CN108602135B - 回缩型卡盘 - Google Patents

Abstract

提供一种回缩型卡盘，其中，尽管移动主体可在轴向动作，其仍不晃动，可进行持握精度高且抑制振动或高频振动的车削加工。回缩型卡盘(100)包括：主体(1)，该主体(1)由设置于轴向的后方侧的后主体(2)和设置于前方侧的移动主体(3)构成；推杆(8)，该推杆(8)在主体(1)的内部于轴向移动；主爪(6)，该主爪(6)与推杆(8)卡合，通过楔作用，借助设置于移动主体(3)中的狭槽(3a)，于径向移动，移动主体(3)相对后主体(2)，于轴向相对移动。在后主体(2)中，呈跨接状而在间隔开地设置的座面(2a)之间设置板簧(11)。相对各自的座面(2a)，通过螺栓(13)紧固该板簧(11)。在座面(2a)之间，相对移动主体(3)的座面(3b)，通过螺栓(16)紧固板簧(11)。

Description

回缩型卡盘

技术领域

本发明涉及一种用于机床的卡盘，更具体地说，本发明涉及具有回缩功能的卡盘。

背景技术

在回缩型卡盘中，在持握工件时，首先，使爪于径向接近工件，慢慢地持握工件。接着，在限于轴向的范围内移动爪。在此期间，工件可靠地就位于密接卡座。然后，于径向使爪运动，最终持握该工件。缓慢地持握工件的原因在于，即使在工件倾斜的情况下，通过与密接卡座抵接，正确地与其密接。

主体分成后主体和移动主体，该后主体经由后板固定于主轴上，该移动主体可通过推杆和后主体的导向部，于轴向相对后主体而移动。爪设置于移动主体侧。后主体和移动主体通过弹簧而连接。在爪与工件接触后，通过作用于推杆上的缸推力，弹簧挠曲，由此，于轴向而回缩移动主体，因弹簧的缓冲性，缓慢地持握工件。在最终地持握工件时，进一步回缩移动主体。比如，在专利文献1或专利文献2中，公开有这样的结构的回缩型卡盘。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：US3460849号公报

专利文献2：JP特开2003-1507号公报

发明内容

发明要解决的课题

在公知的回缩型卡盘中，后主体固定于机床的主轴上，但是，移动主体处于支承于弹簧上，相对后主体而上浮的状态。移动主体通过推杆和后主体的导向部，以可在卡盘旋转的旋转轴的轴向而动作，并且在径向和旋转方向不能动作的方式导向。但是，为了实现移动主体在轴向进行动作，必须要求微小的间隙，其结果是，移动主体产生晃动。因该晃动，主体的位置不稳定，对持握精度造成恶劣影响。另外，构成加工时的振动或高频振动的原因。

针对这样的状况，本发明的目的在于提供一种回缩型卡盘，其中，尽管移动主体可在轴向动作，其仍不晃动，可进行持握精度高，抑制振动或高频振动的车削加工。

用于解决课题的技术方案

本发明涉及一种回缩型卡盘，该卡盘包括：主体，该主体由设置于轴向的后方侧的后主体和设置于前方侧的移动主体构成；推杆，该推杆在该主体的内部于轴向移动；主爪，该主爪通过上述推杆的移动，由上述移动主体导向，于径向移动，其中，上述移动主体相对上述后主体，于轴向移动，

在上述后主体中，呈跨接状而在间隔开地设置的第1座面之间设置板簧，相对各自的座面，通过第1螺栓紧固该板簧，

在上述移动主体中，相对设置于其背面上的第2座面，在第1座面之间，通过第2螺栓紧固上述板簧。

发明的效果

按照本发明，由于虽然为移动主体可在轴向移动的回缩型卡盘，移动主体仍以相对后主体，在旋转轴C的旋转方向或径向，不影响薄度、难以位移的板簧而支承，虽然发生轴向位移，仍在其它的方向以较高的刚性而固定，移动主体不晃动，可进行高精度的加工。另外，充分地确保主体刚性，不产生加工造成的高频振动或振动。另外，由于移动主体间接地通过螺栓而固定于主轴上，故其不晃动。

附图说明

图1表示实施例1的卡盘，图1A为其立体图，图1B为其剖视图；

图2为后主体与板簧的立体图；

图3表示推杆与主爪和爪，图3A为其立体图，图3B为主爪6的剖视图；

图4表示移动主体、主爪、爪、面块与夹具，图4A为其立体图，另外图4B为移动主体3的后视图；

图5表示持握工件时的状态，图5A为从正面而观看卡盘100的图，图5B、图5C表示移动主体3和面块7的局部剖面；

图6表示沿图1中的X—X线的剖面，图6A表示设置2个滑动件22的场合的例子，图6B表示设置1个滑动件22的场合的例子；

图7以示意方式表示板簧的状态的位移，图7A为无负荷的状态，图7B为在板簧上没有接触有滑动件的状态，图7C为在板簧上接触有滑动件的状态；

图8表示实施例3的卡盘的图，图8A为其立体图，图8B为其剖视图，图8C为移动主体的后视图，图8D为调整件的立体图。

具体实施方式

实施例1

图1表示实施例1的具有3个爪4的卡盘100，图1A为其立体图，图1B为其剖视图。卡盘100包括在径向于主体1的前方(图中右方向)的面上移动的3个爪4。另外，在主体1的前方的面上，安装有夹具5，夹具5的中间构成抵接工件的密接卡座5a。主体1由后主体2和圆筒状的移动主体3构成。后主体2通过机床的主轴，以卡盘100的旋转轴C为轴心而旋转。移动主体3可相对后主体2，在旋转轴C的轴向(在下面称为Z向)移动。

在主体1的内部，插入有在Z向移动的推杆8，移动主体3上设置主爪6，该主爪6于在径向设置的狭槽3a中滑动，推杆8与主爪6卡合，以便实现楔作用。在后主体2和移动主体3之间设置板簧11。关于两者的固定的具体内容将在后面描述。夹持板簧11，与爪4的数量相同的全部的3个面块7通过螺栓13(第1螺栓)而紧固于后主体2上。面块7贯穿移动主体3而向由爪4夹持的位置突出。该突出的表面为，构成与Z向相垂直的机床上的基准的基准面7a。在基准面7a上开设多个螺栓孔7b，多个螺栓孔7b用于安装夹具5。夹具5通过螺栓14固定于面块7的基准面7a上。

图2为后主体2和板簧11的立体图。后主体2呈环状，其包括以等角度间隔而间隔开的安装板簧11的座面2a(第1座面)。在座面2a上，开设大小的贯穿孔2c、2d。采用贯穿孔2d，以便将面块7固定于座面2a上。邻接的座面2a之间的盆地部2e朝向后方(图中左向)而下凹，在其与移动主体3之间形成允许板簧11的变形的空间，该板簧11到达在盆地部2e上呈跨接状跨过而邻接的座面2a。在盆地部2e的中间处设置有槽2b。在槽2b中，在其长度方向设置螺杆21。对于螺杆21，在中途螺纹的方向变化，一侧为右螺纹，另一侧为左螺纹。另外，可相对后主体2的外周侧P而旋转。在螺杆21的两侧螺合滑动件22，通过使螺杆21旋转，由此相互接近或相互离开。卡盘100中的槽2b的位置为爪4的后方，座面2a的位置为面块7的后方。

板簧11具有环状。在大小各1个的贯穿孔11c、11d于径向并列的状态，等角度地间隔开。另外，在其之间，1个贯穿孔11a等角度地间隔开。贯穿孔11c、11d与贯穿孔2c、2d相对应。采用贯穿孔11a，以便将移动主体3固定于板簧11上。

图3表示推杆8和主爪6与爪4，图3A为立体图，图3B为主爪6的剖视图。对于推杆8和主爪6，相对推杆8的3个部位的楔部8a，每次1个地卡合3个主爪6的楔部件6a。楔部8a呈倒T型的槽的形状，按照越移往后方(图中的左方)，距旋转轴C的轴心越远的方式倾斜。主爪6的楔部件6a进入楔部8a而在其上滑动。另一方面，主爪6的两翼的爪支架6b在移动主体3中的于径向而设置的狭槽3a中滑动。如果相对移动主体3，将推杆8回缩后方，则通过楔作用，借助移动主体3限制主爪6的运动，该主爪6通过狭槽3a而导向，于径向而移动。爪4以1对1的方式固定于主爪6上，持握工件。

在主爪6的背面上开设非贯穿孔6c。弹簧10接纳于容器9中，接纳于非贯穿孔6c中。弹簧10在狭槽3a中，施加将主爪6压向前方(图中右方)的偏置力，将主爪6的两翼的爪支架6b按压于狭槽3a的前方侧的壁面上。因处于静止状态的卡盘100的旋转角度位置，作用于各主爪6上的重力不同。另一方面，主爪6和狭槽3a之间具有滑动间隙。在没有弹簧10的状态，各主爪6承受相对卡盘中心，朝向相互不同的重力，在滑动间隙内分别在重力的方向歪倒。弹簧10在爪4维持工件之前的阶段，将主爪6按压于狭槽3a中，由此不会产生歪倒。

图4表示移动主体3、主爪6、爪4、面块7与夹具5，图4A为其立体图，另外图4B为移动主体3的后视图。在移动主体3中，等角度间隔地开设与爪4的数量相同的3个贯穿孔3c，在贯穿孔3c的前方(图4A中的右方)侧的壁面3d与面块7的外周面7c之间，具有微小间隙，壁面3d构成可在Z方向使移动主体3滑动的滑动面。在面块7的基准面7a上开设用于安装夹具5的螺栓孔7b。另外，中间的贯穿孔7d接纳螺栓13，该螺栓13直接地相对在图中没有示出的主轴、或相对固定于主轴上的背板，固定面块7。Y字状的夹具5包括等角度间隔的3个臂5b、与位于其中间处的密接卡座5a。在臂5b上开设有多个贯穿孔5c，通过螺栓14固定于面块7的基准面7a上。

在移动主体3的背面，等角度间隔地设置与爪4的数量相同的共计3个座面3b(第2座面)(在图4A中，作为局部剖面，仅仅示出1个)。座面3b在主爪6的背后，其设置于数量与后主体2的座面2a相同的3个部位(3个与主爪6的个数相同)。座面3b与该周上的其它的部位3f相比较，向后方侧(图4A的左方)突出。其原因在于：在座面3b以外的部位，平面状的板簧11不会发生妨碍。在座面3b上开设孔3e，在该孔3e中，经由板簧11的贯穿孔11a，紧固有螺栓16(第2螺栓)。

参照图1和图2，对于板簧11，在贯穿孔11a的位置，在贯穿孔11a中插入螺栓16，板簧11通过螺栓16而紧固于移动主体3的座面3b上。对于板簧11，在位于贯穿孔11a的两翼邻接处的贯穿孔11c、11d的位置，在贯穿孔11d中插入有螺栓12，或者在贯穿孔11c中插入螺栓13，通过螺栓12或者螺栓13而紧固于在图中没有示出的机床的主轴或后主体2的座面2a上。另外，面块7通过螺栓13而紧固于座面2a上。由于对于面块7，没有在中途摆动的部位，通过刚结构与机床的主轴连接，故可相对夹具5提供精度高的基准面7a。

接着，由于板簧11呈环状(参照图2)，故其按照后主体2、移动主体3、后主体2、移动主体3的顺序，在于圆周方向环绕一周的圆周上相互不同地固定。像这样，板簧11呈跨接状而设置于间隔开地设置的座面2a之间，在相应的座面2a上，通过螺栓13而紧固板簧11。在邻接的座面2a之间，板簧11通过螺栓16而紧固于移动主体3的座面3b上。

卡盘100包括3个爪4，而移动主体3侧的板簧11的固定部位可为与爪4的数量相同的3个部位，并且可提高板簧11的强度。比如，如果为具有2个爪4的卡盘，则板簧11的固定部位具有2个部位，如果为具有4个爪4的卡盘，则板簧11的紧固部位为4个部位。

参照图1而对固定状态进行说明，首先，后主体2通过螺栓13(夹持面块7)而紧固于主轴或背板上。板簧11由后主体2和面块7而夹持，通过螺栓12而紧固。移动主体3通过螺栓16而紧固于板簧11上。于是，移动主体3间接地固定于主轴上。由于板簧11处于通过各螺栓13、12、16而紧固的状态，故围绕旋转轴C，其刚性高，仅仅在Z方向而发生弹性变形，相对后主体2，允许移动主体3的相对摆动。

下面对卡盘100的动作进行说明。

在持握工件时，首先，使工件与密接卡座5a抵接。驱动缸17，使推杆8向Z向后方移动。在推杆8上，经由楔部8a而连接有主爪6，推杆8的Z向后方的移动施加于主爪6上。

如果推杆8的Z向后方的移动进一步进行，则通过楔部8a的楔作用，主爪6朝向旋转轴C的轴心，在径向移动，与工件接触。因板簧11的弹性，缓慢地持握工件，但是，由于板簧11围绕旋转轴C，仅仅在刚性高的Z方向而允许移动主体3的摆动，故持握精度在高的状态而被维持。

板簧11进一步发生位移，但是，弯曲变形仅仅为Z向。与密接卡座5a抵接的工件通过爪4按压于密接卡座5a上，因板簧11的弹性，即使在工件倾斜的情况下，仍与密接卡座5a密接。另外，进一步提高爪4的持握力，最终持握。此时，如果要向后方而移动推杆8，在进一步施加缸17的推力时，则主爪6通过推杆8回缩，移动主体3的座面3b在Z向而发生位移。由此，使板簧11弯曲，但是，由于板簧11薄，故在轴向，其刚性低而容易挠曲。但是，在旋转轴C的旋转方向或径向，不影响薄度，难以发生位移。于是，尽管轴向发生位移，但是，以在其它的方向，刚性高的方式固定。图5表示在抵接工件后，进一步使推杆8向Z向后方移动，最终地持握工件时的状态，图5A为从正面而观看卡盘100的图(工件W的剖面)，图5B、图5C表示移动主体3和面块7的局部剖面。另外，在图5B、图5C中，以极大的程度而描绘设置于移动主体3和面块7之间的极小间隙s，容易理解移动主体3和面块7的运动。面块7在设置于移动主体3的表面侧的贯穿孔3c的壁面3d上滑动。该滑动一方面可于轴向使移动主体3动作，另一方面限制向其它的朝向而移动。关于移动主体3的壁面3d和面块7的外周面7c之间的极小间隙s，如果爪4持握工件，则从主爪6，对移动主体3的狭槽3a，施加弯矩荷载，移动主体3的贯穿孔3c在径向外方而发生弹性变形，由此与面块7接触(图5A)。通过周围的3个部位的面块7，产生接触，将移动主体固定于面块7上。另外，像图1所示的那样，相对3个部位的面块7的基准面7a，固定具有3个臂5b的夹具5，由此，还可期待面块7的刚性进一步提高的作用。

另外，在实施例中，给出通过楔部8a的楔作用移动主爪6的卡盘，但是，在其它的形态的场合，还可用于移动主爪的卡盘。比如，还可适用于JP特开平6—277910号所示的那样的杠杆式卡盘。

此外，还可适用于下述的类型的卡盘，其中，主爪6不直接与推杆8卡合，在其与推杆8之间介设其它的部件，比如楔形状的增力机构等，驱动主爪6。

实施例2

在实施例1的说明中，由于滑动件22的实施例的说明不是必须的，故没有说明滑动件22和板簧11的关系。作为实施例2，对通过滑动件22任意地改变板簧11的弹簧常数，对其利用的例子进行说明。

图6表示沿图1中的X—X线的剖面。X—X线的剖面为沿槽2b而切断，从后主体2的外周侧而观看到的图。图6A表示设置2个滑动件22的场合的例子，图6B表示设置1个滑动件22的场合的例子。

在图6A中，在槽2b中，沿其纵向而设置螺杆21。对于螺杆21，在中途，螺纹的方向改变，一侧为右螺纹，另一侧为左螺纹。在螺杆21的两侧螺合滑动件22，在右螺纹的螺杆21上螺合右螺纹的滑动件22，而在左螺纹的螺杆21上螺合左螺纹的滑动件22。通过使螺杆21旋转，螺杆21相互接近，或离开。

板簧11在邻接的座面2a之间，承受来自1个座面3b的荷载。如果通过缸17的推力F，作用使移动主体3在Z方向移动的力，则板簧11在盆地部2e的空间内部变形。如果板簧11在Z方向发生位移，则板簧11与滑动件22接触。在板簧11与滑动件22之间，在无负荷状态时设置0.01～0.2mm的间隙，通过使螺杆21旋转，则滑动件22相互接近或离开，由此，可任意地改变板簧11与滑动件22接触时的弹簧常数。另外，滑动件22的背面侧与后主体2接触，使来自板簧11的压缩力移到后主体2。

图7以示意方式表示板簧11的状态的位移。图7A为无负荷的状态，图7B为在板簧11上没有接触有滑动件22的状态，图7C为在板簧上接触有滑动件的状态。如果给出用法的1个例子，则首先，在使工件与密接卡座5a抵接时，采用图7B所示的状态。板簧11采用座面2a和座面2a之间的距离的全长，发挥阻力。如果爪4进一步加强持握力，则在跨接于邻接的座面2a之间而设置的板簧11变形的过程中，板簧11与滑动件22接触。对于滑动件22，由于后主体2从背后支承其背面，故板簧11变形的长度以较短程度而变更。采用滑动件22和滑动件22之间的以较短程度而变更的距离，发挥阻力。

如果减小弹簧常数，则同样对于该缸17的推力，移动主体3在Z方向移动的距离大。如果这样，则爪4将工件按压于密接卡座5a上的力大。如果增加弹簧常数，则按压力变小。如果增加按压力，则可牢固地固定工件。如果减小按压力，则可抑制工件形变。对应于工件的加工而调整。

返回到图6，在图6B中，螺杆21具有图A的一半的长度，在中途，螺纹的方向没有改变，螺合1个螺杆21。通过使螺杆21旋转，滑动件22相对座面3b接近或离开。

由于通过使螺杆21旋转，滑动件22相对座面3b接近或离开，故位于滑动件22与座面2a之间的板簧11的长度变化。其结果是，可依据图7所示的原理，任意地变更板簧11与滑动件22接触时的弹簧常数，并且可通过滑动件22的位置，调整按压力。

实施例3

图8表示实施例3的卡盘300。对于与实施例1、2相同的结构，采用同一标号。在实施例2中，通过从后主体2的外周面而使螺杆21旋转，变更滑动件22的位置，使板簧11的弹簧常数变化。在实施例3中，通过从移动主体3的前面侧(图8A的右侧)，对调整件51进行操作，变更滑动件51b的位置，使弹簧常数变化。

在图8A中，在移动主体3的前面侧，开设有以等角度间隔开地设置的多个(在实施例中为3个)的维修孔56。维修孔56通常处于密封螺栓52与调整件51的内螺纹孔51d螺合，实现密封的状态。在图8B中，如果从维修孔56取出密封螺栓52，则出现调整件51的操作端51a。密封螺栓52防止切削粉的侵入。操作端51a为接纳六角扳手55的凹槽，可对位于移动主体3和板簧11之间的调整件51进行旋转操作。内螺纹孔51d设置于操作端51a的内侧。调整件51贯穿移动主体3，正对于板簧11。调整件51像图8D所示的那样，在正对于板簧11的一侧，具有滑动件51b，在板簧11变形的过程中，滑动件51b与板簧11接触。在移动主体3侧，设置滑动件51b摆动用的凹部53a。如果对调整件51进行旋转操作，则滑动件51b与板簧11接触的位置变化，可改变板簧11的弹簧常数。另外，滑动件51b的背面侧与移动主体3接触，将来自板簧11的按压力移到移动主体3上。

按照调整件51的旋转角度容易离散地变化的方式，在凹部53a侧，以等角度间隔开的方式设置闩锁凹槽53b，在调整件51上设置相对闩锁凹槽53b而弹性地进退的爪51c。

另外，在采用六角扳手55调整调整件51的旋转角度后，可通过紧固密封螺栓52,进行调整件51的固定。此外，在前述的实施例中，通过紧固密封螺栓52，进行调整件51的固定，但是，作为固定调整件51的其它的实施例，也可通过下述方式而固定，该方式为：开设从移动主体3的侧面到调整件51的侧面的内螺纹孔，将螺栓拧入该内螺纹孔中。

按照实施例3，具有下述效果，即，可从几乎大部分的机床中多见露出的移动主体3的前面侧，变更滑动件51b的位置，改变板簧11的弹簧常数。另外，还具有与像实施例2那样，在后主体2中设置螺杆21和滑动件22的场合相比较，部件数量可减少，可降低成本的效果。

标号的说明：

标号1表示主体；

标号2表示后主体；

标号3表示移动主体；

标号4表示爪；

标号5表示夹具；

标号6表示主爪；

标号7表示面块；

标号8表示推杆；

标号9表示容器；

标号10表示弹簧；

标号11表示板簧；

标号12、13、14、16表示螺栓；

标号17表示缸；

标号21表示螺杆；

标号22、51b表示滑动件；

标号51表示调整件；

标号100、300表示卡盘。

Claims (7)

1.一种回缩型卡盘，该卡盘包括：主体，该主体由设置于轴向的后方侧的后主体和设置于前方侧的移动主体构成；推杆，该推杆在该主体的内部于轴向移动；主爪，该主爪通过上述推杆的移动，由上述移动主体导向，于径向移动，上述移动主体相对上述后主体，于轴向移动，其特征在于，

在上述后主体中，呈跨接状而在间隔开地设置的第1座面之间设置板簧，相对各自的座面，通过第1螺栓紧固该板簧；

在上述移动主体中，相对设置于其背面上的第2座面，在上述第1座面之间，通过第2螺栓紧固上述板簧。

2.根据权利要求1所述的回缩型卡盘，其特征在于，上述后主体以等角度间隔开地设置上述第1座面；

上述移动主体在其背面，以与上述第1座面相同的数量而设置上述第2座面；

并且上述板簧呈环状，在围绕上述板簧一周的圆周上，相对上述第1座面和上述第2座面，上述板簧相互不同地通过第1螺栓或第2螺栓而紧固。

3.根据权利要求1或2所述的回缩型卡盘，其特征在于，经由开设于上述移动主体中的贯穿孔，构成机床的基准的基准面向上述移动主体的前方侧突出的面块通过上述第1螺栓，紧固于上述第1座面上，上述面块和上述移动主体的贯穿孔的侧面能使上述移动主体在轴向滑动。

4.根据权利要求1所述的回缩型卡盘，其特征在于，其具有滑动件，该滑动件在板簧变形的过程中与板簧接触，变更变形的长度，该板簧在邻接的第1座面之间呈跨接状而设置，该滑动件的位置能在呈跨接状态设置的板簧的长度范围内，于上述板簧和上述后主体之间变更。

5.根据权利要求1所述的回缩型卡盘，其特征在于，其具有滑动件，该滑动件在板簧变形的过程中与板簧接触，变更变形的长度，该板簧在邻接的第1座面之间呈跨接状而设置，该滑动件的位置能在呈跨接状态设置的板簧的长度范围内，于上述板簧和上述移动主体之间变更。

6.根据权利要求5所述的回缩型卡盘，其特征在于，在上述移动主体的前面侧开设维修孔，能经由上述维修孔变更上述滑动件的位置。

7.根据权利要求6所述的回缩型卡盘，其特征在于，上述维修孔通过密封螺栓而封闭，如果取下上述密封螺栓，则能经由上述维修孔变更上述滑动件的位置。

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