(57)【要約】【課題】各スピンドルに対するドリルの取付作業を短時間で行うことのできるコレットチャック機構を備えた小型多軸ボール盤・タップ盤を提案することにある。【解決手段】小型多軸ボール盤・タップ盤１の各スピンドル１０には、その円環状段面１６に当接した状態で、コレット用円筒３０がねじ込み固定され、このコレット用円筒３０の先端には先端側に向かって窄まった形状のコレット部３８が形成されている。ここに、先端側からチャッキング用円筒４０を装着し、先端側からドリル５０のシャンク５１をコレット部３８に挿入した状態で、チャッキング用円筒４０をねじ込むことにより、ドリル５０がコレット部３８にチャッキングされる。コレット用円筒３０の後端からドリル先端５２までの長さＬがチャッキング時に変動しないので、多数のスピンドル１０にドリル５０を取り付ける作業を短時間で簡単に行うことができる。【選択図】図２
2011056590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド（２）に取り付けられている複数本のスピンドル（１０）のそれぞれに刃具（５０）を取り付けるためのコレットチャック機構（２０）を備えた小型多軸ボール盤・タップ盤（１）であって、
各スピンドル（１０）の先端部にねじ込み固定されたコレット用円筒（３０）と、
前記コレット用円筒（３０）の先端部にねじ込み固定されたチャッキング用円筒（４０）と、
前記チャッキング用円筒（４０）によって前記コレット用円筒（３０）に対して同軸状態にチャッキングされている刃具（５０）とを有しており、
前記スピンドル（１０）は、その先端部の円形外周面に形成したスピンドル側雄ねじ部（１８）と、当該スピンドル側雄ねじ部（１８）よりも後側の部位に形成した前記コレット用円筒（３０）の円環状後端面（３５）に当接している円環状段面（１６）とを備えており、
前記コレット用円筒（３０）は前側円筒部分（３１）および後側円筒部分（３２）を備えており、前記後側円筒部分（３２）は、その後端開口（３３）から前記スピンドル（１０）の先端部を挿入可能であり、その円形内周面には前記スピンドル側雄ねじ部（１８）をねじ込み可能なコレット側雌ねじ部（３４ｂ）が形成されており、前記前側円筒部分（３１）は、その後側の部位の円形外周面にコレット側雄ねじ部（３６）が形成され、その前側の部位には、その円環状先端面（３７）から後方に延びる円周方向に所定の角度間隔で形成したスリット（３９）を備えたコレット部（３８）が形成され、当該コレット部（３８）の先端側の円形外周面部分は前記円環状先端面（３７）に向かって先細りのテーパ付き外周面部分（３８ａ）となっており、
前記チャッキング用円筒（４０）は、その後端開口（４１）から前記コレット用円筒（３０）の前記前側円筒部分（３１）を挿入可能であり、その円形内周面の後側の部位には、前記コレット用円筒（３０）の前記コレット側雄ねじ部（３６）をねじ込み可能なチャッキング側雌ねじ部（４２）が形成され、当該チャッキング用雌ねじ部（４２）の前側の部位は、前記コレット部（３８）を半径方向の内方に押し込むために、当該チャッキング用円筒（４０）の円環状先端面に向けて窄まっているテーパ付き内周面部分（４４）を備えたチャッキング部（４５）となっており、
前記チャッキング用円筒（４０）の後端開口（４１）から前記コレット用円筒（３０）のコレット部（３８）を挿入し、前記チャッキング用円筒（４０）の先端開口から前記コレット部（３８）の内部に前記刃具（５０）のシャンク（５１）を挿入し、前記チャッキング用円筒（４０）を回して前記チャッキング側雌ねじ部（４２）に前記コレット側雄ねじ部（３６）をねじ込むことにより、前記刃具（５０）がチャッキングされていることを特徴とする小型多軸ボール盤・タップ盤（１）。
【請求項２】
前記スピンドル（１０）における前記スピンドル側雄ねじ部（１８）の後側および先端側には軸部分（１５、１９）が形成されており、
前記コレット用円筒（３０）の前記後側円筒分（３２）の円形内周面における前記コレット側雌ねじ部（３４ｂ）の後側および先端側には、それぞれ前記軸部分（１５、１９）が嵌り込む円形内周面部分（３４ａ、３４ｃ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の小型多軸ボール盤・タップ盤（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに多数の穴開け加工、タップ加工を行う小型多軸ボール盤・タップ盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような小型多軸穴加工盤においては、多軸のスピンドルのそれぞれにコレットチャックを介して穴開け用のドリルあるいはタップ加工用のタップが取り付けられている。加工対象のワークに応じた刃具（ドリル、タップ）をコレットチャックを用いて各スピンドルの先端に取り付ける場合には、それぞれの穴加工位置に応じた長さとなるように各スピンドルに刃具を取り付ける作業が必要になる。
【０００３】
従来における小型多軸ボール盤・タップ盤においては、一般に、特許文献１の図３に開示されている引き込み式のコレットチャックを用いて、刃具を多軸のスピンドルのそれぞれに取り付けるようにしている。引き込み式のコレットチャックでは、先端側に向かって広がっているコレットを、スピンドルの先端に固定した円筒部にねじ込む（スピンドル側に引き込む）ことにより、当該コレットを内側に窄めて、そこに差し込まれている刃具のシャンクをチャッキングしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−７９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、このようなコレットチャックを備えた小型多軸ボール盤・タップ盤においては、段取り替時などに各スピンドルにチャッキングされた刃具の突出長さを調整する調整作業に時間が掛かるという問題点がある。すなわち、コレットに刃具のシャンクを差し込み、この状態でコレットをスピンドルの先端にねじ込む必要があるので、ねじ込み代が変わると、スピンドル先端面から刃具先端までの長さが変動してしまう。このため、刃具の突出長さを調整しながらチャッキングを繰り返して、スピンドル先端から刃具先端までの長さを適切な寸法となるように設定する必要があり、このような作業を多軸のスピンドルのそれぞれについて行う必要がある。このため、刃具の取付作業には多くの時間を必要とし、これが、小型多軸ボール盤・タップ盤の生産性低下の大きな要因となっている。
【０００６】
本発明の課題は、この点に鑑みて、各スピンドルに対する刃具の取付作業を短時間で行うことのできるコレットチャック機構を備えた小型多軸ボール盤・タップ盤を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、ヘッド（２）に取り付けられている複数本のスピンドル（１０）のそれぞれに刃具（５０）を取り付けるためのコレットチャック機構（２０）を備えた小型多軸ボール盤・タップ盤（１）であって、次の構成を備えたことを特徴としている。（なお、括弧付きの符号は後述の実施の形態において用いたものであり、理解を容易にすることを目的として付けたものであり、本願発明を実施の形態に限定することを意図したものではない。）
【０００８】
すなわち、各スピンドル（１０）の先端部にねじ込み固定されたコレット用円筒（３０）と、前記コレット用円筒（３０）の先端部にねじ込み固定されたチャッキング用円筒（４０）と、前記チャッキング用円筒（４０）によって前記コレット用円筒（３０）に対して同軸状態にチャッキングされている刃具（５０）とを有している。
【０００９】
前記スピンドル（１０）は、その先端部の円形外周面に形成したスピンドル側雄ねじ部（１８）と、当該スピンドル側雄ねじ部（１８）よりも後側の部位に形成した前記コレット用円筒（３０）の円環状後端面（３５）に当接している円環状段面（１６）とを備えている。
【００１０】
前記コレット用円筒（３０）は前側円筒部分（３１）および後側円筒部分（３２）を備えている。前記後側円筒部分（３２）は、その後端開口（３３）から前記スピンドル（１０）の先端部を挿入可能であり、その円形内周面には前記スピンドル側雄ねじ部（１８）をねじ込み可能なコレット側雌ねじ部（３４ｂ）が形成されている。前記前側円筒部分（３１）は、その後側の部位の円形外周面にコレット側雄ねじ部（３６）が形成され、その前側の部位には、その円環状先端面（３７）から後方に延びる円周方向に所定の角度間隔で形成したスリット（３９）を備えたコレット部（３８）が形成され、当該コレット部（３８）の先端側の円形外周面部分は前記円環状先端面（３７）に向かって先細りのテーパ付き外周面部分（３８ａ）となっている。
【００１１】
前記チャッキング用円筒（４０）は、その後端開口（４１）から前記コレット用円筒（３０）の前記前側円筒部分（３１）を挿入可能であり、その円形内周面の後側の部位には、前記コレット用円筒（３０）の前記コレット側雄ねじ部（３６）をねじ込み可能なチャッキング側雌ねじ部（４２）が形成され、当該チャッキング用雌ねじ部（４２）の前側の部位は、前記コレット部（３８）を半径方向の内方に押し込むために、当該チャッキング用円筒（４０）の円環状先端面に向けて窄まっているテーパ付き内周面部分（４４）を備えたチャッキング部（４５）となっている。
【００１２】
前記チャッキング用円筒（４０）の後端開口（４１）から前記コレット用円筒（３０）のコレット部（３８）を挿入し、前記チャッキング用円筒（４０）の先端開口から前記コレット部（３８）の内部に前記刃具（５０）のシャンク（５１）を挿入し、前記チャッキング用円筒（４０）を回して前記チャッキング側雌ねじ部（４２）に前記コレット側雄ねじ部（３６）をねじ込むことにより、前記刃具（５０）がチャッキングされている。
【００１３】
ここで、本発明においては、前記スピンドル（１０）における前記スピンドル側雄ねじ部（１８）の後側および先端側には軸部分（１５、１９）を形成し、前記コレット用円筒（３０）の前記後側円筒部分（３２）の円形内周面における前記コレット側雌ねじ部（３４ｂ）後側および先端側に、前記軸部分（１５、１９）が嵌り込む円形内周面部分（３４ａ、３４ｃ）を形成しておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の小型多軸ボール盤・タップ盤においては、チャッキング用円筒の後端開口から挿入されているコレット用円筒の先端開口に刃具のシャンクを挿入し、この状態でチャッキング用円筒を回す。これにより、コレット用円筒の先端側のコレット部がチャッキング用円筒のチャッキング部によって押し窄められてコレット部に刃具のシャンクがチャッキングされた状態が形成される。チャッキング時に刃具がその軸線方向に移動することがないので、コレット用円筒の後端面から刃具先端までの長さが変化することなく、チャッキングされた状態が形成される。
【００１５】
この状態で、コレット用円筒の後端開口にスピンドルの先端部を挿入して、当該コレット用円筒を回すと、そのコレット側雌ねじ部にスピンドル側雄ねじ部がねじ込まれる。コレット用円筒の円環状後端面がスピンドル側の円環状段面に当接するまでねじ込まれる。したがって、スピンドルの当該円環状段面が基準面となり、ここから刃具先端までの長さは、コレット用円筒の後端から刃具先端までの長さと同一となる。また、スピンドルの軸部分がコレット用円筒の円形内周面部分に嵌り込み、これらの間で精度良く芯出しが行われる。よって、スピンドルと、コレット用円筒の先端にチャッキングされた刃具とが芯振れなく連結される。
【００１６】
よって、機外セット治具などを用いて、コレット用円筒に刃具のシャンクを挿入して、当該コレット用円筒の後端から刃具先端までの長さを目標寸法になるように設定し、この状態でチャッキング用円筒を用いてシャンクをコレット用円筒にチャッキングすれば、刃具チャッキング後のコレット用円筒をスピンドルの先端にねじ込み固定するだけで、刃具が適切な突出状態で芯振れなくスピンドルに取り付けられた状態になる。よって、従来の小型多軸ボール盤・タップ盤における場合に比べて、刃具の取付作業を極めて短時間で行うことができ、穴開け、タップ加工の作業性が大幅に改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】小型多軸ボール盤・タップ盤のヘッドに取り付けられているスピンドル、コレットチャック機構およびドリルを示す部分断面図である。
【図２】（ａ）は図１のスピンドル、コレットチャック機構およびドリルを示す斜視図であり、（ｂ）はその分解斜視図であり、（ｃ）はコレットチャック機構の分解斜視図である。
【図３】（ａ）はスピンドルを示す側面図であり、一部を断面として示してあり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線で切断した部分の横断面図である。
【図４】（ａ）はコレット用円筒を示す側面図、（ｂ）はその先端面を示す端面図、（ｃ）はそのＢ−Ｂ線で切断した部分を示す横断面図、（ｄ）はその縦断面図である。
【図５】（ａ）はチャッキング用円筒を示す側面図、（ｂ）はその先端面を示す端面図、（ｃ）はその縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照して本発明を適用した小型多軸ボール盤・タップ盤の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態に係る小型多軸ボール盤・タップ盤の基本構成は一般的に使用されているものと同様であるので、以下の説明においてはコレットチャック機構の部分を中心に説明する。
【００１９】
図１は小型多軸ボール盤・タップ盤のヘッドに取り付けられているスピンドル、コレットチャック機構および刃具（本例ではドリル）を示す部分断面図である。図２（ａ）は図１のスピンドル、コレットチャック機構およびドリルを示す斜視図であり、図２（ｂ）はその分解斜視図であり、（ｃ）はコレットチャック機構の分解斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る小型多軸ボール盤・タップ盤１は、固定板式あるいは可動腕式などのスピンドル取付用のヘッド２を備えており、ここに多数本のスピンドルがその中心軸線回りに回転可能な状態で取り付けられている。図１においては１本のスピンドル１０のみを示してある。
【００２１】
スピンドル１０の軸部分１１は、スラスト軸受け３、円筒状のメタル軸受け４を介して回転可能な状態でヘッド２に取り付けられている。スピンドル１０の後端（図における上端）は、例えば、ユニバーサル継ぎ手５を介して連結ロッド６に連結されている。連結ロッド６には不図示の主軸モータからの回転力が伝達される。
【００２２】
図１および図２に示すように、スピンドル１０の先端には同軸状態でコレットチャック機構２０がねじ込み固定されており、このコレットチャック機構２０の先端側に同軸状態でドリル５０がチャッキングされている。コレットチャック機構２０は、スピンドル１０の先端部にねじ込み固定されているコレット用円筒３０と、このコレット用円筒３０の先端側に同軸状態でねじ込み固定されているチャッキング用円筒４０とを備えている。
【００２３】
図３（ａ）はスピンドル１０を示す側面図であり、その先端部分および後端部分を断面で示してある。図３（ｂ）はそのＡ−Ａ線で切断した部分の横断面図である。スピンドル１０はヘッド２の側に支持されている一定の外径の軸部分１１を備えており、この軸部分１１の後端部にはユニバーサル継ぎ手５に対してねじ込み固定するための雄ねじ部１２が形成されている。軸部分１１の先端には、これよりも大径の軸部分１３が連続しており、当該軸部分１３の前側の外周面部分は図３（ｂ）に断面を示すように八角形輪郭の工具係合面１４となっている。
【００２４】
軸部分１３の先端には、これよりも小径の軸部分１５が連続しており、これらの軸部分１３、１５の間には円環状段面１６が形成されている。軸部分１５の先端にはスピンドル側雄ねじ部１８が形成されている。スピンドル側雄ねじ部１８の先端には、これよりも小径の先端軸部分１９が形成されており、これらの部分１８、１９の間には円環状段面１７が形成されている。このように、本例では、軸部分１５および円環状段面１６からなるインロー部分と、先端軸部分１９および円環状段面１７からなるインロー部分からなる二段のインロー部分を備えている。先端側のインロー部分を省略して一段のインロー部分のみとすることも場合によっては可能である。
【００２５】
次に、このスピンドル１０の先端側に同軸状態にねじ込み固定されているコレットチャック機構２０を構成しているコレット用円筒３０およびチャッキン用円筒４０について説明する。
【００２６】
図４（ａ）はコレット用円筒３０を示す側面図、図４（ｂ）はその先端面を示す端面図、図４（ｃ）はそのＢ−Ｂ線で切断した部分を示す横断面図であり、図４（ｄ）はその縦断面図である。コレット用円筒３０は前側円筒部分３１と、この後端に同軸状に連続している一回り大きな外径の後側円筒部分３２とを備えている。
【００２７】
後側円筒部分３２は、その後端開口３３からスピンドル１０の先端側の部分（軸部分１５、スピンドル側雄ねじ部１８、先端軸部分１９）を受け入れ可能な内周面形状となっている。すなわち、この後側円筒部分３２の円形内周面における後端開口３３に連続する部分は軸部分１５を嵌め込み可能な内径の円形内周面部分３４ａであり、これに続く部分には、スピンドル側雄ねじ部１８をねじ込み可能なコレット側雌ねじ部３４ｂが形成されており、この前側には、先端軸部分１９を嵌め込み可能な小径の円形内周面部分３４ｃが形成されている。また、後側円筒部分３２の先端側の外周面部分には図４（ｃ）に示すように八角形輪郭の工具係合面３２ａとなっている。
【００２８】
この後側円筒部分３２にスピンドル１０の先端側の部分を挿入してねじ込むと、当該後側円筒部分３２の円環状後端面３５にスピンドル側の円環状段面１６が当接して、これらの軸線方向の位置が規定される。また、スピンドル１０の軸部分１５および先端軸部分１９が、それぞれ、後側円筒部分３２の円形内周面部分３４ａおよび３４ｃに嵌り込むことにより、これらの間の芯出しが行われる。
【００２９】
次に、コレット用円筒３０の前側円筒部分３１は、その後側の部位の円形外周面部分にコレット側雄ねじ部３６が形成されている。このコレット側雄ねじ部３６よりも前側の部位から円環状先端面３７までの間はコレット部３８となっており、ここには、その円環状先端面３７から後方に直線状に延びるスリット３９が形成されている。スリット３９は図４（ｂ）に示すように円周方向に９０度の等角度間隔で４本形成されている。また、このコレット部３８の先端側の円形外周面部分は円環状先端面３７に向かって先細りのテーパ付き外周面部分３８ａとなっている。
【００３０】
次に、図５（ａ）はチャッキング用円筒４０を示す側面図であり、図５（ｂ）はその先端面を示す端面図であり、図５（ｃ）はその縦断面図である。チャッキング用円筒４０は、その後端開口４１からコレット用円筒３０の前側円筒部分３１を挿入可能な内径および長さのものである。当該チャッキング用円筒４０の円形内周面の後側の部位には、コレット用円筒３０のコレット側雄ねじ部３６をねじ込み可能なチャッキング側雌ねじ部４２が形成されている。このチャッキング側雌ねじ部４２の先端側の部位は、前記コレット部分を半径方向の内方に押し込むために、その円環状先端面４３に向けて窄まっているテーパ付き内周面部分４４を備えたチャッキング部４５となっている。このチャッキング部４５の外周面部分は図５（ｂ）に示すように八角形輪郭の工具係合面４６となっている。
【００３１】
（ドリルのチャッキング）
本例のコレットチャック機構２０においては次のようにドリル５０のチャッキングが行われる。チャッキング用円筒４０の後端開口４１からコレット用円筒３０の前側円筒部分３１を挿入し、チャッキング用円筒４０の先端側からコレット用円筒３０の先端側のコレット部３８に、ドリル５０のシャンク５１を挿入する。
【００３２】
この状態で、コレット用円筒３０を固定し、チャッキング用円筒４０を回すことにより、コレット用円筒３０の先端側のコレット部３８がチャッキング用円筒４０のチャッキング部４５によって押し窄められてコレット部３８にドリル５０のシャンク５１がチャッキングされた状態が形成される。このチャッキング時にドリル５０がその軸線方向に移動することがないので、コレット用円筒３０の円環状後端面３５からドリル先端５２までの長さＬが変化することなく、チャッキングされた状態が形成される。
【００３３】
この状態で、コレット用円筒３０の後端開口３３にスピンドル１０の先端側の部分を挿入して、当該コレット用円筒３０を回してコレット側雌ねじ部３４ｂにスピンドル側雄ねじ部１８をねじ込む。コレット用円筒３０の円環状後端面３５がスピンドル側の円環状段面１６に当接するまでねじ込む。
【００３４】
この結果、スピンドル１０の円環状段面１６からドリル先端５２までの突出量がＬの状態で、ドリル５０がスピンドル１０に取り付けられた状態になる。すなわち、円環状段面１６が円環状後端面３５に当接して、これらの軸方向の位置が精度良く規定される。また、スピンドル１０の軸部分１５および先端軸部分１９がコレット用円筒３０の円形内周面部分３４ａ、３４ｃに嵌り込み、これらの係合によって、双方の部材１０、３０の芯振れが防止される。よって、スピンドル１０と、コレット用円筒３０の先端にチャッキングされているドリル５０とが精度良く芯出しされた状態が形成される。
【符号の説明】
【００３５】
１    小型多軸ボール盤・タップ盤
２    ヘッド
３    スラスト軸受け
４    メタル軸受け
５    ユニバーサル継ぎ手
６    連結ロッド
１０  スピンドル
１１  軸部分
１２  雄ねじ部
１３  軸部分
１４  工具係合面
１５  軸部分
１６、１７  円環状段面
１８  スピンドル側雄ねじ部
１９  先端軸部分
２０  コレットチャック機構
３０  コレット用円筒
３１  前側円筒部分
３２  後側円筒部分
３３  後端開口
３４ａ  円形内周面部分
３４ｂ  コレット側雌ねじ部
３４ｃ  円形内周面部分
３５  円環状後端面
３６  コレット側雄ねじ部
３７  円環状先端面
３８  コレット部
３８ａ  テーパ付き外周面部分
３９  スリット
４０  チャッキング用円筒
４１  後端開口
４２  チャッキング側雌ネジ部
４３  円環状先端面
４５  チャッキング部
４６  工具係合面
５０  ドリル
５１  シャンク
５２  ドリル先端
【図１】
2011056590.tif 000003
【図２】
2011056590.tif 000004
【図３】
2011056590.tif 000005
【図４】
2011056590.tif 000006
【図５】
2011056590.tif 000007