JP2006263909A - コレットチャック - Google Patents

Abstract

【課題】コレット式チャックについて、その構造、及び、その操作に必要な駆動部の構造をシンプルなものとしつつ、矩形状の加工対象物についてもセンタリングした状態での締付を可能にする。
【解決手段】締付テーパー部材(６)が、周方向に分割して設けられ、内側及び外側のリングロッド(１０,１１)を備える。これらリングロッド(１０,１１)のテーパーセグメント(４)が、周方向に合わさって一つの締付テーパー面(５)をなすが、各リングロッドには、対向し合う２つの締付セグメント(４)のみが当接する。内側のリングロッド(１０)と外側のリングロッド(１１)とは、締付ロッド(７)を挟んで配置されており、相互の軸方向位置を互いにシフトさせるように傾動可能となっている連結機構(１２)を介して、締付ロッド(７)に連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、チャック本体と、一つのコレット（collet）にまとめられた複数の締付セグメントとを備えるコレット・チャック（collet chuck）に関する。締付セグメントは、通常、それぞれ断面が略弓形ないし円弧状のつかみ部分である。

ここで、締付セグメントは、放射方向への位置・姿勢のシフトを行うべく、締付用テーパー面を有した締付テーパー部材に当接する。締付テーパー部材は、軸方向に押し動かし及び引き動かしが可能な締付ロッドでもって軸方向に移動可能である。

このようなコレット・チャックは、実際に使用されていることから知られており広く普及している。特には、細長い工具、または細長い加工対象物ないしワークを締め付けておくことができるようにするために用いられている。チャックの周方向にわたって配置された複数の締付セグメントは、締付テーパー部材が軸方向に押し動かされると、ワークまたは工具に当接することとなる。これら締付セグメントの位置・姿勢のシフトは、このために備えられている一つの締付テーパー部材によって一元的に行われるのであり、ワークが高い寸法精度を有しないときにも、外周寸法の小さいシリンダー状のワークに対して、バランスの取れた締付を行うことができる。矩形状のワーク等については、センタリングをした状態での、バランスの取れた締付を行うことができない。
特開２００３−１４５３２４ ＷＯ２００４／０２４３８０ 特開２００２−２５４２２１ 特開２００１−２２５２３０

本発明の根底をなす課題は、導入部で述べたようなコレット・チャックについて、次のように構成することにある。コレット・チャックの構造、及び、コレット式チャックの操作に必要な駆動部の構造をシンプルなものとしつつ、矩形状の加工対象物についてもセンタリングした状態での締付を可能なように構成することにある。

このような課題は、本発明によると、導入部で述べたようなコレット・チャックにおいて、以下のような特徴を備えることにより解決される。締付テーパー部材は、周方向に分割して設けられ、内側のリングロッド及び外側のリングロッドを備える。これらリングロッドのテーパーセグメントが、周方向に補い合うように合わさって締付テーパー面をなし、各リングロッドには、対向し合う２つの締付セグメントのみが当接する。内側のリングロッドと外側のリングロッドとは、互いに締付ロッドの逆側に来るように配置されており、相互の軸方向位置を互いにシフトさせるように傾動可能な係合機構を介して、締付ロッドに連結されている。

このようなコレット・チャックであると、締付テーパー面を軸方向に一体に移動させる必要がないという特徴を有することとなる。相異なる締付セグメントが、相異なる締付テーパー部材に割り当てられており、そのため、締付セグメントがそれぞれ、またはグループ（組）ごとに別個に移動可能だからである。また、上記のようなコレット・チャックであると次のような際立った利点を備える。駆動装置を２つ備える必要なしに、一つの締付ロッドを動かすだけで、複数の部分に分割形成された締付テーパー部材についての所望の必要な動きが引き起こされる。このことは、傾動可能な係合機構（tiltable engaging mechanism）を通じて、すなわち天秤さお（竿；balance beam）式に傾斜可能な部分からなる係合ないし連結の方式により、実現されている。締付ロッドの移動により、まず、締付テーパー部分が、内側のリングロッド及び外側のリングロッドとともに一体に移動する。そして、この移動は、第１のグループ（組）の締付セグメントが加工対象物に当接し、第１のグループの締付セグメントに割り当てられた内側のリングロッドまたは外側のリングロッドのさらなる移動が阻まれるまで続けられる。締付ロッドがさらに移動すると、傾動可能な係合機構を介して、残りの、第２のグループ（組）の締付セグメントについても加工対象物に当接させることとなる。ここで、締付ロッドのさらなる移動による内側のリングロッドと外側のリングロッドとの間の相対的な位置のバランスにより、所要の締付応力を印加することができる。

締付テーパー面とは別の箇所で、傾動可能な係合機構を実現する充分なスペースが自由に利用可能であるようにするためには、締付ロッド、内側のリングロッド及び外側のリングロッドが、それぞれ、相互に重なり合わされる部分としての重ね合わせ部を備え、該重ね合わせ部に、傾動可能な係合機構が割り当てられる。重ね合わせ部は、典型的には、カラー部、すなわち、円筒部またはリング状部分として設けられる。

また、コレット及びその複数の締付セグメントが、締付テーパー部材の中に、交換可能に配置されるならば好ましい。このようであると、種々の加工対象物ないしワークに対して最も適したコレットを差し込むことができるからである。

さらには、次のようであるなら好ましい。コレットが偶数個の締付セグメントを備え、これら締付セグメントは２個ずつの組（すなわち対）をなし、２個ずつの各組が、軸方向に同時に移動するように内側のリングロッドまたは外側のリングロッドに割り当てられているならば好ましい。このような実施形態であると、特には、矩形状の加工対象物またはワークをつかむのに適している。この場合、矩形状ワークの側面が互いに逆側の面同士でなす２個組に対して、締付セグメントの２個組が、それぞれ、割り当てられる。

構造をシンプルにするためには、本発明の枠内において、以下のようであるならば好ましい。傾動可能な係合機構が、締付ロッドの受け入れ部中にて、振れ動き可能に支持された連結具からなる。この連結具の両端は、外側のリングロッド及び内側のリングロッドに、それぞれ噛み合わされている。このような連結具は、外側のリングロッド及び内側のリングロッドが互いに逆向きに押し動かされるように、締付ロッドの受け入れ部中における回転軸を定めている。連結具についての、より良好な案内を実現するためには、連結具の中央部分が玉状ないしは膨出状に形成される。すなわち、案内摺動面が球状の面または滑らかな膨出面をなす。

駆動信頼性の向上を実現し、締付ロッド及び内側のロッドに対する外側のリングロッドの移動を、詰まりや噛み込み制動の恐れなしに実現するためには、連結具が複数設けられ、周方向に沿って均等に分布するように並べて配置される。

各ロッドのカラー部が、チャック本体中にて軸方向に、案内面に沿って案内されているならば、さらなる駆動信頼性の向上に役立つ。先端部チャックを実現するための好ましい実施形態によると、締付ロッドがピストン部分を備え、このピストン部分が、複数の圧力媒体導入・排出口を備えたピストン室に配置されることが想定されている。これに代わる実施形態によると、締付ロッドが、伝動ロッドまたは伝動管を介して、押し動かし及び引き動かしの両方向、または締め付け及び解除の両方向に作動する締付シリンダーに接続されている。

締付セグメントを通じて、締付対象のワークに対する均等な応力印加が行われるようにするためには、隣り合う締付セグメント間に、これらを弾性的につなぎ合わせるための、連結部材が配置される。連結部材は、好ましくは、締付セグメント間にて加硫されたゴムパッドからなる。

以下に、図面に描かれた本発明の実施例について詳細に説明する。図面には、先端部取付・搭載タイプのチャックとして設けられたコレット式チャック１を示す。コレット式チャック１は、一つのコレット３にまとめられた複数の締付セグメント４を備える。これら締付セグメント４は、半径方向への位置・姿勢のシフトのために、一つの締付テーパー面５を有する締付テーパー部材６に当接する。締付テーパー部材６は、軸方向に押し動かし及び引き動かしが可能な締付ロッド７によって、軸方向に位置をシフトすることができる。締付ロッド７に備えられたピストン部８が、複数の圧力媒体導入・排出口を有するピストン室９中に配置されている。

特には図１及び２から知られるように、締付テーパー部６は、周方向に分割された形に設けられており、一つの内側リングロッド１０と、一つの外側リングロッド１１とを備える。図２に示すように、これら内側及び外側リングロッド１０，１１のテーパーセグメントは、互いに補い合って一つのテーパー面５を完成させている。また、図２に示すように、各テーパーセグメントは、一つの締付セグメント４のみに当接している。内側のリングロッド１０と外側のリングロッド１１とは、互いに、締付ロッド７の逆側の面に沿って、すなわち締付ロッド７を挟むように配置されている。また、内側及び外側のリングロッド１０，１１は、互いに軸方向にシフトさせるように傾動が可能な連結機構１２を介して、締め付けロッド７に連結されている。締付ロッド７、並びに、内側のリングロッド１０及び外側のリングロッド１１には、それぞれ、カラー部１３が設けられている。また、締付ロッド７が受け入れ部１４を有し、この受け入れ部１４には、連結具１５が振れ動き可能に嵌め込まれている。連結具１５の両端部は、内側のリングロッド１０及び外側のリングロッド１１に、それぞれ噛み合っている。特には図３から知られるように、傾動可能な係合機構１２は、複数の連結具１５を備えており、周方向に均等に分布するように配置されている。各連結具１５の中央部分は、膨出状、すなわち、少なくとも受け入れ部１４の支持面との摺動部において、外周面の断面が滑らかな凸曲線をなすようにに形成されている。図示の例では、外周面の全体が、球面に沿った形状、または回転楕円体の外縁部分と同様な形状に形成されている。

図１には、チャック本体２中に案内面１６が設けられ、この案内面１６に沿って各ロッドのカラー部１３が軸方向に案内された様子を示す。

コレット３が偶数の数の締付セグメント４を備え、これら締付セグメント４が、対（２個組み）をなすようにしてまとめ合わされている。締付セグメント４の各対は、それぞれ、内側のリングロッド１０または外側のリングロッド１１に、軸方向へ同時に移動するように、割り当てられている。通常、コレット３の締付セグメント４の間には、締付セグメント４同士を弾性的に連結する連結部材１７が配置されている。連結部材１７は、締付セグメント４間にてゴムパッドが加硫されてなる。

コレット３は、チャック本体２中に、交換可能に配置されている。図示の実施例においては、差し込み式のコレット３が、軸方向に固定されている。しかし、本発明の枠内において、コレット３が可動に案内されていても良い。このようにして下方への引き込みを行うようにすることができる。

チャック本体２には、図面に描かれているように、矩形状のワークをつかむのに適した形の一つのコレット３が差し込まれている。したがって、つかみ及び締付を行う間に、加工対象物は、コレット３が開いた状態にて締付セグメント４の間で位置決めされる。また、締付ロッド３の移動により、締付テーパー部６が軸方向に移動する。そのため、締付セグメント４が放射方向内側に移動し、外側のリングロッド１１及び内側のリングロッド１０のいずれかに割り当てられた第１のグループの締付セグメント４が、まず、ワークに当接する。そして、ワークは、このような締付の方向における中心に来るように、位置・姿勢が調整されて決められる。締付ロッド７がさらに移動すると、傾動可能な係合機構１２が機能することとなる。ワークに当接した締付セグメント４が、このために拘束された内側のリングロッド１０または外側のリングロッド１１の移動を防止するからである。そして、連結具１０が斜めの姿勢へとシフトした際、締付ロッド７がさらに移動し、残りの締付セグメント４、すなわち第２のグループの締め付けセグメント４が、ワークにおける直交するする側の側面、すなわち最初の締め付け面ではない残りの側面に当接する。この当接の方向でも、中央への締付が行われる。そのため、断面矩形における縦横の寸法のばらつきが埋め合わされる。原材料における寸法のばらつきは、優に±1.5mmに達することがある。

先端部チャックの形態をとった場合における本発明のコレット式チャックの縦断面図である。 図１における矢印IIの方向から見た場合の平面図である。 図１におけるIII-III断面を示す図である。 図３におけるIV-IV断面を示す図である。

符号の説明

１ コレット・チャック ２ チャック本体 ３ コレット
４ 締付セグメント ５ 締付テーパー面 ６ 締付テーパー部材
７ 締付ロッド ８ ピストン部 ９ ピストン室
１０ 内側リングロッド １１ 外側リングロッド
１２ 傾動可能な係合機構 １３ カラー部 １４ 受け入れ部
１５ 連結具 １６ 案内面 １７ 連結部材

Claims (12)

1. チャック本体(２)と、一つのコレットにまとめ合わされた複数の締付セグメント(４)と、これら締付セグメント(４)に当接してこれらを半径方向に移動させるための締付テーパー面(５)を備える締付テーパー部材(６)と、この締付テーパー部材(６)を軸方向に移動させるための、軸方向に移動可能な締付ロッド(７)とを備えるコレットチャックにおいて、
   締付テーパー部材(６)は、周方向に分割して設けられ、内側のリングロッド(１０)と外側のリングロッド(１１)とからなり、これらリングロッド(１０，１１)のテーパーセグメントは、周方向に補い合うように合わさって締付テーパー面(５)をなし、各リングロッドには、互いに向き合って配置される２つの締付セグメント(４)のみが当接しており、
   内側のリングロッド(１０)と外側のリングロッド(１１)とは、締付ロッド(７)を挟むように配置されており、軸方向位置を互いにシフトさせるように傾動可能な係合機構(１２)を介して締付ロッド(７)に連結されていることを特徴とするコレットチャック。
2. 締付ロッド(７)、内側のリングロッド(１０)、及び外側のリングロッド(１１)が、それぞれ、相互に重なり合わされる部分としての重ね合わせ部(１３)を備え、これに、傾動可能な係合機構(１２)が割り当てられていることを特徴とする請求項１に記載のコレットチャック。
3. コレット(３)及びその複数の締付セグメント(４)が、締付テーパー部材(６)の中に交換可能に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコレットチャック。
4. コレット(３)が偶数個の締付セグメント(４)を備え、これら締付セグメント(４)は、２個ずつが組をなし、この２個組が、同時に軸方向に移動するように内側のリングロッド(１０)または外側のリングロッド(１１)に割り当てられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコレットチャック。
5. 傾動可能な係合機構(１２)が、締付ロッド(７)の受け入れ部(１４)中に支持された連結具(１５)からなり、連結具(１５)の両端が、内側のリングロッド(１０)及び外側のリングロッド(１１)にそれぞれ係合していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコレットチャック。
6. 連結具(１５)の中央部分が玉状または膨出状に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のコレットチャック。
7. 連結具(１５)が複数備えられ、周方向に均等に分布するように配置されたことを特徴とする請求項５または６に記載のコレットチャック。
8. 各重ね合わせ部(１３)が、軸方向に、チャック本体(２)中にて案内面(１６)に沿って案内されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のコレットチャック。
9. 締付ロッド(７)がピストン部(８)を備え、このピストン部(８)がピストン室(９)中に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のコレットチャック。
10. 締付ロッド(７)が、伝動ロッドまたは伝動管を介して、押し動かし及び引き動かしの両方向への動作を行う締付シリンダーに接続していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のコレットチャック。
11. 隣り合う締付セグメント(４)の間には、これら締付セグメント(４)を弾性的に相互に接続する連結部材(１７)が配置されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のコレットチャック。
12. 連結部材(１７)が、締付セグメント(４)間にて加硫されたゴムパッドからなることを特徴とする請求項１１に記載のコレットチャック。
    

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