JP3081223B2 - チャックの迅速交換装置 - Google Patents

チャックの迅速交換装置

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JP3081223B2
JP3081223B2 JP02255694A JP25569490A JP3081223B2 JP 3081223 B2 JP3081223 B2 JP 3081223B2 JP 02255694 A JP02255694 A JP 02255694A JP 25569490 A JP25569490 A JP 25569490A JP 3081223 B2 JP3081223 B2 JP 3081223B2
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clamp
chuck
sleeve
clamp head
wedge
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康二郎 太田
義仁 黒木
良雄 白砂
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Kitagawa Iron Works Co Ltd
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Kitagawa Iron Works Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、工作機械のスピンドルに装着されるチャッ
クの迅速交換装置に関するものである。
【従来の技術とその問題点】
特開昭62−277206に示される通り、回転スピンドル1
に装着されているクランプヘッド7に工作物保持手段2
を固定する場合、クランプヘッド7に備えられているシ
ョートテーパ19の芯出手段と工作物保持手段フランジ21
中にあるショートテーパ受入部が対応し、引込管12の軸
方向移動に伴い、ボルト頭部10が半径方向外方へ押圧さ
れ、工作物保持手段フランジ21及び工作物保持手段2自
身がクランプヘッド7に向って引かれ、ショートテーパ
19上で芯出しが行われ、且つクランプヘッド7に固定さ
れる。同時に引込管12の軸方向移動はクランプヘッド28
の回転と連動し、軸継手36によって工作物保持手段2の
軸方向移動によって工作物保持手段2の開閉を行う。中
央クランプ部4に連結可能となる。 この場合、ショートテーパ19でクランプヘッド7の軸
芯と工作物保持手段2の軸芯が一致すべく芯出しが行わ
れるが、工作物保持手段フランジ21及び工作物保持手段
2をクランプヘッド7に向けて引付ける作用力は、引込
管12の軸方向移動に伴うボトル頭部10が半径方向外方へ
押圧されることにより、テーパ面として構成されている
側壁24と、それに対応したテーパ面を有するボルト頭部
10の楔作用によって得られる。 この際、クランプ部分9、楔形伝動装置11、ボルト頭
部10のテーパ面、側壁24のテーパ面の加工公差、あるい
は楔形伝動装置11が、その自重によるクランプヘッド7
の軸芯からの芯ずれにより、各々のボルト頭部10と側壁
24とで生じる前記作用力は決して均等なものとならず、
軸芯から離れたところでの前記作用力は各々異なったモ
ーメントとして工作物保持手段フランジ21に作用するた
め、工作物保持手段フランジ21及び工作物保持手段2
は、クランプヘッド7に対しショートテーパ19上で傾い
て引付け固定されることとなり、クランプヘッド7の軸
芯と工作物保持手段2の軸芯を一致させることができな
かった。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る従来のチャック迅速交換装置の欠点を
みごとに解決するものであり、チャック手段をクランプ
ヘッドに高精度に取付け固定するうえでクランプスリー
ブの作用力を極めて均等な作用力に分散してチャック手
段をクランプヘッドに引付け固定することに主眼があ
る。
【課題を解決するための手段】
しかるに本発明は、旋盤のスピンドル前端部にチャッ
ク手段を着脱自在に固定するチャック取付け部材である
クランプヘッドを装着し、該クランプヘッドの中央開口
部に前記スピンドル内に挿入されてクランプヘッドの軸
芯と同軸上を軸方向へ移動するクランプスリーブを備
え、該クランプスリーブの移動に連動して複数の楔部材
をクランプヘッドの半径方向内方・外方へ摺動移動させ
る作用方向変換手段が設けられていると共に、楔部材の
半径方向外方への摺動移動により前記チャック手段をク
ランプヘッドに向って引込み固定し得る装置が、次のよ
うに構成されているチャックの迅速交換装置、 (ア)前記クランプスリーブに、環状の突出部が軸方向
に2ヶ所併設して設けられていること、 (イ)前記突出部がクランプスリーブの軸心と同一軸芯
上から同一の球芯によって形成される球面a・bを備え
ていること、 (ウ)前記各々の球面a・bに対応する球面の形成され
る環状の中空スリーブを備え、前記クランプスリーブが
中空スリーブに環状隙間Xをなして挿入されているこ
と、 (エ)前記中空スリーブが、クランプスリーブの球面a
・bに沿って摺動するフローティング作用をなすよう前
記2ヶ所の突出部間に配設されていること、 (オ)前記作用方向変換手段が、前記クランプスリーブ
の軸方向移動を中空うスリーブを介して、楔部材の半径
方向内方・外方への摺動移動に変換させる構成になされ
ていること、 (カ)前記作用方向変換手段が、前記クランプヘッドに
支持されるレバーピンを支点とするレバア機構に構成さ
れていること。 にある。
【作 用】
クランプスリーブの軸方向作動に伴う作用力は、中空
スリーブ部分で複数のレバア機構を介して楔部材に分散
して作用し、チャック手段をクランプヘッドに引付け固
定する作用力となる。その際、楔部材からチャック手段
に作用する作用力は、レバア機構を介し中空スリーブに
反作用として働き、軸芯から離れた複数ケ所に作用する
前記作用力はモーメントとして中空スリーブに作用し、
中空スリーブは各々のモーメントが平衡すべくフローテ
ィングするものとなるのである。
【実施例】
本発明に係るチャックの迅速交換装置の一例を第1
図、第2図及び第3図を用いて詳述する。 第1図は、三つ爪チャックとフランジからなるチャッ
ク手段を旋盤のスピンドルに装着されたクランプヘッド
に取付け固定した状態を示すチャックの迅速交換装置の
一部縦断面図、第2図は、チャックの迅速交換装置及び
チャック手段におけるプランジャナットの斜視図、第3
図は、チャックの迅速交換装置のレバア機構部分の立体
模式図である。 2は旋盤のスピンドル1にボルト3によって装着され
た芯出し用ショートテーパ4を形成してなるクランプヘ
ッドであり、そのクランプヘッド2の中央開口部にはス
ピンドル1内に挿入されてクランプヘッド2の軸芯上を
摺動移動すると共に、球面aを形成した突出部Aを設け
たクランプスリーブ5を備え、一方の端面が球面aと対
応した球面を形成すると共に、他方端は球面aと同一の
球芯を持っている球面bを形成した中空スリーブ6がク
ランプスリーブ5に環状隙間Xをなして挿入され、球面
bに対応した球面を備えた球面ブッシュ7をクランプス
リーブ5の突出部としてクランプスリーブ5に螺合し、
中空スリーブ6を前記突出部Aの球面aと球面bに対応
する球面ブッシュ7の球面で摺動可能に挾み込むと共
に、セットネジ8にてクランプスリーブ5に固定するの
である。 中空スリーブ6には、軸芯に対し直角方向の切欠け9
が3ケ所等分に配設され、クランプヘッド2に支持され
たレバーピン10に貫入して、レバア11がそれぞれの切欠
け9に対し設けられ、レバア11の一端を中空スリーブ6
の切欠け9に挿入すると共に、他端をクランプヘッド2
の半径方向に穿設された穴に挿入された楔部材12の切欠
け13に挿入し、中空スリーブ6の軸方向移動に連動して
楔部材12を半径方向に摺動移動させるようになされると
共に、レバア11のレバア比によりクランプスリーブ5に
よって伝えられる力を増力して楔部材12に伝え得るよう
になされている。 楔部材12の外方先端は、楔部材12の軸芯で且つスピン
ドル1側に向って傾斜した楔面を備える楔部14が設けら
れる。15は球面ブッシュ7の摺動面を形成し、クランプ
スリーブ5を軸芯に支えると共に、外部からの異物進入
を防止するためのカバアである。 さらに、クランプスリーブ5の中を同軸にて設け廻り
止め16によってクランプヘッド2及びクランプスリーブ
5とは独立して軸方向に摺動移動をするチャック用タイ
ロッド17を有し、該タイロッド17の先端には継手18が備
えられている。 三つ爪チャック19に装着されたフランジ20にはクラン
プヘッド2に形成されたショートテーパ4に対応して芯
合せ用のテーパ受入部21が形成されると共に、半径方向
外側においてクランプヘッド2をスピンドル1側へと向
って覆うカラア22を有し、該カラア22は楔部材12の楔部
14の係合のために環状溝23が形成されていて、この環状
溝23のスピンドル1に向って位置し、楔部14のためのつ
かみ面として作用する側壁24は楔部14の楔面と対応した
楔面として形成されている。側壁24の楔面に対応した楔
面を有する楔部14は側壁24の楔面に当接し、楔部材12が
半径方向外方へ押圧されると、フランジ20及び三つ爪チ
ャック19自身が前記つかみ面とカラア22とを介して軸方
向においてクランプヘッド2に向って引かれ、ショート
テーパ4上で芯出しが行われる。 この場合、前記楔部材12が半径方向外方に移動によっ
て発生する押圧力は、クランプスリーブ5がスピンドル
1側に引込まれることにより発生する。 この場合、レバア11、レバーピン10、楔部材12などの
寸法公差、あるいは三つ爪チャック19及びフランジ20か
らなるチャック手段25の自重により、各々3ケの楔部材
12に発生する押圧力は、楔部材12の半径方向への同量の
移動に対しては同一の押圧力とならず、クランプヘッド
2に向って引込む作用力は楔部材12各々によって異なる
のである。 しかしながら、クランプスリーブ5からレバア11に与
えられる作用力は、等分された作用になるよう中空スリ
ーブ6のフローティングにより各々のレバア11、及び楔
部材12の移動量が変更され得るのである。この場合、楔
部材12は三等配が有利であるが、強度上の点でさらに多
数としても良い。 さらに、チャック手段の固定位置において楔部14の一
部はカラア22に形成された環状溝23の外方に設けられ、
且つ連通したドライブピン穴26に挿入することにより、
クランプヘッド2とチャック手段25の相対的回転を防止
するのである。このような相対的回転を防止するための
ドライブピンは、従来軸方向に凸凹部材の噛合により行
われる。この場合においては、パワーチャックの爪開閉
操作を行うためにパワーチャック側と軸方向移動をする
ドローパイプとの継手部において、凸凹部材の噛合量は
爪開閉の動作に無関係な軸方向に遊びを作る必要がある
ため、パワーチャックの爪開閉に必要な移動量に加えて
前記遊び分を加える必要があるが、半径方向にドライブ
ピン穴を形成することは前記遊びを作る必要がなく、爪
開閉のためのアイドルタイムを少なくするために有効で
ある。 タイロッド17の先端の継手18は、三つ爪チャック19の
プランジャ27にボルト28で固着したプランジャナット29
の継手30と係合することにより、タイロッド17の軸方向
移動とプランジャ27を連動させることができ、それによ
り爪31が半径方向に移動するのである。 次にチャック手段25をクランプヘッド2に装着する手
順を説明する。 クランプスリーブ5が第1図において右方向に移動す
ることにより、楔部材12は半径方向内方に移動し半径方
向距離を小さくすると共に、カバア15の端面から僅かの
距離球面ブッシュ7が突出するようになされている。さ
らにタイロッド17も第1図において右方向に移動されて
いる。 以上の状態において、チャック手段25がローダー手段
(図示せず)によってフランジ20の当て部Yが球面ブッ
シュ7の端面に接するまでクランプヘッド2の略軸芯に
沿って運ばれる。 この場合、タイロッド17の先端の継手18が三つ爪チャ
ック19のプランジャナット29の継手30に挿入されると共
に、楔部材12の楔部14はフランジ20のカラア22に設けら
れた環状溝23に等配分して穿設された切欠け32を通って
挿入される。また、ショートテーパ4とテーパ受入部21
とは球面ブッシュ7の端面とフランジ20の当て部Yが当
接することによりクランプヘッド2に密着する微少隙間
が形成されており、クランプヘッド2とチャック手段25
の相対回転ができる状態にある。この状態において、あ
る決められた角度をスピンドル1及びクランプヘッド2
を回転させることにより、タイロッド17の先端の継手18
とプランジャナット29の継手30は回転方向において噛合
することにより軸方向において連結状態となり、同時に
楔部14はその半径方向外方にはドライブピン穴26が位置
する状態にある。 この状態において、スピンドル1後端に取付けたダブ
ルシリンダ(図示せず)でタイロッド17を少し遅れてク
ランプスリーブ5を第1図で左方向に移動させることに
より、チャック手段25はチャック手段25の軸芯を引込む
状態となるため、チャック手段25を傾ける力が作用しな
いことから、ショートテーパ4とテーパ受入部21におい
て芯合せが十分行われると共に、十分締付けられた状態
になるのである。 次に、クランプスリーブ5を第1図(第3図)で前記
ダブルシリンダ(図示せず)で左方向に移動させること
により、楔部材12は半径方向外方に摺動移動し、環状溝
23の側壁24の傾斜面と楔部14の傾斜面が対応したつかみ
面とカラア22を介してチャック手段25は軸方向において
クランプヘッド2に向って引かれ、クランプヘッド2と
チャック手段25を固定するのである。つまり、タイロッ
ド17でチャック手段を引付けた後、楔部材12でより確実
なものとするのである。 故に、クランプスリーブ5より先にタイロッド17を引
付けることは、ショートテーパ4及びテーパ受入部21に
おいて芯合せが十分できる上で有利である。 なお、本実施例の通り、クランプスリーブ5の移動方
向とチャック手段25をクランプヘッド2に引付ける作用
力が同方向であることは、クランプヘッド2のひずみ及
びボルト3の伸びの点で有利である。
【発明の効果】
本発明は、叙上のように構成され、チャック手段をス
ピンドルに装着されたクランプヘッドに均一の引込み作
用力で引付けることができ、チャック手段の取外し取付
けの繰返しによる取付精度は、飛躍的な向上が図られる
と共に、レバア機構によって引込み固定するので、精度
よい固定を一層確実なものとすることができるのであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は三つ爪チャックとフランジからなるチャック手
段を旋盤のスピンドルに装着されたクランプヘッドに取
付け固定した状態を示すチャックの迅速交換装置の一部
縦断面図、第2図はチャックの迅速交換装置及びチャッ
ク手段におけるプランジャナットの斜視図、第3図はチ
ャックの迅速交換装置のレバア機構部分の立体模式図で
ある。 1……スピンドル 2……クランプヘッド 4……ショートテーパ 5……クランプスリーブ 6……中空スリーブ 7……球面ブッシュ(突出部) 10……レバーピン 11……レバア 12……楔部材 14……楔部 21……テーパ受入部 23……環状溝 24……側壁 25……チャック手段 26……ドライブピン穴 A……突出部 a……球面 b……球面 X……環状隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23B 31/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】旋盤のスピンドル前端部にチャック手段を
    着脱自在に固定するチャック取付け部材であるクランプ
    ヘッドを装着し、該クランプヘッドの中央開口部に前記
    スピンドル内に挿入されてクランプヘッドの軸芯と同軸
    上を軸方向へ移動するクランプスリーブを備え、該クラ
    ンプスリーブの移動に連動して複数の楔部材をクランプ
    ヘッドの半径方向内方・外方へ摺動移動させる作用方向
    変換手段が設けられていると共に、楔部材の半径方向外
    方への摺動移動により前記チャック手段をクランプヘッ
    ドに向って引込み固定し得る装置が、次のように構成さ
    れているチャックの迅速交換装置、 (ア)前記クランプスリーブに、環状の突出部が軸方向
    に2ヶ所併設して設けられていること、 (イ)前記突出部がクランプスリーブの軸心と同一軸芯
    上から同一の球芯によって形成される球面a・bを備え
    ていること、 (ウ)前記各々の球面a・bに対応する球面の形成され
    る環状の中空スリーブを備え、前記クランプスリーブが
    中空スリーブに環状隙間Xをなして挿入されているこ
    と、 (エ)前記中空スリーブが、クランプスリーブの球面a
    ・bに沿って摺動するフローティング作用をなすよう前
    記2ヶ所の突出部間に配設されていること、 (オ)前記作用方向変換手段が、前記クランプスリーブ
    の軸方向移動を中空スリーブを介して、楔部材の半径方
    向内方・外方への摺動移動に変換させる構成になされて
    いること、 (カ)前記作用方向変換手段が、前記クランプヘッドに
    支持されるレバーピンを支点とするレバア機構に構成さ
    れていること。
JP02255694A 1990-09-25 1990-09-25 チャックの迅速交換装置 Expired - Lifetime JP3081223B2 (ja)

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