JP3563562B2 - チャック - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル等の切削工具を掴持するチャックに関し、特にホルダー本体のチャック筒の外周にニードルローラを介して嵌合される締付筒を締め付け方向に回転することによりチャック筒を縮径させて目的工具を緊密に掴持するチャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８及び図９により従来のチャックについて説明する。図８は工具掴持用チャックの断面図、図９は工具掴持用チャックを分解して示す各構成部材の斜視図である。
図８及び図９において、工具掴持用のチャックは、ホルダー体１を有し、このホルダー体１は、図示省略した工作機械のスピンドルに挿着されるテーパシャンク部１Ａと、このテーパシャンク部１Ａの大径側端部に形成した把持用のフランジ１Ｂと、このフランジ１Ｂの反テーパシャンク部側の端面からテーパシャンク部１Ｂと反対の方向に該テーパシャンク部１Ａの軸線と一致して延設され、外周面にフランジ１Ｂから先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面１Ｃａが形成されたチャック筒１Ｃとから構成されている。
【０００３】
２はチャック筒１Ｃの外周に遊嵌されるローラ保持筒であり、このローラ保持筒２は、チャック筒１Ｃのテーパ面１Ｃａとほぼ同様なテーパ角度で先端に行くに従い径が小さくなる筒体から形成されている。また、このローラ保持筒２は、チャック筒１Ｃの先端部外周に設けた止めリング３によってチャック筒１Ｃから抜け落ちないように保持されている。
また、ローラ保持筒２には、該ローラ保持筒２の軸線に対して円周方向に所定の角度で傾斜させて嵌め込んだ多数のニードルローラ４が全面にわたり数段に配設されている。また、各ニードルローラ４はローラ保持筒２の肉厚寸法より大きい径に形成され、これにより、ローラ保持筒２の内周面側へ突出する各ニードルローラ４をチャック筒１Ｃのテーパ面１Ｃａに当接させ、ローラ保持筒２の外周面側へ突出する各ニードルローラ４を後述する締付筒５の内周面に当接させる構成になっている。
締付筒５は、チャック筒１Ｃを縮径させて目的の工具を緊密に掴持するものであって、チャック筒１Ｃの外周にローラ保持筒２で保持されたニードルローラ４を介して嵌合される。この締付筒５の内周面は、フランジ１Ｂと対向する端から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ付き円筒面に構成されている。また、締付筒５のフランジ１Ｂ側の基端部内周には、シール兼用の抜け止めリング６が装着されており、このシール兼用の抜け止めリング６はチャック筒１Ｃの外周面に当接することによりシール機能を発揮し、また、ローラ保持筒２の端面に当接することで締付筒５のチャック筒１Ｃからの抜け落ちを防止している。
【０００４】
前記のように構成された従来のチャックにおいて、工具７を掴持する場合は、工具７のシャンク７Ａにスプリングコレット８を嵌合し、このスプリングコレット８ごと工具７のシャンク７Ａをチャック筒１Ｃの円筒穴内に挿入する。かかる状態で、締付筒５を時計回り方向に回転すると、締付筒５のテーパ付き円筒面と当接する各ニードルローラ４は自身の軸線に直角な方向に自転しながらチャック筒１Ｃの外周面を螺旋状に公転転動するため、ローラ保持筒２はチャック筒１Ｃの先端側からフランジ１Ｂの方向へニードルローラ４の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付筒５もフランジ１Ｂの方向へ移動する。これにより、締付筒５のテーパ付き円筒面とチャック筒１Ｃの外周テーパ面間の間隔が減少するため、締付筒５は各ニードルローラ４を介してチャック筒１Ｃを外周から内周方向へ全周面から強圧し縮径させる。その結果、チャック筒１Ｃの円筒穴内に挿入された工具７のシャンクはスプリングコレット８を介して締め付けられ、掴持される。 また、締め付け状態にある締付筒５を前記とは逆の反時計回り方向に回転すると、ローラ保持筒２がチャック筒１Ｃの先端側へ移動するとともに締付筒５も同一方向に移動する。このため、縮径されていたチャック筒１Ｃは元の径に復元し、工具７への掴持力が解除される結果、工具７の抜き取り、あるいは交換が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のチャックにおけるチャック筒１Ｃは、フランジ１Ｂの反テーパシャンク部側端面からテーパシャンク部１Ｂと反対の方向に延設される構造になっているので、フランジ１Ｂに連接するチャック筒１Ｃの基部に隣接する領域部分１Ｃａの縮径方向の弾性変形剛性が該領域部分１Ｃａ以外の他の領域部分の縮径方向の弾性変形剛性に比べて相当に高くなっている。このため、締付筒５を締め付け方向に回転してチャック筒１Ｃを縮径させても前記領域部分１Ｃａの縮径率は他の領域部分の縮径率に比べて極端に低い。このことを図２を参照して説明する。
【０００６】
図２（Ａ）は、チャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化を表すグラフであり、同図（Ｂ）は従来におけるチャック筒１Ｃを示している。
図２（Ｂ）に示す従来のチャック筒１Ｃを締付筒５で締め付けてチャック筒１Ｃの開口端からフランジ１Ｂまでの各点Ｐ１〜Ｐ１２における縮径内径寸法の変化をグラフに表すと、図２（Ａ）の曲線６２に示すようになる。この曲線６２から明らかなように、点Ｐ２〜Ｐ９の範囲における縮径内径寸法の変化割合は比較的大きく安定しているが、点Ｐ１０〜Ｐ１２の範囲に相当する領域部分１Ｃａにおける縮径内径寸法の変化割合は極端に低下し、その変化割合はフランジ１Ｂに近接する程大きくなる。
【０００７】
このようになる理由は、点Ｐ１０〜Ｐ１２の範囲に相当する領域部分１Ｃａの縮径方向の弾性変形剛性がフランジ１Ｂに近接する程大きくなるため、この領域部分１Ｃａに対向する締付筒５の部分が拡径方向に弾性変形してしまうからである。この結果、領域部分１Ｃａの掴持力が低下し、チャック筒１Ｃに挿入された工具７のシャンクを全長に亘り均一な掴持力で掴持することができなくなってしまうほか、チャック筒１Ｃの工具に対する有効掴持長Ｌ１が短くなってしまう。
特に、このような有効掴持長Ｌ１の短い状態で掴持した工具で重切削加工を行うと、工具がチャック筒１Ｃの先端側を支点にした振れ運動が発生し、これにより、掴持力の低い領域部分１Ｃａに対応する工具シャンクの外周面とチャック筒１Ｃの内面との間に摩擦が生じ、工具シャンクの外周面及びチャック筒１Ｃの内面を損傷してしまうという問題がある。
【０００８】
また、締付筒５のフランジ１Ｂ側端面がホルダー体１のフランジ１Ｂに当接するまで締付筒５を締め付ければ、領域部分１Ｃａにおける縮径内径寸法の変化割合をある程度大きくできるが、その反面、締付筒５に対して大きな締付力が必要になるほか、領域部分１Ｃａに対応するニードルローラへの荷重が必要以上に大きくなり、最悪の場合はニードルローラの表面及びこれに接するチャック筒の外周面、締付筒の内周面を損傷し、工具の掴持力に支障を来す問題があった。
更に、チャック筒１Ｃの工具に対する有効掴持長Ｌ１を十分に確保しようとすると、チャック筒１Ｃが長くなり、ホルダー体１の工具長Ｌ２も長くなって、チャックが大型し重量化するという問題があった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、チャック筒の縮径方向への弾性変形をチャック筒の略全長に亘り容易にでき、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるチャックを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、工作機械スピンドルに挿着されるシャンク部、このシャンク部の一端部に形成した把持用のフランジ、このフランジの反シャンク部側端面からシャンク部と反対の方向に該シャンク部の軸線と一致して延設され、外周面に前記フランジから先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒とを有するホルダー体と、前記チャック筒の外周に回転可能にかつチャック筒の軸方向に移動可能に係合され、内周面に前記フランジから先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面を有する締付筒と、前記チャック筒の外周面と前記締付筒の内周面間に全局に亘り配設され、前記チャック筒及び締付筒の軸線に対して周方向に適宜の角度傾斜させた多数のニードルローラとを備え、前記締付筒を回転することにより前記ニードルローラを自転させつつ螺旋公転して前記チャック筒を縮径または復元させるチャックにおいて、前記フランジの反シャンク部側端面に前記チャック筒の前記フランジとの連接基部に位置して前記フランジの厚み方向に延在する所定深さの溝を前記チャック筒の円周方向に沿いリング状に形成し、この溝により縮径方向へ有効に弾性変形できるチャック筒の有効掴持長が拡大されるように構成し、前記チャ ック筒の先端部外周面に弾性を有する金属製環状側板の内周部を固定し、前記環状側板の外周端部を前記締付筒の内周面に抑圧係合させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載のチャックにおいて、前記チャック筒の内壁面に該内壁面の全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の溝をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１記載のチャックにおいて、前記チャック筒を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の穴をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載のチャックにおいて、前記チャック筒を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の穴をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成するとともに、前記チャック筒の内壁面に前記各穴に対応して該穴からチャック筒の内方に連通する複数のスリットを形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れか１項に記載のチャックにおいて、前記フランジの反シャンク部側の端面に設けた前記溝に弾性変形するＯリングを嵌合させ、前記締付筒のフランジ側端面に内周部に弾性金属板製の抜け止めリングの外周部を固定し、この抜け止めリングの内周部に前記ローラ保持筒のフランジ側端を支持させ、前記締付筒の回転により、前記Ｏリングを圧縮させて前記溝の底と抜け止めリングとに押し付けるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５記載のチャックにおいて、前記○リングと抜け止めリングとの間に前記チャック筒に嵌めた環状金属板からなるスペーサを介在させ、前記締付筒の回転により前記○リングを圧縮させて、前記溝の底に抜け止めリングを押し付けるとともに前記抜け止めリングに前記スペーサを介してＯリングを押し付けるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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は本発明にかかる第１の実施の形態を示すチャックの断面図である。
図１において、工具掴持用のチャックは、ホルダー体１０を有し、このホルダー体１０は、図示省略した工作機械のスピンドルに挿着されるテーパシャンク部１０１と、このテーパシャンク部１０１の大径側端部に形成した把持用のフランジ１０２と、このフランジ１０２の反テーパシャンク部側の端面１０２ａからテーパシャンク部１０１と反対の方向に該テーパシャンク部１０１の軸線と一致して延設され、外周面にフランジ１０２から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面１０３ａが形成されたチャック筒１０３とから構成される。
また、フランジ１０２の反テーパシャンク部側の端面１０２ａには、チャック筒１０３のフランジ１０２との連接基部に位置してフランジ１０２の厚み方向に延在する所定深さ（３〜５mm程度）の溝１０４がチャック筒１０３の円周方向に沿いリング状に形成されており、このリング状の溝１０４によりチャック筒１０３の長さを、ホルダー体１０の工具長Ｌ３を変えることなしにフランジ１０２側へ延長した構造にする。これにより、チャック筒１０３のフランジ１０２に近接する領域の縮径方向への弾性変形をチャック筒１０３の他の領域の縮径方向への弾性変形とほぼ同様にするものであり、これが本実施形態の特徴部分の一つである。
【００１６】
２０はチャック筒１０３の外周に遊嵌されるローラ保持筒であり、このローラ保持筒２０は、チャック筒１０３のテーパ面１０３ａとほぼ同様なテーパ角度で先端に行くに従い径が小さくなる筒体から形成されている。また、このローラ保持筒２０は、チャック筒１０３の先端部外周に設けた止めリング３０によってチャック筒１０３から抜け落ちないように保持されている。
また、ローラ保持筒２０には、該ローラ保持筒２０の軸線に対して円周方向に所定の角度で傾斜させて嵌め込んだニードルローラ４０が図９に示す場合と同様に円周方向に多数配設され、このニードルローラ４０群はチャック筒２０の長手方向に複数段、例えば、図９に示す場合より１段少ない３段に形成されている。また、各ニードルローラ４０はローラ保持筒２０の肉厚寸法より大きい径に形成され、これにより、ローラ保持筒２０の内周面側へ突出する各ニードルローラ４０をチャック筒１０３のテーパ面１０３ａに当接させ、ローラ保持筒２０の外周面側へ突出する各ニードルローラ４０を後述する締付筒５０の内周面に当接させる構成になっている。
【００１７】
締付筒５０は、チャック筒１０３を縮径させて目的の工具を緊密に掴持するものであって、チャック筒１０３の外周にローラ保持筒２０で保持されたニードルローラ４０を介して嵌合される。この締付筒５０の内周面は、フランジ１０２と対向する端部から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ付き円筒面に構成されている。また、締付筒５０のフランジ１０２側の基端部内周には、シール兼用の抜け止めリング６７が装着されており、このシール兼用の抜け止めリング６７はチャック筒１０３の外周面に当接することによりシール機能を発揮し、また、ローラ保持筒２０の端面に当接することで締付筒５０のチャック筒１０３からの抜け落ちを防止している。
【００１８】
前記のように構成された第１の実施形態にかかるチャックにおいて、工具７を掴持する場合は、工具７のシャンク７Ａにスプリングコレット８を嵌合し、このスプリングコレット８ごと工具７のシャンク７Ａをチャック筒１０３の円筒穴内に挿入する。かかる状態で、締付筒５０を時計回り方向に回転すると、締付筒５０のテーパ付き円筒面と当接する各ニードルローラ４０は自身の軸線に直角な方向に自転しながらチャック筒１０３の外周面を螺旋状に公転転動するため、ローラ保持筒２０はチャック筒１０３の先端側からフランジ１０２の方向へニードルローラ４０の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付筒５０もフランジ１０２の方向へ移動する。これにより、締付筒５０のテーパ付き円筒面とチャック筒１０３の外周テーパ面間の間隔が減少するため、締付筒５０は各ニードルローラ４０を介してチャック筒１０３を外周から内周方向へ全周面から強圧し縮径させることになる。その結果、チャック筒１０３の円筒穴内に挿入された工具７のシャンクはスプリングコレット８を介して締め付けられ、掴持される。
また、締め付け状態にある締付筒５０を前記とは逆の反時計回り方向に回転すると、ローラ保持筒２０がチャック筒１０３の先端側へ移動すると共に締付筒５０も同一方向に移動する。このため、縮径されていたチャック筒１０３は元の径に復元し、工具７への掴持力が解除される結果、工具７の抜き取り、あるいは交換が可能になる。
【００１９】
次に、第１の実施の形態におけるチャックのチャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化について、図２を参照して説明する。図２（Ａ）は、チャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化を表すグラフであり、同図（Ｃ）は第１の実施の形態におけるチャック筒１０３を示している。
図２（Ｃ）に示すように、チャック筒１０３の長さは、リング状の溝１０４により、ホルダー体１０の工具長Ｌ４を拡大することなしにフランジ１０２側へ延長した構造になっているため、このチャック筒１０３を締付筒５０で締め付けてチャック筒１０３の開口端からフランジ１０２までの各点Ｐ１〜Ｐ１２における縮径内径寸法の変化をグラフに表すと、図２（Ａ）の曲線６１に示す結果が得られた。
この曲線６１から明らかなように、点Ｐ２から点Ｐ１１の範囲まで縮径内径寸法の変化割合は比較的大きく、安定していることが分かる。即ち、工具７のシャンクに対して有効かつ強力に掴持力を発揮し得るチャック筒１０３の有効掴持長Ｌ４は、図２（Ｃ）に示すように、フランジ１０２に連接するチャック筒１０３の基部から開口先端付近に至るまで拡大され、従来におけるチャック筒１Ｃの有効掴持長Ｌ１より大幅に拡大することができる。
【００２０】
従って、このような本発明の第１の実施の形態によれば、フランジ１０２の反テーパシャンク部側端面に、チャック筒１０３のフランジ１０２との連接基部に位置してフランジ１０２の厚み方向に延在する所定深さの溝１０４をチャック筒１０３の円周方向に沿いリング状に形成し、このリング状の溝１０４によりチャック筒１０３の長さを、ホルダー体１０の工具長L３を拡大することなしにフランジ１０２側へ延長できる構造にしたので、チャック筒１０３のフランジ１０２に近接する基部領域の縮径方向への弾性変形をチャック筒１０３の他の領域の縮径方向への弾性変形とほぼ同様にすることができる。
これに伴い、工具７のシャンクに対して有効かつ強力に掴持力を発揮し得るチャック筒１０３の有効掴持長L４をフランジ１０２に連接するチャック筒１０３の基部から開口先端付近に至るまで拡大できるとともに、チャック筒１０３のフランジ１０２との連接基部領域も縮径方向へ弾性変形し易くなり、締付筒５０のフランジ１０２側端面がホルダー体１０のフランジ１０２に当接するまで、従来のように大きな締付力を要することなく締付筒５０を容易に締め付けることができ、この連接基部領域における工具シャンクヘの掴持力も十分に発揮することができる。
また、チャック筒１０３とフランジ１０２との連接基部領域における工具シャンクヘの掴持力を大きくできることにより、重切削加工を行っても、工具がチャック筒１０３の先端側を支点にした振れ運動を起こしたりするのを防止でき、かつ工具シャンクの外周面とチャック筒１０３の内面との間が摩擦して工具シャンクの外周面及びチャック筒１０３の内面を損傷するのを未然に防止できる。
【００２１】
また、チャック筒１０３の有効掴持長Ｌ４の拡大と、締付筒５０のフランジ１０２側端面がホルダー体１０のフランジ１０２に当接するまで締付筒５０を締め付けることができることにより、チャック筒１０３の長さを従来のものより短くでき、これに伴い、ホルダー体１０の工具長Ｌ３を短くでき、チャックの軽量化及び小型化が可能になる。
【００２２】
なお、前記実施形態において、フランジ１０２の反テーパシャンク部側の端面１０２ａには、チャック筒１０３のフランジ１０２との連接基部に位置してフランジ１０２の厚み方向に延在する所定深さ（３〜５mm程度）の溝１０４がチャック筒１０３の円周方向に沿いリング状に形成された構成とした。
【００２３】
次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）により本発明の第２の実施の形態について説明する。この図３において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第２の実施の形態において、特徴とする点は、チャック筒１０３の実質的な長さ拡大用のリング状溝１０４をフランジ１０２の端面に形成することに加えて、チャック筒１０３の内壁面に該内壁面の全長に亘りチャック筒１０３の軸線方向に伸びる複数の溝６０をチャック筒１０３の周方向に等間隔に形成したところにある。
【００２４】
第２の実施の形態におけるチャックでは、チャック筒１０３の内壁面に複数の溝６０を形成したことにより、締付筒５０によるチャック筒１０３の縮径方向への弾性変形を更に容易にする。そして、図２（Ｃ）に示す点Ｐ２からＰ１１の範囲における縮径内径寸法の変化割合が更に大きくなり、かつ、その範囲の変化割合を図２（Ａ）の示す曲線６１より均一化し得る。
従って、チャック筒１０３の縮径方向への弾性変形が大きな締付力を要することなくチャック筒の略全長に亘りし易くなり、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるとともに、締付筒５０の薄肉化が可能になる。また、チャック筒１０３の内壁面に溝６０を形成することにより、チャック筒１０３内に挿入された工具が締め付けられた時に、工具に付着するオイルの逃げを容易にする。
【００２５】
次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）により本発明の第３の実施の形態について説明する。この図４において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第３の実施の形態において、特徴とする点は、チャック筒１０３の実質的な長さ拡大用のリング状溝１０４をフランジ１０２の端面に形成することに加えて、チャック筒１０３を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒１０３の軸線方向に伸びる複数の穴７０をチャック筒１０３の周方向に等間隔に形成したところにある。
【００２６】
第３の実施の形態におけるチャックでは、チャック筒１０３を構成する壁部内に複数の穴７０を形成したことにより、締付筒５０によるチャック筒１０３の縮径方向への弾性変形を更にし易くする。そして、図２（Ｃ）に示す点Ｐ２からＰ１１の範囲における縮径内径寸法の変化割合が更に大きくなり、かつ、その範囲の変化割合を図２（Ａ）の示す曲線６１より均一化し得る。
従って、チャック筒１０３の縮径方向への弾性変形が大きな締付力を要することなくチャック筒１０３の略全長に亘りし易くなり、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるとともに、締付筒５０の薄肉化が可能になる。
【００２７】
次に、図５（Ａ）及び（Ｂ）により本発明の第４の実施の形態について説明する。この図５において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第４の実施の形態において、特徴とする点は、チャック筒１０３の実質的な長さ拡大用のリング状溝１０４をフランジ１０２の端面に形成することに加えて、チャック筒１０３を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒１０３の軸線方向に伸びる複数の穴７０をチャック筒１０３の周方向に等間隔に形成するとともに、チャック筒１０３には、前記各穴７０に対応して穴７０からチャック筒１０３の内壁面に開口する複数のスリット８０を形成したところにある。
【００２８】
第４の実施の形態におけるチャックでは、チャック筒１０３を構成する壁部内に複数の穴７０を形成し、更に該穴７０からチャック筒１０３の内方に連通するスリット８０を形成したことにより、締付筒５０によるチャック筒１０３の縮径方向への弾性変形を更にし易くする。そして、図２（Ｃ）に示す点Ｐ２からＰ１１の範囲における縮径内径寸法の変化割合が更に大きくなり、かつ、その範囲の変化割合を図２（Ａ）の示す曲線６１より更に均一化し得る。
従って、チャック筒１０３の縮径方向への弾性変形が大きな締付力を要することなくチャック筒１０３の略全長に亘りし易くなり、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるとともに、締付筒５０の薄肉化が可能になる。また、スリット８０を形成することにより、チャック筒１０３内に挿入された工具が締め付けられた時に、工具に付着するオイルの逃げを容易にする。
【００２９】
次に、図６（Ａ）及び（Ｂ）により本発明の第５の実施の形態について説明する。この図６において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第５の実施の形態において、特徴とする点は、チャック筒１０３の実質的な長さ拡大用のリング状溝１０４をフランジ１０２の端面に形成することに加えて、チャック筒１０３の先端部の外周部に先端方向に開く環状段部９０を形成するとともに、この環状段部９０に隣接して環状溝９１を形成し、環状段部９０に弾性を有する金属製の環状側板９２の内周部を係合し、環状溝９１には止めリング９３を嵌着することにより、環状側板９２をチャック筒１０３から脱落しないように保持し、この環状側板９２の外周端部を締付筒５０の内周面に係合させたところにある。
【００３０】
前記のように構成された第５の実施の形態において、工具７を掴持する場合は、工具７のシャンク７Ａをチャック筒１０３の円筒穴内に挿入し、締付筒５０を時計回り方向に回転させる。すると、締付筒５０のテーパ付き円筒面と当接する各ニードルローラ４０は自身の軸線に直角な方向に自転しながらチャック筒１０３の外周面を螺旋状に公転転動するため、ローラ保持筒２０はチャック筒１０３の先端側からフランジ１０２の方向へニードルローラ４０の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付筒５０もフランジ１０２の方向へ移動する。これにより、締付筒５０は各ニードルローラ４０を介してチャック筒１０３を外周から内周方向へ縮径することにより、工具７のシャンクを掴持する。
一方、環状側板９２は、その外周端部が締付筒５０の先端側テーパ内周面と圧接してチャック筒１０３方向に押圧されることにより、チャック筒１０３の先端部を縮径する。これにより、チャック筒１０３の先端部分にも工具シャンクに対する強力な掴持力を発揮させる。
従って、第５の実施の形態によれば、チャック筒１０３のフランジ連接基部から先端部分まで工具シャンクに対して強力な掴持力を発揮させることができ、工具の掴持を更に確実にできる。
【００３１】
次に、図７により本発明の第６の実施の形態について説明する。この図７において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第６の実施の形態において、特徴とする点は、締付筒５０のフランジ１０２側の基端部内周に設けた環状凹溝５１に抜け止めリング６７の外周部を嵌合して固定させ、チャック筒１０３の外周に当接または近接させ、抜け止めリング６７にローラ保持筒２０のフランジ１０２側端を当接させてある。前記抜け止めリング６７は、ステンレスなどの弾性を有する金属製とし、１個所に切り離し部を形成したＣ字状のスナップリングである。
また、フランジ１０２の反シャンク部側の端面に形成したリング状の溝１０４には弾性変形可能な合成樹脂または合成ゴムのＯリング６８を嵌合させ、このＯリング６８と抜け止めリング６７との間に環状のスペーサ６９をチャック筒１０３に嵌めて介在させ、Ｏリング６８を溝１０４の底に支持するとともにスペーサ６９に支持し、スペーサ６９を抜け止めリング６７に当接させてある。なお、Ｏリング６８はフッ素樹脂などの合成樹脂や合成ゴムを用い、スペーサはステンレスなどの環状金属板を用いている。
【００３２】
前記のように構成された第６の実施形態において、工具７を掴持する場合には、工具７のシャンク７Ａをチャック筒１０３の円筒穴内に挿入し、締付筒５０を時計回り方向に回転させると、各ニードルローラ４０が自転しつつチャック筒１０３の外周面を螺旋状に公転し、ローラ保持筒２０がチャック筒１０３の先端側からフランジ１０２の方向へ移動し、同時に締付筒５０もフランジ１０２の方向へ移動し、これらにより、締付筒５０が各ニードルローラ４０を介してチャック筒４０を外周から内周方向へ縮径することで、工具７のシャンクを掴持する。そして、締付筒５０のフランジ１０２の方向への移動により、同方向に抜け止めリング６７も移動し、スペーサ６９を介しＯリング６８を弾性変形させて圧縮させた状態で、溝１０４の底と抜け止めリング６７とに押し付けるようにする。
従って、第６の実施の形態にかかるチャックを用い、これに掴持した工具７によって加工を行う際にびびりなどの振動をＯリング６８で吸収でき、良好な切削加工ができ、また、ごみや加工時の切削液がフランジ１０２の先端面と締付筒５０のフランジ１０２側端面との間からニードルローラ４０部へ侵入すること、およびごみがフランジ１０２の溝１０４に侵入することを確実に防止できる。
【００３３】
第６の実施の形態において、スペーサ６９を省略し、溝１０４に嵌めるＯリング６８を抜け止めリング６７に直接押し付けるようにし、構成を簡単にしてもよい。
なお、第６の実施の形態にかかるチャックのフランジとは、ホルダー体１０のテーパシャンク部１０１からチャック筒１０３の端末まで、すなわち締付筒５０の端面が当接する面までである。
また、第６の実施の形態にかかるチャックは、スペーサ６９の有無の何れであっても、第５の実施の形態に示した特徴とする点を組み合わせて用いることが好ましい。
【００３４】
なお、前記実施の形態では、工具７のシャンクをスプリングコレット８を介してチャック筒１０３に挿入して掴持する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、工具７のシャンク７Ａを直接チャック筒１０３に挿入して掴持する方式でもよい。
また、ホルダー体１０のシャンク部１０１はテーパ付きのものに限らず、ストレートシャンク構成のホルダー体にも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ホルダー体のフランジの反シャンク部側端面に、チャック筒のフランジとの連接基部に位置してフランジの厚み方向に延在する所定深さの溝をチャック筒の円周方向に沿いリング状に形成し、前記リング状の溝によりチャック筒の長さを、ホルダー体の工具長を拡大することなしにフランジ側へ延長できる構造にし、かつ前記チャック筒の先端部外周面に弾性を有する金属製環状側板の内周部を固定し、前記環状側板の外周端部を前記締付筒の内周面に抑圧係合させた構成としたので、チャック筒のフランジ連接基部から先端部分まで工具シャンクに対して強力な掴持力を発揮させることができ、工具の掴持を更に確実にできる。
また、ホルダー体の工具長を長くすることなく縮径方向へ有効に弾性変形できるチャック筒の有効掴持長を拡大できるとともに、チャック筒の縮径方向への弾性変形がし易くなり、大きな締付力を要することなく締付筒のフランジ側端面がホルダー体のフランジに当接するまで締付筒を容易に締め付けることができる。また、チャック筒の連接基部領域及びチャック筒の先端部における工具シャンクヘの掴持力を大きくできることにより、重切削加工を行っても、工具がチャック筒の先端側を支点にした振れ運動を起こしたりするのを防止できる。
また、チャック筒の有効掴持長の拡大と、締付筒のフランジ側の端面がホルダー体のフランジに当接するまで締付筒を締め付けることができることにより、チャック筒の長さを従来のものより短くでき、これに伴い、ホルダー体の工具長を短くでき、チャックを軽量化及び小型化できる。
【００３６】
また、請求項２の発明によれば、チャック筒の有効掴持長拡大用のリング状の溝に加えて、チャック筒の内壁面にチャック筒の軸線方向に伸びる複数の溝を形成したことにより、締付筒によるチャック筒の縮径方向への弾性変形を更に容易になり、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるとともに、締付筒の薄肉化が可能になる。また、チャック筒の内壁面に溝を形成することにより、チャック筒内に挿入された工具が締め付けられた時に、工具に付着するオイルを容易に逃がすことができる。
【００３７】
また、請求項３または４の発明によれば、チャック筒の有効掴持長拡大用のリング状の溝に加えて、チャック筒を構成する壁部内にチャック筒の軸線方向に伸びる複数の穴を形成し、または前記各穴からチャック筒の内壁面に開口するスリットを形成したことにより、締付筒によるチャック筒の縮径方向への弾性変形を更にし易くし、チャック筒の略全長に亘り縮径内径寸法の弾性変形の変化割合を均一化し得るほか、締付筒の薄肉化が可能になる。
【００３８】
請求項５の発明によれば、チャック筒の有効掴持長拡大用リング状の溝にＯリングを嵌合させ、締付筒のフランジ側端面に固定した抜け止めリングによってローラ保持筒のフランジ側端を支持させ、締付筒の回転により、Ｏリングを圧縮させて前記溝の底と抜け止めリングとに押し付けるようにしたので、工具によって加工を行う際にびびりなどの振動をＯリングで吸収でき、良好な切削加工ができ、また、ごみや加工時の切削液がフランジに先端面と締付筒との間からニードルローラ部へ侵入すること、及びこみが前記溝に侵入することを確実に防止できる。
【００３９】
請求項６の発明によれば、請求項６の発明において、Ｏリングと抜け止めリングとの間に環状金属板のスペーサを介在させたので、Ｃ字状の抜け止めリングを用いても、このリングの開口部に弾性変形したＯリングの一部が喰い込むことがなく、安定した振動の吸収、ごみ、切削液のニードル部への侵入防止ができ、更にＯリングの疲労防止にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第１の実施の形態を示すチャックの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態及び従来におけるチャックのチャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化を示す説明図で、（Ａ）はチャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化を表すグラフ、（Ｂ）は従来におけるチャック筒の説明図、（Ｃ）は本発明におけるチャック筒の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すもので、（Ａ）はチャックの断面図、（Ｂ）はチャック筒の横断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示すもので、（Ａ）はチャックの断面図、（Ｂ）はチャック筒の横断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示すもので、（Ａ）はチャックの断面図、（Ｂ）はチャック筒の横断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示すもので、（Ａ）はチャックの断面図、（Ｂ）は要部の拡大横断面図である。
【図７】本発明にかかる第６の実施の形態を示すチャックの断面図である。
【図８】従来におけるチャックの断面図である。
【図９】従来におけるチャックの各構成部材を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ ホルダー体
１０１ テーパシャンク部
１０２ フランジ
１０３ チャック筒
１０４ リング状溝
２０ ローラ保持筒
４０ ニードルローラ
５０ 締付筒
５１ 環状凹溝
６０ 溝
６７ 抜け止めリング
６８ Ｏリング
６９ スペーサ
７０ 穴
８０ スリット
９１ 環状溝
９２ 環状側板
９３ 止めリング
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル等の切削工具を掴持するチャックに関し、特にホルダー本体のチャック筒の外周にニードルローラを介して嵌合される締付筒を締め付け方向に回転することによりチャック筒を縮径させて目的工具を緊密に掴持するチャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８及び図９により従来のチャックについて説明する。図８は工具掴持用チャックの断面図、図９は工具掴持用チャックを分解して示す各構成部材の斜視図である。
図８及び図９において、工具掴持用のチャックは、ホルダー体１を有し、このホルダー体１は、図示省略した工作機械のスピンドルに挿着されるテーパシャンク部１Ａと、このテーパシャンク部１Ａの大径側端部に形成した把持用のフランジ１Ｂと、このフランジ１Ｂの反テーパシャンク部側の端面からテーパシャンク部１Ｂと反対の方向に該テーパシャンク部１Ａの軸線と一致して延設され、外周面にフランジ１Ｂから先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面１Ｃａが形成されたチャック筒１Ｃとから構成されている。
【０００３】
２はチャック筒１Ｃの外周に遊嵌されるローラ保持筒であり、このローラ保持筒２は、チャック筒１Ｃのテーパ面１Ｃａとほぼ同様なテーパ角度で先端に行くに従い径が小さくなる筒体から形成されている。また、このローラ保持筒２は、チャック筒１Ｃの先端部外周に設けた止めリング３によってチャック筒１Ｃから抜け落ちないように保持されている。
また、ローラ保持筒２には、該ローラ保持筒２の軸線に対して円周方向に所定の角度で傾斜させて嵌め込んだ多数のニードルローラ４が全面にわたり数段に配設されている。また、各ニードルローラ４はローラ保持筒２の肉厚寸法より大きい径に形成され、これにより、ローラ保持筒２の内周面側へ突出する各ニードルローラ４をチャック筒１Ｃのテーパ面１Ｃａに当接させ、ローラ保持筒２の外周面側へ突出する各ニードルローラ４を後述する締付筒５の内周面に当接させる構成になっている。
締付筒５は、チャック筒１Ｃを縮径させて目的の工具を緊密に掴持するものであって、チャック筒１Ｃの外周にローラ保持筒２で保持されたニードルローラ４を介して嵌合される。この締付筒５の内周面は、フランジ１Ｂと対向する端から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ付き円筒面に構成されている。また、締付筒５のフランジ１Ｂ側の基端部内周には、シール兼用の抜け止めリング６が装着されており、このシール兼用の抜け止めリング６はチャック筒１Ｃの外周面に当接することによりシール機能を発揮し、また、ローラ保持筒２の端面に当接することで締付筒５のチャック筒１Ｃからの抜け落ちを防止している。
【０００４】
前記のように構成された従来のチャックにおいて、工具７を掴持する場合は、工具７のシャンク７Ａにスプリングコレット８を嵌合し、このスプリングコレット８ごと工具７のシャンク７Ａをチャック筒１Ｃの円筒穴内に挿入する。かかる状態で、締付筒５を時計回り方向に回転すると、締付筒５のテーパ付き円筒面と当接する各ニードルローラ４は自身の軸線に直角な方向に自転しながらチャック筒１Ｃの外周面を螺旋状に公転転動するため、ローラ保持筒２はチャック筒１Ｃの先端側からフランジ１Ｂの方向へニードルローラ４の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付筒５もフランジ１Ｂの方向へ移動する。これにより、締付筒５のテーパ付き円筒面とチャック筒１Ｃの外周テーパ面間の間隔が減少するため、締付筒５は各ニードルローラ４を介してチャック筒１Ｃを外周から内周方向へ全周面から強圧し縮径させる。その結果、チャック筒１Ｃの円筒穴内に挿入された工具７のシャンクはスプリングコレット８を介して締め付けられ、掴持される。 また、締め付け状態にある締付筒５を前記とは逆の反時計回り方向に回転すると、ローラ保持筒２がチャック筒１Ｃの先端側へ移動するとともに締付筒５も同一方向に移動する。このため、縮径されていたチャック筒１Ｃは元の径に復元し、工具７への掴持力が解除される結果、工具７の抜き取り、あるいは交換が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のチャックにおけるチャック筒１Ｃは、フランジ１Ｂの反テーパシャンク部側端面からテーパシャンク部１Ｂと反対の方向に延設される構造になっているので、フランジ１Ｂに連接するチャック筒１Ｃの基部に隣接する領域部分１Ｃａの縮径方向の弾性変形剛性が該領域部分１Ｃａ以外の他の領域部分の縮径方向の弾性変形剛性に比べて相当に高くなっている。このため、締付筒５を締め付け方向に回転してチャック筒１Ｃを縮径させても前記領域部分１Ｃａの縮径率は他の領域部分の縮径率に比べて極端に低い。このことを図２を参照して説明する。
【０００６】
図２（Ａ）は、チャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化を表すグラフであり、同図（Ｂ）は従来におけるチャック筒１Ｃを示している。
図２（Ｂ）に示す従来のチャック筒１Ｃを締付筒５で締め付けてチャック筒１Ｃの開口端からフランジ１Ｂまでの各点Ｐ１〜Ｐ１２における縮径内径寸法の変化をグラフに表すと、図２（Ａ）の曲線６２に示すようになる。この曲線６２から明らかなように、点Ｐ２〜Ｐ９の範囲における縮径内径寸法の変化割合は比較的大きく安定しているが、点Ｐ１０〜Ｐ１２の範囲に相当する領域部分１Ｃａにおける縮径内径寸法の変化割合は極端に低下し、その変化割合はフランジ１Ｂに近接する程大きくなる。
【０００７】
このようになる理由は、点Ｐ１０〜Ｐ１２の範囲に相当する領域部分１Ｃａの縮径方向の弾性変形剛性がフランジ１Ｂに近接する程大きくなるため、この領域部分１Ｃａに対向する締付筒５の部分が拡径方向に弾性変形してしまうからである。この結果、領域部分１Ｃａの掴持力が低下し、チャック筒１Ｃに挿入された工具７のシャンクを全長に亘り均一な掴持力で掴持することができなくなってしまうほか、チャック筒１Ｃの工具に対する有効掴持長Ｌ１が短くなってしまう。
特に、このような有効掴持長Ｌ１の短い状態で掴持した工具で重切削加工を行うと、工具がチャック筒１Ｃの先端側を支点にした振れ運動が発生し、これにより、掴持力の低い領域部分１Ｃａに対応する工具シャンクの外周面とチャック筒１Ｃの内面との間に摩擦が生じ、工具シャンクの外周面及びチャック筒１Ｃの内面を損傷してしまうという問題がある。
【０００８】
また、締付筒５のフランジ１Ｂ側端面がホルダー体１のフランジ１Ｂに当接するまで締付筒５を締め付ければ、領域部分１Ｃａにおける縮径内径寸法の変化割合をある程度大きくできるが、その反面、締付筒５に対して大きな締付力が必要になるほか、領域部分１Ｃａに対応するニードルローラへの荷重が必要以上に大きくなり、最悪の場合はニードルローラの表面及びこれに接するチャック筒の外周面、締付筒の内周面を損傷し、工具の掴持力に支障を来す問題があった。
更に、チャック筒１Ｃの工具に対する有効掴持長Ｌ１を十分に確保しようとすると、チャック筒１Ｃが長くなり、ホルダー体１の工具長Ｌ２も長くなって、チャックが大型し重量化するという問題があった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、チャック筒の縮径方向への弾性変形をチャック筒の略全長に亘り容易にでき、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるチャックを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、工作機械スピンドルに挿着されるシャンク部、このシャンク部の一端部に形成した把持用のフランジ、このフランジの反シャンク部側端面からシャンク部と反対の方向に該シャンク部の軸線と一致して延設され、外周面に前記フランジから先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒とを有するホルダー体と、前記チャック筒の外周に回転可能にかつチャック筒の軸方向に移動可能に係合され、内周面に前記フランジから先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面を有する締付筒と、前記チャック筒の外周面と前記締付筒の内周面間に全局に亘り配設され、前記チャック筒及び締付筒の軸線に対して周方向に適宜の角度傾斜させた多数のニードルローラとを備え、前記締付筒を回転することにより前記ニードルローラを自転させつつ螺旋公転して前記チャック筒を縮径または復元させるチャックにおいて、前記フランジの反シャンク部側端面に前記チャック筒の前記フランジとの連接基部に位置して前記フランジの厚み方向に延在する所定深さの溝を前記チャック筒の円周方向に沿いリング状に形成し、この溝により縮径方向へ有効に弾性変形できるチャック筒の有効掴持長が拡大されるように構成し、前記チャ ック筒の先端部外周面に弾性を有する金属製環状側板の内周部を固定し、前記環状側板の外周端部を前記締付筒の内周面に抑圧係合させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載のチャックにおいて、前記チャック筒の内壁面に該内壁面の全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の溝をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１記載のチャックにおいて、前記チャック筒を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の穴をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載のチャックにおいて、前記チャック筒を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の穴をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成するとともに、前記チャック筒の内壁面に前記各穴に対応して該穴からチャック筒の内方に連通する複数のスリットを形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れか１項に記載のチャックにおいて、前記フランジの反シャンク部側の端面に設けた前記溝に弾性変形するＯリングを嵌合させ、前記締付筒のフランジ側端面に内周部に弾性金属板製の抜け止めリングの外周部を固定し、この抜け止めリングの内周部に前記ローラ保持筒のフランジ側端を支持させ、前記締付筒の回転により、前記Ｏリングを圧縮させて前記溝の底と抜け止めリングとに押し付けるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５記載のチャックにおいて、前記○リングと抜け止めリングとの間に前記チャック筒に嵌めた環状金属板からなるスペーサを介在させ、前記締付筒の回転により前記○リングを圧縮させて、前記溝の底に抜け止めリングを押し付けるとともに前記抜け止めリングに前記スペーサを介してＯリングを押し付けるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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は本発明にかかる第１の実施の形態を示すチャックの断面図である。
図１において、工具掴持用のチャックは、ホルダー体１０を有し、このホルダー体１０は、図示省略した工作機械のスピンドルに挿着されるテーパシャンク部１０１と、このテーパシャンク部１０１の大径側端部に形成した把持用のフランジ１０２と、このフランジ１０２の反テーパシャンク部側の端面１０２ａからテーパシャンク部１０１と反対の方向に該テーパシャンク部１０１の軸線と一致して延設され、外周面にフランジ１０２から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面１０３ａが形成されたチャック筒１０３とから構成される。
また、フランジ１０２の反テーパシャンク部側の端面１０２ａには、チャック筒１０３のフランジ１０２との連接基部に位置してフランジ１０２の厚み方向に延在する所定深さ（３〜５mm程度）の溝１０４がチャック筒１０３の円周方向に沿いリング状に形成されており、このリング状の溝１０４によりチャック筒１０３の長さを、ホルダー体１０の工具長Ｌ３を変えることなしにフランジ１０２側へ延長した構造にする。これにより、チャック筒１０３のフランジ１０２に近接する領域の縮径方向への弾性変形をチャック筒１０３の他の領域の縮径方向への弾性変形とほぼ同様にするものであり、これが本実施形態の特徴部分の一つである。
【００１６】
２０はチャック筒１０３の外周に遊嵌されるローラ保持筒であり、このローラ保持筒２０は、チャック筒１０３のテーパ面１０３ａとほぼ同様なテーパ角度で先端に行くに従い径が小さくなる筒体から形成されている。また、このローラ保持筒２０は、チャック筒１０３の先端部外周に設けた止めリング３０によってチャック筒１０３から抜け落ちないように保持されている。
また、ローラ保持筒２０には、該ローラ保持筒２０の軸線に対して円周方向に所定の角度で傾斜させて嵌め込んだニードルローラ４０が図９に示す場合と同様に円周方向に多数配設され、このニードルローラ４０群はチャック筒２０の長手方向に複数段、例えば、図９に示す場合より１段少ない３段に形成されている。また、各ニードルローラ４０はローラ保持筒２０の肉厚寸法より大きい径に形成され、これにより、ローラ保持筒２０の内周面側へ突出する各ニードルローラ４０をチャック筒１０３のテーパ面１０３ａに当接させ、ローラ保持筒２０の外周面側へ突出する各ニードルローラ４０を後述する締付筒５０の内周面に当接させる構成になっている。
【００１７】
締付筒５０は、チャック筒１０３を縮径させて目的の工具を緊密に掴持するものであって、チャック筒１０３の外周にローラ保持筒２０で保持されたニードルローラ４０を介して嵌合される。この締付筒５０の内周面は、フランジ１０２と対向する端部から先端に行くに従い径が小さくなるテーパ付き円筒面に構成されている。また、締付筒５０のフランジ１０２側の基端部内周には、シール兼用の抜け止めリング６７が装着されており、このシール兼用の抜け止めリング６７はチャック筒１０３の外周面に当接することによりシール機能を発揮し、また、ローラ保持筒２０の端面に当接することで締付筒５０のチャック筒１０３からの抜け落ちを防止している。
【００１８】
前記のように構成された第１の実施形態にかかるチャックにおいて、工具７を掴持する場合は、工具７のシャンク７Ａにスプリングコレット８を嵌合し、このスプリングコレット８ごと工具７のシャンク７Ａをチャック筒１０３の円筒穴内に挿入する。かかる状態で、締付筒５０を時計回り方向に回転すると、締付筒５０のテーパ付き円筒面と当接する各ニードルローラ４０は自身の軸線に直角な方向に自転しながらチャック筒１０３の外周面を螺旋状に公転転動するため、ローラ保持筒２０はチャック筒１０３の先端側からフランジ１０２の方向へニードルローラ４０の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付筒５０もフランジ１０２の方向へ移動する。これにより、締付筒５０のテーパ付き円筒面とチャック筒１０３の外周テーパ面間の間隔が減少するため、締付筒５０は各ニードルローラ４０を介してチャック筒１０３を外周から内周方向へ全周面から強圧し縮径させることになる。その結果、チャック筒１０３の円筒穴内に挿入された工具７のシャンクはスプリングコレット８を介して締め付けられ、掴持される。
また、締め付け状態にある締付筒５０を前記とは逆の反時計回り方向に回転すると、ローラ保持筒２０がチャック筒１０３の先端側へ移動すると共に締付筒５０も同一方向に移動する。このため、縮径されていたチャック筒１０３は元の径に復元し、工具７への掴持力が解除される結果、工具７の抜き取り、あるいは交換が可能になる。
【００１９】
次に、第１の実施の形態におけるチャックのチャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化について、図２を参照して説明する。図２（Ａ）は、チャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化を表すグラフであり、同図（Ｃ）は第１の実施の形態におけるチャック筒１０３を示している。
図２（Ｃ）に示すように、チャック筒１０３の長さは、リング状の溝１０４により、ホルダー体１０の工具長Ｌ４を拡大することなしにフランジ１０２側へ延長した構造になっているため、このチャック筒１０３を締付筒５０で締め付けてチャック筒１０３の開口端からフランジ１０２までの各点Ｐ１〜Ｐ１２における縮径内径寸法の変化をグラフに表すと、図２（Ａ）の曲線６１に示す結果が得られた。
この曲線６１から明らかなように、点Ｐ２から点Ｐ１１の範囲まで縮径内径寸法の変化割合は比較的大きく、安定していることが分かる。即ち、工具７のシャンクに対して有効かつ強力に掴持力を発揮し得るチャック筒１０３の有効掴持長Ｌ４は、図２（Ｃ）に示すように、フランジ１０２に連接するチャック筒１０３の基部から開口先端付近に至るまで拡大され、従来におけるチャック筒１Ｃの有効掴持長Ｌ１より大幅に拡大することができる。
【００２０】
従って、このような本発明の第１の実施の形態によれば、フランジ１０２の反テーパシャンク部側端面に、チャック筒１０３のフランジ１０２との連接基部に位置してフランジ１０２の厚み方向に延在する所定深さの溝１０４をチャック筒１０３の円周方向に沿いリング状に形成し、このリング状の溝１０４によりチャック筒１０３の長さを、ホルダー体１０の工具長L３を拡大することなしにフランジ１０２側へ延長できる構造にしたので、チャック筒１０３のフランジ１０２に近接する基部領域の縮径方向への弾性変形をチャック筒１０３の他の領域の縮径方向への弾性変形とほぼ同様にすることができる。
これに伴い、工具７のシャンクに対して有効かつ強力に掴持力を発揮し得るチャック筒１０３の有効掴持長L４をフランジ１０２に連接するチャック筒１０３の基部から開口先端付近に至るまで拡大できるとともに、チャック筒１０３のフランジ１０２との連接基部領域も縮径方向へ弾性変形し易くなり、締付筒５０のフランジ１０２側端面がホルダー体１０のフランジ１０２に当接するまで、従来のように大きな締付力を要することなく締付筒５０を容易に締め付けることができ、この連接基部領域における工具シャンクヘの掴持力も十分に発揮することができる。
また、チャック筒１０３とフランジ１０２との連接基部領域における工具シャンクヘの掴持力を大きくできることにより、重切削加工を行っても、工具がチャック筒１０３の先端側を支点にした振れ運動を起こしたりするのを防止でき、かつ工具シャンクの外周面とチャック筒１０３の内面との間が摩擦して工具シャンクの外周面及びチャック筒１０３の内面を損傷するのを未然に防止できる。
【００２１】
また、チャック筒１０３の有効掴持長Ｌ４の拡大と、締付筒５０のフランジ１０２側端面がホルダー体１０のフランジ１０２に当接するまで締付筒５０を締め付けることができることにより、チャック筒１０３の長さを従来のものより短くでき、これに伴い、ホルダー体１０の工具長Ｌ３を短くでき、チャックの軽量化及び小型化が可能になる。
【００２２】
なお、前記実施形態において、フランジ１０２の反テーパシャンク部側の端面１０２ａには、チャック筒１０３のフランジ１０２との連接基部に位置してフランジ１０２の厚み方向に延在する所定深さ（３〜５mm程度）の溝１０４がチャック筒１０３の円周方向に沿いリング状に形成された構成とした。
【００２３】
次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）により本発明の第２の実施の形態について説明する。この図３において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第２の実施の形態において、特徴とする点は、チャック筒１０３の実質的な長さ拡大用のリング状溝１０４をフランジ１０２の端面に形成することに加えて、チャック筒１０３の内壁面に該内壁面の全長に亘りチャック筒１０３の軸線方向に伸びる複数の溝６０をチャック筒１０３の周方向に等間隔に形成したところにある。
【００２４】
第２の実施の形態におけるチャックでは、チャック筒１０３の内壁面に複数の溝６０を形成したことにより、締付筒５０によるチャック筒１０３の縮径方向への弾性変形を更に容易にする。そして、図２（Ｃ）に示す点Ｐ２からＰ１１の範囲における縮径内径寸法の変化割合が更に大きくなり、かつ、その範囲の変化割合を図２（Ａ）の示す曲線６１より均一化し得る。
従って、チャック筒１０３の縮径方向への弾性変形が大きな締付力を要することなくチャック筒の略全長に亘りし易くなり、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるとともに、締付筒５０の薄肉化が可能になる。また、チャック筒１０３の内壁面に溝６０を形成することにより、チャック筒１０３内に挿入された工具が締め付けられた時に、工具に付着するオイルの逃げを容易にする。
【００２５】
次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）により本発明の第３の実施の形態について説明する。この図４において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第３の実施の形態において、特徴とする点は、チャック筒１０３の実質的な長さ拡大用のリング状溝１０４をフランジ１０２の端面に形成することに加えて、チャック筒１０３を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒１０３の軸線方向に伸びる複数の穴７０をチャック筒１０３の周方向に等間隔に形成したところにある。
【００２６】
第３の実施の形態におけるチャックでは、チャック筒１０３を構成する壁部内に複数の穴７０を形成したことにより、締付筒５０によるチャック筒１０３の縮径方向への弾性変形を更にし易くする。そして、図２（Ｃ）に示す点Ｐ２からＰ１１の範囲における縮径内径寸法の変化割合が更に大きくなり、かつ、その範囲の変化割合を図２（Ａ）の示す曲線６１より均一化し得る。
従って、チャック筒１０３の縮径方向への弾性変形が大きな締付力を要することなくチャック筒１０３の略全長に亘りし易くなり、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるとともに、締付筒５０の薄肉化が可能になる。
【００２７】
次に、図５（Ａ）及び（Ｂ）により本発明の第４の実施の形態について説明する。この図５において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第４の実施の形態において、特徴とする点は、チャック筒１０３の実質的な長さ拡大用のリング状溝１０４をフランジ１０２の端面に形成することに加えて、チャック筒１０３を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒１０３の軸線方向に伸びる複数の穴７０をチャック筒１０３の周方向に等間隔に形成するとともに、チャック筒１０３には、前記各穴７０に対応して穴７０からチャック筒１０３の内壁面に開口する複数のスリット８０を形成したところにある。
【００２８】
第４の実施の形態におけるチャックでは、チャック筒１０３を構成する壁部内に複数の穴７０を形成し、更に該穴７０からチャック筒１０３の内方に連通するスリット８０を形成したことにより、締付筒５０によるチャック筒１０３の縮径方向への弾性変形を更にし易くする。そして、図２（Ｃ）に示す点Ｐ２からＰ１１の範囲における縮径内径寸法の変化割合が更に大きくなり、かつ、その範囲の変化割合を図２（Ａ）の示す曲線６１より更に均一化し得る。
従って、チャック筒１０３の縮径方向への弾性変形が大きな締付力を要することなくチャック筒１０３の略全長に亘りし易くなり、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるとともに、締付筒５０の薄肉化が可能になる。また、スリット８０を形成することにより、チャック筒１０３内に挿入された工具が締め付けられた時に、工具に付着するオイルの逃げを容易にする。
【００２９】
次に、図６（Ａ）及び（Ｂ）により本発明の第５の実施の形態について説明する。この図６において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第５の実施の形態において、特徴とする点は、チャック筒１０３の実質的な長さ拡大用のリング状溝１０４をフランジ１０２の端面に形成することに加えて、チャック筒１０３の先端部の外周部に先端方向に開く環状段部９０を形成するとともに、この環状段部９０に隣接して環状溝９１を形成し、環状段部９０に弾性を有する金属製の環状側板９２の内周部を係合し、環状溝９１には止めリング９３を嵌着することにより、環状側板９２をチャック筒１０３から脱落しないように保持し、この環状側板９２の外周端部を締付筒５０の内周面に係合させたところにある。
【００３０】
前記のように構成された第５の実施の形態において、工具７を掴持する場合は、工具７のシャンク７Ａをチャック筒１０３の円筒穴内に挿入し、締付筒５０を時計回り方向に回転させる。すると、締付筒５０のテーパ付き円筒面と当接する各ニードルローラ４０は自身の軸線に直角な方向に自転しながらチャック筒１０３の外周面を螺旋状に公転転動するため、ローラ保持筒２０はチャック筒１０３の先端側からフランジ１０２の方向へニードルローラ４０の公転に伴い回転しつつ移動し、同時に締付筒５０もフランジ１０２の方向へ移動する。これにより、締付筒５０は各ニードルローラ４０を介してチャック筒１０３を外周から内周方向へ縮径することにより、工具７のシャンクを掴持する。
一方、環状側板９２は、その外周端部が締付筒５０の先端側テーパ内周面と圧接してチャック筒１０３方向に押圧されることにより、チャック筒１０３の先端部を縮径する。これにより、チャック筒１０３の先端部分にも工具シャンクに対する強力な掴持力を発揮させる。
従って、第５の実施の形態によれば、チャック筒１０３のフランジ連接基部から先端部分まで工具シャンクに対して強力な掴持力を発揮させることができ、工具の掴持を更に確実にできる。
【００３１】
次に、図７により本発明の第６の実施の形態について説明する。この図７において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
この第６の実施の形態において、特徴とする点は、締付筒５０のフランジ１０２側の基端部内周に設けた環状凹溝５１に抜け止めリング６７の外周部を嵌合して固定させ、チャック筒１０３の外周に当接または近接させ、抜け止めリング６７にローラ保持筒２０のフランジ１０２側端を当接させてある。前記抜け止めリング６７は、ステンレスなどの弾性を有する金属製とし、１個所に切り離し部を形成したＣ字状のスナップリングである。
また、フランジ１０２の反シャンク部側の端面に形成したリング状の溝１０４には弾性変形可能な合成樹脂または合成ゴムのＯリング６８を嵌合させ、このＯリング６８と抜け止めリング６７との間に環状のスペーサ６９をチャック筒１０３に嵌めて介在させ、Ｏリング６８を溝１０４の底に支持するとともにスペーサ６９に支持し、スペーサ６９を抜け止めリング６７に当接させてある。なお、Ｏリング６８はフッ素樹脂などの合成樹脂や合成ゴムを用い、スペーサはステンレスなどの環状金属板を用いている。
【００３２】
前記のように構成された第６の実施形態において、工具７を掴持する場合には、工具７のシャンク７Ａをチャック筒１０３の円筒穴内に挿入し、締付筒５０を時計回り方向に回転させると、各ニードルローラ４０が自転しつつチャック筒１０３の外周面を螺旋状に公転し、ローラ保持筒２０がチャック筒１０３の先端側からフランジ１０２の方向へ移動し、同時に締付筒５０もフランジ１０２の方向へ移動し、これらにより、締付筒５０が各ニードルローラ４０を介してチャック筒４０を外周から内周方向へ縮径することで、工具７のシャンクを掴持する。そして、締付筒５０のフランジ１０２の方向への移動により、同方向に抜け止めリング６７も移動し、スペーサ６９を介しＯリング６８を弾性変形させて圧縮させた状態で、溝１０４の底と抜け止めリング６７とに押し付けるようにする。
従って、第６の実施の形態にかかるチャックを用い、これに掴持した工具７によって加工を行う際にびびりなどの振動をＯリング６８で吸収でき、良好な切削加工ができ、また、ごみや加工時の切削液がフランジ１０２の先端面と締付筒５０のフランジ１０２側端面との間からニードルローラ４０部へ侵入すること、およびごみがフランジ１０２の溝１０４に侵入することを確実に防止できる。
【００３３】
第６の実施の形態において、スペーサ６９を省略し、溝１０４に嵌めるＯリング６８を抜け止めリング６７に直接押し付けるようにし、構成を簡単にしてもよい。
なお、第６の実施の形態にかかるチャックのフランジとは、ホルダー体１０のテーパシャンク部１０１からチャック筒１０３の端末まで、すなわち締付筒５０の端面が当接する面までである。
また、第６の実施の形態にかかるチャックは、スペーサ６９の有無の何れであっても、第５の実施の形態に示した特徴とする点を組み合わせて用いることが好ましい。
【００３４】
なお、前記実施の形態では、工具７のシャンクをスプリングコレット８を介してチャック筒１０３に挿入して掴持する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、工具７のシャンク７Ａを直接チャック筒１０３に挿入して掴持する方式でもよい。
また、ホルダー体１０のシャンク部１０１はテーパ付きのものに限らず、ストレートシャンク構成のホルダー体にも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ホルダー体のフランジの反シャンク部側端面に、チャック筒のフランジとの連接基部に位置してフランジの厚み方向に延在する所定深さの溝をチャック筒の円周方向に沿いリング状に形成し、前記リング状の溝によりチャック筒の長さを、ホルダー体の工具長を拡大することなしにフランジ側へ延長できる構造にし、かつ前記チャック筒の先端部外周面に弾性を有する金属製環状側板の内周部を固定し、前記環状側板の外周端部を前記締付筒の内周面に抑圧係合させた構成としたので、チャック筒のフランジ連接基部から先端部分まで工具シャンクに対して強力な掴持力を発揮させることができ、工具の掴持を更に確実にできる。
また、ホルダー体の工具長を長くすることなく縮径方向へ有効に弾性変形できるチャック筒の有効掴持長を拡大できるとともに、チャック筒の縮径方向への弾性変形がし易くなり、大きな締付力を要することなく締付筒のフランジ側端面がホルダー体のフランジに当接するまで締付筒を容易に締め付けることができる。また、チャック筒の連接基部領域及びチャック筒の先端部における工具シャンクヘの掴持力を大きくできることにより、重切削加工を行っても、工具がチャック筒の先端側を支点にした振れ運動を起こしたりするのを防止できる。
また、チャック筒の有効掴持長の拡大と、締付筒のフランジ側の端面がホルダー体のフランジに当接するまで締付筒を締め付けることができることにより、チャック筒の長さを従来のものより短くでき、これに伴い、ホルダー体の工具長を短くでき、チャックを軽量化及び小型化できる。
【００３６】
また、請求項２の発明によれば、チャック筒の有効掴持長拡大用のリング状の溝に加えて、チャック筒の内壁面にチャック筒の軸線方向に伸びる複数の溝を形成したことにより、締付筒によるチャック筒の縮径方向への弾性変形を更に容易になり、かつチャック筒を長くすることなくその有効掴持長を拡大できるとともに、締付筒の薄肉化が可能になる。また、チャック筒の内壁面に溝を形成することにより、チャック筒内に挿入された工具が締め付けられた時に、工具に付着するオイルを容易に逃がすことができる。
【００３７】
また、請求項３または４の発明によれば、チャック筒の有効掴持長拡大用のリング状の溝に加えて、チャック筒を構成する壁部内にチャック筒の軸線方向に伸びる複数の穴を形成し、または前記各穴からチャック筒の内壁面に開口するスリットを形成したことにより、締付筒によるチャック筒の縮径方向への弾性変形を更にし易くし、チャック筒の略全長に亘り縮径内径寸法の弾性変形の変化割合を均一化し得るほか、締付筒の薄肉化が可能になる。
【００３８】
請求項５の発明によれば、チャック筒の有効掴持長拡大用リング状の溝にＯリングを嵌合させ、締付筒のフランジ側端面に固定した抜け止めリングによってローラ保持筒のフランジ側端を支持させ、締付筒の回転により、Ｏリングを圧縮させて前記溝の底と抜け止めリングとに押し付けるようにしたので、工具によって加工を行う際にびびりなどの振動をＯリングで吸収でき、良好な切削加工ができ、また、ごみや加工時の切削液がフランジに先端面と締付筒との間からニードルローラ部へ侵入すること、及びこみが前記溝に侵入することを確実に防止できる。
【００３９】
請求項６の発明によれば、請求項６の発明において、Ｏリングと抜け止めリングとの間に環状金属板のスペーサを介在させたので、Ｃ字状の抜け止めリングを用いても、このリングの開口部に弾性変形したＯリングの一部が喰い込むことがなく、安定した振動の吸収、ごみ、切削液のニードル部への侵入防止ができ、更にＯリングの疲労防止にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第１の実施の形態を示すチャックの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態及び従来におけるチャックのチャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化を示す説明図で、（Ａ）はチャック筒とその締め付け時の縮径内径寸法の変化を表すグラフ、（Ｂ）は従来におけるチャック筒の説明図、（Ｃ）は本発明におけるチャック筒の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すもので、（Ａ）はチャックの断面図、（Ｂ）はチャック筒の横断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示すもので、（Ａ）はチャックの断面図、（Ｂ）はチャック筒の横断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示すもので、（Ａ）はチャックの断面図、（Ｂ）はチャック筒の横断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示すもので、（Ａ）はチャックの断面図、（Ｂ）は要部の拡大横断面図である。
【図７】本発明にかかる第６の実施の形態を示すチャックの断面図である。
【図８】従来におけるチャックの断面図である。
【図９】従来におけるチャックの各構成部材を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ ホルダー体
１０１ テーパシャンク部
１０２ フランジ
１０３ チャック筒
１０４ リング状溝
２０ ローラ保持筒
４０ ニードルローラ
５０ 締付筒
５１ 環状凹溝
６０ 溝
６７ 抜け止めリング
６８ Ｏリング
６９ スペーサ
７０ 穴
８０ スリット
９１ 環状溝
９２ 環状側板
９３ 止めリング
Claims (6)
- 工作機械スピンドルに挿着されるシャンク部、このシャンク部の一端部に形成した把持用のフランジ、このフランジの反シャンク部側端面からシャンク部と反対の方向に該シャンク部の軸線と一致して延設され、外周面に前記フランジから先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒とを有するホルダー体と、前記チャック筒の外周に回転可能にかつチャック筒の軸方向に移動可能に係合され、内周面に前記フランジから先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面を有する締付筒と、前記チャック筒の外周面と前記締付筒の内周面間に全局に亘り配設され、前記チャック筒及び締付筒の軸線に対して周方向に適宜の角度傾斜させた多数のニードルローラとを備え、前記締付筒を回転することにより前記ニードルローラを自転させつつ螺旋公転して前記チャック筒を縮径または復元させるチャックにおいて、
前記フランジの反シャンク部側端面に前記チャック筒の前記フランジとの連接基部に位置して前記フランジの厚み方向に延在する所定深さの溝を前記チャック筒の円周方向に沿いリング状に形成し、この溝により縮径方向へ有効に弾性変形できるチャック筒の有効掴持長が拡大されるように構成し、前記チャック筒の先端部外周面に弾性を有する金属製環状側板の内周部を固定し、前記環状側板の外周端部を前記締付筒の内周面に抑圧係合させたことを特徴とするチャック。 - 前記チャック筒の内壁面に該内壁面の全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の溝をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成したことを特徴とする請求項１記載のチャック。
- 前記チャック筒を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の穴をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成したことを特徴とする請求項１記載のチャック。
- 前記チャック筒を構成する壁部内に該壁部のほぼ全長に亘りチャック筒の軸線方向に伸び、かつチャック筒の縮径方向への弾性変形を容易にする複数の穴をチャック筒の周方向に所定間隔離して形成するとともに、前記チャック筒の内壁面に前記各穴に対応して該穴からチャック筒の内方に連通する複数のスリットを形成したことを特徴とする請求項１記載のチャック。
- 前記フランジの反シャンク部側の端面に設けた前記溝に弾性変形する○リングを嵌合させ、前記締付筒のフランジ側端面に内周部に弾性金属板製の抜け止めリングの外周部を固定し、この抜け止めリングの内周部に前記ローラ保持筒のフランジ側端を支持させ、前記締付筒の回転により、前記Ｏリングを圧縮させて前記溝の底と抜け止めリングとに押し付けるようにしたことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のチャック。
- 前記Ｏリングと抜け止めリングとの間に前記チャック筒に嵌めた環状金属板からなるスペーサを介在させ、前記締付筒の回転により前記Ｏリングを圧縮させて、前記溝の底に抜け止めリングを押し付けるとともに前記抜け止めリングに前記スペーサを介してＯリングを押し付けるようにしたことを特徴とする請求項５記載のチャック。
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