題
があった。そのため、例えばプリント基板の穴あけ加工
の専用機によって数種類の穴径の穴あけ作業を行う場
合、各穴径に対応する複数種類の工具を複数のスピンド
ルそれぞれにチャッキングさせ、各スピンドルを機械本
体に対し交換するようにするか、スピンドルを機械本体
に取り付けスピンドルの上下運動で各工具を使用してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その場
合、複数種類のスピンドルを用意しなければならないた
め、コストが高くなり、また、機械本体も大型化すると
いう問題があった。

【０００４】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、チャックの開閉を自動
化して工具の交換を速やかに行うことができるスピンド
ルのチャック開閉機構を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案に係るスピンドル
の自動チャック開閉機構（本機構）は、加工用の工具を
保持させるチャックと、このチャックを内部に収容して
一体的に回転させるスピンドル軸と、このスピンドル軸
をベアリングを介して固定するハウジングとを備え、前
記チャックが前記スピンドル軸内の前方へ移動すると前
記チャックの先端部が開くと共に後方へ移動すると当該
先端部が閉じるように設計されたスピンドルに設けるも
のである。

【０００６】なお、スピンドルが取り付けられる加工装
置としては、プリント基板専用の穴あけ加工機や小径穴
あけ加工等を挙げることができる。

【０００７】また、スピンドル軸内におけるチャックの
前後移動によってチャックの先端部を開閉させる構造
は、一般に、チャック先端からスリ割りを設け、また、
チャック先端部の外径を拡大し、この拡大部分をスピン
ドル軸内に出し入れするようにされ、それらの係合部分
はテーパ状とされる。

【０００８】本機構は、前記スピンドル軸に穿設した、
直径方向に相対向し、且つ、軸方向に長い二つの長穴
と、前記チャックと一体的に前後移動し、且つ、前記長
穴から前記スピンドル軸の外周面より径方向外側に突出
するピン部材と、このピン部材を介し、前記チャックを
当該チャックが確実に閉じる程度に前記スピンドル軸内
の後方へ常時押圧するバネ部材と、前記ハウジングの内
部に規定した空間に移動可能に設けた移動部材と、この
移動部材の後面が露出する空隙に流体を送る流体送入手
段とを備える。

【０００９】なお、各長穴の軸方向の長さは、ピン部材
が各軸穴に沿って移動してチャックの開閉が可能となる
程度に設定される。

【００１０】ピン部材は、バネ部材の後方への押圧力
と、移動部材が空気圧によって前方へ押される力をそれ
ぞれチャックに伝達する伝達部材であり、伝達部材はピ
ン部材以外の適当な部材を含んでもよい。また、流体と
しては、また、流体としては、空気が望ましいものの、
油を用いて本機構を油圧式のものとすることができる。

【００１１】流体送入手段としては、コンプレッサー等
を用いることができ、継手部分の開閉等を電磁弁で切り
換えるようにしてもよい。

【００１２】本機構では、前記流体送入手段を作動させ
て前記空隙に流体を送ると、前記移動部材が後面から流
体圧を受けて前方へ移動し、且つ、前記ピン部材を介し
て前記チャックを前記バネ部材の押圧力に抗して前方へ
移動させる。これによって、チャックが開き、工具の着
脱が行われる。

【００１３】また、チャックが開いた状態から流体送入
手段の作動を停止したり弁を閉じれれば、移動部材への
流体の加圧が急激に減少するため、バネ部材の押圧力に
よってチャックが後方へ移動してチャックが閉じ、工具
が保持される。この際、空隙内の流体を積極的に外部へ
抜き取るようにしてもよい。

【００１４】また、移動部材の後方へ移動させて元の位
置に戻す力を全て前記バネ部材に負担させることもでき
るが、このバネ部材と共に移動部材を確実に元の位置に
戻すための力を負担させる別個のバネを設けることもで
きる。

【００１５】更に、流体圧を有効に働かせるため、前記
空隙を適当なシール材によって気密もしくは水密とす
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１７】図１は、プリント基板専用の穴あけ加工機
（図示せず）に取り付けられるスピンドル１の断面図で
ある。スピンドル１は、工具としてのドリル（図示せ
ず）を保持するチャック１０と、このチャック１０をほ
ぼ円筒状の前半部分２０ａに収容するスピンドル軸２０
と、このスピンドル軸２０を軸支する前方及び後方二つ
づつのボールベアリング１７，１８と、これらベアリン
グ１７，１８を介してスピンドル軸２０を支持するハウ
ジング３０とを備える。

【００１８】スピンドル軸２０の先端部２０’には内径
が先端に向かって次第に拡大するテーパ部分２１が設け
られ、また、後端部２０”にはモーター接続クラッチ１
９がピン１９’を介して連結される。更に、スピンドル
軸前半部分２０ａの後端付近には、直径方向に相対向
し、軸方向に長い二つの長穴２２が穿設される。

【００１９】チャック１０は外径がスピンドル軸前半部
分２０ａの内径に合致するほぼ円筒状の部材であり、先
端部１０’が厚肉とされ、この厚肉部分の外周面にスピ
ンドル軸２０のテーパ部分２１と係合する傾斜部分１１
が設定される。更に、チャック１０には軸方向に沿う数
本のスリ割り１２が先端から設けられる。

【００２０】よって、チャック１０をスピンドル軸２０
内の後方へ移動させると、スピンドル軸２０のテーパ部
分２１がチャック１０の傾斜部分１１との係合を介して
チャック先端部１０’を締め付け、チャック１０が閉じ
る。この状態からチャック１０をスピンドル軸２０内の
前方へ移動させると、スピンドル軸テーパ部分２１によ
る締付けが解除され、チャック１０が開く。

【００２１】チャック１０の後端部１０”にはチャック
連結棒１３が同芯状に螺着され、チャック連結棒１３の
後端付近には連結ピン１４が直径方向に貫通される。連
結ピン１４の両端部は、スピンドル軸２０の長穴２２を
通ってスピンドル軸２０の外周面より径方向外側へ突出
した後、スピンドル軸２０の周囲に軸方向に移動可能に
設けた移動リング１５に受理・固定される。移動リング
１５の後端部には径方向外側へフランジ状に突出するフ
ランジ部１５’が備わる。

【００２２】よって、図示されない機械本体のモーター
からモーター接続クラッチ１９を介して回転駆動を受け
たスピンドル軸２０は、長穴２２に通された連結ピン１
４と、チャック連結棒１３を介してチャック１０を一体
的に回転させる。

【００２３】また、スピンドル軸２０の周囲における移
動リング１５の前端と後方側の前方ベアリング１７の内
輪との間にはチャックバネ１６が設けられ、このチャッ
クバネ１６は、移動リング１５、連結ピン１４及びチャ
ック連結棒１３を介して、チャック１０が確実に閉じる
程度に常時チャック１０をスピンドル軸２０内の後方側
へ押圧する。

【００２４】ハウジング３０は、スピンドル軸２０を先
端部２０’付近を除いて包囲するハウジング本体３０ｂ
と、ハウジング本体３０ｂに前方から嵌め込まれて前方
ベアリング１７を固定するハウジングキャップ３０ａと
からなる。

【００２５】ハウジング本体３０ｂは、前方２／３程で
実質的に円筒状の円筒部分３１と、後方１／３程で径方
向内側へ厚肉となって後方ベアリング１８を固定する後
方部分３２と、この後方部分３２の径方向内側部分から
スピンドル軸２０に近接して前方へと突出する突出部分
３３とを含む。また、突出部分３３は比較的薄肉な前半
部３３ａとこの前半部３３ａに比べ厚肉な後半部３３ｂ
とを含み、突出部分３３の外周面は後半部３３ｂから前
半部３３ａへと段状に縮径して、段部３３’を規定す
る。

【００２６】ハウジング本体３０ｂ内におけるハウジン
グ後方部分３２より前方には空間Ｓが規定され、この空
間Ｓには移動部材として円筒状のシリンダー４０が軸方
向に移動可能に収容される。シリンダー４０は、ハウジ
ング円筒部分３１とハウジング突出部分３３の前半部３
３ａとの間に合致的に嵌め込まれる後方部分４０ｂと、
この後方部分４０ｂに比べ内径が拡大する前方部分４０
ａとを含み、シリンダー４０の内周面の前方部分４０ａ
と後方部分４０ｂとの境目には段部４１が設定される。
なお、移動リング１５のフランジ部１５’の外径は、シ
リンダー前方部４０ａの内径とシリンダー後方部分４０
ｂの内径との間に来るように設定される。

【００２７】また、空間Ｓにおけるシリンダー４０の後
方には空隙Ｓ’が残り、この空隙Ｓ’は、ハウジング後
方部分３２に設けた空気通路５２及び空気送入口５１を
介して外部に通じる。空気送入口５１には継手５０が設
置され、この継手５０に図示されないエアコンプレッサ
ー等の空気送入源が接続される。

【００２８】一方、シリンダー４０の前面４０’には軸
方向に沿って前方へ突出する複数の棒部材４２が設けら
れ、これら棒部材４２はシリンダー戻しバネ４３が巻装
された後、ハウジングヘッド３０ａの後面に設けた棒受
け穴４４に受け入れられる。棒受け穴４４は後方へ段状
に拡径して、その段部４４’がバネ受けとして機能す
る。

【００２９】図１は、空気送入源が作動していないスピ
ンドル１の平常状態を示し、この状態において、チャッ
ク１０は、チャック連結棒１３、連結ピン１４及び移動
リング１５を介するチャックバネ１６の押圧力によっ
て、スピンドル軸２０内の後方へ押圧され、ドリルを確
実に保持する程度に閉じている。また、シリンダー４０
はシリンダー戻しバネ４３の付勢によって後方に押さ
れ、ハウジング突出部分３３の段部３３’に接してい
る。なお、連結ピン１４と長穴２２の後端との間には多
少クリアランスがある。以上の状態でスピンドル軸２０
が回転されて所定の穴あけ加工が行われる。

【００３０】そして、ドリルを径の異なるものに交換す
る際は、スピンドル軸２０の回転を止めた後、空気送入
源を作動させる。これによって、空気が継手５０、空気
送入口５１及び空気通路５２を通って空隙Ｓ’に入り込
み、シリンダー４０の後面４０”を空気圧によって押圧
する。なお、空隙Ｓ’からの空気漏れを防ぐため、シリ
ンダー４０の外周面と、シリンダー後方部分４０ｂの内
周面とにそれぞれＯリング４５，４６が設けられてい
る。

【００３１】図２を参照して、後面４０”に空気圧を受
けたシリンダー４０は、シリンダー戻しバネ４３の付勢
に抗して前方へ移動する。この前方移動の際、シリンダ
ー４０の段部４１が移動リング１５のフランジ部１５’
と係合し、チャックバネ１６の押圧に抗して移動リング
１５を前方へ押す。これによって、連結ピン１４が長穴
２２内の前方へ移動し、これに従って、チャック連結棒
１３及びチャック１０がスピンドル軸内の前方へ移動し
て、既述したようにチャック１０が開く。この状態でド
リルを交換する。

【００３２】新たなドリルをチャック１０に取り付けた
後、空気送入源の作動を停止若しくは継手部５０付近に
設けた電磁弁を閉じ空気を抜くと、スピンドル４０の後
面４０”に対する空気圧がなくなり、シリンダー戻しバ
ネ４３の押圧力によりシリンダー４０は元の位置に戻る
（図１参照）。また、チャックバネ１６の押圧力によ
り、移動リング１５も元の位置に戻り、チャック１０が
スピンドル軸２０内の後方へ移動し、再びチャックが閉
じて、ドリルが保持される。以上の動作は瞬時的に行わ
れるため、ドリルの交換が速やかなものとなる。

【００３３】また、以上の実施例では、シリンダー４０
を戻しバネ４３によって元の位置まで確実に戻るように
したが、例えば空隙Ｓ’を負圧化してシリンダー４０を
元の位置まで戻してもよい。更に、空気式ではなく、油
圧式によってもチャック開閉の自動化は可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係るスピ
ンドルの自動チャック開閉機構では、スピンドル軸内の
チャックの前後移動を、流体圧による移動部材の移動と
バネ部材の押圧力等を利用して自動且つ迅速に行うこと
ができるため、チャックを開閉させての工具の着脱、保
持あるいは交換を従来の手動式に比べ著しく速やかなも
のとすることができる。

【００３５】従って、機械本体に取り付けるスピンドル
を複数用意する必要もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】チャックが閉じた状態にスピンドルの断面図で
ある。

【図２】空気送入源を作動させた状態にあるスピンドル
の断面図である。

【符号の説明】

１ スピンドル １０ チャック １１ 傾斜部 １２ スリ割り １３ チャック連結棒 １４ 連結ピン １５ 移動リング １６ チャックバネ １７，１８ ボールベアリング ２０ スピンドル軸 ２０ａ スピンドル軸の前半部分 ２１ テーパ部分 ３０ ハウジング ３０ａ ハウジングキャップ ３０ｂ ハウジング本体 ３１ ハウジング本体の筒状部分 ３２ ハウジング本体の後方部分 ３３ ハウジング本体の突出部分 ３３’，４１，４４’ 段部 ３３ａ 突出部分の前半部 ３３ｂ 突出部分の後半部 ４０ シリンダー ４０ａ シリンダーの前方部分 ４０ｂ シリンダーの後方部分 ４２ 棒部材 ４３ シリンダー戻しバネ ４４ 棒受け穴 ４５，４６ Ｏリング ５０ 継手 ５１ 空気送入口 ５２ 空気通路 Ｓ 空間 Ｓ’ 空隙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工用の工具を保持させるチャックと、
   このチャックを内部に収容して一体的に回転させるスピ
   ンドル軸と、このスピンドル軸をベアリングを介して固
   定するハウジングとを備え、前記チャックが前記スピン
   ドル軸内の前方へ移動すると前記チャックの先端部が開
   くと共に後方へ移動すると当該先端部が閉じるように設
   計されたスピンドルに設ける自動チャック開閉機構であ
   って、前記スピンドル軸に穿設した、直径方向に相対向
   し、且つ、軸方向に長い二つの長穴と、前記チャックと
   一体的に前後移動し、且つ、前記長穴から前記スピンド
   ル軸の外周面より径方向外側に突出するピン部材と、こ
   のピン部材を介し、前記チャックを当該チャックが確実
   に閉じる程度に前記スピンドル軸内の後方へ常時押圧す
   るバネ部材と、前記ハウジングの内部に規定した空間に
   移動可能に設けた移動部材と、この移動部材の後面が露
   出する空隙に流体を送る流体送入手段とを備え、前記流
   体送入手段を作動させて前記空隙に流体を送ると、前記
   移動部材が後面から流体圧を受けて前方へ移動し、且
   つ、前記ピン部材を介して前記チャックを前記バネ部材
   の押圧力に抗して前方へ移動させるようにしたことを特
   徴とするスピンドルの自動チャック開閉機構。