JP3646996B2

JP3646996B2 - Tool holding device

Info

Publication number: JP3646996B2
Application number: JP13236494A
Authority: JP
Inventors: 歳示宮川
Original assignee: Matsuura Machinery Corp
Current assignee: Matsuura Machinery Corp
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JPH07299615A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の工具を使用する工作機械において、順次使用する工具を保持する保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来コレットチャック２を使用した工具保持装置は、図１に示すように、工具のプルボルト部分をコレットチャック２によって把持しているが、この場合の把持力は、主軸３の内側に設けられているサラバネ５の引き棒１を介した引っ張り力（図１の矢印→によって示す。）に由来しており、かつその大きさは該引っ張り力によって支配されている。
【０００３】
そして、図１からも明らかなように、従来のコレットチャック２及び引き棒１の関係は、単にコレットチャック２の後端部と引き棒１の先端部の鍔状部分とが、相互に接触面を介してサラバネ５の引っ張り力を引き棒１がそのままコレットチャック２に伝達しているに過ぎなかった。
【０００４】
即ち、コレットチャック２を後方へ押圧する力は、引き棒１に対するサラバネ５の引っ張り力と同一であった。
【０００５】
通常主軸３内に収納されているサラバネ５の数は数十枚〜百数十枚程度であることが多いが、要請される工具に対する把持力によって、サラバネ５の数が決定される為、主軸３の長さはサラバネ５の枚数によって支配されることを免れない。
【０００６】
然るに、高速回転を行っている主軸３において、例えば軸断面の中心位置がずれること等を原因として、軸方向に対する垂直方向の振動が生ずることがあるが、この場合主軸３が長くなるにしたがって、該振動の共振周波数が低くなると共に、該垂直方向の振幅が大きくなる傾向がある。
【０００７】
このような軸と直交する方向の振動の振幅が大きいことは、主軸３の回転摩擦、更にはこれに伴って摩擦熱が大きくなり、極めて危険な回転状態となるが、これを避ける為、主軸３の回転速度に対する制約が必然的に生ずることになる。
【０００８】
即ち、主軸３の長さに応じて、その回転速度の制約が大きくならざるを得ないが、主軸３の長さがサラバネ５の数によって支配される以上、サラバネ５の数が増えるほど回転数の制約が大きくなるという不合理性を免れない。
【０００９】
しかも、主軸３が長くなるにしたがって、加工時間、運搬上の便宜、操作上の取り扱い、精度を要する加工上の運転等において不利とならざるを得ない。
【００１０】
このように、サラバネ５の引っ張り力の要請上、所定の長さの主軸３を使用せざるを得なかったにも拘らず、サラバネ５の引っ張り力を一層効率化させようとする工夫はこれまで行われていなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のように、主軸が内包するサラバネの枚数によって、要請される長さを緩和する為、スリーブの内側、引き棒、コレットチャックの結合関係を改善して、サラバネの引っ張り力を、従来技術に比し、効率的に利用し、これによって逆にサラバネの枚数、ひいては主軸の長さを短縮できる工具保持装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成する為、本発明の構成は、主軸のスリーブ内に存在し、かつスリーブとの係合によって、引き棒との接点を中心として、先端部分が主軸の中心軸側に回転移動することができるコレットチャックに対する引き棒の後方への引っ張り力に基づき、コレットチャックが工具のプルボルトを把持する工具保持装置において、引き棒の前方部に、コレットチャックの数に応じた隆起部を引き棒の軸から放射方向に設け、該隆起部は、その後部において後側から前方側に順次隆起し、かつサラバネの前側に位置している傾斜部を有し、複数個の各コレットチャックは、その中途部位において該隆起部及び各球を嵌合する前後方向細長穴を上下両側を貫通した状態に設け、該穴の後端に球と当接し、かつサラバネの前側に位置している壁面を設け、スリーブの内壁に、該隆起部の該放射方向に対応し、かつサラバネの前側の位置に複数の窪みを設け、該窪みは、その前部において後側から前側にかけて順次下降する傾斜部を有し、該球は、隆起部の該傾斜部、コレットチャックの該後端に位置する壁面、及び窪みの該傾斜部の何れかの位置に同時に当接できる程度の大きさであり、隆起部の該傾斜部、窪みの該傾斜部がそれぞれ該球と接する位置における軸方向に対する傾斜角度をそれぞれα、βとし、コレットチャックの該壁面が球と接する位置における軸と直交する方向に対する傾斜角度をγとし（但しα、β＞０であり、γは右上方向への傾斜角度の場合をγ＞０とする）、球に対する隆起部の該傾斜部、窪みの該傾斜部及びコレットチャックの該壁面の各静止摩擦係数の平均値をμとした場合、サラバネの引き棒に対する軸方向の引っ張り力Ｆよりも、コレットチャックの該後端に位置する壁面が球に対し、前方に押す力ｆを大きくするために、α、β、γ及びμが下記式を充足することに基づく工具保持装置。
記
【数２】

からなる。
【００１３】
【発明の作用】
図２は、本発明の前記構成の概略を示す引き棒１、コレットチャック２及び球４の形状を示す分解見取図であり、図３（イ）、(ロ)は、コレットチャック２の球４と接している壁面が右上方向に傾斜している場合、及び左上方向に傾斜している場合における軸方向側断面図を示す。
【００１４】
図３(イ)、(ロ)に示すように、引き棒１の前側部に、コレットチャック２の数に応じた隆起部１１を軸の中心位置から放射状に複数個設けた隆起部１１の後側傾斜部の球４と接している位置における傾斜角度を軸方向に対しαと設定する。
【００１５】
他方、各コレットチャック２に設けられた上下に貫通した軸方向の細長穴２１に、該隆起部１１及び球４が嵌合され、しかも球４は引き棒１がサラバネ５によって引っ張られ、これによってコレットチャック２を後側方向に押圧しており、引き棒１は、隆起部１１の後側傾斜部→球４→コレットチャックの細長穴２１の後側壁面２２の順序によって、サラバネ５の引っ張り力を伝達している。
【００１６】
そして、主軸３のスリーブ３１の内側において、引き棒１の各隆起部１１に対し、該放射方向に対応した位置に設けられた窪み３２の、前側に存在する傾斜部の該球４と接している位置における傾斜角度をβと設定し、コレットチャックの該壁面２２を、軸方向に対し該球４と接している位置における傾斜角度をγと設定した場合（但しγは、垂直又は右上方向に傾斜させた場合をγ≧０とする。）、サラバネ５の引き棒１に対する引っ張り力Ｆと、該球４を介したコレットチャックの該壁面２２に対する後側への押圧力ｆとの関係について考察する。
【００１７】
図３に示すように、球４と引き棒１の傾斜面との接触位置において、前記引っ張り力Ｆは、球４の中心方向の力Ｆ_１と傾斜面に沿った力Ｆ’とに分解することができ、
Ｆ_１＝Ｆsinα
Ｆ’＝Ｆcosα
が成立する。
【００１８】
球４と引き棒１、スリーブ３１の内側面、コレットチャックの壁面２２との静摩擦係数をそれぞれμ_１、μ_２、μ_３とし、スリーブ３１の傾斜面及びコレットチャックの後側壁面２２の球４の中心方向に向かう抗力（引き棒１の球４に対する作用に抵抗して生ずる反発力）をそれぞれＦ_２、Ｆ_３とした場合、図３からも明らかなように、軸方向及びこれに直交する方向の力のバランスから、以下の式が成立する。
【数４】

【数５】

【００１９】
尚、上式において、球４の中心方向に向かう力Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３に基づく静摩擦力は、実際のＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３が大きな値である為、静摩擦力の上限値であるμ_１Ｆ_１、μ_２Ｆ_２、μ_３Ｆ_３の値となっている。
【００２０】
また、上２式だけでなく、回転モーメントのバランスを考慮した数式、即ち
【数６】

（但しａ：球４の半径）が成立するが如くにも考えられるが、引き棒１の傾斜面、スリーブの窪み３２の傾斜面及びコレットチャックの後側壁面２２の何れにおいても、球４の回転を阻止する摩擦力、即ち回転摩擦力がこれらの各面において生じている為、上記の如き単に静摩擦力μ_１Ｆ_１、μ_２Ｆ_２、μ_３Ｆ_３のみによる回転モーメントのバランスの式は成立しない（各面との回転、摩擦力をも考慮したことによる式が成立することになる。）。
【００２１】
前記（１）、（２）の２式から、Ｆ_２を消去した場合、
【数７】

【００２２】
ここで、コレットチャックの壁面２２に作用する軸方向の力ｆは、抗力Ｆ_３とその摩擦力μ_３Ｆ_３の各軸方向の成分の総和であるから、
【数８】

である。
【００２３】
他方、Ｆ_１＝Ｆsinαであるから、
【数９】

が成立する。
【００２４】
ここで、球４と引き棒１、スリーブ３１及びコレットチャックの後側壁面２２の摩擦係数は概略等しいので、各面における静摩擦係数の平均値をμとした場合には、μ≒μ_１≒μ_２≒μ_３が成立し、
【数１０】

が成立する。（但し
【数１１】

は値が小さいので省略した。）
【００２５】
上記（３）の式が１より大きい場合には、ｆ＞Ｆとなり、サラバネ５による引き棒１に対する引っ張り力Ｆよりも、コレットチャックの壁面２２への押圧力ｆの方が大きいことになる。
【００２６】
尚コレットチャックの壁面２２の球４と接する位置が、左上方向に傾斜している場合は、前記（３）の式において、tanγが負の値となるが、一般にμ＜１／２であるから、前記左上方向の傾斜の場合には、右上方向の傾斜の場合に比し、（３）式の分母が大きな値となる。
【００２７】
何れにせよ、ｆ＞Ｆとなる為には、前記（３）において、
【数１２】

が成立することが必要である。
【００２８】
即ち、本願発明では、前記（４）を条件として、引き棒１に対するサラバネ５による引っ張り力Ｆを引き棒１の傾斜面、スリーブ３１の傾斜面及び球４を介することによるコレットチャックの壁面２２への押圧力ｆに変換することによってｆ＞Ｆを実現する点に、本願発明の基本的技術思想が存在する。
【００２９】
【実施例１】
実施例１は、前記（４）の式が比較的煩雑であることに着目し、特にγ＞０、即ちコレットチャックの壁面２２の球４と接する位置が右上方向に傾斜している場合において、前記（４）の要件に関する式を簡略させた実施例を示す。
【００３０】
前記右上方向の傾斜の場合には、tanγ・tanβ≧0であり、しかも一般に球４と各面との静摩擦係数が０．５よりも小さいので、
【数１３】

が成立する。
【００３１】
従って、図３に示すコレットチャックの壁面２２が右上方向の傾斜している場合には、
【数１４】

が成立する。
【００３２】
かくして、
【数１５】

が成立する場合には、ｆ／Ｆ＞１が明らかに成立し、しかも（３）の式が１より大きい要件を一層簡略な式とすることができる。
【００３３】
【実施例２】
実施例２は、図４に示すように、コレットチャック２の球４と当接する壁面を、軸方向と直交する方向とし、γ＝０とすることを特徴としている。
【００３４】
実施例２においては、図４に示すように、壁面２２の球４の中心方向に向かう抗力Ｆ _３と、コレットチャックの壁面２２に作用する軸方向の力ｆと同一方向とすることができる。
【００３５】
【実施例３】
実施例３は、引き棒１の傾斜面、スリーブ３１の傾斜面及びコレットチャックの後側壁面２２の少なくとも一部を湾曲した形状とした場合を示す。
【００３６】
即ち、図３及び図４では、引き棒１の傾斜面、スリーブ３１の傾斜面及びコレットチャックの後側壁面２２を何れも平面形状に設計した場合を示した。
【００３７】
しかしながら、図５に示すように、球４が接している引き棒１の傾斜面、スリーブ３１の傾斜面及びコレットチャックの後側壁面２２が湾曲していたとしても、前記（３）、（４）の式が１より大きい場合には、ｆ＞Ｆを実現することが可能である以上、本願発明は、引き棒１の傾斜面、スリーブ３１の傾斜面及びコレットチャックの後側壁面２２の少なくとも一部が湾曲していてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上の如き、引き棒の傾斜面、スリーブの傾斜面、コレットチャックの後側壁面及び球を用いたことによる本願発明の構成によって、サラバネの引っ張り力よりもコレットチャックの後側壁面に、大きな押圧力を作用させることが可能となるので、逆に、本願発明の工具保持装置では、従来の工具保持装置と比較した場合、工具に対する同一の把持力、即ち同一のコレットチャックに対する押圧力を実現するうえで、本願発明の場合にはサラバネの枚数を少なくし、ひいては、主軸の長さを短縮することができる。
【００３９】
これによって、主軸を従来技術に比し、短縮することができ、前記で述べたような主軸の回転数の制約、下降時間の短縮、運搬上の便宜、操作上の取扱及び精度を要する下降上の運転等において、従来技術の欠点を改良することが可能となる。
【００４０】
尚、本願の構成による引き棒、コレットチャック及びスリーブ面を用いた場合において、工具を取り外す工程を、図６(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)によって示す（尚図６では、コレットチャックの後部壁面について、γ＝０とした平面形状の場合を示す。）。
【００４１】
即ち、本願発明にかかる工具保持装置においても、工具の取り外しは従来技術の場合と同様、当然可能である。
【００４２】
このように、本願発明は、サラバネの引っ張り力を効率的に利用することによって、主軸の長さを短縮し、これによって従来技術における長い主軸の長さを短縮し、これによって従来技術における諸々の欠点を克服することができるので、本発明の価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の工具保持装置の構成を示す側断面図
【図２】本願発明の主軸、コレットチャック及び球の対応関係及び外形を示す見取図
【図３】本願発明の基本的原理を説明する側断面図
【図４】実施例２の基本構成を示す側面図
【図５】実施例３の基本構成を示す側面図
【図６】（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）：本願発明において、工具を取り外す場合の工程を示す側面図
【符合の説明】
１：引き棒
１１：引き棒の隆起部
２：コレットチャック
２１：コレットチャックの細穴
２２：コレットチャックの後側壁部分
３：主軸
３１：スリーブ
３２：スリーブの窪み
４：球
５：サラバネ
６：弾性バネ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a holding device that holds tools used sequentially in a machine tool that uses a plurality of tools.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 1, the conventional tool holding device using the collet chuck 2 grips the pull bolt portion of the tool by the collet chuck 2. In this case, the gripping force is provided inside the main shaft 3. It originates from the pulling force (shown by the arrow → in FIG. 1) through the pulling rod 1 of the Sarabane 5 and its size is governed by the pulling force.
[0003]
As is apparent from FIG. 1, the conventional collet chuck 2 and the pulling rod 1 have a relationship in which the rear end portion of the collet chuck 2 and the hook-shaped portion of the leading end portion of the pulling rod 1 are in contact with each other. The pulling rod 1 merely transmits the pulling force of the flat spring 5 to the collet chuck 2 as it is.
[0004]
That is, the force for pushing the collet chuck 2 backward was the same as the pulling force of the flat spring 5 against the pulling rod 1.
[0005]
Usually, the number of the Sarah springs 5 accommodated in the main shaft 3 is about several tens to several hundreds, but the number of the Sarah springs 5 is determined by the required gripping force on the tool. The length of 3 cannot be ruled by the number of Sarabane 5 sheets.
[0006]
However, in the main shaft 3 performing high-speed rotation, vibration in the direction perpendicular to the axial direction may occur due to, for example, the shift of the center position of the shaft cross section. In this case, as the main shaft 3 becomes longer, As the resonance frequency of the vibration decreases, the amplitude in the vertical direction tends to increase.
[0007]
The large vibration amplitude in the direction perpendicular to the axis increases the rotational friction of the main shaft 3 and further increases the frictional heat, resulting in an extremely dangerous rotation state. A constraint on the rotational speed of 3 will inevitably arise.
[0008]
That is, depending on the length of the main shaft 3, the rotational speed constraint is inevitably increased. However, since the length of the main shaft 3 is governed by the number of flat springs 5, the rotational speed increases as the number of flat springs 5 increases. The irrationality that the restrictions of the increase will be inevitable.
[0009]
In addition, as the main shaft 3 becomes longer, the machining time, the convenience in transportation, the handling in operation, the machining operation requiring accuracy, and the like have to be disadvantageous.
[0010]
Thus, in spite of the necessity of using the main shaft 3 having a predetermined length in response to the demand for the pulling force of the flat spring 5, no effort has been made to make the pulling force of the flat spring 5 more efficient. It was not done.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the present invention improves the coupling relationship between the inner side of the sleeve, the pulling bar, and the collet chuck to reduce the required length depending on the number of the Sarah springs included in the main shaft. It is an object of the present invention to provide a tool holding device that can be used more efficiently than the prior art, thereby conversely reducing the number of flat springs and thus the length of the main shaft.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the structure of the present invention exists in the sleeve of the main shaft , and the tip portion rotates around the contact point with the pulling rod by the engagement with the sleeve toward the central shaft side of the main shaft. In the tool holding device in which the collet chuck grips the pull bolt of the tool based on the pulling force of the pulling rod against the collet chuck, a raised portion corresponding to the number of collet chucks is pulled at the front of the pulling rod. Provided in a radial direction from the axis of the rod, the raised portion has a sloped portion that sequentially rises from the rear side to the front side at the rear portion and is positioned on the front side of the slab spring, and each of the plurality of collet chucks includes: A wall which is provided in the middle of the bulging portion and each elongated ball to fit each sphere in a state penetrating both the upper and lower sides, is in contact with the sphere at the rear end of the hole, and is located on the front side of the Sarah spring The inner wall of the sleeve is provided with a plurality of recesses corresponding to the radial direction of the raised portion and at the front side of the flat spring, and the recesses are gradually inclined downward from the rear side to the front side at the front portion. The sphere is large enough to simultaneously contact any one of the inclined portion of the raised portion, the wall surface located at the rear end of the collet chuck, and the inclined portion of the depression. The angle of inclination with respect to the axial direction at the position where the inclined part of the part and the inclined part of the recess are in contact with the sphere are α and β, respectively, and the inclination angle with respect to the direction perpendicular to the axis at the position where the wall surface of the collet chuck is in contact with the sphere (Where α, β> 0, and γ is γ> 0 when the angle of inclination is in the upper right direction), the inclined portion of the raised portion with respect to the sphere, the inclined portion of the depression, and the collet chuck Average of each coefficient of static friction of wall surface When the value is μ, in order to increase the force f that the wall surface located at the rear end of the collet chuck pushes forward against the sphere rather than the axial pulling force F against the pulling rod of the flat spring, α, β , Γ, and μ satisfy the following formula.
[Formula 2]

Consists of.
[0013]
[Effects of the Invention]
FIG. 2 is an exploded sketch showing the shapes of the pulling rod 1, the collet chuck 2 and the sphere 4 showing the outline of the configuration of the present invention. FIGS. 3 (a) and 3 (b) show the sphere 4 of the collet chuck 2 and FIG. The axial side sectional view in the case where the contacting wall surface is inclined in the upper right direction and in the case of being inclined in the upper left direction is shown.
[0014]
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a rear portion of a raised portion 11 in which a plurality of raised portions 11 corresponding to the number of collet chucks 2 are radially provided on the front side portion of the pull bar 1 from the center position of the shaft. An inclination angle at a position in contact with the sphere 4 of the side inclined portion is set to α with respect to the axial direction.
[0015]
On the other hand, the raised portion 11 and the sphere 4 are fitted into an axially elongated elongated hole 21 provided vertically in each collet chuck 2, and the sphere 4 is pulled by the pulling bar 1 by the flat spring 5. The collet chuck 2 is pressed in the rear direction, and the pulling bar 1 is pulled by the pulling force of the flat spring 11 by the order of the rear inclined portion of the raised portion 11 → the ball 4 → the rear side wall surface 22 of the elongated hole 21 of the collet chuck. Is communicating.
[0016]
Then, on the inner side of the sleeve 31 of the main shaft 3, with respect to each raised portion 11 of the pulling rod 1, it comes into contact with the sphere 4 of the inclined portion existing on the front side of the depression 32 provided at a position corresponding to the radial direction. Is set to β, and the inclination angle at the position where the wall surface 22 of the collet chuck is in contact with the sphere 4 with respect to the axial direction is set to γ (where γ is in the vertical or upper right direction) In the case of tilting, γ ≧ 0.) Consideration of the relationship between the pulling force F of the flat spring 5 against the pulling rod 1 and the pressing force f of the collet chuck against the wall surface 22 via the ball 4 To do.
[0017]
As shown in FIG. 3, decomposed into the contact position between the inclined surface of the sphere 4 and the drawbar 1, the tensile force F, the force F 'along the inclined surface and the center direction of the force F ₁ of the sphere 4 It is possible,
F ₁ = Fsinα
F '= Fcosα
Is established.
[0018]
The coefficient of static friction between the sphere 4 and the pulling rod 1, the inner surface of the sleeve 31, and the wall surface 22 of the collet chuck is set to μ ₁ , μ ₂ , and μ ₃ respectively, and the sphere 4 on the inclined surface of the sleeve 31 and the rear side wall surface 22 of the collet chuck. When the drag force (repulsive force generated by resisting the action of the pulling rod 1 against the sphere 4) is F ₂ and F ₃ , respectively, as is apparent from FIG. From the balance of directional force, the following equation is established.
[Expression 4]

[Equation 5]

[0019]
In the above equation, the static friction force based on the forces F ₁ , F ₂ , and F ₃ toward the center of the sphere 4 is the upper value of the static friction force because the actual F ₁ , F ₂ , and F ₃ are large values. The values are μ ₁ F ₁ , μ ₂ F ₂ , and μ ₃ F ₃ .
[0020]
In addition to the above two formulas, a formula that takes into account the balance of rotational moments, that is,

(Where a is the radius of the sphere 4), it can be considered that the sphere 4 can be formed on any of the inclined surface of the pull bar 1, the inclined surface of the sleeve recess 32, and the rear side wall surface 22 of the collet chuck. Since a frictional force that prevents rotation, that is, a rotational frictional force is generated on each of these surfaces, the formula of balance of rotational moments by only the static frictional forces μ ₁ F ₁ , μ ₂ F ₂ , and μ ₃ F ₃ as described above. Does not hold (formulas based on consideration of rotation and frictional force with each surface).
[0021]
When F ₂ is erased from the two formulas (1) and (2),
[Expression 7]

[0022]
Here, the axial force f acting on the wall surface 22 of the collet chuck is the sum of the components in the axial direction of the drag F ₃ and its frictional force μ ₃ F ₃ .
[Equation 8]

It is.
[0023]
On the other hand, since F ₁ = Fsinα,
[Equation 9]

Is established.
[0024]
Here, since the friction coefficients of the sphere 4 and the pulling rod 1, the sleeve 31, and the rear wall surface 22 of the collet chuck are substantially equal, when the average value of the static friction coefficients on each surface is μ, μ≈μ ₁ ≈μ ₂ ≒ μ ₃ is established,
[Expression 10]

Is established. (However, [Equation 11]

Is omitted because the value is small. )
[0025]
The expression is greater than field case 1 above (3), f> F, and the than the tensile force F against the drawbar 1 by the disk spring 5, so that towards the pressing force f of the wall surface 22 of the collet chuck is large .
[0026]
If the position of the collet chuck wall 22 in contact with the sphere 4 is tilted in the upper left direction, tanγ is a negative value in the equation (3), but generally μ <1/2. In the case of the inclination in the upper left direction, the denominator of the equation (3) is a larger value than in the case of the inclination in the upper right direction.
[0027]
In any case, in order to satisfy f> F, in (3) above,
[Expression 12]

It is necessary to hold.
[0028]
That is, in the present invention, on the condition of the above (4), the pulling force F applied to the pulling rod 1 by the flat spring 5 is applied to the collet chuck wall surface 22 through the inclined surface of the pulling rod 1, the inclined surface of the sleeve 31, and the ball 4. The basic technical idea of the present invention exists in that f> F is realized by converting the pressure to f.
[0029]
[Example 1]
Example 1 pays attention to the fact that the expression (4) is relatively complicated. In particular, when γ> 0, that is, when the position of the collet chuck wall 22 in contact with the sphere 4 is inclined in the upper right direction, The Example which simplified the type | formula regarding the requirement of said (4) is shown.
[0030]
In the case of the inclination in the upper right direction, tanγ · tanβ ≧ 0, and generally the static friction coefficient between the sphere 4 and each surface is smaller than 0.5.
[Formula 13]

Is established.
[0031]
Therefore, when the wall surface 22 of the collet chuck shown in FIG. 3 is inclined in the upper right direction,
[Expression 14]

Is established.
[0032]
Thus,
[Expression 15]

When f is satisfied, f / F> 1 is clearly satisfied, and the requirement that the expression (3) is larger than 1 can be further simplified.
[0033]
[Example 2]
As shown in FIG. 4, the second embodiment is characterized in that the wall surface in contact with the sphere 4 of the collet chuck 2 is a direction orthogonal to the axial direction, and γ = 0 .
[0034]
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the drag force F ₃ directed toward the center of the sphere 4 of the wall surface 22 and the axial force f acting on the wall surface 22 of the collet chuck can be set in the same direction .
[0035]
[Example 3 ]
The third embodiment shows a case where at least a part of the inclined surface of the pull bar 1, the inclined surface of the sleeve 31, and the rear side wall surface 22 of the collet chuck is curved.
[0036]
That is, FIGS. 3 and 4 show the case where the inclined surface of the pull bar 1, the inclined surface of the sleeve 31, and the rear side wall surface 22 of the collet chuck are all designed in a planar shape.
[0037]
However, as shown in FIG. 5, even if the inclined surface of the pulling rod 1 with which the ball 4 is in contact, the inclined surface of the sleeve 31, and the rear side wall surface 22 of the collet chuck are curved, the above (3), (4 ) Is greater than 1, as long as f> F can be realized, the present invention is capable of at least the inclined surface of the pull rod 1, the inclined surface of the sleeve 31, and the rear side wall surface 22 of the collet chuck. A part may be curved.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, by using the inclined surface of the pulling bar, the inclined surface of the sleeve, the rear side wall surface of the collet chuck, and the ball, the pushing force applied to the rear side wall surface of the collet chuck is larger than the pulling force of the flat spring. On the contrary, the tool holding device of the present invention realizes the same gripping force on the tool, that is, the pressing force on the same collet chuck, as compared with the conventional tool holding device. In addition, in the case of the present invention, the number of flat springs can be reduced, and the length of the main shaft can be shortened.
[0039]
As a result, the spindle can be shortened as compared with the prior art. As described above, the spindle speed is limited, the descent time is shortened, the transportation is convenient, the handling is required and the accuracy is increased. It is possible to improve the disadvantages of the prior art in the operation and the like.
[0040]
In addition, in the case of using the pulling rod, the collet chuck and the sleeve surface according to the configuration of the present application, the process of removing the tool is shown by FIGS. 6 (a), (b), (c), (d), (e) ( Note that FIG. 6 shows a case where the rear wall surface of the collet chuck has a planar shape with γ = 0.
[0041]
That is, in the tool holding device according to the present invention, the removal of the tool is naturally possible as in the prior art.
[0042]
As described above, the present invention shortens the length of the main shaft by efficiently utilizing the pulling force of the flat spring, thereby shortening the length of the long main shaft in the prior art. The value of the present invention is tremendous because the drawbacks can be overcome.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing the configuration of a conventional tool holding device. FIG. 2 is a sketch showing the correspondence and outer shape of a spindle, a collet chuck, and a sphere of the invention of the present application. FIG. Side sectional view [FIG. 4] Side view showing the basic configuration of the embodiment 2 [FIG. 5] Side view showing the basic configuration of the embodiment 3 [FIG. 6] (A), (B), (C), (D) , (E): side view showing the process for removing the tool in the present invention [description of reference]
1: Pulling rod 11: Raised portion of pulling rod 2: Collet chuck 21: Collet chuck thin hole 22: Rear side wall portion of collet chuck 3: Spindle 31: Sleeve 32: Depression of sleeve 4: Ball 5: Sarah spring 6: Elasticity Spring

Claims

Pulling the pulling rod to the rear of the collet chuck that exists in the sleeve of the main shaft and whose tip portion can rotate to the central shaft side of the main shaft around the contact point with the pulling rod by engagement with the sleeve In the tool holding device in which the collet chuck grips the pull bolt of the tool based on the force, a protruding portion corresponding to the number of the collet chuck is provided in a radial direction from the axis of the pulling rod at the front portion of the pulling rod, In the rear part, it has an inclined part which is sequentially raised from the rear side to the front side and is located on the front side of the flat spring, and each of the plurality of collet chucks fits the raised part and each ball at the midway part thereof A longitudinal slot is provided in a state penetrating both the upper and lower sides, a wall surface that is in contact with the sphere at the rear end of the hole and is located on the front side of the slab spring is provided, and an inner wall of the sleeve is provided with the wall of the raised portion. A plurality of depressions corresponding to the shooting direction and provided at a position on the front side of the spring spring, the depression has an inclined portion that sequentially descends from the rear side to the front side at the front portion, and the sphere has the inclination of the raised portion. , The wall surface located at the rear end of the collet chuck, and the size of the inclined portion of the depression, and the inclined portion of the depression, respectively. The inclination angle with respect to the axial direction at the position in contact with the sphere is α and β, respectively, and the inclination angle with respect to the direction perpendicular to the axis at the position where the wall surface of the collet chuck is in contact with the sphere is γ (where α, β> 0, γ is an inclination angle in the upper right direction, and γ> 0), and an average value of each static friction coefficient of the inclined portion of the raised portion with respect to the sphere, the inclined portion of the depression, and the wall surface of the collet chuck is μ. If it is against the Sarabane pull rod In order to increase the force f pushing the wall surface located at the rear end of the collet chuck against the sphere forward rather than the tensile force F in the axial direction, α, β, γ, and μ satisfy the following expression: Tool holding device based.
Record

The tool holding device according to claim 1, wherein the wall surface of the collet chuck is inclined in the vertical direction or the upper right direction, and α, β, γ, and μ satisfy the following expressions.
Record

The tool holding device according to claim 1, wherein γ = 0.

The tool holding device according to claim 1, wherein the inclined portion of the raised portion, the inclined portion of the depression, and the wall surface of the collet chuck are each linear.

The tool holding device according to claim 1, wherein at least a part of the inclined portion of the raised portion, the inclined portion of the depression, and the wall surface of the collet chuck are curved.