CN102427902A - 夹头装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种在工作机械高速旋转时抑制螺母相对夹头主体偏心，能够防止工具径向摆动的夹头装置，具有：夹头主体(2)，直接或间接地固定在工作机械的旋转主轴上且在前端部具有锥孔(20)；筒夹(3)，插入锥孔(20)中且能够缩径来保持工具(T)；螺母(4)，能够螺接在夹头主体(2)上且用于紧固筒夹(3)。即使在工作机械的主轴旋转时也使螺母(4)在径向上与夹头主体(2)侧抵接来抑制相对移动的防偏心单元包括：第一螺母后端侧锥面(4a)，形成在螺母(4)的位于螺接部(40)之后的后端侧的内周面或外周面上；夹头主体侧锥面(2a)，形成在夹头主体(2)上，在螺接螺母(4)时与第一螺母后端侧锥面(4a)相抵接。

Description

夹头装置
技术领域
本发明涉及用于向工作机械的旋转主轴上安装工具的夹头装置(chuckdevice)。
背景技术
在加工中心、铣床等工作机械的旋转主轴上通常通过夹头装置来安装工具。作为夹头装置的一个例子，在图6中示出了专利文献1所记载的夹头装置。公知如该夹头装置101那样的由夹头主体102、筒夹(collet)103及螺母104构成的结构。在此，螺母104螺接在夹头主体102上，以紧固筒夹103来保持工具T。
螺母104具有紧固筒夹103而使其缩径的作用，因而需要形成为向径向内侧施加力的结构。专利文献1所记载的发明解决这样的问题，使形成在筒夹103上的锥面103a和形成在螺母104上的锥面104a在螺接时相抵接。即，筒夹103和螺母104通过锥面而相抵接，从而能够在轴向上按压筒夹103，并且向径向内侧紧固筒夹103。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2001-219310。
发明内容
发明要解决的问题
在图6所示的工具T被保持的状态下，螺母104仅通过螺接部固定在夹头主体102上。但是，因为螺纹结构中存在大的间隙，螺母104能够相对于夹头主体102在径向上移动。如果产生这样的相对移动，则螺母104会相对于夹头主体102产生偏心，结果会使工具T发生径向摆动。
在一定程度的旋转速度以下的情况下，在通过螺母104进行紧固的方法中，能够借助螺接力防止上述的相对移动，而维持紧固时的状态。但是，如果在高速旋转时离心力增大，则仅通过螺接力不能防止相对移动，因而不能维持紧固时的状态，螺母104将会相对夹头主体102产生偏心，而使工具T径向摆动。近年来，工作机械的高速加工化不断发展，在主轴转速的高速化、进给速度的高速化及加工精度高要求的状况下，为了抑制因径向摆动导致的工具寿命非常低的情况，越来越需要防止上述那样的因螺母104的偏心引起的工具T的径向摆动。
作为对策已知如下的方法，如图7所示，设置将螺母104的后端部延长而成的引导部105。但是，在因间隙配合的需要在制造部件时产生的误差等而在引导部105和夹头主体102之间存在间隙的情况下，不能防止螺母104的偏心。即使没有间隙，如果引导部105因离心力而扩径，则不能避免螺母104相对于夹头主体102偏心。
本发明是鉴于以上问题而提出的，其目的在于提供一种夹头装置，不仅能够抑制在紧固螺母时螺母相对夹头主体的偏心，还能够抑制工作机械高速旋转时螺母相对夹头主体的偏心，从而能够防止工具的径向摆动。
用于解决问题的手段
本发明的夹头装置的第一特征结构在于，具有：夹头主体，在其前端部具有锥孔，筒夹，其被插入所述锥孔中，能够进行缩径来保持工具，螺母，其能够与所述夹头主体相螺接，用于紧固所述筒夹；在所述螺母和所述夹头主体上设置防偏心单元，该防偏心单元通过所述螺母与所述夹头主体侧在径向上的抵接，来即使在旋转时也能够抑制相对移动。
根据第一特征结构，设置有即使在旋转时也使螺母在径向上与夹头主体侧抵接的防偏心单元，因而即使由于旋转而在螺母上作用离心力，也能够防止产生偏心。通过例如螺母和夹头主体中的任一个发生弹性变形产生上述的抵接力，因而能够以简单的结构实现，从成本方面来说优选。
第二特征结构在于，所述防偏心单元包括：第一螺母后端侧锥面，其形成在所述螺母的位于螺接部之后的后端侧的内周面或外周面上，夹头主体侧锥面，其形成在所述夹头主体上，在螺接所述螺母时，与所述第一螺母后端侧锥面相抵接。
根据第二特征结构，第一螺母后端侧锥面和夹头主体侧锥面在螺接时相抵接，位于径向外侧的构件(夹头主体或螺母)的抵接部附近能够进行扩径。通过该扩径而在该构件上产生要复原为原来的形状的朝向径向内侧的弹力，从而能够防止螺母相对夹头主体偏心。另外，利用锥面的抵接能够获得楔形效果，能够防止螺母螺接的松动及移动。而且，因为不需要增加新的构件，所以从抑制成本增加、减少部件数的角度也是有利的。
第三特征结构在于，所述防偏心单元包括：第二螺母后端侧锥面，其形成在所述螺母的位于螺接部之后的后端侧的内周面或外周面上，环状构件侧锥面，其形成在环状构件上，该环状构件能够安装在所述夹头主体上，在螺接了所述螺母且安装了该环状构件的状态下，该环状构件侧锥面与所述第二螺母后端侧锥面相抵接。
根据第三特征结构，第二螺母后端侧锥面和环状构件侧锥面在螺接时相抵接，位于径向外侧的构件(螺母或环状构件)的抵接部附近能够进行扩径。通过该扩径在该构件上产生要复原为原来的形状的朝向径向内侧的弹力，从而能够防止螺母相对夹头主体偏心。另外，利用锥面的抵接能够获得楔形效果，从而能够防止螺母螺接的松动及移动。
第四特征结构在于，以使所述螺母通过位于螺接部之前的前端侧能够相对旋转地与所述夹头主体相嵌合的方式，在该螺母和该夹头主体上设置嵌合部。
如第四特征结构，如果螺母能够相对旋转地与夹头主体相嵌合，则不会妨碍螺接螺母地防止螺母在径向上相对移动。通过在螺接部的前端侧设置这样的防止螺母在径向上相对夹头主体移动的装置，能够提高防止夹头装置整体径向摆动的功能。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的夹头装置的纵剖视图。
图2是本发明的第二实施方式的夹头装置的纵剖视图。
图3是本发明的第三实施方式的夹头装置的纵剖视图。
图4是本发明的第四实施方式的夹头装置的纵剖视图。
图5是本发明的第五实施方式的夹头装置的纵剖视图。
图6是现有的夹头装置的纵剖视图。
图7是现有的夹头装置的纵剖视图。
具体实施方式
以下，说明本发明的夹头装置的实施方式。
[第一实施方式]
图1是表示本发明的第一实施方式的夹头装置1的纵剖视图。图1中的(a)示出了螺母4螺接在夹头主体2上之前的状态，图1中的(b)示出了螺母4螺接结束而保持工具T的状态。
在夹头主体2的前端部设置有锥孔20。在该锥孔20中插入筒夹3，该筒夹3通过未图示的固定装置固定在夹头主体2上。在筒夹3上形成有未图示的纵向的开缝，形成为能够缩径的结构。螺母4具有螺接部40，能够螺接在设置有螺接部21的夹头主体2上。工具T由被螺母4紧固的筒夹3保持。
在本实施方式中，在夹头主体2的位于螺接部21之后的后端侧(图中左侧)设置有夹头主体侧锥面2a，在螺母4的位于螺接部40之后的后端侧的内周面设置有第一螺母后端侧锥面4a。这两个锥面在螺母4已螺接在夹头主体2上时相抵接。
在螺接时，在夹头主体2和螺母4通过夹头主体侧锥面2a和第一螺母后端侧锥面4a相抵接的情况下，螺母后端部41扩径。结果，在螺母后端部41产生要复原为原来的形状的朝向径向内侧的弹力。借助该弹力，螺母后端部41按压夹头主体2，因而即使在高速旋转时，在螺母后端部41上作用有大的离心力的情况下，也能够抑制螺母4相对夹头主体2偏心。
另外，在本实施方式中，在筒夹3的前端附近形成的筒夹侧锥面3e和在螺母4的螺接部40之前的前端侧形成的螺母前端侧锥面4e在螺母4螺接时相抵接。这样，筒夹3和螺母4通过锥面相抵接，从而螺母4借助楔形效果牢牢地固定在筒夹3上，来抑制偏心。另外，因为施加在锥面上的力在轴向和径向上进行作用，所以能够一边螺接螺母4，一边高效地使筒夹3缩径。
如上所述，螺母4借助位于螺接部40之后的后端侧抑制相对夹头主体2的偏心，通过前端侧抑制相对筒夹3的偏心。即，能够通过在轴向上相分离的2处防止螺母4的偏心，因而作为夹头装置整体提高了防止工具T径向摆动的功能，适于在高速旋转时使用。而且，不需要增加新的构件，因而在抑制成本增加、减少部件数的角度等方面，也能够获得有益的效果。
[第二实施方式]
图2是表示本发明的第二实施方式的夹头装置1的纵剖视图。在螺母后端部41的外周面形成有第一螺母后端侧锥面4b，在夹头主体突出部22的内周面形成有夹头主体侧锥面2b。这些锥面在螺母4已螺接在夹头主体2上时抵接。除了这一点，本实施方式与第一实施方式相同。
在本实施方式中，根据壁厚的分配的不同，处于径向外侧的夹头主体突出部22扩径，或者螺母后端部41缩径，从而螺母后端部41被向径向内侧按压。因此，防止螺母后端部41向径向外侧相对移动，而能够抑制螺母4相对夹头主体2偏心。
此外，图2中示出了在夹头主体2和螺母后端部41之间存在径向空间的方式，但可以在锥面抵接时通过夹头主体突出部22的按压，使螺母后端部41与夹头主体2相接触。
[第三实施方式]
图3是表示本发明的第三实施方式的夹头装置1的纵剖视图。在本实施方式中，在螺母4的位于螺接部40之后的后端侧的外周面设置有第二螺母后端侧锥面4c。另外，在能够螺接在夹头主体2上的环状构件5的内周面设置有环状构件侧锥面5c。在将螺母4已螺接在夹头主体2上的状态下，在将环状构件5螺接在夹头主体2上时，第二螺母后端侧锥面4c和环状构件侧锥面5c相抵接。
抵接过程中的现象和效果与第二实施方式同样，因而省略说明。此外，图3示出了在夹头主体2和螺母后端部41之间存在径向空间的方式，但可以在锥面抵接时通过环状构件前端部50的按压，使螺母后端部41与夹头主体2相接触。
[第四实施方式]
图4是表示本发明的第四实施方式的夹头装置1的纵剖视图。本实施方式，使锥形形状的配置与第三实施方式的锥形形状的配置相反。即，在螺母4的内周面设置有第二螺母后端侧锥面4d，在环状构件5的外周面设置有环状构件侧锥面5d。在将螺母4已螺接在夹头主体2上的状态下，当将环状构件5螺接在夹头主体2上时，这两个锥面相抵接。
当第二螺母后端侧锥面4d和环状构件侧锥面5d相抵接时，螺母后端部41扩径，产生向径向内侧的弹力。该弹力借助环状构件5而将螺母4按压在夹头主体2上，从而防止螺母4的偏心。
此外，图4中示出了在夹头主体2和环状构件前端部50之间存在径向空间的方式，但可以在锥面抵接时通过螺母后端部41的按压，使环状构件前端部50与夹头主体2相接触。
在第三实施方式及第四实施方式中，环状构件5能够螺接在夹头主体2上，但是只要能固定在夹头主体2，可以采用其他的安装方式。另外，可以在环状构件5上设置引导部，在进行固定时消除与其他构件间的间隙等，更可靠地抑制环状构件5的偏心。
[第五实施方式]
图5是表示本发明的第五实施方式的夹头装置1的纵剖视图。在夹头主体2的螺接部21之前的前端侧形成的嵌合部23和在螺母4的螺接部40之前的前端侧形成的嵌合部42能够相对旋转地嵌合。除了这一点之外，本实施方式与第一实施方式相同。
当以夹头主体2和螺母4能够相对旋转的方式选择间隙配合或过盈配合时，在嵌合部，螺母4径向上的相对移动被限制，因而能够防止螺母4相对夹头主体2偏心。结果，螺母4借助螺接部40的前端侧和后端侧这2处抑制相对夹头主体2的偏心，从而提高防止工具T径向摆动的功能。此外，这样的嵌合部的结构也适用于第二实施方式至第四实施方式。
另外，在以上的实施方式中，螺接螺母4时所抵接的两个锥面面接触，但是只要在抵接时抵接部进行扩径或者缩径等弹性变形，还可以是其他的接触方式。例如，可以使一方具有截面为圆弧状的端部，与另一方的锥面线接触。
产业上的可利用性
提供一种夹头装置，在工作机械的旋转主轴高速旋转时，抑制螺母相对夹头主体的偏心，从而能够防止工具的径向摆动。
附图标记的说明
1夹头装置
2夹头主体
3筒夹
4螺母
5环状构件
2a、2b夹头主体侧锥面
3e筒夹侧锥面
4a、4b第一螺母后端侧锥面
4c、4d第二螺母后端侧锥面
4e螺母前端侧锥面
5c、5d环状构件侧锥面
20锥孔
21螺接部(夹头主体侧)
22夹头主体突出部
23嵌合部(夹头主体侧)
40螺接部(螺母侧)
41螺母后端部
42嵌合部(螺母侧)
50环状构件前端部
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(删除)
2.(补正后)一种夹头装置，其特征在于，
具有：
夹头主体，在其前端部具有锥孔，
筒夹，其被插入所述锥孔中，能够进行缩径来保持工具，
螺母，其能够与所述夹头主体相螺接，并且具有前端侧锥面，该前端侧锥面与在所述筒夹的前端附近形成的筒夹侧锥面相抵接，由此紧固所述筒夹；
在所述螺母和所述夹头主体上设置防偏心单元，该防偏心单元通过所述螺母与所述夹头主体侧在径向上的抵接，来即使在旋转时也能够抑制相对移动，
所述防偏心单元包括：
第一螺母后端侧锥面，其形成在所述螺母的位于螺接部之后的后端侧的内周面或外周面上，
夹头主体侧锥面，其形成在所述夹头主体上，在螺接所述螺母时，与所述第一螺母后端侧锥面相抵接；
以使所述螺母通过位于螺接部之前的前端侧能够相对旋转地与所述夹头主体相嵌合的方式，在该螺母和该夹头主体上设置嵌合部。
3.(补正后)一种夹头装置，其特征在于，
具有：
夹头主体，在其前端部具有锥孔，
筒夹，其被插入所述锥孔中，能够进行缩径来保持工具，
螺母，其能够与所述夹头主体相螺接，并且具有前端侧锥面，该前端侧锥面与在所述筒夹的前端附近形成的筒夹侧锥面相抵接，由此紧固所述筒夹；
在所述螺母和所述夹头主体上设置防偏心单元，该防偏心单元通过所述螺母与所述夹头主体侧在径向上的抵接，来即使在旋转时也能够抑制相对移动，
所述防偏心单元包括：
第二螺母后端侧锥面，其形成在所述螺母的位于螺接部之后的后端侧的内周面或外周面上，
环状构件侧锥面，其形成在环状构件上，该环状构件能够安装在所述夹头主体上，在螺接了所述螺母且安装了该环状构件的状态下，该环状构件侧锥面与所述第二螺母后端侧锥面相抵接。
4.(补正后)如权利要求3所述的夹头装置，其特征在于，以使所述螺母通过位于螺接部之前的前端侧能够相对旋转地与所述夹头主体相嵌合的方式，在该螺母和该夹头主体上设置嵌合部。

Claims (4)

1.一种夹头装置，其特征在于，
具有：
夹头主体，在其前端部具有锥孔，
筒夹，其被插入所述锥孔中，能够进行缩径来保持工具，
螺母，其能够与所述夹头主体相螺接，用于紧固所述筒夹；
在所述螺母和所述夹头主体上设置防偏心单元，该防偏心单元通过所述螺母与所述夹头主体侧在径向上的抵接，来即使在旋转时也能够抑制相对移动。
2.如权利要求1所述的夹头装置，其特征在于，
所述防偏心单元包括：
第一螺母后端侧锥面，其形成在所述螺母的位于螺接部之后的后端侧的内周面或外周面上，
夹头主体侧锥面，其形成在所述夹头主体上，在螺接所述螺母时，与所述第一螺母后端侧锥面相抵接。
3.如权利要求1所述的夹头装置，其特征在于，
所述防偏心单元包括：
第二螺母后端侧锥面，其形成在所述螺母的位于螺接部之后的后端侧的内周面或外周面上，
环状构件侧锥面，其形成在环状构件上，该环状构件能够安装在所述夹头主体上，在螺接了所述螺母且安装了该环状构件的状态下，该环状构件侧锥面与所述第二螺母后端侧锥面相抵接。
4.如权利要求1～3中任一项所述的夹头装置，其特征在于，以使所述螺母通过位于螺接部之前的前端侧能够相对旋转地与所述夹头主体相嵌合的方式，在该螺母和该夹头主体上设置嵌合部。
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