(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸中心穴に挿通されたドローバを軸方向に移動させ、複数に分割されたコレット片からなるコレット爪を閉じてプルスタッドを把持し更に前記ドローバが移動して工具を緊定する工具クランプ装置において、前記コレット爪の外方展開時にコレットの支点近傍の分割面相互間で干渉が生じないように、分割面の前記支点近傍からコレット後端迄逃げ溝を設け、前記コレットの工具緊定時にはコレット先端から前記逃げ溝迄の間で前記コレット片の分割面同志が密着するとともに、外径が前記主軸の中心穴より僅かに小径で滑合可能な円形状に形成され、主軸中心穴内で円周方向に偏りを生じないことを特徴とする工具クランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
工作機械の工具クランプ装置に関するものであり、更に詳しくはドローバとコレットにより主軸に工具を固定する工具クランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５はマシニングセンタ等工作機械の主軸頭の主軸先端の周辺部を示す断面図である。図５において、主軸頭本体１０１に複数の軸受１０２により回転可能に軸承される主軸１０３は貫通する中心穴１０３ａを有し、先端部はテーパ穴１０３ｂに形成されている。主軸１０３の中心穴１０３ａにはドローバ１０４が軸方向移動可能に挿通されている。ドローバ１０４は中心穴１０３ａ内に介装されるコイルばね１０８や図示しない積層した皿ばね等で常時後端方向へ付勢されており、ドローバ１０４は主軸先端方向の軸端部にたたき棒１０５が同心に固着されている。たたき棒１０５の先端に工具ＴのプルスタッドＴａを把持するコレット１０６が係合している。
【０００３】
図６において、公知のコレット１０６は円筒状に形成したものを複数個に分割して形成されている。たたき棒１０５の先端部分は大径部１０５ａ、中径部１０５ｂ，小径部１０５ｃで示すように段付形状である。但しドローバ１０４とたたき棒１０５は一部品で形成される場合もある。分割されたコレット１０６の内径段付部とたたき棒１０５の外径段付部に組み付けてコレット１０６の外径に刻設された溝１０６ａにリング状に形成されたばね１０７が嵌挿され、たたき棒１０５と一体状態で主軸１０３の穴１０３ｃ内に組み込まれている。
【０００４】
ドローバ１０４が主軸１０３の先端方向へ移動されたたき棒１０５の先端がプルスタッドＴａをたたいて工具Ｔのテーパ面１０３ｂとの嵌着をゆるめる。更にたたき棒１０５が主軸先端方向に移動するとコレット１０６のプルスタッドＴａの軸端段付部を外径で把持していたコレット１０６の先端部１０６ｂは引っ張りばね１０７の作用により外方向への力を分割片ごとに受けている。主軸１０３の溝１０３ｄにコレットの先端部１０６ｂの外形部１０６ｃが嵌まり込みプルスタッドＴａの軸端がコレット先端部１０６ｂの内径を通り抜けることが出来るので工具Ｔを主軸１０３から取り外すことが可能となる。
【０００５】
コレット１０６は通常主軸中心穴１０３ｃの内径に嵌装可能な外径をもつ円筒形状に加工され、その後一定歯幅のスリットカッタで分割されている。たたき棒１０５の小径部１０５ｃに、溝１０６ａに嵌装された引っ張りばね１０７の圧縮力でコレット片を組み付けて一体化後ドローバ１０４を主軸１０３の先端部から挿入し、先端部１０６ｂが開いて溝１０３ｄに先端部１０６ｂが嵌まり込む。次に工具Ｔを主軸先端部１０３ｂに嵌装後ドローバ１０４を主軸後端方向へ引くとコレット１０６の先端部が閉じてプルスタッドＴａ軸端の段付部を把持し更にドローバ１０４への付勢力により工具Ｔは強固にテーパ穴１０３ｂに固定される。
【０００６】
コレット先端部１０６ｂの外径と溝１０６ａが刻設されたコレット後端部の外径は共に主軸中心穴１０３ｃの内径と摺動可能な状態にある。工具Ｔがドローバ１０４で固定されたときコレット１０６はプルスタッドＴａを把持している。又コレット片は引っ張りばね１０７で保持されほぼ均等な隙間で配置されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べたドローバとコレットを用いて工具を主軸に固定する工具クランプ装置においては、分割したコレットで工具を把持して主軸後端方向への付勢力により工具を主軸テーパ部に固定する。
しかし分割したコレットを主軸中心穴に組み付ける場合や、工具の着脱を繰り返した後では、コレット爪の円周方向に残っている切断時の工具幅の空間だけ位置ずれが生ずる。特に主軸の高速回転時には主軸に振動が発生する結果これが工具振動を招き工具刃先寿命の低下や加工面の品質低下を招くという問題を有していた。
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは主軸の高速回転時に分割したコレット爪が円周方向に移動して偏りが生じることがなく主軸振動が発生し難い工具クランプ装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【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主軸の工具クランプ装置は、工作機械の主軸中心穴に挿通されたドローバを軸方向に移動させ、複数に分割されたコレット片からなるコレット爪を閉じてプルスタッドを把持し更に前記ドローバが移動して工具を緊定する工具クランプ装置において、前記コレット爪の外方展開時にコレットの支点近傍の分割面相互間で干渉が生じないように、分割面の前記支点近傍からコレット後端迄逃げ溝を設け、前記コレットの工具緊定時にはコレット先端から前記逃げ溝迄の間で前記コレット片の分割面同志が密着するとともに、外径が前記主軸の中心穴より僅かに小径で滑合可能な円形状に形成され、主軸中心穴内で円周方向に偏りを生じないものである。
【０００９】
このように構成されたコレットによれば主軸内でコレット片が工具着脱の繰り返しと共に主軸中心穴内でコレット分割時の切断溝の幅分が寄せられることもなくコレット爪の位置に偏りが生じない。又切り割る個所が多くても偏り発生の心配はない。そのため主軸の回転数を上昇させたり、更に高速主軸になってもコレット爪の偏りに基づく主軸の振動発生を生じさせないようにすることもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００１１】
図１は本発明のコレット（以下密着形コレットという）の製造に供する分割したコレットの斜視図であり、図２は切断後、コレット爪を分割面１ｄを密着させて同心に円筒状に組んだ場合の斜視図である。図３（ａ）はコレットの軸心を通る断面図であり、外径及び逃げ面の加工が完了した密着形コレットの断面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。
【００１２】
図１に示すコレットは切断幅ｍで複数片に分割されたもので分割前に図３に示す外径１ｂ，１ｃ以外は最終形状に仕上げられており、外径は主軸中心穴の内径に嵌挿可能寸法より若干大きい半径Ｒで加工されている。複数個のコレット爪は切断面を密着させ、形状が円弧を辺とするポリゴンで円筒状に構成する。前記円筒体は内径も円弧を辺とするポリゴンを形成されているのでこの内径に嵌着される寸度の径を有する棒状治具（例えばアーバ）でコレット片を固定し外径を加工する。
【００１３】
図３，図４に示すコレットは図示しないドローバの軸端と主軸先端側でコレットの内径部の当接面１ｅと接し主軸中心の内径面にコレット外径面１ｂ，１ｃが摺動可能に組み込まれる。ドローバの動きと同期してコレットの主軸先端方向へ移動したとき先端の爪１ｈは外径方向に広がるように付勢する図示しない引っ張りばねを嵌装する溝１ａが刻設されている。
【００１４】
コレットは内径側の端面１ａ上の角部の支点１ｆを支点として容易に爪１ｈが外方に展開する。コレットの支点１ｆ近傍の分割面相互間で干渉が生じないように逃げ溝１ｋが設けられており面１ｊ部分は密着することはない。この逃げ溝１ｋの加工は外径１ｂ，１ｃの外径加工後に行うことができる。干渉量は微小であり、治具から取り外し後でも機械加工又はファイリング仕上げでも施工できる。
【００１５】
コレットの溝１ａの内径側はコレット爪１ｈが外方に展開した場合にドローバと干渉しないように内径テーパ面１ｇに加工がされている。又外径面１ｂ，１ｃは同じ外径寸法に加工されている。分割前の半径Ｒ1 、分割する溝の幅２ｍ、仕上げ後の半径Ｒ2 の間には幾何学的にＲ1 −Ｒ2 ＝√２ｍの関係が成立する。分割前に√２ｍの寸法だけ半径寸法を大きく加工しておけば分割後仕上げ後の半径Ｒ2 のコレットが得られる。この場合はコレット片と主軸中心の内径面とは点で接触する。分割後に√２ｍの寸法を削除すれはコレットの外径は、主軸中心の内径寸法に極めて近い微小隙間に加工されることになる。
【００１６】
工具クランプ時の作用を以下に説明する。コレットのドローバ当接面に係合する図示しないドローバが主軸後端方向に移動しコレット爪１ｈが主軸中心穴の内径面に沿って外径面１ｃが小さくなり同時に図示しない工具のプルスタッドをプルスタッド当接面１ｎと係合し工具を主軸先端部のテーパ面に嵌装するに至る。
【００１７】
コレット片同志が密着しコレット片が円周方向で相互位置が変化することがなく工具着脱が繰り返されても常に外径１ｃ，１ｂは主軸中心穴で径方向が微小隙間で一定位置に案内されている。この結果主軸回転数が非常に高くなってもコレット片の偏りによる主軸の振動発生がない工具クランプ装置を構成することが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の工具クランプ装置は上述のとおりドローバを移動させて工具を主軸に固定したときに分割されたコレット爪が主軸中心穴内で円筒状に嵌挿され、且つコレット外周と主軸内径の嵌合が滑合程度の隙間で嵌装されており、更にコレットの分割時の切断時に生じた平行な切断面が密着した状態でコレット外径が形成されているので、密着形コレットは主軸穴に嵌装され、高速回転させた時にもコレット片の位置関係に変化が生じないのでコレットに関して回転時アンバランスが生じることもなく、主軸に振動が生じない。その結果工具の刃先振動が少なく工具刃先寿命が長くなり、加工面の品質低下を防ぐので良好な加工面が長期にわたり得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコレット用に分割したコレット片の斜視図である。
【図２】切断面を密着させた外径加工前のコレットの斜視図である。
【図３】本発明のコレットの軸心を通る（ａ）は断面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。
【図４】本発明のコレットの斜視図である。
【図５】従来形コレットが嵌装された主軸部の断面図である。
【図６】従来形２分割コレットの斜視図である。
【図７】従来形コレットの主軸内での偏りの説明図である。
【符号の説明】
１  コレット片        １ａ  溝
１ｂ，１ｃ  コレット外径面
１ｄ  分割面          １ｆ  支点
１ｇ  内径テーパ面    １ｈ  コレット爪
１ｉ  外径テーパ面    １ｊ  逃げ面
１ｋ  逃げ溝          １ｅ  ドローバ当接面
１ｎ  プルスタッド当接面
【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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