JP2007130715A - Collet chuck device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械の主軸装置に設けられ、工作物をクランプするコレットチャック装置に関するもので、特に、工作物の変更に伴う段取替えを容易にしたコレットチャック装置に関するものである。 The present invention relates to a collet chuck device that is provided in a spindle device of a machine tool and clamps a workpiece, and more particularly to a collet chuck device that facilitates setup change accompanying a change of a workpiece.
センタによって支持された工作物を回転駆動する駆動手段として、工作物の軸端を拡縮可能なコレットスリーブによってクランプするコレットチャック装置が広く用いられている。この種のコレットチャック装置は、コレットスリーブの拡縮量を大きく取れないため、工作物が変更された場合には、工作物の径に対応したコレットスリーブに交換する段取替えが必要となる。 As drive means for rotationally driving a workpiece supported by a center, a collet chuck device that clamps a shaft end of the workpiece with a collet sleeve that can be expanded and contracted is widely used. In this type of collet chuck device, since the collet sleeve cannot be enlarged or reduced, it is necessary to replace the collet sleeve with a collet sleeve corresponding to the diameter of the workpiece when the workpiece is changed.
従来、段取替えを容易にしたコレットチャック装置として、特許文献1に記載されたコレットチャック装置が知られている。特許文献1に記載のものは、コレットスリーブを主コレットと補助コレットとによって構成し、工作物の変更に伴う段取替え時には、主コレット内より補助コレットを取り外し、別の補助コレットを主コレット内に挿入するようにしたものである。
しかしながら、上記した特許文献1に記載されたものにおいては、補助コレットの後端を主軸(連結面板)の先端に設けた凹部に単に嵌合するだけであるので、補助コレットとセンタとの芯出し精度が保障されず、芯出し精度を確保するために長時間の段取替えを必要とする問題があった。 However, in the one described in Patent Document 1 described above, the rear end of the auxiliary collet is simply fitted into the recess provided at the front end of the main shaft (connecting face plate). There is a problem that accuracy is not guaranteed and long-time setup change is required to ensure centering accuracy.
また、工作物の種類によっては、補助コレットのみでなく、センタをも交換する必要があるが、上記した特許文献1に記載されたものにおいては、容易にセンタを交換することができない。 Further, depending on the type of workpiece, it is necessary to replace not only the auxiliary collet but also the center. However, in the case described in Patent Document 1, the center cannot be easily replaced.
本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、センタ支持部材とコレットスリーブとを芯出した状態でサブアッシ化することにより、工作物の変更に伴う段取替えを容易にしたコレットチャック装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and by making the sub-assemblies with the center support member and the collet sleeve centered, it is easy to change the setup accompanying the change of the workpiece. An object of the present invention is to provide a collet chuck device.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、回転可能な主軸と、該主軸に形成されたシリンダに摺動可能に嵌装されたピストンと、該ピストンに設けたテーパ面に係合するテーパ面を外周に設けた第1コレットスリーブと、該第1コレットスリーブの内方に配置され第1コレットスリーブによって拡縮されて工作物の外周を把持する第2コレットスリーブと、工作物をセンタ支持するセンタとを有するコレットチャック装置において、前記センタを嵌着したセンタ支持部材を備え、該センタ支持部材に前記主軸に形成した嵌合部に嵌合する芯出し嵌合面を設け、前記センタ支持部材と前記第2コレットスリーブとを芯出しかつ一体結合してサブアッシを構成し、該サブアッシ化したセンタ支持部材および第2コレットスリーブを、工作物の種類に応じて前記主軸に着脱可能に装着するようにしたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 includes a rotatable main shaft, a piston slidably fitted in a cylinder formed on the main shaft, and a tapered surface provided on the piston. A first collet sleeve provided with an engaging tapered surface on the outer periphery; a second collet sleeve disposed inside the first collet sleeve and expanded and contracted by the first collet sleeve to grip the outer periphery of the workpiece; and the workpiece In the collet chuck device having a center for supporting the center, the center support member is provided with a center support member to which the center is fitted, and the center support member is provided with a centering fitting surface for fitting to a fitting portion formed on the main shaft, The center support member and the second collet sleeve are centered and integrally coupled to form a sub-assembly, and the sub-assembled center support member and the second collet sleeve are It is characterized in that it has to be detachably attached to the main spindle depending on the type of crop.
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記サブアッシは、前記センタ支持部材の外周に形成した嵌合部に前記第2コレットスリーブの内周に形成した芯出し嵌合面を嵌合して一体結合してなるものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the sub-assembly fits a centering fitting surface formed on the inner periphery of the second collet sleeve to a fitting portion formed on the outer periphery of the center support member. And are integrally coupled.
請求項3に記載の発明は、請求項1もしくは請求項2において、前記嵌合部は、インロー部にて構成されているものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the fitting portion is configured by an inlay portion.
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記第1コレットスリーブに形成したスリット部と、第2コレットスリーブに形成したスリット部は、円周方向の同一角度位相に配列されているものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the slit portion formed in the first collet sleeve and the slit portion formed in the second collet sleeve are arranged in a circumferential direction. They are arranged at the same angular phase.
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記サブアッシには、前記工作物の位相と前記主軸の位相を一致させるための位相基準が設けられているものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the sub-assembly is provided with a phase reference for making the phase of the workpiece coincide with the phase of the main shaft. Is.
請求項1に係る発明によれば、主軸に形成した嵌合部に嵌合するセンタ支持部材と、工作物の外周を把持する第2コレットスリーブとを、芯出しかつ一体結合してサブアッシを構成し、サブアッシ化したセンタ支持部材および第2コレットスリーブを、工作物の種類に応じて主軸に着脱可能に装着するようにしたので、予め機外でサブアッシ化したセンタ支持部材および第2コレットスリーブを主軸に装着するだけで、第2コレットスリーブをセンタに対して正確に芯出しできるようになり、段取替えを迅速かつ容易に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the center support member that fits into the fitting portion formed on the main shaft and the second collet sleeve that grips the outer periphery of the workpiece are centered and integrally coupled to form a sub-assembly. In addition, since the center support member and the second collet sleeve that are sub-assembled are detachably attached to the main shaft in accordance with the type of workpiece, the center support member and the second collet sleeve that have been sub-assembled in advance outside the machine are attached. The second collet sleeve can be accurately centered with respect to the center only by being mounted on the main shaft, and the setup change can be performed quickly and easily.
請求項2に係る発明によれば、サブアッシは、センタ支持部材の外周に形成した嵌合部に第2コレットスリーブの内周に形成した芯出し嵌合面を嵌合して一体結合したものであるので、センタ支持部材と第2コレットスリーブとの芯出しを、機外において容易に行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the sub-assembly is integrally joined by fitting the centering fitting surface formed on the inner periphery of the second collet sleeve to the fitting portion formed on the outer periphery of the center support member. Therefore, centering of the center support member and the second collet sleeve can be easily performed outside the machine.
請求項3に係る発明によれば、嵌合部をインロー部にて構成したので、上記した請求項1もしくは請求項2と同様な効果が期待できる。 According to the invention of claim 3, since the fitting portion is formed by the spigot portion, the same effect as that of claim 1 or claim 2 can be expected.
請求項4に係る発明によれば、第1コレットスリーブに形成したスリット部と、第2コレットスリーブに形成したスリット部が、円周方向の同一角度位相に配列されているので、互いに係合する第1および第2コレットスリーブの係合面がスリット部のエッジによって削られることがなく、センタに対する芯出し精度を長期にわたって確保することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the slit portion formed in the first collet sleeve and the slit portion formed in the second collet sleeve are arranged at the same angular phase in the circumferential direction, and therefore engage with each other. The engaging surfaces of the first and second collet sleeves are not scraped by the edges of the slit portions, and the centering accuracy with respect to the center can be ensured for a long period of time.
請求項5に係る発明によれば、サブアッシには、工作物の位相と主軸の位相を一致させるための位相基準が設けられているので、位相基準が必要なカムシャフトやクランクシャフト等の工作物に利用することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the sub-assembly is provided with a phase reference for making the phase of the workpiece coincide with the phase of the main shaft. Therefore, a workpiece such as a camshaft or a crankshaft that requires the phase reference. Can be used.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1および図2は、例えば、カムシャフトのような位相基準が必要な工作物Wをクランプするコレットチャック装置10を示すもので、当該コレットチャック装置10は、研削盤等の工作機械の主軸装置11に装着されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a
主軸装置11には主軸13が回転可能に支持され、主軸13の先端面に主軸面板14がボルト15によって固定されている。主軸面板14の先端面には円筒部材17がボルト18によって固定され、円筒部材17の内方には第1コレットスリーブ19の基端部がボルト20によって、主軸中心O1と同心上に固定されている。円筒部材17と第1コレットスリーブ19との間には、コレット作動用のシリンダ21が形成され、シリンダ21にピストン22が主軸軸線方向に摺動可能に嵌装されている。なお、ピストン22は回り止めピン23により、主軸面板14に対して回り止めされている。ピストン22によって区画されたシリンダ21の前後室21a、21bには、円筒部材17および主軸面板14に形成された油路24a、24bがそれぞれ接続され、これら油路24a、24bは主軸13に形成された油路を介して図略の圧油供給源に接続されている。
A
ピストン22の先端部は主軸13の前方に延在され、その外周面は円筒部材17の内周面に摺動可能に嵌合する円筒状に形成され、内周には先端に向かって半径方向内方に傾斜するテーパ面22aが形成されている。第1コレットスリーブ19の先端部も同様に主軸13の前方に延在され、その外周にはピストン22のテーパ面22aに合致する形状のテーパ面19aが形成され、内周面は円筒状に形成されている。これにより、ピストン22が主軸13の後方(図1の左方向)に摺動されることにより、ピストン22のテーパ面22aによって第1コレットスリーブ19の先端部が内方に縮径されるようになっている。
The front end portion of the
主軸面板14の内周には、主軸中心O1と同心的にインロー部25が形成され、インロー部25にはセンタ支持部材26の外周に形成された芯出し嵌合面26aが着脱可能に嵌合されるようになっている。センタ支持部材26は、位相決めピン27により角度位相を規制されて主軸面板14に対し取付けられる。センタ支持部材26の中心部には、工作物Wの一端をセンタ支持するセンタ28が主軸中心O1上に嵌着されている。
An
センタ支持部材26の先端部には、主軸面板14の先端面に当接するフランジ部26bが形成され、フランジ部26bの外周には、図3に示すように、芯出し嵌合面26aと同心上にインロー部30が形成されている。インロー部30には、工作物Wの外周を把持する第2コレットスリーブ31の基端部の内周に形成された芯出し嵌合面31aが芯出し嵌合され、第2コレットスリーブ31の基端部は、ボルト32によってセンタ支持部材26に芯出し固定されている。第2コレットスリーブ31の先端部の外周には、第1コレットスリーブ19の内周面に当接可能な円筒状の当接面31bが形成され、内周には工作物Wの軸端外周を把持する把持面31cが形成されている。
A
第2コレットスリーブ31の把持面31cの内径は、工作物Wの軸端の外径に応じた寸法に設定されている。そして、工作物の種類に応じて異なる内径を備えた複数の第2コレットスリーブ31が予め用意されており、工作物Wの変更に応じて適宜交換されるようになっている。第2コレットスリーブ31は、主軸13(主軸装置11)に装着するに先立って、予めセンタ支持部材26のインロー部30に芯出し嵌合面31aが嵌合されて芯出し組付けされるとともに、サブアッシ化され、このサブアッシの状態で、第2コレットスリーブ31およびセンタ支持部材26を貫通するボルト33によって、主軸面板14の先端面に着脱可能に取付けられるようになっている。
The inner diameter of the
センタ支持部材26の先端面には、リング状の位相決めブロック35がボルト36によって着脱可能に取付けられ、位相決めブロック35の所定の角度位置に2面取りされた係合溝35a(図3参照)が半径方向に形成されている。係合溝35aには工作物Wの端面に取付けられた位相基準ピンW1が係合されるようになっており、工作物Wは主軸13に対して定められた角度位置に位置決めされる。
A ring-
上記した第1および第2コレットスリーブ19、31の軸方向の中央部には、薄肉部がそれぞれ形成され、また、第1および第2コレットスリーブ19、31の円周上には、それぞれ同じ数の複数(実施の形態においては、6つ)のスリット部19b,31dが形成されている。これにより、第1および第2コレットスリーブ19、31の先端部は、半径方向に弾性変形可能(拡縮可能)となっている。第1および第2コレットスリーブ19、31の各スリット部19b,31dは、図2から明らかなように、同一位相に配置され、スリット部19b,31dのエッジ部によってコレットスリーブ19、31の当接面が削られないようにしている。
A thin portion is formed at the axial center of each of the first and
次に、上記した構成の実施の形態における動作について説明する。工作物Wの加工に先立って、まず、工作物Wに対応した第2コレットスリーブ31に取替える段取替えについて説明する。
Next, the operation in the embodiment having the above-described configuration will be described. Prior to machining the workpiece W, first, the setup change to be replaced with the
主軸装置11の前方よりボルト33を取り外し、その状態で、センタ支持部材26を主軸13の後方より、冶具を用いて押し出すことにより、センタ支持部材26および第2コレットスリーブ31がサブアッシ状態で主軸面板14より取り外される。
The
続いて、機外において、ボルト32を取り外して、センタ支持部材26より使用済の第2コレットスリーブ31および位相決めブロック35を取り外し、しかる後、次に加工すべき工作物Wに対応した第2コレットスリーブ31の芯出し嵌合面31aをセンタ支持部材26のインロー部30に嵌合させて芯出し、その状態でボルト32によって固定する。また、次に加工すべき工作物Wに対応した位相決めブロック35を、ボルト36によってセンタ支持部材26に固定する。
Subsequently, outside the machine, the
このようにして、サブアッシ化した状態で、センタ支持部材26の芯出し嵌合面26を位相決めピン27に係合する角度位相で、主軸面板14のインロー部25に芯出し嵌合面26aを嵌合させ、ボルト33によって主軸面板14に固定する。これにより、第2コレットスリーブ31は、センタ28と同心(主軸回転中心O1)上に芯出し位置決めされる。
In this manner, the centering
この場合、センタ支持部材26を複数(少なくとも2つ)用意しておけば、前の工作物Wを加工している間に、機外において、もう1つのセンタ支持部材26に、次に予定している工作物Wに対応した第2コレットスリーブ31を芯出し組付けすることが可能となり、工作物Wの変更に伴う段取替えをより迅速に行うことができる。
In this case, if a plurality (at least two) of the
しかる状態で、加工すべき工作物Wを、作業者の手作業で、あるいは工作物搬入出装置を用いて、主軸装置11に装着する。かかる工作物Wの装着は、工作物Wに設けた位相基準ピン36を位相決めブロック35の係合溝35aに係合するとともに、工作物Wの軸端に形成したセンタ穴をセンタ28に係合し、その状態で、図略の圧油供給源より油路24aを介してシリンダ21の前部室21aに圧油を供給すると、ピストン22が後退され、これによって、ピストン22のテーパ面22aにより第1コレットスリーブ19の先端部が縮径され、その結果、第2コレットスリーブ31の先端部が縮径されて工作物Wが把持される。
In an appropriate state, the workpiece W to be machined is mounted on the
この場合、主軸装置11に取付けられた第2コレットスリーブ31は、上記したようにインロー部25、30により、主軸面板14に対してセンタ支持部材26が芯出しされ、かつこのセンタ支持部材26に対して第2コレットスリーブ31が芯出しされているため、予め機外でサブアッシ化したセンタ支持部材26および第2コレットスリーブ31を主軸面板14に取付けるだけで、第2コレットスリーブ31を主軸中心O1上に位置決めでき、煩雑な芯出し作業を不要にできる。
In this case, the
なお、主軸装置11に第2コレットスリーブ31を装着した後に、必要に応じて、センタ28に対する第2コレットスリーブ31の芯出し精度を確認する工程を追加してもよい。この芯出し精度の確認は、第2コレットスリーブ31を工作物把持位置に作動した状態で、第2コレットスリーブ31の内周の振れを測定することによって行い得る。そして、所要の芯出し精度が確保できない場合には、再び機外で芯出し作業をやり直すなどの必要な処置を施すようにする。
In addition, after attaching the
工作物Wの加工が終了して、工作物Wを主軸装置11より取り外す場合には、圧油の給排が切替えられて、圧油が油路24bを介してシリンダ21の後部室21bに供給される。これによって、ピストン22が前進され、第1コレットスリーブ19および第2コレットスリーブ31の各先端部が、弾性復元力により拡径されて、工作物Wを開放する。その状態で、作業者の手作業で、あるいは工作物搬入出装置によって工作物Wを主軸装置11より搬出する。
When the machining of the workpiece W is completed and the workpiece W is removed from the
上記した実施の形態によれば、予め機外で、センタ支持部材26に第2コレットスリーブ31をインロー部30によって芯出しできるので、第2コレットスリーブ31を取付けたセンタ支持部材26を主軸面板14に形成したインロー部25に嵌合するだけで、第2コレットスリーブ31を主軸中心O1上に確実に位置決めでき、煩雑な芯出し作業を不要にできるようになる。
According to the above-described embodiment, since the
また、第1および第2コレットスリーブ19、31は、スリット部19b、31dの位相が一致するように位置決めされているため、互いに係合する第1コレットスリーブ19の内周と第2コレットスリーブ31の外周との当接面が、スリット部19b、31dのエッジによって削られることがなく、第1および第2コレットスリーブ19、31の係合面が偏摩耗することを防止できる。従って、長期の使用によっても、センタ28に対する第2コレットスリーブ31の芯出し精度が損なわれることがない。
Further, since the first and
上記した実施の形態においては、センタ支持部材26を嵌合するインロー部25を、主軸13に取付けた主軸面板14に設けた例について説明したが、主軸面板14は主軸13に一体形成することもできる。従って、請求項における主軸とは、実施の形態における主軸13に限定されるものではなく、主軸13に一体に取付けた部材(例えば主軸面板14)も含むものである。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、上記した実施の形態においては、第2コレットスリーブ31をインロー部30によって芯出して組付けしたセンタ支持部材26を、主軸面板14に形成したインロー部25に嵌合させるようにしたが、第2コレットスリーブ31をセンタ支持部材26に半径方向に位置調整可能に取付け、機外において、第2コレットスリーブ31をセンタ支持部材26に対して半径方向に位置調整して芯出しておき、その状態で第2コレットスリーブ31をセンタ支持部材26にボルトによって一体に結合するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
さらに、上記した実施の形態においては、センタ支持部材26あるいは第2コレットスリーブ31を、主軸面板14あるいはセンタ支持部材26に形成したインロー部25、30に芯出し嵌合させるようにしたが、芯出し嵌合は必ずしもインロー部に限定されるものではなく、テーパであってもよいものである。
Further, in the above-described embodiment, the
なお、上記した実施の形態においては、位相基準が必要なカムシャフトのような工作物をクランプするコレットチャック装置について述べたが、位相基準が必要な工作物としては、カムシャフトに限らず、クランクシャフトあるいは偏心部を持った工作物にも本発明は、適用可能である。また、本発明は、位相基準が不要な円筒状工作物にも適用できるものであり、工作物Wの位相基準ピンに係合する位相決めブロックは、本発明にとって必ずしも必要な要件ではない。 In the above-described embodiments, the collet chuck device that clamps a workpiece such as a camshaft that requires a phase reference has been described. However, the workpiece that requires a phase reference is not limited to a camshaft, The present invention can also be applied to a workpiece having a shaft or an eccentric portion. The present invention can also be applied to a cylindrical workpiece that does not require a phase reference, and the phasing block that engages the phase reference pin of the workpiece W is not necessarily a requirement for the present invention.
10…コレットチャック装置、11…主軸装置、13…主軸、14…主軸面板、19…第1コレットスリーブ、19a…テーパ面、19b…スリット部、21…シリンダ、22…ピストン、22a…テーパ面、25…嵌合部(インロー部)、26…センタ支持部材、26a…芯出し嵌合面、26b…フランジ部、28…センタ、30…嵌合部(インロー部)、31…第2コレットスリーブ、31a…芯出し嵌合面、31b…当接面、31c…把持面、31d…スリット部、35…位相決めブロック、W…ワーク、W1…位相基準ピン。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
5. The collet chuck device according to claim 1, wherein a phase reference for matching the phase of the workpiece and the phase of the main shaft is provided in the sub-assembly. 6.
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