特許 6234927 コレットチャックを備えた加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6234927

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】コレットチャックを備えた加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/02 20060101AFI20171113BHJP

   B23B 31/20 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   B23B31/02 C

   B23B31/20 B

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-530474(P2014-530474)

(86)(22)【出願日】2013年8月15日

(86)【国際出願番号】JP2013004869

(87)【国際公開番号】WO2014027466

(87)【国際公開日】20140220

【審査請求日】2016年8月9日

(31)【優先権主張番号】特願2012-181177(P2012-181177)

(32)【優先日】2012年8月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】598142014

【氏名又は名称】長野オートメーション株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】日立化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102934

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 彰

(72)【発明者】

【氏名】山浦 誠司

(72)【発明者】

【氏名】小杉 和秀

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５０−１４１２８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５８５５３７７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２５３０１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−１０８９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１２３００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３１０８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ３１／０２

Ｂ２３Ｂ ３１／２０

Ｂ２３Ｑ ３／０６

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端の側でワークを把持するコレットチャックと、
主軸に繋がるヘッドであって、前記コレットチャックが挿入される中空部を含むヘッドと、
前記コレットチャックの先端を開閉するスリーブとを有し、
前記コレットチャックは、
後端と、
前記後端の側に設けられた円筒状の第１の外周面と、
前記第１の外周面の一部がリング状に凹み、前記後端の側が第１のテーパー面になった凹部とを含み、
前記ヘッドは、
前記中空部に挿入された前記コレットチャックの前記後端が当たる第１の基面と、
前記中空部に挿入された前記コレットチャックの前記第１の外周面と接触する円筒状の第１の内周面と、
前記第１の内周面から前記ヘッドの外周面に向かって半径方向に延びた複数の貫通孔であって、第２のテーパー面を備えた複数の棒状部材をそれぞれ差し込むと、前記中空部に挿入された前記コレットチャックの前記凹部の前記第１のテーパー面に前記第２のテーパー面が当たることにより前記コレットチャックの前記後端が前記第１の基面に当たり前記コレットチャックが前記ヘッドに固定される複数の貫通孔とを含む、加工装置。

【請求項2】

請求項１において、前記コレットチャックの前記第１の外周面の外径は前記スリーブの内径より小さい、加工装置。

【請求項3】

請求項１または２において、前記ヘッドにねじ止めされる部分を含む前記複数の棒状部材を有する、加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コレットチャックを備えた加工装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

日本国特開２０００−２１８４１４号公報に、既存の部品を用いて必要最小限の部品交換や改変でコレットチャックを作業性良く交換可能なコレットチャックジョイント装置を提供することが記載されている。回転可能な円筒状のスピンドル本体に、ワークを保持可能なコレットチャックを開閉可能に嵌め込んでなるこのコレットチャックジョイント装置においては、スピンドル本体内に進退動可能に嵌入されたドローバーと、該ドローバーに連繋して進退動するジョイント部と、一端がジョイント部に連繋して該ジョイント部側へ付勢されており、他端がコレットチャックの開口部に連繋して進退動するテーパーボルトとを備え、コレットチャックは、ジョイント部に連繋するテーパーボルトの該ジョイント部側への付勢を解除し、該ジョイント部との連繋を解除して、開口部よりテーパーボルトを取り外すことにより、スピンドル本体に着脱可能に設けられている。

【発明の概要】

【0003】

さらに効率よく短時間で交換が可能なコレットチャックを装着した加工装置が求められている。

【0004】

本発明の一態様は、先端の側でワークを把持するコレットチャックと、主軸に繋がるヘッドであって、コレットチャックが挿入される中空部を含むヘッドと、コレットチャックの先端を開閉するスリーブとを有する加工装置である。コレットチャックは、後端と、後端の側に設けられた円筒状の第１の外周面と、第１の外周面の一部がリング状に凹み、後端の側が第１のテーパー面になった凹部とを含む。ヘッドは、中空部に挿入されたコレットチャックの後端が当たる第１の基面と、中空部に挿入されたコレットチャックの第１の外周面と接触する円筒状の第１の内周面と、第１の内周面からヘッドの外周面に向かって半径方向に延びた複数の貫通孔であって、第２のテーパー面を備えた複数の棒状部材をそれぞれ差し込むと、中空部に挿入されたコレットチャックの凹部の第１のテーパー面に第２のテーパー面が当たることによりコレットチャックの後端が第１の基面に当たりコレットチャックがヘッドに固定される複数の貫通孔とを有する。

【0005】

この加工装置においては、半径方向に開いた貫通孔に、コレットチャックの凹部のテーパー面（第１のテーパー面）と接するように、先端またはそれに近い箇所がテーパー面（第２のテーパー面）になった棒状部材を挿入することによりコレットチャックをヘッドに装着できる。また、棒状部材を抜くことによりコレットチャックをヘッドから解放できる。したがって、コレットチャックの後端側の第１の外周面の外径をスリーブの内径より小さくすることにより、棒状部材を取り外したり取り付けたりするだけで、コレットチャックを簡単にヘッドに対し着脱できる。このため、コレットチャックの交換を簡単に短時間で行うことが可能となる。棒状部材はヘッドにねじ止めできるものであってもよく、ピンなどのロック用の部材を用いてヘッドに固定できるものであってもよい。

【0006】

この加工装置においては、側面がテーパーになったリング状の溝（凹部）と、溝に入る部分がテーパー面になった棒状部材（ストッパ）とを組み合わせてヘッドにコレットチャックを固定する。したがって、棒状部材を貫通孔に入れる際にヘッドとコレットチャックとの位置合わせは実質的に不要である。また、テーパー面同士の組み合わせでコレットチャックの後端をヘッドの第１の基面に押し付けてコレットチャックをヘッドに固定する。このため、コレットチャックの後端全周と、第１の基面の全周とが基本的に押圧された状態でコレットチャックは主軸とともに回転し、コレットチャックの回転にガタが発生する可能性は少ない。さらに、コレットチャックの回転により緩むような機構が省かれているので、加工中にコレットチャックはヘッドに完全に固定される。このため、この加工装置により、精度の高い加工を安定して行うことができる。

【0007】

他の異なる態様の１つは、先端の側でワークを把持するコレットチャックであって、後端と、後端の側に設けられた円筒状の第１の外周面と、第１の外周面の一部がリング状に凹み、後端側が第１のテーパー面になった凹部とを有するコレットチャックである。コレットチャックは、先端の外径より第１の外周面の外径が小さいことが好ましい。

【0008】

他の態様の１つは、主軸に繋がるヘッドである。このヘッドは、コレットチャックが挿入される中空部と、コレットチャックの先端を開閉するスリーブと、中空部にコレットチャックを挿入したときにコレットチャックの後端が当たる第１の基面と、中空部にコレットチャックを挿入したときにコレットチャックの後端の側の円筒状の第１の外周面と接触する円筒状の第１の内周面と、第１の内周面からヘッドの外周面に向かって半径方向に延びた複数の貫通孔であって、第２のテーパー面を備えた複数の棒状部材をそれぞれ差し込むと、中空部に挿入されたコレットチャックの凹部の後端の側の第１のテーパー面に第２のテーパー面が当たることによりコレットチャックの後端が第１の基面に当たりコレットチャックがヘッドに固定される複数の貫通孔とを有する。このヘッドと、上述したコレットチャックとを有し、ヘッドの中空部にコレットチャックが挿入された加工装置も本件の請求の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】加工装置の概略構成を示す図。

【図2】加工装置のヘッドの構成を示す断面図。

【図3】ヘッドからコレットチャックを取り外した状態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１に、コレットチャックを備えた加工装置の概略を示している。加工装置１は典型的には旋盤であり、ワーク５を把持して旋回させる旋回ユニット１９と、把持されたワーク５を加工するツールが搭載されたツールホルダ１８とを含む。旋回ユニット１９は、主軸台１７と、主軸台１７に回転自在に支持され、軸線１２に沿って貫通孔１３が設けられた主軸１０と、主軸１０を回転駆動するモーター１５とを含む。貫通孔１３はワーク５の供給路として機能する。旋回ユニット１９は、さらに、供給路１３と繋がり（連通し）、供給路１３を介して供給されたワーク５を把持するチャック（コレットチャック）５０と、コレットチャック５０を支持し主軸１０とともに回転するヘッド２０とを含む。加工装置１は、さらに、ワーク（ワークピース、部材）５を、供給路１２を介して加工装置１のコレットチャック５０と反対側から供給する供給ユニット１６を含む。

【0011】

図２にヘッド部分の構成を断面図により示している。図３に、コレットチャック５０を加工装置１から取り外した様子を示している。加工装置１は、主軸１０の一方の端に取り付けられ、主軸１０とともに回転するヘッド２０と、ヘッド２０に収納されたコレットチャック５０とを含む。加工装置１は、さらに、軸１３に沿って主軸１０を貫通する供給路１２を形成する中空の供給用スリーブ１１を含む。供給路１２はコレットチャック５０に達する。加工装置１では、コレットチャック５０により把持されるワーク（ワークピース、部材）を、供給路１２を介して加工装置１のコレットチャック５０と反対側から供給することが可能である。ワークをコレットチャック５０の先端側から供給してもよい。

【0012】

ヘッド２０は全体が円柱状で、回転軸（中心軸）１３に沿ってコレットチャック５０を収納する中空部２１と、ヘッド２０の先端２９に位置するように中空部２１に収納されたスリーブ３０とを含む。スリーブ３０は、中空部２１に収納されたコレットチャック５０の先端５９の側で、先端５９に向かって広がったテーパー部５１をガイドすることによりコレットチャック５０を開閉する。スリーブ３０の内周面３１はヘッド２０の先端２９の側に向かって広がるテーパー状である。コレットチャック５０のテーパー部５１の外周面５２に沿って、内周面３１がスライドするようにスリーブ３０を前後に動かすことにより、コレットチャック５０のテーパー部５１の内周面５３が変形し、ワークを把持したり離したり（クランプしたりアンクランプしたり）することができる。

【0013】

コレットチャック５０は全体が円筒状で内部は中空であり、先端５９の側にテーパー部５１を含む。コレットチャック５０は、後端５８の側に、円筒状の第１の外周面５７と、第１の外周面５７の一部がリング状に凹み、後端５８の側が後端５８に向かって外側に広がる第１のテーパー面５６になった凹部５５とを含む。第１の外周面５７は、中空部２１にコレットチャック５０を挿入する際に中空部２１の内面（第１の内周面）２４に当たり、コレットチャック５０の中心軸５４とヘッド２０の中心軸、すなわち、主軸１０の中心軸１３とを一致させる基準となる面（第１の基準外周面、基準外面、ベース外面）である。コレットチャック５０を中空部２１にセット（挿入、収納）すると、コレットチャック５０の後端５８が材料供給用のスリーブ１１の先端１１ａに面し、供給路１２を介して供給されるワークをコレットチャック５０の内部にスムーズに導けるようになっている。

【0014】

ヘッド２０は、さらに、中空部２１において、中空部２１に収納または挿入されたコレットチャック５０の後端５８が当たる第１の基面（底面、端面）２８と、中空部２１においてコレットチャック５０の軸合わせの基準となる第１の外周面５７と接触する円筒状の第１の内周面（第１の基準内周面）２４と、固定機構４０とを含む。コレットチャック５０を中空部２１に収納あるいは挿入するときに、コレットチャック５０の第１の外周面５７が中空部２１の第１の内周面２４と接触する。コレットチャック５０の第１の外周面５７を中空部２１の第１の内周面２４に接した状態で第１の内周面２４に沿ってスライドさせることにより、これらの面５７および２４を基準とし、コレットチャック５０の中心軸５４を主軸１０の中心軸１３に一致させた状態でコレットチャック５０をヘッド２０にセットできる。

【0015】

固定機構４０は、基準となる第１の内周面２４からヘッド２０の外周面２７に向かって半径方向に延びた複数の貫通孔４１と、複数の貫通孔４１にそれぞれ差し込まれる棒状のストッパ（棒状部材）４２とを含む。複数の貫通孔４１としては、３つまたは４つ以上の貫通孔４１が中心軸１３を中心として回転対称の位置に配置されていることが望ましい。たとえば、１２０度ピッチで３つの貫通孔４１を配置したり、９０度ピッチで４つの貫通孔４１を配置することができる。貫通孔４１の数は５つ以上であってもよい。第１の内周面２４の周りに配置される棒状のストッパ４２は、先端４３に、先端４３に向かって狭まる第２のテーパー面４６を含む。第２のテーパー面４６の角度は、コレットチャック５０の凹部５５の第１のテーパー面５６の角度と共通あるいは対応する角度である。

【0016】

複数の棒状のストッパ４２を、ヘッド２０の外周面２７から複数個所の貫通孔４１に挿入すると、先端４３の第２のテーパー面４６が、中空部２１に収納（挿入）されたコレットチャック５０の凹部５５の第１のテーパー面５６に当たる。ストッパ４２を中心軸１３の方向に挿入することにより、ストッパ４２の先端の第２のテーパー面４６と、コレットチャック５０の凹部５５の第１のテーパー面５６との間で、コレットチャック５０を中空部２１の後側に押す力が発生する。このため、コレットチャック５０の後端５８は、中空部２１の第１の基面（底面、端面）２８に押し当てられ、コレットチャック５０をヘッド２０に機械的に連結できる。この状態でストッパ４２を固定することにより、コレットチャック５０をヘッド２０とともに安定して回転させることができる。ストッパ４２の一部に雄ネジ部４８が設けられており、貫通孔４１の外側に設けられたナット部４７を通して六角レンチ等でねじ込み固定することにより、コレットチャック５０を、その後端５８をヘッド２０の第１の基面２８に押し当てた状態でヘッド２０に固定できる。ストッパ４２を固定する方法はねじに限らず、ピンを用いたロック機構などであってもよい。

【0017】

この加工装置１においては、側面５６がテーパーになったリング状の溝（凹部）５５と、溝５５に入る部分がテーパー面４６になった棒状部材（ストッパ）４２とを組み合わせてヘッド２０にコレットチャック５０を固定する。したがって、ストッパ４２を貫通孔４１に入れる際に、ヘッド２０とコレットチャック５０との周方向の位置合わせは不要である。

【0018】

また、テーパー面同士４６および５６の組み合わせで、コレットチャック５０の後端５８をヘッド１０の第１の基面２８に押し付けてコレットチャック５０をヘッド２０に固定する。このため、コレットチャック５０の後端５８の全周と、ヘッド２０の第１の基面２８の全周とが押圧（接合）した状態でコレットチャック５０は主軸１０とともに回転する。したがって、コレットチャック５０の回転にガタが発生しにくい。さらに、コレットチャック５０の回転により緩むような機構が省かれているので、加工中にコレットチャック５０はヘッド２０に完全に固定される。このため、この加工装置１により、精度の高い加工を安定して行うことができる。

【0019】

ヘッド２０は、その後方に、供給用スリーブ１１と連動して動く駆動リング３５と、駆動リング３５およびスリーブ３０を連結する連結部材３６とを含む。開閉用のスリーブ３０は、中空部２１と繋がり、ヘッド２０の先端（前方）２９に開口した凹部２６に収納され、凹部２６の内周面２６ａとスリーブ３０の外周面３０ａとが接触しながらスライドする。供給用スリーブ１１をドロワーとして軸１３に沿って前後に動かすことにより、スリーブ３０を前後に動かすことができ、コレットチャック５０のテーパー部５１を開閉できる。

【0020】

このように、本例の加工装置１においては、コレットチャック５０の収納部であるヘッド２０に設けられた中空部２１にコレットチャック５０を挿入する際に、中空部２１の第１の内周面２４にコレットチャック５０の第１の外周面５７が接するようにスライドさせることにより、コレットチャック５０の中心軸５４と主軸１０の中心軸１３とを合わせることができる。さらに、貫通孔４１を介して棒状のストッパ４２を半径方向に中心軸１３に向かって挿入することにより、コレットチャック５０を中空部２１の後端の基面２８に押しつけてコレットチャック５０をヘッド２０に固定できる。

【0021】

一方、コレットチャック５０を取り外すときは、図３に示すように、複数の棒状のストッパ４２を貫通孔４１から取り外すか、あるいはストッパ４２の先端４３が中空部２１の内周面（第１の内周面）２４から後退するまでストッパ４２を外周面２７の方向に引き出すことにより、コレットチャック５０をヘッド２０の中空部２１から極めて簡単に取り外すことができる。したがって、加工装置１でチャック（クランプ）するワークの直径が異なった際などに、コレットチャック５０を簡単に、短時間で交換できる。

【0022】

さらに、コレットチャック５０の後端（後方）５８の第１の外周面５７の直径（外径）Ｒ２を、先端（前方）５９のテーパー部５１の最小外径Ｒ１よりも小さくすることにより、外周面５７の外径Ｒ２をスリーブ３０の最小内径ｒ１よりも小さくできる。したがって、スリーブ３０を取り外さなくても、ヘッド２０に対してコレットチャック５０を着脱することができる。このため、さらに短時間でコレットチャック５０を交換できる。

【0023】

なお、上記では引き型のコレットチャックを例に説明しているが、静止型コレット、押し型コレットなどの他のタイプのコレットチャックであってもよい。

【図1】

【図2】

【図3】