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

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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。
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