JP3285809B2 - 小径工具保持用チャック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密工作機械等に
使用される小径回転工具を保持するための小径工具保持
用チャックに係り、より具体的には、小径工具の刃先に
クーラント油を給油できるようにした小径工具保持用チ
ャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロニクスの進歩発展に伴い、こ
れら関連機器は小型軽量化され且つ超精密化されてき
た。従って、これら機器を製作するための機械加工、金
属穴明け加工等も小径工具が多量に使用され、この小径
工具を保持する高精度のチャックが要望されている。こ
の種、小径工具保持用チャックとして、本件出願人は、
実公平２−３０１６６号公報に記載のチャックを提案
し、好評を得ている。

【０００３】すなわち、当該チャックは、上部にシャン
ク部を有し、下端面に該シャンク部と同軸心の嵌合孔を
開設し、かつ、下端部側面に該嵌合孔に連通する横孔を
開設したホルダ本体と、前記ホルダ本体の下端面に同軸
心に固着されると共に、前記嵌合孔に挿通し且つ該嵌合
孔と同軸心のテーパー状の保持孔を貫設したアダプタ
と、前記保持孔に挿脱自在に挿入されると共に、上端部
に該保持孔と同軸心の雌ネジ部を有し、かつ、下端部に
前記雌ネジ部と同軸心の小径工具保持用孔を有するテー
パコレットと、前記テーパコレットの上端面より上方の
前記嵌合孔の奥部に収納されると共に、上面側にベベル
ギヤを有し、下面側に前記雌ネジ部に着脱自在に螺合す
るボル部を垂設した引きネジと、前記ベベルギヤの上方
の嵌合孔の奥部に収納されて前記引きネジのセンタリン
グを行うスラスト軸受と、前記横孔に可回動に収納され
ると共に、前記ベベルギヤに噛合するピニオンを内端部
に有し、かつ、前記横孔の開口部から回動操作をするた
めの工具係合部を外端部に有する操作体とを具備したこ
とを特徴とする小径工具保持用チャックであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近の工作機械は、ス
ピンドルセンタからのクーラント給油（圧力７０ｋｇｆ
／ｃｍ² の高圧）が主流であるが、前述したチャックに
はこの対策がなされていなかった。そこで、テーパーコ
レットを押引する引きボルト（ドローボルト）のみに直
径４〜６mmのクーラント給油孔を形成することが考えら
れる。しかし、プルスタッドボルトの首径が小径のため
レンチを入れる穴を設けることができず、これ故、操作
はプルスタッドボルトを外し、レンチにドローボルトを
締めつけた（すなわち、エンドミル等の小径工具をクラ
ンプ）後、プルスタットボルトを取付けることとなり、
これは、作業に手間がかかっていた。

【０００５】また、前述公報に記載のチャックにおいて
は、ベベルギヤを有する引きボルト（引きネジ）のセン
タリングを行うスラスト軸受は備えてはいるものの、駆
動用ベベルピニオンのスラスト軸受が備えられていない
ので、ベベルギヤとの咬合精度（噛合精度）が狂うおそ
れがあった。更に、前述公報に記載のチャックにおいて
は、駆動用ベベルピニオンの位置決めとして、止め輪
（スナップリング）を採用しており、これでは、高速回
転時にスナップリングが飛び出すおそれがあった。

【０００６】本発明の第１の目的は、小径工具保持用チ
ャックに、センタースルークーラント給油機能を具備さ
せたことにある。本発明の第２の目的は、前述の第１の
目的を達成しつつ駆動用ベベルピニオンのスラスト軸受
を備えることにより、ベベルギヤとの咬合精度を約束
し、高速回転しても振動発生の原因を生じさせないこと
にある。本発明の第３の目的は、前述した第１・２の目
的を達成しつつ、従来の止め輪に代替してネジ結合によ
る位置決め体を具備することによって、ピニオンとベベ
ルギヤのガタ付きをなくし、高速回転を可能としたこと
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、工作機械の主
軸１と一体に回転する横孔４Ａを有するホルダ本体４、
該ホルダ本体４の下端部に備えられているアダプタ６、
該アダプタ６に内挿されていて上部にネジ部７を有する
テーパーコレット８、前記横孔４Ａに収納されている駆
動用ベベルピニオン２１、このベベルピニオン２１に咬
合するベベルギヤ２０を有し前記ネジ部７に螺着されて
いる引きボルト１７、を備え、前記駆動用ベベルピニオ
ン２１をこの軸心廻りに回転操作してベベルギヤ２０を
介して引きボルト１７をこの軸心廻りに回転することで
テーパコレット８により小径工具３を装着する小径工具
保持用チャックにおいて、前述の第１の目的を達成する
ために、次の技術的手段を講じている。

【０００８】すなわち、請求項１に係る本発明は、前記
ホルダ本体４の上部軸心上に装着したプルスタッドボル
ト２６から小径工具３の刃先にクーラント油を送るセン
タースルークーラント給油手段３２を備え、前記センタ
ースルークーラント給油手段３２が、プルスタッドボル
ト２６の軸心を貫通した第１通路２９と、ベベルギヤ２
０の上端面にシールリング３０を押圧するための押込み
ボルト２７の軸心を貫通した第２通路３０と、引きボル
ト１７の軸心を貫通した第３通路３１と、を少なくとも
有していることを特徴とするものである。

【０００９】このような構成を採用したことにより、手
間のないセンタースルークーラント給油が可能となり、
クーラント給油が簡単な構造改善でもって確実にできた
のである。更に、本発明では前述の第２の目的を達成す
るために、前記駆動用ベベルピニオン２１と対峙してホ
ルダ本体４にクランプボルト２９を備え、押込みボルト
２７に套嵌したカラー２８に前記クランプボルト２９を
当接することで駆動用ベベルピニオン２１のスラスト軸
受としていることを特徴とするものである（請求項
２）。

【００１０】このような構成を採用したことにより、ピ
ニオン２１とベベルギヤ２０の咬合精度は確実に保証さ
れるとともに、カラー２８を採用したことによってクー
ラント給油は維持できるのである。また、本発明では前
述の第３の目的を達成するために、前記駆動用ベベルピ
ニオン２１の外端部に、該ピニオン２１をこの軸心廻り
に回転操作するための工具係合部２２を形成しており、
該工具係合部２２に対する操作空所２３Ａを有する位置
決め体２３を、前記ピニオン２１の外端面に当接した状
態で横孔４Ａに螺着していることを特徴とするものであ
る（請求項３）。

【００１１】このような構成を採用したことにより、駆
動用ベベルピニオン２１の外部操作は操作空所２３Ａを
介して工具を挿入することで支障なく行えるとともに、
高速回転しても位置決め体２３の飛び出しは確実に防止
できたのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は工作機械の主軸１に、本発明
に係るチャック２を介してエンドミルで例示する小径工
具３を装着した状態の立断面を示しており、図２は図１
のＡ−Ａ矢符を示している。チャック２は、主軸１に挿
入されるテーパーシャンク部３を有するホルダ本体４
と、このホルダ本体４の下端部にインロー嵌合されて複
数本のボルト５で取着されているアダプタ６と、該アダ
プタ６に内挿されていて上部にネジ部７を有するテーパ
ーコレット８とで主構成されている。

【００１３】ホルダ本体４には工具自動交換装置のアー
ム保持のためのフランジ９を中途部に有し、該フランジ
９にはドライブキー溝１０が形成されており、該溝１０
に主軸１に備えたドライブキー１１が係合しており、こ
こに、ドライブキー１１を介して主軸１の回転力がホル
ダ本体４に伝達されることで、ホルダ本体４は主軸１と
一体に回転する。アダプタ６にはその軸心部に、前記ホ
ルダ本体４と同心のテーパーコレット保持孔１２が貫通
形成されており、該保持孔１２には下端から中途に向か
って縮径したテーパー部１３が形成されていて、この保
持孔１２にテーパーコレット８が挿脱自在に内挿されて
いる。

【００１４】テーパコレット８の外周は前記テーパー部
１３に適合（嵌合）するテーパー面１４に形成されてお
り、該コレット８の軸心部にはストレートな工具保持孔
１５が貫通形成され、該孔１５の上端（奥部）にメネジ
が切られてネジ部７とされており、また、コレット８の
下端からネジ部７の近傍までにスリット１６の複数本が
形成され、前記保持孔１５に小径工具３のシャンクが挿
脱自在に内挿される。テーパーコレット８のネジ部７に
引きボルト１７が螺合されており、該引きボルト１７は
ネジ部７に螺挿されるネジボルト部１８に鍔１９を介し
てベベルギヤ２０を上部に形成しており、該ベベルギヤ
２０には駆動用ベベルピニオン（２１）が咬合（噛合）
されている。

【００１５】駆動用ベベルピニオン２１は、ホルダ本体
４に形成した横孔４Ａに内挿（収納）されており、該ピ
ニオン２１の外端面には例えば六角レンチ等の工具係合
部２２が形成されており、ここに、駆動用ベベルピニオ
ン２１を外部操作してその軸心廻りに回動することによ
ってベベルギヤ２０を介して引きボルト１７をこの軸心
廻りに回動することでテーパーコレット８が軸心方向に
押引されることで工具保持孔１５を拡縮して工具３のシ
ャンク掴持・解放している。横孔４Ａの開口端から一部
はネジ孔に形成されており、このネジ孔に位置決め体２
３が螺挿されてピニオン２１の外端面に当接した状態で
該ピニオン２１を位置決めしてベベルギヤ２０との咬合
を確保しており、該位置決め体２３には工具係合部２２
に対する操作空所２３Ａを有することで、該位置決め体
２３を螺着してもピニオン２１の外部を操作可能として
いる。

【００１６】なお、位置決め体２３を横孔４Ａのネジ孔
に螺着するとき緩み止めのため接着剤（ボンド）を用い
ることが望ましく、該位置決め体２３にはこれを締結弛
緩するための工具係合部２３Ｂが形成されている。引き
ボルト１７におけるベベルギヤ２０は、鍔１９の上面に
スラスト軸受２４の下端面が当接することでセンタリン
グされており、該スラスト軸受２４は、上部が厚肉円筒
部２４Ａで胴部２４Ｂが薄肉部とされた円筒形状であっ
て、ホルダ本体４の軸心内部に形成した空所４Ｂに嵌合
されている。

【００１７】ホルダ本体４の軸心部にはその上端から空
所４Ｂ近傍にわたってネジ孔４Ｃが形成されており、該
ネジ孔４Ｃにスラスト軸受２４の押え筒ボルト２５、プ
ルスタッドボルト２６が螺挿されており、押え筒ボルト
２５の軸心部にはシール押込みボルト２７がネジ部２７
Ａを介して螺挿されている。押え筒ボルト２５の下部は
スラスト軸受２４の円筒部２４Ａに段差部を介して内挿
され、該ボルト２５の下端面とベベルギヤ２０の上端面
との間に、円筒形のカラー２８が介在されており、該カ
ラー２８はシール押込みボルト２７に套嵌されている。

【００１８】カラー２８は、図２で示すように、ベベル
ピニオン２１の内端面にその外周が当接しており、該ベ
ベルピニオン２１と対峙してホルダ本体４に横方向から
クランプボルト２９が螺挿され、該ボルト２９にてカラ
ー２８を押込むことによってベベルピニオン２１のスラ
スト軸受を構成している。シール押込みボルト２７の下
端面とベベルギヤ２０の上端面にはカラー２８に内挿し
たＯリングで示すシールリング３０が介在されており、
該ボルト２７の上部に形成した工具係合部２７Ｂを介し
てボルト２７をネジ込むことによって、シールリング３
０を押付け可能とされている。

【００１９】なお、ボルト２７の軸方向中間外周にはＯ
リングで示すシールリング３１、スラスト軸受２４の厚
肉円筒部２４Ａの内・外周にもＯリングで示すシールリ
ング３２Ａ，３２Ｂが装着されており、該スラスト軸受
２４の胴部２４Ｂには、ピニオン装入用のスリット２４
Ｃとクランプボルト装入用のスリット２４Ｄが形成され
ており、また、押え筒ボルト２５の上部には工具係合部
２５Ａが形成されており、該ボルト２５が実質的にホル
ダ本体４に対するスラスト軸受２４等の位置決め作用を
している。

【００２０】プルスタッドボルト２６の軸心にはこれを
貫通した第１通路２９、シール押込みボルト２７の軸心
にはこれを貫通した第２通路３０、引きボルト１７の軸
心にはこれを貫通した第３通路３１が形成されており、
これら通路２９〜３１によってプルスタッドボルト２６
から矢符Ｂの如く小径工具３の刃先にクーラント油を送
るセンタースルークーラント給油手段３２を構成してい
る。なお、小径工具３のシャンクに、通路を軸心方向に
貫通することもでき、いずれにしても前述通路はクーラ
ント油を７０ｋｇ・ｆ／ｃｍ² の高圧で送るものである
ことから、その直径は４〜６ｍｍ程度の小孔である。

【００２１】上記構成によれば、テーパーコレット８の
保持孔１５に小径工具３のシャンクを挿入し、工具係合
部２２に棒レンチを挿入してベベルピニオン２１を所定
方向に回転させる。この回転はベベルギヤ２０を介して
引きボルト１７に伝達され、この引きボルト１７の回転
によりテーパーコレット８はコレット保持孔１２の奥側
（上方）へ引き込まれ、テーパー部１３とテーパー面１
４のテーパー嵌合により、コレット８の保持孔１５を縮
径し、工具３のシャンクを強固に把持（掴持）する。

【００２２】次に、工具３を取り外す場合は、ベベルピ
ニオン２１を前記とは逆方向に回動操作すればよく、こ
の逆操作によりコレット８は強制的に下方に相対移動
し、工具３におけるシャンクの把持を解除するのであ
る。なお、前述した構成は実施形態の一例であり、次の
ような設計変更は自由である。例えば、アダプタ６はボ
ルト５で取着するのではなく、ホルダ本体４の下端面に
該本体と同心のアダプタ嵌合孔を形成して、この嵌合孔
にアダプタ６を焼ばめ、冷しばめ等の手段により圧入嵌
合してホルダ本体４にアダプタ６を一体的に結合しても
良い。

【００２３】また、ベベルピニオン２１とクランプボル
ト２９は図２においてはドライブキー溝１０に具備され
ているが、溝１０とは別位置に具備させることもでき
る。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、小
径工具保持用チャックに、センタースルークーラント給
油機能を手間なく具有できるし、ベベルピニオンとベベ
ルギヤの咬合精度をより高くして高速回転時のアンバラ
ンスはなく、これ故、加工時の振動発生が防止されてよ
り高精度な加工ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す立断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢符断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ３ 小径工具 ４ ホルダ本体 ４Ａ 横孔 ６ アダプタ ８ テーパーコレット １７ 引きボルト ２０ ベベルギヤ ２１ ベベルピニオン ３２ センタースルークーラント給油手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平６−607（ＪＰ，Ｕ) 実公 平２−30166（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸（１）と一体に回転する
   横孔（４Ａ）を有するホルダ本体（４）、該ホルダ本体
   （４）の下端部に備えられているアダプタ（６）、該ア
   ダプタ（６）に内挿されていて上部にネジ部（７）を有
   するテーパーコレット（８）、前記横孔（４Ａ）に収納
   されている駆動用ベベルピニオン（２１）、このベベル
   ピニオン（２１）に咬合するベベルギヤ（２０）を有し
   前記ネジ部（７）に螺着されている引きボルト（１
   ７）、を備え、前記駆動用ベベルピニオン（２１）をこ
   の軸心廻りに回転操作してベベルギヤ（２０）を介して
   引きボルト（１７）をこの軸心廻りに回転することでテ
   ーパコレット（８）により小径工具（３）を装着する小
   径工具保持用チャックにおいて、 前記ホルダ本体（４）の上部軸心上に装着したプルスタ
   ッドボルト（２６）から小径工具（３）の刃先にクーラ
   ント油を送るセンタースルークーラント給油手段（３
   ２）を備え、前記センタースルークーラント給油手段（３２）が、プ
   ルスタッドボルト（２６）の軸心を貫通した第１通路
   （２９）と、ベベルギヤ（２０）の上端面にシールリン
   グ（３０）を押圧するための押込みボルト（２７）の軸
   心を貫通した第２通路（３０）と、引きボルト（１７）
   の軸心を貫通した第３通路（３１）と、を少なくとも有
   していること を特徴とする小径工具保持用チャック。
2. 【請求項２】 駆動用ベベルピニオン（２１）と対峙し
   てホルダ本体（４）にクランプボルト（２９）を備え、
   押込みボルト（２７）に套嵌したカラー（２８）に前記
   クランプボルト（２９）を当接することで駆動用ベベル
   ピニオン（２１）のスラスト軸受としていることを特徴
   とする請求項１記載の小径工具保持用チャック。
3. 【請求項３】 駆動用ベベルピニオン（２１）の外端部
   に、該ピニオン（２１）をこの軸心廻りに回転操作する
   ための工具係合部（２２）を形成しており、該工具係合
   部（２２）に対する操作空所（２３Ａ）を有する位置決
   め体（２３）を、前記ピニオン（２１）の外端面に当接
   した状態で横孔（４Ａ）に螺着してい ることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の小径工具保持用チャック。