(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック筒の工具保持孔に工具シャンクが挿入され、チャック筒の外周面にニードルローラが配設され、該ニードルローラを介してチャック筒に締付部材が外嵌され、工具シャンクが前記ニードルローラを介してチャック筒を締め付ける前記締付部材によってチャックされるようになっているチャックにおいて、前記チャック筒の先端面に環状の端板が固着されてなるチャック。
【請求項２】
前記チャック筒の先端面に環状の端板がボルトによって固着されてなる請求項１に記載のチャック。
【請求項３】
前記端板の外周面に前記チャック筒と締付部材との間をシールするシール部材が配設されてなる請求項１または２に記載のチャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ドリルやエンドミル等の工具を掴持するためのチャックに関するもので、特にエンドミル等による重切削のように、切削作業途上でチャックから抜け出し方向に過大な負荷を受ける重切削工具を掴持することに好適なチャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のチャックにおいて、チャック筒の内周面に、その先端部から軸線方向に向く多数の凹状のチャック溝を周方向に間隔をおいて配列されたものが提案されており、締付部材である締付用ナットを回転せしめすることによって、チャック筒を特に凹状のチャック溝の肉薄部によって収縮せして、これによってチャック筒に挿入される切削工具をチャックするようにしている。
【０００３】
上記のようにチャック筒の内周面に凹状のチャック溝を設けたものでは、構成が簡単であり、心出し精度も良好であり、特にチャック溝の肉薄部が良好に収縮するため、ドリルなど軽切削工具あるいは通常工具では充分なチャック力を確保することができた。
【０００４】
しかしながら、エンドミルなどの重切削工具のように、その切削作業途上でチャック筒から抜け出る方向に大きな負荷を受けるものにあっては、単にチャック筒の内周面に凹状のチャック溝を設けてチャック筒を収縮させるだけでは、重切削工具がチャック筒から脱落するという事故が発生する危険性があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、上述のようにチャック筒の内周面に凹状チャック溝を有する利点を維持しながら、チャック力を格段に高め、重切削工具に対しても安定して使用することが可能なこの種チャックを提案することを目的とするものである。
【０００６】
【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は、図中の参考符号を付して示すならば、請求項１に係る発明にあっては、チャック筒１の工具保持孔に工具シャンクＴが挿入され、チャック筒１の外周面にニードルローラ９が配設され、該ニードルローラ９を介してチャック筒１に締付部材２が外嵌され、工具シャンクＴが前記ニードルローラ９を介してチャック筒１を締め付ける前記締付部材２によってチャックされるようになっているチャックにおいて、前記チャック筒１の先端面に環状の端板１１が固着されてなる構成を採用してなるものである。
【０００７】
また請求項２に係る発明にあっては、前記チャック筒１の先端面に環状の端板１１がボルトによって固着されてなる請求項１に記載の構成を採用してなるものである。
【０００８】
また請求項３に係る発明にあっては、前記端板１１の外周面に前記チャック筒１と締付部材２との間をシールするシール部材１２が配設されてなる請求項１または２に記載の構成を採用してなるものである。
【０００９】
【作用】
本発明の請求項１に係る発明によれば、チャック筒１の先端面には、環状の端板１１が適宜にボルトによって固着されており、これによって該端板１１の外周面に適宜シール材を配設することができ、これによってチャック筒１と締付部材２との間のシール性を確保するようになっている。
【００１０】
【実施例】
図１において、チャック本体６は、マシニングセンタなどの主軸ヘッド（図示せず）に着脱可能に装着されるテーパ状のシャンク７と、このテーパシャンク７の径大側端部に同心状に一体連設されるチャック位置決め用フランジ８と、このフランジ８から当該チャック本体６の先端側に同心状に一体突設されるチャック筒１とからなり、チャック筒１は、掴持すべき工具シャンクＴまたは後述の図７〜図９に示すストレートコレット３に対応するストレート状の内周面１ａと先端部に向かって先細テーパ状に形成されたテーパ状外周面１ｂとを備えている。チャック筒１には締付部材である締付用ナット２が外嵌され、該締付用ナット２とチャック筒１との間にチャック筒１の外周面に対し螺旋状に公転する多数のニードルローラ９が介装されている。このニードルローラ９は、当然にリテーナ１０（図３）に保持されていると共に、チャック筒１のテーパ状外周面１ｂに設定される母線に対し各ローラ軸心が適当に傾斜するように配設されており、しかしてチャック筒１に対して自転しつつ螺旋方向に公転して乗り上げ動作をすることによりチャック筒１を弾性変形させて収縮させ、工具シャンクＴを掴持するようになっている。
【００１１】
そして、チャック筒１の内周面には、軸線方向に延びる凹状の、正確には、内周面側が開口した過半円筒状のチャック溝４が周方向に適当間隔に、例えば図２に示すように６０°の位相差で等間隔に設けられており、これらのチャック溝４にはその内径より若干小径な円柱状のクラッチ部材５が嵌合されている。なお、図１に示すように、チャック筒１の先端面には、環状の端板１１がボルト（図示せず）によって固着されており、これによってクラッチ部材５がチャック溝４から抜け出るのを防止すると共に、該端板１１の外周面に埋設したシール材１２によってチャック筒１と締付用ナット２との間のシール性を確保するようになっている。
【００１２】
なお、チャック溝４は、必ずしも正確に軸線方向に延びる必要はなく、周方向に若干偏倚（傾斜）して軸線方向に延びるようにしてもよい。また図３の(a) 、(b) に示すようにクラッチ部材５が嵌合されたチャック溝４とは別に、チャック筒１に周方向適当間隔にクラッチ部材を嵌合しない円筒状またはコ字状等のチャック溝４ａ，４ｂを設けることによって、より一層強力にチャック作用と後述の楔作用を発揮させることができる。
【００１３】
図４〜図６は、本発明の作用を説明する図であって、まず説明の順序として図６に示す作用から説明すると、チャック筒１に工具シャンクＴを挿入し、締付用ナット２によってチャック筒１を締め付けることによって、作用的に表現すれば、図示のようにチャック筒１とクラッチ部材５が嵌合するチャック溝４の薄肉部を中心として、該肉薄部をヒンジとして折れ曲がり、多角形状に変形する。従って、締付用ナット２によるチャック筒１の締め付け開始時には、チャック筒１はこれにチャックされる工具シャンクＴを心出し（センタリング）しながら掴持していくことになり、チャック完了時間には工具シャンクＴの外周面にチャック筒１の内周面の全域が接触し、略真円状態となってチャックされる。従って、本発明では、従来のチャック筒１の内周面に凹状のチャック溝４を設けた利点をそのまま生かすことができる。
【００１４】
そして図４に示すように、工具シャンクＴの外周面にチャック筒１の内周面の全域が接触した状態の時には，チャック溝４内のクラッチ部材５が工具シャンクＴの外周面に接触した状態にあり、該クラッチ部材５と工具シャンクＴとの間に、詳細にはチャック溝４の内周面を楔作用のためのテーパ面とした一種の楔が後述のように形成される。
【００１５】
切削作業途上において、チャック筒１に掴持される工具シャンクＴに、図示のように工具シャンクＴを矢印ａの方向に回転させようとする切削力が負荷すれば、図５に示すように、該シャンクＴに接触するクラッチ部材５は摩擦抵抗によってチャック溝４内を工具シャンクＴの回転方向に転動または摺動によって移動してチャック溝４の内周面、詳細にはチャック溝４の内周面を楔用のテーパ面として、クラッチ部材５によってチャック溝４の内周面４ａと工具シャンクＴの外周面Ｔａとの間に楔角θが形成される。従って、クラッチ部材５は、図５に二点鎖線で作用的に示すように上述の工具シャンクＴとの摩擦抵抗によってチャック溝４のテーパ面４ａに押されてチャック筒１の内周面から工具シャンクＴ側に突出状態に露出しようとし、これにより生成される強力な楔作用によって、工具シャンクＴは、クラッチ部材５を介してチャック筒１に強力にチャックされ、このチャック力は、上記の説明より明らかなように工具シャンクＴに負荷する切削力が大きくなればそれに比例して増大することになる。
【００１６】
なお、工具シャンクＴをチャック筒１に挿入した際に、クラッチ部材５と工具シャンクＴとが確実に接触するためにチャック溝４内において該溝側壁とクラッチ部材５との間に、図４に示すように板ばねや螺旋ばねあるいはＯリングなどの弾性体１３を介在させるようにしてもよい。
【００１７】
上記のように工具シャンクＴに強力な切削力が負荷し、その結果、該工具シャンクＴをチャック筒１から抜け出る方向に切削力が負荷しても、該切削力の大きさに比例して、より一層大なる楔作用によるチャック力がクラッチ部材５を介してチャック筒１内に生成されるから、エンドミルなどの重切削においても充分に使用することが可能となる。
【００１８】
図１〜図５において、チャック筒１内のチャック溝４は、円穴状となっており、これに嵌合されるクラッチ部材５は、円穴４の内径より若干小径な一本の円柱状部材によって形成されているが、勿論この形状に限定されることはなく、周方向に長径の楕円状の穴に、円柱状または楕円状の複数の短尺部材からなるクラッチ部材５を嵌合するようにしてもよく、また複数の球状または楕円球状（ポール状）のクラッチ部材５をチャック溝４内に軸線方向に配列してもよい。要は、チャック溝４内をクラッチ部材５が若干余裕をもって嵌合され、工具シャンクＴの切削力による回転方向への負荷によりクラッチ部材５がチャック溝４から露出して楔作用を発揮するのに適したチャック溝４とクラッチ部材５であればよいことになる。
【００１９】
図７〜図１０は、本発明の他の実施例を示すもので、前記実施例にあっては、チャックのチャック筒１に直接にチャック溝４とこれに嵌合するクラッチ部材５とを設けたものであるが、図７に示す実施例にあっては、チャックのチャック筒１自体は、チャック溝を設けない単なる筒状のもの、あるいは従来のチャック筒１に凹状のチャック溝だけを設けたもので、これに嵌合するストレートコレット３に本発明を実施したものである。
【００２０】
即ち、図８（図７）に示す実施例にあっては、コレット３の外周面側が一部開口したチャック溝４を周方向に適当間隔に設け、これにクラッチ部材５を周方向に若干量転動可能なように余裕をもって嵌合してなるものである。
【００２１】
この実施例によれば、チャック筒１内にコレット３を介して嵌合した工具シャンクＴに対しては、図７に示すように締付用ナット２のチャック筒１に対する締め付け作用によって該チャック筒１を介してコレット３をそのチャック溝４を中心に収縮して該コレット３内の工具シャンクＴをチャックすることになる。そして、工具シャンクＴに周方向への切削力が負荷すれば、チャック筒１とクラッチ部材５との間で楔作用が発揮され、これによって一層コレット３を収縮せしめ、チャック筒１に該コレット３を介して挿入される工具シャンクＴに対するチャック力を上げることができ、工具シャンクＴに負荷する強力な切削力に対向することができるのである。
【００２２】
また、図９に示す実施例にあっては、コレット３の内周面側に一部開口したチャック溝４が周方向に適当間隔に設け、これにクラッチ部材５を周方向に転動可能なように余裕をもって嵌合してなるものである。
【００２３】
この実施例にあっては、チャック筒１内にコレット３を介して嵌合した工具シャンクＴに対しては、図７に示すように締付用ナット２のチャック筒１に対する締め付け作用によって、該チャック筒１を介してコレット３をそのチャック溝４を中心に収縮して該コレット３内の工具シャンクＴをチャックすることになる。そして、工具シャンクＴに周方向への切削力が負荷すれば、クラッチ部材５と工具シャンクＴとの間で楔作用が発揮され、これによって該コレット３に挿入される工具シャンクＴに対するチャック力を上げることができ、工具シャンクＴに負荷する強力な切削力に対向することができるのである。
【００２４】
また、図１０に示す実施例にあっては、コレット３の内外周面側に交互に一部が開口したチャック溝４を周方向に適当間隔に設け、これにクラッチ部材５を周方向に転動可能なように余裕を以て嵌合してなるものである。
【００２５】
この実施例にあっては、上述の説明から明らかなように、図７に示す実施例と図８に示す実施例との相乗効果を期待することができる。
【００２６】
図１１の(a) 、(b) に示す実施例は、上記図７〜図１０の実施例において、そのコレット３に周方向適当間隔にスリット２０を設け、所謂、割りコレットとてなるもので、このように割りコレットに本発明を実施することによって、より一層の収縮力、即ちチャック力を上げることができる。
【００２７】
上記実施例にあっても、チャック筒１にコレット３を介して嵌合した工具シャンクＴに周方向への切削力が負荷すれば、コレット３のチャック溝４内のクラッチ部材５が直接的または間接的に工具シャンクＴとの間で楔作用が働き、チャック筒１内にコレット３を介して工具シャンクＴを強力にチャックすることができることになり、通常のチャックを用いることができる利点がある。
【００２８】
なお、図８（図７）〜図１１に示す実施例にあっては、クラッチ部材５がチャック溝４から不測に抜け出るを防止するために、環状の端板１１ａ，１１ｂがコレット３の前後端面にボルト等によって固着される。
【００２９】
図１２は、更に本発明の他の実施例を示すものであり、この実施例にあっては、チャックの形態が上記実施例と異なるもので、所謂ハイドロチャックであって、チャック筒１の内部に該チャック筒１の軸方向ほぼ全域に環状の空所部１４を設けてこれに水や油などの非圧縮流体１５を充填し、該空所部１４をチャック本体６側まで延長して、この延長空所部１６に締付部材２であるボルト１７をねじ込み、締付具１８を用いてボルト１７をねじ込むことによって、その先端ストレート部１９が空所部１４内の非圧縮流体１５を押圧し、この押圧力によってチャック筒１の内周面側を収縮せしめ、チャック筒１に挿入した工具シャンクＴを掴持するようにしたものである。
【００３０】
このハイドロチャックにあっても、チャック筒１の内周面側に上記のチャック溝４とクラッチ部材５とを装備することによって、前記実施例のロールロックチャックと同様の作用を期待することができることは、これまでの説明より明らかである。
【００３１】
しかして切削作業の終了により、工具シャンクＴをチャック筒１から脱出させる場合には、当然に締付部材２を緩めて工具シャンクＴを、図１に示すように矢印ｂの方向に回転し楔作用を解除することによって、容易に工具シャンクＴをチャック筒１から脱出させることができることは言うまでもない。即ち、チャック筒１から工具シャンクＴを取り出すときには、締付部材２を緩めることにより全体的にチャック筒１と工具シャンクＴとの間に隙間ができるので、チャック筒１の締付時にクラッチ部材５が工具シャンクＴに食い込み状となっていても、簡単に楔作用を解除することができるのである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、チャック筒と締付部材との間のシール性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例のチャックの縦断正面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  (a) 及び(b) は、同実施例におけるチャック筒の変形例を示す一部縦断側面図である。
【図４】  同実施例の作用状態を示す図である。
【図５】  同実施例の作用状態を示す拡大図である。
【図６】  同実施例の作用状態を示す図である。
【図７】  同他の実施例のチャックの縦断正面図である。
【図８】  同他の実施例の要部の縦断側面図である。
【図９】  更に他の実施例の要部の縦断側面図である。
【図１０】  更に他の実施例の要部の縦断側面図である。
【図１１】  (a) 及び(b) は、更に他の実施例の要部の斜視図および縦断側面図である。
【図１２】  更に他の実施例のチャックの縦断正面図である。
【符号の説明】
１    チャック筒
Ｔ    工具シャンク
２    締付部材
９    ニードルローラ
１１  端板
１２  シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003692161.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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