JP7788142B2 - コレットチャック - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 公開日 ：令和３年５月１４日 公開した場所 ：電子メール 開催日 ：令和３年９月７日 集会名、開催場所：見学会 株式会社ＮＤＫ（徳島県名西郡石井町高川原字高川原１５０５番地） 販売日 ：令和３年９月１０日 販売した場所 ：小松鋼機株式会社（石川県小松市光町２０番地）

本発明は、コレットチャックに関する。

コレットチャックはワークを保持する保持体の一種であり、環状や筒状のワークの内面に挿入されて、内壁を押圧して保持する。また、マシニングセンター等の工作機械の主軸の保持孔に装着される工具ホルダーを保持する工具ホルダー保持体にも利用されている。このようなコレットチャックを工具ホルダー保持体に用いた一例を、図１１～図１４に基づいて説明する。ここでは、図１１、図１２に示す工作機械の主軸９０１の保持孔９０２に装着される工具ホルダーＡの被係止部９０３に、ドローバ９０５の作動により係止して工具ホルダーＡを保持する工具ホルダー保持体９００を示している。工具ホルダー保持体９００は、ドローバ９０５に被嵌されるものであり、ドローバ９０５の後退により先端部が外方へ移動して工具ホルダーＡの被係止部９０３に係止する係止部９０４ｂが形成された複数の爪部材９０４と、ドローバ９０５に被嵌され、環状に設けられた爪部材９０４夫々の基端部を位置決め保持する位置決め保持部９０６ａが形成された位置決め環状体９０６とで構成される。位置決め環状体９０６には、複数の爪部材９０４が、位置決め保持部９０６ａにより位置決めされた状態で環状に配設される。爪部材９０４は、各爪部材９０４の基端部に貫通孔９０４ａが形成されている。この貫通孔９０４ａは、位置決め環状体９０６の先端側外周面に設けられた位置決め保持部９０６ａに被嵌係止される。また環状に設けられた爪部材９０４には、弾性部材９０７が被嵌されて、各爪部材９０４が束ねられている。弾性部材９０７により、ドローバ９０５が前進し、被係止部９０３と係止部９０４ｂとの係止が解除された後、外方に位置している爪部材９０４夫々の先端部が内方に復帰するように構成されている。なお工具ホルダーＡの被係止部９０３は、図１３、図１４に示すように工具ホルダーＡの基端部に凹部３ａを形成して構成された周壁内面に形成されている。この凹部９０３ａに、各爪部材９０４の先端部を挿入し、係止部９０４ｂを外方に移動させ且つ後退させた際、係止部９０４ｂは被係止部９０３に係止し、工具ホルダーＡは保持される。

工具ホルダー保持体９００の斜視図を図１５に、分解斜視図を図１６に示す。爪部材９０４は、８個に分割形成されており、位置決め環状体９０６の周囲に環状に並列状態に配設されている。この状態で、弾性部材９０７が被嵌され、各爪部材９０４は束ねられた状態となる。

しかしながら、爪部材９０４を複数に分割したことで、バラバラになり易くなるという問題があった。例えば、保持対象のワークの交換時や、装置の段取り替えなどの際に、弾性部材９０７から外れると、爪部材がバラバラになって、作業性を低下させる原因となっていた。

特開２０１１－１１０６９０号公報

本発明の目的の一は、セグメントに分割したコレットチャックがバラバラになることを阻止して作業性を改善したコレットチャックを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の第１の形態に係るコレットチャックによれば、空洞を有するワークの、空洞内に挿入されて、ドローバの挿抜によりワーク空洞内の内面を押圧して保持するコレットチャックであって、外面を、ワークに押圧して保持する外側湾曲面とし、内面を、ドローバと連動して押圧される、該ドローバの挿入方向に沿って傾斜された内側湾曲面とした、硬質の複数のセグメント片と、前記複数のセグメント片を、前記外面と内面とを接続する側面同士が対向する姿勢で、断面視において環状に並べたセグメント集合体とした状態で、該セグメント集合体の端部を束ねる弾性リングとを備え、前記複数のセグメント片は、それぞれ、環状に束ねられた状態で、隣接するセグメント片の側面同士の界面に、該隣接するセグメント片同士を係止する係止部を備えることができる。上記構成により、セグメント集合体は係止部により、隣接するセグメント片同士が係止された状態に維持されるため、セグメント集合体を一体的に取り扱い易くなってハンドリング性が向上する。特に弾性リングが外れた状態でも、セグメント片間が連結された状態に維持されるので、従来よりもセグメント片がバラバラになる事態を回避できる。

また、第２の形態に係るコレットチャックによれば、上記構成において、前記係止部は、隣接するセグメント片同士が係止状態を保ったまま、一定の範囲で相対的に移動できるよう、遊びを設けている。上記構成により、セグメント片同士の連結状態を維持しつつ、ドローバの挿抜によるセグメント片同士の相対的な移動が許容され、コレットチャックとしての機能を維持しながら、バラバラになる事態を回避できる。

さらに、第３の形態に係るコレットチャックによれば、上記何れかの形態において、前記複数のセグメント片が、隣接する第一セグメント片と、第二セグメント片を含んでおり、前記第一セグメント片が、前記係止部として、Ｔ字状の突起を有する第一係止部を備えており、前記第二セグメント片が、前記係止部として、前記第一係止部のＴ字状の左右をそれぞれ囲むよう、Ｌ字状の一対の係止片を有する第二係止部を備えることができる。上記構成により、第一セグメント片と第二セグメント片を、遊びを有する状態で機械的に連結することが可能となる。

さらにまた、第４の形態に係るコレットチャックによれば、上記何れかの形態において、さらに、隣接するセグメント片同士の界面にそれぞれ介在された、複数の板状弾性体を備えることができる。上記構成により、隣接するセグメント片同士の界面を板状弾性体で保護し、硬質のセグメント片同士が直接接触して欠損などを生じる事態を避けることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るコレットチャックの斜視図である。 図１のコレットチャックの垂直断面図である。 図２のコレットチャックでワークを保持する状態を示す模式断面図である。 図２のコレットチャックでワーク保持を解除する状態を示す模式断面図である。 図１のコレットチャックの分解斜視図である。 図５のチャック集合体の斜視図である。 図６のチャック集合体の一部断面側面図である。 図６のチャック集合体の垂直断面図である。 図６のチャック集合体の平面図である。 図６のチャック集合体の係止部を示す拡大図である。 従来のコレットチャックの使用状態を説明する模式断面図である。 従来のコレットチャックの使用状態を説明する模式断面図である。 従来のコレットチャックの使用状態を説明する模式断面図である。 従来のコレットチャックの使用状態を説明する模式断面図である。 従来のコレットチャックを示す斜視図である。 従来のコレットチャックを示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに限定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
［実施形態］

本発明の一実施形態に係るコレットチャック１００を、図１～図６に示す。これらの図において、図１は本発明の一実施形態に係るコレットチャック１００の斜視図、図２は図１のコレットチャック１００の垂直断面図、図３は図２のコレットチャック１００でワークＷＫを保持する状態を示す模式断面図、図４は図２のコレットチャック１００でワークＷＫの保持を解除する状態を示す模式断面図、図５は図１のコレットチャック１００の分解斜視図、図６は図５のチャック集合体の斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示すコレットチャック１００は、セグメント集合体１とチャック集合体２００で構成される。図３、図４に示すように、空洞を有するワークＷＫの空洞ＣＶ内に挿入されて、チャック集合体２００のドローバ２２０の挿抜によりワーク空洞ＣＶ内の内面を保持する。具体的には、図３のように、ドローバ２２０を上方からセンタリングボディ２３０に挿入する（図においてドローバ２２０を上から下に降下させる）ことで、セグメント集合体１の外面をワーク空洞ＣＶ内の内面に押圧して保持する（チャック状態）。逆に図４のように、ドローバ２２０を抜き取る（図において上昇させる）ことで、セグメント集合体１の外面をワーク空洞ＣＶ内から離間させて、保持状態を解除する（アンチャック状態）。
（チャック集合体２００）

チャック集合体２００は、図１～図５に示すように、エンドプレート２１０と、ドローバ２２０と、その周囲を覆うセンタリングボディ２３０を備える。エンドプレート２１０は、ナット２１１とシャフト２１２とＣワッシャ２１３を備えており、これらでもってエンドプレート２１０をドローバ２２０に固定する。ドローバ２２０は、図示しない昇降機構と接続されて、図３、図４に示すようにベース２４０から上下に昇降される。さらにエンドプレート２１０は、セグメント片固定ボルト２１４でもって、セグメント集合体１の上面に固定されている。さらにまたセグメント片１０が、エンドプレート２１０に拡開自在に連結されている。センタリングボディ２３０は中心に挿通孔２３１を開口しており、この挿通孔２３１に挿通されたドローバ２２０を挿抜方向に移動可能としている。この例では、センタリングボディ２３０側は固定され、ドローバ２２０がセンタリングボディ２３０に対して上下に摺動自在としている。

なお本明細書において、昇降や上下方向の移動とは、センタリングボディ２３０とドローバ２２０との相対的な移動を意味する。すなわち、センタリングボディ２３０側を保持してドローバ２２０側を上昇あるいは降下させる構成や、逆にドローバ２２０側を保持してセンタリングボディ２３０側を降下あるいは昇降させる構成、さらにはドローバ２２０とセンタリングボディ２３０の両方を移動させる構成を包含する。

一方、センタリングボディ２３０は、図５の分解斜視図に示すように、中心にドローバ２２０を通す挿通孔２３１を開口した筒状に本体２３２を形成される。また筒状本体２３２の側面の上方には、先すぼみに傾斜された上部傾斜面２３３を形成している。さらに筒状本体２３２の下部には、円周方向に延出された鍔部２３５を設けている。この鍔部２３５の側面には、鍔部固定ボルト２３８を螺合するボルト穴２３６を開口している。図２の垂直断面図に示すように、センタリングボディ２３０は鍔部固定ボルト２３８でもってベース２４０に固定される。またセンタリングボディ２３０の上部傾斜面２３３の周囲には、セグメント集合体１が配置される。このコレットチャック１００は、図３、図４に示すように、固定されたセンタリングボディ２３０の周囲にセグメント集合体１を配置し、ドローバ２２０を昇降させることで、ドローバ２２０の先端に固定されたエンドプレート２１０を昇降させ、このエンドプレート２１０に固定されたセグメント集合体１をベース２４０に対して相対的に昇降させて、セグメント集合体１を拡開させる。

具体的には、図３に示すようにセンタリングボディ２３０が固定された状態でドローバ２２０を矢印に示すように降下させると、一緒にセグメント集合体１も降下され、図３の要部拡大図に示すようにセグメント片１０が、センタリングボディ２３０の傾斜面に沿って降下されることで、外側（図において破線矢印で示す右方向）に拡開されてワークＷＫが保持される、すなわちチャック状態となる。一方で、図４に示すようにチャック集合体２００のドローバ２２０を矢印に示すように上昇させると、セグメント片１０も一緒に上昇されて、図４の要部拡大図に示すようにセグメント片１０がセンタリングボディ２３０の傾斜面に沿って（図において破線矢印で示す左方向）移動する結果、ワークＷＫが開放される、すなわちチャック状態が解除される（アンチャック状態）。
（セグメント集合体１）

セグメント集合体１を、図６～図９に示す。これらの図に示すように、複数のセグメント片１０が、側面１５同士が対向する姿勢で、図９のように断面視において環状に並べられて、全体として筒状のセグメント集合体１を構成している。図６の斜視図に示す例では、６個のセグメント片１０を、互いに係止部２０と弾性リング３０で連結してセグメント集合体１を構成している。なおセグメント集合体を構成するセグメント片の数は、６個に限られず、５個以下、あるいは７個以上としてもよい。

各セグメント片１０は、図６の斜視図及び図８の断面図に示すように、端面にバームクーヘン状の円弧片１１を形成している。円弧片１１は、チャック集合体２００のエンドプレート２１０のセグメント片固定ボルト２１４と螺合されるねじ穴１２を開口している。

各セグメント片１０は、硬質の部材、好ましくは金属で構成される。また各セグメント片１０は、図７、図８に示すように外面１３と、内面１４と、側面１５を有する。外面１３は、ワークＷＫに押圧して保持する外側湾曲面としている。内面１４は、ドローバ２２０の挿入方向に沿って傾斜された内側湾曲面としている。内側湾曲面は、チャック集合体２００のセンタリングボディ２３０に形成された上部傾斜面２３３を一致する傾斜角度としている。セグメント片１０を連結したセグメント集合体１の、内側湾曲面で構成される内面１４は、ドローバ２２０と共に上下に移動されることで、センタリングボディ２３０の上部傾斜面２３３に押圧されて、図３、図４に示すように、拡開方向に移動する。

上述した図３、図４等の例では、ドローバ２２０をセグメント集合体１に連結して、ドローバ２２０と連動してセグメント片１０の内面を押圧することで、チャック状態とアンチャック状態を切り替える構成を説明した。この構成ではドローバ２２０とセグメント集合体１を共に移動させ、センタリングボディ２３０の上部傾斜面２３３に沿ってセグメント片１０をワーク空洞ＣＶの内径方向に移動させることでチャック状態とアンチャック状態を切り替える。ただ本発明は、チャック状態とアンチャック状態を切り替える構成を上記構成に限定せず、既知の他の構成を適宜利用できる。例えば、ドローバをセグメント集合体から分離して、ドローバのみを挿抜方向に移動させると共に、ドローバ自体に傾斜面を設けて、ドローバで直接セグメント片を押圧するようにしても、同様にチャック状態とアンチャック状態を切り替えることができる。

さらに各セグメント片１０には、図８の拡大断面図に示すように、肩部に弾性リング３０を保持するための段差部１６が形成されている。
（弾性リング３０）

弾性リング３０は、セグメント集合体１の端部を束ねるための部材である。弾性リング３０は、環状のスプリングコイルやゴムなどで構成される。図５に示すように弾性リング３０を各セグメント片１０の段差部１６に係止して、各セグメント片１０が分離しないよう締結する。
（係止部２０）

また各セグメント片１０は、環状に束ねられた状態で、隣接するセグメント片１０の側面１５同士の界面に、該隣接するセグメント片１０同士を係止する係止部２０を備えている。このような構成により、セグメント集合体１は係止部２０により、隣接するセグメント片１０同士が係止された状態に維持されるため、セグメント集合体１を一体的に取り扱いし易くなってハンドリング性が向上する。特に弾性リング３０が外れた状態でもセグメント片１０間が連結された状態に維持されるので、従来よりもセグメント片１０がバラバラになる事態を回避できる。

係止部２０は、隣接するセグメント片１０同士が係止状態を保ったまま、一定の範囲で相対的に移動できるよう、遊びＧＰを設けている。このような構成により、セグメント片１０同士の連結状態を維持しつつ、ドローバ２２０の挿抜によるセグメント片１０同士の相対的な移動が許容され、コレットチャック１００としての機能を維持しながら、バラバラになる事態を回避できる。

また係止部２０は、図１０の拡大図に示すように、隣接するセグメント片１０の一方に設けられた第一係止部２０Ａと、他方のセグメントに設けられた第二係止部２０Ｂと対により構成されている。ここで、隣接する一対のセグメント片１０の一方を第一セグメント片１０Ａ、他方を第二セグメント片１０Ｂとすると、第一セグメント片１０Ａに設けられた第一係止部２０Ａは、Ｔ字状の突起２１を設けている。また第二セグメント片１０Ｂに設けられた第二係止部２０Ｂは、第一係止部２０ＡのＴ字状突起２１の左右をそれぞれ囲むよう、Ｌ字状の一対の係止片２２を設けている。このような構成により、第一セグメント片１０Ａと第二セグメント片１０Ｂを、遊びＧＰを有する状態で機械的に連結することが可能となる。

図６の例では、セグメント片１０がＴ字状突起２１を左右の側面１５に設けているものと、一対の係止片２２を左右の側面１５に設けているものの２種類を用意する例を示している。ただ本発明はこの構成に限られず、左右の側面１５の一方にＴ字状突起２１を、他方に一対の係止片２２を設けるセグメント片１０を準備してもよい。この構成であれば、一種類のセグメント片１０を準備すれば足り、設計や管理を容易に行える利点が得られる。
（板状弾性体４０）

また隣接するセグメント片１０同士の界面に、複数の板状弾性体４０をそれぞれ介在させることが好ましい。板状弾性体４０は、図７に示すように、セグメント片１０同士の対向面よりも一回り小さい大きさに形成される。これにより、板状弾性体４０がセグメント集合体１から突出する事態を回避できる。また板状弾性体４０は、ゴム板などで構成できる。このような構成により、隣接するセグメント片１０同士の界面を板状弾性体４０で保護し、硬質のセグメント片１０同士が直接接触して欠損などを生じる事態を避けることが可能となる。また、使用時に異物の混入を防ぐ効果も期待できる。

本発明のコレットチャックは、加工対象のワークを保持する保持体として、あるいはマシニングセンター等の工作機械の主軸の保持孔に装着される工具ホルダーを保持する工具ホルダー保持体として、好適に利用できる。

１００…コレットチャック
１…セグメント集合体
１０…セグメント片；１０Ａ…第一セグメント片；１０Ｂ…第二セグメント片
１１…円弧片
１２…ねじ穴
１３…外面
１４…内面
１５…側面
１６…段差部
２０…係止部；２０Ａ…第一係止部；２０Ｂ…第二係止部
２１…Ｔ字状突起
２２…係止片
３０…弾性リング
４０…板状弾性体
２００…チャック集合体
２１０…エンドプレート
２１１…ナット
２１２…シャフト
２１３…Ｃワッシャ
２１４…セグメント片固定ボルト
２２０…ドローバ
２３０…センタリングボディ
２３１…挿通孔
２３２…筒状本体
２３３…上部傾斜面
２３５…鍔部
２３６…ボルト穴
２３８…鍔部固定ボルト
２４０…ベース
９００…工具ホルダー保持体
９０１…主軸
９０２…保持孔
９０３…被係止部；９０３ａ…凹部
９０４…爪部材；９０４ａ…貫通孔；９０４ｂ…係止部
９０５…ドローバ
９０６…位置決め環状体；９０６ａ…位置決め保持部
９０７…弾性部材
ＷＫ…ワーク；ＣＶ…ワーク空洞
ＧＰ…遊び
Ａ…工具ホルダー

Claims (3)

1. 空洞を有するワークの、空洞内に挿入されて、ドローバの挿抜によりワーク空洞内の内面を押圧して保持するコレットチャックであって、
   外面を、ワークに押圧して保持する外側湾曲面とし、
   内面を、ドローバと連動して押圧される、該ドローバの挿入方向に沿って傾斜された内側湾曲面とした、硬質の複数のセグメント片と、
   前記複数のセグメント片を、前記外面と内面とを接続する側面同士が対向する姿勢で、断面視において環状に並べたセグメント集合体とした状態で、該セグメント集合体の端部を束ねる弾性リングと、
   を備え、
   前記複数のセグメント片は、それぞれ、環状に束ねられた状態で、隣接するセグメント片の側面同士の界面に、該隣接するセグメント片同士を係止する金属で形成された係止部を備えており、
   前記係止部は、隣接するセグメント片同士が係止状態を保ったまま、一定の範囲で相対的に移動できるよう、遊びを設けてなるコレットチャック。
2. 請求項１に記載のコレットチャックであって、
   前記複数のセグメント片が、隣接する第一セグメント片と、第二セグメント片を含んでおり、
   前記第一セグメント片が、前記係止部として、Ｔ字状の突起を有する第一係止部を備えており、
   前記第二セグメント片が、前記係止部として、前記第一係止部のＴ字状の左右をそれぞれ囲むよう、Ｌ字状の一対の係止片を有する第二係止部を備えてなるコレットチャック。
3. 請求項１又は２に記載のコレットチャックであって、さらに、
   隣接するセグメント片同士の界面にそれぞれ介在された、複数の板状弾性体を備えてなるコレットチャック。