(57)【要約】【課題】  チャック装置にワーク又は工具を保持する際にワーク又は工具をその回転軸線方向位置を変化させず且つ半径方向に正確に位置決めし、加工精度を向上させる。【解決手段】  チャック装置１１はチャック本体２３を備える。チャック本体２３の先端部には回転軸線１６方向に延びる受容孔２５が形成され、受容孔２５の周壁２７がチャック本体２３の先端部において回転軸線１６方向に延びるスリット２９によって複数に分割されている。チャック本体２３は主軸１３の先端部に形成された取付穴２１に嵌着されて固定手段により固定される。複数に分割された受容孔２５の周壁２７の各々には、半径方向外方に延びるレバー部３１が設けられており、レバー部押圧手段によりレバー部３１を回転軸線１６方向に押圧することにより、レバー部３１に接続された受容孔２５の周壁２７をワーク又は工具１５に圧接させて受容孔２５内に保持する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の先端部に形成された取付穴に取り付けられる筒状のチャック本体を備え、該チャック本体の先端部に主軸の回転軸線方向に延びる受容孔が形成され、該受容孔の周壁が前記チャック本体の先端部において前記回転軸線方向に延びるスリットによって複数に分割されており、前記受容孔内にワーク又は工具を挿入した後、前記受容孔の周壁をワーク又は工具に圧接させることにより前記受容孔内にワーク又は工具を保持する工作機械のチャック装置において、
前記チャック本体が前記主軸の取付穴に嵌着されて固定手段により固定されており、複数に分割された前記受容孔の周壁の各々に半径方向外方に延びるレバー部が設けられ、レバー部押圧手段により前記レバー部を前記回転軸線方向に押圧することにより、前記レバー部に接続された前記受容孔の周壁をワーク又は工具に圧接させるようにしたことを特徴とする工作機械のチャック装置。
【請求項２】
前記レバー部押圧手段が、前記主軸に設けられたピストン室に収容されているピストンと、前記ピストンから前記レバー部に向かって延び且つピストンと連動して前記レバー部を押圧する延長部とから構成される請求項１に記載の工作機械のチャック装置。
【請求項３】
前記ピストンは、前記ピストン室に配設された付勢ばねにより、該ピストンに連動する前記延長部が前記レバー部を押圧し前記受容孔に前記ワーク又は工具を保持させる位置に付勢されており、前記受容孔から前記ワーク又は工具を解放するとき、前記ピストン室の主軸先端側空間に作動流体を供給する請求項２に記載の工作機械のチャック装置。
【請求項４】
前記チャック本体と前記主軸の取付穴とが螺着されており、前記受容孔に前記ワーク又は工具を保持する力を調整するために前記チャック本体を前記主軸の取付穴に対して回転させて前記取付穴内における前記チャック本体の回転軸線方向位置を変更した後、前記固定手段により前記取付穴に対する前記チャック本体の回転を防止するようになっている請求項１に記載の工作機械のチャック装置。
【請求項５】
前記受容孔に前記ワーク又は工具を保持する力の微調整を可能とさせるために、前記レバー部の外周面に歯車を形成し、該レバー部の歯車に前記レバー部よりも小径の小歯車を係合させた請求項２に記載の工作機械のチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク又は工具を保持するための工作機械のチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、主軸の先端に設けられたコレットチャックなどを用いて、ワーク又は工具を保持する。コレットチャックには、工具又はワークを受容する受容孔が設けられており、先端部において受容孔の周壁が複数のスリットによって分割されている。この分割された受容孔の周壁には、その外周面が先端に向かって太くなるテーパ部が設けられており、このテーパ部とこれと対応する形状のテーパ状斜面とを互いに押し付けることにより、受容孔の周壁を半径方向内方に傾倒させて受容孔内のワーク又は工具の周囲に圧接させ、受容孔内に工具又はワークを保持する。このようなコレットチャックは、コレットチャックに主軸の後方からスリーブを押し付け、主軸の先端に保持されたコレットチャックのテーパ部にスリーブに形成されたこれと対応する形状のテーパ穴を押し付けることにより受容孔内の工具又はワークを締め付ける押しチャックタイプ（例えば特許文献１を参照）と、コレットチャックの後端部を主軸のドローバにより後方に引き込み、コレットチャックのテーパ部を主軸に形成された対応する形状のテーパ穴に押し付けることにより受容孔内の工具又はワークを締め付ける引きチャックタイプ（例えば特許文献２を参照）とに大別される。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４３０１１号公報
【特許文献２】特開平５−２６９６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記押しチャックタイプのコレットチャックでは、コレットチャックとこれを収容する主軸の収容孔との間に摺動可能にスリーブを配置し、主軸の収容孔及びコレットチャックに対してこのスリーブを円滑に動かせるようにする必要がある。このため、スリーブの外周面と主軸の収容孔の内周面との間並びにスリーブの内周面とコレットチャックの外周面との間に僅かな隙間が生じることを避けることができない。しかしながら、この隙間は、コレットチャックが主軸の受容孔に対して傾いたり偏心して配置されたりすることを許容し、工具又はワークの軸線と主軸の回転軸線とが正確に整列しない原因となるので、加工精度を悪化させる。
また、引きチャックタイプのコレットチャックでは、コレットチャックが主軸の収容穴内でドローバによって後方に引き込まれるので、主軸の回転軸線方向における工具又はワークの位置が変化してしまい、同様に、加工精度を悪化させる。
【０００５】
よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、チャック装置にワーク又は工具を把持する際にワーク又は工具をその回転軸線方向位置を変化させず且つ半径方向に正確に位置決めし、加工精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的に鑑み、主軸の先端部に形成された取付穴に取り付けられる筒状のチャック本体を備え、該チャック本体の先端部に主軸の回転軸線方向に延びる受容孔が形成され、該受容孔の周壁が前記チャック本体の先端部において前記回転軸線方向に延びるスリットによって複数に分割されており、前記受容孔内にワーク又は工具を挿入した後、前記受容孔の周壁をワーク又は工具に圧接させることにより前記受容孔内にワーク又は工具を保持する工作機械のチャック装置において、前記チャック本体が前記主軸の取付穴に嵌着されて固定手段により固定されており、複数に分割された前記受容孔の周壁の各々に半径方向外方に延びるレバー部が設けられ、レバー部押圧手段により前記レバー部を前記回転軸線方向に押圧することにより、前記レバー部に接続された前記受容孔の周壁をワーク又は工具に圧接させるようにした工作機械のチャック装置を提供する。
【０００７】
本発明のチャック装置では、チャック本体が主軸の取付穴に嵌着され固定手段により固定されているので、チャック本体の受容孔にワーク又は工具を保持するときに、チャック本体は主軸の取付穴内で回転軸線方向に移動せず、主軸に対するワーク又は工具の回転軸線方向位置が変化することはない。一方で、固定されたチャック本体のレバー部をレバー部押圧手段で回転軸線方向に押圧することにより、チャック本体に設けられた受容孔の周壁をワーク又は工具の周囲に圧接させ、ワーク又は工具を受容構内に保持することができる。また、チャック本体は主軸の取付穴内に嵌着されていればよく、容易な摺動までは必要とされないので、主軸の取付穴の内周面とチャック本体の外周面との間の隙間を大幅に少なくすることができ、主軸の取付穴内において、チャック本体及びこれに保持されるワーク又は工具を半径方向により正確に位置決めすることができるようになる。
【０００８】
前記レバー部押圧手段は、例えば、前記主軸に設けられたピストン室に収容されているピストンと、前記ピストンから前記レバー部に向かって延び且つピストンと連動して前記レバー部を押圧する延長部とから構成され得る。この場合、前記ピストンは、前記ピストン室に配設された付勢ばねにより、該ピストンに連動する前記延長部が前記レバー部を押圧し前記受容孔に前記ワーク又は工具を保持させる位置に付勢されており、前記受容孔から前記ワーク又は工具を解放するとき、前記ピストン室の主軸先端側空間に作動流体を供給するようになっていることが好ましい。このような構成をとる場合、受容孔の周壁がワーク又は工具に作用させる把持力は概ね付勢ばねの強さに依存して決まり、一定以上の大きさの把持力をワークに作用させることがないので、ワーク又は工具を過大な力で締め付けてこれを変形させることを防止することができる。
【０００９】
また、上記チャック装置では、前記チャック本体と前記主軸の取付穴とが螺着されており、前記受容孔に前記ワーク又は工具を保持する力を調整するために前記チャック本体を前記主軸の取付穴に対して回転させて前記取付穴内における前記チャック本体の回転軸線方向位置を変更した後、前記固定手段により前記取付穴に対する前記チャック本体の回転を防止することが好ましい。チャック本体と主軸の取付穴とは螺着されているので、チャック本体の回転量に依存して取付穴内におけるチャック本体の回転軸線方向位置を変更することができる。一方、ピストンが最もチャック本体レバー部側に移動したときの回転軸線方向における延長部の先端位置は決まっている。したがって、主軸の取付穴内におけるチャック本体の回転軸線方向位置を変更すれば、それに伴って、受容孔の周壁が受容孔内のワーク又は工具に圧接してこれを締め付ける力を変化させることができる。また、所望の位置にチャック本体を位置決めした後、固定手段によりチャック本体が回転できないようにすれば、ワーク又は工具の保持の際にチャック本体が主軸の取付穴内で回転軸線方向に移動することもない。
【００１０】
上記チャック装置では、前記受容孔に前記ワーク又は工具を保持する力の微調整を可能とさせるために、前記レバー部の外周面に歯車を形成し、該レバー部の歯車に前記レバー部よりも小径の小歯車を係合させることがさらに好ましい。レバー部よりも小さい直径の小歯車をレバー部の外周に形成された歯車に係合させているので、レバー部の歯車と小歯車とのギア比により、直接レバー部を回転させるよりもチャック本体の回転の微細な調整が可能となり、主軸の取付穴内におけるチャック本体の回転軸線方向位置の微調整が可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来のチャック装置と比較して主軸の取付穴内においてより正確にチャック本体を半径方向に位置決めすることができ、且つ、チャック本体の受容孔内にワーク又は工具を保持するときに主軸の取付穴内におけるチャック本体の回転軸線方向位置を変化させることがないので、ワーク又は工具を正確に主軸に位置決めして保持することができ、加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明のチャック装置を備えた工作機械の主軸の断面図、図２は図１に示されているチャック装置を先端側から見た平面図、図３はチャック装置の動作を説明するための説明図、図４は本発明のチャック装置の他の実施形態を示している断面図である。
【００１３】
本発明のチャック装置１１は、工作機械の主軸１３に設けられ、主軸１３にワーク又は工具１５を保持するために使用される。本発明を利用できる工作機械には、旋盤、内面研削盤、フライス盤、マシニングセンタなどが含まれる。
【００１４】
図１を参照すると、工作機械は、軸受１７によって主軸頭１９に回転可能に支持されている主軸１３を備えており、この主軸１３の先端部には回転軸線１６方向に延びる取付穴２１が形成されている。チャック装置１１は主軸１３の取付穴２１に嵌着される円筒状のチャック本体２３を備え、チャック本体２３の先端部には、回転軸線１６に沿って延び且つワーク又は工具１５を受容する受容孔２５が形成されている。受容孔２５の周壁２７を受容孔２５内に挿入したワーク又は工具１５の周囲に圧接させることを可能とさせるために、この受容孔２５の周壁は、図２に示されているように、チャック本体２３の先端部において、回転軸線方向に延びるスリット２９によって複数に分割され、半径方向内方に傾倒できるようになっている。図１及び図２に示されている実施形態では、三つのスリット２９が受容孔２５の周壁２７に形成されているが、二つ又は四つ以上のスリットを受容孔２５の周壁２７に形成することも可能である。スリット２９は、受容孔２５の各周壁２７がワーク又は工具１５の周囲に均等な力を作用させるように回転軸線１６周りに均等な間隔で形成されることが好ましい。また、受容孔２５の隣接する周壁２７が互いに干渉せずに半径方向内方に傾倒する余地を与えるように、スリット２９は少なくとも先端側部分において周方向に所定の幅を有したものになっている。
【００１５】
受容孔２５を取り囲む分割された周壁２７からは、それぞれ、半径方向外方にレバー部３１が延びている。受容孔２５の周壁２７は、チャック本体２３の基部（主軸後端側の部分）に片持ち支持された状態になっているので、レバー部押圧手段でこのレバー部３１を回転軸線１６方向に主軸１３の先端部に向かって押圧することにより、レバー部３１に接続した受容孔２５の周壁２７を半径方向内方に傾倒させることができる。
【００１６】
図１に示されている実施形態では、レバー部押圧手段は、主軸１３の先端部に形成された環状のピストン室３３内に回転軸線１６方向に移動可能に収容されている環状のピストン３５と、ピストン３５から環状のピストン室３３の内周壁に沿ってレバー部３１に向かって延びる筒状の延長部３７とにより構成されており、ピストン３５がピストン室３３内において回転軸線１６方向に主軸先端に向かって移動したときに延長部３７がレバー部３１に当接しこれを回転軸線１６方向に押圧するようになっている。小さな力で受容孔２５の周壁２７を傾倒させるために、延長部３７はレバー部３１の半径方向最外端部に当接することが好ましい。
【００１７】
ピストン室３３には、さらに、ピストン３５を回転軸線１６方向に主軸先端に向かって付勢する複数の付勢ばね３９が周方向に離間して設けられているが、図１ではそのうちの一つの付勢ばね３９のみが図示されている。ピストン３５は、これら付勢ばね３９によって主軸先端に向けて常時付勢されており、通常は、ピストン３５に連動する延長部３７がレバー部３１を押圧して受容孔２５の周壁２７をワーク又は工具１５に圧接させている。したがって、ワーク又は工具１５を受容孔２５から解放して取り外すためには、付勢ばね３９の付勢力に抗してピストン３５を主軸後端側に移動させ、延長部３７によるレバー部３１の押圧を解除する必要がある。このために、図１の実施形態では、ピストン室３３の主軸先端側空間３３ａに作動流体を供給するようにしている。
【００１８】
詳細には、主軸頭１９に設けられた作動流体供給路４１と主軸に設けられた作動流体用連通路４３とを介してピストン室３３の主軸先端側空間３３ａに作動流体を供給している。さらに、静止部である主軸頭１９に設けられた作動流体供給路４１と、回転部である主軸１３に設けられた作動流体用連通路４３とを常時連通させるために、その間に、主軸１３と主軸頭１９との境界面に形成された環状溝４５を介在させている。環状溝４５は、主軸１３側の境界面（主軸１３の外周面）に設けられてもよく、主軸頭１９側の境界面（主軸頭１９の内周面）に設けられてもよい。また、ピストン室３３の後方側（主軸１３の先端部から遠い側）に設けられた作動流体用連通路４３からピストン室３３の主軸先端側空間３３ａに作動流体を供給するために、回転軸線１６方向にピストン室３３を横断すると共にピストン３５を貫通して延びる連通管４７が用いられている。この連通管４７の内部には内部流路４７ａが形成されており、その一端が作動流体用連通路４３に、他端がピストン室３３の主軸先端側空間３３ａに接続されている。なお、連通管４７はその両端部をピストン室３３の周囲壁に固定されているので、ピストン３５がピストン室３３を移動する際には、ピストン３５が連通管４７上を摺動する。
【００１９】
上記のような構成のレバー部押圧手段を使用すると、ピストン室３３の主軸先端側空間３３ａへの作動流体の供給が停止されピストン３５が付勢ばね３９によって主軸先端側に移動するときに、ピストン室３３の主軸後端側空間３３ｂでは瞬間的に負圧が発生する。このような負圧が発生すると、延長部３７はピストン３５からピストン室３３の内周壁に沿って延びているため、この負圧がピストン３５及び延長部３７の内周面と主軸１３との境界面４９に作用し、外部からこの境界面４９に異物を吸引し、延長部３７の動作を阻害するおそれがある。そこで、本実施形態では、主軸頭１９のシール用空気供給路５１から主軸１３のシール用空気連通路５３及び延長部３７のシール用空気連通路５５を介して延長部３７の内周面と主軸１３との境界面４９に正圧の空気を供給し、エアシールを形成させている。なお、延長部３７の外周面と主軸１３との境界面には、延長部３７が回転軸線１６方向に移動しても主軸１３のシール用空気連通路５３と延長部３７のシール用空気連通路５５とが連通するように回転軸線１６方向に延びる細長い連通溝５７が形成されていると共に、延長部３７の内周面と主軸１３との境界面４９には、延長部３７の内周面と主軸１３との間を全周にわたってシールするために、環状溝５９が形成されている。
【００２０】
前述したように主軸１３の取付穴２１とチャック本体２３とは螺着されているので、チャック本体２３を回転させることにより、取付穴２１内におけるチャック本体２３の回転軸線方向位置を調整することができる。このチャック本体２３の回転軸線方向位置の調整を容易にするために、チャック本体２３のレバー部３１の外周面に、図２に示されているような歯車６１をさらに形成して、この歯車６１にレバー部３１の外周よりも小径の小歯車６３を係合させている。また、調整後に小歯車６３が回転して取付穴２１内におけるチャック本体２３の回転軸線方向位置が変化しないように、小歯車６３から延びるシャフト６５の周面に当接し小歯車６３の回転を防止するための止めピン６７がさらに設けられている。この止めピン６７は、小歯車６３、レバー部３１の歯車６１、チャック本体２３の雄ねじ部及び取付穴２１の雌ねじ部と共に、チャック本体２３を主軸１３の取付穴２１に固定するための固定手段を構成している。
【００２１】
次に、図１に示されている実施形態のチャック装置１１の動作について説明する。ここでは、説明の便宜上、チャック装置１１にワーク１５を保持するものとして説明するが、ワークに代えて工具を保持できることはもちろんである。チャック装置１１にワーク１５を保持するために、チャック本体２３の受容孔２５にワーク１５を挿入するときには、作動流体供給源（図示せず）から、主軸頭１９の作動流体供給路４１、環状溝４５、主軸１３の作動流体用連通路４３及び連通管４７の内部通路４７ａを通してピストン室３３の主軸先端側空間３３ａに作動流体を供給し、ピストン３５を回転軸線１６方向に後方に向けて移動させる。このとき、ピストン室３３の主軸後端側空間３３ｂの空気は図示されていない排出路を通して外部に排出されるので、ピストン３５の移動を妨げることはない。すると、ピストン３５に連動して延長部３７が主軸１３の後方に向けて移動して、延長部３７によるチャック本体２３のレバー部３１の押圧が解除され、チャック本体２３の受容孔２５の周壁２７が図３（ｂ）に示されている圧接位置から図３（ａ）に示されている解放位置に戻る。この解放位置のときに、チャック本体２３の受容孔２５にワーク１５を挿入する。
【００２２】
チャック本体２３の受容孔２５に挿入されたワーク１５を保持するときには、作動流体供給源からの作動流体の供給を停止させる。すると、ピストン室３３の主軸先端側空間３ａの作動流体の圧力が低下して、ピストン３５が、付勢ばね３９の付勢力により、主軸先端に向けて移動する。同時に、ピストン３５に連動して、延長部３７が主軸先端に向けて移動し、チャック本体２３のレバー部３１を押圧する。この結果、図３（ｂ）に示されているように、レバー部３１に接続される受容孔２５の周壁２７が半径方向内方に傾倒するので、周壁２７が受容孔２５内のワーク１５の周囲に圧接し、受容孔２５内にワーク１５を保持することができる。なお、ピストン３５が主軸先端に向けて移動するときに、ピストン室３３の主軸後端側空間３３ｂには瞬間的に負圧が発生してピストン３５及び延長部３７の内周面と主軸１３との境界面４９に作用することがあるが、シール用空気供給源（図示せず）から、主軸頭１９のシール用空気供給路５１、主軸１３のシール用空気連通路５３及び延長部３７のシール用空気連通路５５を通してピストン３５及び延長部３７の内周面と主軸１３との境界面４９に正圧の空気を供給しているので、この境界面４９に外部から異物が吸引されることは防止される。
【００２３】
このように、本発明のチャック装置１１では、受容孔２５内に挿入されたワーク１５が、ピストン３５、延長部３７及びレバー部３１を介して付勢ばね３９の作用を受けた受容孔２５の周壁２７によって把持され、受容孔２５内に保持される。したがって、受容孔２５の周壁２７がワーク１５に作用させる把持力は概ね付勢ばね３９の強さに依存して決まり、一定以上の大きさの把持力をワーク１５に作用させることがないので、過大な力をワーク１５に作用させてワーク１５を変形させることを防止できる。
【００２４】
さらに、本発明のチャック装置１１においては、ワーク１５の把持力を調整することができる。把持力を調整することが所望されるときには、止めピン６７を緩めて、小歯車６３を回転させる。この小歯車６３の回転により、小歯車６３に係合する歯車６１を備えたレバー部３１が回転し、チャック本体２３がこれと螺合する主軸１３の取付穴２１内を回転軸線１６方向に移動する。このように小歯車６３を回転させれば、レバー部３１の外周面の歯車６１と小歯車６３とのギア比のため、チャック本体２３を直接的に回転させる場合と比較して、チャック本体２３の回転の微細な調整が可能となる。一方、延長部３７は、ピストン３５と連動しているので、ピストン３５がピストン室３３内において最も主軸先端側の位置まで移動したときに最も主軸先端側に位置することになる。すなわち、延長部３７の先端には、主軸先端側限界位置がある。よって、チャック本体２３を回転軸線１６方向に移動させることにより、延長部３７がレバー部３１を押圧したときのレバー部３１の移動量を調整することができ、その結果、受容孔２５の周壁２７がワーク１５に圧接する力（すなわち、把持力）を調整することができる。そして、チャック装置１１の把持力を適正な大きさに調整した後、再び止めピン６７をシャフト６５に締め付けて小歯車６３が回転しないようにする。これにより、小歯車６３と係合するレバー部３１を有したチャック本体２３が回転できなくなり、チャック本体２３はその雄ねじ部と主軸１３の取付穴２１の雌ねじ部との係合との複合作用で、主軸１３の取付穴２１に固定され、加工の際にチャック本体２３及びそれに保持されるワーク１５の回転軸線方向位置が変動することが防止される。
【００２５】
以上、図示されている実施形態に基づいて、本発明のチャック装置１１を説明した。しかしながら、本発明のチャック装置１１は、図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、ピストン３５の延長部３７とチャック本体２３のレバー部３１との当接部は、図４に示されているように、傾斜面になっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のチャック装置を備えた工作機械の主軸の断面図である。
【図２】図１に示されているチャック装置を先端側から見た平面図である。
【図３】チャック装置の動作を説明するための説明図である。
【図４】本発明のチャック装置の他の実施形態を示している断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１    チャック装置
１３    主軸
１５    ワーク又は工具
２１    取付穴
２３    チャック本体
２５    受容孔
２７    周壁
２９    スリット
３１    レバー部
３３    ピストン室
３５    ピストン
３７    延長部
３９    付勢ばね
６１    歯車
６３    小歯車
６７    止めピン
【図１】
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【図２】
2006123098.tif 000004
【図３】
2006123098.tif 000005
【図４】
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