JP4727208B2 - チャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドリルやエンドミル等の工具を挟持する為のチャック装置に関するものである。

チャック装置として、テーパー孔を有し、更に、基端部にシャンク部を有し、更に、前記テーパー孔に先端部に開口部を有する挟持体（コレット等）が挿入された構成の工具保持体と、該工具保持体に被嵌螺合される締付筒とから成り、この締付筒の回動により挟持体を前記テーパー孔内で摺動させて拡縮し、この拡縮により前記工具を挟持若しくは解放するタイプのものがある。

ところで、このように工具保持体に締付筒を被嵌螺合させる構成の場合、締付筒が最外部に位置することになり、高速で回転させながら工具により切削加工等を行なう際、遠心力や外部との摩擦・接触等により前記螺合が緩み易く、頻繁に締め付け度合いの確認を行なう必要がある。更に、締付筒が最外部に突出していると保管・運搬の際にも邪魔になる。

また、このタイプは、締付筒と工具保持体との螺合度合いが重要である。なぜなら、螺合度合いが悪い場合、工具の芯ズレ，工具の挟持力不足という問題が発生するからである。

従って、この螺合手段において、締付筒側のネジ山と工具保持体側のネジ山との間に所謂「遊び」が少ない構成が採用されている。

しかし、「遊び」が少ないと、締付筒を回動せしめる際に摩擦抵抗（回転抵抗）が増加したり、工具を回転せしめる際の振動によってネジ山同志が食い付いたり損壊したりする現象が発生し易い。

よって、前記螺合部分には、摩擦抵抗を可及的に低減する為に潤滑油を塗布する場合が多い。

しかし、チャック装置は電子部品の加工にも多く用いられ、この電子部品を加工する場面において、上記潤滑油塗布手段を採用すると、次の問題点が発生する。

電子部品の加工の際には、電気特性維持の為、該電子部品に油が付着しないようにしなければならない。従って、チャック装置の前記螺合部分に潤滑油を塗布することはできない（潤滑油を塗布すると、チャック装置の回転の際に該潤滑油が飛散するおそれがある。）。

従って、潤滑油が使用できない為、前述したように、締付筒と工具保持体との螺合部分において、摩擦抵抗が増加したり、ネジ山の食い付きや損壊が極めて発生し易くなってしまう。

本発明は、高速で回転させながら工具により切削加工等を行なった場合にも緩みにくく、且つ螺合部分に潤滑油を使用せずに摩擦抵抗を低減して該螺合部分の食い付きや損壊を防止し、これにより挟持体による工具の挟持力も向上されることを確認して完成させた実用性に秀れたチャック装置を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

工具保持体１に内装した挟持体４を該工具保持体１に螺合される締付体２の回動により拡縮させて工具５を挟持するチャック装置であって、前記工具保持体１の先端側には前記締付体２を設ける凹部22が設けられ、この凹部22の内周面には雌ネジ部６が設けられ、また、前記凹部22に設けられる前記締付体２の外周面には前記雌ネジ部６と螺合する雄ネジ部７が設けられ、前記工具保持体１には先端に開口部を有し開口部側が径大となるテーパー孔３が設けられ、このテーパー孔３には先端側が径大な筒状の挟持体４が挿入され、この挟持体４には放射周方向に所定間隔を置いてスリット８が並設され、前記締付体２には前記挟持体４を前記工具保持体１の基端側に押動する押動部18が設けられ、前記締付体２の回動により該締付体２を前記工具保持体１の基端側に移動せしめることで前記押動部18が前記挟持体４を前記テーパー孔３内で前記工具保持体１の基端側に押動し、前記テーパー孔３のテーパー作用及び前記スリット８により前記挟持体４が縮径して前記工具５を挟持するように構成されており、前記締付体２にして前記工具保持体１と螺合する部分のみに摩擦係数が可及的に小さいコーティングが施されており、前記工具保持体１にはこのコーティングが施されておらず、また、前記締付体２の先端面には該締付体２を回動させるための工具差込穴17が設けられ、この工具差込穴17は、前記締付体２の回動方向に長く、放射方向に短い長穴に設定されていることを特徴とするチャック装置に係るものである。

また、請求項１記載のチャック装置において、前記挟持体４の先端側外周面には凹溝９が周設され、前記締付体２には前記凹溝９に挿入される挿入凸部10が設けられ、前記締付体２の螺入回動により前記挿入凸部10を前記工具保持体１の基端側に移動させて前記締付体２を前記工具保持体１の基端側に押動し、前記締付体２の螺出回動により前記挿入凸部10を前記工具保持体１の先端側に移動させて前記締付体２を前記工具保持体１の先端側に引動し、前記テーパー孔３から前記挟持体４を引き抜くように構成されていることを特徴とするチャック装置に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載のチャック装置において、前記スリット８は、筒状の前記挟持体４の先端開口部側から基端開口部側へ延設されたスリット８及び基端開口部側から先端開口部側へ延設されたスリット８が交互に位置するように設けられていることを特徴とするチャック装置に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載のチャック装置において、前記工具保持体１及び前記締付体２は夫々金属製であることを特徴とするチャック装置に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載のチャック装置において、前記工具保持体１の基端部には該工具保持体１を回転させる回転工作装置に接続可能なシャンク部13が設けられていることを特徴とするチャック装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、高速で回転させながら工具により切削加工等を行なった場合にも緩みにくく、工具を強力に挟持して該工具による良好な加工を行える実用性，耐久性に秀れたチャック装置となる。

好適と考える本発明の実施の形態を、図面に基づいてその作用効果を示して簡単に説明する。

締付体２を被嵌螺合でなく、工具保持体１の凹部22に嵌入螺合せしめる構成であるから、この締付体２と外部との摩擦・接触の影響を軽減でき、高速で回転させながら工具により切削加工等を行なった場合にもこの締付体２と前記工具保持体１との螺合は緩みにくくなる。

また、例えば、締付体２と工具保持体１との螺合部分に油を塗布せず摩擦係数が可及的に小さいコーティングを施し、繰り返し締付体２を回動（螺動）させたところ、前記螺合部分で食い付きや損壊が発生したりせず、工具５を挟持体４で良好に挟持できることが確認された。

また、前記コーティングを施したものでは、挟持体４による工具５の挟持力が向上することも確認された。これは、このコーティングによって前記螺合部分の摩擦係数が小さくなり、締付体２を最大限に回動し得るようになり、よって、挟持体４の縮径が良好に行われるからであると推測される。

従って、本発明は、高速で回転させながら工具により切削加工等を行なった場合にも緩みにくく、また、締付体を繰り返し回動せしめて使用しても螺合部分が食い付いたり損壊したりせず、工具を強力に挟持して該工具による良好な加工を行える実用性，耐久性に秀れたチャック装置となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、工具保持体１に工具５を設け、工具保持体１に内装した挟持体４を該工具保持体１に螺合される締付体２の回動により拡縮させて前記工具５を挟持するチャック装置である。

工具保持体１は、貫通内孔21を有し、この貫通内孔21の先端部には締付体２を設ける凹部22が設けられ、この凹部22の内周面には雌ネジ部６が設けられ、基端部にはシャンク部13が設けられ、また、前記貫通内孔21の中央部付近には、工具５の基端部に当接して該工具５の工具保持体１からの突出量を適宜決定する為の突出量設定部12が螺合され、更に、貫通内孔21の基端部にはプルスタッド14が螺合されている。

また、この工具保持体１の貫通内孔21の前記凹部22と前記突出量設定部12との間は、先端開口部側が径大のテーパー孔３に設定され、このテーパー孔３には先端側が径大で且つ筒状の挟持体４が挿入されている。

この挟持体４には、放射周方向に所定間隔を置いてスリット８が並設されている。挟持体４は、このスリット８の存在によって縮径可能で、この縮径の際に該挟持体４の内面で工具５を挟持するように構成されている。

スリット８は、筒状の挟持体４の先端開口部側から基端開口部側へ延設されたスリット８及び基端開口部側から先端開口部側へ延設されたスリット８が交互に位置するように設けられている。

また、このスリット８にして前記挟持体４の開口部の反対側端部には孔11が設けられている。従って、挟持体４のスリット８間（図中符号19）は孔11の近傍において巾狭となり、それだけ内側に向けて良好に撓わむことができ、該挟持体４による工具５の挟持作用は良好に発揮される。

また、この挟持体４の先端側外周面にして前記テーパー孔３の先端から露出する位置には、凹溝９が周設されている。

また、この挟持体４にして前記凹溝９より先端側の外周面には、先端側に向けて徐々に径小となるテーパー面20が設けられている。

前記締付体２は前記工具保持体１の先端側に設けた凹部22に嵌入される筒状のものが採用されている。

前記締付体２の外周面には前記雌ネジ部６と螺合する雄ネジ部７が設けられている。

この締付体２の内面基端は、前記挟持体４の凹溝９に挿入される挿入凸部10に設定されている。

また、締付体２の内面中央部には前記挟持体４の前記テーパー面20に当接して前記挟持体４を前記工具保持体１の基端側に押動する押動部18が突設されている。

更に、この締付体２の先端は工具保持体１からやや突出しており、該先端には貫通内孔21への塵埃の侵入を阻止するシールリング16が設けられている。

図中符号17は、締付体２を回動させるためのメガネスパナ用の工具差込穴であり、この穴は対向（１８０°間隔）で２つ若しくは９０°間隔で４つ設けられる。

また、工具差込穴17は、平面視略円形状に設定しても良いし、図５に図示したような締付体２の回動方向に長く、放射方向に短い湾曲楕円形状に設定しても良い。特に、湾曲楕円形状に設定した場合には、平面視略円形状に設定した場合に比し、締付体２の放射方向厚をそれだけ大きく取れるため、締付体２の径を小さくしても十分な強度を発揮でき、装置の径小化（小型化）を図れることになる。

この工具差込穴17には、図６・図７に図示したスパナ23・24のボス25・26を差し込み、該スパナ23・24を回動せしめることで締付体２を回動させる。

図６のスパナ23は、工具５が挿通する孔29を有するメガネスパナ23にボス25を９０度間隔で４つ設けたものである。また、図７のスパナ24は、ボス26を１８０度間隔で２つ設け、このボス26間に工具５が挿通する凹部27を形成したものである。この図７のスパナ24はこのボス26の外側にガイド部28が設けられており、工具保持体１の先端部の外周に丁度被嵌されるように構成されている。従って、このガイド部28が工具保持体１の先端部外周と当接すると、前記ボス26が適正位置となり、それだけ、作業性が向上する。

具体的には、スパナ24は、工具５を、該工具５の基端部側面から凹部27を挿通せしめてスパナ24の中央に位置せしめることができ、メガネスパナ23のように孔29に工具５の先端部を挿通せしめた後、メガネスパナ23を工具５の基端部まで持っていく必要がなく、また、ガイド部28内周を工具保持体１の先端部外周と当接させてそのまま回動させながら押し込むことにより、ボス26は工具差込穴17に嵌合されるから、工具差込穴17が見えない状態でも迅速に工具差込穴17にボス26を差し込むことができる。

尚、本実施例においては、スパナ23・24は両手で操作できるように握持部30・31を対向状態とした構成であるが、握持部30・31は１つとしても良い。

また、本実施例においては、上述のように、締付体２として前記工具保持体１の先端側に設けた凹部22に嵌入螺合して、その先端をやや突出せしめた構成としているが、図４に図示した別例のように、締付体２と挟持体４の先端面が面一となるようにしても良く、この場合には、工具保持体１をそれだけコンパクトにできると共に、工具５の長さも短くでき、よって、作業性に秀れた構成となる。

この構成の締付体２を回動操作すると、該締付体２が工具保持体１に沿って該工具保持体１の基端側若しくは先端側へ移動する。

締付体２を回動操作して工具保持体１の基端側へ移動させた場合、この締付体２の押動部18が挟持体４のテーパー面20を押動する。そして、このテーパー面20が押動されることにより、挟持体４が押動されて前記テーパー孔３内に押し込まれ、該テーパー孔３のテーパー作用によって該挟持体４が縮径し、工具５を挟持する作用を発揮する。また、挟持体４のテーパー面20が押動部18によって押動されることにより、このテーパー面20のテーパー作用によっても挟持体４が縮径し、工具５を挟持する作用を発揮する。

締付体２を回動操作して工具保持体１の先端側へ移動させた場合、締付体２の押動部18と挟持体４のテーパー面20との当接が解除され、且つ、前記締付体２の挿入凸部10と前記挟持体４の凹溝９とが係止して該挿入凸部10により挟持体４が引動され、これによって前記縮径されていた前記挟持体４が拡径し、工具５の挟持が解除される。

前記摩擦係数が可及的に小さいコーティングは、締付体２の雄ネジ部７に設けられている（図３参照。符号15がコーティング層である。）。

このコーティング層15は、工具保持体１の雌ネジ部６にだけ設けられる構成、若しくは、工具保持体１の雌ネジ部６と締付体２の雄ネジ部７との双方に設けられる構成でも良いが、本実施例のように締付体２にだけ設ける構成が最も良い。これは、締付体２の方が簡易な構造である為、コーティングを簡単に行えること、及び、工具保持体１には、工具５の芯精度の為に構成の付加を可及的にしない方が良いからである。

このコーティングは、具体的には、潤滑性が良いもの、例えば、商品名「ＨＭＢ−２」（日本パーカーライジング社製）等を使用する。尚、コーティングの厚さは、２乃至６０μｍの範囲が良い。また、コーティングは硬質のものであっても良い。

このコーティングにより、締付体２の雄ネジ部７が損壊したりしなくなることは勿論、この雄ネジ部７と螺合する工具保持体１の雌ネジ部６も損壊したりしなくなる。

また、このコーティングにより、締付体２の回動操作を円滑に行えることになり、よって、該締付体２の回動による挟持体４の前後摺動が良好に行われ、該挟持体４による工具５の挟持も良好に行われることになる。実験によれば、工具５の挟持力は約１．５倍にまで上昇することが確認されている。

本実施例は上述のように構成したから、工具保持体１と締付体２との螺合部分に設けたコーティングにより、該螺合部分の食い付きや損壊が防止されることになり、よって、繰り返し工具５を挟持して長期間使用することができる実用性に秀れたチャック装置となる。

また、締付体２の回動を良好に行えることになり、これにより回動抵抗が低下して挟持体４をテーパー孔３において良好に摺動させることができ、よって、前記回動力を工具挟持力に良好に転換できることになり、従来よりも強固に工具５を挟持できる実用性に秀れたチャック装置となる。

また、このコーティングされた締付体２は、他の工具保持体１にも使用することができ、よって、既存の工具保持体１を簡単にネジ山同志の食い付きやネジ山の損壊のないものとすることができる。

また、本実施例は工具保持体１に締付体２を嵌入螺合するものであるから、工具保持体１に締付体２を被嵌螺合させる場合に比し、より高速回転に適したものとなる。

以下、本実施例の効果を確認した実験結果について説明する。

同一形状の工具保持体に、一方は雄ネジ部にコーティングを施した締付体を螺合し（本実施例）、他方は雄ネジ部が無処理の締付体を螺合し（比較例）、夫々繰り返して工具を挾持し、該工具で回転作業を行う実験を行った（潤滑油は当然使用せず。）。

コーティングは、日本パーカーライジング社製の商品名「ＨＭＢ−２」を採用した。また、コーティングの厚さは２０μｍとした。

また、締付体の締め付けトルクは５８．８Ｎ・ｍ（６００ｋｇｆ・ｃｍ）とした。

比較例は、１回目に締付体を締め付けた際の工具挾持力が９８．１Ｎ・ｍ（１０００ｋｇｆ・ｃｍ）であり、９回目に締付体を締め付けた際、雄ネジ部に損壊が発生し、締め付け不能となってしまった。

本実施例は、１回目に締付体を締め付けた際の工具挾持力が１４５．２Ｎ・ｍ（１４８０ｋｇｆ・ｃｍ）であり、２５０回目に締付体を締め付けた際、雄ネジ部に若干の変形が見られたが、３５０回を越えても締め付けを行うことができた。尚、本実施例では、５０回ごとに雄ネジ部の表面を観察した。

また、本実施例での工具挾持力は、１００回目で１２７．５Ｎ・ｍ（１３００ｋｇｆ・ｃｍ）、２００回目で１１７．７Ｎ・ｍ（１２００ｋｇｆ・ｃｍ）、３５０回目で６８．６Ｎ・ｍ（７００ｋｇｆ・ｃｍ）であった。

以上の実験結果から、本実施例は、非常に長寿命で、しかも繰り返して使用しても、かなり長期にわたって工具を強力に挾持できるチャック装置であることが確認された。

本実施例の説明側断面図である。 本実施例の説明拡大断面図である。 本実施例の螺合部分の説明拡大断面図である。 別例の説明側断面図である。 別例の締付体の概略説明平面図である。 別例の締付体を回動せしめるスパナの概略説明斜視図である。 別例の締付体を回動せしめるスパナの概略説明斜視図である。

１ 工具保持体
２ 締付体
３ テーパー孔
４ 挟持体
５ 工具
６ 雌ネジ部
７ 雄ネジ部
８ スリット
９ 凹溝
10 挿入凸部
13 シャンク部
17 工具差込孔
18 押動部
22 凹部

Claims (5)

1. 工具保持体に内装した挟持体を該工具保持体に螺合される締付体の回動により拡縮させて工具を挟持するチャック装置であって、前記工具保持体の先端側には前記締付体を設ける凹部が設けられ、この凹部の内周面には雌ネジ部が設けられ、また、前記凹部に設けられる前記締付体の外周面には前記雌ネジ部と螺合する雄ネジ部が設けられ、前記工具保持体には先端に開口部を有し開口部側が径大となるテーパー孔が設けられ、このテーパー孔には先端側が径大な筒状の挟持体が挿入され、この挟持体には放射周方向に所定間隔を置いてスリットが並設され、前記締付体には前記挟持体を前記工具保持体の基端側に押動する押動部が設けられ、前記締付体の回動により該締付体を前記工具保持体の基端側に移動せしめることで前記押動部が前記挟持体を前記テーパー孔内で前記工具保持体の基端側に押動し、前記テーパー孔のテーパー作用及び前記スリットにより前記挟持体が縮径して前記工具を挟持するように構成されており、前記締付体にして前記工具保持体と螺合する部分のみに摩擦係数が可及的に小さいコーティングが施されており、前記工具保持体にはこのコーティングが施されておらず、また、前記締付体の先端面には該締付体を回動させるための工具差込穴が設けられ、この工具差込穴は、前記締付体の回動方向に長く、放射方向に短い長穴に設定されていることを特徴とするチャック装置。
2. 請求項１記載のチャック装置において、前記挟持体の先端側外周面には凹溝が周設され、前記締付体には前記凹溝に挿入される挿入凸部が設けられ、前記締付体の螺入回動により前記挿入凸部を前記工具保持体の基端側に移動させて前記締付体を前記工具保持体の基端側に押動し、前記締付体の螺出回動により前記挿入凸部を前記工具保持体の先端側に移動させて前記締付体を前記工具保持体の先端側に引動し、前記テーパー孔から前記挟持体を引き抜くように構成されていることを特徴とするチャック装置。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載のチャック装置において、前記スリットは、筒状の前記挟持体の先端開口部側から基端開口部側へ延設されたスリット及び基端開口部側から先端開口部側へ延設されたスリットが交互に位置するように設けられていることを特徴とするチャック装置。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載のチャック装置において、前記工具保持体及び前記締付体は夫々金属製であることを特徴とするチャック装置。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載のチャック装置において、前記工具保持体の基端部には該工具保持体を回転させる回転工作装置に接続可能なシャンク部が設けられていることを特徴とするチャック装置。

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