JP4776346B2 - コレットチャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の主軸装置に設けられ、工作物をクランプするコレットチャック装置に関するもので、特に、工作物の変更に伴う段取替えを容易にしたコレットチャック装置に関するものである。

センタによって支持された工作物を回転駆動する駆動手段として、工作物の軸端を拡縮可能なコレットスリーブによってクランプするコレットチャック装置が広く用いられている。この種のコレットチャック装置は、コレットスリーブの拡縮量を大きく取れないため、工作物が変更された場合には、工作物の径に対応したコレットスリーブに交換する段取替えが必要となる。

従来、段取替えを容易にしたコレットチャック装置として、特許文献１に記載されたコレットチャック装置が知られている。特許文献１に記載のものは、コレットスリーブを主コレットと補助コレットとによって構成し、工作物の変更に伴う段取替え時には、主コレット内より補助コレットを取り外し、別の補助コレットを主コレット内に挿入するようにしたものである。
特開平９−１２３００５（段落００１０、図１）

しかしながら、上記した特許文献１に記載されたものにおいては、補助コレットの後端を主軸（連結面板）の先端に設けた凹部に単に嵌合するだけであるので、補助コレットとセンタとの芯出し精度が保障されず、芯出し精度を確保するために長時間の段取替えを必要とする問題があった。

また、工作物の種類によっては、補助コレットのみでなく、センタをも交換する必要があるが、上記した特許文献１に記載されたものにおいては、容易にセンタを交換することができない。

本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、センタ支持部材とコレットスリーブとを芯出した状態でサブアッシ化することにより、工作物の変更に伴う段取替えを容易にしたコレットチャック装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転可能な主軸と、該主軸に形成されたシリンダに摺動可能に嵌装されたピストンと、該ピストンに設けたテーパ面に係合するテーパ面を外周に設けた第１コレットスリーブと、該第１コレットスリーブの内方に配置され第１コレットスリーブによって拡縮されて工作物の外周を把持する第２コレットスリーブと、工作物をセンタ支持するセンタとを有するコレットチャック装置において、前記センタを嵌着したセンタ支持部材を備え、該センタ支持部材に前記主軸に形成した嵌合部に嵌合する芯出し嵌合面を設け、前記センタ支持部材と前記第２コレットスリーブとを芯出しかつ一体結合してサブアッシを構成し、工作物の種類に応じて、前記サブアッシ化した前記センタ支持部材の芯出し嵌合面を前記主軸の嵌合部に嵌合させ、サブアッシ状態で前記センタ支持部材および前記第２コレットスリーブを前記主軸に固定するようにしたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記サブアッシは、前記センタ支持部材の外周に形成した嵌合部に前記第２コレットスリーブの内周に形成した芯出し嵌合面を嵌合して一体結合してなるものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１もしくは請求項２において、前記嵌合部は、インロー部にて構成されているものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記第１コレットスリーブに形成したスリット部と、第２コレットスリーブに形成したスリット部は、円周方向の同一角度位相に配列されているものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記サブアッシには、前記工作物の位相と前記主軸の位相を一致させるための位相基準が設けられているものである。

請求項１に係る発明によれば、主軸に形成した嵌合部に嵌合するセンタ支持部材と、工作物の外周を把持する第２コレットスリーブとを、芯出しかつ一体結合してサブアッシを構成し、工作物の種類に応じて、サブアッシ化したセンタ支持部材の芯出し嵌合面を主軸の嵌合部に嵌合させ、サブアッシ状態でセンタ支持部材および第２コレットスリーブを主軸に固定するようにしたので、予め機外でサブアッシ化したセンタ支持部材および第２コレットスリーブを主軸に装着するだけで、第２コレットスリーブをセンタに対して正確に芯出しできるようになり、段取替えを迅速かつ容易に行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、サブアッシは、センタ支持部材の外周に形成した嵌合部に第２コレットスリーブの内周に形成した芯出し嵌合面を嵌合して一体結合したものであるので、センタ支持部材と第２コレットスリーブとの芯出しを、機外において容易に行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、嵌合部をインロー部にて構成したので、上記した請求項１もしくは請求項２と同様な効果が期待できる。

請求項４に係る発明によれば、第１コレットスリーブに形成したスリット部と、第２コレットスリーブに形成したスリット部が、円周方向の同一角度位相に配列されているので、互いに係合する第１および第２コレットスリーブの係合面がスリット部のエッジによって削られることがなく、センタに対する芯出し精度を長期にわたって確保することができる。

請求項５に係る発明によれば、サブアッシには、工作物の位相と主軸の位相を一致させるための位相基準が設けられているので、位相基準が必要なカムシャフトやクランクシャフト等の工作物に利用することができる。

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および図２は、例えば、カムシャフトのような位相基準が必要な工作物Ｗをクランプするコレットチャック装置１０を示すもので、当該コレットチャック装置１０は、研削盤等の工作機械の主軸装置１１に装着されている。

主軸装置１１には主軸１３が回転可能に支持され、主軸１３の先端面に主軸面板１４がボルト１５によって固定されている。主軸面板１４の先端面には円筒部材１７がボルト１８によって固定され、円筒部材１７の内方には第１コレットスリーブ１９の基端部がボルト２０によって、主軸中心Ｏ１と同心上に固定されている。円筒部材１７と第１コレットスリーブ１９との間には、コレット作動用のシリンダ２１が形成され、シリンダ２１にピストン２２が主軸軸線方向に摺動可能に嵌装されている。なお、ピストン２２は回り止めピン２３により、主軸面板１４に対して回り止めされている。ピストン２２によって区画されたシリンダ２１の前後室２１ａ、２１ｂには、円筒部材１７および主軸面板１４に形成された油路２４ａ、２４ｂがそれぞれ接続され、これら油路２４ａ、２４ｂは主軸１３に形成された油路を介して図略の圧油供給源に接続されている。

ピストン２２の先端部は主軸１３の前方に延在され、その外周面は円筒部材１７の内周面に摺動可能に嵌合する円筒状に形成され、内周には先端に向かって半径方向内方に傾斜するテーパ面２２ａが形成されている。第１コレットスリーブ１９の先端部も同様に主軸１３の前方に延在され、その外周にはピストン２２のテーパ面２２ａに合致する形状のテーパ面１９ａが形成され、内周面は円筒状に形成されている。これにより、ピストン２２が主軸１３の後方（図１の左方向）に摺動されることにより、ピストン２２のテーパ面２２ａによって第１コレットスリーブ１９の先端部が内方に縮径されるようになっている。

主軸面板１４の内周には、主軸中心Ｏ１と同心的にインロー部２５が形成され、インロー部２５にはセンタ支持部材２６の外周に形成された芯出し嵌合面２６ａが着脱可能に嵌合されるようになっている。センタ支持部材２６は、位相決めピン２７により角度位相を規制されて主軸面板１４に対し取付けられる。センタ支持部材２６の中心部には、工作物Ｗの一端をセンタ支持するセンタ２８が主軸中心Ｏ１上に嵌着されている。

センタ支持部材２６の先端部には、主軸面板１４の先端面に当接するフランジ部２６ｂが形成され、フランジ部２６ｂの外周には、図３に示すように、芯出し嵌合面２６ａと同心上にインロー部３０が形成されている。インロー部３０には、工作物Ｗの外周を把持する第２コレットスリーブ３１の基端部の内周に形成された芯出し嵌合面３１ａが芯出し嵌合され、第２コレットスリーブ３１の基端部は、ボルト３２によってセンタ支持部材２６に芯出し固定されている。第２コレットスリーブ３１の先端部の外周には、第１コレットスリーブ１９の内周面に当接可能な円筒状の当接面３１ｂが形成され、内周には工作物Ｗの軸端外周を把持する把持面３１ｃが形成されている。

第２コレットスリーブ３１の把持面３１ｃの内径は、工作物Ｗの軸端の外径に応じた寸法に設定されている。そして、工作物の種類に応じて異なる内径を備えた複数の第２コレットスリーブ３１が予め用意されており、工作物Ｗの変更に応じて適宜交換されるようになっている。第２コレットスリーブ３１は、主軸１３（主軸装置１１）に装着するに先立って、予めセンタ支持部材２６のインロー部３０に芯出し嵌合面３１ａが嵌合されて芯出し組付けされるとともに、サブアッシ化され、このサブアッシの状態で、第２コレットスリーブ３１およびセンタ支持部材２６を貫通するボルト３３によって、主軸面板１４の先端面に着脱可能に取付けられるようになっている。

センタ支持部材２６の先端面には、リング状の位相決めブロック３５がボルト３６によって着脱可能に取付けられ、位相決めブロック３５の所定の角度位置に２面取りされた係合溝３５ａ（図３参照）が半径方向に形成されている。係合溝３５ａには工作物Ｗの端面に取付けられた位相基準ピンＷ１が係合されるようになっており、工作物Ｗは主軸１３に対して定められた角度位置に位置決めされる。

上記した第１および第２コレットスリーブ１９、３１の軸方向の中央部には、薄肉部がそれぞれ形成され、また、第１および第２コレットスリーブ１９、３１の円周上には、それぞれ同じ数の複数（実施の形態においては、６つ）のスリット部１９ｂ，３１ｄが形成されている。これにより、第１および第２コレットスリーブ１９、３１の先端部は、半径方向に弾性変形可能（拡縮可能）となっている。第１および第２コレットスリーブ１９、３１の各スリット部１９ｂ，３１ｄは、図２から明らかなように、同一位相に配置され、スリット部１９ｂ，３１ｄのエッジ部によってコレットスリーブ１９、３１の当接面が削られないようにしている。

次に、上記した構成の実施の形態における動作について説明する。工作物Ｗの加工に先立って、まず、工作物Ｗに対応した第２コレットスリーブ３１に取替える段取替えについて説明する。

主軸装置１１の前方よりボルト３３を取り外し、その状態で、センタ支持部材２６を主軸１３の後方より、冶具を用いて押し出すことにより、センタ支持部材２６および第２コレットスリーブ３１がサブアッシ状態で主軸面板１４より取り外される。

続いて、機外において、ボルト３２を取り外して、センタ支持部材２６より使用済の第２コレットスリーブ３１および位相決めブロック３５を取り外し、しかる後、次に加工すべき工作物Ｗに対応した第２コレットスリーブ３１の芯出し嵌合面３１ａをセンタ支持部材２６のインロー部３０に嵌合させて芯出し、その状態でボルト３２によって固定する。また、次に加工すべき工作物Ｗに対応した位相決めブロック３５を、ボルト３６によってセンタ支持部材２６に固定する。

このようにして、サブアッシ化した状態で、センタ支持部材２６の芯出し嵌合面２６を位相決めピン２７に係合する角度位相で、主軸面板１４のインロー部２５に芯出し嵌合面２６ａを嵌合させ、ボルト３３によって主軸面板１４に固定する。これにより、第２コレットスリーブ３１は、センタ２８と同心（主軸回転中心Ｏ１）上に芯出し位置決めされる。

この場合、センタ支持部材２６を複数（少なくとも２つ）用意しておけば、前の工作物Ｗを加工している間に、機外において、もう１つのセンタ支持部材２６に、次に予定している工作物Ｗに対応した第２コレットスリーブ３１を芯出し組付けすることが可能となり、工作物Ｗの変更に伴う段取替えをより迅速に行うことができる。

しかる状態で、加工すべき工作物Ｗを、作業者の手作業で、あるいは工作物搬入出装置を用いて、主軸装置１１に装着する。かかる工作物Ｗの装着は、工作物Ｗに設けた位相基準ピン３６を位相決めブロック３５の係合溝３５ａに係合するとともに、工作物Ｗの軸端に形成したセンタ穴をセンタ２８に係合し、その状態で、図略の圧油供給源より油路２４ａを介してシリンダ２１の前部室２１ａに圧油を供給すると、ピストン２２が後退され、これによって、ピストン２２のテーパ面２２ａにより第１コレットスリーブ１９の先端部が縮径され、その結果、第２コレットスリーブ３１の先端部が縮径されて工作物Ｗが把持される。

この場合、主軸装置１１に取付けられた第２コレットスリーブ３１は、上記したようにインロー部２５、３０により、主軸面板１４に対してセンタ支持部材２６が芯出しされ、かつこのセンタ支持部材２６に対して第２コレットスリーブ３１が芯出しされているため、予め機外でサブアッシ化したセンタ支持部材２６および第２コレットスリーブ３１を主軸面板１４に取付けるだけで、第２コレットスリーブ３１を主軸中心Ｏ１上に位置決めでき、煩雑な芯出し作業を不要にできる。

なお、主軸装置１１に第２コレットスリーブ３１を装着した後に、必要に応じて、センタ２８に対する第２コレットスリーブ３１の芯出し精度を確認する工程を追加してもよい。この芯出し精度の確認は、第２コレットスリーブ３１を工作物把持位置に作動した状態で、第２コレットスリーブ３１の内周の振れを測定することによって行い得る。そして、所要の芯出し精度が確保できない場合には、再び機外で芯出し作業をやり直すなどの必要な処置を施すようにする。

工作物Ｗの加工が終了して、工作物Ｗを主軸装置１１より取り外す場合には、圧油の給排が切替えられて、圧油が油路２４ｂを介してシリンダ２１の後部室２１ｂに供給される。これによって、ピストン２２が前進され、第１コレットスリーブ１９および第２コレットスリーブ３１の各先端部が、弾性復元力により拡径されて、工作物Ｗを開放する。その状態で、作業者の手作業で、あるいは工作物搬入出装置によって工作物Ｗを主軸装置１１より搬出する。

上記した実施の形態によれば、予め機外で、センタ支持部材２６に第２コレットスリーブ３１をインロー部３０によって芯出しできるので、第２コレットスリーブ３１を取付けたセンタ支持部材２６を主軸面板１４に形成したインロー部２５に嵌合するだけで、第２コレットスリーブ３１を主軸中心Ｏ１上に確実に位置決めでき、煩雑な芯出し作業を不要にできるようになる。

また、第１および第２コレットスリーブ１９、３１は、スリット部１９ｂ、３１ｄの位相が一致するように位置決めされているため、互いに係合する第１コレットスリーブ１９の内周と第２コレットスリーブ３１の外周との当接面が、スリット部１９ｂ、３１ｄのエッジによって削られることがなく、第１および第２コレットスリーブ１９、３１の係合面が偏摩耗することを防止できる。従って、長期の使用によっても、センタ２８に対する第２コレットスリーブ３１の芯出し精度が損なわれることがない。

上記した実施の形態においては、センタ支持部材２６を嵌合するインロー部２５を、主軸１３に取付けた主軸面板１４に設けた例について説明したが、主軸面板１４は主軸１３に一体形成することもできる。従って、請求項における主軸とは、実施の形態における主軸１３に限定されるものではなく、主軸１３に一体に取付けた部材（例えば主軸面板１４）も含むものである。

また、上記した実施の形態においては、第２コレットスリーブ３１をインロー部３０によって芯出して組付けしたセンタ支持部材２６を、主軸面板１４に形成したインロー部２５に嵌合させるようにしたが、第２コレットスリーブ３１をセンタ支持部材２６に半径方向に位置調整可能に取付け、機外において、第２コレットスリーブ３１をセンタ支持部材２６に対して半径方向に位置調整して芯出しておき、その状態で第２コレットスリーブ３１をセンタ支持部材２６にボルトによって一体に結合するようにしてもよい。

さらに、上記した実施の形態においては、センタ支持部材２６あるいは第２コレットスリーブ３１を、主軸面板１４あるいはセンタ支持部材２６に形成したインロー部２５、３０に芯出し嵌合させるようにしたが、芯出し嵌合は必ずしもインロー部に限定されるものではなく、テーパであってもよいものである。

なお、上記した実施の形態においては、位相基準が必要なカムシャフトのような工作物をクランプするコレットチャック装置について述べたが、位相基準が必要な工作物としては、カムシャフトに限らず、クランクシャフトあるいは偏心部を持った工作物にも本発明は、適用可能である。また、本発明は、位相基準が不要な円筒状工作物にも適用できるものであり、工作物Ｗの位相基準ピンに係合する位相決めブロックは、本発明にとって必ずしも必要な要件ではない。

本発明の実施の形態を示すコレットチャック装置の断面図である。 図１のＡ矢視図である。 図１におけるセンタ支持部材と第２コレットスリーブとのサブアッシー状態を示す図である。

符号の説明

１０…コレットチャック装置、１１…主軸装置、１３…主軸、１４…主軸面板、１９…第１コレットスリーブ、１９ａ…テーパ面、１９ｂ…スリット部、２１…シリンダ、２２…ピストン、２２ａ…テーパ面、２５…嵌合部（インロー部）、２６…センタ支持部材、２６ａ…芯出し嵌合面、２６ｂ…フランジ部、２８…センタ、３０…嵌合部（インロー部）、３１…第２コレットスリーブ、３１ａ…芯出し嵌合面、３１ｂ…当接面、３１ｃ…把持面、３１ｄ…スリット部、３５…位相決めブロック、Ｗ…ワーク、Ｗ１…位相基準ピン。

Claims (5)

1. 回転可能な主軸と、該主軸に形成されたシリンダに摺動可能に嵌装されたピストンと、該ピストンに設けたテーパ面に係合するテーパ面を外周に設けた第１コレットスリーブと、該第１コレットスリーブの内方に配置され第１コレットスリーブによって拡縮されて工作物の外周を把持する第２コレットスリーブと、工作物をセンタ支持するセンタとを有するコレットチャック装置において、前記センタを嵌着したセンタ支持部材を備え、該センタ支持部材に前記主軸に形成した嵌合部に嵌合する芯出し嵌合面を設け、前記センタ支持部材と前記第２コレットスリーブとを芯出しかつ一体結合してサブアッシを構成し、工作物の種類に応じて、前記サブアッシ化した前記センタ支持部材の芯出し嵌合面を前記主軸の嵌合部に嵌合させ、サブアッシ状態で前記センタ支持部材および前記第２コレットスリーブを前記主軸に固定するようにしたことを特徴とするコレットチャック装置。
   
2. 請求項１において、前記サブアッシは、前記センタ支持部材の外周に形成した嵌合部に前記第２コレットスリーブの内周に形成した芯出し嵌合面を嵌合して一体結合してなるコレットチャック装置。
3. 請求項１もしくは請求項２において、前記嵌合部は、インロー部にて構成されているコレットチャック装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記第１コレットスリーブに形成したスリット部と、第２コレットスリーブに形成したスリット部は、円周方向の同一角度位相に配列されているコレットチャック装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記サブアッシには、前記工作物の位相と前記主軸の位相を一致させるための位相基準が設けられているコレットチャック装置。
   
   

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