JPH09295207A - コレットチャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工物に大きな軸方向および回転方向の切削
力が働いた場合でも、加工物が軸方向及び回転方向に滑
らないコレットチャックを提供する。 【解決手段】 本発明は、旋盤機械等に用いられ、加工
物を把持するコレットチャックの把持面の軸方向に複数
の凹型溝を入れたコレットチャックにおいて、把持面の
凹型溝の幅は、ワイヤ放電加工によって把持面に残る接
触面がなくなる場合の最大値に選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コレットチャック
に関するものであり、より詳細には、旋盤機械等で加工
物を把持するために用いられるコレットチャックが滑り
無く加工物を把持するための把持面の構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の旋盤の主要部分を示す図で
ある。図８は従来のコレットチャック３および主軸２の
部分を示す図である。図９は、図８のコレットチャック
３および主軸２の部分のＡ−Ａ線断面を示す図である。
図１０は従来のコレットチャックの把持面の溝および接
触面１５の種々の形状を示す図である。

【０００３】図７において、１００は金属等の加工物を
加工するための旋盤、１は主軸台、２は主軸、３はコレ
ットチャック、４は加工物、６は往復台、７はバイト
台、８はバイト止めレバー、９はバイト、２０は操作盤
である。主軸台１は、主軸２、コレットチャック３を回
転させるためのモータおよびその制御装置等を収納した
部分である。図８、図９において、２は主軸、３はコレ
ットチャック、４は加工物、５はコレットチャック３の
中央部に開けられた穴、１１はコレットチャック３の傾
斜部分、１２は主軸２のコレットチャック３に対応する
孔の傾斜部分である。図９，１０において、１７は超硬
合金部分である。

【０００４】以下に従来技術の旋盤１００の動作につい
て説明する。まず、加工したい加工物４をコレットチャ
ック３の穴５に挿入し、操作盤２０を用いてその加工物
４をコレットチャック３に固定する。その後、操作盤２
０によって主軸２を回転させ、バイト９を用いて加工物
４に対して切断、ネジ切り、穴明け等の加工を行う。バ
イト９はバイト台７に開けられた穴に挿入され、バイト
止めレバー８によってバイト台７に固定される。このバ
イト台７に固定されたバイトによって、コレットチャッ
ク３に固定された加工物４は加工される。往復台６はバ
イト９を加工物４に対して平行（軸方向）に移動させる
ための台である。実際には、バイト９を加工物４に対し
て直角方向および斜め方向に動かす機構もあるが、その
部分に関する記載は本願とは直接には関係がないので省
略する。

【０００５】加工物４をコレットチャック３に固定する
原理を、図８、図９を用いて、さらに詳細に説明する。
コレットチャック３は、主軸台１に取り付けられた主軸
２と結合され、加工物４を固定するための工具である。
加工物４をコレットチャック３に固定するには、図８、
図９に示されるように、コレットチャック３の穴５に加
工物４を挿入し、操作盤２０によって制御される図示さ
れない内部の装置がコレットチャック３を矢印の方向に
引き込む。この引き込みによって、３分割されたコレッ
トチャック３の傾斜部分１１が主軸２の孔の傾斜部分１
２によって狭められ、加工物４はコレットチャック３の
穴５に固定される。

【０００６】図１０において、把持面１０に設けられた
溝以外の部分を接触面１５と呼び、この接触面１５は加
工物４をコレットチャック３に固定するための滑り止め
の働きをする面である。図１０（Ａ）はコレットチャッ
ク３の横方向に設けられた溝１３および接触面１５を示
し、図１０（Ｂ）はコレットチャック３の縦方向に設け
られた溝１４および接触面１５を示し、図１０（Ｃ）は
コレットチャック３の横方向および縦方向に設けられた
溝１３，１４およびそれらの溝の間の接触面１５を示
す。これらの接触面１５によって加工物４はコレットチ
ャック３に固定されることになる。上述のように、従来
の旋盤加工においては、把持面１０には、横方向に設け
られた溝１３および／または縦方向に設けられた溝１４
以外の部分である接触面１５によって加工物４を把持
し、加工物４がコレットチャック３から滑るのを防止し
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コレッ
トチャック３の把持面１０には軸方向および回転方向の
切削力が働いた場合には、加工物４がコレットチャック
３に対して軸方向および回転方向に滑り出すという欠点
があった。特に、加工物４に対してバイト９を深く食い
込ませ、そのバイト９をコレットチャック３の方に大き
な速度で移動させる場合に、加工物４がコレットチャッ
ク３の軸方向および回転方向に滑り始める傾向が大きか
った。このために、加工物４によって加工された製品
（たとえば、ベアリング、電子部品、時計軸）の長さ方
向の精度がばらつくという欠点があった。これは、従来
の技術においては、接触面１５によって加工物４を把持
しているという理由に基づくものと考えられる。

【０００８】本発明の目的は、把持面における接触面の
幅がほぼ０付近になるように溝の幅を決定することによ
って、加工物に大きな軸方向および回転方向の切削力が
働いた場合でも、加工物が軸方向および回転方向に滑ら
ないコレットチャックを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、旋盤機械等に
用いられ、加工物を把持するコレットチャックの把持面
の軸方向に複数の凹型溝を入れたコレットチャックにお
いて、把持面上の凹型溝の幅ｗは、ワイヤ放電加工によ
って把持面に残る接触面がなくなる場合の最大溝幅ｗ
_MAXに選択される。

【００１０】さらに、本発明のコレットチャックは、把
持面上の接触面の幅ｔが最大溝幅ｗ_MAXの１０％以下で
あるように形成される。

【００１１】さらに、本発明のコレットチャックは、把
持面上の溝幅ｗが最大溝幅ｗ_MAXの９０％以上１００％
以下であるように形成される。

【００１２】さらに、本発明のコレットチャックは、把
持面上の凹型溝の形状を三角形に構成し、ワイヤ放電加
工によって把持面に残る接触面がなくなるように形成さ
れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１における加
工物が挿入される方向から見たコレットチャックの端面
図である。図２は、本発明の実施の形態１のコレットチ
ャック３の先端を３分割したうちの一つであるコレット
チャック３ａの把持面の斜視図である。図３は、本発明
の実施の形態１のコレットチャック３ａの把持面付近を
示す部分の端面拡大図である。図１において、３ａ,３
ｂ,３ｃは３分割されたコレットチャック３の各々のコ
レットチャックであり、分割された各コレットチャック
の超硬合金部分１７に設けられた把持面１０には、詳細
は後述の図３、図５に示すように、本発明による溝１６
が構成される。本発明による溝１６は、図２、図３、図
５に示すように、把持面１０のほぼ全面にわたって、縦
方向に形成される。

【００１４】図３を用いて、本発明による溝の構造に付
いて詳細に説明する。図３において、１６は超硬合金部
分１７の表面をワイヤ放電加工することによって形成さ
れた縦方向の溝である。溝１６は、円筒形状に形成され
たコレットチャック３の超硬合金部分１７に形成された
把持面１０を、たとえば、ワイヤ放電加工を用いて、直
径φの放電ワイヤによって把持面１０の表面の除去する
ことによって形成される。このとき、形成される溝１６
の幅はｗとなる。この溝１６の幅ｗは、放電ワイヤをど
の程度把持面１０近づけるかによって決定できる。ワイ
ヤ放電加工装置の初期設定時にこの放電ワイヤと把持面
１０との距離を設定しておくことによって、放電ワイヤ
を送りピッチ幅Ｓで順次おくり、一定の溝１６の幅ｗを
形成することができる。このようにして形成される最大
の溝幅を最大溝幅ｗ_MAXと呼ぶ。すなわち、一つの溝１
６が形成されると、次に放電ワイヤは送りピッチＳだけ
円周方向に送られ、最大溝幅ｗ_MAXを有する次の溝１６
が形成される。

【００１５】このように、放電ワイヤの送りピッチＳと
放電ワイヤの直径φとを変化させることによって、溝１
６の幅ｗおよび溝１６と溝１６間に形成される接触面１
５の幅ｔとを任意に変化させることができる。ここで、
接触面１５とは、円筒形状に加工された把持面１０から
溝１６を除去した残りの部分である。次に、放電ワイヤ
の送りピッチＳ、溝１６の幅ｗおよび溝１６と溝１６間
に形成される接触面１５の幅ｔとの関係について図５を
用いて説明する。図５は、コレットチャックの把持面の
放電ワイヤの直径φと送りピッチ幅Ｓを変えたときの把
持面の形状を示す図である。

【００１６】図５（Ａ）は、たとえば、放電ワイヤの直
径φを、２５０ミクロン（以下μと表示することもあ
る）とし、放電ワイヤの送りピッチ幅Ｓを放電ワイヤの
直径φより大きい３７０ミクロンとした場合の図であ
る。このような条件でワイヤ放電加工を行うことによっ
て、溝１６の幅ｗは２００ミクロン程度になるが、この
時の接触面１５の幅ｔはほぼ１７０ミクロンもになる。
このときの溝１６の溝幅ｗは最大溝幅ｗ_MAXとなる。こ
のように、放電ワイヤの送りピッチ幅を放電ワイヤの直
径φより大きいときには必ず把持面に幅ｔの接触面１５
が形成される。この接触面１５の幅ｔは送りピッチ幅Ｓ
から溝１６の最大溝幅ｗ_MAXを引いた値となる。すなわ
ち、ｔ＝Ｓ−ｗ_MAXで表わされる。

【００１７】図５（Ｂ）は、たとえば、放電ワイヤの直
径φを、２５０ミクロンとし、放電ワイヤの送りピッチ
幅Ｓを２００ミクロンとした場合の図である。このよう
な条件でワイヤ放電加工を行うと、溝１６の溝幅ｗはほ
ぼ２００ミクロン程度になり、この時接触面１５の幅ｔ
はほぼ０になる。このときの溝１６の溝幅も最大溝幅ｗ
_MAXとなる。このように、放電ワイヤの直径φとの関係
で適切な送りピッチＳが選択されると、溝１６と溝１６
の間に接触面が残らないようなワイヤ放電加工を行うこ
とができる。

【００１８】図５（Ｃ）は、たとえば、放電ワイヤの直
径φを、２５０ミクロンとし、放電ワイヤの送りピッチ
幅Ｓを１００ミクロンとした場合の図である。このよう
な条件でワイヤ放電加工を行うと、溝１６の溝幅ｗはほ
ぼ１００ミクロン程度になり、この時接触面１５の幅ｔ
は完全に０になる。このときの溝１６の溝幅ｗは最大溝
幅ｗ_MAXである２００μに比べて１００μだけ少ない１
００μとなる。すなわち、ｋｎｏ場合は溝１６の溝幅ｗ
は最大溝幅ｗ_MAXの５０％である。このように、放電ワ
イヤの直径φよりも小さい送りピッチＳが選択される
と、溝１６と溝１６の間に接触面が残らず、しかも溝幅
の狭い形状を形成するようなワイヤ放電加工が行われ
る。この場合は、図５（Ｃ）に示すように溝１６の深さ
も浅くなる。

【００１９】図６は、コレットチャックの把持面におけ
る、放電ワイヤの送りピッチ幅Ｓと加工物が滑り始める
時の最大把持力Ｆとの関係を示す実験図である。図６中
のａは、放電ワイヤの送りピッチ幅Ｓが１００μであ
り、そのとき、溝１６の幅ｗは約１００μとなった状態
である（図５（Ｃ）に対応）。そのときの加工物が滑り
始める時の最大把持力Ｆは１８ｋｇであった。

【００２０】図６中のｂは、放電ワイヤの送りピッチ幅
Ｓが２００μであり、そのときの加工物が滑り始める時
の最大把持力Ｆは２４ｋｇとなった。この場合は、溝１
６の幅ｗは約２００μとなり、接触面１５の幅ｔが丁度
０μとなった状態を示す（図５（Ｂ）に対応する）。こ
の点およびその周辺が本発明の場合に該当する。

【００２１】図６中のｃは、放電ワイヤの送りピッチ幅
Ｓが３７０μであり、そのときの加工物が滑り始める時
の最大把持力Ｆは１９ｋｇであった。この場合は、溝１
６の幅ｗは約２００μとなり、接触面１５の幅が約１７
０μとなった状態を示す（図５（Ａ）に対応する）。

【００２２】図６中のｄは、放電ワイヤの送りピッチ幅
Ｓが７３０μであり、そのときの加工物が滑り始める時
の最大把持力Ｆは１９ｋｇであった。この場合は、溝１
６の幅ｗは約２００μとなり、接触面１５の幅が約５３
０μとなった状態を示す（対応図なし）。

【００２３】図６中のｅは、放電ワイヤの送りピッチ幅
が１２２０μであり、そのときの加工物が滑り始める時
の最大把持力は１８ｋｇとなった。この場合は、溝１６
の幅ｗは約２００μとなり、接触面１５が約１０２０μ
となった状態を示す（対応図なし）。

【００２４】図６中のｆは、放電ワイヤによる溝の加工
を全くしない場合、すなわち、従来の把持面１０のよう
に接触面１５が非常に広い場合、そのときの加工物が滑
り始める時の最大把持力は１４ｋｇとなった（対応図な
し）。

【００２５】上述の実験から分かるように、溝１６の溝
幅ｗおよび接触面１５の幅ｔは、放電ワイヤの直径φお
よび放電ワイヤの送りピッチ幅Ｓによって種々変わり得
るが、図６から結論づけられるように、上述の実験にお
いては、放電ワイヤの送りピッチ幅Ｓをほぼ２００μ付
近に選ぶと加工物が滑り始める時の最大把持力Ｆが最大
になる。これは、別な表現をすれば、接触面１５の幅ｔ
がほぼ０の場合およびその近隣の場合に最大把持力Ｆが
得られることになる。さらに、詳細に述べれば、放電ワ
イヤの直径φが２５０μのときに、接触面１５の幅ｔが
±２０μ程度以内の時に把持力が大きくなることが実験
から推測できる。ここで、接触面１５の幅ｔがマイナス
は溝１６の溝幅ｗが最大溝幅ｗ_MAXからその値ｔだけ狭
くなることを意味する。たとえば、この例では、接触面
１５の幅ｔがマイナス１０μとは、溝幅ｗが最大溝幅２
００μから１０μ小さい１９０μであることを意味す
る。

【００２６】このように、本発明では、接触面１５の幅
ｔをほぼ０付近にすることによって加工物４との接触を
確実に確保することができ、それによって加工物４に大
きな軸方向および回転方向の切削力が加わっても加工物
４が軸方向および回転方向に滑ることを防止できる。

【００２７】実施の形態２．図４は、本発明の実施の形
態２のコレットチャックの把持面の拡大端面を示す図で
ある。図４においては、溝１６の形状を三角形に形成し
た場合の実施の形態を示す。この場合も、接触面１５の
幅を０にすることができる。このような、溝１６も、実
施の形態１と同様にワイヤ放電加工によって形成でき
る。

【００２８】このように、溝１６の形状を三角形に形成
することによって、実施の形態１に示したと同様に把持
面１０上に接触面１５が形成されないので、実施の形態
１と同様に把持面１０において加工物４との接触を確実
に確保することができ、それによって加工物４に大きな
軸方向および回転方向の切削力が加わっても加工物４が
軸方向および回転方向に滑ることを防止できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、加工物に大きな軸方向
および回転方向の切削力が働いた場合でも、加工物が軸
方向および回転方向に滑らないようにできる。したがっ
て、バイトの軸方向の送り速度を大きくできる。また、
加工物が軸方向に滑らないために、製品の加工バラツキ
を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施の形態１における加工物
が挿入される方向から見たコレットチャックの端面図で
ある。

【図２】 本発明の実施の形態１のコレットチャックの
把持面の斜視図である。

【図３】 本発明の実施の形態１のコレットチャックの
把持面付近を示す部分の端面拡大図である。

【図４】 本発明の実施の形態２のコレットチャックの
把持面の拡大端面を示す図である。

【図５】 コレットチャックの把持面の放電ワイヤの直
径φと放電ワイヤ送りピッチ幅Ｓ及び把持面の形状との
関係を示す図である。

【図６】 コレットチャックのワイヤ放電加工における
放電ワイヤ送りピッチ幅Ｓと加工物が滑り始める時の最
大把持力Ｆとの関係を示す実験図である。

【図７】 従来の旋盤の主要部分を斜めから見た図であ
る。

【図８】 従来の旋盤に使用されるコレットチャックお
よび主軸を斜めから見た図である。

【図９】 従来の旋盤に使用されるコレットチャックお
よび主軸の断面図である。

【図１０】 従来のコレットチャックの種々の把持面の
形状を示す図である。

【符号の説明】

１…主軸台、２…主軸、３,３ａ,３ｂ,３ｃ…コレット
チャック、４…加工物、５…穴、６…往復台、７…バイ
ト台、８…バイト止めレバー、９…バイト、１０…把持
面、１１,１２…傾斜部分、１３,１４,１６…溝、１５
…接触面、１７…超硬合金部分、１００…旋盤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋盤機械等に用いられ、加工物を把持す
   るコレットチャックの把持面の軸方向にワイヤ放電加工
   によって複数の凹型溝を入れたコレットチャックにおい
   て：前記把持面上の凹型溝の幅ｗは、ワイヤ放電加工に
   よって把持面に残る接触面がなくなる場合の最大溝幅ｗ
   _MAXに選択されることを特徴とするコレットチャック。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコレットチャックにおい
   て：前記把持面上の接触面の幅ｔは前記最大溝幅ｗ_MAX
   の１０％以下であるように形成されることを特徴とする
   コレットチャック。
3. 【請求項３】 請求項１記載のコレットチャックにおい
   て：前記把持面上の溝幅ｗは前記最大溝幅ｗ_MAXの９０
   ％以上であるように形成されることを特徴とするコレッ
   トチャック。
4. 【請求項４】 旋盤機械等に用いられ、加工物を把持す
   るコレットチャックの把持面の軸方向にワイヤ放電加工
   によって複数の凹型溝を入れたコレットチャックにおい
   て：前記把持面上の凹型溝の形状を三角形に構成し、ワ
   イヤ放電加工によって把持面に残る接触面がなくなるよ
   うに形成されることを特徴とするコレットチャック。