JPH08323512A - クランプ装置 - Google Patents
クランプ装置Info
- Publication number
- JPH08323512A JPH08323512A JP12625495A JP12625495A JPH08323512A JP H08323512 A JPH08323512 A JP H08323512A JP 12625495 A JP12625495 A JP 12625495A JP 12625495 A JP12625495 A JP 12625495A JP H08323512 A JPH08323512 A JP H08323512A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- cylindrical roller
- clamp
- tool
- curvature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Gripping On Spindles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 接触応力を約１／２に小さくして長寿命化と
クランプ力の増加が可能なクランプ装置を提供する。 【構成】 緩斜面と、コロガリ部品を組合せて増力する
機構において、 コロガリ部品として円筒コロ１５を用
いると共に、該円筒コロ１５の当て面と収納される穴１
３ａの曲率半径よりやや小さい曲率半径とした外周面を
持つフィッティングピース２０を、個々の円筒コロに対
応させてアウタスリーブ６に組み付けた。
クランプ力の増加が可能なクランプ装置を提供する。 【構成】 緩斜面と、コロガリ部品を組合せて増力する
機構において、 コロガリ部品として円筒コロ１５を用
いると共に、該円筒コロ１５の当て面と収納される穴１
３ａの曲率半径よりやや小さい曲率半径とした外周面を
持つフィッティングピース２０を、個々の円筒コロに対
応させてアウタスリーブ６に組み付けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械における工具
のクランプ装置に関するもの。
のクランプ装置に関するもの。
【０００２】
【従来の技術】工具をクランプする機構として従来用い
られてきたものの１つに、ボールを介してくさびを効か
し、クランプする力の増大と抜ける力に抵抗する働きを
利用したものがある。
られてきたものの１つに、ボールを介してくさびを効か
し、クランプする力の増大と抜ける力に抵抗する働きを
利用したものがある。
【０００３】図３は、工作機械の回転主軸の内部に設け
た工具クランプ装置の例である。１は主軸で、先端に工
具を取付けるテーパ状の穴１ａと、端面のキー１ｂが設
けられている。２は工具で、テーパ部の先端に中間部が
細くなった段付棒、通称プルスタッドボルト２ａがねじ
込まれている。３はクランプスリーブで、先端部にコレ
ット４をねじ込み、後端部に６つの穴３ａを冠状に明
け、図４に示すように穴３ａの中に鋼球５を嵌め込んで
いる。
た工具クランプ装置の例である。１は主軸で、先端に工
具を取付けるテーパ状の穴１ａと、端面のキー１ｂが設
けられている。２は工具で、テーパ部の先端に中間部が
細くなった段付棒、通称プルスタッドボルト２ａがねじ
込まれている。３はクランプスリーブで、先端部にコレ
ット４をねじ込み、後端部に６つの穴３ａを冠状に明
け、図４に示すように穴３ａの中に鋼球５を嵌め込んで
いる。
【０００４】クランプスリーブ３の外周には、アウタス
リーブ６があって、内面の径の大小部やテーパ部が設け
てあり、クランプスリーブ３との位置の関係を選ぶこと
で、鋼球５の出入りをさせることができる。クランプス
リーブ３の中には、前方から工具２のプルスタッドボル
トが入り、後部にはクランプロッド７が入っている。こ
のクランプロッド７は皿バネ８により、通常は後方へ引
張られている。
リーブ６があって、内面の径の大小部やテーパ部が設け
てあり、クランプスリーブ３との位置の関係を選ぶこと
で、鋼球５の出入りをさせることができる。クランプス
リーブ３の中には、前方から工具２のプルスタッドボル
トが入り、後部にはクランプロッド７が入っている。こ
のクランプロッド７は皿バネ８により、通常は後方へ引
張られている。
【０００５】工具２を取り付ける時、後方より別に設け
た油圧シリンダ等により皿バネ８をたわめてクランプロ
ッド７を前に押す。クランプロッド先端には、緩いテー
パ面に引続いて鋼球５がクランプスリーブ３の外周から
突出しなくなるまで落ち込む溝７ａが設けてあり、その
状態になって、アウタスリーブ後部のテーパ部を超えク
ランプスリーブ３が前に移動する。この時、コレット４
の先端は、アウタスリーブ６の径の大きい部分にあり、
外方へ移動して、工具２のプルスタッドボルト２ａの太
い部分を通過させることができる。
た油圧シリンダ等により皿バネ８をたわめてクランプロ
ッド７を前に押す。クランプロッド先端には、緩いテー
パ面に引続いて鋼球５がクランプスリーブ３の外周から
突出しなくなるまで落ち込む溝７ａが設けてあり、その
状態になって、アウタスリーブ後部のテーパ部を超えク
ランプスリーブ３が前に移動する。この時、コレット４
の先端は、アウタスリーブ６の径の大きい部分にあり、
外方へ移動して、工具２のプルスタッドボルト２ａの太
い部分を通過させることができる。
【０００６】工具２を押し込んだ後、油圧シリンダ等を
緩めて、クランプロッド７が後退し始めると、溝７ａに
落ち込んだ鋼球５を介してクランプスリーブ３が引っ張
られ、コレット４が内方に寄せられてプルスタッドボル
ト２ａの段付部に引っ掛かる。この時、外部の鋼球５が
アウタスリーブ６のテーパ部に来るようにスペーサ９の
厚さを変えてアウタスリーブ６の位置を調整してあるの
で、鋼球５は溝７ａから抜け、クランプロッド先端の緩
いテーパと、アウタスリーブ後部内面のテーパ部の間に
はさまれる形となる。この時、緩いテーパ面のくさび作
用により鋼球５が強く引っ張られてクランプ作用をす
る。
緩めて、クランプロッド７が後退し始めると、溝７ａに
落ち込んだ鋼球５を介してクランプスリーブ３が引っ張
られ、コレット４が内方に寄せられてプルスタッドボル
ト２ａの段付部に引っ掛かる。この時、外部の鋼球５が
アウタスリーブ６のテーパ部に来るようにスペーサ９の
厚さを変えてアウタスリーブ６の位置を調整してあるの
で、鋼球５は溝７ａから抜け、クランプロッド先端の緩
いテーパと、アウタスリーブ後部内面のテーパ部の間に
はさまれる形となる。この時、緩いテーパ面のくさび作
用により鋼球５が強く引っ張られてクランプ作用をす
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の鋼球を用いる方
法では、鋼球部分の接触応力の制限から、同一スペース
の中で、さらにクランプ力を強くすることができない。
法では、鋼球部分の接触応力の制限から、同一スペース
の中で、さらにクランプ力を強くすることができない。
【０００８】図５は、鋼球に働く力の関係を示したもの
で、クランプロッドの緩いテーパ面を中心線に対し５
°、アウタスリーブ内面のテーパ面を中心線に対し３０
°にしたとき、クランプロッドの引き力Ｐに対しμ＝
０．２としてＰ＝１０００kgでＦ 3 ＝２９２０kgにつき
２．９２倍のクランプ力Ｆ3 を得ることができ、この
時、クランプロッドから鋼球に加わる力Ｆ1 は、下記の
計算に示す力の釣り合いから、Ｆ1 ＝４．７０×Ｐと、
大きな力となる。
で、クランプロッドの緩いテーパ面を中心線に対し５
°、アウタスリーブ内面のテーパ面を中心線に対し３０
°にしたとき、クランプロッドの引き力Ｐに対しμ＝
０．２としてＰ＝１０００kgでＦ 3 ＝２９２０kgにつき
２．９２倍のクランプ力Ｆ3 を得ることができ、この
時、クランプロッドから鋼球に加わる力Ｆ1 は、下記の
計算に示す力の釣り合いから、Ｆ1 ＝４．７０×Ｐと、
大きな力となる。
【０００９】ここで、前記クランプ力について考察して
みると、先ず、工具のクランプ機構は、球を介した斜面
の組み合わせで、増力と引き抜く力に対抗する構造を用
いています。力の計算は、摩擦力を含めて行いますが、
静止しているときの摩擦力は、滑らせる方向に働く力に
対抗する力であり、零から最大静止摩擦力の中間の値で
釣り合った形で生じているものです。従って、摩擦力Ｒ
1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 と面にかかる力との関係は不等式で表現
されます。 ｜R1｜≦μF1， ｜R2｜≦μF2， ｜R3｜≦μF3 クランプ機構の球に働く力とモーメントの釣り合いは図
６の形となります。そこで、
みると、先ず、工具のクランプ機構は、球を介した斜面
の組み合わせで、増力と引き抜く力に対抗する構造を用
いています。力の計算は、摩擦力を含めて行いますが、
静止しているときの摩擦力は、滑らせる方向に働く力に
対抗する力であり、零から最大静止摩擦力の中間の値で
釣り合った形で生じているものです。従って、摩擦力Ｒ
1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 と面にかかる力との関係は不等式で表現
されます。 ｜R1｜≦μF1， ｜R2｜≦μF2， ｜R3｜≦μF3 クランプ機構の球に働く力とモーメントの釣り合いは図
６の形となります。そこで、
【数１】 前述の面にかかる力と摩擦力の関係から、摩擦力が一義
的には決まらないため、この条件式を満たす形の一定範
囲の値をとる不静定問題となります。
的には決まらないため、この条件式を満たす形の一定範
囲の値をとる不静定問題となります。
【００１０】そこで、実態に近い答を求めるため、下記
の仮定を置きます。 R3＝μF3 球は部材３をこすりながら回って部材
３を引き上げる。そのため、R3が最大摩擦力に近い形で
働いている。R1，R2はから求まる値で、かつ｜R1｜
≦μF1，｜R2｜≦μF2の関係にある。
の仮定を置きます。 R3＝μF3 球は部材３をこすりながら回って部材
３を引き上げる。そのため、R3が最大摩擦力に近い形で
働いている。R1，R2はから求まる値で、かつ｜R1｜
≦μF1，｜R2｜≦μF2の関係にある。
【数２】
【数３】
【数４】
【００１１】摩擦力Ｒ1 とＲ2 が異常な値になっていな
いか念のためチェックすると、μ＝0.１としてF3＝4030
kgのとき、R1＝351kg μ＝R1/F1 ＝0.057 R2＝-259kg μ＝R2/F2 ＝0.040で、静摩擦の範囲内で
す。μ＝0.２でも同様です。
いか念のためチェックすると、μ＝0.１としてF3＝4030
kgのとき、R1＝351kg μ＝R1/F1 ＝0.057 R2＝-259kg μ＝R2/F2 ＝0.040で、静摩擦の範囲内で
す。μ＝0.２でも同様です。
【００１２】ここで、クランプ力Ｆ3 を３０００kgf と
するためには、Ｐ≒１０２７kgf 、従ってＦ1 ＝４８２
９kgf 、鋼球径ｄ＝２×Ｒ＝３／８″（９．５２５mm）
で６ケ使用しているとき、その接触応力は次のとおりと
なる。
するためには、Ｐ≒１０２７kgf 、従ってＦ1 ＝４８２
９kgf 、鋼球径ｄ＝２×Ｒ＝３／８″（９．５２５mm）
で６ケ使用しているとき、その接触応力は次のとおりと
なる。
【数５】 クランプロッドの緩テーパ部は、初期に変形（凹み）が
生じ、接触応力は緩和されて小さくなるものの寿命の制
約上、クランプ力をさらに大きくすることができない。
生じ、接触応力は緩和されて小さくなるものの寿命の制
約上、クランプ力をさらに大きくすることができない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は前記課
題を解決するために、下記のように構成した。 （１）限られたスペースの中で、接触応力を小さくし
て、クランプ力の増大をはかるため、鋼球の代りに円筒
コロを用いた。 （２）アウタスリーブ側の当て面を分割されたフィッテ
ィングピースとし、アウタスリーブに設けた角穴の中に
入れ、フィッティングピースの外側の円筒面の曲率半径
をアウタスリーブを収納する穴の曲率半径より、接触応
力が大きくならない程度に僅かに小さくする。また、前
記角穴とフィッティングピースの嵌め込み部にはガタを
持たせ、フィッティングピースが自由に傾くようにする
と、常に正確な接触が得られ、好適である。
題を解決するために、下記のように構成した。 （１）限られたスペースの中で、接触応力を小さくし
て、クランプ力の増大をはかるため、鋼球の代りに円筒
コロを用いた。 （２）アウタスリーブ側の当て面を分割されたフィッテ
ィングピースとし、アウタスリーブに設けた角穴の中に
入れ、フィッティングピースの外側の円筒面の曲率半径
をアウタスリーブを収納する穴の曲率半径より、接触応
力が大きくならない程度に僅かに小さくする。また、前
記角穴とフィッティングピースの嵌め込み部にはガタを
持たせ、フィッティングピースが自由に傾くようにする
と、常に正確な接触が得られ、好適である。
【００１４】
（１）点接触のため接触応力が大きくなる鋼球に代え、
円筒コロを採用したことにより線接触となって、接触応
力を約１／２に小さくすることが出来、長寿命化とクラ
ンプ力の増加が可能となった。従来例と同じ外径６４mm
のスペース内に、図２に断面を示す実施例の形とする
と、直径（ｄ＝２×Ｒ）１２mm、幅（Ｂ）１７mmの円筒
コロが４ケ並ぶ。このとき接触応力Ｐmax は以下のとお
りとなる。円筒コロに加わる力Ｎ＝Ｆ1 ＝４８２９kgf
は従来例と同じ。円筒コロ数ｎは４ケ。円筒コロ単位長
さ当りの力Ｐ＝Ｎ／（ｎ×Ｂ）＝７１．０kgf/mmとなっ
て、
円筒コロを採用したことにより線接触となって、接触応
力を約１／２に小さくすることが出来、長寿命化とクラ
ンプ力の増加が可能となった。従来例と同じ外径６４mm
のスペース内に、図２に断面を示す実施例の形とする
と、直径（ｄ＝２×Ｒ）１２mm、幅（Ｂ）１７mmの円筒
コロが４ケ並ぶ。このとき接触応力Ｐmax は以下のとお
りとなる。円筒コロに加わる力Ｎ＝Ｆ1 ＝４８２９kgf
は従来例と同じ。円筒コロ数ｎは４ケ。円筒コロ単位長
さ当りの力Ｐ＝Ｎ／（ｎ×Ｂ）＝７１．０kgf/mmとなっ
て、
【数６】
【００１５】（２）円筒コロを用いる場合、コロをはさ
む２つの平面がコロに正確に接触することが必要であ
る。外周側の当て面となるフィッティングピースは、外
周の円筒面の径が、収納された穴の径より小さいので、
自由に傾くことが出来る。そのため、中心のクランプロ
ッドに接している円筒コロと常に平行になって、正確な
接触を得ることが出来る。
む２つの平面がコロに正確に接触することが必要であ
る。外周側の当て面となるフィッティングピースは、外
周の円筒面の径が、収納された穴の径より小さいので、
自由に傾くことが出来る。そのため、中心のクランプロ
ッドに接している円筒コロと常に平行になって、正確な
接触を得ることが出来る。
【００１６】
【実施例】全体としては、従来例と同じ。鋼球５（図３
及び図４参照）を用いた増力機構を円筒コロ１５とし
た。即ち、図１及び図２において、１１はテーパ状の穴
１１ａとキー１１ｂを有する主軸，１２はブルスタッド
ボルト１２ａを有する工具，１３は穴１３ａを有するク
ランプスリーブ，１４はコレット，１８は皿バネ，１９
はスペーサで従来例と同じ。１５は前記穴１３ａに嵌め
込まれた円筒コロで直径１２ｍｍ，幅１７ｍｍのものを
４ケ用いた。１６はアウタスリーブでフィッティングピ
ース２０を嵌め込む角穴１６ａを設けた。１７は溝１７
ａを有するクランプロッドで円筒コロ１５と接する面を
４面設け、５°の傾斜面とした。
及び図４参照）を用いた増力機構を円筒コロ１５とし
た。即ち、図１及び図２において、１１はテーパ状の穴
１１ａとキー１１ｂを有する主軸，１２はブルスタッド
ボルト１２ａを有する工具，１３は穴１３ａを有するク
ランプスリーブ，１４はコレット，１８は皿バネ，１９
はスペーサで従来例と同じ。１５は前記穴１３ａに嵌め
込まれた円筒コロで直径１２ｍｍ，幅１７ｍｍのものを
４ケ用いた。１６はアウタスリーブでフィッティングピ
ース２０を嵌め込む角穴１６ａを設けた。１７は溝１７
ａを有するクランプロッドで円筒コロ１５と接する面を
４面設け、５°の傾斜面とした。
【００１７】前記フィッティングピース２０は、内側に
円筒コロ１５と接する３０°の傾斜面２０ａと、工具１
２を抜くときの逃がし部２０ｂを設け、外側は円筒面と
した。円筒の曲率半径は、収納用角穴１６ａ６４．０５
〜６４．１５ｍｍに対し６３．９７〜６３．９８ｍｍ
と、僅かに小さくしている。又、角穴１６ａとの嵌め合
いも０．２〜０．３ｍｍのガタがあるようにした。
円筒コロ１５と接する３０°の傾斜面２０ａと、工具１
２を抜くときの逃がし部２０ｂを設け、外側は円筒面と
した。円筒の曲率半径は、収納用角穴１６ａ６４．０５
〜６４．１５ｍｍに対し６３．９７〜６３．９８ｍｍ
と、僅かに小さくしている。又、角穴１６ａとの嵌め合
いも０．２〜０．３ｍｍのガタがあるようにした。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来例に比べ接触面圧を約１／２に出来るので、許容応力
に対し余裕ができた。その結果、長寿命化あるいはクラ
ンプ力の増強が可能となった。
来例に比べ接触面圧を約１／２に出来るので、許容応力
に対し余裕ができた。その結果、長寿命化あるいはクラ
ンプ力の増強が可能となった。
【図１】本発明の第１実施例に係る工具クランプ装置の
断面図である。
断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来の工具クランプ装置の断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】力の関係を示す図である。
【図６】力の釣合いを示す図である。
【符号の説明】 １１ 主軸 １２ 工具 １３ クランプスリーブ １４ コレット １５ 円筒コロ １６ アウタスリーブ １７ クランプロッド １８ 皿ばね １９ スペーサ ２０ フィッティングピース
Claims (1)
- 【請求項１】 緩斜面と、コロガリ部品を組合せて増力
する機構において、 コロガリ部品として円筒コロを用いると共に、該円筒コ
ロの当て面と収納される穴の曲率半径よりやや小さい曲
率半径とした外周面を持つフィッティングピースを、個
々の円筒コロに対応させてアウタスリーブに組み付けた
ことを特徴とするクランプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12625495A JPH08323512A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | クランプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12625495A JPH08323512A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | クランプ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08323512A true JPH08323512A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=14930628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12625495A Withdrawn JPH08323512A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | クランプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08323512A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110561159A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-13 | 广州市燊雅精密五金制品有限公司 | 带断钻检测功能的精密轴类零件数控走心机 |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP12625495A patent/JPH08323512A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110561159A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-13 | 广州市燊雅精密五金制品有限公司 | 带断钻检测功能的精密轴类零件数控走心机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |