(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレットチャックの後端部と、ドローバーの先端付近との係合において、コレットチャックの内側係合面及びこれに対するドローバーの係合面の内の一方を、中心側に向かって後方に順次縮径するテーパ面とし、他方を、中心軸方向断面における略円弧状又は略楕円弧状とし、コレットチャックの後端部と、主軸のスリーブの後端部との係合関係において、コレットチャックの外側係合面及びこれに対するスリーブの係合面の内、一方を後方に向かって順次拡径するテーパ面とし、他方を中心軸方向の断面における、略円弧状又は略楕円弧状とすることに基づく工具保持装置。
【請求項２】
係合する略円弧状又は略楕円弧状の形状が、１／４略円弧状又は１／４略楕円弧状であることを特徴とする請求項１記載の工具保持装置。
【請求項３】
ドローバーとその周囲に位置しているスピンドルとの間に設けられているサラバネ又はスプリングバネの間に間座をスピンドルの内側周囲面及びドローバーの外側周囲面に対し、それぞれ摺動可能な状態にて接触し、かつ固持し、当該間座がサラバネ又はスプリングバネを軸方向に押圧していることを特徴とする請求項１記載の工事保持装置。
【請求項４】
間座のドローバーの軸方向の断面形状において、外側端部の両側が内側方向に湾曲し、内側端部の両側が外側方向に湾曲していることを特徴とする請求項３記載の工事保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の工具を使用する工作機械において、順次使用する工具を保持する保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来コレットチャック２を使用した工具保持装置は、図１に示すように、工具のプルボルト部分をコレットチャック２によって把持しているが、この場合の把持力は、主軸３の内側に設けられているバネ５のドローバー１を介した引っ張り力（図１の矢印→によって示す。）に由来しており、かつその大きさは該引っ張り力によって支配されている（尚、図１においては、バネ５として、所謂サラバネの場合を図示しているがスプリングバネも当然に採用されている。）。
【０００３】
そして、図１からも明らかなように、従来のコレットチャック２及びドローバー１の関係は、単にコレットチャック２の後端部とドローバー１の先端部の鍔状部分とが、相互に接触面を介してサラバネ５の引っ張り力をドローバー１がそのままコレットチャック２に伝達しているに過ぎなかった。
【０００４】
即ち、コレットチャック２を後方へ押圧する力は、ドローバー１に対するサラバネ５の引っ張り力と同一である。
【０００５】
このようなドローバー１によるコレットチャック２に対する引っ張り力を向上させ、ひいてはバネ５の量を少なくする為、出願人らは、図２に示すように、ドローバー１の前方部に、コレットチャック２の数に応じた隆起部１１をドローバー１の軸から放射方向に設け、該隆起部１１は、その後部において後側から前方側に順次隆起する傾斜部を有し、複数個の各コレットチャック２は、その中途部位において該隆起部１１及び各球４を嵌合する前後方向細長穴２１を上下両側を貫通した状態に設け、該穴２１の後端に球４と当接する壁面を設け、スリーブ３１の内壁に、該隆起部１１の該放射方向に対応した位置に複数の窪みを設ける構成を提案しかつ御庁に出願した（平成６年特許願第１３２３６４号）。
【０００６】
しかしながら、前記構成では、球４を介して、ドローバー１の引っ張り力が、コレットチャック２に伝達されるが、球４が摩耗し易いという欠点を免れることができない。
【０００７】
他方、図１に示す従来技術に対する改善考案として、図３（ａ）に示すように、コレットチャック２の後端部とドローバー１の先端部との係合関係につき、双方の係合面をテーパ面とし、コレットチャック２と主軸のスリーブ３１との係合関係につき、双方の係合面もまたテーパ面とする構成が提案されている（特公昭６３−１２８８６号公報参照）。
【０００８】
しかしながら、このような２カ所において、相互に係合するテーパ面を設ける構成では、テーパ面同士の角度が緊密に係合することが要求され、たとえば図３（ｂ）に示すように、僅かなテーパ面同士の角度のずれが生じた場合には、双方の係合面が円滑に摺動しながら係合することができず、図３（ｂ）場合には、コレットチャック２と内側テーパ面の端部のドローバー１のテーパ面に対する先鋭な当接及び、スリーブ３１のテーパ面の端部のコレットチャック２の外側テーパ面の端部に対する先鋭な当接によって、ドローバー１及びコレットチャック２の円滑な作動が不可能となる。
【０００９】
【発明が解決を必要とする課題】
【００１０】
本発明は、前記の如き各従来技術の欠点を克服し、比較的簡単な設計でありながら、ドローバーの引っ張り力を効率的に、コレットチャックの把持力に転化する構成を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
前記課題を解決する為、本件発明の構成は、コレットチャックの後端部と、ドローバーの先端付近との係合において、コレットチャックの内側係合面及びこれに対するドローバーの係合面の内の一方を、中心側に向かって後方に順次縮径するテーパ面とし、他方を、中心軸方向断面における略円弧状又は略楕円弧状とし、コレットチャックの後端部と、主軸のスリーブの後端部との係合関係において、コレットチャックの外側係合面及びこれに対するスリーブの係合面の内、一方を後方に向かって順次拡径するテーパ面とし、他方を中心軸方向の断面における、略円弧状又は略楕円弧状とすることに基づく工具保持装置からなる。
【００１２】
【発明の作用】
図４（ａ）、（ｂ）は、本願発明の基本的構成を示すが、図４（ａ）では、コレットチャックの内側係合面を中心軸に向かって後方に順次縮径するテーパ面とし、これに対するドローバーの係合面を中心軸方向断面において略円弧状とし、図４（ｂ）では、前記テーパ面と略円弧状の位置を逆転させている。
【００１３】
他方、図４（ａ）では、コレットチャックの後端部付近の外側面を後方に向かって順次拡径するテーパ面とし、これに対するスリーブの係合面を、中心軸方向の断面における略楕円弧状としており、図４（ｂ）では、前記テーパ面及び略楕円弧状の位置が逆転している。
【００１４】
しかして、図３（ａ）、（ｂ）において、コレットチャック２とドローバー１との、係合面における相互の押圧力をＮとし、相互の摩擦係数をμ１とし、係合面の中心軸に対する傾斜角度をαとする一方、コレットチャック２とスリーブとの係合面における相互の押圧力をＭとし、相互の摩擦係数をμ２とし、かつ中心軸に対する係合面の傾斜角度をβとした場合、下記の（１）、（２）式が成立する。
記
コレットチャック内部の水平方向の力の釣合より
Ｆ＝−μ１Ｍｃｏｓβ＋Ｍｓｉｎβ＋μ１Ｎｃｏｓａ＋Ｎｓｉｎα・・・（１）
コレットチャック内部の垂直方向の力の釣合より
Ｎｃｏｓα＝μ２Ｎｓｉｎα＋μ２Ｍｓｉｎβ＋Ｍｃｏｓβ  ・・・（２）
【００１５】
前記（１）、（２）式より、
0003829893.tif 000002
式を得る。
【００１６】
他方、ドローバー内部の水平方向の引っ張り力をＰとした場合、
Ｐ＝Ｎｓｉｎα＋μ１Ｎｃｏｓα                          ・・・（４）
式を得る。
【００１７】
前記（３）、（４）式より、
0003829893.tif 000003
を得る。
【００１８】
たとえば、α＝６．７゜、β＝４５゜とした場合、
μ１＝μ２＝０．１のとき  Ｆ／Ｐ＝４．７
μ１＝μ２＝０．２のとき  Ｆ／Ｐ＝３．１７
μ１＝μ２＝０．３のとき  Ｆ／Ｐ＝２．２４
となる。
【００１９】
尚コレットチャック２の後端部内側面及び外側面について、図４（ａ）では、何れもテーパ面とし、図４（ｂ）では、何れも略円弧状としているが、本発明のテーパ面と略円弧状との組み合わせは、図４（ａ）、（ｂ）の場合に限定される訳ではなく、これ以外の組み合わせもあり得る（図４（ａ）のコレットチャック２の後端部内側面の係合と、図４（ｂ）のコレットチャック２の後端部外側面の係合との組み合わせ、及びその逆の組み合わせが考えられる。）。
【００２０】
そして、本発明においては、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、テーパ面の中心軸に対する傾斜角度がどのような角度であっても、中心軸に対し、対照に設計している限り、必ず他方の略円弧状又は略楕円弧状と係合する部位が存在し、これによって、図３に示す従来技術の構成の場合のように、双方のテーパ面が緊密に係合し合うという設計上の困難性は不要である。
【００２１】
【実施例１】
図６（ａ）、（ｂ）は、中心軸方向の断面形状の略円弧状又は略楕円弧状を夫々、１／４略円弧状又は１／４略楕円弧状とした実施例を示す（尚図６においては、スリーブ３１の後端部及びコレットチャック２の後端部の内側面及び外側面を夫々テーパ状とし、これに係合するドローバー１及びスリーブ２の面を夫々１／４略円弧状又は１／４略楕円弧状を選択した場合を示す。）。
【００２２】
このような１／４略円弧状又は１／４略楕円弧状を選択することによって、これと係合する他方のテーパ面の角度は広範な角度を選択することが可能となり、しかもテーパ面の角度が設計上多少不正確であったとしても、広範な角度のテーパ面に対し双方の係合関係を維持することができる。
【００２３】
【実施例２】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、バネ５の間に間座８をドローバー１と、その周囲をなすスピンドル９との間に、スピンドル９の内側周囲面及びドローバー１の外側周囲面に対し、それぞれ摺動可能な状態にて接触し、かつ固持した実施例を示す。
【００２４】
このように、間座８を設置することによって、間座８がバネ５を工具保持装置のドローバー１の方向に押圧することになり、これによってバネ５が、スピンドル９の回転時において、その直交方向への振動を防止又は減殺し、バネ５の振動に伴うスピンドル９の内側面の振幅を大きくすることを防止することができる。
【００２５】
本発明の場合には、既にドローバー１の押圧力を効率的にコレットチャック２の把持力に変換することによって、使用するバネの量を減少させ、ひいてはドローバー１の長さ、ひいてはスピンドル９の長さを小さく設計し、これによって、回転時におけるスピンドル９の直径方向の振幅を小さくすることができるが、実施例２においては、間座８の介在によって、更にこのような振幅を減少又は防止することになる。
【００２６】
特に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、間座８のドローバー１の軸方向断面図において、外側端面（スピンドル９と接する端面）の両側が、内側方向（ドローバー１が存在する方向）に湾曲し、内側端面（ドローバー１と接する端面）の両側が、外側方向（スピンドル９が存在する方向）に湾曲する構成を採用した場合には、スピンドル９の回転時にバネ５のドローバー１の軸方向への振動によって多少間座８の方向が傾斜したとしても、間座８の湾曲した両端部の面は、ドローバー１の外周面及びスピンドル９の内周面に対し、傷を与えずにバネ５のドローバー１の軸方向の振動にも拘らず、スムーズな移動が実現できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本願考案は、ドローバーの押圧力を効率的にコレットチャックの把持力に変換する一方、図２に示すような従来技術のような球の摩耗を免れると共に、図３に示す従来技術のように、双方に係合し合うテーパ面の設計上の不一致によって、生ずる支障をも免れることができる。
【００２８】
このように本願発明は、工具保持装置において、極めて有用性を有しており、その価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の工具保持装置の構成を示す側断面図を示している。
【図２】球を用いた改良型技術の主軸、コレットチャック及び、球の対応関係及び外形を示す見取図を示している。
【図３】相互に係合するテーパ面を用いる改良技術の基本構成を示す断面図を示している。
【図４】本願考案の基本的構成を示す側断面図であって、（ａ）は、コレットチャックの後端部内側面及び後端部外側面の何れもがテーパ面を形成した場合を示しており、（ｂ）は、コレットチャックの後端部内側面及び後端部外側面の何れもが、略円弧状である場合を示している。
【図５】本願発明の作用を示す側断面図であり、（ａ）、（ｂ）は、夫々係合するテーパ面の角度が相違するにも拘らず、同一の断面略円弧状又は略楕円弧状の面によって、該テーパ面に係合し得る状況を示している。
【図６】実施例１の構成を示す側断面図を示している。
【図７】実施例２の構成を示しており、（ａ）は、バネとしてサラバネを使用している場合の側断面図であり、（ｂ）はバネとしてスプリングバネを使用している場合の側断面図であり、（ｃ）は間座の平面図を示している。
【符号の説明】
１：  ドローバー
１１：  ドローバーの隆起部
２：  コレットチャック
２１：  コレットチャックの細穴
２２：  コレットチャックの後側壁部分
３：  主軸
３１：  スリーブ
４：  球
５：  サラバネ
６：  弾性バネ
７：  工具
７１：  工具のプルボルト
ａ    断面略円弧状又は略楕円弧状をなす面
ｂ    テーパ面
８：  間座
９：  スピンドル
【図１】
0003829893.tif 000004
【図２】
0003829893.tif 000005
【図３】
0003829893.tif 000006
【図４】
0003829893.tif 000007
【図５】
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【図６】
0003829893.tif 000009
【図７】
0003829893.tif 000010