JPS5947107A

JPS5947107A - 加工片用膨張収縮型把持装置

Info

Publication number: JPS5947107A
Application number: JP58143108A
Authority: JP
Inventors: ジエ−ムズ・ア−ル・バツク
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-06
Filing date: 1983-08-04
Publication date: 1984-03-16
Also published as: US4497498A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明はコレットに関し、加工片の孔を解放自在に把
持する半径方向に膨張自在なマンドレルとして、ま２）
ま加工片のシャンクを解放自在に把持する半径方向に収
縮自在なスリーブとして利用できる前記コレットに関す
る。

多くのコレットおよびマンドレルが、その半径方向膨張
外たけ収縮によシ、加工片または工具を把持すべく開発
されている。この型式の装置は米国特許第５１１７７９
７号、同第５５５７７０９号、同第３３５７７１０号、
同第３３６２７２１号および同第３７３１９４２号明＋
ｔｌｌｌ　＠−に開示されている。しかし、これら通常
の装置はいずノｔも、膨張および収縮の両方に利用する
ことはできない。さらに、各装置は軸線方向にスプリッ
トを有するスリーブとして形成されておシ、このスリー
ブはその円周方向に設けられた、軸線方向に延びる列を
なす斜面カムを有しており、前記カムは加工片ホルダー
上の同様の固定カムと共働するようになっており、した
がってこれらの装置は、共働のために特別に設計された
特定の高価な加工片ホルダー全必要としている。さらに
、これらの装置は異なるマ」法の加工片シャンクまたは
孔を把持する場合に面倒な構造を有している。

米国１時打第２５７３９２８号明細書には、血１線方向
に整合した一連の内部および外部リング金利用する装置
が開示されており、前記リングはそれらの間に共働テー
バ而を有しており、またこの装置は、膨張または収縮を
必要とする適用例に利用される。米国特許第２７３４７
４９号明＃ｌＩＩ　’ｔ’Ｊには、同様の構造装置が開
示されている。しかし、いずれの装置もすべての点で満
足できるというものではない。特に、膨張および収縮リ
ングは、異なる寸法の加工片シャンク寸たは孔にこの装
置を利用できるようにすべく、少し異なる寸法の類似要
素にす速やく交換することはできず、その理由は、この
装置が複数の別々のリングで構成されると共に、そのリ
ングが組立てられる時に相互に、正確な軸線方向および
半径方向関係に注意深く位置決めしなければならず、ま
た分解された時、この関係に維持するように相互に連結
されないからである。さらに、この装置の作動および解
放は、実際にはリングの軸線方向移ｆＪＪ）Ｋより、「
さざ波」効果をもって行なわｈ、したがって半径方向移
動は、装置の軸心方向長さに沿って常に一様であるとは
いえず、また解放ｄ−常に連速かつ完全であるとはいえ
ない。さらに、作動中のリングの必要な軸線方向移動は
、典型的に加工片の軸線方向移動を生じさせ、これは多
くの適用例において望ましくはないことである。

したがって、この発明の目的は加工片または工具を把持
する改良された装置であって、加工片の孔を把持するた
めの半径方向膨張を必要とする適用例（たとえば、マン
ト１／ル）、および加工片のシャンクを把持するための
半径方向収縮全必要とする適用例（たとえば、コレット
）の両方に利用できると共に、加工片およびホルダーの
滑らかな円筒面と共働する装置を提供することである。

この発明の別の目的は、前述のように、異なる寸法の加
工片シャンクおよび孔の把持を容易にすべく、類似ユニ
ットとす速やく、かつ容易に交換できると共に、膨張ま
たは収縮時に加工片の１１１１１　ａＮ方向移動をある
程度性なわせるか、全く行なわせない１つにできる装置
ｉニア、をＪ是ｆ、＋（することである。

この発明の目的は、軸線方向に延びる外部および内部ス
リーブ状把持部材を含む、加工片を解放自在に把持する
装置ＮＫより達成され、ここで内部把持部材は外部把持
部材内に、そ）ｔＫ対して軸線方向移動するように同軸
に支持さノしている。外部把持部材は半径方向に膨張自
在であり、内部把持部材は半径方向に収縮自在になって
いる。複数の１１１１線方向に隔置された傾面が、外部
把持部材の半径方向内面に、そして内部把持部材の半径
方向外面に設けられ、各斜面はカム面を有し、このカム
面は把持部月の長手方向ＴＩＩＩ　細に対して鋭角をな
している。外部把持部層の各斜面のカム面は、内部把持
部材の各斜面のカム面に摺動係合し、把持部月間の第１
方向における相対軸線方向移動により、把持部材の相対
半径方向移動が行なわれる。

第１，２図において〜檜スリーブ把持装置１゜は円筒外
部把持スリーブ１１（即ち、マンドレル）と、円筒内部
把持スリーブ１２（即ち、コレット）を含み、スリーブ
１２はスリーブ１１内に同」１１１に摺動自在に支持さ
れている。外部スリーブ１１は滑らかな円筒外面１３を
有し、内部把持スリーブ１２は滑らかな円筒内面１４を
有する。

外部把持スリーブ１１は複数の１１１１線方向に延びる
スロット１６．１７を備える。スロット１６はスリーブ
１１の一端部１８から、スリーブ１１の全長より少し短
かい範囲で延びており、スロット１７はスリーブ１１の
他端部１９がら、その全長より少し知かい範囲まで延び
ている。第２図に示されるように、スロット１６は等間
隔で円周方向に隔置されており、また第５図に示される
ように、スロット１７は各隣接対のスロット１６の中間
に設けられている。

従って、第５〜５図に示されるように、外部スリーブ１
１は、円周方向に隔置されると共に軸線方向に延びるセ
グメント２１から形成されており、各セグメントはその
端部１８で、一体ウニブ２２により２つの隣接セグメン
ト２１の一方に連結され、またその端部１９で、一体ウ
ニブ２３により隣接セグメント２１の他方に連結されて
いる。

同様に１内部把持スリーブ１２はスロット２６゜２７を
備え、これらのスロットはそれぞれスリーブ１２の端部
２Ｂ、２９からはソその全長にわたって延びると共に、
円周方向に交互に配咬されており、それにより複数の円
周方向に隔置された軸線方向に延びるセグメント５１が
画定され、夫々が両婦で一体つニブ５２，５５により、
隣接セグメント３１の各一つに連結されている。

第７図において、外部把持スリーブ１１の軸線方向に延
びる各セグメン）２１ｒＪ、その半径方向内面に複数（
例えば、−列）の１η１１線方向に隔置された斜面３６
を備える。各斜面３６は平坦カム面５７を有し、このカ
ム面はスリーブ１１の軸線ＡＫ対して小さい鋭角をなし
ており、かつ平坦停止面５８を崩しており、この停止面
はカム面５７より短かく、スリーブ１１の軸線に対して
はｙ直交している。

同様に、相数の軸線方向に隔置された斜面４１が、内部
把持スリーブ１２の軸線方向に延びる各セグメント５１
０半径方向外面に設けられている。各科１ｍ４１わＬ平
坦カム面４２と停止面４３を備メー、面４２　、４３は
夫り斜ｉＮｒ　５６　ｔＤ面３７゜３８に対して、更’
ｐｒ的に平行に延びている。外部スリーブ１１の各カム
面３７は、内部把持スリーブ１２の各カム面４２に摺動
自在に係合する。停止面５８と４５の保合により、外部
スリブ１１に対する内部スリーブ１２の右方向（第７図
）移即１が制限される。

第１図において、内部把持スリーブ１２の端部２９は環
状端部分４９を画定しており、前記環状端部分４９は外
部スリーブ１２を越えて軸線方向に突出している。端部
分４９は外方に開口する環状溝５１を形成されている。

環状溝５１は半径方向外方に廷びる７ランジ５２により
軸方向に限定されており、前記７ランジ５２は軸線方向
に対面する肩部５６を画定している。環状波形スプリン
グ５７が溝５１に配置されると共に、内部把持スリーブ
１２を包囲し、かつ外部把持スリーブ１１の軸線方向に
対向する端部５８と軸線方向に対面する肩部５５に係合
する。

従って、スプリング５７は内部把持スリーブ１２を第１
　Ｐ］で外部把持スリーブ１１に対して右方向に、解放
位置へ弾性的に強制するようになっている。半径方向内
方にカム面に作用するスリーブ１１．１２の固有弾性に
より、内部スリーブ１２１ＥＣ第１図で外部スリーブ１
１に対して右方向に強制する力が生じる。

工具ホルダー７１は第６図に示されると共にハウジング
を包含し、ハウジングの一端にはねじ孔７２が、他端に
は同軸に整合する滑らかな円筒孔７６が設けられ、孔７
５はホルダー７１の一部のみに延びている。孔７５の径
は、外部スリーブ１１の解放または非膨張時の外径に実
質的に等しく、その１１＋　ｍ方向長さは把持装置１０
のｌ１ｌｌ線方向全長より、少し小さい。装置１０はコ
レットとして機能し、孔７５内に位置決めされる。（１
７３の内端に小さい径の孔７４が設けられて、’Ｒ１１
＋ｔｉＮ方向に対面する環状肩部７６を画定している。

孔７４の径は内部スリーブ１２の解放または非１１ｙ縮
状態の内径に等しいか、あるいはそれより少し大きいこ
とが好ましい。孔７５を備えるホルダー７１の端部は７
９に外ねじが形成され、そこにキャップ８１がねじ係合
されている。キャップ８１は連通中央開口８２を備え、
その径は内部把持スリーブ１２の内径に等しいか、それ
より少し大きくされる。従って、キャップ８１の内面は
内部把持スリーブ１２の端部２９に摺動自在に係合する
。

ホルダー７１も半径方向外方に延びるフランジ８５を備
え、これに耳状部または歯（ｄｏｇ　）と駆動係合する
だめの、一対の通常のスロット（し：１示しない）が設
けられでいる。

第８図１は第６図のものと同じ工具ホルダーを示してい
るが、把持装置１０ｉＬ端部を逆にされており、従って
内部把持スリーブのｆ’Ｊ都２９　ｌｌ″ｊ：肩部７６
に対して配置され、外部把持スリーブの端部１８はキャ
ップ８１に摺動自在に係合している。

第９図は工具ホルダーを示しており、これは円筒孔８６
を有する端面８５を備えるハウジング８４を含有してい
る。引張りロッド、８７が孔８６内に摺動自在に支持さ
れると共に、その外端に半径方向外方に延びる環状フラ
ンジ８８を備えている。第１図の把持装置１０は引張り
ロッド８７に支持されており、引張りロッド８７の外径
は内部把持スリーブの、解放または非収縮時の内径に、
実質的に等しい。外部把持スリーブ１１の端部１８Ｆｉ
ハウジング８４のグ＾１面に対して配置され、内部持持
スリーブ１２の端部２？は半径方向フランジ８日の側面
に対して配置首されている。半径方向フランジ８８の外
径は外部把持スリーブ１１の外径より少し小さい。

把持装置１０は図示しないが、引張りロッド８７におい
て端部茶道にされており、内部把持スリーブ１２の端部
２９は、ハウジング面８５に対して配（１９され、外部
把持スリーブ１１の端部１８は、フランジ８８の側面に
対して配置されている。

第１０図は複スリーブ把持装置１０’の一部を示してお
り、この装置１０′は、スプリング５７′が第１図にお
けるように装置の外側の内部スリーブにではなく、装置
内側の外部スリーブに取付けられている点でのみ装置１
０と相違してい線方向に突出すると共に、アンダカッ）
　ｆＦ；９２を備えている。部分９１の外端部は半径方
向内方へ延びるフランジ９５を備え、軸線方向に対面す
る肩部９４を画定している。内部スリーブ１２１の隣接
端部は部分９６を備え、部分９６は減少された外径を有
すると共に、＃９２と整合して、軸線方向に対面するＪ
Ｈ部９７を画定している。環状波形スプリング５７′が
溝９２内に支持されると共に、軸線方向に対ＩＲ１する
肩部９４゜９７に作動的に係合して、内部把持スリーブ
１２′を解放位ｔりに向けて、外部把持スリーブ１１′
に相対的に右方向に弾性的に強制するようになっている
。

第１０図の把持装置１０′は好ましい￥雄側であり、ス
プリング５７′が複スリーブの内側１に設けられ、典型
的には工具ホルダーの孔の閉鎖端に位置している。従っ
て、スプリング５７′がｔｆｉ傷する回部性は少なく、
スプリング５７′は工作機械からの切削及びほこりから
保護される０第１１〜１３図は複スリーブ把持装置また
はコレット１１０の第５実施例を示しており、これは特
にねじ操作を行なうべくタップを把持するために望まし
い。この装置１１０は総体的に第１図の装置１０に類似
のものであり、外部スリーブ１１１、内部スリーブ１１
２及び波形スプリング１１３を包含している。

外部スリーブ１１１の端部１１６は、内部スリーブ１１
２の叫接端部１１７を実η的に越えて突出すると共に、
ｄｉＵ線方向に対面する肩部１１９を画定する半径方向
内方に延びるフランジ１１８を備えている。環状波形ス
フリング１１５が内部スリーブ１１２の隣接蕗１面とπ
４部１１９の間に配置されると共に、それらに係合して
おり、内部スリーブ１１２を外部スリーブ１１１に相対
的に、第１１図において右方向へ弾性的に強制するよう
になっている。フランジ１１８の内端部は非円形（例え
は、四角形）開口１２１を画定しており、この開ＩＪ１
２１は端部フランジ１１８を通して同軸に延びている。

外部スリーブ１１１に設けられた円周方向に隔置され、
かつ軸線方向に延びるスロット１２２が、はソその全畏
にわたって、端部１１６から遠い方の端部１２６から延
びている。所望により、＠線方向に処びる盲スリット、
即ちスリーブ１１１の端部まで延びないスロットを、各
隣接対のスロット１２２間に設けることができる０２つの駆動用突出部１２３が開口１２１の正反対側に設
けられると共に、７ランジ１１８の後端部から１ｌｌＩ
線方向外方に突出している。はソ半径方向に延ひる隔置
された溝１２４が、各突出部１２５の両仙１に設けられ
ている。

前述以外は、第１〜５図に門連して説明したように、外
部スリーブ１１１はスリーブ１１に、そして内部スリー
ブ１１２はスリーブ１２に対応している。

作動：第６．７図において、ホルダー７１が通常の方法で、ね
じ孔７２に工作機械のねしシャフトをねじ込むことによ
り、工作機械（図示しない）に取付けられる。通常の駆
！Ｉｆｈ用突出部が７ランジ８５のスロットに組合わせ
て利用されて、ホルダー７１をねじシャフトに締付ける
ようになっている。コレット１０は第１図に示されるよ
うに組立てられ、かつ非応力状態において、孔７３内へ
すべり込まされる。それからキャップ８１がホルダーに
取付けられ、最初に十分に回転されて、内部スリーブ１
２に接触し、それを軸線方向に少し移動させるようにな
っている。

これにより、外部スリーブ１１は膨張されて、（Ｌ７３
の壁を確実に把持して、コレット１０をホルダー７１内
に固定保持する。

それから、加工片（図示しない）の円筒シャンクがキャ
ップ開口８２を介して、コレットの孔１４へ挿入され、
キャップ８１が回転されて第６図において左方向に移動
される。従ってキャップ８１は内部把持スリーブ１２を
、第６図においてスプリング５７の作用に抗して左方向
に強制的に移動する。２８７図に示されるようにカム面
３７はカム面４２に沿って摺動する。外部把持スリーブ
１１が孔７３の壁により、半径方向外方へ移動すること
を防止されるから、内部把持スリーブ１２は半径方向内
方に収縮して最終的に加工片の円筒シャンクを確実に把
持することになる。

加工片を解放する場合は、キャップ８１が反対方向に回
転され、スプリング５７と内部スリ−ブ１２の固有弾性
により、内部把持スリーブ１２が軸線方向及び半径方向
に、その原位悄寸で戻り、加工片のシャンクかｔｙｒ放
される。外部スリーブ１１に相対的な内部スリーブ１２
の軸線方向右方移動は、停止面３８と４５が′Ａ１１互
に係合する場合に停止するが、例えばキャップ８１がそ
のような反対方向にどれたけ回転されるかに依り、ｍ記
停止面の係合前に前ｕ［；移動が停止する。

第８図に示される装置は、実物的に第６図に示されるも
のと同様に作動するが、内部把持スリーブ１２は半径方
向内方に収縮する時、軸線方向に移動しないで、むしろ
外部スリーブ１１が軸線方向に移動するようになってい
る。

第９図に示される工具ホルタ−において、複スリーブコ
レット１０の外径より少し大きい径の円筒孔を有する加
工片が、コレット１０上に軸線方向に＃動される。それ
から引張りロッド８７が通常の機構により、ハウジング
８４に対して左方向に移動されて、内部把持スリーブ１
２が外部把持スリーブ１１に対して左方向へ移動されて
、外部スリーブのセグメントが半径方向外方へ強制され
て、加工片の円筒孔に把持係合する。引張りロッド８７
を原位置へ右方向に戻し、それにより内部把持スリーブ
１２を、外部把持スリーブ１１の固有弾性及びスプリン
グ５７の強制力により右方向に移動し、それにより外部
把持スリーブ１１を、加工片との把持係合状態から半径
方向内方へ収縮させることにより、加工片が前記支持体
から取はずされる。

複スリーブコレッ）１０’及び１１ｏ（夫々、第１０及
び１１１９１）は夫々実質的に第１図のコレット１０と
回じに作動し、従ってその作動は詳細に説明しない。コ
レラ）　１１０の突出部１２５は夫々第６図のハウジン
グ７１の肩部７６の凹所（図示しない）に受容され、こ
の場合ハウジング７１は回転自在な駆動スピンドルを備
え、その外部スリーブ１１１のハウジングまたはスピン
ドル７１に対する相対回転を防止すると共に、装置１１
０の駆動を確実にしている。コレラ）１１０は、シャン
クの少なくとも一部に非円形駆動部を有する工具、例え
ばタップと共に利用するようになっており、シャンクの
非円形部分は開口１２１に受容されて、ねじ込みの際の
高トルクを得るために、タップと装置値１１０間に確実
な駆動をもたらす。同時に、コレット１１０の内部スリ
ーブ１１２は、延長された円筒面領域上にタッグシャン
クラ、確実に把持し支持する。

好ましい実施、例において、カム面５７．４２はスリー
ブ１１．１２の長手方向軸線に対しては９１０度の角度
で延びることが好ましい。この角度により、スリーブを
相互に移動する所定のｌｌｌ１＋　線方向の力により、
比較的高い把持力が生じる、という利点がもたらされる
。また、内部スリーブ１２を外部スリーブ１１内に軸線
方向に単に圧入することにより、スリーブを組立てるこ
とができ、夫々スリーブ１１．１２の弾性膨張及び収縮
により、斜面３６．４１の頂部が相互に通過できる。従
って、　；１１１１常の装置において、組立てを容易に
するために利用される構造例えばスリーブの相対回転を
防止するために、列をなす隆起とキーの間に、軸線方向
に延びる溝が必要でない。しかし、カム面５７．４２が
大きい角度を有することもこの発明の範囲内である。実
際、はＶ１″２２度の角度が利用される場合、スリーブ
１１．１２の固有の弾性により、十分にスリーブの相対
移動が行なわれ、スプリング５７を省略することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の複スリーブ把持装置のｒ　−■線に沿
う断面図、第２図は第１図の把持装置の端面図、第３及
び第４図は夫々第２図の■−■線及び■−■線に沿う断
面図、第５図は第１図の■−■線に沿う断面図、第６図
は第１図の把持装置を取付けられた工具ホルダーの中央
所立面図、第７図は第６図の装置の指示部の拡大断面図
、第８図は端部を逆にした把持装置を備えた第６図と同
様な断立面図、第９図は第１図の把持装置が支持された
引張りロッドを含む工具ホルダーの断立面図、第１０図
は第１図の把持装置と別の実施例に示す第７図と同様の
拡大断面し１、第１１し１は第１図の把持装（市と別の
実施例金示す中央所立面し１、第１２図は第１１図に示
される装弔−の端面図、第１５図は第１２図のＸ１ｌｌ
−Ｘｌｌｌ線に沿う概略断面図である。１１　、１１１・・・第１把持部拐、１２　、１１２・
・第２把持部材、３６．４ｊ・・・斜面、３７．４２・
・・カム面出願人代理人　　古　　谷　　　　　馨ＦＩＧ、　＋３

Claims

【特許請求の範囲】１　第１（１１まだは１１１）および第２（１２または
１１２）の軸線方向に延びるスリーブ状把持部材からな
る加工片を解放自在に把持する装置であって、前記第２
把持部拐が前記第１把持部材内に同軸に、かつａ対的に
４１１線方向移動するように支持されておυ、前記第１
把持部４４が半径方向に弾性的に膨張自在であり、かつ
前記第２把持部材が半径方向に弾性的に収縮自在であシ
、前記第１把持部材がその半径方向内面に、複数の１ｌ
ｌｌｌ　＃ｉ！方向に隔置された斜面（３６）を備え、
前記第２把持部Ｕがその半径方向外面に、Ｍ数の軸線方
向に隔置された斜面（４１）を備えており、前記第１把
持部材上の各斜面がカム面（３７）を備え、前記カム面
（３７）が前記第２把持部材上の前記各斜面のカム面（
４２）に摺動自在に係合して、前記一方の把持部材の他
方の把持部材に対する。第１方向における軸線方向移動
によυ、両者間に相対的な半径方向移ｉ１Ｊを行なわせ
るようにした装置。２　前記各把持部材が実質的ｆ円筒形のスリーブであシ
、前記第１把持部材の半径方向外面（１５）と、前記第
２把持部拐の半径方向内面（１４）が？？７らかな円筒
面である、特許請求の範囲第１項に記載の装置。５　前記各把持部月が、複数の円周方向に隔ｆｆｆ。さｉＬ軸心方向に延びるセグメント（２ｉｊ１　）を備
え、前記各セグメントが両端部で比較的短かい一体つニ
ブにより、隣接セグメントの各一つに連結されている、
特許請求の範囲第１または２項に記載の装置。４　前記第１把持部材の一端が、前記第２把持部材の隣
接端部を越えて軸線方向に延びており、前記第２把持部
材の他端が、前記第１把持部材の他端を越えて軸線方向
に延びている、特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一
項に記載の装置。５　前記第１把持部材の前記一端に、半径方向内方に延
びるフランジ（１１０）が設けられ、前記７ランジが四
角形開口（＋２１）を画定しており、前記第１把持部拐
の前記一端に、少なくとも一つの軸線方向に突出する突
出部（＋２３）を備える、特許Ｕノ、３１この範囲第４
項に記載の装置。６　・・ウジング（７１）が、それ自体を機械に解放自
在に固定するための装置と、それ自体の一部を通って延
びる長い円筒孔（７６）とを備えておシ、前記孔（７３
）の半径方向内面が滑らかな円筒面であり、把持スリー
ブが前記孔（７３）内に位置され、前記第１把持部利の
外径が前記孔の内径に実質的に等しく、前記第１および
第２把持部月間に相対軸線方向移動を行なわせる装置（
０１）　全備える、ｌＦ＆π［請求の範囲第１〜４項の
いずれか一項に記載の装置。