JP2000015508A - チャック - Google Patents

チャック

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JP2000015508A JP10183193A JP18319398A JP2000015508A JP 2000015508 A JP2000015508 A JP 2000015508A JP 10183193 A JP10183193 A JP 10183193A JP 18319398 A JP18319398 A JP 18319398A JP 2000015508 A JP2000015508 A JP 2000015508A
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工時のトラブルをすみやかに察知する
ことができるようにしたチャックを提供することにあ
る。 【解決手段】 工作機械のスピンドル1と共に回転する
基体2と、この基体の軸芯に設けた先端面開放の凹入孔
3と、この凹入孔に突出方向の押圧力を付与して挿入す
ると共に、先端に適宜の切削具Aを保持させたホルダ4
と、上記基体に対しホルダの所定長さのスライドを許容
すると共に、前記基体の回転をホルダに伝達するように
設けた伝達機構5と、上記基体に上記押圧力に抗して没
入する前記ホルダの没入維持をはかると共に、没入維持
解除が可能なように設けた適宜のロック機構21とから
なり、ホルダの没入維持によってトラブルを察知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、各種切削刃物に
よる加工中に異常が発生したことを見分けることができ
るチャックに関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来のタップ加工は、主軸
の1回転当りタップのピッチ量を送りながら下穴にタッ
プをくいつかせて所定の深さの加工を行なう。
【0003】このとき、機械主軸の送りが1回転に対し
正確なピッチ量が送れない時の為に、機械主軸の送り量
が多い時には圧縮側へ、機械主軸の送り量が少ない時は
伸長側へ移動することで加工を行なう。
【0004】なお、加工の初動前には、いつもニュート
ラル(中立)の位置で待機している。
【0005】高負荷が掛かれば、トルクリミッタが働い
てタップの破損を防ぐことが可能だが、トルクリミッタ
が働いているときは、機構上断続部分に何回も振動及び
衝撃が発生し、この振動及び衝撃によりタップの寿命が
短命になり、またタップが摩耗し、寿命が近づくと、下
穴にくいつきにくくなるので、圧縮された状態で加工す
るためタップ深さが短かくなる。
【0006】また、ネジ山にむしりを生じると、不良品
が発生する。
【0007】そして、機械主軸を逆転してタップを引き
抜くと上記の圧縮されたものが伸長により必ず元の位置
に戻り、次の加工に備える。
【0008】上記のような加工方法によると、加工時の
不都合な影響による収縮は次の加工に入る前伸長により
元の状態に戻っているので、加工初動のタップの先端ま
での長さ(全長)が一定になり、目視では加工トラブル
の発生事態になっていることが検知できない。
【0009】このため、中間抜取り検査などでトラブル
が発生しているこを察知しても察知迄に加工された多く
のものが不良品になり、再加工などで製品のコストが大
幅にアップすると共に生産性も悪い。
【0010】タッチセンサなどの自動検出装置を併用す
ることも考えられるが、タップの折れたことのみしか検
出することがでぎず、タップ深さが浅くなり、またタッ
プネジ山のむしりが発生し不良品の事態になっているこ
とが察知できない。
【0011】また、刃物、ドリル、リーマなどの切削刃
物を用いて切削する加工は、機械主軸は回転と共にチャ
ックの切削刃物を所定の長さを往復させて行なう。
【0012】しかしながら、切削刃物の寿命や加工条
件、加工環境などによりトラブルが発生し、トラブル発
生事態のまま切削加工を続行すると、不良品(切削面が
きたないなど)が発生する。
【0013】この不良品の察知は、加工した品物の抜取
り検知などにより発見され、察知迄に加工された多くの
ものが不良品になり、再加工などで製品のコストが大幅
にアップすると共に、生産性も悪い。
【0014】なおタッチセンサなどの自動検出装置の併
用も考えられるが、切削刃物の折れなどの検出のみで、
加工面などの不良を察知することができない。
【0015】そこで、この発明の課題は、加工時のトラ
ブルをすみやかに察知することができるようにしたチャ
ックを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、工作機械のスピンドルと共に回転す
る基体と、この基体の軸芯に設けた先端面開放の凹入孔
と、この凹入孔に突出方向の押圧力を付与して挿入する
と共に、先端に適宜の切削具を保持させたホルダと、上
記基体に対しホルダの所定長さのスライドを許容すると
共に、前記基体の回転をホルダに伝達するように設けた
伝達機構と、上記基体に上記押圧力に抗して没入する前
記ホルダの没入維持をはかると共に、没入維持解除が可
能なように設けた適宜のロック機構とからなる構成を採
用する。
【0017】また、工作機械のスピンドルと共に回転す
る基体と、この基体の軸芯に設けた先端開放の凹入孔
と、この凹入孔にスライド自在に挿入した筒体と、上記
基体に対し筒体の一定のスライドを許容すると共に、前
記基体の回転を筒体に伝達するように設けた伝達係合機
構と、上記筒体の先端からスライド自在に嵌入すると共
に、先端に適宜の切削具を保持させたホルダと、上記筒
体に対しホルダの所定長さのスライドを許容すると共
に、前記筒体の回転をホルダに伝達するように設けた伝
達機構と、上記ホルダの未端内に前記ホルダの未端側か
ら加圧力を受けることができるように設けた第1バネ
と、上記筒体に前記第1バネの圧縮力に抗して没入する
前記ホルダの没入維持をはかると共に、没入維持解除が
可能なように設けた適宜のロック機構と、上記筒体内か
らホルダ未端方向に突出すると共に、その突出方向先端
を上記第1バネの加圧力受側に当接した突出部材と、上
記凹入孔の底側に筒体を押し戻すように設けた第2バネ
とからなる構成を採用する。
【0018】さらに、工作機械のスピンドルと共に回転
する基体と、この基体の軸芯に設けた先端開放の凹入孔
と、この凹入孔にスライド自在に挿入した筒体と、上記
基体に対する筒体の一定のスライドを許容すると共に、
前記基体の回転を筒体に伝達するように設けた伝達係合
機構と、上記基体に前記の伝達係合機構が上記筒体の未
端方に一定の範囲スライドを可能なように設けた許容部
と、上記筒体の先端からスライド自在に嵌入すると共
に、先端に適宜の切削具を保持させたホルダと、上記筒
体に対しホルダの所定長さのスライドを許容すると共
に、前記筒体の回転をホルダに伝達するように設けた伝
達機構と、上記ホルダの未端内に前記ホルダの未端側か
ら加圧力を受けることができるように設けた第1バネ
と、上記筒体に前記第1バネの圧縮力に抗して没入する
前記ホルダの没入維持をはかると共に、没入維持解除が
可能なように設けた適宜のロック機構と、上記筒体内か
らホルダ未端方向に突出すると共に、突出方向端を上記
第1バネの加圧力受側に当接した突出部材と、上記凹入
孔の底側に筒体を押し戻すように設けた第2バネと、上
記筒体を突出部材の突出方向に押し戻すように設けた第
3バネとからなる構成を採用する。
【0019】また、伝達機構が、ホルダの脱着機能をも
つようにすることもある。
【0020】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を添付図面
に基づいて説明する。
【0021】この発明の第1の実施形態では、図1から
図5に示すように、工作機械のスピンドル1と共に回転
する基体2の軸芯には、先端面を開放させた凹入孔3が
設けてある。
【0022】また、この凹入孔3には、先端に適宜の切
削具Aを保持させたホルダ4がスライド自在に挿入して
ある。
【0023】上記の切削具Aは、図示のドリルに限定さ
れず、タップ、リーマ、エンドミル切削刃物などであっ
てもよい。
【0024】また、基体2には、基体2に対しホルダ4
の所定長さのスライドを許容すると共に、基体2の回転
をホルダ4に伝達する伝達機構5が設けてある。
【0025】上記の伝達機構5は、例えば図1及び図3
に示すように、基体2の外周面等間隔位置から凹入孔3
に連通するように設けた透孔6と、この各透孔6に嵌め
込んだボール7と、基体2のボール7を有する部分の外
周に段部と抜止めリングとにより定位置でフリーに回転
するように設けた回転筒8と、ホルダ4の外周面にボー
ル23の周面一部が嵌り込むように設けた凹部9とで構
成し、基体2の回転をボール7を介しホルダ4に伝達す
るようになっている。
【0026】その際、凹部9を長軸が基体2の軸線に平
行する長円に形成して、基体2に対しホルダ4のスライ
ドを許容することができるようになっている。
【0027】なお、ホルダ4は、図1に示す場合交換で
きない構造になっているが、交換可能(脱着方式)にす
る場合は、図4及び図5に示すように回転筒8の内周面
にボール7の外周約半分が嵌り込む嵌入部10を設け、
回転筒8の回転操作により各ボール7に嵌入部10を合
致させ、次いでホルダ4の引き抜きにより嵌入部10に
ボール7が嵌り込むようにボール7を押し逃がしてボー
ル7と凹部9との係合関係を解除してホルダ4の交換の
ための抜き取りができる。
【0028】その際、図4に示すような凹入孔3内にホ
ルダ4の嵌入にともないバネ11を圧縮しながら押し込
まれ、ホルダ4の抜き取りにともないバネ11の圧縮力
で押し戻される筒状のガード12を設けておくことによ
り、ガード12でボール7の脱落が防止される。
【0029】さらに、ホルダ4には、突出方向の押圧力
が付与されている。
【0030】上記突出力の付与手段(部材)は、図1に
示すように凹入孔3の底に第1バネ13を組み込んで、
装着ホルダ4の未端により第1バネ13を圧縮する形式
や、図4に示すように、ホルダ4の未端から先端方向に
穴14を設けて、この穴14に第1バネ13、受座15
を順次嵌装すると共に、抜止めリング16により受座1
5の脱落を防止し、凹入孔3の底から前方(ホルダ4の
方向に)に突出する突出部材17の先端を受座15に当
接させて、ホルダ4の装着終了時点に受座15を押し込
みながら第1バネ13を圧縮する方式がある。
【0031】すると、圧縮状態の第1バネ13によりホ
ルダ4に突出方向の押圧力が付与されて、伝達機構5を
形成する凹部9の長軸のホルダ4未端側端縁とボール7
との接触により定位置にホルダ4を停止させて、停止ホ
ルダ4には、没入方向のスライドが(スライド量は、ボ
ール7と凹部9の長軸の切削具Aの突出方向側端縁との
クリアランス分)許容される。
【0032】また、基体2には、第1バネ13による押
圧力に抗して没入するホルダ4の没入(状態の)維持
と、外部からの操作により没入(状態の)維持解除とが
可能なロック機構21が設けてある。
【0033】上記のロック機構21は、図1図4に示す
ように、基体2の外周と凹入孔3と連通するように基体
2の周面等間隔に設けた透孔22と、この各透孔22に
嵌め込んだボール23(ボール23の周面一部が基体2
の外周と凹入孔3の内周面から突出するように)と、こ
のボール23に(切削具Aの方向に向く)先端部が被さ
るように基体2の外側にスライド自在に嵌装した筒状の
スライダ24と、基体2に一端を、スライダ24に他端
をそれぞれ係止してスライダ24に切削具Aの方向に押
圧力を作用させるバネ25と、ホルダ4の外周面にボー
ル23と合致する部分にホルダ4の未端方向に向う程順
次浅くなるように設けたボール23の嵌入テーパー溝2
6と、スライダ24の先端部内周にスライダ24の切削
具Aの方向へのスライドにともないボール23を押し込
むように設けたテーパー部27とで構成し、ホルダ4に
第1バネ13を圧縮しながらホルダ4を没入方向にスラ
イドさせる力が作用すると、ボール23とテーパー溝2
6との図7(I)に示すような接触がテーパー溝26の
浅い部分から深い部分に移行する。
【0034】すると、移行にともないバネ25を介しス
ライダ24を切削具Aの方向にスライドさせながらテー
パー部27でボール23を押し込み、そしてスライダ2
4の内周面がボール23に接触してボール23の押し込
み状態が維持(図7(II)に示すように)される。すな
わち、この状態では、スライダ24の押し込み維持をは
かるロックが自動的に行なわれる。
【0035】上記の押し込み維持を解除する場合は、ス
ライダ24を手動で切削具Aの反対方向に押し戻す。
【0036】すると、圧縮力の増した第1バネ13によ
りホルダ24が脱出方向にスライドし、このスライドに
よってボール23とテーパー溝26との接触が深い部分
から浅い部分に移行しながらボール23を押し出し、元
の状態に戻る。
【0037】なお、上記の構成、すなわちボールにかえ
て図6に示すような透孔22に嵌挿したピン(ブロック
も可)31と、このピン31の外周中途のテーパー溝3
2と、このテーパー溝32にバネ33により突出力が付
与されて山形先端を当接した突軸34と、ホルダ4の外
周面に設けた環状溝35とで上述のテーパー溝26とボ
ール23にかわる部分を形成し、環状溝35にピン31
を落し込んでスライダ4の没入維持をはかることもあ
る。
【0038】なお、上記のボール23とボール7もホル
ダ4を引き抜くと(図7(III)に示すように)押し出
されるガード12により脱落が防止される。
【0039】上記の基体2は、図示の場合未端のテーパ
ー部をスピンドル1のテーパー穴に嵌合して共に回転す
るようにしたが、その他の取付けによって共に回転する
ようにしてもよい。
【0040】上記のように構成すると、切削具Aの寿命
や加工条件、加工環境などによる影響により一定の圧力
を越えると、ホルダ4にコンプレッション(圧縮)が作
用し、その作用によってホルダ4が没入方向にスライド
する。
【0041】すると、ロック機構21により基体2にホ
ルダ4がロックされ、ホルダ4の没入状態が維持され
る。
【0042】すなわち、加工を終えて品物から切削具A
を引き抜くと、切削具Aの先端までの長さ(全長)が初
期の長さによりホルダ4の没入したスライド量だけ短か
くなっているので、この短かくなったことを、目視例え
ば回転筒8とスライダ24との対向端の間隙が図7
(I)に示す一定の間隙が存在するのに対しロック時に
は、図7(II)に示すように間隙がなくなっていること
により、又は上記の関係により基体2の外周着色部をロ
ック時のスライダ24により隠蔽する方法や自動検知装
置(タッチセンサ)付機械で毎回チェックすることで、
機械の運転を停止する。
【0043】すると、加工後即座に不良製品を発見する
ことが可能になる。
【0044】この発明の第2の実施形態では、図8に示
すように、基体2の凹入孔3には、スライド自在に筒体
41が挿入してあり、この筒体41は、伝達係合機構4
2により基体2に対し一定のスライドを許容すると共
に、基体2の回転を筒体41に伝達するようになってい
る。
【0045】上記の伝達係合機構42は、基体2の外周
面と凹入孔3の内周面とが連通するように基体2の外周
面等間隔位置に設けた透孔43と、この透孔43に嵌入
したボール44を、このボール44が外方に脱出しない
ように基体2の外側に嵌装したカバー45と、筒体41
の外周面にボール44と同等の等間隔を存して配置する
と共に、ボール44の外周一部が嵌り込むように筒体4
1の軸線に沿わせて設けた長円状の溝部46とで構成さ
れ、基体2の回転をボール44を介し筒体41に伝達す
ると共に、溝部46により筒体41がスライドするよう
になっている。
【0046】なお、伝達係止機構42は、上記の構成に
限定されず、例えばボールにかえてピンやブロックなど
がある。要するに、筒体41を基体2と共に回転させ、
かつ基体2に対し筒体41が一定のスライドができるも
のであればよい。
【0047】また、筒体41には、切削具Aを有するホ
ルダ4が挿入され、筒体41からホルダ4には、ホルダ
4の所定量のスライドを許容した伝達機構5を介し回転
を伝えるようになっている。
【0048】上記の伝達機構5は、第1の実施形態と同
様につき説明を省略する。
【0049】勿論、筒体41に対しホルダ4を脱着自在
にするためには、第1の実施形態で説明した手段を採用
すればよい。
【0050】また、ホルダ4の端末内に組み込んである
第1バネ13のコンプレッション圧力を得る手段、すな
わち突出部材17による圧縮は、第1の実施形態と同様
につき説明を省略する。
【0051】さらに、筒体41には、第2バネ47によ
り凹入孔3の底方向に引き戻す押圧力が付与され、通常
溝部46のホルダ4側端にボール44が当接して筒体4
1の停止位置決めをする。
【0052】上記第2バネ47は、図示の場合筒体41
内に嵌入した筒状の突出部材17の端末を筒体41の端
末に固定すると共に、凹入孔3に底にねじ込む方式によ
り固定した軸材48を突出部材17内に嵌入し、軸材4
8に嵌装した第2バネ47の内外二本のコイルバネの一
端を軸材48の先端に、コイルバネの他端を突出部材1
7の未端内に止めてあるリング50にそれぞれ当接して
ある。
【0053】また、筒体41には、没入するホルダ4の
没入維持をはかるロック機構21が設けてある。
【0054】上記のロック機構21は、第1の実施形態
と同様につき説明を省略する。
【0055】上記のように構成すると、加工時のトラブ
ルを第1の実施形態と同様に切削具の没入状態のロック
により検出することができると共に、伝達係止機構42
による筒体41の突出方向への設定量のスライドによっ
ても伸長(テンション)が保障される。
【0056】このため、切削具Aがタップの場合、テン
ションとコンプレッションとが保障されてタップによる
加工作業に何ら不都合がない。
【0057】この発明の第3の実施形態では、図9に示
すように、第3の実施形態の伝達係止機構42のボール
44の嵌入透孔が、コンプレッションの作用時にボール
44を凹入孔3の底方向に一定量移動を許容するように
長円の許容部51になっている。
【0058】ただし、第2のバネ47による筒体41の
引き戻し以外に第3バネ52の両端を凹入孔3の底と軸
材48の先端とに当接させて、この第3バネ52によっ
て筒体41に突出方向の押圧力も付与してある。
【0059】すなわち、第2バネ47及び第3バネ52
によって筒体41は通常ニュートラル(中立)の位置に
停止している。
【0060】すると、スライダ4の没入にともなうロッ
ク機構21により切削刃(タップ)Aの没入維持をはか
った上でのホルダ4に圧縮力(コンプレッション)が作
用しても、許容部51の範囲内で筒体41を没入スライ
ドさせるので、ロック機構21の部分や切削具Aのタッ
プの故障、損傷がなく、安全装置としての役目をする。
【0061】なお、ホルダ4に対する切削具Aの保持
は、図示のコレット方式やタップ専用の周知保持方式で
行なわれ、また各実施形態の第1バネ13の圧縮圧力
(コンプレッション)は、切削具の大きさ(直径)及び
切削抵抗などに応じて設定し、そして組み込んでおく。
【0062】
【発明の効果】この発明に係るチャックは、以上のよう
に構成してあるので、加工にともなう不良品の発見が切
削具の没入維持ですみやかに、かつ確実にできる。
【0063】また、筒体の一定のスライドを許容した伝
達係合機構により切削具のタップを用いた際の圧縮(コ
ンプレッション)と、伸長(テンション)の機能を保っ
た上でのタップの没入維持で不良品の発見が可能にな
る。
【0064】さらに、許容部により安全性が一段と向上
し、タップの故障や損傷をなくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るチャックの第1実施形態を示す
縦断側面図
【図2】図1のX−X線に沿う断面図
【図3】図1のY−Y線に沿う断面図
【図4】他の例を示す縦断側面図
【図5】図4のZ−Z線に沿う断面図
【図6】ロック機構の他の例を示す縦断拡大側面図
【図7】ロック機構の作用図
【図8】第2の実施形態を示す一部切欠側面図
【図9】第3の実施形態を示す一部切欠側面図
【符号の説明】
A 切削具 1 スピンドル 2 基体 3 凹入孔 4 ホルダ 5 伝達機構 6 透孔 7 ボール 8 回転筒 9 凹部 10 嵌入部 11 バネ 12 ガード 13 第1バネ 14 穴 15 受座 16 抜止めリング 17 突出部材 21 ロック機構 22 透孔 23 ボール 24 スライダ 25 バネ 26 テーパー溝 27 テーパー部 41 筒体 42 伝達係止機構 43 透孔 44 ボール 45 カバー 46 溝部 47 第2バネ 48 軸材 50 リング 51 許容部 52 第3バネ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械のスピンドルと共に回転する基
    体と、この基体の軸芯に設けた先端面開放の凹入孔と、
    この凹入孔に突出方向の押圧力を付与して挿入すると共
    に、先端に適宜の切削具を保持させたホルダと、上記基
    体に対しホルダの所定長さのスライドを許容すると共
    に、前記基体の回転をホルダに伝達するように設けた伝
    達機構と、上記基体に上記押圧力に抗して没入する前記
    ホルダの没入維持をはかると共に、没入維持解除が可能
    なように設けた適宜のロック機構とからなるチャック。
  2. 【請求項2】 上記の伝達機構が、凹入孔に対するホル
    ダの脱着機能をもつことを特徴とする請求項1に記載の
    チャック。
  3. 【請求項3】 工作機械のスピンドルと共に回転する基
    体と、この基体の軸芯に設けた先端開放の凹入孔と、こ
    の凹入孔にスライド自在に挿入した筒体と、上記基体に
    対し筒体の一定のスライドを許容すると共に、前記基体
    の回転を筒体に伝達するように設けた伝達係合機構と、
    上記筒体の先端からスライド自在に嵌入すると共に、先
    端に適宜の切削具を保持させたホルダと、上記筒体に対
    しホルダの所定長さのスライドを許容すると共に、前記
    筒体の回転をホルダに伝達するように設けた伝達機構
    と、上記ホルダの未端内に前記ホルダの未端側から加圧
    力を受けることができるように設けた第1バネと、上記
    筒体に前記第1バネの圧縮力に抗して没入する前記ホル
    ダの没入維持をはかると共に、没入維持解除が可能なよ
    うに設けた適宜のロック機構と、上記筒体内からホルダ
    未端方向に突出すると共に、その突出方向先端を上記第
    1バネの加圧力受側に当接した突出部材と、上記凹入孔
    の底側に筒体を押し戻すように設けた第2バネとからな
    るチャック。
  4. 【請求項4】 工作機械のスピンドルと共に回転する基
    体と、この基体の軸芯に設けた先端開放の凹入孔と、こ
    の凹入孔にスライド自在に挿入した筒体と、上記基体に
    対する筒体の一定のスライドを許容すると共に、前記基
    体の回転を筒体に伝達するように設けた伝達係合機構
    と、上記基体に前記の伝達係合機構が上記筒体の未端方
    に一定の範囲スライドを可能なように設けた許容部と、
    上記筒体の先端からスライド自在に嵌入すると共に、先
    端に適宜の切削具を保持させたホルダと、上記筒体に対
    しホルダの所定長さのスライドを許容すると共に、前記
    筒体の回転をホルダに伝達するように設けた伝達機構
    と、上記ホルダの未端内に前記ホルダの未端側から加圧
    力を受けることができるように設けた第1バネと、上記
    筒体に前記第1バネの圧縮力に抗して没入する前記ホル
    ダの没入維持をはかると共に、没入維持解除が可能なよ
    うに設けた適宜のロック機構と、上記筒体内からホルダ
    未端方向に突出すると共に、突出方向端を上記第1バネ
    の加圧力受側に当接した突出部材と、上記凹入孔の底側
    に筒体を押し戻すように設けた第2バネと、上記筒体を
    突出部材の突出方向に押し戻すように設けた第3バネと
    からなるチャック。
  5. 【請求項5】 上記の伝達機構が、筒体に対するホルダ
    の脱着機能をもつことを特徴とする請求項3、4に記載
    のチャック。
  6. 【請求項6】 上記ホルダに、所定のコンプレッション
    圧力を得る突出力付与部材を組み込んだことを特徴とす
    る請求項1、3、4に記載のチャック。
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