JPS5823522Y2

JPS5823522Y2 - 二重チャック

Info

Publication number: JPS5823522Y2
Application number: JP1977097570U
Authority: JP
Inventors: 阿部■俊; 須坂貞夫; 平林徳三
Original assignee: 共立精機株式会社
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1977-07-21
Publication date: 1983-05-20
Also published as: JPS5339883U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は回転切削工具のチャックの改良に関し、特に切
削工具の着脱が容易でしかも強力に把持し、切削時にも
切削工具が自励振動を生じ難い二重構造のチャックを提
供するものである。

従来のチャックにおけるコレットの締付けとその解放は
、テーパ一部材の出し入れ操作によって行っていた。

このときテーパ一部材は、適当な手段によって軸方向に
移動するのであるが、この移動にはコレットとテーパ一
部材との摺動面あるいはテーパ一部材と本体との摺動面
に相当大なる摩擦を生じ、刃物を確実に咬持するまでに
締め上げるにはかなり大きな力を要した。

換言するならば、従来のチャックは必要な保持力を出す
のに相当無理な力を加えなければならず、その為に操作
が容易でなかった。

コレットを確実に、しかも迅速に締付け、あるいは解放
することは、チャックの取扱い上極めて重要であり、特
に多数のチャックを使用して刃物を把持して同時に孔明
け、あるいは切削作業をする多軸の研削装置（自動車製
造工程等で使用されるボール盤、フライス盤等）には特
にその切削工具の着脱の容易さと確実な把持が望まれる
ところである。

前記のような状況からコレットの締付は及び解舒操作を
軽快にすることは、コレットの取扱上極めて重要である
。

このような特性を有するものとして例えば、目的工具若
しくはこれを保持するアダプターを挿着するチャック筒
の外周面を先細のテーパー状に形成し、これを嵌合する
回動筒と該チャック筒との間に、その軸線と交差しない
が該軸線に対し適宜の傾斜角をなす軸線にした多数のニ
ードルローラーを広範囲に分散して配列し、上記回動筒
を回動したときこれらニードルローラーが自転しつつ螺
旋公転してチャック筒の収縮あるいはその復元を行わし
めるようにしたチャックが実公昭４１−２３９８７号公
報で提案されている。

このチャックは、ホルダ一本体の外周のテーパー面にニ
ードルローラーを配し、これを回動筒の操作によって自
転並びに螺旋公転させて所要の締付力を発生させている
点において操作性にすぐれ画期的なものであった。

前記チャックのホルダ一本体に形成したチャック筒（コ
レット）の締付力は、回動筒を回転することによって得
られるわけであるが、この回転力を締付力に変形するた
めにはチャック筒を変形し易くするために肉の薄い部分
が必要であり、結局コレットは全体的に肉薄のものとな
ってしまう。

コレットが本体に接続される付根の部分（首の部分）に
は、切削加工の際にトルクとモーメントが同時に作用す
るが、前記のようにコレットを薄肉とすると前記大きな
力に耐えられないものとなる。

この欠点を回避するためにコレットの肉を厚くすると回
動筒の操作で刃物の把持が必要な半径方向の収縮が困難
となり、回動筒の回転が直ちにアダプター（あるいはチ
ャック筒）の内径の縮少にならないために締付効果に劣
ることになる。

上記従来のチャックは、回動筒とコレットとの間は転動
摩擦であるために回動筒が軽く回転してコレットに必要
な咬持力が与えられる反面、首の部分が細く、自励振動
に対して極めて弱い構造とならざるを得なかったのであ
る。

したがって切削の深さと切削速度（あるいは切削量）は
必然的に制限され、重切削すること及びコレットの根本
に大きなモーメントが作用するような加工は避けなけれ
ばならなかったのである。

前記のごとく、実公昭４１−２３９８７号公報に記載さ
れたチャックはコレットの締りが良好である反面、首の
部分が弱くてモーメントに対する抵抗力が著しく小さく
、シたがって切削中に自励振動が発生するために切削負
荷を大きくすることができない上に、切削面の精度が劣
り易いという本質的な問題があったのである。

チャックの持つ好ましい特性を検討するに、次のものが
要求される。

Ａ）コレットの締付けが軽くしかも容易に行われること
。

そのためには、テーパー面にローラーベアリングを配置
してクサビ環によって押圧力を与える前記従来の構造を
基礎として発展するのがよい。

また、切削工具の把持（咬持）を容易にするためには、
コレットの厚みは許される範囲で薄くするのがよい。

Ｂ）切削加工時のトルク及びモーメントに十分耐え得る
強度を有するものであること。

コレット自体で切削に要するトルクを伝達するが、コレ
ットの横ぶれをコレット自体で保持するのは構造上困難
である。

したがって、コレットを横ぶれに対して保持する構造が
必要である。

コレットの横ぶれを防止することは切削時、特に重切削
時に生ずる自励振動を防止でき、重切削に適した構造と
することができる上に、研削精度が向上する。

Ｃ）取り扱いが容易で、小型で、しかも耐久性があるこ
と。

コレットが簡単に締付けられ、開放されること、多軸の
切削装置への取付けを可能にすること。

長期間使用に耐えるとともに、その間に高精度を維持す
ることを意味し、特に自励振動を発生し難いことは切削
工具の弛みを防止し、チャックを構成する部材の摩耗を
防止できる点において重要である。

本考案は、前記従来技術の欠点を解消し、前記３種の特
性を具備したチャックを提供するものである。

前記目的を達成するために、本考案は、コレット外周の
テーパー面を螺旋状に転勤（自転および公転）するニー
ドルローラーベアリングを介してクサビ環を支持し、更
にこのクサビ環の外面の円筒面をローラーベアリングを
介して咬持スリーブを位置させ、この咬持スリーブの一
端を本体に固定したことを特徴とするものである。

以下図面を参照して本考案の実施例を説明する。

図は本考案に係るチャックを中心線より右半分を切断し
て示す図で、本体１のテーパーシャンク１０の先端に一
体的に咬持スリーブ２を設けである。

この咬持スリーブ２の内面は平行な円筒孔が設けてあり
、これの内周面にニードルローラーベアリング３を嵌設
し、このベアリング３を介してクサビ環６を設ける。

このクサビ環６は円筒体で構成され、外周面は平行な円
筒面を、また内周面はテーパーシャンク１０に向う側が
内径が拡大されるテーパー面５を有しており、その断面
はクサビ状に形成されている。

このクサビ環６のテーパー面５の内面にニードルローラ
ーベアリング１を介して、外面に前記クサビ環６のテー
パーに対応するテーパーを有するコレット９を設ける。

この実施例においては本体１と前記コレット９とは別体
に構成し、両者の動きがないように適当な手段で固定し
であるが、実際のチャックにおいては、製作面及び材料
面を考慮してコレット９は本体１に対して一体でもまた
別体であってもよい。

咬持スリーブ２の外周面は段差１２で先細に構成しであ
る。

大径部にはＯリング１３を周溝１４で保持している。

小径部には雌ネジ１５を設け、その先部を更に段差１６
で細く形成しである。

この咬持スリーブ２にはその外周面と対応する内面形状
を有するクサビ操作環４が嵌設螺合する。

クサビ操作環４は、咬持スリーブ２の大径部と最も小径
な部分°の外周面において摺動できるように密接してい
る。

咬持スリーブ２に設けたＯリング１３は、クサビ操作環
４の内周面に摺り合ってダスタを構成する。

クサビ操作環４の前端部には、インタナルギア状の凹凸
１７を設けである。

咬持スリーブ２の内周面に、筒状のリテーナ３′によっ
て保持されたニードルローラーベアリング３が展開嵌設
される。

このニードルローラーベアリング３の内側には、クサビ
環６を嵌挿する。

クサビ環６は前端部にギア状の爪１７′とフランジ１８
とを有している。

爪１７′はクサビ環４のインクナルギア状の凹凸１７に
噛合してフランジ１８は凹凸１７の前面に皿ビスによっ
て止着固定されている。

かくしてクサビ環６はクサビ操作環４と一体に回転前後
動できるように咬持スリーブ２内に嵌挿される。

クサビ環６の内面は、奥が薄くなるようにテーパー面５
に形成しである。

このテーパー面５には、更にラッパ型に開いた筒状のリ
テーナ７′によって保持されたニードルローラーベアリ
ング７が展開嵌設されている。

このニードルローラーベアリング７の内側には、保持穴
１１の奥において本体１と係合して軸方向に一体なコレ
ット９が嵌設されている。

コレット９は外面にテーパー面８を有する筒状を成し、
奥の係合リブ１９によって本体１と係合していて自然脱
出できず、また切削に必要なトルクを十分に伝達するよ
うにしである。

しかしてテーパー面８はクサビ環６のテーパー面５に対
応合致する。

図中２０は駆動軸の動力を伝達するためのキー溝であり
２１はオイルシール、２２は締付けと締付は解除用のレ
ンチ操作穴である。

本考案の実施例においては、テーパーシャンク１０と咬
持スリーブ２とを同一材料より削り出しているが、コレ
ット９とテーパーシャンク１０を一体に削り出した場合
には、咬持スリーブ２をテーパーシャンク１０とは別体
のものとすることができるが、いずれにしても製作上、
使用上有利な構造を採用すればよい。

クサビ環６は内面が奥に向って拡開したテーパー面で、
外面は円筒面で、その断面はクサビ状に肉厚が変化して
いる。

コレット９とクサビ環６の両テーパー面は同一の傾斜角
度を有しており、この両テーパー面間に挿入されたニー
ドルローラーベアリング７は傾斜状態でリテーナ１′に
支持されている。

したがってクサビ環６を回動するとこのニードルローラ
ーベアリング７は自転しつつコレット９のテーパー面を
螺旋公転してクサビ環６をコレット９の奥側に押し込ん
だり、入口側に押し出したり一種のネジ作用をする。

一方、コレット９はチャックの中央に固定されているの
で、前記クサビ環６の回転運動と前後運動によってコレ
ット９を締付け（収縮）たり開放（復元）したりする。

なお、ニードルローラーベアリング７の傾斜角度は、テ
ーパー面の中心に向う線に平行になるように設定するの
がよいが、リテーナ７′のニードルローラーベアリング
７の保持孔をニードルローラーベアリング７より若干大
きくしておくと、ニードルローラーベアリング７は自動
的に前記螺旋公転運動ができるように姿勢を調整する。

本考案に係る二重構造チャックを使用する際には、保持
穴１１に刃物を挿入しクサビ操作環４を螺動して咬持ス
リーブ２の奥にクサビ環６を回転押入する。

しカルてクサビ環６は、二つの二−ドルローラーベアリ
２グ３，７に挾まれ回転しながら保持穴１１の奥に移動
する。

このときニードルローラーベアリング３，７とクサビ環
６との対偶面は相対的に螺旋運動する。

従ってクサビ環６の移動には摩擦抵抗を伴わずに極めて
スムーズに行われる。

クサビ環６が保持穴１１の奥に移動することによりコレ
ット９は中心方向に締付けられ刃物を把持する。

クサビ操作環４を逆回転すれば、クサビ環６は後退しコ
レット９の締付けが解除される。

前記実施例においては、クサビ環６をクサビ操作環４を
操作してクサビ環６を回動しているが、コレット９の外
周に斜に配置されたニードルローラーベアリング７がそ
の外周面を回転することによってクサビ環自体はコレッ
ト９の軸方向に移動する力を発生するので、この作用を
利用すればクサビ環６自体を回転してコレット９の直径
を収縮あるいは復元することができる。

したがってこの場合にはクサビ操作環４及びこれに関連
する構造を省略することもできる。

本考案は、外面がテーパー状のコレット９の外周にクサ
ビ環６を配設し、更にその外周に本体１に固定した咬持
スリーブ２を配設し、前記クサビ環６の内面にニードル
ローラーベアリング７、また外面にローラーベアリング
３をそれぞれ設け、コレットを二重に拘持するようにし
た点に特徴がある。

したがって本考案によれば、コレット９は刃物を締付け
、これにトルクを与える作用をすればよく、コレット９
が横方向に移動するように作用するモーメントによる力
は咬持スリーブ２によって受けられ、横ぶれが防止され
る。

したがってコレット９はトルクだけを伝達すればよいの
でこれの肉厚を薄くしてクサビ環６の回動で容易に収縮
、復元して刃物を把持したり、解放したりすることが可
能、である上に、前記のととく咬持スリーブ２の作用で
コレット９の横ぶれが防止される。

このような二重構造のチャックの作用で大切削力を切削
工具に伝達しても、コレット９すなわちこれに支持され
ている工具に自励振動を発生せず、切削速度を著しく増
大することができるのである。

また、コレット９はクサビ環６と咬持スリーブ２とで二
重にガラチリと保持されているので、切削加工中にチャ
ックの弛みを生じなく、耐久性も著しく向上する。

次に本考案の作用を明らかにするために、前記公報に示
された構造のチャックと、本考案に係るチャックの比較
実施例を説明する。

比較実施例１（把持試験）コレットの内径が３２φの本考案に係る二重構造のチャ
ックと、実公昭４１−２３９８７号公報に記載された構
造を有するチャックをそれぞれ準備し、これを固定具で
固定し、そのコレットに３２φの丸棒を挿入しレンチを
利用して締付けた。

との丸棒には直交してレバーが設けられており、これに
重錘が吊り下げられて前記丸棒にトルクが伝達されるよ
うになっている。

前記レバーに荷重を加え、その値を徐々に増加し、すべ
りを生ずる直後の荷重を読み取り、把持力すなわち把持
トルクを測定した。

本考案のチャックは、３５０〜２５０ｋｇ−ｍのトルク
を支持したのに対し、従来品のチャックは１９０ｋｇ−
ｍのトルクしか保持できなかった。

比較実施例２（切削試験）フライス盤に前記比較実施例で使用した２種類のチャッ
クを固定し、これにエンドミルを咬持して炭素鋼（Ｓ４
５Ｃ）のブロックの側面荒削を実施した。

フライス盤日立精機■ ４■←■（４８年製）回転数：２３０ｒｐｍ切削速度：２９ｍ／ｍｉｎ切込み深さ：４０間エンドミル：ＮＫ上エンドル切刃の外径：４０朋シャンクの外径：３２ｍｍ全長：１５０ｍｍ切刃の長さ＝６５間刃数：４枚前記切削条件において切削幅を５、１０、１５。

２０．２５７＋１１Ｅに変え、刃物に自励振動が発生す
る直前の送り速度（最大送り速度）（１１１１１１／
ｍ１ｎ）を測定した。

本考案のチャックにおいては、前記切削幅に対応する送
り速度はそれぞれ７００、４５０、３００。

２５０、２１０ｍｍ１ｍｉｎであった。

一方、従来のチャックにおいては前記切削幅に対応する
送り速度はそれぞれ２５０，２１０゜１３０、９０
、５０ｉｉ／ｍｉｎであった。

すなわち、本考案のチャックは、従来のものに比較して
２．８〜４．２倍の送り速度で同じ切削幅の切削ができ
ることが明らかになった。

比較実施例に対する考察本考案のチャックにおいて特に顕著な効果を示すのは比
較実施例−２に示した切削試験であって、従来のチャッ
クに対して本考案のチャックは２．８〜４．２倍もの大
きな切削速度が得られており、把持力が強力で、特に重
切削に適すことが明らかになった。

このことは、コレット９が咬持スリーブ２によって支持
されているためにコレットの横ぶれがないことが主たる
理由と思われる。

逆に、従来のコレットは、首部（コレットの付は根）で
切削によって生ずるトルクとモーメントを支持しなけれ
ばならず、しかも把持力（咬持力）を得るためにコレッ
トは薄肉とせざるを得なく、首部が弱いことに本質的な
問題があるものと考えられる。

また、把持力については、本考案においてはコレット９
がクサビ環６と咬持スリーブ２で二重に支持されている
ので、クサビ環の膨張を防止でき、コレット９に確実に
締付は圧力を伝達できるので保持トルクが従来のチャッ
クに比較して３０％以上は高い。

本考案は、テーパーシャンク１０と同軸にコレット９を
延長して設け、このコレット９の外周に同心的に前記テ
ーパーシャンク１０より咬持スリーブ２を延長して設け
、これらコレット９と咬持スリーブ２との間にクサビ環
６を、その内面にニードルベアリング７を、外面にロー
ラーベアリング３をそれぞれ介して転勤前後進自在に設
け、その結果コレット９をクサビ環６と咬持スリーブ２
によって二重に抱持した点に特徴がある。

したがって、切削工具を把持する際のコレット９を締め
付ける押圧力はクサビ環６で発生させ、このクサビ環６
の膨張は咬持スリーブ２で抑えている。

換言すれば、コレット９はクサビ環６と咬持スリーブ２
の両者で二重に押圧されているので強力な把持力が発生
する。

一方、切削加工時にはコレット９を曲げようとするモー
メントと、元の状態に復元しようとする力が発生し、結
局切削工具に自励振動を生ずる傾向がある。

本考案においては、クサビ環６を、テーパーシャンク１
０に延設した咬持スリーブ２によって抱持し、この咬持
スリーブ２の付は根の辺りで前記モーメントを担持する
ので重切削にも十分に耐え得るのである。

すなわち、本考案においては、コレット９の横ぶれをク
サビ環６を介して咬持スリーブ２が抑制しているのであ
って、前記公知技術の工具の着脱が容易であるという利
点を十分に生かし、横ぶれを起こし易い欠点を完全除去
した点で極めてすぐれた工業上の利益をもたらすもので
ある。

なお、クサビ環６の内面は先端に行く程拡開するテーパ
ー面を有し、このテーパー面はコレット９のテーパーに
対応して形成されている。

またクサビ環６の外面はその長さ方向に同径の円筒面に
形成されており、咬持スリーブ２の内面も同様にその長
さ方向に同径の円筒面に形成されている。

ニードルローラーベアリング７は、チャックの軸に対し
て傾斜して設けられており、クサビ＠６の回転に伴って
コレット９のテーパー面８上を螺旋状に転勤（自転およ
び公転）してクサビ環６をチャックの軸方向に前進また
は後退させる機能を有する。

実施例においては、クサビ環６と咬持スリーブ２との間
にニードルローラーベアリング３を設けているが、これ
はクサビ環６の外径が膨張しようとする力を支持しなか
らクサビ環６に回転を許容するものであれば他の形式の
ベアリングであってもよい。

即ちコレット９で切削工具を締付ける初期の力はクサビ
環６で発生しており、この段階では咬持スリーブ２には
殆んどクサビ環６による内圧に発生していない。

次にクサビ環６が回動されてコレット９に大きな締付力
が発生するとクサビ環６が僅かに膨張してローラーベア
リング３を介して咬持スリーブ２の内面を押圧してこの
クサビ環６が膨張するのを防止する。

したがってこのローラーベアリング３にはクサビ環６を
前後進させる力が発生しないものであってもよく、好ま
しくはニードルローラーベアリングが使用されるがボー
ルベアリングその地形式のベアリングでも採用すること
ができるものであり、この点はチャックの寸法、工作精
度あるいは強度等の問題を考慮して選定すればよい。

更に本考案の実施例においては、テーパーシャンク１０
と咬持スリーブ２とは一体的に形成されているが、材料
の選定や工作上の便宜よりこれらの部材を別体とするこ
とは差支えない。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の実施例に係るチャックの右半分を切断して
示す正面図である。１・・・・・・本体、２・・・・・・咬持スリーブ、３
・・・・・・咬持スリーブの内面に設けたニードルロー
ラーベアリング、４・・・・・・クサビ操作環、５・・
・・・・クサビ環のテーパー面、６・・・・・・クサビ
環、７・・・・・・クサビ環のテパー面５に嵌設するニ
ードルローラーベアリンク、８・・・・・・コレットの
テーパー面、９・・・・・・コレット。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

テーパーシャンク１０と、これの同軸上に延長されたコ
レット９と、このコレット９の外周に同心的に位置し、
前記テーパーシャンク１０より延長された咬持スリーブ
２と、前記コレット９と咬持スリーブ２との間に挿入さ
れたクサビ環６とから成り、前記コレット９の外面は先
細りのテーパー面を有し、前記クサビ環６の内面は前記
コレット９の外面に対応したテーパー面に形成され、そ
の外面は前記咬持スリーブ２の内面に対応した円筒面に
形成され、このクサビ環６の内面と前記コレット９との
間にはニードルローラーベアリング７がその軸心がチャ
ックの軸に対して傾斜して設けられ、さらに前記クサビ
環６の外面と咬持スリーブ２の内面との間にはベアリン
グ３が設けられ、このクサビ環６が回動された際には前
記ニードルローラーベアリング７のコレット９の表面に
対する螺旋運動により前後進し、前記コレット９を前記
クサビ環６と咬持スリーブ２とによって抱持する如く構
成してなる二重チャック。