JP2006150548A

JP2006150548A - 工作機械のチャック装置

Info

Publication number: JP2006150548A
Application number: JP2004348034A
Authority: JP
Inventors: Sousaku Kimura; 壮作木村
Original assignee: Hephaist Seiko Co Ltd
Current assignee: Hephaist Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】加工時に、チャック装置と主軸の取付穴との間に隙間が生じることを防ぎ、加工精度を向上させる。
【解決手段】チャック装置１１は、工作機械の主軸１３の取付穴２１に挿入されるチャック本体２３とその軸線方向穴２５内に摺動可能に収容されている挿入体２７とを備える。軸線方向穴は、小径穴部２５ａと大径穴部２５ｂと小径穴部と大径穴部との遷移部に形成される穴環状面２５ｃとを含む。また、挿入体２７は、小径軸部２７ａと大径軸部２７ｂと小径軸部と大径軸部との遷移部に形成される挿入体環状面２７ｃとを含む。穴環状面と挿入体環状面と大径穴部の内周面と小径軸部の外周面とにより形成された圧力室３３に液体を封入し、チャック本体と挿入体とを相対移動させて圧力室３３内の液体の圧力を増大させることにより、チャック本体２３を半径方向に拡張させ、チャック本体２３と主軸１３の取付穴２１との隙間をなくす。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク又は工具を保持するための工作機械のチャック装置に関する。

工作機械では、主軸の前端に形成された取付穴に取り付けられたチャック装置を用いて、ワーク又は工具を保持する。チャック装置のコレットチャックには、ワーク又は工具を受容する受容穴が設けられており、受容穴の周壁が複数のスリットによって分割されている。この分割された受容穴の周壁には、その外周面が前端に向かって太くなるテーパ部が設けられており、このテーパ部とこれと対応する形状のテーパ状斜面とを互いに押し付けることにより、受容穴の周壁を半径方向内方に傾倒させて受容穴内のワーク又は工具の周囲に圧接させ、受容穴内に工具又はワークを保持する。このようなチャック装置には、主軸の前端に保持されたコレットチャックの周囲でスリーブを後方から前方に向けて移動させ、コレットチャックのテーパ部のテーパ状外周面にチャックスリーブに形成された対応する形状のテーパ穴の内周面を圧接させることにより、受容穴内の工具又はワークを締め付ける押しチャックタイプ（例えば特許文献１を参照）と、コレットチャックの後端部を主軸のドローバにより後方に引き込み、コレットチャックのテーパ部のテーパ状外周面を主軸の取付穴に形成された対応する形状のテーパ状内周面に圧接させることにより、受容穴内の工具又はワークを締め付ける引きチャックタイプ（例えば特許文献２を参照）とに大別される。

特開平６−１４３０１１号公報特開平５−２６９６１０号公報

チャック装置は、主軸に設けられた取付穴内に挿入され、主軸に取り付けられるものであるので、チャック装置の外周面と主軸の取付穴の内周面との間には僅かな隙間が存在する。例えば、上記押しチャックタイプのコレットチャックでは、コレットチャックとこれを収容する主軸の取付穴との間に摺動可能にスリーブを配置し、主軸の取付穴及びコレットチャックに対してこのスリーブを円滑に動かせるようにする必要がある。このため、スリーブの外周面と主軸の収容孔の内周面との間並びにスリーブの内周面とコレットチャックの外周面との間に僅かな隙間を設けざるを得ない。また、引きチャックタイプのコレットチャックでも、コレットチャックが主軸の取付穴内を移動できるようになっている必要があり、同じく主軸の取付穴の内周面とコレットチャックの外周面との間に僅かな隙間を設けざるを得ない。

ところが、この隙間の存在は、チャック装置が主軸に対して傾いたり偏心して配置されたりすることを許容し、ワーク又は工具の軸線と主軸の回転軸線とが正確に整列しない原因となるので、加工精度を悪化させる。

よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、加工時に、チャック装置と主軸の取付穴との間に隙間が生じることを防ぎ、加工精度を向上させることにある。

本発明は、上記目的に鑑み、主軸の前端部に設けられた取付穴に装着され、主軸にワーク又は工具を保持できるようにする工作機械のチャック装置において、前記チャック装置が前記主軸の取付穴に挿入される外筒体と該外筒体に設けられた軸線方向穴内に摺動可能に収容されている挿入体とを備え、該軸線方向穴が大径穴部と小径穴部と大径穴部と小径穴部との遷移部に形成される穴環状面とを含むと共に、前記挿入体が前記軸線方向穴の小径穴部に嵌合する小径軸部と前記軸線方向穴の大径穴部に嵌合する大径軸部と小径軸部と大径軸部との遷移部に形成される挿入体環状面とを含み、前記軸線方向穴の穴環状面と前記挿入体の挿入体環状面と前記大径穴部の内周面と前記小径軸部の外周面とにより形成された圧力室に液体を封入し、前記軸線方向穴の穴環状面と前記挿入体の挿入体環状面とを互いに近づける方向に前記外筒体と前記挿入体とを軸線方向に相対移動させることにより、前記圧力室内の液体の圧力を増大させて前記外筒体を半径方向に拡張させ、前記外筒体と前記主軸の前記取付穴との隙間をなくすようにした工作機械のチャック装置を提供する。

チャック装置の外筒体の大径穴部の内周面と挿入体の小径軸部の外周面と外筒体の環状面と挿入体の環状面とにより形成された環状の圧力室には液体が封入されている。したがって、外筒体の環状面と挿入体の環状面とを接近させる方向に外筒体と挿入体とを相対移動させると、圧力室の容積が減少して、圧力室内の液体の圧力が上昇する。その結果、圧力室の外壁を形成する外筒体が半径方向に拡張して外筒体の外周面が主軸の取付穴の内周面に圧接し、外筒体の外周面と主軸の取付穴の内周面との隙間をなくすことができる。

上記チャック装置では、前記圧力室から液体が漏出することを防止するために、前記軸線方向穴の大径穴部の内周面と前記挿入体の大径軸部の外周面との間並びに前記軸線方向穴の小径穴部の内周面と前記挿入体の小径軸部の外周面との間にそれぞれシール部材が設けられていることが好ましい。この構成により、圧力室内の液体が高圧になっても外筒体の軸線方向穴の内周面と挿入体の外周面との間から圧力室内の液体が漏出することを防止することができる。

上記チャック装置の一つの実施形態では、前記外筒体がワーク又は工具を受容するための受容穴を前端部に設けたチャック本体であり、前記チャック装置を前記主軸に取り付ける際、前記チャック本体を前記主軸の取付穴に螺着した後、前記主軸の取付穴内に設けられた駆動ピンにより、前記挿入体が後方から前方に向かって押圧され、前記チャック本体の軸線方向穴において前方に押し込まれる。上記チャック装置の他の実施形態では、前記外筒体がワーク又は工具を受容するための受容穴を前端部に設けたチャック本体であり、前記チャック装置を前記主軸に取り付ける際に前記チャック本体を前記主軸の取付穴に螺着すると、前記主軸の取付穴内に設けられた固定ピンにより前記挿入体が後方から前方に向かって押圧され、前記チャック本体の軸線方向穴において前方に押し込まれる。このような構成によれば、チャック装置を主軸の取付穴に装着したときに、チャック装置の中心軸線と主軸の回転軸線との整列がなされ、その整列はチャック装置に対する工具又はワークの脱着を行っても維持されるようになる。

本発明を引きチャックタイプのチャック装置に適用する場合には、前記外筒体がワーク又は工具を受容するための受容穴を前端部に設けたコレットチャックであり、該コレットチャックの後端部を主軸のドローバにより後方に引き込むことにより、前記挿入体が前記主軸に対して固定された固定ピンと当接して前記外筒体の軸線方向穴に押し込まれると共に、前記コレットチャックのテーパ部のテーパ状外周面が前記主軸の取付穴に形成された対応する形状のテーパ状内周面に圧接して受容穴内の工具又はワークを締め付けるようにすればよい。

また、本発明を押しチャックタイプのチャック装置に適用する場合には、前記挿入体がワーク又は工具を受容するための受容穴を前端部に設けたコレットチャックであり、前記外筒体が前端部に軸線方向穴を設けたチャックスリーブであり、前記主軸の前端部に保持された前記コレットチャックの周囲で前記チャックスリーブを後方から前方に向けて移動させ、前記コレットチャックのテーパ部のテーパ状外周面に前記チャックスリーブに形成された対応する形状のテーパ穴の内周面を圧接させることにより、受容穴内の工具又はワークを締め付けるようにすればよい。

本発明によれば、チャック装置を主軸の取付穴に取り付ける際、または、ワーク又は工具をチャック装置に取り付ける際に、圧力室内の液体の圧力を増大させて外筒体における軸線方向穴の周壁を拡張させることにより、主軸の取付穴の内周面と取付穴に挿入されるチャック装置の外周面との隙間をなくすことができるので、加工の際にワーク又は工具の中心軸線が主軸の回転軸線からぶれることを防止することができ、加工精度を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態のチャック装置を備えた工作機械の主軸の断面図、図２は図１に示されているチャック装置の変形形態を示している断面図、図３は本発明の第２の実施形態のチャック装置の断面図、図４は本発明の第３の実施形態のチャック装置の断面図である。

本発明のチャック装置１１は、工作機械の主軸１３に設けられ、主軸１３にワーク又は工具１５を保持するために使用される。本発明を利用できる工作機械には、旋盤、内面研削盤、フライス盤、マシニングセンタなどが含まれる。

図１を参照すると、工作機械は、軸受１７によって主軸頭１９に回転可能に支持されている主軸１３を備えており、この主軸１３の前端部には回転軸線１６方向に延びる取付穴２１が形成されている。また、主軸１３の取付穴２１の少なくとも一部には、チャック装置１１の取り付けのために、ねじ部が設けられている。チャック装置１１は、主軸１３の取付穴２１に螺着されるチャック本体２３と、チャック本体２３に設けられた軸線方向穴２５内に摺動可能に収容されている挿入体２７とを備え、挿入体２７は、止めリング３１によってチャック本体２３の軸線方向穴２５内から脱落することを防止されている。チャック本体２３の外周面の少なくとも一部には、主軸１３の取付穴２１のねじ部に対応するねじ部２９が形成されており、チャック本体２３を主軸１３の取付穴２１に螺着できるようになっている。なお、この実施形態では、チャック本体２３が外筒体を構成している。

チャック本体２３に設けられた軸線方向穴２５は、主軸前端側に位置する小径穴部２５ａと、主軸後端側に位置する大径穴部２５ｂと、小径穴部２５ａと大径穴部２５ｂとの遷移部に形成される穴環状面２５ｃとを含み、軸線方向穴２５に収容されている挿入体２７は、主軸前端側に位置し小径穴部２５ａに嵌合する小径軸部２７ａと、主軸後端側に位置し大径穴部２５ｂに嵌合する大径軸部２７ｂと、小径軸部２７ａと大径軸部２７ｂとの遷移部に形成される挿入体環状面２７ｃとを含む。そして、軸線方向穴２５の大径穴部２５ｂの内周面と挿入体２７の小径軸部２７ａの外周面との間には、回転軸線１６方向の両端部を軸線方向穴２５の穴環状面２５ｃと挿入体２７の挿入体環状面２７ｃとにより仕切られた圧力室３３が形成されており、この圧力室３３にオイルなどの液体が封入されている。液体は非圧縮性であることが好ましい。また、圧力室３３を挟んで回転軸線１６方向における両側には、圧力室３３から液体が漏出することを防止するために、小径穴部２５ａの内周面と小径軸部２７ａの外周面との間をシールするシール部材３５と、大径穴部２５ｂの内周面と大径軸部２７ｂの外周面と間をシールするシール部材３７とが設けられている。

なお、本願において、穴環状面２５ｃは、小径穴部２５ａと大径穴部２５ｂとを滑らか又は階段状に接続するように回転軸線１６に対して角度をなして延びる任意の形状の面を指し、挿入体環状面２７ｃは、小径軸部２７ａと大径軸部２７ｂとを滑らか又は階段状に接続するように回転軸線１６に対して角度をなして延びる任意の形状の面を指すものとする。

後述するように、チャック装置１１の挿入体２７は、主軸１３の取付穴２１内に設けられ且つ駆動手段３９によって駆動される駆動ピン４１により、回転軸線１６方向に前方に向かって押圧され、チャック本体２３の軸線方向穴２５内において前方へ押し込まれる。この押し込みにより、軸線方向穴２５の穴環状面２５ｃと挿入体２７の挿入体環状面２７ｃとが接近して圧力室３３の容積が減少して圧力室３３内の液体の圧力が上昇し、チャック本体２３における軸線方向穴２５の周壁が半径方向に弾性的に拡張する。この結果、チャック本体２３の軸線方向穴２５の周壁の外周面が主軸１３の取付穴２１の内周面に圧接して、チャック本体２３の外周面と主軸１３の取付穴２１の内周面との隙間がなくなる。

一方、チャック本体２３の前端部には、回転軸線１６に沿って延び且つワーク又は工具１５を受容する受容穴４３が形成されている。この受容穴４３の周壁４５は、受容穴４３内に受容されたワーク又は工具１５の周囲に圧接することを可能とさせるために、回転軸線１６方向に延びるスリット４７によって複数に分割され、半径方向内方に傾倒できるようになっている。また、受容穴４３の隣接する周壁４５が互いに干渉せずに半径方向内方に傾倒する余地を与えるように、スリット４７は少なくとも前端側部分において周方向に所定の幅を有したものになっている。

受容穴４３を取り囲む分割された周壁４５からは、それぞれ、半径方向外方にレバー部４９が延びている。受容穴４３の周壁４５は、チャック本体２３の基部（主軸後端側の部分）に片持ち支持された状態になっているので、レバー部押圧手段でこのレバー部４９を回転軸線１６方向に主軸１３の前端部に向かって押圧することにより、レバー部４９に接続した受容穴４３の周壁４５を半径方向内方に傾倒させることができる。

レバー部押圧手段は、主軸１３の前端部に形成された環状のピストン室５１内に回転軸線１６方向に移動可能に収容されている環状のピストン５３と、ピストン５３から環状のピストン室５３の内周壁に沿ってレバー部４９に向かって延びる筒状の延長部５５とにより構成されており、ピストン５３がピストン室５１内において回転軸線１６方向に主軸１３の前端に向かって移動したときに延長部５５がレバー部４９に当接しこれを回転軸線１６方向に押圧するようになっている。

ピストン室５１には、さらに、ピストン５３を回転軸線１６方向に主軸１３の前端に向かって付勢する複数の付勢ばね５７が周方向に離間して設けられている。ピストン５３は、これら付勢ばね５７によって主軸１３の前端に向けて常時付勢されており、通常は、ピストン５３に連動する延長部５５がレバー部４９を押圧して受容穴４３の周壁４５をワーク又は工具１５に圧接させている。したがって、ワーク又は工具１５を受容穴４３から解放して取り外すためには、付勢ばね５７の付勢力に抗してピストン５３を主軸１３の後端側に移動させ、延長部５５によるレバー部４９の押圧を解除する必要がある。このために、ピストン室５１の主軸前端側空間５１ａには、作動流体が供給できるようになっている。

詳細には、静止部である主軸頭１９に設けられた作動流体供給路５９と、回転部である主軸１３に設けられた作動流体用連通路６１とを常時連通させるために、その間に、主軸１３と主軸頭１９との境界面に形成された環状溝６３を介在させ、作動流体供給路５９、環状溝６３及び作動流体用連通路６１を介してピストン室５１の主軸前端側空間５１ａに作動流体を供給している。環状溝６３は、主軸１３側の境界面（主軸１３の外周面）に設けられてもよく、主軸頭１９側の境界面（主軸頭１９の内周面）に設けられてもよい。また、ピストン室５１の後方側（主軸１３の前端部から遠い側）に設けられた作動流体用連通路６１からピストン室５１の主軸前端側空間５１ａに作動流体を供給するために、回転軸線１６方向にピストン室５１を横断すると共にピストン５３を貫通して延びる連通管６５が用いられている。この連通管６５の内部には内部流路６５ａが形成されており、その一端が作動流体用連通路６１に、他端がピストン室５１の主軸前端側空間５１ａに接続されている。なお、連通管６５はその両端部をピストン室５１の周囲壁に固定されているので、ピストン５３がピストン室５１を移動する際には、ピストン５３が連通管６５上を摺動する。

次に、図１に示されているチャック装置１１を主軸１３の取付穴２１に取り付ける手順について説明する。
チャック装置１１は、チャック本体２３の軸線方向穴２５に挿入体２７を収容した状態で主軸１３の取付穴２１に挿入される。このとき、挿入体２７は、止めリング３１の存在のため、チャック本体２３の軸線方向穴２５から脱落することはなく、したがって、圧力室３３からそこに封入された液体が漏出することもない。次に、チャック本体２３のねじ部２９が主軸１３の取付穴２１のねじ部に到達したところで、チャック本体２３を回転させ、所定の位置まで主軸１３の取付穴２１にチャック本体２３をねじ込む。これにより取付穴２１へのチャック装置１１の螺着が完了する。

次に、主軸１３の取付穴２１内に配置された駆動ピン４１を主軸１３の後部に設けられた駆動手段３９によって駆動し、駆動ピン４１を介して挿入体２７の後端部を回転軸線１６方向に押圧して、主軸１３の取付穴２１内において挿入体２７を前方へ押し入れる。すると、軸線方向穴２５の穴環状面２５ｃと挿入体２７の挿入体環状面２７ｃとが接近して圧力室３３の容積が減少し、圧力室３３内の液体の圧力の上昇によりチャック本体２３２３における軸線方向穴２５の周壁が半径方向に弾性的に拡張する。この結果、チャック本体２３の軸線方向穴２５の周壁の外周面が主軸１３の取付穴２１の内周面に圧接して、チャック本体２３の外周面と主軸１３の取付穴２１の内周面との隙間がなくなる。

また、チャック装置１１を主軸１３の取付穴２１から取り外すために、チャック装置１１を螺着時と逆方向に回転させると、チャック本体２３が取付穴２１内で前方に移動する一方挿入体は圧力室３３内の液体の圧力で駆動ピン４１に押し付けられるので、挿入体２７の挿入体環状面２７ｃがチャック本体２３の軸線方向穴２５の穴環状面２５ｃから離れ、圧力室３３内の液体の圧力が減少する。したがって、軸線方向穴２５の周壁が半径方向に弾性的に収縮し、軸線方向穴２５の周壁の外周面と取付穴２１の内周面との圧接は解除され、隙間が再び生じ、取付穴２１からのチャック本体２３の引き抜きは容易になる。

チャック本体２３の外周面と主軸１３の取付穴２１の内周面との間には僅かな隙間が存在すると共にねじ部同士の係合には遊びが存在することから、チャック本体２３は、その中心軸線が主軸１３の取付穴２１の中心軸線（すなわち、主軸１３の回転軸線１６）に対して傾いたり偏倚した状態で取り付けられることがある。これは加工精度の悪化を招く。そこで、本発明のチャック装置１１では、上記のようにチャック本体２３における軸線方向穴２５の周壁を半径方向に拡張させることにより、チャック本体２３の外周面と主軸１３の取付穴２１の内周面との隙間をなくして、チャック本体２３の中心軸線と主軸１３の回転軸線１６とを整列させ、加工精度の向上を図っている。

次に、図１に示されている実施形態のチャック装置１１の動作について説明する。ここでは、説明の便宜上、チャック装置１１にワーク１５を保持するものとして説明するが、ワークに代えて工具を保持できることはもちろんである。チャック装置１１にワーク１５を保持するために、チャック本体２３の受容穴４３にワーク１５を挿入するときには、作動流体供給源（図示せず）から、主軸頭１９の作動流体供給路５９、環状溝６３、主軸１３の作動流体用連通路６１及び連通管６５の内部通路６５ａを通してピストン室５１の主軸前端側空間５１ａに作動流体を供給し、ピストン５３を回転軸線１６方向に後方に向けて移動させる。このとき、ピストン室５１の主軸後端側空間５１ｂの空気は図示されていない排出路を通して外部に排出されるので、ピストン５３の移動を妨げることはない。すると、ピストン５３に連動して延長部５５が主軸１３の後方に向けて移動して、延長部５５によるチャック本体２３のレバー部４９の押圧が解除され、チャック本体２３の受容穴４３の周壁４５が半径方向外方に弾性的に開き、圧接位置から解放位置に戻る。この解放位置のときに、チャック本体２３の受容穴４３にワーク１５を挿入する。

チャック本体２３の受容穴４３に挿入されたワーク１５を保持するときには、作動流体供給源からの作動流体の供給を停止させる。すると、ピストン室５１の主軸前端側空間５１ａの作動流体の圧力が低下して、ピストン５３が、付勢ばね５７の付勢力により、主軸１３の前端に向けて移動する。同時に、ピストン５３に連動して、延長部５５が主軸１３の前端に向けて移動し、チャック本体２３のレバー部４９を押圧する。この結果、レバー部４９に接続される受容穴４３の周壁４５が半径方向内方に傾倒するので、周壁４５が受容穴４３内のワーク１５の周囲に圧接し、受容穴４３内にワーク１５を保持することができる。

上記実施形態においては、主軸１３に設けられた駆動手段３９により駆動される駆動ピン４１を用いてチャック装置１１の挿入体２７を押圧することにより、チャック本体２３の軸線方向穴２５の周壁を半径方向に弾性的に拡張させている。しかしながら、チャック装置１１を使用するにあたって、主軸１３に駆動手段３９及びこれにより駆動される駆動ピン４１が設けられていることは必須要件ではない。例えば、図２に示されているように、駆動ピン４１に代えて主軸１３に固定された固定ピン６７を設け、挿入体２７が固定ピン６７に接触するまでチャック装置１１を主軸１３の取付穴２１に挿入した後、チャック装置１１を主軸１３の取付穴２１内にさらにねじ込むことにより固定ピン６７で挿入体２７を前方に向かって押圧するようにしてもよい。また、挿入体２７は駆動ピン４１と直接接触するようになっているが、圧力室３３に過剰な圧力が発生することを防止するために、挿入体２７と駆動ピン４１との間に皿ばね等のばね手段を介在させるようにすることも可能である。

図３は、本発明を押しチャックタイプのチャック装置７１に適用した実施形態を簡略化して示している。図３の実施形態において、図１の実施形態と共通している部分には同じ参照符号を付している。本実施形態のチャック装置７１は、主軸１３の取付穴２１内に挿入されるチャックスリーブ７３と、チャックスリーブ７３に設けられた軸線方向穴７５内に収容されているコレットチャック７７とを備える。本実施形態では、チャックスリーブ７３が外筒体、コレットチャック７７が挿入体をそれぞれ構成している。コレットチャック７７の前端部には、主軸１３の回転軸線１６に沿って延び且つワーク又は工具（図示せず）を受容するための受容穴７９が形成されており、この受容穴７９の周壁８１は、受容穴７９内に挿入されたワーク又は工具の周囲に圧接できるようにするために、回転軸線方向に延びるスリット８３によって複数に分割され、半径方向内方に傾倒できるようになっている。

また、チャックスリーブ７３の軸線方向穴７５の前端部は後方から前方に向かうにつれ回転軸線１６から離れる形状のテーパ状内周面７５ａを有しており、コレットチャック７７の受容穴７９の周壁８１の外周面には、このテーパ状内周面７５ａに嵌合するテーパ部８７が設けられている。さらに、コレットチャック７７の前端部は主軸１３に装着されたキャップ８９に当接しており、コレットチャック７７が前方に移動できないようになっている。そして、駆動手段９１によって駆動される中間スリーブ９３によりチャックスリーブ７３を前方に移動させ、チャックスリーブ７３の軸線方向穴７５のテーパ状内周面８５をコレットチャック７７のテーパ部８７の外周面に圧接させることにより、受容穴７９の周壁８１を半径方向内方に傾倒させ、受容穴７９内のワーク又は工具を保持するようになっている。なお、本実施形態のチャック装置７１を使用する主軸１３の取付穴２１においては、外筒体を構成するチャックスリーブ７３が主軸１３の取付穴２１内を摺動できるようになっている必要があるため、チャックスリーブ７３と主軸１３の取付穴２１とは螺着されず、チャックスリーブ７３の外周面及び主軸１３の取付穴２１の内周面にはねじ部は設けられない。このような構成は、従来の押しチャックタイプのチャック装置と同様であり、ここではこれ以上詳しく説明しない。

さらに、本実施形態では、チャックスリーブ７３に設けられた軸線方向穴７５が、前側に位置する大径穴部７５ａと、後側に位置する小径穴部７５ｂと、大径穴部７５ａと小径穴部７５ｂとの遷移部に形成される穴環状面７５ｃとを含み、軸線方向穴７５に収容されているコレットチャック７７が、前側に位置し軸線方向穴７５の大径穴部７５ａに嵌合する大径軸部７７ａと、後側に位置し軸線方向穴７５の小径穴部７５ｂに嵌合する小径軸部７７ｂと、大径軸部７７ａと小径軸部７７ｂとの遷移部に形成されるチャック環状面７７ｃとを含む。そして、軸線方向穴７５の大径穴部７５ａの内周面とコレットチャック７７の小径軸部７７ｂの外周面との間に、回転軸線１６方向の両端部を軸線方向穴７５の穴環状面７５ｃとコレットチャック７７のチャック環状面７７ｃとにより仕切られた圧力室９５を形成し、この圧力室９５にオイルなどの液体を封入している。液体は非圧縮性であることが好ましい。また、圧力室９５を挟んで回転軸線１６方向の両側には、圧力室９５から液体が漏出することを防止するために、小径穴部７５ｂの内周面と小径軸部７７ｂの外周面との間をシールするシール部材９７と、大径穴部７５ａの内周面と大径軸部７７ａの外周面と間をシールするシール部材９９とが設けられている。

本実施形態のチャック装置７１では、コレットチャック７７の受容穴７９に受容されたワーク又は工具を保持するために、駆動手段９１により中間スリーブ９３を介してチャックスリーブ７３を押圧し、チャックスリーブ７３をコレットチャック７７に対して前方に移動させると、同時に、コレットチャック７７のチャック環状面７７ｃとチャックスリーブ７３の軸線方向穴７５の穴環状面７５ｃとが接近して圧力室９５の容積が減少し、圧力室９５内の液体の圧力の増加によりチャックスリーブ７３における軸線方向穴７５の周壁８１が半径方向に弾性的に拡張する。これにより、チャックスリーブ７３の外周面と主軸１３の取付穴２１の内周面との隙間をなくし、チャック装置７１の中心軸線と主軸１３の回転軸線１６とを整列させることができる。

図４は、本発明を引きチャックタイプのチャック装置１０１に適用した実施形態を簡略化して示している。図４の実施形態において、図１の実施形態と共通している部分には同じ参照符号を付している。本実施形態のチャック装置１０１は、主軸１３の取付穴２１内に挿入されるコレットチャック１０３と、コレットチャック１０３に設けられ後端部側に開口した軸線方向穴１０５内に収容されている挿入体１０７とを備える。本実施形態では、コレットチャック１０３が外筒体を構成している。コレットチャック１０３の前端部には、回転軸線１６に沿って延び且つワーク又は工具（図示せず）を受容するための受容穴１０９が形成されており、この受容穴１０９の周壁１１１は、受容穴１０９内に挿入されたワーク又は工具の周囲に圧接できるように、回転軸線１６方向に延びるスリット１１３によって複数に分割され、半径方向内方に傾倒できるようになっている。

また、主軸１３の取付穴２１の前端部は後方から前方に向かうにつれ回転軸線１６から離れる形状のテーパ状内周面１１５を有しており、コレットチャック１０３の受容穴１０９の周壁１１１の外周面には、このテーパ状内周面１１５に嵌合する形状のテーパ部１１７が設けられている。そして、ドローバ１１９によって取付穴２１内でコレットチャック１０３を後方に引き、取付穴２１のテーパ状内周面１１５とコレットチャック１０３のテーパ部１１７の外周面とを圧接させることにより、受容穴１０９の周壁１１１を半径方向内方に傾倒させ、受容穴１０９内のワーク又は工具を保持できるようになっている。なお、本実施形態のチャック装置１０１を使用する主軸１３の取付穴２１においては、外筒体を構成するコレットチャック１０３が主軸１３の取付穴２１内を摺動できるようになっている必要があるため、コレットチャック１０３と主軸１３の取付穴２１とは螺着されず、コレットチャック１０３の外周面及び主軸１３の取付穴２１の内周面にはねじ部は設けられない。このような構成は、従来の引きチャックタイプのチャック装置と同様であり、ここではこれ以上詳しく説明しない。

さらに、本実施形態では、コレットチャック１０３に設けられた軸線方向穴１０５が、前側に位置する小径穴部１０５ａと、後側に位置する大径穴部１０５ｂと、小径穴部１０５ａと大径穴部１０５ｂとの遷移部に形成される穴環状面１０５ｃとを含み、軸線方向穴１０５に収容されている挿入体１０７が、前側に位置し軸線方向穴１０５の小径穴部１０５ａに嵌合する小径軸部１０７ａと、後側に位置し軸線方向穴１０５の大径軸部１０５ｂに嵌合する大径軸部１０７ｂと、小径軸部１０７ａと大径軸部１０７ｂとの遷移部に形成される挿入体環状面１０７ｃとを含む。そして、軸線方向穴１０５の大径穴部１０５ｂの内周面と挿入体１０７の小径軸部１０７ａの外周面との間に、回転軸線１６方向の両端部を軸線方向穴１０５の穴環状面１０５ｃと挿入体１０７の挿入体環状面１０７ｃとにより仕切られた圧力室１２１を形成し、この圧力室１２１にオイルなどの液体を封入している。液体は非圧縮性であることが好ましい。また、圧力室１２１を挟んで回転軸線１６方向の両側には、圧力室１２１から液体が漏出することを防止するために、小径穴部１０５ａの内周面と小径軸部１０７ａの外周面との間をシールするシール部材１２３と、大径穴部１０５ｂの内周面と大径軸部１０７ｂの外周面と間をシールするシール部材１２５とが設けられている。

本実施形態のチャック装置１０１では、コレットチャック１０３の受容穴１０９に受容されたワーク又は工具を保持するために、ドローバ１１９により主軸１３の取付穴２１内でコレットチャック１０３を後方に引き込むと、同時に、チャック装置１０１の挿入体１０７が主軸１３の取付穴２１において挿入体の後方に配設された固定ピン１２７に当接し、コレットチャック１０３の軸線方向穴１０５の穴環状面１０５ｃと挿入体１０７の挿入体環状面１０７ｃとが接近して圧力室１２１の容積が減少し、圧力室１２１内の液体の圧力の増加によりコレットチャック１０３における軸線方向穴１０５の周壁が半径方向に弾性的に拡張する。これにより、コレットチャック１０３の外周面と主軸１３の取付穴２１の内周面との隙間をなくし、チャック装置１０１の中心軸線と主軸１３の回転軸線１６とを整列させることができる。

なお、コレットチャック１０３のテーパ部１１７のテーパ状外周面は主軸１３の取付穴２１に形成されたテーパ状内周面に嵌合すると記載したが、取付穴２１に装着されたスリーブに形成されたテーパ状内周面に嵌合するようになっていてもよい。

本発明のチャック装置を備えた工作機械の主軸の断面図である。図１に示されているチャック装置の変形形態を示している断面図である。本発明の第２の実施形態のチャック装置の断面図である。本発明の第３の実施形態のチャック装置の断面図である。

符号の説明

１１チャック装置
１３主軸
１５ワーク又は工具
２１取付穴
２３チャック本体
２５軸線方向穴
２５ａ小径穴部
２５ｂ大径穴部
２５ｃ穴環状面
２７挿入体
２７ａ小径軸部
２７ｂ大径軸部
２７ｃ挿入体環状面
３３圧力室
７１チャック装置
７３チャックスリーブ
７５軸線方向穴
７５ａ大径穴部
７５ｂ小径穴部
７５ｃ穴環状面
７７コレットチャック
７７ａ大径軸部
７７ｂ小径軸部
７７ｃチャック環状面
９１駆動手段
９５圧力室
１０１チャック装置
１０３コレットチャック
１０５軸線方向穴
１０５ａ小径穴部
１０５ｂ大径穴部
１０５ｃ穴環状面
１０７挿入体
１０７ａ小径軸部
１０７ｂ大径軸部
１０７ｃ挿入体環状面
１１９ドローバ
１２１圧力室

Claims

主軸の前端部に設けられた取付穴に装着され、主軸にワーク又は工具を保持できるようにする工作機械のチャック装置において、
前記チャック装置が前記主軸の取付穴に挿入される外筒体と該外筒体に設けられた軸線方向穴内に摺動可能に収容されている挿入体とを備え、該軸線方向穴が大径穴部と小径穴部と大径穴部と小径穴部との遷移部に形成される穴環状面とを含むと共に、前記挿入体が前記軸線方向穴の小径穴部に嵌合する小径軸部と前記軸線方向穴の大径穴部に嵌合する大径軸部と小径軸部と大径軸部との遷移部に形成される挿入体環状面とを含み、前記軸線方向穴の穴環状面と前記挿入体の挿入体環状面と前記大径穴部の内周面と前記小径軸部の外周面とにより形成された圧力室に液体を封入し、前記軸線方向穴の穴環状面と前記挿入体の挿入体環状面とを互いに近づける方向に前記外筒体と前記挿入体とを軸線方向に相対移動させることにより、前記圧力室内の液体の圧力を増大させて前記外筒体を半径方向に拡張させ、前記外筒体と前記主軸の前記取付穴との隙間をなくすようにしたことを特徴とする工作機械のチャック装置。
前記圧力室から液体が漏出することを防止するために、前記軸線方向穴の大径穴部の内周面と前記挿入体の大径軸部の外周面との間並びに前記軸線方向穴の小径穴部の内周面と前記挿入体の小径軸部の外周面との間にそれぞれシール部材が設けられている、請求項１に記載の工作機械のチャック装置。
前記外筒体がワーク又は工具を受容するための受容穴を前端部に設けたチャック本体であり、前記チャック装置を前記主軸に取り付ける際、前記チャック本体を前記主軸の取付穴に螺着した後、前記主軸の取付穴内に設けられた駆動ピンにより、前記挿入体が後方から前方に向かって押圧され、前記チャック本体の軸線方向穴において前方へ押し込まれる、請求項１に記載の工作機械のチャック装置。
前記外筒体がワーク又は工具を受容するための受容穴を前端部に設けたチャック本体であり、前記チャック装置を前記主軸に取り付ける際に前記チャック本体を前記主軸の取付穴に螺着すると、前記主軸の取付穴内に設けられた固定ピンにより前記挿入体が後方から前方に向かって押圧され、前記チャック本体の軸線方向穴において前方に押し込まれる、請求項１に記載の工作機械のチャック装置。
前記外筒体がワーク又は工具を受容するための受容穴を前端部に設けたコレットチャックであり、該コレットチャックの後端部を主軸のドローバにより後方に引き込むことにより、前記挿入体が前記主軸に対して固定された固定ピンと当接して前記外筒体の軸線方向穴に押し込まれると共に、前記コレットチャックのテーパ部のテーパ状外周面が前記主軸の取付穴に形成された対応する形状のテーパ状内周面に圧接して前記受容穴内の工具又はワークを締め付ける、請求項１に記載の工作機械のチャック装置。
前記挿入体がワーク又は工具を受容するための受容穴を前端部に設けたコレットチャックであり、前記外筒体が前端部に軸線方向穴を設けたチャックスリーブであり、前記主軸の前端部に保持された前記コレットチャックの周囲で前記チャックスリーブを後方から前方に向けて移動させ、前記コレットチャックのテーパ部のテーパ状外周面に前記チャックスリーブに形成された対応する形状のテーパ穴の内周面を圧接させることにより、受容穴内の工具又はワークを締め付ける、請求項１に記載の工作機械のチャック装置。