JPH08187639A - 拡張型マンドレル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ジョー等の動作が迅速で、しかもコストが低
く、さらに精密な作業を実施することのできる拡張型マ
ンドレルを提供する。 【構成】左側に先すぼまり状のテーパー部分２が形成さ
れ右側に円柱体部分３が形成されたシャンク１と、この
シャンク１に摺動自在に保持された作動スリーブ１８を
備えている。そして、上記テーパー部分２と円柱体部分
３の外周面に傾斜溝５を形成し、各傾斜溝５にジョー１
０を摺動自在に嵌着し、各ジョー１０の外側面に、上記
シャンク１の軸心方向に対し平行方向に延びるクランプ
面１１，１２を形成し、上記各ジョー１０の右端部の外
側面に右突条１４を立設し、この右突条１４を作動スリ
ーブ１８に位置決め固定し、各ジョー１０を傾斜溝５に
押圧するコイルスプリング２５を各ジョー１０の外周面
に取付けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、拡張型マンドレルに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、拡張型マンドレルは、シャンク
（アーバー）に形成された発散型ダブテール溝内にジョ
ーまたはチャック用ジョーが保持されており、シャンク
とねじで接続されるシャンク上のスリーブのコントロー
ル作用を受けて上記ジョーはダブテール溝内を摺動でき
るように構成されている。そして、上記スリーブのコン
トロール作用を受けることにより、ジョーはワークピー
スを把持するために強制的に徐々に拡大されるようにし
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このタイプ
のマンドレルでは、その動作が遅く、またコスト高にな
るという問題がある。そこで、これらの問題を解消する
ため、スリーブがシャンクにねじで接続される構造にす
るのではなく、シャンク上を自由に摺動できる構造に
し、またジョーおよび溝をダブテールの構造にするので
はなく、真っ直ぐな側壁を持つ構造にした拡張型マンド
レルが提案されている。このものでは、ジョーはスリー
ブに個別のスプリングにより接続されており、これらの
スプリングは駆動用の接続手段であると同時に、溝内に
ジョーを保持するための保持手段でもある。

【０００４】しかしながら、このものでは、各スプリン
グが接続手段および保持手段として作用するため、一貫
して精密な作業を実施することができないうえ、必要と
される精度を得るためコスト高になるという問題があ
る。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、ジョー等の動作が迅速でしかもコストが低
く、さらに精密な作業を実施することのできる拡張型マ
ンドレルの提供をその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の拡張型マンドレルは、一直線状に延び一
側部が先すぼまり状のテーパー部分に形成されたアーバ
ーと、このアーバーの軸心方向に沿って延び上記アーバ
ーの外周面に摺動自在に保持されたスリーブを備え、上
記アーバーの外周面に、このアーバーの他側部からテー
パー部分の先端に向かって内向き傾斜状に延びる傾斜溝
を、上記アーバーの軸心方向に沿って一直線状に形成
し、各傾斜溝の底面をテーパー部分の先端を越して前方
に延ばして得られる仮想延長線が上記アーバーの軸心の
仮想延長線上の一点に収束するように構成し、各傾斜溝
に、この傾斜溝の底面に当接しながらその傾斜方向に沿
って摺動するジョーを嵌着し、各ジョーの外側面に、上
記アーバーの軸心に対し平行方向に延びるクランプ面を
形成し、各ジョーのスリーブ側端部の外側面に凸部を形
成し、各ジョーのスリーブ側端部に対応する上記スリー
ブのジョー側端面に、各ジョーのスリーブ側端部が放射
方向に移動するのを許容する開口を形成してこの開口に
各ジョーのスリーブ側端部を配設するとともに、各ジョ
ーの凸部に対応する上記スリーブの内周面の部分に、上
記凸部が上記アーバーの軸心方向に移動するのを阻止す
るとともに放射方向に移動するのを許容する凹部を形成
してこの凹部に上記凸部を配設し、それ自身の弾性力で
ジョーを傾斜溝の底面に押圧するばね部材を各ジョーの
クランプ面と凸部との間の外周面の部分に取付けたとい
う構成をとる。

【０００７】

【作用】すなわち、この発明の拡張型マンドレルは、使
用する場合に、まず、スリーブをアーバーの軸心方向に
摺動させる。これにより、各ジョーがスリーブに連動し
て傾斜溝を摺動し、各ジョーのクランプ面で形成される
仮想円周が変化し、ワークピース（部品）の内周面に接
地し、この位置で保持される。この位置は、ばね部材の
弾性力（ジョーを傾斜溝の底面に押圧する力）で保持さ
れる。一方、ワークピースを取り外す場合には、スリー
ブをハンマー等で叩いてアーバーのテーパー部分の先端
側に移動させることが行われる。これにより、各ジョー
が収縮方向に移動し、各ジョーのクランプ面とワークピ
ースの内周面との間に隙間ができ、ワークピースが各ジ
ョーのクランプ面から簡単に外れる。

【０００８】このように、この発明の拡張型マンドレル
では、アーバーとスリーブとがねじで接続されていない
ため、マンドレルをあらゆる位置に迅速に摺動させるこ
とができる。また、スリーブに連動して移動するジョー
をばね部材の弾性力で傾斜溝に押圧しているため、ジョ
ーおよびスリーブを上記ばね部材の弾性力であらゆる位
置に保持することができる。したがって、ワークピース
をセットする動作は迅速かつ容易になる。

【０００９】また、ジョーとスリーブとの間の駆動接続
部は、ジョーのスリーブ側端部の外側面に形成された凸
部と、この凸部に対応する上記スリーブの内周面の部分
に形成された凹部とで構成されているため、高い嵌め合
い精度で、容易にかつ経済的に製造することができる。
したがって、各ジョーの摺動に対して高い精度のコント
ロールが可能であり、このような高い精度のコントロー
ルで各ジョーの拡大および収縮を行うことができ、ワー
クピースの完璧な同心性が保証される。

【００１０】また、傾斜溝に嵌着したジョーを常時弾性
的に保持する手段として、ばね部材を各ジョーのクラン
プ面と凸部との間の外周面の部分に取付けている。した
がって、汚れ，削片等が各ジョーの下に入って各ジョー
の心を狂わせるという不具合が防止され、ワークピース
が着脱されるときに正しい作業位置にジョーを維持する
ことができる。

【００１１】つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳
しく説明する。

【００１２】図１〜図３はこの発明の一実施例の拡張型
マンドレルを示している。図において、１は一直線状に
延びるシャンク（アーバー）であり、図４および図５に
示すように、左側に形成されたテーパー部分２と、右側
に形成された円柱体部分３とを有している。上記テーパ
ー部分２および円柱体部分３には、その外周面に全長に
わたって、それ自身の平坦な底面５ａがシャンク１の軸
心方向に対して所定の傾斜角度で傾斜する３本の傾斜溝
５が、シャンク１の軸心方向に沿って一直線状に延びる
ように形成されている。これら傾斜溝５は断面形状が矩
形に（すなわち両側面が底面５ａに対し垂直となるよう
に）形成されており、かつ、各傾斜溝５は、隣接する他
の傾斜溝５に対して１２０°の角度を隔てて形成されて
いる。このような傾斜溝５は、その底面５ａがシャンク
１のテーパー部分２の先端面を越えて前方に延長された
場合にその仮想延長線がシャンク１の軸心の仮想延長線
１ａ上の１点に収束するように形成されている。また、
上記円柱体部分３には、その外周面のうち２本の傾斜溝
５に挟まれた部分に、シャンク１の軸心方向に延びる浅
いガイド溝６が、上記円柱体部分３よりもやや短い長さ
に形成されている。図４において、７はシャンク１の左
右各端面に形成された円錐状の凹部（センタとして作用
する）である。また、図６において、８は各傾斜溝５の
底面５ａの両端部に形成されたアンダーカット部であ
り、上記底面５ａの両側の角部に隅肉が生じることを防
止している。

【００１３】上記各傾斜溝５には、それぞれジョー１０
が摺動自在に嵌着されている。これら各ジョー１０は各
傾斜溝５に摺動自在に嵌着しうる形状に形成されてい
る。すなわち、図７および図８に示すように、各ジョー
１０は、その底面１０ａがシャンク１の軸心に対して上
記傾斜溝５の底面５ａと同じ傾斜角度で傾斜する平坦面
に形成されているとともに、両側面が底面１０ａに対し
垂直となる断面形状矩形に形成されている。また、各ジ
ョー１０には、その外側面に、シャンク１の軸心方向に
対し平行に延びる凸曲面状のクランプ面１１，１２が形
成されている。これらクランプ面１１，１２は、左側の
下クランプ面１１と右側の上クランプ面１２とを備えて
おり、両クランプ面１１，１２ともに各傾斜溝５に嵌着
された状態では各傾斜溝５の上側から飛び出す高さに形
成されている。そして、３個の下クランプ面１１で形成
される仮想円周が３個の上クランプ面１２で形成される
仮想円周より小さく、これにより、下クランプ面１１が
小径クランプ穴のワークピースを把持する際に利用さ
れ、上クランプ面１２が大径クランプ穴のワークピース
を把持する際に利用される。なお、クランプ面が１１の
みも勿論可能である。またジョー１０には、その右端部
の外側面に突条（凸部）１４が形成されているととも
に、その左側に凹部１３が形成されている。図におい
て、１５は肩であり、両クランプ面１１，１２の境界を
なす垂直面である。１６は各ジョー１０の下面１０ａの
両端部に形成された面取り部であり、上記傾斜溝５の底
面５ａの両端部に形成されたアンダーカット部８の効果
とともに両者の間でこじれの生じることがないようにし
ている。これにより、各ジョー１０を各傾斜溝５に放射
方向から嵌着することができ、また嵌着状態でジョー１
０の下面１０ａが常に傾斜溝５の底面５ａに当接するよ
うにしている。

【００１４】上記シャンク１の円柱体部分３の外周面に
は、作動スリーブ１８が摺動自在に外嵌している。この
作動スリーブ１８は、図９〜図１０に示すように、その
内周面のうち右側小径部分１８ａの内径が、上記シャン
ク１の円柱体部分３の外径にほぼ同じに形成されてお
り、これにより、作動スリーブ１８が上記円柱体部分３
の外周面に当接するようにして外嵌されている。また、
上記内周面のうち左側大径部分１８ｂの内径が右側小径
部分１８ａの内径より大きく開口しており、この開口１
９に各ジョー１０の右端部の突条１４が放射方向に移動
自在に配設されている。また、上記開口１９には、その
内周面の奥部（右端部）に、ジョー１０の右突条１４の
左右幅（シャンク１の軸心方向の幅）とほぼ同じ幅の環
状溝２０が周設されているとともに、上記右突条１４に
対応する環状溝２０の部分に丸穴２１が貫通状に穿設さ
れている。そして、上記環状溝２０で各ジョー１０がシ
ャンク１の軸心方向に移動するのを阻止されているとと
もに、丸穴２１で放射方向に移動するのを許容されてい
る。したがって、作動スリーブ１８をシャンク１の軸心
方向に動かすと、各ジョー１０はこの動きと同時に，一
斉に動き始め、この動きに連動して各傾斜溝５を摺動す
る。また、作動スリーブ１８には、シャンク１の円柱体
部分３のガイド溝６に対応する部分にねじ孔２２が貫通
状に形成されており、図１２に示すように、このねじ孔
２２にドッグポイントセットスクリュー２３がねじ結合
されている。このスクリュー２３は、その先端が上記ガ
イド溝６内に延びており、これにより、ジョー１０と作
動スリーブ１８の動作範囲を限定するためのストッパー
とし、シャンク１の円柱体部分３から外れて不注意で脱
落することがないようにしている。そして、このスクリ
ュー２３を締め込むと、スクリュー２３の先端がガイド
溝６の底面を押し付け、任意の位置で作動スリーブ１８
を固定できるようにしている。

【００１５】上記各ジョー１０を常に弾性的に保持する
ために、各ジョー１０の右端部の凹部１３に、図１３に
示すコイルスプリング２５（ばね部材）が巻き付けられ
ている。このコイルスプリング２５は、その両端のフッ
ク部２５ａ同士を係合させて環状にしたもので構成され
ている。

【００１６】上記シャンク１，３本のジョー１０，作動
スリーブ１８およびコイルスプリング２５を用い、拡張
型マンドレルを組み立てる場合には、まず、各ジョー１
０を作動スリーブ１８の環状溝２０の決められた穴に収
め、ついで、各ジョー１０を各傾斜溝５のテーパー部分
２先端付近より各ジョー１０の右端部を嵌着し、つぎ
に、シャンク１の中央付近までスライドさせる。そし
て、コイルスプリング２５を各ジョー１０の凹部１３に
受けるよう装着する。そののち、スクリュー２３をねじ
込み、その先端をシャンク１のガイド溝６内に進入させ
ることが行われる。このように容易に組み立てることが
できる。

【００１７】上記のようにして組立てられた拡張型マン
ドレルを使用する場合には、作動スリーブ１８をシャン
ク１の軸心方向に摺動させることが行われる。これによ
り、各ジョー１０は作動スリーブ１８と同時に（一斉
に）動き始め、作動スリーブ１８に連動して各傾斜溝５
を摺動する。このとき、各ジョー１０はコイルスプリン
グ２５の弾性力のために傾斜溝５の底面に沿って摺動す
る。そして、作動スリーブ１８を左側に摺動させると各
ジョー１０の両クランプ面１１，１２が収縮し、右側に
摺動させると上記両クランプ面１１，１２が拡大する。
したがって、クランプ穴が小径のワークピースの場合に
は左側の下クランプ面１１を利用して固定し、クランプ
穴が大径のワークピースの場合には右側の上クランプ面
１２を利用して固定することができる。また要求があれ
ば、スクリュー２３を締め付けてその先端をガイド溝６
の底面に押し付けることにより、ワークピース支持位置
で作動スリーブ１８，各ジョー１０をロックすることが
できる。一方、ワークピースをマンドレルから取り外す
場合には、作動スリーブ１８をハンマー（図示せず）で
叩いて左側に移すことが行われる。これにより、各ジョ
ー１０は収縮方向に移動し、オペレータはワークピース
を容易に取り出すことができる。

【００１８】このように、上記実施例では、クランプ穴
の径が大幅に変動するワークピースをマンドレル上に正
確に支持することができる。しかも、シャンク１上を作
動スリーブ１８を迅速に摺動させることができる。ま
た、各ジョー１０をコイルスプリング２５の弾性力で各
傾斜溝５に押圧しているため、各ジョー１０および作動
スリーブ１８を上記弾性力で任意の位置に保持すること
ができる。したがって、ワークピースをセットする動作
は迅速かつ容易になる。さらに、各ジョー１０と作動ス
リーブ１８との間の駆動接続部は、各ジョー１０の右端
部に形成された右突条１４と、作動スリーブ１８の開口
１９に形成された環状溝２０，各丸穴２１とで構成され
ているため、高い嵌め合い精度で、容易にかつ経済的に
製造することができる。したがって、高い精度のコント
ロールで各ジョー１０の拡大および収縮を行うことがで
き、ワークピースの完璧な同心性が保証される。そのう
え、上記したように各ジョー１０をコイルスプリング２
５の弾性力で各傾斜溝５に押圧しているため、汚れ，削
片等が各ジョー１０の下に入ることがなく、各ジョー１
０の心狂いを防止して、ワークピースを正しい作業位置
に維持することができる。そのうえ、コイルスプリング
２５が作動スリーブ１８の内側に配設されているため、
コイルスプリング２５が他物に当たって損傷したり、汚
物に接触して汚れたりすることが殆どなくなる。また、
上記した手順でマンドレルを解体したのちは、各ジョー
１０，各傾斜溝５，作動スリーブ１８、コイルスプリン
グ２５等の部品を容易にクリーニングすることができ
る。しかも、各傾斜溝５がシャンク１のテーパー部分２
および円柱体部分３の全長にわたって形成されているた
め、各ジョー１０の移動距離が長く、精密な位置合わせ
が行える。

【００１９】図１４はこの発明の変形例を示している。
この例では、各ジョー１０を弾性的に保持するために、
コイルスプリング２５に代えて、図１５および図１６に
示すような板状スプリング２６が使用されている。それ
以外の部分は上記実施例と同様であり、同様の部分には
同じ符号を付している。この例の場合にも、上記実施例
と同様の作用，効果を奏する。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明のマンドレルに
よれば、アーバーとスリーブとがねじで接続されていな
いため、マンドレルをあらゆる位置に迅速に摺動させる
ことができる。また、スリーブに連動して移動するジョ
ーをばね部材の弾性力で傾斜溝に押圧しているため、ジ
ョーおよびスリーブを上記ばね部材の弾性力であらゆる
位置に保持することができる。したがって、ワークピー
スをセットする動作は迅速かつ容易になる。また、ジョ
ーとスリーブとの間の駆動接続部は、ジョーのスリーブ
側端部の外側面に形成された凸部と、この凸部に対応す
る上記スリーブの内周面の部分に形成された凹部とで構
成されているため、高い嵌め合い精度で、容易にかつ経
済的に製造することができる。したがって、各ジョーの
摺動に対して高い精度のコントロールが可能であり、こ
のような高い精度のコントロールで各ジョーの拡大およ
び収縮を行うことができ、ワークピースの完璧な同心性
が保証される。また、傾斜溝に嵌着したジョーを常時弾
性的に保持する手段として、ばね部材を各ジョーのクラ
ンプ面と凸部との間の外周面の部分に取付けている。し
たがって、汚れ，削片等が各ジョーの下に入って各ジョ
ーの心を狂わせるという不具合が防止され、ワークピー
スが着脱されるときに正しい作業位置にジョーを維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の拡張型マンドレルを示す
説明図である。

【図２】上記拡張型マンドレルを左側から見た図であ
る。

【図３】上記拡張型マンドレルの要部断面図である。

【図４】シャンクの説明図である。

【図５】上記シャンクの平面図である。

【図６】上記シャンクを左側から見た図である。

【図７】ジョーの側面図である。

【図８】上記ジョーの斜視図である。

【図９】作動スリーブの説明図である。

【図１０】上記作動スリーブの平面図である。

【図１１】上記作動スリーブを左側から見た図である。

【図１２】上記作動スリーブの作用を示す断面図であ
る。

【図１３】コイルスプリングの説明図である。

【図１４】この発明の変形例を示す図である。

【図１５】上記変形例に用いる板状スプリングの側面図
である。

【図１６】上記板状スプリングの平面図である。

【符号の説明】

１ シャンク ２ テーパー部分 ３ 円柱体部分 ５ 傾斜溝 ５ａ 底面 １０ ジョー １０ａ 下面 １１，１２ マウント面 １８ 作動スリーブ １９ 開口 ２０ 環状溝 ２１ 丸穴 ２３ スクリュー ２５ コイルスプリング ２６ 板状スプリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一直線状に延び一側部が先すぼまり状の
   テーパー部分に形成されたアーバーと、このアーバーの
   軸心方向に沿って延び上記アーバーの外周面に摺動自在
   に保持されたスリーブを備え、上記アーバーの外周面
   に、このアーバーの他側部からテーパー部分の先端に向
   かって内向き傾斜状に延びる傾斜溝を、上記アーバーの
   軸心方向に沿って一直線状に形成し、各傾斜溝の底面を
   テーパー部分の先端を越して前方に延ばして得られる仮
   想延長線が上記アーバーの軸心の仮想延長線上の一点に
   収束するように構成し、各傾斜溝に、この傾斜溝の底面
   に当接しながらその傾斜方向に沿って摺動するジョーを
   嵌着し、各ジョーの外側面に、上記アーバーの軸心に対
   し平行方向に延びるクランプ面を形成し、各ジョーのス
   リーブ側端部の外側面に凸部を形成し、各ジョーのスリ
   ーブ側端部に対応する上記スリーブのジョー側端面に、
   各ジョーのスリーブ側端部が放射方向に移動するのを許
   容する開口を形成してこの開口に各ジョーのスリーブ側
   端部を配設するとともに、各ジョーの凸部に対応する上
   記スリーブの内周面の部分に、上記凸部が上記アーバー
   の軸心方向に移動するのを阻止するとともに放射方向に
   移動するのを許容する凹部を形成してこの凹部に上記凸
   部を配設し、それ自身の弾性力でジョーを傾斜溝の底面
   に押圧するばね部材を各ジョーのクランプ面と凸部との
   間の外周面の部分に取付けたことを特徴とする拡張型マ
   ンドレル。
2. 【請求項２】 ばね部材がスリーブのジョー側端面に形
   成された開口内に配設されている請求項１記載の拡張型
   マンドレル。