JP4205970B2

JP4205970B2 - コレットチャック装置

Info

Publication number: JP4205970B2
Application number: JP2003041429A
Authority: JP
Inventors: 安平須甲
Original assignee: 有限会社三幸
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP2004249392A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣベンダー、自動旋盤、フライス盤などの工作機械に使用されるコレットチャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＮＣベンダー、自動旋盤、フライス盤などの工作機械に使用される被工作物の把持装置として、コレットチャックが下記特許文献１などで知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−６６８１５公報
【特許文献２】
特開２０００−１５８２１６公報
【０００４】
この種のコレットチャックは、通常、筒状のコレットスリーブの先端部が縦割り溝を形成して先端三割り状に形成されると共に、その先端外周面にテーパ面が形成され、その外周部にチャックスリーブを外嵌させ、チャックスリーブの先端に押圧テーパ面を形成して構成される。そのチャックスリーブをコレットスリーブに対し移動して、押圧テーパ面でコレットのテーパ面を押圧し、これによりコレットスリーブを縮径動作させて、このコレットチャックは内側の被工作物を把持するように動作する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種のコレットチャックは、非常に精密なベンディング加工を行なうＮＣベンダー等の工作機械においては、非常に強力な把持力で被工作物を把持するために、被工作物の外径が例えば０．５mm変わった場合でも、曲げ加工の精度に誤差が生じるため、被工作物の外径に対応した大きさの別のコレットチャックと交換する必要があった。このため、被工作物が変わる毎に、多くの固定ねじを緩めてコレットチャックを交換し、再び多くの固定ねじを締め付けて別のコレットチャックを固定するという煩雑な作業を強いられ、加工作業の段取りの際に多くの作業工数、作業時間がかかる問題があった。
【０００６】
そこで、従来、被工作物を把持するコレット部材を複数個に分割して形成し、それらのコレット部材をコレットスリーブの先端に係合させ、コレット部材の外周に設けたテーパ面を、その外側に位置する押圧スリーブの押圧面に押し付けて、これらのコレット部材を縮径動作させるコレットチャック装置が、上記特許文献２などで提案されている。
【０００７】
しかし、この種の分割型のコレット部材を用いたコレットチャック装置においても、被工作物の大きさに対応して、各種のサイズのコレット部材を用意しておき、被工作物の外径が変わった場合は、コレット部材をそのサイズに応じて交換する必要があり、そのための作業に多くの作業工数や作業時間がかかる問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、外径の異なる被工作物に対し高精度に且つ大きな把持力を持って把持することができ、コレットチャックの交換作業をなくすことができるコレットチャック装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のコレットチャック装置は、主軸の先端に固定されるベース部材と、主軸と共に回転し、主軸に対し軸方向に移動可能に配設された複数の連結ロッドと、ベース部材の前方に配設され、連結ロッドの先端に固定されて軸方向に移動可能な環状摺動体と、環状摺動体の内側に軸方向と縮径及び拡径方向に摺動可能に嵌装された少なくとも３個のコレット把持部材と、を備え、ベース部材の前部には各コレット把持部材を嵌入して放射方向に摺動させる放射状摺動溝が放射状に形成され、環状摺動体の内側には各コレット把持部材を嵌入して軸方向に摺動させる軸方向摺動溝が形成され、環状摺動体の各軸方向摺動溝にテーパ面が形成されると共に、コレット把持部材の対応する面にテーパ面と接触する傾斜面が形成され、ベース部材の各放射状摺動溝の側部に、摺動ガイド部が放射方向に形成され、コレット把持部材の側部に、摺動ガイド部と摺動可能に嵌合する被摺動ガイド部が形成され、環状摺動体内の軸方向摺動溝の内側に摺動ガイド部がテーパ面に沿って形成され、コレット把持部材の側部には摺動ガイド部が嵌合する被摺動ガイド部が傾斜面に沿って形成されたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２のように、上記コレット把持部材は８個とし、ベース部材の前部に８個の放射状摺動溝を円周方向に等間隔で放射状に形成し、環状摺動体の内側には各コレット把持部材を嵌入して軸方向に摺動させる８個の軸方向摺動溝を円周方向に等間隔で放射状に形成することができる。
【００１３】
【作用】
上記構成のコレットチャック装置では、主軸に対し複数の連結ロッドを軸方向に進退移動させて、ベース部材に対し環状摺動体を前後に移動させる。このとき、環状摺動体の移動に伴いその内側の軸方向摺動溝に摺動可能に嵌合するコレット把持部材がその内側のテーパ面からその外周側の傾斜面を介して径方向の力を受け、環状摺動体内に各コレット把持部材はその元部をベース部材の放射状摺動溝に保持されながら放射方向に移動する。これにより、各コレット把持部材が縮径方向または拡径方向に移動し、被工作物をコレット把持部材の内側で把持し、或いは把持を解除するように動作する。
【００１４】
このように、被工作物を把持する少なくとも３個のコレット把持部材が、環状摺動体の前後移動に伴い、軸方向に摺動すると共に、ベース部材の放射状摺動溝の摺動ガイド部にガイドされて径方向にも移動するため、被工作物の外径が変わった場合でも、その外径に合わせて各コレット把持部材を移動させて、被工作物を強力に且つ高精度に把持することができる。また、コレット把持部材の数を８個とし、円周方向に４５度の間隔で配置するように構成すれば、比較的大径の被工作物であっても、８個のコレット把持部材によって強力に且つ高精度にそれを把持して、曲げ加工、切削加工などの加工を高精度に行なうことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１はコレットチャック装置の斜視図を示し、図２はそこで使用されるコレット把持部材１０の拡大斜視図を示し、図３はコレット把持部材１０を除いた分解斜視図を示している。
【００１６】
本コレットチャック装置は、主軸１の先端に固定されるベース部材３と、ベース部材３の前部に配置され、主軸１及びベース部材３に対し軸方向に摺動可能に配設された複数本の連結ロッド４の先端に固定された環状摺動体２と、べース部材３の前部に放射状に形成された放射状摺動溝３１に摺動可能に嵌合されると共に、環状摺動体２内の軸方向摺動溝２２に摺動可能に嵌合され、環状摺動体２の移動に応じて被工作物の把持動作を行う複数のコレット把持部材１０とから構成される。
【００１７】
主軸１は、図示しない主軸台に軸受を介して支持され、駆動装置により回転駆動され、主軸１の先端にベース部材３が固定される。ベース部材３は、図３に示すように、略８角柱状に形成され、その外周部近傍に軸方向の孔３３が円周方向に等間隔で８本、つまり４５度の間隔で穿設され、各孔３３には連結ロッド４が摺動可能に挿通される。
【００１８】
また、ベース部材３の前面における８角形のベース部材３の各辺位置には、放射状摺動溝３１が放射状に８本、円周方向に４５度の間隔で形成されている。これらの放射状摺動溝３１は、略長方形の溝の奥に、少し幅広の幅広溝部を形成し、その手前に摺動ガイド部となる突条部３２を放射方向に設けて形成され、この摺動溝３１にはコレット把持部材１０の末端部（元部）が摺動可能に嵌め込まれる。
【００１９】
ベース部材３の前方に位置する環状摺動体２は、図３、図６に示すように、略８角柱状で中央に略円形の開口部２５をもって形成され、その外周部近傍に軸方向のロッド固定孔２１が８本、つまり４５度の間隔で穿設され、各ロッド固定孔２１には連結ロッド４の先端が嵌入され固定ねじなどにより固定される。環状摺動体２の内側つまり開口部２５の内壁部には、８本の軸方向摺動溝２２が４５度の間隔で形成される。
【００２０】
これらの軸方向摺動溝２２は、軸方向で且つ放射方向に形成され、軸方向には同一の幅で溝が形成され、放射方向には、溝の深さが前部から後部にかけて徐々に深くなるように形成されている。つまり、８本の軸方向摺動溝２２は、軸方向に沿った断面で見た場合、図６のように略台形状に形成され、外周部側にテーパ面２４が形成され、そのテーパ面２４にはコレット把持部材１０の傾斜面１３が接触する構造である。
【００２１】
さらに、これらの軸方向摺動溝２２の両側内壁部には、テーパ面２４に沿って幅広溝部２３が形成されると共に、その幅広溝部２３に沿って摺動ガイド部となる突条部２６が内側に突状に形成される。この幅広溝部２３にはコレット把持部材１０の傾斜面１３側の両側部が嵌合して摺動可能とされ、その突条部２６にはコレット把持部材１０の傾斜面１３に沿って、被摺動ガイド部となる第一溝部１４が嵌合して摺動可能とされる。
【００２２】
ベース部材３の各放射状摺動溝３１と環状摺動体２の各軸方向摺動溝２２に嵌め込まれて装着されるコレット把持部材１０は、図２、図４、図５に示すように、側面視を略台形とした板状に形成され、上面に傾斜面１３が形成され、下面に凹凸把持面１６が形成される。
【００２３】
すなわち、コレット把持部材１０は、側面視で見た場合、その先端部に短辺先端部１１を有し、その末端部（元部）に長辺末端部１２を有し、短辺先端部１１と長辺末端部１２の上方を結んで傾斜面１３を形成すると共に、その下側を結んで軸方向と平行な凹凸把持面１６を形成している。凹凸把持面１６は、被工作物を把持する部分であり、細かい凹凸が軸方向に沿って付されている。
【００２４】
さらに、コレット把持部材１０の両側面には、傾斜面１３に沿って被摺動ガイド部となる第一溝１４が形成され、長辺末端部１２寄りには、長辺末端部１２に沿って被摺動ガイド部となる第二溝部１５が両側面に形成される。この第一溝部１４には、環状摺動体２の軸方向摺動溝２２の側部の突条部２６が摺動可能に嵌め込まれる。また、第二溝部１５には、ベース部材３の放射状摺動溝３１の突条部３２が放射方向に摺動可能に嵌入される。
【００２５】
このような構成のコレットチャック装置にコレット把持部材１０を組み付ける場合、先ず、８個のコレット把持部材１０を各々ベース部材３の前面の放射状摺動溝３１内に、その長辺末端部１２の第二溝部１５をその突条部３２に摺動可能に嵌入するように、嵌め込む。そして、環状摺動体２をベース部材３の前部に近づけ、環状摺動体２の末端側から、８個のコレット把持部材１０をその短辺先端部１１により嵌め入れるようにする。
【００２６】
これにより、各コレット把持部材１０がその傾斜面１３を環状摺動体２のテーパ面２４に接して、その第一溝部１４に環状摺動体２の突条部２６が摺動可能に嵌め込まれる。そして、ベース部材３の各孔３３に挿通された連結ロッド４の先端部が環状摺動体２のロッド固定孔２１に差し込まれ、図示しない固定ねじでそこに固定される。
【００２７】
したがって、ベース部材３に対し連結ロッド４を軸方向に例えば駆動側に引き戻す方向に移動すると、環状摺動体２が図８から図１に示すように軸方向に移動し、このとき、各コレット把持部材１０がその傾斜面１３に環状摺動体２のテーパ面２４から内側に向かう力を受けて内側に移動し、各コレット把持部材１０の把持面１６の位置が縮径方向に移動し、被工作物を把持可能な状態となる。
【００２８】
また、ベース部材３に対し連結ロッド４を先端側に押し出す方向に移動すると、環状摺動体２が図１から図９に示すように軸方向に移動し、このとき、各コレット把持部材１０がその両側部の第一溝部１４に環状摺動体２の両側部の突条部２６を介して外側に向かう力を受けて外側に移動し、各コレット把持部材１０の把持面１６の位置が拡径方向にベース部材３の放射状摺動溝３１に沿って外側に移動し、被工作物の把持を解除する状態となる。
【００２９】
このように構成されたコレットチャック装置は、図７に示すように、ＮＣベンダーなどの工作機械の主軸１の先端に取り付けられ、被工作物の把持に使用される。主軸１の元部には、８本の連結ロッド４を取り付けた摺動環５が主軸１と共に回転可能で且つ軸方向に摺動可能に設けられ、その摺動環５の外側にロータリジョイント７が摺動環５に対しころがり軸受を介して回転可能に（主軸１の回転を許容するように）装着される。そして、開閉レバー６の先端部が固定部に対し回動可能に枢支され、ロータリジョイント７の延設部が開閉レバー６の中間部にピンで連結され、開閉レバー６の先端には開閉駆動部８として流体圧シリンダのピストンロッドなどが連結される。
【００３０】
コレットチャック装置に被工作物を把持させる場合、まず、開閉駆動部８を押し出し駆動して、摺動環５及び連結ロッド４を、主軸１に対し図７の右に押しだすように移動させる。これにより、環状摺動体２が図９のように前方に移動し、このとき、環状摺動体２内の８個のコレット把持部材１０は、環状摺動体２の突条部２６から第一溝部１４を介して外側方向の力を受け、ベース部材３の放射状摺動溝３１内を拡径方向に移動し、把持内径が大きくなる。
【００３１】
この状態で、図示しない被工作物を環状摺動体２内のコレット把持部材１０の内側に入れ、開閉駆動部８を図７の矢印方向に駆動する。これにより、図７のように、開閉レバー６が左側に回動し、摺動環５と連結ロッド４が図７の左に移動し、連結ロッド４の先端に固定された環状摺動体２が、ベース部材３の側に引き戻されるように移動する。
【００３２】
これに伴い、図１から図８に示すように、環状摺動体２がベース部材３側に移動し、このとき、環状摺動体２内の軸方向摺動溝２２のテーパ面２４が各コレット把持部材１０の傾斜面１３を内側に押すように作用し、各コレット把持部材１０は、その元部をベース部材３の放射状摺動溝３１内に保持されながら縮径方向に移動し、内側の被工作物を強力に把持する状態となる。
【００３３】
このように、被工作物を把持する８個のコレット把持部材１０が、環状摺動体２の前後移動に伴い、軸方向に摺動すると共に、ベース部材３の放射状摺動溝３１の突条部３２にガイドされて径方向にも移動するため、被工作物の外径が変わった場合でも、その外径に合わせて各コレット把持部材１０を移動させて、被工作物を強力に且つ高精度に把持することができる。また、コレット把持部材１０の数を８個とし、円周方向に４５度の間隔で配置するように構成したから、比較的大径の被工作物であっても、８個のコレット把持部材１０によって強力に且つ高精度にそれを把持して、曲げ加工、切削加工などの加工を高精度に行なうことができる。
【００３４】
なお、上記実施形態のベース部材３の放射状摺動溝３１の摺動ガイド部を形成する突条部３２及びそれと嵌合するコレット把持部材１０の第二溝部１５の関係は逆になってもよく、また、環状摺動体２の軸方向摺動溝２２の摺動ガイド部を形成する突条部２６及びそれと嵌合するコレット把持部材１０の第一溝部１４の関係は逆になってもよい。また、上記実施形態では、ベース部材３に４５度の円周方向の間隔で８個の放射状摺動溝３１を設け、８個のコレット把持部材１０を配設したが、被工作物の外径が小さい場合は、最少で３個のコレット把持部材とすることもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコレットチャック装置によれば、被工作物を把持する少なくとも３個のコレット把持部材が、環状摺動体の前後移動に伴い、軸方向に摺動すると共に、ベース部材の放射状摺動溝の摺動ガイド部にガイドされて径方向にも移動するため、被工作物の外径が変わった場合でも、その外径に合わせて各コレット把持部材を移動させて、被工作物を強力に且つ高精度に把持することができる。したがって、被工作物の大きさに対応して、各種のサイズのコレット部材を用意しておく必要はなく、被工作物の外径が変わった場合でも、コレット部材の交換作業を行なわずに、直ぐに工作作業に入ることができる。また、コレット把持部材の数を８個とし、円周方向に４５度の間隔で配置するように構成すれば、比較的大径の被工作物であっても、８個のコレット把持部材によって強力に且つ高精度にそれを把持して、曲げ加工、切削加工などの加工を高精度に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すコレットチャック装置の斜視図である。
【図２】８個のコレット把持部材の斜視図である。
【図３】コレット把持部材を除くコレットチャック装置の分解斜視図である。
【図４】コレット把持部材の斜視図である。
【図５】（ａ）はコレット把持部材の側面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同平面図である。
【図６】環状摺動体の拡大断面図である。
【図７】コレットチャック装置の装着状態を示す平面図である。
【図８】コレットチャック装置の使用状態を示す斜視図である。
【図９】コレットチャック装置の使用状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１−主軸
２−環状摺動体
３−ベース部材
４−連結ロッド
１０−コレット把持部材
１３−傾斜面
１４−第一溝部
１５−第二溝部
２２−軸方向摺動溝
２４−テーパ面
２６−突条部
３１−放射状摺動溝
３２−突条部

Claims

主軸の先端に固定されるベース部材と、
該主軸と共に回転し、該主軸に対し軸方向に移動可能に配設された複数の連結ロッドと、
該ベース部材の前方に配設され、該連結ロッドの先端に固定されて軸方向に移動可能な環状摺動体と、
該環状摺動体の内側に軸方向と縮径及び拡径方向に摺動可能に嵌装された少なくとも３個のコレット把持部材と、
を備え、
該ベース部材の前部には該各コレット把持部材を嵌入して放射方向に摺動させる放射状摺動溝が放射状に形成され、該環状摺動体の内側には該各コレット把持部材を嵌入して軸方向に摺動させる軸方向摺動溝が形成され、
該環状摺動体の各軸方向摺動溝にテーパ面が形成されると共に、該コレット把持部材の対応する面に該テーパ面と接触する傾斜面が形成され、該ベース部材の各放射状摺動溝の側部に、摺動ガイド部が放射方向に形成され、該コレット把持部材の側部に、該摺動ガイド部と摺動可能に嵌合する被摺動ガイド部が形成され、該環状摺動体内の軸方向摺動溝の内側に摺動ガイド部がテーパ面に沿って形成され、該コレット把持部材の側部には該摺動ガイド部が嵌合する被摺動ガイド部が傾斜面に沿って形成されたことを特徴とするコレットチャック装置。
前記コレット把持部材が８個配置され、前記ベース部材の前部に８個の放射状摺動溝が円周方向に等間隔で放射状に形成され、前記環状摺動体の内側には各コレット把持部材を嵌入して軸方向に摺動させる８個の軸方向摺動溝が円周方向に等間隔で放射状に形成されたことを特徴とする請求項１記載のコレットチャック装置。