JPH10244407A

JPH10244407A - コレットチャック

Info

Publication number: JPH10244407A
Application number: JP9063776A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kodama; 和夫小玉
Original assignee: Komatsu Engineering Corp
Current assignee: Komatsu Engineering Corp
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】工具の自動交換が可能なコレットチャックを
提供する。【解決手段】本体２に回転自在に取着されたスピンド
ル３の先端部軸心近傍に設けられ、かつ、先端側の径が
基端側より小さい逆円錐形状穴の内径部１４と、先端部
の外周部に先端側の径が基端側より小さい逆円錐面の外
径部１１を有すると共に、軸心部に前記工具４０が挿入
される縮径可能なクランプ孔１２を有し、かつ、前記ス
ピンドル３の前記内径部１４に挿入されて前記外径部１
１を前記内径部１４に当接させるコレット１０と、前記
スピンドル３の軸心上で、かつ、前記コレット１０とス
ピンドル３の前記内径部１４の底部との間に、前記コレ
ット１０を前記外径部１１側に付勢して縮径する弾性部
材８とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転切削工具を把
持するチャックに係わり、特には工具の自動交換を可能
とするコレットチャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、工作機械の工具把持用のクラ
ンプ装置としては、円錐形の外径部を有し、かつ、割溝
により分割形成されて縮径可能な工具把持部を有するコ
レットを、クランプ装置のチャック筒に設けた円錐形の
内径部に挿入し、このコレットとナットとを係合させ、
このナットを前記チャック筒に対して回転、螺進させる
ことによりコレットをチャック筒の円錐形の内径部に沿
って摺動させ、縮径させて工具を把持する構成のものが
多い。そして、自動工具交換装置においては、上記のク
ランプ装置をテーパシャンクに組み込み、このテーパシ
ャンクと共に工具を交換するのが一般的である。テーパ
シャンクに組み込まれた工具クランプ装置としては、そ
の一例として、特開平７−５１９０９号公報及び特開平
７−１３２４０２号公報により提案されたものがある。
これらはいずれも、テーパシャンクに取着されたチャッ
ク筒にコレットを前方、外側から挿入し、ナットでコレ
ットをチャック筒に締め付けることによりコレットを縮
径させ、工具を把持する構成となっている。

【０００３】また、特開平７−３１４２２２号公報に
は、コレットの縮径及び拡径を自動的に行って工具等の
自動交換が可能なコレットチャックが開示されている。
このようなコレットチャックを以下に説明すると、クラ
ンプ装置の基体の軸心部に設けた中空孔に軸心方向にス
ライド自在に操作軸が挿入されており、また基体の軸心
部の先端部に設けたテーパ状孔には、外周部に所定間隔
で割溝が形成されて縮径可能なコレットが嵌合して挿入
されている。さらに、基体の軸心部の略中央部には前記
中空孔より径の大きな穴が設けられており、この穴内に
前記操作軸の先端外周部に設けられたネジに螺合する雌
ねじを内径部に有し、かつ、前記コレットの後端部に連
結された筒状部材を配設すると共に、この穴の筒状部材
の外周部に皿バネを配設している。そして、この皿バネ
を穴の底部と上記筒状部材の基端側に設けたバネ受け板
との間に挟み込んで、皿バネの付勢力によってコレット
を引き込み方向（基体の基端側）に常時付勢している。
前記操作軸を先端側に押し込むことによりコレットを拡
径して工具等を取り外し、また基端側に引き込むことに
より前記皿バネの付勢力でコレットが縮径して工具等を
把持することができるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−５１９０９号公報及び特開平７−１３２４０２
号公報に開示されたような工具クランプ装置の構成にお
いては、いずれもテーパシャンクを用いているため外径
が大きくなっており、また、特開平７−３１４２２２号
公報に開示されたような工具クランプ装置の構成におい
ては、コレット径より大きな径のクランプ用皿バネが挿
入されている。したがって、例えば眼鏡レンズの外周加
工機のような小さな形状のものの加工機に使用する場合
に、上記工具クランプ装置を保持するスピンドルの外周
部が眼鏡レンズの保持具等と干渉し、機械の構成が不可
能となる。

【０００５】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、眼鏡レンズのような小さな形状のものの外周加
工が可能で、かつ、工具の自動交換が可能なコレットチ
ャックを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記の
目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スピ
ンドル３の先端部に、円錐面状の外径部を有する円筒を
割溝により分割成形して縮径可能に構成したコレットを
挿入し、このコレットを円錐面側に付勢することにより
縮径させて工具４０をクランプするコレットチャックに
おいて、本体２に回転自在に取着されたスピンドル３の
先端部軸心近傍に設けられ、かつ、先端側の径が基端側
より小さい逆円錐形状穴の内径部１４と、先端部の外周
部に先端側の径が基端側より小さい逆円錐面の外径部１
１を有すると共に、軸心部に前記工具４０が挿入される
縮径可能なクランプ孔１２を有し、かつ、前記スピンド
ル３の前記内径部１４に挿入されて前記外径部１１を前
記内径部１４に当接させるコレット１０と、前記スピン
ドル３の軸心上で、かつ、前記コレット１０とスピンド
ル３の前記内径部１４の底部との間に、前記コレット１
０を前記外径部１１側に付勢して縮径する弾性部材８と
を備えた構成としている。

【０００７】請求項１に記載の発明によると、スピンド
ルの先端部の軸心近傍に設けた逆円錐形状孔の内径部
と、コレットの先端部の外周部に設けられた逆円錐面状
の外径部とを当接させ、このコレットの基端部を常時弾
性部材によって外径部側に付勢しているので、コレット
の軸心部に設けられたクランプ孔を縮径して工具をクラ
ンプすることができる。また、コレットを前記弾性部材
の付勢力に抗して基端側に移動させることによって、ク
ランプ孔の径を拡げて工具をアンクランプすることが可
能となる。したがって、スピンドル内部に貫通して皿バ
ネの穴を設けなくても良いのでスピンドルの外径を小さ
くすることができると共に、容易に工具自動交換が可能
となる。この結果、眼鏡レンズのような小さな部材を外
周加工する場合に干渉することが無くなる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
コレットチャックにおいて、前記コレット１０の下端面
１０ａで前記クランプ孔１２の外側の対向する少なくと
も２点以上に当接するとともに、このコレット１０の軸
心方向で、かつ、前記弾性部材８の付勢力に打ち勝つ方
向に前記コレット１０を移動させて前記クランプ孔１２
の径を拡げ、前記工具４０をアンクランプする移動手段
２０を備えた構成としている。

【０００９】請求項２に記載の発明によると、移動手段
がコレット下端面の対向する少なくとも２点以上に当接
してコレットに偏荷重を加えることなく、コレットを軸
心方向で、かつ、前記弾性部材８の付勢力に打ち勝つ方
向に均一な力で移動させるので、コレットの軸心がクラ
ンプ孔の軸心に対して傾くことがない。したがって、工
具のクランプまたはアンクランプを容易に行え、自動交
換が確実にできる。また、クランプ後に工具の軸心が振
れることがないので、高精度の加工が可能となる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
コレットチャックにおいて、前記移動手段２０は、前記
本体２の両側に設けられ、回転駆動される一対のカム２
４，２４と、それぞれのカム２４に係合し、このカム２
４の回転に伴って上下動される従節部材２５と、この従
節部材２５に一端が取着された２つのロッド２６，２６
と、前記各ロッド２６の他端に両端部が結合され、中央
部が前記コレット１０の下端面１０ａに対向する少なく
とも２点以上で当接する移動部材２７とを備えた構成と
している。

【００１１】請求項３に記載の発明によると、対向する
少なくとも２点以上でコレットの下端面に当接する移動
部材を均一な力でコレットの軸心方向に移動できるの
で、コレットの軸心がクランプ孔の軸心に対して傾くこ
とがない。したがって、工具のクランプまたはアンクラ
ンプを容易に行え、自動交換が確実にできる。また、ク
ランプ後に工具の軸心が振れることがないので、高精度
の加工が可能となる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
コレットチャックにおいて、前記スピンドル３の外周部
に面取り用の工具１６を設けた構成としている。

【００１３】請求項４に記載の発明によると、工具がス
トレート軸で把持されるので、工具交換時に軸方向に取
り付け位置誤差が生じる危険性がある。よって、面取り
用工具のように軸心方向の位置が重要である工具に対し
ては、工具交換が不要な位置に設けている。したがっ
て、面取り用工具の位置は常時一定であり、面取りの精
度を向上させることができる。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１記載の
コレットチャックにおいて、前記コレット１０でクラン
プされる工具４０のクランプ軸４１の反対側に、位置決
め用の突起部４２を設けた構成としている。

【００１５】請求項５に記載の発明によると、工具の自
動交換を行う場合、交換工具の保持器に工具を収納する
ときに、コレットのクランプ孔の軸心方向を向いた前記
保持器の位置決め孔に工具の反対側の突起部を挿入して
保持させることにより工具の位置決めがされる。また、
工具のクランプ軸の軸心を所定方向（例えば鉛直方向）
に保つことができる。この結果、工具の把持部がストレ
ート軸であるにもかかわらず安定して位置決めできるの
で、工具交換を容易に、かつ確実に行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係るコレットチャ
ックの実施形態について、図面を参照して詳述する。

【００１７】図１は、コレットチャック１の側面断面図
である。本体２にはスピンドル３のスピンドル本体３ａ
が軸受４および軸受５により回転自在に取着されてお
り、スピンドル本体３ａの基端部（図示で、上端部）に
はベルトプーリ６が取着されている。スピンドル３は、
図示しないモータによってベルトプーリ６を介して回転
駆動されるようになっている。スピンドル本体３ａの先
端部で、かつ、軸心部には弾性部材室７が設けられお
り、この弾性部材室７に弾性部材８が収納されている。
なお、弾性部材８は、例えばさらばねであっても、また
はゴムのような弾性体であってもよい。コレット１０の
先端部の外周面には先端側の径が基端側より小さい逆円
錐面の外径部１１が設けられており、また、内径部には
割溝１３を有するクランプ孔１２が設けられている。そ
して、このクランプ孔１２は割溝１３により縮径可能と
なっている。このコレット１０の基端側（図示で上側）
は弾性部材室７に挿入され、前記弾性部材８に当接して
いる。また、スピンドル本体３ａの先端部にはスピンド
ルヘッド３ｂがボルト１５により取着されており、この
スピンドルヘッド３ｂの軸心近傍に設けられ、かつ、先
端側の径が基端側より小さい逆円錐形状孔の内径部１４
がコレット１０の前記外径部１１に当接している。すな
わち、この内径部１４と前記弾性部材室７とから逆円錐
形状穴が形成されており、この穴にコレット１０が挿入
されている。これにより、コレット１０は弾性部材８を
圧縮している。したがって、コレット１０は常時弾性部
材８によって先端部側に付勢されており、スピンドルヘ
ッド３ｂの前記内径部１４により縮径して工具４０のク
ランプ軸４１を把持するようになっている。

【００１８】コレット１０の下端面１０ａには移動部材
２７が当接して配設されており、コレット１０はこの移
動部材２７を介して後述するコレット移動手段２０によ
って上下方向に移動するようになっている。このとき、
移動部材２７の上面２７ａが２点以上の箇所でコレット
１０の下端面１０ａに当接しており、移動部材２７から
の力はこの下端面１０ａに均等に加わるようになってい
る。また、移動部材２７の中央部には工具４０のクラン
プ軸４１が貫通する孔２８が設けられており、クランプ
軸４１は孔２８の中を抜き指し可能となっている。さら
に、スピンドルヘッド３ｂの外周部には面取り用の工具
１６が設けられており、これによって面取りの精度を向
上させることができる。すなわち、本発明においては、
工具がストレート軸で把持されるので、工具交換時に軸
方向に取り付け位置誤差が生じる危険性がある。よっ
て、面取り用工具のように軸心方向の位置が重要である
工具に対しては、工具交換が不要な位置に設けている。
したがって、面取り用工具の位置は常時一定であり、面
取りの精度を向上させることができる。また、面取り工
具を別個に用意する必要はなく、工具の自動交換を行う
場合に構造が簡単になり、よって装置の簡素化が図れる
ようになっている。

【００１９】次に、図２〜図４に基づいて、前記移動部
材２７を介してコレット１０を上下方向に移動させるコ
レット移動手段２０について説明する。図２はコレット
チャック１の正面一部断面図であり、また図３は図２の
Ａ−Ａ断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ断面図であ
る。本体２の上部両側には一対のカム軸２１，２１が配
設されており、このカム軸２１，２１の各両端は軸受２
２，２２により本体２に回転自在に取着されている。各
カム軸２１には、第１歯車２３が固設されている。ま
た、図２および図３に示すように、各カム軸２１にはカ
ム軸２１の軸芯Ｘ−Ｘに対して距離δだけ偏心した円形
のカム２４が固設されており、このカム２４には従節部
材２５の係合孔２５ａが係合している。この係合孔２５
ａの内面と前記カム２４の外周面とは上下方向で接触し
ており、左右方向の両面間には前記距離δより大きい隙
間２５ａが設けられている。したがって、各従節部材２
５は各カム軸２１が１８０度回転することにより２δだ
け上下動する。各従節部材２５にはそれぞれロッド２６
の一端が固設されており、各ロッド２６の他端は前記移
動部材２７の左右両端部に取着されている。そして、各
ロッド２６は本体２に設けられた左右の軸受部２ａ，２
ａにより上下方向に摺動自在に支持されている。

【００２０】さらに、図４に示すように、第２歯車軸３
０がカム軸２１，２１に並行して配設されており、本体
２に軸受３１，３２によって回転自在に支持されてい
る。また、この第２歯車軸３０には左右に２個の第２歯
車３３，３３が取着されており、第２歯車３３，３３は
それぞれ第１歯車２２，２２に噛合している。そして、
第２歯車軸３０の一端はモータ３４の出力軸に連結され
ており、モータ３４に取着された角度センサ（図示せ
ず）の角度信号を図示しない制御器が入力し、この制御
器によってモータ３４の回転角度が制御されるようにな
っている。

【００２１】次に、作動について説明する。通常状態に
おいては、コレット１０は弾性部材８によって外径部１
１側に付勢され、クランプ孔１２は縮径状態にある。こ
のとき、移動部材２７の上面２７ａはコレット１０の下
端面１０ａに当接しており、カム２４，２４の中心は軸
芯Ｘ−Ｘより距離δだけ下方にある。

【００２２】コレット１０に工具等をチャックさせる場
合には、モータ３４を回転させ、第２歯車３３および第
１歯車２３を介してカム軸２１を１８０°回転させる。
この回転に伴ってカム２４，２４も１８０°回転して従
節部材２５を距離２δだけ上方に移動させ、ロッド２６
を介して移動部材２７を距離２δだけ上方に移動させ
る。したがって、コレット１０が弾性部材８の付勢力に
打ち勝って上方に移動し、クランプ孔１２の内径が拡が
る。このとき、移動部材２７はその左右両端部を各ロッ
ド２６により均一に引き上げられるため水平を保つこと
ができ、よって、コレット１０の下端面１０ａに偏荷重
が加わることはなく、コレット１０の軸心はクランプ孔
１２の軸心に対して傾くことがない。次に、工具４０の
クランプ軸４１をクランプ孔１２に挿入した後、モータ
３４を１８０°回転させ、移動部材２７を距離２δだけ
下方に移動させてコレット１０を縮径させ、クランプ孔
１２でクランプ軸４１をクランプする。

【００２３】図５は、工具４０をコレット１０でクラン
プした状態を示している。同図に示すように、工具４０
のクランプ軸４１の反対側の先端部には突起部４２が設
けられている。上述したような本発明に係るコレットチ
ャック１を用いて工具を自動交換する場合、上記の突起
部４２により工具４０の正確な位置決めを行うことがで
き、よって工具交換を容易に、かつ、確実に行うことが
できる。すなわち、図６に示すように、工具４０の突起
部４２を工具保持器４３の位置決め孔４４に挿入するこ
とにより、工具４０は所定位置に収納される。図６はコ
レット１０を移動部材２７により持ち上げてクランプ孔
１２の内径を拡げた状態を示しているが、前述のように
この状態でコレット１０の軸心はクランプ孔１２の軸心
に対して傾いてない（同図では、鉛直方向を保ってい
る）ので、工具４０のクランプ軸４１及び突起部４２の
軸心も鉛直方向を向いている。したがって、突起部４２
の位置決めが容易となり、工具４０をコレット１０から
外す場合に、突起部４２を工具保持器４３の位置決め孔
４４に容易に、かつ、確実に挿入することができる。

【００２４】また、突起部４２をこの位置決め孔４４に
挿入したのち、工具４０の下面４５を工具保持器４３の
上面４６に当接させることによって、工具４０のクラン
プ軸４１が軸心方向（同図で、鉛直方向）に保持され
る。したがって、工具４０をコレットチャック１でクラ
ンプする場合、前述のようにコレット１０の軸心方向は
鉛直であるため、コレット１０のクランプ孔１２に前記
クランプ軸４１を挿入することは容易となる。この結
果、コレット１０からの工具４０の脱着を容易に、か
つ、確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるコレットチャックの側面断面図
である。

【図２】本発明に係わるコレットチャックの正面一部断
面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】本発明に係わり、工具をクランプした状態を示
す側面一部断面図である。

【図６】本発明に係わり、工具を工具保持器に保持した
状態を示す。

【符号の説明】

１コレットチャック２本体３スピンドル３ａスピンドル本体３ｂスピンドルヘッド７弾性部材室８弾性部材１０コレット１０ａ下端面１１外径部１２クランプ孔１３割溝１４内径部１６面取り用工具２０移動手段２１カム軸２３第１歯車２４カム２５従節部材２６ロッド２７移動部材３０第２歯車軸３３第２歯車３４モータ４０工具４１クランプ軸４２突起部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピンドル(3) の先端部に、円錐面状の
外径部を有する円筒を割溝により分割成形して縮径可能
に構成したコレットを挿入し、このコレットを円錐面側
に付勢することにより縮径させて工具(40)をクランプす
るコレットチャックにおいて、本体(2) に回転自在に取着されたスピンドル(3) の先端
部軸心近傍に設けられ、かつ、先端側の径が基端側より
小さい逆円錐形状穴の内径部(14)と、先端部の外周部に先端側の径が基端側より小さい逆円錐
面の外径部(11)を有すると共に、軸心部に前記工具(40)
が挿入される縮径可能なクランプ孔(12)を有し、かつ、
前記スピンドル(3) の前記内径部(14)に挿入されて前記
外径部(11)を前記内径部(14)に当接させるコレット(10)
と、前記スピンドル(3) の軸心上で、かつ、前記コレット(1
0)とスピンドル(3) の前記内径部(14)の底部との間に、
前記コレット(10)を前記外径部(11)側に付勢して縮径す
る弾性部材(8) とを備えたことを特徴とするコレットチ
ャック。
【請求項２】請求項１記載のコレットチャックにおい
て、前記コレット(10)の下端面(10a) で前記クランプ孔(12)
の外側の対向する少なくとも２点以上に当接するととも
に、このコレット(10)の軸心方向で、かつ、前記弾性部
材(8) の付勢力に打ち勝つ方向に前記コレット(10)を移
動させて前記クランプ孔(12)の径を拡げ、前記工具(40)
をアンクランプする移動手段(20)を備えたことを特徴と
するコレットチャック。
【請求項３】請求項２記載のコレットチャックにおい
て、前記移動手段(20)は、前記本体(2) の両側に設けられ、回転駆動される一対の
カム(24)，(24)と、それぞれのカム(24)に係合し、このカム(24)の回転に伴
って上下動される従節部材(25)と、この従節部材(25)に一端が取着された２つのロッド(2
6)，(26)と、前記各ロッド(26)の他端に両端部が結合され、中央部が
前記コレット(10)の下端面(10a) に対向する少なくとも
２点以上で当接する移動部材(27)とを備えたことを特徴
とするコレットチャック。
【請求項４】請求項１記載のコレットチャックにおい
て、前記スピンドル(3) の外周部に面取り用の工具(16)を設
けたことを特徴とするコレットチャック。
【請求項５】請求項１記載のコレットチャックにおい
て、前記コレット(10)でクランプされる工具(40)のクランプ
軸(41)の反対側に、位置決め用の突起部(42)を設けたこ
とを特徴とするコレットチャック。