WO2016013303A1

WO2016013303A1 - チャック

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Publication number: WO2016013303A1
Application number: PCT/JP2015/066010
Authority: WO
Inventors: 智司猪俣
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Machinery Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: TW201604423A; JPWO2016013303A1; JP6571651B2

Abstract

　外周面にネジが形成されたネジ部分を有するワークを安定して把持することができるチャックを提供すること。　径方向に開閉移動する把持部（１１０）を備え、この把持部（１１０）の内周面にネジ（１１１）が形成され、把持部（１１０）の径方向内側への移動によって、外周面にネジが形成されたネジ部分（Ｗ１）を有するワーク（Ｗ）を、内周面で挟持して把持するチャック（１００）であって、ネジ（１１１）が、ワーク（Ｗ）のネジ部分（Ｗ１）と螺合するように形成され、把持部（１１０）が、ネジ（１１１）とネジ部分（Ｗ１）との螺合によって、ネジ部分（Ｗ１）に挿通されてワーク（Ｗ）の被把持部（Ｗ２）と対向し、被把持部（Ｗ２）を把持するように構成されたチャック（１００）。

Description

チャック

　本発明は、工作機械の主軸等に装着可能なチャックに関する。

　従来、径方向に開閉移動する把持部を備え、該把持部の内周面に雌ねじが形成され、前記把持部の径方向内側への移動によって、ワークを前記内周面で挟持して把持するチャックが知られている（例えば、特許文献１）。
　また一般的に、外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部分を有するワークが知られている。

特許４３４９６８６号公報（特に、図２参照）

　しかしながら、上述したワークを前記チャックで把持する場合、雄ねじ部分を有するワークの安定把持は容易ではない。

　そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、外周面にネジが形成されたネジ部分を有するワークを安定して把持することができるチャックを提供することである。

　本請求項１に係る発明は、径方向に開閉移動する把持部を備え、該把持部の内周面にネジが形成され、前記把持部の径方向内側への移動によって、外周面にネジが形成されたネジ部分を有するワークを、前記内周面で挟持して把持するチャックであって、前記把持部の内周面のネジが、前記ワークのネジ部分と螺合するように形成され、前記把持部が、前記両ネジの螺合によって、前記ワークのネジ部分に挿通されてワークの被把持部と対向し、該被把持部を把持するように構成されたことにより、前述した課題を解決するものである。

　本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたチャックの構成に加えて、前記被把持部が、前記ネジ部分より細く形成された杆状部分からなり、前記把持部が、前記ワークのネジ部分を通過し、前記杆状部分を前記被把持部として把持することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

　本請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載されたチャックの構成に加えて、前記把持部が、前記ワークのネジ部分のねじ谷底を前記被把持部として把持することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

　本請求項４に係る発明は、請求項３に記載されたチャックの構成に加えて、前記把持部のネジが、ワークの把持状態で、ねじ谷底が前記ワークのネジ部分のねじ山頂から離間するように形成されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

　本発明のチャックは、把持部により、ワークを把持することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。

　本請求項１に係る発明のチャックによれば、把持部がワークのネジ部分と螺合してネジ部分に円滑に挿通され、ワークの被把持部と対向するため、把持部の開閉ストロークをネジ部分の外径より大きく拡径するように拡大すること無く、チャックの把持部をワークの被把持部に容易に到達させてワークを安定して把持することができる。

　本請求項２に係る発明のチャックによれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、ワークの任意の部分を容易に把持することができ、例えばワークにおける切削工具に近い箇所を把持することによって、加工精度を向上させることが可能となる。

　本請求項３に係る発明のチャックによれば、請求項１又は請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、ワークを、ネジ部分を含めて安定して把持することができる。

　本請求項４に係る発明のチャックによれば、請求項３に係る発明が奏する効果に加えて、把持部がネジ部分のねじ谷底のみと当接して把持力を発揮するため、把持部がワークに加工されたネジ部分のねじ山頂やフランク面への悪影響を防止してワークを安定的に把持することができる。

本発明の第１実施例のコレットチャックを備えた工作機械の主軸を示す概略断面図。本発明の第１実施例のコレットチャックの端面図。図２に示す符号３－３で視た断面図。第１実施例のコレットチャックとワークとの関係を示す動作断面図。第１実施例のコレットチャックとワークとの関係を示す動作断面図。第１実施例のコレットチャックとワークとの関係を示す動作断面図。第１実施例のコレットチャックとワークとの関係を示す動作断面図。第１実施例のコレットチャックとワークとの関係を示す動作断面図。第２実施例のコレットチャックとワークとの関係を示す一部断面図。図７Ａに示す符号７Ｂの箇所の拡大断面図。第３実施例のコレットチャックとワークとの関係を示す動作断面図。図８Ａに示す符号８Ｂの箇所の拡大断面図。

　本発明は、径方向に開閉移動する把持部を備え、この把持部の内周面にネジが形成され、把持部の径方向内側への移動によって、外周面にネジが形成されたネジ部分を有するワークを、内周面で挟持して把持するチャックであって、把持部の内周面のネジが、ワークのネジと螺合するように形成され、把持部が、両ネジの螺合によって、ワークのネジ部分に挿通されてワークの被把持部と対向し、被把持部を把持するように構成されたことにより、ネジ部分を有するワークに対して把持部の開閉ストロークを必要以上に拡大することなくワークのネジ部分を把持部内に挿通して、ワークの被把持部を安定して把持するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

　本発明の第１実施例のチャックであるコレットチャック１００は、例えば、図１に示すように、工作機械の主軸Ｓに装着されて開閉され、着脱自在にワークを把持する。
　主軸Ｓにおける主軸チャック開閉機構１０は、主軸外方に設けられたアクチュエータによって作動する揺動レバーにより主軸の軸方向に移動可能な作動カム１１と、レバーホルダ１２に揺動可能に支持された一対のレバー１３とを有している。
　上記レバーホルダ１２は、主軸Ｓに螺合装着されているロックナット１４によって、位置決めされる。

　作動カム１１は、アクチュエータによってコレットチャック１００から離れる方向に移動すると主軸Ｓとレバー１３との間に挿入され、レバー１３の各々が揺動して開き、第１スリーブ１５ａをコレットチャック１００の方向に押し、それにより第１スリーブ１５ａに当接する第２スリーブ１５ｂ、さらに、第２スリーブ１５ｂに当接する第３スリーブ１５ｃがコレットチャック１００の方向に移動し、第３スリーブ１５ｃによってコレットチャック１００が閉じる。

　一方、作動カム１１がアクチュエータによってコレットチャック１００の方向に移動することによって、主軸Ｓとレバー１３との間から作動カム１１が外れ、レバー１３が閉じ、スプリング１６の作用で第１乃至第３スリーブ１５ａ、１５ｂ、１５ｃがコレットチャック１００から離れる方向に移動してコレットチャック１００が開く。
　コレットチャック１００は、作動カム１１の移動によって開閉し、コレットチャック１００内に挿入されるワークＷを着脱自在に把持することができる。

　図２および図３に示すように、本実施例のコレットチャック１００は、把持部１１０と、テーパ部１２０と、スリット１３０とを有し、把持部１１０は、スリット１３０によって一例として周方向に３分割されている。
　把持部１１０は、上述したように第３スリーブ１５ｃがテーパ部１２０を押圧することによって、弾力的に径方向内側に撓むように移動して閉状態となり、把持部１１０内に挿入されたワークを把持することができる。
　第３スリーブ１５ｃによるテーパ部１２０の押圧が解除されると、把持部１１０は径方向外側に弾力的に移動して開き、ワークの把持は解除される。
　把持部１１０の内周面にはネジである雌ねじ１１１が形成されている。

　図４Ａに示すように、例えば、ワークＷが、主軸Ｓに対向する主軸等からなるワーク保持部２０の先端側のチャック２０ａによって保持され、ワークＷにおける主軸Ｓ側が、ワーク保持部２０用の図示しない工具によって加工される。
　これにより、主軸Ｓ側端に形成されたネジ部分である雄ねじ部分Ｗ１と、雄ねじ部分Ｗ１よりワーク保持部２０側に雄ねじ部分Ｗ１に連続して一体形成されて雄ねじ部分Ｗ１の外径より小径な円柱状小径部分Ｗ２とを有している棒状のワークＷが加工されるものとする。
　円柱状小径部分Ｗ２は、雄ねじ部分Ｗ１より細く形成された杆状部分を構成している。
　把持部１１０の雌ねじ１１１は、ワークＷの雄ねじ部分Ｗ１と螺合するように形成されている。

　ワークＷを主軸Ｓで把持する場合、まず、図４Ｂに示すように、主軸Ｓをコレットチャック１００の開状態で、例えば、手動で回転させながらＺ軸方向に、コレットチャック１００がワークＷに対して接近する方向へ移動させ、ワークＷの雄ねじ部分Ｗ１を、この雄ねじ部分Ｗ１と対応関係にある把持部１１０の雌ねじ１１１と螺合させてコレットチャック１００に挿通させる。

　なお、この際、主軸Ｓを自動で回転させてもよい。
　また、主軸Ｓを停止させた状態で、ワーク側（ワーク保持部２０）を手動または自動で回転させてもよい。

　図５Ａに示すように、ワークＷと把持部１１０とを相対的に回転させ続けて、把持部１１０の雌ねじ１１１が、ワークＷの雄ねじ部分Ｗ１を通過し、円柱状小径部分Ｗ２と対向したとき、相対的な回転を停止する。
　図５Ｂに示すように、制御によりコレットチャック１００を閉状態とすることによって、把持部１１０が、ワークＷの円柱状小径部分Ｗ２を、雄ねじ部分Ｗ１より小径の小径部位である被把持部として把持することができる。
　これにより、把持部１１０はワークＷのワーク保持部２０側端の近傍を把持部１１０の長さ全体に亘って安定して把持することができ、ワークＷは、主軸Ｓに把持されたワークを加工する工具に比較的近い箇所が安定的に把持される。
　その後、制御によりワーク保持部２０のチャック２０ａを開状態とすることによって、ワーク保持部２０を主軸Ｓに対して相対的に退避させることができる。

　ワーク保持部２０の退避後、図６に示すように、主軸Ｓを回転させることによって、所定の工具２１によって、例えばワークＷにおけるワーク保持部２０側端の凸曲面状大径部分Ｗ３に穴Ｗ３ａ等を形成することができる。
　これによりワークＷの加工が完了し、一例としてボーンスクリュの加工をおこなうことができる。

　なお、加工後のワークＷを保持した状態で、制御によりコレットチャック１００を開状態とし、ワークＷと把持部１１０とを図４Ｂのときと逆方向に相対的に回転させるとともに、主軸ＳをＺ軸方向においてワーク保持部２０から離間する方向へ移動させることによって、ワークＷの雄ねじ部分Ｗ１を把持部１１０の雌ねじ１１１と螺合させて、ワークＷを主軸Ｓから脱抜し、ワークＷの搬出を行うことができる。
　なお、本実施例では、本発明のチャックとしてのコレットチャック１００を主軸Ｓ側のチャックとして説明したが、主軸Ｓ側のチャックに限られるものではなく、例えばワーク保持部２０を構成する主軸等に適用することもできる。

　このように本発明の第１実施例であるチャックとしてのコレットチャック１００は、把持部１１０の内周面のネジである雌ねじ１１１が、ワークＷのネジ部分である雄ねじ部分Ｗ１と螺合するように形成され、把持部１１０が、雌ねじ１１１と雄ねじ部分Ｗ１との螺合によって、雄ねじ部分Ｗ１に挿通されて被把持部としての円柱状小径部分Ｗ２と対向し、円柱状小径部分Ｗ２を把持するように構成されたことにより、コレットチャック１００（把持部１１０）の内径を円柱状小径部分Ｗ２の外径や雄ねじ部分Ｗ１のねじ谷底径に応じて形成すれば、把持部１１０の既定の開閉ストロークを拡径するように拡大する必要も無く、ワークＷの雄ねじ部分Ｗ１を挿通させた後に円柱状小径部分Ｗ２を確実かつ安定して把持することができる。

　また、把持部１１０が、雄ねじ部分Ｗ１を通過し、ワークＷの雄ねじ部分Ｗ１に連続して一体形成された円柱状小径部分Ｗ２を被把持部として把持することにより、加工精度を向上させることができる。

　続いて、本発明の第２実施例であるチャックとしてのコレットチャック２００について、図７Ａおよび図７Ｂに基づいて説明する。
　第２実施例のコレットチャック２００は、第１実施例のコレットチャック１００がワークＷにおける把持する位置を変更したものであり、多くの要素について第１実施例のコレットチャック１００と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を付すのみとする。

　図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第２実施例では、ワークＷの雄ねじ部分Ｗ１を、この雄ねじ部分Ｗ１と対応関係にある把持部２１０の雌ねじ２１１と螺合させて挿通させ、雌ねじ２１１が雄ねじ部分Ｗ１と対向した状態で、制御により相対的な回転を停止する。
　そして、制御によりコレットチャック２００を閉状態とすることによって、把持部２１０が、雄ねじ部分Ｗ１のねじ谷底Ｗ１ｂを被把持部として把持することができる。
　これにより、ワークＷを主軸Ｓで把持して加工する加工工程に応じてワークＷの把持位置を調節することができる。

　さらに、雌ねじ２１１は、ワークＷの把持状態で、雌ねじ２１１のねじ谷底２１１ａが雄ねじ部分Ｗ１のねじ山頂Ｗ１ａから離間するように形成することができる。
　また、雌ねじ２１１を、雄ねじ部分Ｗ１のねじ山頂Ｗ１ａおよびこのねじ山頂Ｗ１ａからねじ谷底Ｗ１ｂに至るフランク面Ｗ１ｃから離間して雄ねじ部分Ｗ１のねじ谷底Ｗ１ｂと当接するように形成してもよい。
　これにより、把持部２１０が雄ねじ部のねじ谷底Ｗ１ｂのみと当接して把持力を発揮する。
　なお、本実施例では、把持部２１０が、雄ねじ部分Ｗ１のねじ谷底Ｗ１ｂを被把持部として把持したが、雄ねじ部分Ｗ１と円柱状小径部分Ｗ２との境界にまたがってねじ谷底Ｗ１ｂおよび円柱状小径部分Ｗ２の両方を把持してもよい。

　本発明の第２実施例であるチャックとしてのコレットチャック２００は、把持部２１０が、雄ねじ部分Ｗ１のねじ谷底Ｗ１ｂを被把持部として把持することにより、把持部２１０がワークＷを、雄ねじ部分Ｗ１を含めて安定して把持することができる。

　また、雌ねじ２１１が、ワークＷの把持状態で、雌ねじ２１１のねじ谷底２１１ａが雄ねじ部分Ｗ１のねじ山頂Ｗ１ａやフランク面Ｗ１ｃから離間するように形成されていることにより、把持部２１０がワークＷに加工された雄ねじ部分Ｗ１のねじ山頂Ｗ１ａおよびフランク面Ｗ１ｃに対して損傷等の悪影響を防止してワークＷを安定的に把持することができる。

　続いて、本発明の第３実施例であるチャックとしてのコレットチャック３００について、図８Ａおよび図８Ｂに基づいて説明する。
　第３実施例のコレットチャック３００は、第２実施例のワークＷの円柱状小径部分Ｗ２の径を変更したものであり、多くの要素について第１実施例のコレットチャック１００および第２実施例のコレットチャック２００と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する３００番台の符号を付すのみとする。

　図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第３実施例では、ワークＷの雄ねじ部分Ｗ１と凸曲面状大径部分Ｗ３との間の円柱状中間部分Ｗ２’の外径は、雄ねじ部分Ｗ１のねじ山頂Ｗ１ａの箇所の外径と同じである。
　なお、円柱状中間部分Ｗ２’の外径は、雄ねじ部分Ｗ１のねじ山頂Ｗ１ａの箇所の外径より大きくてもよい。
　このような場合であっても、本発明の第３実施例であるチャックとしてのコレットチャック３００は、把持部３１０の雌ねじ３１１が、雄ねじ部分Ｗ１のねじ谷底Ｗ１ｂを被把持部として把持することにより、把持部３１０がワークＷを、雄ねじ部分Ｗ１を含めて安定して把持することができる。

１００、２００、３００　・・・　コレットチャック（チャック）
１１０、２１０、３１０　・・・　把持部
１１１、２１１、３１１　・・・　雌ねじ（ネジ）
１２０　　　　　　　　　・・・　テーパ部
１３０　　　　　　　　　・・・　スリット
Ｗ　　　　　　　　　　　・・・　ワーク
Ｗ１　　　　　　　　　　・・・　雄ねじ部分（ネジ部分）
Ｗ１ａ　　　　　　　　　・・・　ねじ山頂
Ｗ１ｂ　　　　　　　　　・・・　ねじ谷底
Ｗ１ｃ　　　　　　　　　・・・　フランク面
Ｗ２　　　　　　　　　　・・・　円柱状小径部分
Ｗ２’　　　　　　　　　・・・　円柱状中間部分
Ｗ３　　　　　　　　　　・・・　凸曲面状大径部分
Ｗ３ａ　　　　　　　　　・・・　穴

Claims

　径方向に開閉移動する把持部を備え、該把持部の内周面にネジが形成され、前記把持部の径方向内側への移動によって、外周面にネジが形成されたネジ部分を有するワークを、前記内周面で挟持して把持するチャックであって、
　前記把持部の内周面のネジが、前記ワークのネジ部分と螺合するように形成され、
　前記把持部が、前記両ネジの螺合によって、前記ワークのネジ部分に挿通されてワークの被把持部と対向し、該被把持部を把持するように構成されたことを特徴とするチャック。
　前記被把持部が、前記ネジ部分より細く形成された杆状部分からなり、
　前記把持部が、前記ワークのネジ部分を通過し、前記杆状部分を前記被把持部として把持することを特徴とする請求項１に記載のチャック。
　前記把持部が、前記ワークのネジ部分のねじ谷底を前記被把持部として把持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャック。
　前記把持部のネジが、ワークの把持状態で、ねじ谷底が前記ワークのネジ部分のねじ山頂から離間するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のチャック。