JP2009248212A - コレットチャック - Google Patents

Abstract

【課題】コレットチャックによって保持する被加工物または工具の抜け落ちを防止することにより、被加工物および工具の取付作業を容易にするとともに、被加工物、工具、および工作機械の破損や損傷を防止することができるコレットチャックを提供する。
【解決手段】コレットチャック２０は、外周面にテーパ面２４を備えた本体部２１で構成されている。本体部２１の一方の端部側には、スパナ掛け２２、および同本体部２１の一方の端部側を径方向内側に向って弾性変形可能にするためのすり割り２５が形成されている。また、本体部２１の他方の端部側外周面には、コレットチャック２０を加工機３０の主軸Ｐに取り付けるための雄ネジ部２３が形成されている。本体部２１の内側には、切削工具Ｔを挿入した状態で保持するための工具保持穴２６と、磁石２８を取り付けるための磁石取付穴２７とが形成されている。工具保持穴２６内に挿入された切削工具Ｔは、磁石２８によって吸着保持される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被加工物を除去加工する工作機械に装着され、被加工物または同被加工物を除去加工するための工具を保持するコレットチャックに関する。

従来から、被加工物を除去加工する工作機械、例えば、鉄鋼材を切削加工する旋盤やフライス盤においては、切削対象となる被加工物や同被加工物を切削するための切削工具（例えば、エンドミル）を主軸に固定するためにコレットチャックが用いられている（下記特許文献１参照）。
特開２００５−３１３２６３号公報

コレットチャックは、図４に示すように、外周面にテーパ面１１を備えた筒状体１２で構成されている。この筒状体１２の内側には、切削工具Ｔ（または被加工物）を挿入した状態で保持するための保持穴１３が形成されている。また、筒状体１２の一方の端部側には、図５に示すスパナＳ１を掛けるためのスパナ掛け１４が施されるとともに、同筒状体１２の一方の端部側を径方向内側に向って弾性変形可能にするためのすり割り１５が形成されている。さらに、筒状体１２の他方の端部側外周面には、コレットチャックを工作機械の主軸に取り付けるためのネジ部１６が形成されている。このように構成されたコレットチャック１０は、図５に示すように、保持穴１３内に工具Ｔが挿入された状態で工作機械の主軸Ｐ内に挿入されてスパナＳ１，Ｓ２によって締め付け固定される。これにより、コレットチャック１０の保持穴１２の穴径が縮小して工具Ｔがコレットチャック１０に保持される。

しかしながら、このようなコレットチャック１０においては、コレットチャック１０が工作機械の主軸Ｐに取り付けられていない状態、および工作機械の主軸Ｐに対するコレットチャック１０の締め付けが不完全な状態では、保持穴１３から工具Ｔが抜け落ちることがある。具体的には、コレットチャック１０を工作機械の主軸Ｐに着脱する作業においては、コレットチャック１０が緩んだ瞬間に保持した工具Ｔが抜け落ちる。この場合、作業者は両手でスパナＳ１，Ｓ２の操作を行うため、抜け落ちる工具Ｔを保持することは困難である。

特に、コレットチャック１０を工作機械の主軸Ｐから取り外す際には、主軸Ｐに固く締め付けられたコレットチャック１０を緩めるには相当の力が必要であるため、コレットチャック１０を必要以上に一気に緩め過ぎて工具Ｔを落下させることが頻発する。このため、工具Ｔの破損や、落下した工具Ｔによる被加工物または工作機械の損傷が生じるという問題がある。また、このような問題は、被加工物を保持するコレットチャックにおいても同様に生じる。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、コレットチャックによって保持する被加工物または工具の抜け落ちを防止することにより、被加工物および工具の取付作業を容易にするとともに、被加工物、工具、および工作機械の破損や損傷を防止することができるコレットチャックを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、被加工物を除去加工する工作機械に装着され、被加工物または同被加工物を除去加工するための工具を保持するコレットチャックであって、筒状に形成された本体部に、被加工物または工具を保持する保持穴と、保持穴を径方向に沿って弾性変形可能とするためのすり割部と、保持穴内に位置する被加工物または工具を吸着するための磁石とを備えたことにある。

このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、被加工物または工具を保持するコレットチャックの本体部に、被加工物または工具を吸着する磁石が設けられている。このため、コレットチャックが工作機械の主軸に取り付けられていない状態、およびコレットチャックの工作機械の主軸への締め付けが不完全な状態であっても、磁石が保持穴内に挿入された被加工物または工具を吸着して抜け落ちを防止する。また、コレットチャックを工作機械の主軸に着脱する際においても、被加工物または工具は磁石に吸着されているためコレットチャックからの抜け落ちが防止される。これらの結果、被加工物および切削工具の取付作業が容易になるとともに、被加工物、工具、および工作機械の破損や損傷を防止することができる。

また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記コレットチャックにおいて、前記磁石は、本体部における筒内に設けられていることにある。これによれば、本体部の保持穴内に挿入された被加工物または工具を直接吸着することができより確実に保持することができる。すなわち、被加工物または工具のコレットチャックからの抜け落ちがより防止され、被加工物、工具、および工作機械の破損や損傷をより防止することができる。また、磁石が本体部の内部に設けられているため、工作機械の主軸に装着する際の障害となり成り難く、幅広い工作機械に装着することができる。

また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記コレットチャックにおいて、前記磁石は、保持穴の軸線上に配置され、同保持穴内に挿入された被加工物または工具の端面に接触した状態で吸着することにある。これによれば、保持穴内に挿入された被加工物または工具は、被加工物または工具の各端面が磁石に突き当る位置まで挿入される。すなわち、被加工物または工具のコレットチャック内に挿入される部分の長さは常に一定である。したがって、例えば、同じ長さの被加工物または工具をコレットチャックに付け替える場合には、コレットチャックの先端部から突出する被加工物または工具の突出量は常に一定となる。このため、コレットチャックに被加工物または工具を付け替える際の前記突出量の調整が不要となり、付け替え作業の効率が向上する。

また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記コレットチャックにおいて、前記磁石は、ネオジム磁石で構成されることにある。これによれば、ネオジム磁石は強力な磁力を有しているため、被加工物または工具をより確実に吸着することができる。これにより、被加工物または工具のコレットチャックからの抜け落ちがより防止され、被加工物、工具、および工作機械の破損や損傷をより防止することができる。

以下、本発明に係るコレットチャックの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係るコレットチャック２０を示しており、（Ａ）はコレットチャック２０の斜視図、（Ｂ）は図１（Ａ）に示したＡ−Ａ線から見たコレットチャック２０の断面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。このコレットチャック２０は、図３に示した加工機３０の主軸Ｐに切削工具Ｔ（図１において二点鎖線で示す）を保持させる際に用いられるものである。なお、本実施形態においては、切削工具Ｔとしてエンドミルを用いる。

このコレットチャック２０は、筒状に形成された本体部２１によって構成されている。本体部２１は、鉄鋼材を略円筒状に形成した部材であり、一方（図示左側）の端部外周面にスパナを掛けるためのスパナ掛け２２が形成されているとともに、他方（図示右側）の端部外周面に雄ネジ部２３がそれぞれ形成されている。本体部２１の外周面中央部には、スパナ掛け２２側から雄ネジ部２３側に向って小径となるテーパ部２４が形成されている。また、本体部２１には、スパナ掛け２２からテーパ部２４に亘ってスリット状のすり割り２５が形成されている。このすり割り２５は、本体部２１の一方（図示左側）の端部を径方向内側に向って弾性変形可能とするためのものである。

本体部２１の内部には、本体部２１の軸線に沿って工具保持穴２６および磁石取付穴２７がそれぞれ形成されている。工具保持穴２６は、切削工具Ｔを保持するための穴であり、本体部２１の一方（図示左側）の端部側に形成された小径部２６ａと、同本体部２１の中央部に形成された大径部２６ｂとから構成されている。これらのうち、小径部２６ａは、工具保持穴２６内に挿入されて保持される切削工具Ｔの直径に対して所定の嵌め合い関係となる径に形成されている。

一方、磁石取付穴２７は、工具保持穴２６の大径部２６ｂより大径に形成されており、同大径部２６ｂに連通した状態で本体部２１の他方（図示右側）の端部側に形成されている。この磁石取付穴２７は、本体部２１の他方（図示右側）の端面から所定の深さで形成されているとともに、同磁石取付穴２７の底部に磁石２８が設けられている。

磁石２８は、磁石取付穴２７の内径に対応する円柱状に形成されたネオジム磁石で構成されており、工具保持穴２６の大径部２６ｂの他方（図示右側）の端面を閉塞した状態で磁石取付穴２７内に接着剤により固着されている。この磁石２８は、工具保持穴２６内に挿入された切削工具Ｔを吸着して工具保持穴２６内から切削工具Ｔが抜け落ちない程度の吸着力を発揮する磁力を備えている。

次に、上記のように構成したコレットチャック２０の作動について説明する。まず、作業者は、コレットチャック２０における本体部２１の工具保持穴２６内に切削工具Ｔの一方の端部（図示右側）を挿入する。この場合、図２に示すように、作業者は、切削工具Ｔの一方の端部（図示上側）が磁石取付穴２７内に固着された磁石２８に突き当るまで切削工具Ｔを挿入する。これにより、切削工具Ｔは磁石２８により吸着されて本体部２１から抜け落ちない状態となる。

次に、作業者は、切削工具Ｔが吸着保持されたコレットチャック２０を加工機３０の主軸Ｐに装着する。本実施形態において、加工機３０は図示しないテーブル上に固定された被加工物ＷＫ（図示において二点鎖線で示す）に対して上方に配置された主軸Ｐに保持させた切削工具Ｔを回転させるとともに３軸方向に相対変位させながら被加工物に切削工具Ｔを接触させて切削加工を行う工作機械である。

作業者は、切削工具Ｔが吸着保持されたコレットチャック２０を加工機３０の主軸Ｐに挿入して回転操作することによりコレットチャック２０を主軸Ｐに仮保持させる。この場合、切削工具Ｔはコレットチャック２０に吸着されているため、コレットチャック２０が主軸Ｐに不完全に取り付けられた状態であっても抜け落ちることはない。次に、作業者は、図５に示す従来例と同様に、２つのスパナＳ１，Ｓ２を用いてコレットチャック２０を主軸Ｐに締め付けて固定する。この場合、コレットチャック２０を主軸Ｐ内に締め付ける際、本体部２１のテーパ部２４が主軸Ｐの内周面に形成されたテーパ面（図示せず）に押される。このため、本体部２１の一方の端部が径方向内側に向って弾性変形することにより、工具保持穴２６の内径が縮小して切削工具Ｔが強固に保持される。これにより、切削工具Ｔがコレットチャック２０を介して主軸Ｐに完全に装着される。

作業者は、切削工具Ｔが主軸Ｐに完全に装着された状態で被加工物ＷＫの切削加工を行う。この被加工物の切削加工の過程、または切削加工の終了において切削工具Ｔを主軸Ｐから取り外す場合には、作業者は、前記スパナＳ１，Ｓ２を用いて主軸Ｐに締め付けられたコレットチャック２０を緩める。この場合、コレットチャック２０が強固に主軸Ｐに締め付けられているため、コレットチャック２０を必要以上に一気に緩め過ぎる場合がある。しかし、切削工具Ｔは、コレットチャック２０に吸着されているため、コレットチャック２０が主軸Ｐに不完全に取り付けられた状態であっても抜け落ちることはない。このため、コレットチャック２０の下方に位置する被加工物ＷＫを損傷することもない。

したがって、作業者は、コレットチャック２０の内部にて磁石２８によって吸着保持された切削工具Ｔを下方に向って引っ張ることにより、切削工具Ｔを工具保持穴２６から引き抜きコレットチャック２０から取り外すことができる。そして、異なる切削工具Ｔをコレットチャック２０に保持させる際には、新たな切削工具Ｔをコレットチャック２０の工具保持穴２６に挿入して前記と同様の手順で締め付け固定する。

この場合、前記取り外した切削工具Ｔと長さが同じ切削工具Ｔをコレットチャック２０に保持させる場合、コレットチャック２０の先端部から突出する切削工具Ｔの突出量は同じである。これは、本体部２１内の所定の位置に配置された磁石２８に切削工具Ｔの端面が突き当るまで挿入されるためである。したがって、長さが同じ切削工具Ｔである限りコレットチャック２０の先端部から突出する切削工具Ｔの突出量は常に一定となる。このため、コレットチャック２０に切削工具Ｔを付け替える際の前記突出量の調整が不要となり、付け替え作業の効率が向上する。

また、被加工物ＷＫの切削加工を終了してコレットチャック２０を主軸Ｐから取り外す場合には、コレットチャック２０を手で回転操作することにより主軸Ｐから取り外すことができる。なお、コレットチャック２０を主軸Ｐから取り外す場合には、コレットチャック２０に切削工具Ｔを保持させた状態で主軸Ｐから取り外すようにしてもよい。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、切削工具Ｔを保持するコレットチャック２０の本体部２１に、切削工具Ｔを吸着する磁石２８が設けられている。このため、コレットチャック２０が加工機３０の主軸Ｐに取り付けられていない状態、およびコレットチャック２０の加工機３０の主軸Ｐへの締め付けが不完全な状態であっても、磁石２８が工具保持穴２６内に挿入された切削工具２８を吸着して抜け落ちを防止する。また、コレットチャック２０を加工機３０の主軸Ｐに着脱する際においても、切削工具Ｔは磁石２８に吸着されているためコレットチャック２０からの抜け落ちが防止される。これらの結果、被加工物ＷＫおよび切削工具Ｔの取付作業が容易になるとともに、被加工物ＷＫ、切削工具Ｔ、および加工機３０の破損や損傷を防止することができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、磁石２８をコレットチャック２０の本体部２１内に配置した。しかし、磁石２８は、工具保持穴２６内に位置する切削工具Ｔを吸着することができる位置に配置すれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、主軸Ｐ内に挿入されるコレットチャック２０の本体部２１の端面部に磁石Ｐを接着固定して配置してもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、磁石２８をコレットチャック２０の本体部２１内において、工具保持穴２６の軸線上に配置した。しかし、磁石２８は、工具保持穴２６内に位置する切削工具Ｔを吸着することができる位置に配置すれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、工具保持穴２６内に位置する切削工具Ｔの外周面に接するようにリング状に形成した磁石２８を配置するように構成してもよい。これによっても、コレットチャック２０からの切削工具Ｔの抜け落ちを防止して、被加工物ＷＫ、切削工具Ｔ、および加工機３０の破損や損傷を防止することができる。

また、上記実施形態においては、磁石２８をネオジム磁石で構成した。しかし、磁石２８は、工具保持穴２６内に位置する切削工具Ｔを吸着することができればネオジム磁石以外の磁石を用いてもよいことは、当然である。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、コレットチャック２０に切削工具Ｔを保持させる例について説明した。しかし、コレットチャック２０は、柱状の被加工物ＷＫを保持させるものであってもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るコレットチャックを示しており、（Ａ）はコレットチャックの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示したＡ−Ａ線から見たコレットチャックの断面図である。 図１に示すコレットチャックへ切削工具の取り付け状態を示す断面図である。 図１に示すコレットチャックが装着される加工機を示す斜視図である。 従来例に係るコレットチャックを示す斜視図である。 従来例、および本発明においてコレットチャックを主軸に装着する過程を説明するための説明図である。

符号の説明

Ｔ…切削工具、Ｓ１，Ｓ２…スパナ、ＷＫ…被加工物、Ｐ…主軸、２０…コレットチャック、２１…本体部、２２…スパナ掛け、２３…雄ネジ部、２４…テーパ部、２５…すり割り、２６…工具保持穴、２７…磁石取付穴、２８…磁石、３０…加工機。

Claims (4)

1. 被加工物を除去加工する工作機械に装着され、前記被加工物または同被加工物を除去加工するための工具を保持するコレットチャックであって、
   筒状に形成された本体部に、
   前記被加工物または前記工具を保持する保持穴と、
   前記保持穴を径方向に沿って弾性変形可能とするためのすり割部と、
   前記保持穴内に位置する前記被加工物または前記工具を吸着するための磁石とを備えたことを特徴とするコレットチャック。
2. 請求項１に記載したコレットチャックにおいて、
   前記磁石は、前記本体部における筒内に設けられていることを特徴とするコレットチャック。
3. 請求項１または請求項２に記載したコレットチャックにおいて、
   前記磁石は、前記保持穴の軸線上に配置され、同保持穴内に挿入された前記被加工物または前記工具の端面に接触した状態で吸着することを特徴とするコレットチャック。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載したコレットチャックにおいて、
   前記磁石は、ネオジム磁石で構成されていることを特徴とするコレットチャック。