JPH08257813A

JPH08257813A - チャック

Info

Publication number: JPH08257813A
Application number: JP7210395A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Komine; 毅小峰
Original assignee: BITSUGU ALPHA KK
Current assignee: BITSUGU ALPHA KK
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1996-10-08
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP3692161B2

Abstract

(57)【要約】【構成】チャック筒１の内周面に直接に又はコレット
３を介して間接的に、軸線方向に延びるチャック溝４が
周方向適当間隔に設けられ、チャック溝４に楔作用によ
ってチャック溝４から露出することが可能なクラッチ部
材５が嵌合されてなる。【効果】クラッチ部材とこれに接する工具シャンクと
の間に強力な楔作用が働き、しかもこの楔作用は、工具
シャンクに負荷する切削力の大きさに比例して増大し、
これがために工具シャンクをクラッチ部材を介して楔作
用によって、より強力にチャック筒にチャックされるこ
とになる。これがためにエンドミルのような重切削工具
にあっても安定してチャックすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドリルやエンドミル等
の工具を掴持するためのチャックに関するもので、特に
エンドミル等による重切削のように、切削作業途上でチ
ャックから抜け出し方向に過大な負荷を受ける重切削工
具を掴持することに好適なチャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のチャックにおいて、チャック筒
の内周面に、その先端部から軸線方向に向く多数の凹状
のチャック溝を周方向に間隔をおいて配列されたものが
提案されており、締付部材である締付用ナットを回転せ
しめすることによって、チャック筒を特に凹状のチャッ
ク溝の肉薄部によって収縮せして、これによってチャッ
ク筒に挿入される切削工具をチャックするようにしてい
る。

【０００３】上記のようにチャック筒の内周面に凹状の
チャック溝を設けたものでは、構成が簡単であり、心出
し精度も良好であり、特にチャック溝の肉薄部が良好に
収縮するため、ドリルなど軽切削工具あるいは通常工具
では充分なチャック力を確保することができた。

【０００４】しかしながら、エンドミルなどの重切削工
具のように、その切削作業途上でチャック筒から抜け出
る方向に大きな負荷を受けるものにあっては、単にチャ
ック筒の内周面に凹状のチャック溝を設けてチャック筒
を収縮させるだけでは、重切削工具がチャック筒から脱
落するという事故が発生する危険性があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
述のようにチャック筒の内周面に凹状チャック溝を有す
る利点を維持しながら、チャック力を格段に高め、重切
削工具に対しても安定して使用することが可能なこの種
チャックを提案することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図中の参照符号を付して示すならば、請求
項１に係る発明にあっては、チャック筒１に工具シャン
クＴが挿入され、該工具シャンクＴがチャック筒１を締
め付ける締付部材２によってチャックされるようになっ
ているチャックにおいて、チャック筒１の内周面に直接
に又はコレット３を介して間接的に、軸線方向に延びる
チャック溝４が周方向適当間隔に設けられ、該チャック
溝４に楔作用によってチャック溝４から露出することが
可能なクラッチ部材５が嵌合されてなる構成を採用して
なるものである。

【０００７】また請求項２に係る発明にあっては、チャ
ック溝４は軸方向に延びる円穴からなり、クラッチ部材
５は円穴４内を周方向に若干転動可能な円柱状（楕円柱
状を含む）、球状（楕円球状を含む）またはニードルロ
ーラー状部材からなり、これらの部材５がチャック溝４
内を周方向に移動した際に楔作用によってチャック溝４
から露出するようになっている請求項１記載の構成を採
用してなるものである。

【０００８】

【作用】本発明の請求項１または請求項２に係る発明に
よれば、締付部材２の締付作用によってチャック筒１ま
たはコレット３を締め付ける際に、該チャック筒１また
はコレット３に周方向適当間隔に設けたチャック溝４を
中心に外周側から均等に中心部に向かって収縮するた
め、工具シャンクＴはチャック筒１またはコレット３に
よって心出し精度よくチャックされる。

【０００９】また、切削作業途上で、工具シャンクＴに
切削力が負荷すれば、工具シャンクＴは切削力のかかる
方向に回転しようとするが、この工具シャンクＴの回転
方向への負荷にともなって、これに接するクラッチ部材
５は、その摩擦抵抗によってチャック溝４内を移動して
チャック溝４から抜け出る方向に露出しようとし、これ
がためにクラッチ部材５とこれに接する工具シャンクＴ
との間に強力な楔作用が働き、しかもこの楔作用は、工
具シャンクＴに負荷する切削力の大きさに比例して増大
し、これがために工具シャンクＴをクラッチ部材５を介
して楔作用によって、より強力にチャック筒１にチャッ
クされる。

【００１０】

【実施例】図１において、チャック本体６は、マシニン
グセンタなどの主軸ヘッド（図示せず）に着脱可能に装
着されるテーパ状のシャンク７と、このテーパシャンク
７の径大側端部に同心状に一体連設されるチャック位置
決め用フランジ８と、このフランジ８から当該チャック
本体６の先端側に同心状に一体突設されるチャック筒１
とからなり、チャック筒１は、掴持すべき工具シャンク
Ｔまたは後述の図７〜図９に示すストレートコレット３
に対応するストレート状の内周面１ａと先端部に向かっ
て先細テーパ状に形成されたテーパ状外周面１ｂとを備
えている。チャック筒１には締付部材である締付用ナッ
ト２が外嵌され、該締付用ナット２とチャック筒１との
間にチャック筒１の外周面に対し螺旋状に公転する多数
のニードルローラ９が介装されている。このニードルロ
ーラ９は、当然にリテーナ１０（図３）に保持されてい
ると共に、チャック筒１のテーパ状外周面１ｂに設定さ
れる母線に対し各ローラ軸心が適当に傾斜するように配
設されており、しかしてチャック筒１に対して自転しつ
つ螺旋方向に公転して乗り上げ動作をすることによりチ
ャック筒１を弾性変形させて収縮させ、工具シャンクＴ
を掴持するようになっている。

【００１１】そして、チャック筒１の内周面には、軸線
方向に延びる凹状の、正確には、内周面側が開口した過
半円筒状のチャック溝４が周方向に適当間隔に、例えば
図２に示すように６０°の位相差で等間隔に設けられて
おり、これらのチャック溝４にはその内径より若干小径
な円柱状のクラッチ部材５が嵌合されている。なお、図
１に示すように、チャック筒１の先端面には、環状の端
板１１がボルト（図示せず）によって固着されており、
これによってクラッチ部材５がチャック溝４から抜け出
るのを防止すると共に、該端板１１の外周面に埋設した
シール材１２によってチャック筒１と締付用ナット２と
の間のシール性を確保するようになっている。

【００１２】なお、チャック溝４は、必ずしも正確に軸
線方向に延びる必要はなく、周方向に若干偏倚（傾斜）
して軸線方向に延びるようにしてもよい。また図３の
(a) 、(b) に示すようにクラッチ部材５が嵌合されたチ
ャック溝４とは別に、チャック筒１に周方向適当間隔に
クラッチ部材を嵌合しない円筒状またはコ字状等のチャ
ック溝４ａ，４ｂを設けることによって、より一層強力
にチャック作用と後述の楔作用を発揮させることができ
る。

【００１３】図４〜図６は、本発明の作用を説明する図
であって、まず説明の順序として図６に示す作用から説
明すると、チャック筒１に工具シャンクＴを挿入し、締
付用ナット２によってチャック筒１を締め付けることに
よって、作用的に表現すれば、図示のようにチャック筒
１とクラッチ部材５が嵌合するチャック溝４の薄肉部を
中心として、該肉薄部をヒンジとして折れ曲がり、多角
形状に変形する。従って、締付用ナット２によるチャッ
ク筒１の締め付け開始時には、チャック筒１はこれにチ
ャックされる工具シャンクＴを心出し（センタリング）
しながら掴持していくことになり、チャック完了時間に
は工具シャンクＴの外周面にチャック筒１の内周面の全
域が接触し、略真円状態となってチャックされる。従っ
て、本発明では、従来のチャック筒１の内周面に凹状の
チャック溝４を設けた利点をそのまま生かすことができ
る。

【００１４】そして図４に示すように、工具シャンクＴ
の外周面にチャック筒１の内周面の全域が接触した状態
の時には、チャック溝４内のクラッチ部材５が工具シャ
ンクＴの外周面に接触した状態にあり、該クラッチ部材
５と工具シャンクＴとの間に、詳細にはチャック溝４の
内周面を楔作用のためのテーパ面とした一種の楔が後述
のように形成される。

【００１５】切削作業途上において、チャック筒１に掴
持される工具シャンクＴに、図示のように工具シャンク
Ｔを矢印ａの方向に回転させようとする切削力が負荷す
れば、図５に示すように、該シャンクＴに接触するクラ
ッチ部材５は摩擦抵抗によってチャック溝４内を工具シ
ャンクＴの回転方向に転動または摺動によって移動して
チャック溝４の内周面、詳細にはチャック溝４の内周面
を楔用のテーパ面として、クラッチ部材５によってチャ
ック溝４の内周面４ａと工具シャンクＴの外周面Ｔａと
の間に楔角θが形成される。従って、クラッチ部材５
は、図５に二点鎖線で作用的に示すように上述の工具シ
ャンクＴとの摩擦抵抗によってチャック溝４のテーパ面
４ａに押されてチャック筒１の内周面から工具シャンク
Ｔ側に突出状態に露出しようとし、これにより生成され
る強力な楔作用によって、工具シャンクＴは、クラッチ
部材５を介してチャック筒１に強力にチャックされ、こ
のチャック力は、上記の説明より明らかなように工具シ
ャンクＴに負荷する切削力が大きくなればそれに比例し
て増大することになる。

【００１６】なお、工具シャンクＴをチャック筒１に挿
入した際に、クラッチ部材５と工具シャンクＴとが確実
に接触するためにチャック溝４内において該溝側壁とク
ラッチ部材５との間に、図４に示すように板ばねや螺旋
ばねあるいはＯリングなどの弾性体１３を介在させるよ
うにしてもよい。

【００１７】上記のように工具シャンクＴに強力な切削
力が負荷し、その結果、該工具シャンクＴをチャック筒
１から抜け出る方向に切削力が負荷しても、該切削力の
大きさに比例して、より一層大なる楔作用によるチャッ
ク力がクラッチ部材５を介してチャック筒１内に生成さ
れるから、エンドミルなどの重切削においても充分に使
用することが可能となる。

【００１８】図１〜図５において、チャック筒１内のチ
ャック溝４は、円穴状となっており、これに嵌合される
クラッチ部材５は、円穴４の内径より若干小径な一本の
円柱状部材によって形成されているが、勿論この形状に
限定されることはなく、周方向に長径の楕円状の穴に、
円柱状または楕円状の複数の短尺部材からなるクラッチ
部材５を嵌合するようにしてもよく、また複数の球状ま
たは楕円球状（ボール状）のクラッチ部材５をチャック
溝４内に軸線方向に配列してもよい。要は、チャック溝
４内をクラッチ部材５が若干余裕をもって嵌合され、工
具シャンクＴの切削力による回転方向への負荷によりク
ラッチ部材５がチャック溝４から露出して楔作用を発揮
するのに適したチャック溝４とクラッチ部材５であれば
よいことになる。

【００１９】図７〜図１０は、本発明の他の実施例を示
すもので、前記実施例にあっては、チャックのチャック
筒１に直接にチャック溝４とこれに嵌合するクラッチ部
材５とを設けたものであるが、図７に示す実施例にあっ
ては、チャックのチャック筒１自体は、チャック溝を設
けない単なる筒状のもの、あるいは従来のチャック筒１
に凹状のチャック溝だけを設けたもので、これに嵌合す
るストレートコレット３に本発明を実施したものであ
る。

【００２０】即ち、図８（図７）に示す実施例にあって
は、コレット３の外周面側が一部開口したチャック溝４
を周方向に適当間隔に設け、これにクラッチ部材５を周
方向に若干量転動可能なように余裕をもって嵌合してな
るものである。

【００２１】この実施例によれば、チャック筒１内にコ
レット３を介して嵌合した工具シャンクＴに対しては、
図７に示すように締付用ナット２のチャック筒１に対す
る締め付け作用によって該チャック筒１を介してコレッ
ト３をそのチャック溝４を中心に収縮して該コレット３
内の工具シャンクＴをチャックすることになる。そし
て、工具シャンクＴに周方向への切削力が負荷すれば、
チャック筒１とクラッチ部材５との間で楔作用が発揮さ
れ、これによって一層コレット３を収縮せしめ、チャッ
ク筒１に該コレット３を介して挿入される工具シャンク
Ｔに対するチャック力を上げることができ、工具シャン
クＴに負荷する強力な切削力に対向することができるの
である。

【００２２】また、図９に示す実施例にあっては、コレ
ット３の内周面側に一部開口したチャック溝４が周方向
に適当間隔に設け、これにクラッチ部材５を周方向に転
動可能なように余裕をもって嵌合してなるものである。

【００２３】この実施例にあっては、チャック筒１内に
コレット３を介して嵌合した工具シャンクＴに対して
は、図７に示すように締付用ナット２のチャック筒１に
対する締め付け作用によって、該チャック筒１を介して
コレット３をそのチャック溝４を中心に収縮して該コレ
ット３内の工具シャンクＴをチャックすることになる。
そして、工具シャンクＴに周方向への切削力が負荷すれ
ば、クラッチ部材５と工具シャンクＴとの間で楔作用が
発揮され、これによって該コレット３に挿入される工具
シャンクＴに対するチャック力を上げることができ、工
具シャンクＴに負荷する強力な切削力に対向することが
できるのである。

【００２４】また、図１０に示す実施例にあっては、コ
レット３の内外周面側に交互に一部が開口したチャック
溝４を周方向に適当間隔に設け、これにクラッチ部材５
を周方向に転動可能なように余裕を以て嵌合してなるも
のである。

【００２５】この実施例にあっては、上述の説明から明
らかなように、図７に示す実施例と図８に示す実施例と
の相乗効果を期待することができる。

【００２６】図１１の(a) 、(b) に示す実施例は、上記
図７〜図１０の実施例において、そのコレット３に周方
向適当間隔にスリット２０を設け、所謂、割りコレット
とてなるもので、このように割りコレットに本発明を実
施することによって、より一層の収縮力、即ちチャック
力を上げることができる。

【００２７】上記実施例にあっても、チャック筒１にコ
レット３を介して嵌合した工具シャンクＴに周方向への
切削力が負荷すれば、コレット３のチャック溝４内のク
ラッチ部材５が直接的または間接的に工具シャンクＴと
の間で楔作用が働き、チャック筒１内にコレット３を介
して工具シャンクＴを強力にチャックすることができる
ことになり、通常のチャックを用いることができる利点
がある。

【００２８】なお、図８（図７）〜図１１に示す実施例
にあっても、クラッチ部材５がチャック溝４から不測に
抜け出るを防止するために、環状の端板１１ａ，１１ｂ
がコレット３の前後端面にボルト等によって固着され
る。

【００２９】図１２は、更に本発明の他の実施例を示す
ものであり、この実施例にあっては、チャックの形態が
上記実施例と異なるもので、所謂ハイドロチャックであ
って、チャック筒１の内部に該チャック筒１の軸方向ほ
ぼ全域に環状の空所部１４を設けてこれに水や油などの
非圧縮流体１５を充填し、該空所部１４をチャック本体
６側まで延長して、この延長空所部１６に締付部材２で
あるボルト１７をねじ込み、締付具１８を用いてボルト
１７をねじ込むことによって、その先端ストレート部１
９が空所部１４内の非圧縮流体１５を押圧し、この押圧
力によってチャック筒１の内周面側を収縮せしめ、チャ
ック筒１に挿入した工具シャンクＴを掴持するようにし
たものである。

【００３０】このハイドロチャックにあっても、チャッ
ク筒１の内周面側に上記のチャック溝４とクラッチ部材
５とを装備することによって、前記実施例のロールロッ
クチャックと同様の作用を期待することができること
は、これまでの説明より明らかである。

【００３１】しかして切削作業の終了により、工具シャ
ンクＴをチャック筒１から脱出させる場合には、当然に
締付部材２を緩めて工具シャンクＴを、図１に示すよう
に矢印ｂの方向に回転し楔作用を解除することによっ
て、容易に工具シャンクＴをチャック筒１から脱出させ
ることができることは言うまでもない。即ち、チャック
筒１から工具シャンクＴを取り出すときには、締付部材
２を緩めることにより全体的にチャック筒１と工具シャ
ンクＴとの間に隙間ができるので、チャック筒１の締付
時にクラッチ部材５が工具シャンクＴに食い込み状とな
っていても、簡単に楔作用を解除することができるので
ある。

【００３２】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る発明によれば、
締付部材の締付作用によってチャック筒またはコレット
を締め付ける際に、該チャック筒またはコレットに周方
向適当間隔に設けたチャック溝を中心に外周側から均等
に中心部に向かって収縮するため、工具シャンクはチャ
ック筒またはコレットによって心出し精度よくチャック
され、切削精度を上げることができる。

【００３３】また、切削作業途上で、工具シャンクに切
削力が負荷すれば、工具シャンクは切削力のかかる方向
に回転しようとするが、この工具シャンクの回転方向へ
の負荷にともなって、これに接するクラッチ部材は、そ
の摩擦抵抗によってチャック溝内を転動してチャック溝
から抜け出る方向に露出しようとし、これがためにクラ
ッチ部材とこれに接する工具シャンクとの間に強力な楔
作用が働き、しかもこの楔作用は、工具シャンクに負荷
する切削力の大きさに比例して増大し、これがために工
具シャンクをクラッチ部材を介して楔作用によって、よ
り強力にチャック筒にチャックされることになる。これ
がためにエンドミルのような重切削工具にあっても安定
してチャックすることができ、結局、軽切削工具から重
切削工具まで使用範囲の広いチャックとして使用するこ
とができる。

【００３４】また、本発明によれば、クラッチ部材によ
る強力な楔作用によって工具シャンクをチャックするこ
とができるから、その分チャック筒を肉厚に形成するこ
とができ、これによってチャック筒を剛体構造として、
これにチャックされる工具シャンクに負荷する強力な切
削力によってチャック筒が撓むことがなく、切削精度を
より一層上げることが可能である。

【００３５】また、請求項２に係る発明によれば、チャ
ック溝およびクラッチ部材は、要は楔作用を発揮する形
態であれば、その形状に制限がなく、従って、それだけ
製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のチャックの縦断正面図であ
る。

【図２】図１のＡーＡ線断面図である。

【図３】(a) 及び(b) は、同実施例におけるチャック筒
の変形例を示す一部縦断側面図である。

【図４】同実施例の作用状態を示す図である。

【図５】同実施例の作用状態を示す拡大図である。

【図６】同実施例の作用状態を示す図である。

【図７】同他の実施例のチャックの縦断正面図である。

【図８】同他の実施例の要部の縦断側面図である。

【図９】更に他の実施例の要部の縦断側面図である。

【図１０】更に他の実施例の要部の縦断側面図である。

【図１１】(a) 及び(b) は、更に他の実施例の要部の斜
視図および縦断側面図である。

【図１２】更に他の実施例のチャックの縦断正面図であ
る。

【符号の説明】

１チャック筒Ｔ工具シャンク２締付部材３コレット４チャック溝５クラッチ部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャック筒に工具シャンクが挿入され、
該工具シャンクがチャック筒を締め付ける締付部材によ
ってチャックされるようになっているチャックにおい
て、チャック筒の内周面に直接に又はコレットを介して
間接的に、軸線方向に延びるチャック溝が周方向適当間
隔に設けられ、該チャック溝に楔作用によってチャック
溝から露出することが可能なクラッチ部材が嵌合されて
なるチャック。
【請求項２】チャック溝は軸方向に延びる円穴からな
り、クラッチ部材は円穴内を周方向に若干転動可能な円
柱状（楕円柱状を含む）、球状（楕円球状を含む）また
はニードルローラー状部材からなり、これらの部材がチ
ャック溝内を周方向に移動した際に楔作用によってチャ
ック溝から露出するようになっている請求項１記載のチ
ャック。