JPH09295237A - 工具保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンドミルなどの工具11をチャック筒３
の先端側でも締め付けることができて、工具11を確実に
握持できる工具保持装置を提供する。 【解決手段】 工具保持装置本体１の先端側に設けた工
具11を握持するチャック筒３の外周に複数個の転動体４
を介して設けた回動筒２を回動して、転動体４をチャッ
ク筒３の外周上をラセン状に転動させながら、回動筒２
がチャック筒３の軸方向に移動して、チャック筒３を拡
縮させる工具保持装置において、チャック筒３の外周面
３ｆを、チャック筒３の入口側を太く、奥側を細くした
逆テーパー状に形成し、回動筒２を回動して先端側に移
動した時に、チャック筒３を縮径して工具11を握持する
ように構成した

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はドリル、エンドミル
等の回転切削工具を握持（チャッキング）する工具保持
装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の工具保持装置（ミーリングチャッ
ク）は、図６に示すように、チャック筒３の入口側（矢
印Ａ側）が先細りするいわゆる正テーパー形状をしてお
り、工具を保持する時は、回動筒（締付ナット）２を回
転させて、転動体（ニードルローラ）４を回動筒２の先
細りテーパー状の内周面２ｆａとチャック筒３の外周面
３ｆａとの間でラセン状に転動させて、回動筒２と共に
チャック筒３の奥側（矢印Ｂ側）へ移動させることによ
り、チャック筒３を縮径し、直接工具11を保持したり、
ストレートコレット12を介して小径の工具11を保持して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
工具保持装置では、図６に示したように、このチャック
筒３が縮径し、工具の握持が完了した時には、転動体４
は奥側（矢印Ｂ側）に移動するので、最も入口側（矢印
Ａ側）に位置する転動体４の入口側の端面４ａとチャッ
ク筒３の入口側の端面３ａとの間、つまり、転動体４に
よって押圧されない押圧空白部Ｌａの長さが最大とな
り、チャック筒３は入口側の端面３ａ付近の剛性の元の
径に復元しようとする反力によって、若干の開口状態に
なる。

【０００４】従って、締め付け時に、工具11は奥側の押
圧部Ｇａにおいては握持されるが、最も必要とするチャ
ック筒３の入口側での締め付けができないという欠点が
あった。特に、エンドミル等の小径の工具11のシャンク
部11ｂを保持する場合には、図６のように、ストレート
コレット12を利用するが、工具径が小径になる程、工具
のシャンク部11ｂの長さが短くなり、このシャンク部11
ｂが押圧部Ｇａの範囲内に入らず、ストレートコレット
12の剛性のみで保持する状態となって、十分なチャック
機能を発揮できなくなる場合が多かった。

【０００５】このように従来技術では、工具11は、チャ
ック筒３の入口側においては、比較的弱いチャック力に
よって保持されるため、切削中に、工具の軸心振れが大
きくなって、ビビリ現象が生じ、切削や研磨等の仕上面
精度とを著しく低下させていた。また、このビビリ現象
により、チャック側もダメージを受けチャックの耐久性
も低下していた。これらの問題は、特に、小口径工具の
使用時や重切削、重研削の場合に大きな問題となってい
た。

【０００６】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたもので、その目的は、回動筒２とチャック筒３の
外周面３ｆのテーパーの向きを入口側を太くし、後端側
を細くする構造にすることで、回動筒２と転動体４とを
チャック筒３の入口側に移動した時に、締め付けるよう
にして、チャック筒３の入口側でも締め付けて、工具11
を確実に握持できて、仕上精度を向上できる耐久性のあ
る工具保持装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、工具保持装置本体１の入口側に設けた工具
11を握持するチャック筒３の外周に複数個の転動体４を
介して設けた回動筒２を回動して、前記転動体４を前記
チャック筒３の外周上をラセン状に転動させながら、前
記回動筒２が前記チャック筒３の軸方向に移動して、前
記チャック筒３を拡縮させる工具保持装置において、前
記チャック筒３の外周面３ｆを、前記チャック筒３の入
口側を太く、奥側を細くした逆テーパー状に形成し、前
記回動筒２を回動して先端側に移動した時に、前記チャ
ック筒３を縮径して工具を握持するように構成したこと
を特徴とする工具保持装置を提供する。

【０００８】また、前記チャック筒３の拡縮する円周方
向の剛性を入口側が小さく、奥側が大きくなるように形
成する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の一
実施形態を説明する。図２において、工具保持装置（ミ
ーリングチャック）本体１は、基部側（矢印Ｂ側）のホ
ルダー部６と、入口側（矢印Ａ側）に一体に設けたチャ
ック筒３から形成されている。このホルダー部６は、図
示していない工作機械本体の回転主軸に挿入連結され、
一方、チャック筒３は、その内側にエンドミルなどの切
削工具11のシャンク部11ｂやストレートコレット12が挿
入されて、これを保持する役割を果たす。

【００１０】本発明では、図１に締め付けた状態で、ま
た、図３に締め付け前の状態で示すように、このチャッ
ク筒３の外周面３ｆは、従来技術の先細テーパー状とは
逆傾斜の入口側を太く、奥側を細くしたテーパー状、例
えば円錐形状に形成され、その内周面３ｇは工具11やス
トレートコレット12の挿入のためにストレート筒状に形
成されている。

【００１１】そして、チャック筒３の外周面３ｆに平行
な内周面２ｆを有する回動筒（締付ナット）２が、複数
の転動体（ニードルローラ）４を間に挟んで、チャック
筒３に回動自在に嵌め込まれている。この転動体４は、
図４に示すように、保持器（リテーナー）５の各転動体
４に対して設けられた支持軸５ｃ周りに回転可能に保持
されており、しかも、円周方向に間隔を隔てて配置され
ている。この各転動体４の支持軸５ｃの軸線Ｃ−Ｃは図
５に示すように、工具保持装置本体１の軸線Ｚ−Ｚに対
して交差しないねじれ位置とし、しかも、保持器の中心
方向に投影して見た場合に、相互が傾斜して、角度βを
持つように、つまり、転動体４の矢印Ａ側の端部が、矢
印Ｂ側の端部よりもチャック筒３の円周方向（Ｙ方向）
のいずれか一方にくるようにする。

【００１２】そして、多数の転動体４を組み込んだ保持
器５は、転動体４をチャック筒３の外周面３ｆと回動筒
２の内周面２ｆの両面に当接させた状態で、その両面の
間に挿入される。また、回転筒２の先端側（矢印Ａ側）
の内周面２ｆには、図１に示すように、段差部７ｄと環
状溝８ｄが形成され、ゴム製の環状板の両側を金属製の
環状板で挟んだ環状側板７が段差部７ｄに嵌め込まれ、
さらに、環状側板７の脱落防止のために止め輪８が環状
溝８ｄに嵌め込まれている。

【００１３】さらに、回動筒２の後端（矢印Ｂ側）に近
いチェック筒３の部分には段差部９ｃを設け、この段差
部９ｃに設けた周溝９ｄ内にゴム状弾性体からなる環状
シール材（シールリング）９を嵌め込んで、ホコリや油
などの侵入を防いでいる。以上のような構成により、工
具11を保持する場合には、工具のシャンク部11ｂまた
は、ストレートコレット12をチャック筒３内に挿入し、
回動筒２を、例えば矢印Ｂ方向に見て時計方向に回動さ
せることにより、転動体４をチャック筒３周りに回動さ
せる。

【００１４】それにより、転動体４は、チャック筒３及
び回動筒２の間に挟まれているので、チャック筒２の軸
線Ｚ−Ｚと傾斜している各自の支持軸５ｃの軸線Ｃ−Ｃ
に直角な方向に向かって自転しながら、チャック筒３の
外周面３ｆをラセン状に公転運動して、回動筒２と共
に、入口側（矢印Ａ側）へ回転しながら移動する。入口
側に、転動体４と回動筒２とが移動すると、チャック筒
３は、先太テーパー形状をしており、入口側に行く程、
チャック筒３の外周径が大きくなるので、回動筒２とチ
ャック筒３との間は狭くなって来て、回動筒２に当接し
ている転動体４はチャック筒３の外周面３ｆを強圧し
て、チャック筒３を縮径させて、チャック筒３の内周面
３ｇに挿着した工具11のシャンク部11ｂまたはストレー
トコレット12を確実に握持する。（締めれば締めるほど
転動体４の入口側の端面４ａとチャック筒３の入口側の
端面３ａの間は限りなく零に近くなる。） 次に、工具11またはストレートコレット12を開放する時
は、回動筒２を逆回転すると、回動筒２及び転動体４を
チャック筒３の後端方向（矢印Ｂ方向）に後退して、チ
ャック筒３を復元拡径させるので、工具11またはストレ
ートコレット12は容易に取り外せるようになる。

【００１５】このようにして、チャック筒２の先端側
（矢印Ａ側）に回動筒２及び転動体４が移動した時に、
チャック筒２を縮径させるので、チャック筒３の先端部
分の押圧空白長さＬは非常に短くなり、実質上の握持範
囲は、チャック筒３の先端側へ大きく拡がる。以上のよ
うに、本発明の実施の形態により、回動筒２とチャック
筒３の円錐面のテーパーの向きを従来技術の工具保持装
置の先細りの正テーパー状と逆方向の先太りの逆テーパ
ー状にすることで、締め付け時に回動筒２を先端側に移
動して、口元側を締めることができ、工具11のシャンク
部11ｂやストレートコレット12を、チャック筒３の入口
側の端面３ａ近くまで確実に握持できる。

【００１６】従って、切削作業中における工具11のビビ
リ現象が大幅に減少し、加工時の仕上面精度を向上でき
る。特に、小径工具の加工においてはその効果は著し
い。次に、図７、図８と図９に示す他の実施の形態で
は、入口側の握持力を強くするために、前記チャック筒
３を絞る方向の剛性を入口側が小さく、奥側が大きくな
るように形成するために、複数の段付状またはテーパー
状の中空の深穴３ｄを多数平行に穿設し、その深穴３ｄ
をチャック筒３の入口側を大きく、後端側を小さくし
て、転動体４と接触する部分より後端側の部分にまで設
けたものである。

【００１７】また、図１０と図１１にもう一つの実施の
形態を示すが、チャック筒３の内周壁にチャック筒３の
先端から軸心方向に向く凹部３ｅを、チャック筒３の入
口側を大きく、後端側を小さくして、周方向に複数列設
けている。これらの構造にすると、チャック筒３を肉厚
にして、軸方向や曲げ・捩じり方向の剛性を増すことが
できて、チャック筒３の根元の部分が先端部に比べ薄く
なって強度が低下する分を補えるとともに、中空の深穴
３ｄや凹部３ｅによって、絞り込み方向の剛性が先端側
ほど弱くなるので、握持力を入口側に行くほど高めるこ
とができる。その上、工具11の先端からシャンク部11ｂ
に伝わる切削熱をこの空域を介して放逸できるので、工
具先端要部の磨滅の進行を軽減できる。

【００１８】また、入口側の握持力を強くするために、
前記チャック筒３と前記回動筒２との隙間を入口側が小
さく、奥側が大きくなるように形成してもよい。こうす
ることで、転動体４は入口側に行くほど、回動筒２によ
って強圧されることになるので、チャック筒３を強圧す
る力の分布が、入口側にいく程強くなり、より入口側の
握持力を強くでき、より確実に工具を握持でき、ビビリ
現象をなくすことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、回動筒２
とチャック筒３の外周面３ｆのテーパーの向きを入口側
を太くし、後端側を細くする逆テーパー状の構造にした
ので、締め付け時に回動筒２を入口側に移動させて、チ
ャック筒３の入口側の口元でも締め付けることができ
て、工具11やストレートコレット12を確実に握持できる
工具保持装置が得られる。

【００２０】従って、小口径の工具の使用時や重切削、
重研磨の場合でも、切削中の工具の軸心振れ作用を減少
でき、ビビリ現象を防止できて、切削や研磨等の仕上精
度を向上できるとともに、チャックの耐久性も向上でき
る。また、前記チャック筒３の拡縮する円周方向の剛性
を入口側が小さく、奥側が大きくなるように形成するこ
とによって、入口側の握持力を強くすることができ、よ
り確実に工具を握持でき、ビビリ現象をなくすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のチャック筒を締め付け
た状態を示すチャック筒周辺部の縦断面上半分図であ
る。

【図２】工具保持装置の全体図である。

【図３】本発明の一実施の形態のチャック筒を締め付け
る前の状態を示すチャック筒周辺部の縦断面上半分図で
ある。

【図４】保持器と形状を示す斜視図である。

【図５】転動体の支持軸の軸線とチャック本体の軸線の
関係を示す模式側面図である。

【図６】従来の形態のチャック筒を締め付けた状態を示
すチャック筒周辺部の縦断面上半分図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す工具保持装置の
全体図である。

【図８】図７のＸ−Ｘ線におけるチャック筒の断面図で
ある。

【図９】本発明の他の実施の形態を示すチャック筒周辺
部の縦断面上半分図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態を示す工具保持装置
の全体図である。

【図１１】図１０のチャック筒のＸ−Ｘ断面を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 工具保持装置（ミーリングチャック）本体 ２ 回動筒（締付ナット） ２ｆ，２ｆａ
内周面 ３ チャック筒 ３ａ 端面 ３ｆ，３ｆａ 外周面 ３ｇ 内周面 ４ 転動体（ニードルローラ） ４ａ 端面 ５ 保持器（リテーナー） ５ｃ 支持軸 ６ ホルダー部 ７ 環状側板 ７ｄ 段差部 ８ 止め輪 ８ｄ 環状溝 ９ 環状シール材（シールリング） ９ａ 端部 ９ｃ 段差部 ９ｄ 周溝 11 工具 11ｂ シャン
ク部 12 ストレートコレット Ｌ，Ｌａ 押圧空白長さ Ｇ，Ｇａ 押
圧部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具保持装置本体（１）の先端側に設け
   た工具（11）を握持するチャック筒（３）の外周に複数
   個の転動体（４）を介して設けた回動筒（２）を回動し
   て、前記転動体（４）を前記チャック筒（３）の外周上
   をラセン状に転動させながら、前記回動筒（２）が前記
   チャック筒（３）の軸方向に移動して、前記チャック筒
   （３）を拡縮させる工具保持装置において、前記チャッ
   ク筒（３）の外周面（３ｆ）を、前記チャック筒（３）
   の入口側を太く、奥側を細くした逆テーパー状に形成
   し、前記回動筒（２）を回動して先端側に移動した時
   に、前記チャック筒（３）を縮径して工具を握持するよ
   うに構成したことを特徴とする工具保持装置。
2. 【請求項２】 前記チャック筒（３）の拡縮する方向の
   剛性を入口側が小さく、奥側が大きくなるように形成し
   たことを特徴とする前記請求項１記載の工具保持装置。