(57)【要約】  【課題】工具ホルダーにおいて締付力を確保しながら剛性の高いチャック構造を提供することを課題とする。  【解決手段】工具ホルダー用のチャック構造として、外周面に先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒と、チャック筒の基端側に一体に形成される外周面に第一の雄ねじが形成されるチャク筒ねじ部と、チャック筒の軸方向に移動可能に嵌合され前記チャック筒のテーパ面に密に嵌合する内周面を有し、外周面に第二の雄ねじが形成される筒状の締付リングと、前記チャック筒ねじ部及び締付リングに外嵌する筒体であって、内周面に前記第一の雄ねじに係合する第一の雌ねじと、前記第二の雄ねじに係合する第二の雌ねじとが形成されるロックリングとを設け、前記第一の雄ねじ及び第一の雌ねじ部分のピッチを、前記第二の雄ねじ及び第二の雌ねじ部分のピッチよりも大きくすることにより差動ねじを形成する。【選択図】  図１
2009028864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒と、
チャック筒の基端側に一体に形成される外周面に第一の雄ねじが形成される筒体であるチャク筒ねじ部と、
チャック筒の軸方向に移動可能に嵌合され前記チャック筒のテーパ面と略同一のテーパが形成された内周面を有し、外周面に第二の雄ねじが形成される筒状の締付リングと、
前記チャック筒ねじ部及び締付リングに外嵌する筒体であって、内周面に前記第一の雄ねじに係合する第一の雌ねじと、前記第二の雄ねじに係合する第二の雌ねじとが形成されるロックリングとを有する工具ホルダー用のチャック構造において、
前記第一の雄ねじ及び第一の雌ねじにより形成される第一ねじ部分のピッチが、前記第二の雄ねじ及び第二の雌ねじにより形成される第二ねじ部分のピッチよりも大きくなることにより差動ねじが形成される
工具ホルダー用チャック構造。
【請求項２】
前記チャック筒外周面の先端近傍もしくは締付リング内周面の先端近傍には先端側シーリングリングが固定されるとともに、
前記チャック筒外周面の基端近傍もしくは締付リング内周面の基端近傍には基端側シーリングリングが固定され、
先端側シーリングリングと基端側シーリングリングとの間のチャック筒外周面及び／又は締付リング内周面には潤滑油が封入される凹部が形成される
請求項１に記載の工具ホルダー用チャック構造。
【請求項３】
先端面に先端に向かうほど径が大きくなるテーパー穴が形成されるとともに、外周面に第一の雄ねじが形成されるコレットチャック本体と、
前記テーパー穴と略同一のテーパー面が外周に形成されるとともに、外周面先端に第二の雄ねじが形成されるテーパーコレットと、
コレットチャック本体の外周面およびテーパーコレット外周面先端に外嵌する筒体であって、内周面に前記第一の雄ねじに係合する第一の雌ねじと、前記第二の雄ねじに係合する第二の雌ねじとが形成されるロックリングとを有する工具ホルダー用のチャック構造において、
前記第一の雄ねじ及び第一の雌ねじにより形成される第一ねじ部分のピッチが、前記第二の雄ねじ及び第二の雌ねじにより形成される第二ねじ部分のピッチよりも大きくなることにより差動ねじが形成される
工具ホルダー用チャック構造。
【請求項４】
請求項１から３に記載の工具ホルダー用チャック構造を有する工具ホルダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマシニングセンタなどの工作機械のスピンドル軸にドリルなどの工具を固定するための工具ホルダーにおけるチャック機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタなどのスピンドル軸に工具を固定するための工具ホルダーの先端には、多くの場合工具を固定するためのチャック機構が形成されている。チャック機構として代表的なものとして、ミーリングチャックやコレットチャックがある。
ミーリングチャックは、図７に示すように外周面にテーパーが形成されたチャック筒２１０の外周に、チャック筒２１０と同じテーパーを内周に有するとともに、内周面にリテーナ２３０ａにより螺旋状に配列されたニードルローラー２３０を保持する筒状の締付リング２２０が外嵌されている。このような構造により、締付リング２２０を回転させてチャック筒２１０の基端側に移動させるとチャック筒２１０が締め付けられ、これによりチャック筒２１０内に挿入された工具を保持することができる。
コレットチャックは、図８に示すように、内周面にテーパーが形成されたコレットチャック本体３１０の内部に、外周面が密着するすり割り付きのテーパーコレット３２０を内嵌し、テーパーコレット３２０の後部に当接するとともに、コレットチャック本体３１０外周に形成された雄ねじに係合するロックナット３３０を供える。このような構造により、テーパーコレット３２０をコレットチャック本体３１０内に押し込むようにロックナット３３０を締め付けることで、テーパーコレット３２０が縮径し、これによってテーパーコレット３２０内部の工具を保持することができる。また、テーパーコレット３２０をはずす際には、ロックナット３３０をコレットチャック本体３１０から離れるように回転させると、テーパーコレット３２０先端近傍の外周に設けられた溝３２０ａと、ロックナット３３０内部に設けられた内方に張り出すフランジ部３３０ａとが係合しているので、ロックナット３３０とともにテーパーコレット３２０が移動し、テーパーコレット３２０を取り外すことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ミーリングチャックは、ニードルローラーによってチャック筒を締め付けるものであり締付力が強いが、締付リングとチャック筒とは線により接触することとなる。このため、振動が発生しやすく剛性に劣るという欠点がある。
一方、コレットチャックは、テーパーチャックとコレットチャック本体は面接触し、これをロックナットで押さえつけるので、剛性が高く振動しにくいが、締付力は弱くなるという問題がある。即ち、コレットチャックの締付力を強くするためにテーパーコレットのテーパーを小さくするとテーパーコレットを抜き取るために必要な力が大きくなるが、テーパーコレットとロックボルトとは板状のフランジによって支持されているのみなので、一定以上の力には耐えることができず破損してしまう。従って、コレットチャックのテーパーは一定値よりも小さくすることができず、結果として締付力が強くすることが困難であった。
本発明は、このよな問題に鑑みて、締付力を確保しながら剛性の高いチャック構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を有する。
請求項１に記載の発明は、工具ホルダー用のチャック構造として、外周面に先端に行くに従い径が小さくなるテーパ面が形成されたチャック筒と、チャック筒の基端側に一体に形成される外周面に第一の雄ねじが形成される筒体であるチャク筒ねじ部と、チャック筒の軸方向に移動可能に嵌合され前記チャック筒のテーパ面と略同一のテーパが形成された内周面を有し、外周面に第二の雄ねじが形成される筒状の締付リングと、前記チャック筒ねじ部及び締付リングに外嵌する筒体であって、内周面に前記第一の雄ねじに係合する第一の雌ねじと、前記第二の雄ねじに係合する第二の雌ねじとが形成されるロックリングとを有する。そして、前記第一の雄ねじ及び第一の雌ねじにより形成される第一ねじ部分のピッチが、前記第二の雄ねじ及び第二の雌ねじにより形成される第二ねじ部分のピッチよりも大きくなることにより差動ねじが形成される。このような構造によりロックリングを一方に回転させると、差動ネジにより締付リングがチャック筒に対して基端側に移動してチャック筒を締め付ける。
請求項２に記載の発明は、前記工具ホルダー用チャック構造において、前記チャック筒外周面の先端近傍もしくは締付リング内周面の先端近傍には先端側シーリングリングが固定されるとともに、前記チャック筒外周面の基端近傍もしくは締付リング内周面の基端近傍にはには基端側シーリングリングが固定される。そして、先端側シーリングリングと基端側シーリングリングとの間のチャック筒外周面及び／又は締付リング内周面には潤滑油が封入される凹部が形成される。
請求項３に記載の発明は、工具ホルダー用チャック構造として、先端面に先端に向かうほど径が大きくなるテーパー穴が形成されるとともに、外周面に第一の雄ねじが形成されるコレットチャック本体と、前記テーパー穴と略同一のテーパー面が外周面に形成されるとともに、先端外周面に第二の雄ねじが形成されるテーパーコレットと、コレットチャック本体の外周面およびテーパーコレット先端外周面に外嵌する筒体であって、内周面に前記第一の雄ねじに係合する第一の雌ねじと、前記第二の雄ねじに係合する第二の雌ねじとが形成されるロックリングとを有する。そして、前記第一の雄ねじ及び第一の雌ねじにより形成される第一ねじ部分のピッチが、前記第二の雄ねじ及び第二の雌ねじにより形成される第二ねじ部分のピッチよりも大きくなることにより差動ねじが形成される。このような構成により、ロックリングを一方向に回転させると、差動ネジによりテーパーコレットがコレットチャック本体側へ移動しテーパーコレットが締め付けられることとなる。また、逆に、ロックリングを逆方向に回すとテーパーコレットがコレットチャック本体から離れる方向へ移動する。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３に記載の工具ホルダー用チャック構造を有する工具ホルダーである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、差動ネジにより締付リングをチャック筒に対して移動させるので、回転力方向の力を軸方向の力に大きく拡大して変換することができるので、締付力を確保することができるとともに、各部材の接触部分はねじによる接触を含めて面接触により形成されることで、剛性を高くすることができる。
請求項２に記載の発明は、チャック筒外周面と締付リング内周面との間に潤滑油を封入することで振動を抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、差動ネジによってテーパーコレットをコレットチャック本体から離れる方向に大きな力で破損することなく移動させることできるので、コレットチャックのテーパーを従来のものよりも小さくすることができる。これにより、締付力を強くすることができるとともに、ふれ精度を向上させることもできる。また、各部材の接触部分はねじによる接触を含めて面接触により形成されることで、剛性も高く維持することができる。
請求項４に記載の発明は、剛性および締付力の強いチャックを有する工具ホルダーを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１に実施形態１に係る工具ホルダーＸの半断面図を示す。工具ホルダーＸは基端側にスピンドル軸に設けられるテーパー穴に嵌合する外周面をもつシャンク部５０と、シャンク部５０の先端側に一体に形成される鍔部６０とを有し、鍔部６０の更に先端側にチャック機構Ａが形成されている。図２に図１におけるチャック機構Ａ部分の拡大部分断面図を示す。チャック機構Ａは、鍔部６０の先端側に一体に形成される。外周にピッチ１ｍｍの第一の雄ねじ４１が形成された円筒状のチャック筒ねじ部４０、チャック筒ねじ部４０の先端側に一体に形成される外周面に先端に向かって径が小さくなるテーパー面が形成されるチャック筒１０、チャック筒１０の外周面に密に外嵌する内周面を有する筒状の締付リング２０、締付リング２０の外周とチャック筒ねじ部４０の外周とに外嵌する円筒状のロックリング３０とから構成される。シャンク部５０から鍔部６０にかけては一般的な工具ホルダーと同様の構成であり説明は省略する。
【０００７】
締付リング２０の外周面は先端側に向かって外径が大きくなるような段差が形成されており、基端側の外径が小さい方の外周面にはピッチ０．８ｍｍの第二の雄ねじ２１が形成されている。締付リング２０の内周面基端側近傍には、基端側シーリングリング２２ａが嵌る基端側シーリング用溝２２が形成されている。
チャック筒１０の外周面の先端近傍には、先端側シーリングリング１１ａが嵌る先端側シーリング用溝１１が外周に沿って形成され、また、中央部分には三筋の潤滑油を封入する潤滑油用溝１２が外周に沿って形成されている。
チャック筒１０の先端側シーリングリング１１ａと締付リング２０の基端側シーリングリグ２２ａとの間は液密状態となり、潤滑油用溝１２には潤滑油を封入される。封入された潤滑油は一部は先端側シーリングリング１１ａと基端側シーリングリグ２２ａとの間を満たすこととなる。
【０００８】
ロックリング３０の内周面は先端側に締付リング２０の先端側の外周面に緩やかに嵌合する程度の内径を有する部分が形成されるとともに、この基端側に締付リング２０の第二の雄ねじ２１に係合する第二の雌ねじ３２が形成され、さらに、基端側にチャック筒ねじ部４０の第一の雄ねじ４１に係合する第一の雌ねじ３１が形成されている。第二の雌ねじ３２と第一の雌ねじ３２との間にはリング状に溝が形成されている。ロックリング３０の外周面は、基端近傍に段差が形成されるとともに、中央近傍に締め付け用の工具を係合させる係合穴３３が形成されている。第一の雄ねじ４１と第一の雌ねじ３１とから形成される第一ねじ部分はピッチが１ｍｍであり、第二の雄ねじ２１と第二の雌ねじ３２とから形成される第二ねじ部分はピッチが０．８ｍｍであるので、ロックリング３０を一回転させると締付リング２０がチャック筒１０に対して差分である０．２ｍｍだけ進退することとなる。即ち、第一ねじ部分と第二ねじ部分とによりピッチ０．２ｍｍの差動ねじが構成されることとなる。
【０００９】
以上のような構成を有するチャック構造Ａは使用に際しては、締付リング２０を緩めた状態でチャック筒１０内に工具を挿入し、ロックリング３０を基端側に移動するように回動させる。これにより差動ねじが動作し締付リング２０がチャック筒１０に対して基端側に移動してチャック筒１０を締めつけ、これにより工具が固定される。図３に工具が固定された状態の工具ホルダーＸの半断面図を示す。そして、この状態でマシニングセンター等のスピンドル軸に固定して加工を行う。チャック構造Ａは、締付リング２０とチャック筒１０との間に潤滑油が封入されているので振動が抑えられ、また、締付リング２０とチャック筒１０と一体に形成されるチャック筒ねじ部４０とはロックリング３０により一体に固定されるので剛性が高くなる。
【００１０】
（実施形態２）
図４に実施形態２に係る工具ホルダーＹの半断面図を示す。工具ホルダーＹは基端側にスピンドル軸に設けられるテーパー穴に嵌合する外周面をもつシャンク部１１０と、シャンク部１１０の先端側に摺動可能に嵌合するリング状の鍔部１２０とを有し、鍔部１２０の更に先端側にチャック機構Ｂが形成されている。図５に図４におけるチャック機構Ｂを示す拡大部分断面図を示す。チャック機構Ｂは、シャンク部１１０の先端側に一体に形成されるコレットチャック本体８０と、テーパーコレット９０と、ロックリング１００とから構成される。シャンク部１１０および鍔部１２０は公知の構成であるので説明は省略する。
【００１１】
コレットチャック本体８０は、先端側に先端に向って径が大きくなるテーパー穴が形成される円筒状体である。ここではテーパー角は２度に設定している。コレットチャック本体８０の外周面は先端近傍で径が小さくなるように段差が形成され、この径が小さくなった先端側の外周面にはピッチ１ｍｍの第一の雄ねじ８１が形成されている。
テーパーコレット９０は、コレットチャック本体８０のテーパー穴に密に嵌入する外周を有する筒体であり、テーパー面には基端側に向うすり割り９１が形成されている。テーパーコレット９０の先端外周面にはピッチ０．８ｍｍの第二の雄ねじ９２が形成されている。
【００１２】
ロックリング１００は、コレットチャク本体８０の外周先端及びテーパーコレット９０の外周先端に外嵌する円筒体であり、基端側にはコレットチャック本体の先端に形成される第一の雄ねじ８１に係合する第一の雌ねじ１０１が形成され、先端側にはテーパーコレット９０先端に形成される第二の雄ねじ９２に係合する第二の雌ねじ１０２が形成される。第一の雄ねじ８１と第一の雌ねじ１０１とから形成される第一ねじ部分はピッチが１ｍｍであり、第二の雄ねじ９２と第二の雌ねじ１０２とから形成される第二ねじ部分はピッチが０．８ｍｍであるので、ロックリング１００を一回転させるとテーパーコレット９０がコレットチャック本体８０に対して差分である０．２ｍｍだけ進退することとなる。即ち、第一ねじ部分と第二ねじ部分によりピッチ０．２ｍｍの差動ねじが構成されることとなる。
【００１３】
以上のような構成を有するチャック構造Ｂは使用に際しては、テーパーコレット９０を緩めた状態でテーパーコレット９０内に工具を挿入し、ロックリング３０を基端側に移動するように回動させる。これにより差動ねじが動作し、テーパーコレット９０がコレットチャック本体８０に対して基端側に移動することでテーパーコレット９０が締め付けられ、これにより工具が固定される。図５に工具が固定された状態の工具ホルダーＹの半断面図を示す。そして、この状態でマシニングセンター等のスピンドル軸に固定して加工を行う。チャック構造Ｂにおいてはテーパーコレット９０のテーパー角が２度と小さく、差動ねじにより強い力で基端側にテーパーコレット９０を押し込むことができるので、工具の締付力が高い。また、テーパー角を小さくすることで振れ制度も向上させることができる。工具を取り外す際には、工具ホルダーＹをスピンドル軸から取り外して、ロックリング３０を先端側に移動するように回動させると、差動ねじの働きによりテーパーコレット９０が先端側に移動して工具への締結が緩み工具を取り外すことができる。この際、強く押し込められたテーパーコレット９０も差動ねじにより移動し、ねじ部分は機械的に破損しにくいので、ロックリング３０やテーパーコレット９０の先端部の破損を招くことが抑制される。逆にいえば、このような構造を有することでテーパー角を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る工具ホルダーの半断面図である。
【図２】実施形態１に係るチャック機構を示す部分拡大断面図である。
【図３】実施形態１に係る工具ホルダーの工具を締結した状態における半断面図である。
【図４】実施形態２に係る工具ホルダーの半断面図である。
【図５】実施形態２に係るチャック機構を示す部分拡大断面図である。
【図６】実施形態２に係る工具ホルダーの工具を締結した状態における半断面図である。
【図７】ミーリングチャックを有する工具ホルダーの断面図である。
【図８】コレットチャックを有する工具ホルダーの断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
Ｘ、Ｙ  工具ホルダー
Ａ、Ｂ  チャック構造
１０    チャック筒
１１ａ  先端側シーリングリング
１２    潤滑油用溝
２０    締付リング
２１    第二の雄ねじ
２２ａ  基端側シーリングリング
３０    ロックリング
３１    第一の雌ねじ
３２    第二の雌ねじ
４０    チャック筒ねじ部
４１    第一の雄ねじ
８０    コレットチャック本体
８１    第一の雄ねじ
９０    テーパーコレット
９２    第二の雄ねじ
１００  ロックリング
１０１  第１の雌ねじ
１０２  第２の雌ねじ
【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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