JP5376161B2 - Collet chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のセグメントに分割されたコレットを備えるコレットチャックに関し、特に円環状ワークの内周面(内径)を把握する内径用のコレットチャックに関する。 The present invention relates to a collet chuck including a collet divided into a plurality of segments, and more particularly to an inner diameter collet chuck that grasps an inner peripheral surface (inner diameter) of an annular workpiece.
従来、旋盤等に取付けたチャック装置で、肉厚の少ない薄肉円環状ワークの内周面を把握し加工する際には、3つ爪チャックよりも把握力によるワークの変形が少ないコレットチャックが使われる。このコレットチャックは、旋盤の主軸端に取付けられたチャック本体に、ワークを把持するコレットとコレットに摺接するドローバーを備えている。ドローバーは、外周面にテーパー面が形成されたテーパー部を備えている。コレットは、外周面でワークを把持し、内周面にテーパー面が形成され、スリットで複数のセグメントに分割されている。 Conventionally, when a chuck device attached to a lathe or the like is used to grasp and process the inner peripheral surface of a thin annular workpiece with a small wall thickness, a collet chuck with less deformation of the workpiece due to grasping force than a three-claw chuck has been used. Is called. In this collet chuck, a chuck body attached to a spindle end of a lathe is provided with a collet that grips a workpiece and a draw bar that is in sliding contact with the collet. The draw bar includes a tapered portion having a tapered surface on the outer peripheral surface. The collet grips a workpiece on the outer peripheral surface, has a tapered surface on the inner peripheral surface, and is divided into a plurality of segments by slits.
上記コレットチャックは、ドローバーがチャック本体の貫通孔内を軸方向前後に摺動するすることにより、ドローバーのテーパー部のテーパ面がコレットの各セグメントのテーパー面に対して摺接し、各セグメントが半径方向に拡径し、コレットの各セグメント外周面の把持部がワーク内周面に当接してワークを把持するようになっている。 In the collet chuck, when the draw bar slides back and forth in the axial direction in the through hole of the chuck body, the tapered surface of the tapered portion of the draw bar comes into sliding contact with the tapered surface of each segment of the collet, and each segment has a radius. The diameter of the collet is increased in the direction, and the grip portion of the outer peripheral surface of each segment of the collet comes into contact with the inner peripheral surface of the work to grip the work.
このようなコレットチャックとして、特許文献1に内径コレットチャックが記載されている。この内径コレットチャックは、特に極薄円環状ワークを加工する際に、加工精度を低下させるワークの変形を抑え、かつ、内径の真円度を確保してワークを把持することができ、ワークの表面を高精度に加工することができるものである。
As such a collet chuck,
上記特許文献1の内径コレットチャックは、内周面が均一なワーク、例えば内周面が加工面で、真円度が良好なワークに対しては有効であるが、内周面が不均一なワーク、例えば鍛造品や鋳造品など内径が楕円のワークを均一な把握力で把握できない。したがって、内周面が不均一なワークで、特に薄肉円環状ワークを把握するとワークが変形して、加工精度を悪化させる可能性がある。
The inner diameter collet chuck of
本発明は、従来技術における上記問題点を解決するもので、内周面が不均一な薄肉円環状ワークであっても、均一な把握力で把握してワークの変形を抑え、高精度で加工することができるコレットチャックを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art. Even a thin annular workpiece with a non-uniform inner peripheral surface can be grasped with a uniform grasping force to suppress workpiece deformation and processed with high accuracy. An object of the present invention is to provide a collet chuck that can be used.
本発明は上記課題を解決するために、チャック本体に、ワークを把持するコレットとコレットに摺接するドローバーを備え、ドローバーは、外周面にテーパー面が形成され、貫通孔内を軸方向前後に摺動し、コレットは、外周面でワーク内周面を把持し、内周面にテーパー面が形成されると共にスリットで複数のセグメントに分割され、ドローバーのテーパー面が、コレットのテーパー面に対して摺接してコレットが拡径し、ワーク把持部がワークに当接してワークを把持するコレットチャックにおいて、前記ドローバーを複数のドローバーで構成し、各ドローバーに前記テーパー面と、前記貫通孔内を摺動する摺動軸部とを夫々備え、各ドローバーのテーパー面と前記コレットのテーパー面との各摺接部、及び前記ワーク把持部を、夫々円周の局所的な範囲に分割すると共に、各ドローバーの摺動軸部と、それらが摺接する貫通孔との間に、夫々で異なる所定の隙間を付与し、各ドローバーを単独で作動させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a chuck body with a collet that grips a workpiece and a draw bar that is in sliding contact with the collet. The draw bar has a tapered surface on the outer peripheral surface, and slides in the through hole in the axial direction. The collet grips the inner peripheral surface of the workpiece on the outer peripheral surface, and a tapered surface is formed on the inner peripheral surface and is divided into a plurality of segments by slits. The tapered surface of the draw bar is compared with the tapered surface of the collet. In a collet chuck in which the collet expands by sliding and the workpiece gripping part abuts on the workpiece and grips the workpiece, the draw bar is composed of a plurality of draw bars, and each draw bar slides between the tapered surface and the inside of the through hole. Each having a sliding shaft portion that moves, and each sliding contact portion between the tapered surface of each draw bar and the tapered surface of the collet, and the workpiece gripping portion, respectively. In addition to being divided into the local ranges of the above, a predetermined gap different between the sliding shaft portion of each draw bar and the through-hole in which they slide is provided, and each draw bar is operated independently. And
また、前記ドローバーを、チャック本体に設けた貫通孔内を摺動する第1ドローバーと、第1ドローバーに設けた貫通孔内を摺動する第2ドローバーとから構成し、第1ドローバーの摺動軸部と、チャック本体に設けた貫通孔との間の隙間を、第1ドローバーが摺動可能な最小限の隙間とする一方、第2ドローバーの摺動軸部と、前記第1ドローバーに設けた貫通孔との間の隙間を、ワーク内周面の不均一量よりも大きな隙間としたことを特徴とする。 The draw bar includes a first draw bar that slides in a through hole provided in the chuck body and a second draw bar that slides in a through hole provided in the first draw bar, and the first draw bar slides. The clearance between the shaft portion and the through hole provided in the chuck body is set to a minimum clearance that allows the first draw bar to slide, while the sliding shaft portion of the second draw bar and the first draw bar are provided. The gap between the through holes is larger than the non-uniform amount of the work inner peripheral surface.
また、前記2つのドローバーのテーパー面と、前記コレットのテーパー面との各摺接部とを、コレット内周面の円周等分位置に交互に配設すると共に、コレット外周面のワーク把持部を円周等分割し、前記各セグメント外周面に2つのワーク把持部を左右対称に配置するように構成し、前記各セグメントの中央に前記摺接部を配置して前記ワーク把持部を前記摺接部に対し左右均等に配設したことを特徴とする。 In addition, the tapered surfaces of the two draw bars and the sliding contact portions of the tapered surface of the collet are alternately arranged at circumferentially equal positions on the inner peripheral surface of the collet, and the workpiece gripping portion on the outer peripheral surface of the collet And the two workpiece gripping portions are arranged symmetrically on the outer peripheral surface of each segment, the sliding contact portion is arranged at the center of each segment, and the workpiece gripping portion is slid. It is characterized in that it is arranged evenly on the left and right with respect to the contact portion.
本発明のコレットチャックによれば、内周面が不均一な薄肉円環状ワークであっても、均一な把握力で把握することができるので、ワークの変形を抑え、高精度で加工することができる。 According to the collet chuck of the present invention, even a thin annular workpiece having an uneven inner peripheral surface can be grasped with a uniform grasping force, so that deformation of the workpiece can be suppressed and machining can be performed with high accuracy. it can.
以下、本発明の1実施形態であるコレットチャックについて、上記図面に基づき詳細に説明する。尚、以降の説明では、図2における左右方向を「軸方向」と称し、右側を「前」、左側を「後」と称する。また、軸方向に対し直交する方向を「半径方向」と称し、チャック軸心(中心線)側を「内」、反対側を「外」と称する。 Hereinafter, a collet chuck according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the left-right direction in FIG. 2 is referred to as “axial direction”, the right side is referred to as “front”, and the left side is referred to as “rear”. The direction orthogonal to the axial direction is referred to as “radial direction”, the chuck shaft center (center line) side is referred to as “inner”, and the opposite side is referred to as “outer”.
まず、コレットチャックの全体的な構成について図1〜4を参照しながら説明する。図1,2に示すコレットチャック1は、主に旋盤の主軸端に取付けられ、円環状ワークの内周面(内径)を把握する内径用のコレットチャックである。
First, the overall configuration of the collet chuck will be described with reference to FIGS. A
コレットチャック1は、チャック本体2、ドローバー3、コレット4、ワークストッパ5で構成されている。コレットチャック1は、チャック本体2の後側端面に取付けられたアダプタ6を介して図示しない旋盤の主軸端に取付けられている。チャック本体2は、軸心にドローバー3が摺接する貫通孔7が穿設されている。一方、チャック本体2の外周部には、アダプタ6を取付けるフランジ部8が形成され、その前方にはコレット4が嵌入される嵌合軸部9が形成されている。
The
ドローバーについて説明する。ドローバー3は、図2に示すようにチャック本体2の貫通孔7内を軸方向に摺動して、駆動源の回転シリンダ(図示しない)の推力をコレット4に伝達する。ドローバー3は、後部のネジ部10に螺合する連結部材(図示しない)で、回転シリンダのピストンロッド(図示しない)に連結されている。そして、その前部はコレット4内周面のテーパー面25に対して摺接するテーパー面15が形成された締付テーパー部11で、後部はチャック本体2の貫通孔7内を摺動する摺動軸部12になっている。
The draw bar will be described. As shown in FIG. 2, the
本発明のドローバー3は、複数の部材で構成され、本実施の形態では、第1ドローバー3aと第2ドローバー3bの2つのドローバーで構成されている。これらのドローバーは、締付テーパー部11a,摺動軸部12a(第1ドローバー3a)と締付テーパー部11b,摺動軸部12b(第2ドローバー3b)を夫々に備えている。
The
第1ドローバー3aは、摺動軸部12aがチャック本体2に穿設された貫通孔7内を摺動し、軸心に第2ドローバー3bが挿通される貫通孔13が穿設されている。貫通孔13の後端部には、回転シリンダのピストンロッドに連結するためのメネジ14が形成されている。メネジ14は、貫通孔13の内径より大径に加工されている。一方、締付テーパー部11aは図3に示すように、その外周面にコレット4の内周面のテーパー面25と摺接するテーパー面15aが形成されており、このテーパー面15aは、前方に拡径するテーパーである。
In the
第1ドローバー3aの締付テーパー部11aの前端面は、図4に示すようにチャック本体2の前端面22付近までが、放射状に加工されたスリット17で分割され、テーパー面15aが分割されている。本実施の形態では、締付テーパー部11aが扇状に3等分割されている。3つのスリット17には、同じく3分割された第2ドローバー3bの締付テーパー部11bが嵌入される。尚、スリット17が形成される部分の貫通孔13は、第2ドローバー3bの締付テーパー部11bの中央部が収納可能なように角穴になっており、本実施の形態では、スリット17が3箇所なので略正三角形に形成されている。
As shown in FIG. 4, the front end surface of the tightening
スリット17で分割された各テーパー面15aは、図4に示すようにコレット4との摺接部がテーパー全面ではなく、コレット4と局所的な範囲で摺接するようになっている。本実施の形態では、外周に逃がし部16が形成され、第1ドローバー3aにおけるコレット4との局所的な摺接部Aは、扇状に分割された締付テーパー部11a夫々の円周方向中央部、すなわち各テーパー面15aの中央の3箇所である。
As shown in FIG. 4, each
第2ドローバー3bは、後部が第1ドローバー3aの貫通孔13内を摺動する摺動軸部12bになっており、後端部に形成されたオネジ19が、第1ドローバー同様、回転シリンダのピストンロッド(図示しない)に連結されている。第2ドローバー3bの締付テーパー部11bも第1ドローバー3aと同様に、その外周面にテーパー面15bが形成され、テーパー角度や径は、第1ドローバー3aと同一である。締付テーパー部11bは、第1ドローバー3aの締付テーパー部11aの3つのスリット17に嵌入可能なように、円周方向に所定の厚みを持って放射状に3分割され、テーパー面15bが分割されている。
The
このように、分割されスリット17に嵌入された締付テーパー部11bの各テーパー面15bが、第2ドローバー3bにおけるコレット4との局所的な摺接部Bになる。したがって、一体化したドローバー3(第1ドローバー3a,第2ドローバー3b)のテーパー面15(テーパー面15a,15b)の円周方向における局所的な摺接部A,Bは、図4に示す円周を6等分した位置の計6箇所となる。
Thus, each
このようにコレットチャック1は、2つのドローバー3a,3b夫々にテーパー面15a,15bを備えており、それらのテーパー面とコレット4との摺接部A,Bは、夫々円周方向における複数の局所的な範囲に分割され、コレット4に作用するドローバー3の荷重が作用する箇所を部分的に限定している。
As described above, the
コレットチャック1は、図3に示すように2つのドローバー3a,3bの摺動軸部12a,12bとそれらが摺接する貫通孔7,13との間に、夫々異なる所定の隙間が与えられている。具体的には第1ドローバー3aの摺動軸部12aと、チャック本体2の貫通孔7との間には、第1ドローバー3aが摺動可能な最小限の隙間Saが与えられている。一方、第2ドローバー3bの摺動軸部12bと、第1ドローバー3aの貫通孔13との間には、ワーク内周面の不均一量よりも大きな隙間Sbが与えられている。
As shown in FIG. 3, the
尚、2つのドローバーに推力を与え駆動する回転シリンダは、2つのシリンダが独立して動くダブルシリンダで、2つのピストンロッド(図示しない)を備え、2つのドローバーを夫々単独で作動させることができるものである。また、2つのドローバーは、チャック本体に備えた周り止めボルト18と案内溝で、夫々軸心回りの回動が規制されているが、案内溝を長穴にして2つのドローバーを前後に摺動可能にしている。
The rotating cylinder that drives the two draw bars by thrusting is a double cylinder in which the two cylinders move independently, and has two piston rods (not shown), each of which can be operated independently. Is. In addition, the two draw bars are restricted by the
コレット4について説明する。チャック本体2の嵌合軸部9外周には、後部にフランジ部20を有する環状のコレット4が嵌入され、フランジ部20がチャック本体2のフランジ部8端面にボルトで固定されている。コレット4の外周面は、図3,4に示すように、前端面29からフランジ部20の前部にかけて、スリット21で複数のセグメント23に分割されている。本実施の形態では、6つのスリット21でコレット4を6分割している。
The
コレット4の6つのセグメント23は、前端部の外周面にワークを把持するワーク把持部24、一方の内周面には前方へ拡径するテーパー面25が形成されている。そして、各セグメント23のテーパー面25に、ドローバー3(第1ドローバー3a,第2ドローバー3b)のテーパー面15(テーパー面15a,テーパー面15b)を当接させた状態でチャック本体2に取付けられている。コレット4は、フランジ部20のみが嵌合軸部9に嵌入され、先端部は小径軸部9と当接していないので、各セグメント23が、ドローバー3のテーパー面15から曲げモーメントを受けた際に、半径方向外側へ弾性変形しやすくなっている。
The six
各セグメント23のワーク把持部24は、ワーク内周面との当接が全面当りにならないよう、図4に示すように平面部26が設けられて分割され、複数の局所的な範囲でワークWと当接し、把持するようになっている。本実施の形態では円周を等分した12の平面部26でコレット4の外周面を多角形状に面加工し、各平面部26間の外周面12箇所をワーク把持部24としている。このようにコレットチャック1は、ワーク内周面に当接するコレット4の各セグメント23のワーク把持部24も、ドローバー3とコレット4との摺接部A,Bと同様に円周方向における複数の局所的な範囲に分割されている。
The
6つのスリット21は、平面部26の中央に1つおきに入れられ、各セグメント23外周面に2つのワーク把持部24が円周方向に左右対称に配置される。また、これらワーク把持部24と、ドローバー3との摺接部A,Bの円周方向における位置関係は、各セグメント23の中央に、1つの摺接部AないしBが位置する。つまり摺接部AないしBに対し、ワーク把持部24が左右均等に設けられ、ワーク把持部24の中間に6箇所のコレット摺接部AとBが交互に配設される形となる。ドローバー3(第1ドローバー3a,第2ドローバー3b)は、周り止めボルト18で回動が規制されているので、上記の位置関係はドローバー3が摺動しても保持される。
The six
コレット4の外周面には、後部にフランジ部27を有する環状のワークストッパ5が挿着され、フランジ部27がコレット4のフランジ部20にボルトで固定されている。ワークストッパ5の前端面28は、コレット4の前端面29より後方に位置し、ワークWの内周面がコレット4のワーク把持部24で把持可能になっている。ワークWの軸方向の位置決めは、ワークWの後端面を、この前端面28に当接させることで行われる。また、ワークストッパ5は、ワークWにかかる軸方向後方への切削抵抗を受止める働きを併せ持つ。
An
コレットチャック1は、ワークストッパ5の前端面27の位置を前後に変更することでワークWの幅寸法に対応できる。ワークストッパ5は、フランジ部27の前方が薄肉に形成されており、コレット4から半径方向外側に荷重を受けた際に、撓んでコレット4の動きを妨げないようになっている。コレット4のワーク把持部24後方の外周面と、ワークストッパ5の内周面の隙間は、シール部材30(本実施の形態ではOリング)で切削油や切屑の進入が防止されている。また、テーパー面15,25やドローバー3の摺動隙間Sa,Sbなどコレット4内部への切削油や切屑の進入は、第2ドローバー3bに取付けられた切屑カバー31でコレット前端面29を塞いで防止されている。切屑カバー31は、軸方向に移動可能なように固定ネジ32で第2ドローバー3Bに取付けられ、バネ33で後方に付勢されて常にコレット前端面29に密着するようになっている。
The
次にコレットチャック1の動作について説明する。以降の説明においては、摺接部Aでドローバーと係合するコレット4のセグメントを23a、摺接部Bで係合するセグメントを23b、セグメント23aのワーク把持部24を24a、セグメント23bのワーク把持部24を24b、と夫々区別する。
Next, the operation of the
上記のように構成されたコレットチャック1は、コレット外周のワーク把持部24a,24bに円環状のワークWが取付けられ、回転シリンダ(ダブルシリンダ)の駆動力で、まず第1ドローバー3aのみを後方に移動させる。すると、3箇所のコレット摺接部Aの作用によって、コレット4に対して半径方向外側に向かって拡径させる荷重(曲げモーメント)が加わる。すると、この3箇所のコレット摺接部Aが摺接する3つのセグメント23aのみが曲げモーメントを受けて半径方向外側に弾性変形し、夫々のワーク把持部24aでワークWを把持する。
In the
次に、第1ドローバー3aと同様に第2ドローバー3bを後方に移動させ、第2ドローバー3bの3箇所の摺接部Bでコレット4を半径方向外側に拡径させる。この時、回転シリンダの推力は第1ドローバー3aと同一とする。すると、今度は摺接部Bが摺接する3つのセグメント23bが曲げモーメントを受けて、半径方向外側に弾性変形し、夫々のワーク把持部24bでワークWを把握する。
Next, like the
次に、本発明の実施形態の作用効果について説明する。上記のように構成されたコレットチャック1は、第1ドローバー3aの上記隙間Saが、第1ドローバー3aが摺動可能な最小限の量に設定されているので、第1ドローバー3aの作動時において、各ワーク把持部24aはワークWを求心して把持する。一方の第2ドローバー3bは、上記隙間Sbが、ワーク内周面の不均一量よりも大きな隙間に設定されているので、第2ドローバー3bの作動時において、ワーク内周面が不均一な場合にワーク把握部24bを持つセグメント23bが隙間Sbの範囲内で半径方向に追従してワークWの内周面を把握する。すなわち、ワーク把持部24aで求心されたワークWの把握精度を維持したままワークWの内周面を把握するという作用が生じる。
Next, the function and effect of the embodiment of the present invention will be described. In the
さらに、コレット4の各セグメント23のワーク把握部24を平面部26で円周等分割すると共に、セグメント23外周面に2つのワーク把持部24を左右対称に配置するように構成し、セグメント23の中央に摺接部A,Bを配置してワーク把持部24を摺接部A,Bに対し左右均等に配設したので、曲げモーメントにより弾性変形した各セグメント23a、23bのワーク把持部24a,24bがワークWの内周面により均一に追従して把握するという作用が生じる。
Further, the
これらの作用により、ワーク内周面の真円度が良くないなどの、内周面が不均一な円環状ワークを均一な把握力で精度良く把持することができる。したがって、歪みやすい薄肉環状ワークであっても、把握による変形を抑えて高精度に加工することができる。 With these actions, it is possible to accurately grip an annular workpiece having a non-uniform inner peripheral surface, such as poor roundness of the inner peripheral surface of the workpiece, with a uniform grasping force. Therefore, even a thin annular workpiece that is easily distorted can be processed with high accuracy while suppressing deformation due to grasping.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施することができる。例えば、第1ドローバーと第2ドローバーの分割は3分割に限らないし、コレット4の分割数6やワーク把持部24の分割数12も変更可能である。また、第1ドローバー3aとコレット4との局所的な摺接部Aを設ける際に、コレット4のテーパー面25側に逃がし部を設けてテーパー面25を分割しても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing a part of the configuration without departing from the gist of the invention. For example, the division of the first draw bar and the second draw bar is not limited to three divisions, and the division number 6 of the
1 コレットチャック
2 チャック本体
3 ドローバー
3a 第1ドローバー
3b 第2ドローバー
4 コレット
7 貫通孔
12 摺動軸部
13 貫通孔
15 テーパー面
21 スリット
23 セグメント
24 ワーク把持部
25 テーパー面
A 摺接部
B 摺接部
Sa 隙間
Sb 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ドローバーを複数のドローバーで構成し、各ドローバーに前記テーパー面と、前記貫通孔内を摺動する摺動軸部とを夫々備え、各ドローバーのテーパー面と前記コレットのテーパー面との各摺接部、及び前記ワーク把持部を、夫々円周の局所的な範囲に分割すると共に、各ドローバーの摺動軸部と、それらが摺接する貫通孔との間に、夫々で異なる所定の隙間を付与し、各ドローバーを単独で作動させることを特徴とするコレットチャック。 The chuck body is equipped with a collet that grips the workpiece and a draw bar that slides in contact with the collet. The draw bar has a tapered surface on the outer peripheral surface and slides back and forth in the axial direction inside the through hole. The peripheral surface is gripped, a tapered surface is formed on the inner peripheral surface, and the slit is divided into a plurality of segments. The tapered surface of the draw bar is in sliding contact with the tapered surface of the collet, and the collet expands in diameter. In the collet chuck where the part abuts against the workpiece and grips the workpiece,
The draw bar is composed of a plurality of draw bars, and each draw bar is provided with the tapered surface and a sliding shaft portion that slides in the through-hole, and each slide bar includes a tapered surface and a tapered surface of the collet. The contact portion and the workpiece gripping portion are each divided into a circumferential local range, and a predetermined gap that is different from each other is provided between the slide shaft portion of each draw bar and the through-hole in which they slide. A collet chuck characterized in that each draw bar is applied and operated independently.
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