JP2003211310A - 均等締付チャック組立体 - Google Patents

均等締付チャック組立体

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JP2003211310A JP2003001158A JP2003001158A JP2003211310A JP 2003211310 A JP2003211310 A JP 2003211310A JP 2003001158 A JP2003001158 A JP 2003001158A JP 2003001158 A JP2003001158 A JP 2003001158A JP 2003211310 A JP2003211310 A JP 2003211310A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転速度と関わりなく、適正な釣り合い及び
一定の把持力を維持するチャックを提供する。 【解決手段】 均等締付チャック組立体１０は、複数の
トグルリンク６０によって動作可能なようにアクチュエ
ータ１４に接続されている複数のロッカーアームを有し
たチャック固定用部分組立体１６を備える。ロッカーア
ームの一端には、爪部材２０が配設されており、ロッカ
ーアームの他端には、釣り合い重り２２が配設されてい
る。均等締付チャック組立体１０は、アクチュエータ１
４とロッカーアームとの間に接続された複数の釣り合い
プレート５２を利用して、ある程度の調整を可能とさ
せ、チャック固定用部分組立体１６によって保持される
ワーク内の偏心に適応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速加工用途にお
いて使用するためのワーク保持チャック組立体に関し、
さらに詳細には、一端に爪支持体が設けられ且つ逆側の
端部に釣り合い重りが設けられた複数組のロッカーアー
ムを備える均等締付チャック組立体に関する。中央部に
設けられ且つ軸線方向に移動可能なアクチュエータが釣
り合いプレート及びトグルリンクによって動作可能なよ
うにロッカーアームに結合されており、釣り合いプレー
トがトグルリンクを移動させてロッカーアームを回転さ
せ、それにより爪支持体を半径方向の内側及び外側に位
置決めするようになっている。
【０００２】
【従来の技術】様々なサイズのワークを把持するために
幅広く使用されるタイプの調整可能なチャックは、通
常、把持用爪（把持用のジョー）を開閉するように機能
する幾つかの内部移動部分を備えている。爪を閉じると
きにワークの確実な締め付けがなされ、さらに、各爪が
ワークに対して等しい圧力を付与してワークのねじれ及
び起こり得る偏心位置決めを防止することを保証するた
めには、これらの部分が円滑に動作することが重要であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近、パワーチャック
に対して著しく速い回転速度で動作することを要求する
傾向がある。このように、チャックとチャックに保持さ
れるワークとの回転バランスは益々重要になってきてい
る。最新の製造工程において多くのチャックで使用され
る速度では、僅かな偏心又は不釣り合い（釣り合いの崩
れ）さえも望ましくない。例えば、不釣り合いは、不適
正な加工を引き起こすことがあり、これは結果としてワ
ークの不合格につながる。あるいはまた、不釣り合い
は、爪支持体の回転によって生じた遠心力の結果、把持
力に変化を生じさせ得る。したがって、回転速度と関わ
りなく、適正な釣り合い及び一定の把持力を維持し、工
作機械と同軸的に整列することを保証するように容易に
調整可能であるチャックを提供することが望まれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、内径チャック
固定又は外径チャック固定用途で使用するための六爪式
反遠心力ロッカーアームチャック組立体を提供する。こ
のチャック組立体は、チャックハウジングに旋回可能に
結合された複数のロッカーアームを備える。各ロッカー
アームは、一端に配設された爪部材と、逆側端部に配設
された釣り合い重り（カウンタウエイト）とを有する。
アクチュエータは、チャックハウジング内で軸線方向に
移動できるように支持されている。釣り合いプレート
は、アクチュエータと同時に軸線方向に移動できるよう
に、アクチュエータに結合されていると同時に、チャッ
クハウジング内で回転自由度すなわちヨー方向運動を許
容している。トグルリンクは、アクチュエータの軸線方
向運動でロッカーアームを旋回させることによって爪部
材（ジョー部材）を開いた位置と閉じた位置との間で移
動させるように、各ロッカーアームを関連する釣り合い
プレートに相互接続している。釣り合いプレートのヨー
回転運動は、ロッカーアーム同士を互いに対して相対移
動させ、ワークの偏心に適応させる。
【０００５】本発明の利用可能な他の分野は、以下でな
される詳細な説明から明らかとなる。詳細な説明及び特
定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、
例示の目的のためのものであり、本発明の範囲を制限す
るためのものではないことを理解すべきである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、詳細な説明及び添付図
面からより十分に理解される。好ましい実施形態につい
ての以下の説明は、本来、単に例示的なものであり、決
して、本発明、その用途及び使用法を制限するものでは
ない。
【０００７】ここで、図面を参照すると、均等締付チャ
ック組立体１０は、ハウジング用部分組立体１２と、該
ハウジング用部分組立体内で軸線方向に移動できるよう
に支持されているアクチュエータ１４と、ハウジング用
部分組立体１２内に配設され且つアクチュエータ１４に
動作可能なように結合されているチャック固定用部分組
立体１６とを含んでいる。チャック固定用部分組立体１
６は、旋回軸線周りに回転するようにハウジング用部分
組立体１２に旋回可能に結合された複数のロッカーアー
ム１８を含んでいる。各ロッカーアーム１８は、一方の
端部に取り付けられた爪部材（ジョー部材）２０と、逆
側の端部に取り付けられた釣り合い重り（カウンタウエ
イト）２２とを有している。爪部材２０及び釣り合い重
り２２は、旋回軸線周りのロッカーアーム１８の釣り合
いを保っている。爪部材２０は、質量を最小にすると同
時に所定のチャック固定用途に適した強度及び剛性を与
えるように構成されている。ロッカーアーム１８の上側
部分上には円筒状表面が形成されており、この円筒状表
面が爪部材２０の底部に形成された止め孔に受容され
る。ねじにより、爪部材２０をロッカーアーム１８に取
り付ける。図６において最もよく分かるように、ねじ
は、ロッカーアーム１８の長手方向軸線に対して偏心し
て配置されている。このようにして、ねじは、チャック
固定用部分組立体１６がチャック固定された部品（図示
せず）の形状に適合した上でロッカーアーム及び爪部材
２０が回転したときに、緩められる影響を受けないよう
になる。
【０００８】釣り合い重り２２は、爪部材２０と関連す
る質量の釣り合いを保つように構成されている。釣り合
い重り２２は、平面図で見ると、概略Ｄ字形状になって
おり、質量が主としてロッカーアーム１８の中心から半
径方向外側寄りに位置するような向きに配置されてい
る。釣り合い重りの質量の大部分を均等締付チャック組
立体１０の回転中心からさらに離れて配置させ、所定の
質量に対する釣り合い重りの効果を最大化させることに
より、利点を得ることができる。
【０００９】現時点の好ましい実施形態では、均等締付
チャック組立体１０は、ハウジング用部分組立体１２に
旋回可能に結合された６つのロッカーアーム１８を備え
ている。当業者は、均等締付チャック組立体１０がチャ
ック固定用部分組立体１６においてより多くの数又は少
ない数のロッカーアーム１８を使用するように構成する
ことができることを容易に認識できるであろう。以下で
詳細に説明されるように、チャック固定用部分組立体１
６は、アクチュエータ１４の軸線方向運動でロッカーア
ーム１８を旋回させることにより開いた位置と閉じた位
置との間で爪部材２０を移動させるように、アクチュエ
ータ１４と動作可能に結合されている。
【００１０】ここで、図３及び図４を参照すると、ハウ
ジング用部分組立体１２は、前面部２６を規定するハウ
ジング本体２４を備えている。前面部２６には、複数の
孔２８が形成されており、これら孔２８はロッカーアー
ム１８をハウジング本体２４に旋回可能に結合させるた
めの上側軸受組立体３０を受容する。ハウジング用部分
組立体１２は、密封（シール）される配置でハウジング
本体２４に取り付けられるアダプタプレート３２をさら
に備えている。適宜の旋盤又は他の加工装置（図示せ
ず）に均等締付チャック組立体１０を取り付けるための
適正なボルトパターンを提供するために、アダプタプレ
ート３２に副アダプタプレート３４を取り付けることが
できる。
【００１１】ハウジング本体２４の前面部２６は、これ
を貫通して形成された中心孔３６を有しており、この中
心孔３６はアクチュエータ１４上に形成されたハブ３８
を受容するように構成されている。同様に、アダプタプ
レート３２は、アクチュエータ１４上に形成されたハブ
４２を受容するために、アダプタプレート３２を貫通し
て形成された中心孔４０を有している。このようにし
て、アクチュエータ１４は、ハウジング用部分組立体１
２内で軸線方向に移動できるように支持されている。破
片及び他の汚染物質がハウジング用部分組立体１２に進
入することを防止するために、前面部２６の中心孔３６
の上を覆って、カバープレート４２が配設されている。
複数のワーク止め（ワーク停止装置）４４がハウジング
本体２４の前面部２６に取り付けられる。ワーク止め４
４は爪部材２０と協働して、均等締付チャック組立体１
０により把持されるワークを支持する。
【００１２】ここで、図４を参照すると、アクチュエー
タ１４は中央部分４８から等しい角度間隔で延びる３つ
のアーム４６を有している。アクチュエータアーム４６
の端部には、スロット５０が形成されており、このスロ
ット５０は旋回ピン５４によってアクチュエータアーム
４６に旋回可能に結合される釣り合いプレート５２を受
容する。このようにして、釣り合いプレート５２は、ハ
ウジング用部分組立体１２内でアクチュエータ１４と共
に軸線方向に移動するが、アクチュエータアーム４６に
対して回転する（すなわち、ヨー回転方向に動く）こと
は許容されている。現時点で好ましい実施形態として、
均等締付チャック組立体１０は３つの釣り合いプレート
５２を備え、各釣り合いプレート５２はアクチュエータ
１４の関連するアクチュエータアーム４６に結合されて
いる。詳細には、一対の孔５６が釣り合いプレート５２
を貫通して形成されており、この孔５６はロッカーアー
ム１８の下端部に隣接して設けられる下側軸受組立体５
８を受容する。下側軸受組立体５８は、トグルリンク６
０によって、ロッカーアーム１８の下端部に相互接続さ
れている。さらに詳細には、下側軸受組立体５８は、ト
グルリンク６２の第１の端部を下側軸受組立体５８に旋
回可能に接続するクレビスピン６２を含んでいる。ロッ
カーアーム１８は、これにトグルリンク６０を旋回可能
に接続するクレビスピン６４を含んでいる。釣り合いプ
レート５２が旋回ピン５４周りに旋回すると、トグルリ
ンク６０及びクレビスピン６２がロッカーアーム１８に
する適正な向きを維持するように、下側軸受組立体５８
は孔５６内で回転する。
【００１３】複数のテーパ状の位置合わせピン６６、６
８がハウジング本体２４の内部面７０から延びている。
第１の組のピン６６は、釣り合いプレート５２に形成さ
れたテーパ状孔７２と協働して、爪部材２０が開いた位
置にあるときに、以下で説明されるような中心位置に釣
り合いプレート５２を配置させる。第２の組のピン６８
は、アクチュエータ１４に対する釣り合いプレート５２
の回転運動を制限するための停止手段を提供する。ピン
６８は、釣り合いプレート５２の半径方向内側の表面と
係合するように設けられる。あるいはまた、釣り合いプ
レート５２の形態及び寸法は、釣り合いプレート５２の
半径方向外側の表面がハウジング１２の内壁と接触する
ことによって、釣り合いプレート５２の移動を制限する
ような停止手段を提供するように、構成されていてもよ
い。現時点で好ましい釣り合いプレート５２では、移動
が±３．３０２ｍｍ（０．１３インチ）又は回転が約±
２°である。しかしながら、当業者は、釣り合いプレー
ト５２の移動が所定の用途の要件に従って調整され得る
ことを認識できるであろう。
【００１４】次に、図５を参照して、ハウジング用部分
組立体１２に対するロッカーアーム１８の旋回接続部を
さらに説明する。ロッカーアーム１８は、上側軸受組立
体３０と協働する軸受表面を規定する球面状中央部分７
４を含んでいる。旋回組立体７６は、一対のホーミング
ピン７８と、ホーミングばね８０と、リストリクタロッ
ド８２とを含み、これらがロッカーアーム１８に形成さ
れた孔８４を通ってハウジング本体２４に形成された止
め孔８６内に延びている。上側軸受組立体３０は、旋回
組立体７６周りに旋回運動するようにロッカーアーム１
８を支持するために、孔２８内に配設された下側軸受座
８８及び上側軸受座９１を含んでいる。このようにし
て、旋回組立体７６がロッカーアーム１８の回転運動を
拘束すると共に、上側軸受組立体３０がロッカーアーム
１８に課せられた締め付け負荷に反応する。
【００１５】次に、図６及び図７を参照して、均等締付
チャック組立体１０の運動を説明する。爪部材２０が図
６に示されているような開いた位置にある場合、アクチ
ュエータ１４は、ハウジング本体２４内において前側
（すなわち、前面部２６寄り）に配置されている。釣り
合いプレート５２も、同様に、ハウジング本体２４内に
おいて前側に配置されている。その結果、トグルリンク
６０がクレビスピン６４に関して（図６に示されている
ように）時計回りに回転され、旋回組立体７６を中心と
してロッカーアーム１８を時計回りに回転させ、それに
より、爪部材２０を開いた位置に移動させる。アクチュ
エータ１４が前方に移動されると、図８において最もよ
く分かるように、位置合わせピン６６のテーパ状表面が
釣り合いプレート５２に形成されたテーパ状孔７２と係
合する。こうして、位置合わせピン６８は、アクチュエ
ータ１４に対して名目上の中心位置に釣り合いプレート
５２を移動させる。
【００１６】爪部材２０を閉じるためには、アクチュエ
ータ１４が軸線方向後方に（すなわち、アダプタプレー
ト３２へ向かって）引っ張られ、釣り合いプレート５２
を後方に移動させる。釣り合いプレート５２の後方への
移動により、トグルリンク６０をクレビスピン６４に関
して反時計回り方向に回転させる。トグルリンク６０が
反時計回りに回転すると、ロッカーアーム１８も反時計
回りに回転して、爪部材２０をワーク止め４４へ向かっ
て半径方向内側に移動させる。アクチュエータ１４は、
爪部材２０が閉じた位置に到達してアクチュエータ１４
の運動を制限するものとして機能したときに、アダプタ
プレート３２に接触するように構成されており、それに
より、クレビスピン６２がクレビスピン６４に対して中
心を越えて回転することを防止している。
【００１７】上述したように、均等締付チャック組立体
１０は、締め付けられる部品の僅かな偏心又は変動に適
応するように構成されている。釣り合いプレート５２
は、ロッカーアーム１８及び爪部材２０が動作可能なよ
うにアクチュエータ１４に結合されたままで他方のロッ
カーアーム及び爪部材に対して移動することを許容する
ように機能する。詳細には、釣り合いプレート５２は、
アクチュエータ１４に対して横方向に旋回し（すなわ
ち、ヨー回転運動を行い）、回転方向に依存して、ロッ
カーアーム１８の下端部を半径方向内方又は外方へ移動
させる。下側軸受組立体５８はトグルリンク６０の適正
な配置を維持する。ロッカーアーム１８の下側部分の半
径方向の相対運動が連結されているロッカーアーム１８
の爪部材２０の位置決めに与える影響は僅かである。
【００１８】均等締付チャック組立体１０は、移動する
構成要素の円滑で連続的な動作を保証するために、潤滑
を要する。適正な潤滑を保証すると同時に、潤滑剤の質
量に関連する付加的な回転の慣性及びそれによる不均衡
化作用を最小化するためには、均等締付チャック組立体
１０内で利用される潤滑剤の適正な管理が必要である。
そこで、本発明は、最小量の潤滑剤を利用するグリース
潤滑機構を提供する。図３において最もよく分かるよう
に、グリース通路９０がハウジング本体２４の外周面か
ら前面部２６の中を通って前面部２６内に形成された止
め孔９２まで延びている。グリース通路９０内には、グ
リース取付具（図示せず）を受容することができる。旋
回ピン５４は、グリース通路９０から旋回ピン５４と釣
り合いプレート５２との間の界面にグリースを連通させ
るために、旋回ピン５４内に形成された（図８において
最もよく分かるように）軸線方向の孔９４及び半径方向
の孔９６を有している。こうして、最小量のグリースを
必要な箇所に直接的に供給することができる。
【００１９】次に、図面を参照して、外径チャック固定
用途における均等締付チャック組立体１０の動作を説明
する。副アダプタプレート３４は、特定の加工機械のド
ローバー（図示せず）をアクチュエータ１４に取り付け
ることができるように、特定の加工機械に合わせて構成
されている。均等締付チャック組立体１０が加工機械に
適正に取り付けられると、チャック組立体１０が加工機
械上に同心的に配置されたことを保証するために、ハウ
ジング用部分組立体１２の測定、評価が行われる。
【００２０】ドローバーは、アクチュエータ１４を軸線
方向に位置決めするように、均等締付チャック組立体１
０に対して作動され得る。アクチュエータ１４のこのよ
うな運動は、アクチュエータ１４及び釣り合いプレート
５２をハウジング用部分組立体１２内で軸線方向に移動
させる。釣り合いプレート５２は、クレビスピン６４周
りにトグルリンク６０を回転させて、ロッカーアーム１
８を開いた位置から閉じた位置に回転させる。
【００２１】ワークが適切に固定されると、ワーク上で
所望される加工動作を行うために、均等締付チャック組
立体１０を回転させることができる。爪部材２０と釣り
合い重り２２との釣り合いを適正に保つことによって、
均等締付チャック組立体１０によって生じる締付力がチ
ャック組立体１０を動作させる際の回転速度と無関係な
状態を維持されるように、遠心力に対する釣り合いを保
つ。ワークの加工が完了すると、釣り合いプレート５２
が前方へ移動してロッカーアーム１８を旋回組立体７６
周りに回転させるように、アクチュエータ１４が前方へ
押される。このような回転により、爪部材２０を半径方
向外方へ移動させ、爪部材とワークとの係合を解除させ
る。
【００２２】外径チャック固定動作に関して、均等締付
チャック組立体１０の動作を上述したが、当業者は、本
発明が内径チャック固定用途にも適していることは分か
るであろう。詳細には、上側軸受組立体３０をハウジン
グ用部分組立体１２に取り付けるためのねじを取り外す
ことによって、ロッカーアーム１８、爪部材２０、釣り
合い重り２２、上側軸受組立体３０及び下側軸受組立体
５８を１８０°回転させることが可能となる。次に、上
側軸受組立体３０がねじによって再度ハウジング用部分
組立体１２に取り付けられる。この向きの配置では、ア
クチュエータ１４の運動は、内径チャック固定用途に要
求されるように、半径方向外方へ爪部材２０を移動させ
るように機能する。よって、チャック組立体１０は、費
用及び複雑さを付加させることなく、外径チャック固定
又は内径チャック固定用途を提供する。
【００２３】本発明は、高性能且つ高精度の均等締付チ
ャック組立体がそれにより生じる締付力に悪影響を与え
ることなく高速用途で使用されるように構成され得るよ
うにするための比較的安価で且つ比較的容易な手段を提
供する。さらに、本発明は、チャック組立体用の簡単な
潤滑システムを提供する。このようにして、均等締付チ
ャック組立体の移動する構成要素が適切に潤滑される。
本発明の好ましい実施形態について説明したが、当業者
は本開示内容の枠内で本発明の他の実施形態を創出する
ことができ、かかる実施形態を本発明の範囲及び精神の
範囲内であると考えることができることは、容易に認識
できるであろう。したがって、当業者は、前述の検討、
添付図面及び特許請求の範囲から、特許請求の範囲に規
定される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、
本発明において変更、改変及び変形をなし得ることは容
易に分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による均等締付チャック組立体
の側面図である。
【図２】図２は、図１に示されている均等締付チャック
組立体の平面図である。
【図３】図３は、図１に示されている均等締付チャック
組立体の各構成要素の部分断面を示している斜視図であ
る。
【図４】図４は、図１に示されている均等締付チャック
組立体の主要構成要素の組立分解斜視図である。
【図５】図５は、図１に示されている均等締付チャック
のロッカーアームとハウジングとの間の旋回接続部を示
している詳細断面図である。
【図６】図６は、開いた位置にあるロッカーアームを示
している均等締付チャックの詳細断面図である。
【図７】図７は、閉じた位置にあるロッカーアームを示
している図６と類似の詳細断面図である。
【図８】図８は、アクチュエータと釣り合いプレートと
の間の旋回接続部を示している詳細断面図である。
【符号の説明】
１０…均等締付チャック組立体 １２…ハウジング用部分組立体 １４…アクチュエータ １８…ロッカーアーム ２０…爪部材 ２２…釣り合い重り ２４…ハウジング本体 ２６…前面部 ６０…トグルリンク

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前面部を有したハウジングと、 各々が、前記前面部を貫通して延びる第１の端部と、第
    ２の端部とを有しており、前記ハウジングに旋回可能に
    結合されている複数のロッカーアームと、 各々が前記複数のロッカーアームの各々の前記第１の端
    部に配設されている複数の爪部材と、 各々が前記複数のロッカーアームの各々の前記第２の端
    部に配設されている複数の釣り合い重りと、 前記ハウジング内に軸線方向に移動できるように支持さ
    れており、軸線方向の第１の位置と軸線方向の第２の位
    置との間で位置決め可能であるアクチュエータと、 各々が前記複数のロッカーアームの１つを前記アクチュ
    エータに動作可能なように結合している複数のトグルリ
    ンクと、 を備え、前記アクチュエータが前記第１の位置と前記第
    ２の位置との間で軸線方向に移動することにより、前記
    複数のロッカーアームを旋回させて、開いた位置と閉じ
    た位置との間で前記爪部材を移動させることを特徴とし
    た均等締付チャック組立体。
  2. 【請求項２】 旋回ピンによって前記アクチュエータに
    旋回可能に結合されており、前記アクチュエータに対す
    る相対回転運動を許容されている複数の釣り合いプレー
    トと、 前記複数の釣り合いプレートの各々に配設されている軸
    受組立体と、 をさらに備え、前記トグルリンクが前記軸受組立体に動
    作可能なように結合されている、請求項１に記載の均等
    締付チャック組立体。
  3. 【請求項３】 前記ハウジングは、前記旋回ピンに潤滑
    剤を供給するために、該ハウジングに形成された通路を
    有している、請求項２に記載の均等締付チャック組立
    体。
  4. 【請求項４】 前記均等締付チャック組立体が前記ハウ
    ジングの内部表面から延びている位置合わせピンをさら
    に備えており、前記アクチュエータが前記第１の位置に
    移動させられたときに前記位置合わせピンが前記釣り合
    いプレートと係合する、請求項２に記載の均等締付チャ
    ック組立体。
  5. 【請求項５】 前記複数の釣り合いプレートの各々がそ
    れに結合されている一対のロッカーアームを有してい
    る、請求項２に記載の均等締付チャック組立体。
  6. 【請求項６】 前記均等締付チャック組立体が前記ハウ
    ジングの内部表面から延びているピンをさらに備えてお
    り、前記ピンが前記アクチュエータと係合して、前記ハ
    ウジング内において前記アクチュエータの回転方向の向
    きを維持するようになっている、請求項１に記載の均等
    締付チャック組立体。
  7. 【請求項７】 前記ロッカーアームの各々は中間球面状
    部分を有し、該球面状部分は前記ハウジングの前記前面
    部に形成された孔内に配設された軸受組立体に支持され
    る、請求項１に記載の均等締付チャック組立体。
  8. 【請求項８】 前記均等締付チャック組立体は複数の停
    止装置をさらに備え、該停止装置の各々は対応する爪部
    材に隣接して前記前面部上に配設されている、請求項１
    に記載の均等締付チャック組立体。
  9. 【請求項９】 前記均等締付チャック組立体は、前記前
    面部と反対側に位置する前記ハウジングの端部に取り付
    けられたアダプタプレートをさらに備える、請求項１に
    記載の均等締付チャック組立体。
  10. 【請求項１０】 前記釣り合い重りの各々は、内側に向
    いた平坦な表面を有した概略Ｄ字形状である、請求項１
    に記載の均等締付チャック組立体。
  11. 【請求項１１】 前記複数の爪部材の各々に孔が形成さ
    れており、該孔は前記ロッカーアームの前記第１の端部
    を受容する、請求項１に記載の均等締付チャック組立
    体。
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