JP2003340617A - 駆動力増力機構及び工作機械のチャック駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動手段によるチャック引張り力を効果的に
増力するチャック駆動装置を提供する。 【解決手段】 主軸１に第１溝カム７を有する筒体５を
覆設すると共に主軸１の第１溝カム７に相対する位置に
第１溝カムとは異なる形状の第２溝カム８を設け、主軸
１内に配置されてチャックを引張り操作するためのドロ
ーバー３に円筒状カラー９を外嵌し、カラー９に第１溝
カム７及び第２溝カム８の双方に係合して力を伝達する
カムフォロア１０を設けた。エアシリンダ１４を駆動し
て第１溝カム７及び第２溝カム８を主軸軸線Ｍの方向に
相対移動させ、エアシリンダ１４の駆動力を第１溝カム
及び第２溝カム８を介してカムフォロア１０に伝達し
た。カムフォロア１０に伝達された駆動力は増力され、
カラー９を介してドローバー３のチャック引張り力を増
力させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばねじ送り機
構のような駆動力を増力するための駆動力増力機構、及
びその駆動力増力機構を適用した工作機械のチャック駆
動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】駆動装置の駆動力を増力させる従来の駆
動力増力機構としては、例えばねじ送り機構や各種リン
ク機構がある。ねじ送り機構は、ねじの螺入力を利用し
て回転力を進退動作に変換して駆動力を増力する機構で
あるし、リンク機構はカムを利用したもの或いはテコの
原理を利用したもの等が利用されている。また、工作機
械のチャック駆動装置はエアシリンダや油圧シリンダを
用いた引き形チャックの構成が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、工作機
械のチャックは大きなクランプ力が求められており、上
記エアシリンダによる引き形チャックの構成はシリンダ
径に自ずと限界があるため、十分なクランプ力を得るこ
とができなかった。また油圧シリンダを用いた場合に
は、シリンダ全体或いはシリンダ内のピストンがチャッ
クと共に回転しなければならず、所謂回転シリンダを用
いることになるが、この場合油漏れが発生したり、或い
はそれを防止するためのシール構造による回転数上限に
制限を受けることになっていた。そこで、上述するよう
な駆動力増力機構を用いてクランプ力を増大させる構成
が考えられるが、上記ねじ送り機構やリンク機構等の従
来の増力機構は、増力する割合を任意に設定することが
できなかった。また、板カム等を用いて増力することは
可能であるが、その場合は非回転部から回転部へ推力を
伝達する軸受等への負荷が大きくなるため、容易に利用
できる構成ではなかった。

【０００４】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、増力
の比率を任意に変更可能な駆動力増力機構、及びその機
構を用いてシリンダの進退動作によるチャック引張り力
を効果的に増力するチャック駆動装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明に係る駆動力増力機構は、同一の軸
線方向に相対移動可能に重ね配置した互いに異なる形状
の第１溝カム及び第２溝カムと、前記第１溝カム及び第
２溝カムの双方に係合して力を伝達するカムフォロアを
有する移動部材と、前記第１溝カムと第２溝カムとを前
記軸線方向に相対移動させるための駆動手段とを有し、
該駆動手段が発生する一定の駆動力を第１溝カム及び第
２溝カムに加えて、双方の溝カムから受ける力を前記カ
ムフォロアに伝達して、前記移動部材に対する駆動力を
増力することを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、工作機械の主軸に装着
されるチャックを開閉駆動するチャック駆動装置であっ
て、前記主軸に第１溝カムを設けた筒体を覆設すると共
に主軸の前記第１溝カムに相対する位置に第１溝カムと
は異なる形状の第２溝カムを設け、前記主軸内に配置さ
れてチャックを引張り操作するためのドローバーにカラ
ーを外嵌すると共に該カラーに前記第１溝カム及び第２
溝カムの双方に係合して力を伝達するカムフォロアを設
け、更に前記第１溝カムと第２溝カムとを主軸軸線方向
に相対移動させるための駆動手段を有し、該駆動手段が
発生する一定の駆動力を第１溝カム及び第２溝カムに加
えて、双方の溝カムから受ける力を前記カムフォロアに
伝達して、前記カラーに対する駆動力を増力してドロー
バーのチャック引張り力を増力することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明
に係る駆動力増力機構及び工作機械のチャック駆動装置
の１例を示す説明図であり、図２はその要部拡大図であ
る。図において、１は工作機械の主軸、２は主軸先端に
設けられてワークを把持するチャック、３はチャック２
を引張り操作してワークを固定操作するドローバーであ
り、主軸基部１ａにはチャック駆動装置の要部である駆
動力増力機構４が形成されている。

【０００８】主軸１は円筒状に形成され、内部空間の主
軸中心軸Ｍ上にはドローバー３が挿入配置されている。
また、主軸１の基部１ａには同様に筒形状の筒体５が摺
動可能に覆設され、この筒体５と主軸基部１ａの互いに
係合する位置に図３に示すような溝カムが軸線Ｍに対し
て対象位置に２ヶ所形成されている。図３において、
（ａ）は筒体５に形成された第１溝カム７を示し、
（ｂ）は主軸基部１ａに形成された第２溝カム８を示
し、矢印Ｘは主軸１の軸線方向（中心軸Ｍの方向）を示
している。

【０００９】第１溝カム７は、主軸軸線Ｍに対して略６
０度傾斜させた第１直線部７ａと略３０度傾斜させた第
２直線部７ｂとを連結して略へ字状に形成されている。
また、第２溝カム８は、主軸軸線Ｍに平行に形成した直
線部８ａの一端に軸線方向に対して略８５度傾斜した方
向に形成した曲げ部８ｂを設けて形成されている。

【００１０】また、主軸１内に配置されたドローバー３
の基端部である主軸基部１ａの内部には同様に円筒状の
移動部材としてのカラー９が外嵌されている。このカラ
ー９は前後端部に軸受１３，１３を設けてドローバー３
に装着され、ドローバー３の円周方向に回転可能に装着
される。そして、第１溝カム７及び第２溝カム８内に挿
入係合されて双方のカムの作用で移動するカムフォロア
１０を有している。カムフォロア１０は、棒状の軸体１
０ａ周囲に第１溝カム７と係合して回転移動する第１の
ローラ１０ｂ、及び第２溝カム８と係合して回転移動す
る第２のローラ１０ｃを有し、双方の溝カム内をスムー
ズに移動するよう形成されている。

【００１１】また、１４は駆動手段としてのエアシリン
ダであり、エアシリンダ本体１４ａは軸受１５ａを介し
て主軸１に回転自在に連結されている。そして、エアシ
リンダ１４の出力軸１４ｂは軸受１５ｂを介して筒体５
に回転自在に連結されている。尚、主軸１と筒体５の間
には、第１溝カム７及び第２溝カム８が互いに回転しな
いように、且つ主軸１の中心線方向に移動可能とするた
めのキー１１が設けられている。

【００１２】次に、上記構成のチャック駆動装置の作用
を説明する。エアシリンダ１４の進退作用により筒体５
及び主軸１は駆動されて主軸軸線Ｍの方向に相対移動す
る。尚、実際には主軸は軸線Ｍの方向に移動することが
なく、筒体５のみ移動することになる。この時、第１溝
カム７に係合している第１のローラ１０ｂは第１溝カム
７にガイドされて移動するし、第２のローラ１０ｃは第
２溝カム８にガイドされて移動する。但し、第１及び第
２のローラ１０ｂ，１０ｃは軸体１０ａで連結されてい
るので、第１溝カム７を有する筒体５と第２溝カム８を
有する主軸１が相対的に移動する。

【００１３】こうして、カラー９が主軸円周方向に加え
て主軸中心線方向に駆動され、軸受１３を介してドロー
バー３を主軸中心線方向へ駆動する。そして、ドローバ
ー３はチャック２の開閉駆動をする。例えば、エアシリ
ンダ１４が伸長動作した場合、筒体５は主軸後方となる
図示左方向に引張られる。そのためカムフォロア１０は
第１溝カム７内を図示右上方に移動すると共に、第２溝
カム８内を図示右方に移動し、この作用で生ずる力がド
ローバー３に伝達される。

【００１４】このように構成することで、チャック２の
爪がワークに接触するまでの低推力で動作可能な前半の
範囲では、カムフォロア１０は第１溝カム７の第１直線
部７ａ、及び第２溝カム８の直線部８ａに係合して移動
するため、ドローバー３は主軸中心線方向に増力されず
に駆動される。そして、後半部分の動作範囲では、カム
フォロア１０は第１溝カム７の第２直線部７ｂ、及び第
２溝カム８の曲げ部８ｂに係合して移動するため、カム
フォロア１０が第２溝カム８により螺旋状に駆動され
る。即ちチャック２の爪がワークに接触して保持力とし
てバネなどの弾性体、又は圧縮性流体等の変形、圧縮を
生じせしめる高推力が必要となる動作範囲では、増力さ
れた中心軸方向の力がドローバー３に加わりチャック２
に大きな把持力を発生させることができる。

【００１５】また、エアシリンダ１４は図示されない主
軸台本体からの回転止め支持され、主軸１が回転しても
回転することがないので、エアシリンダを回転シリンダ
とする必要が無くなる。そのため、エアシリンダに替え
て油圧シリンダを用いても良く、油圧の漏れ等の対策が
必要なくなり、カムにより効果的に増力するので、高速
且つ高圧のチャック駆動が可能となる。

【００１６】尚、上記駆動力増力機構はチャック駆動装
置を例に説明したが、円筒以外の平板等に溝カムを設け
て増力装置として用いることもでき、シリンダー等の駆
動力を増力する機構として幅広く利用することができ
る。その際、溝カムの形状はへ字状である必要はなく、
例えば３段に折曲げ形成しても良いし、大きくアールを
設けて直線部同士を連結して形成することもでき、用途
に応じて最適に設計すればよい。そうすることで、駆動
力の増力を任意に変更できる。また、上記実施形態では
溝カムとカムフォロアの組を２つ設けているが、更に多
く設けても良く、駆動手段の駆動力を分散でき、１個あ
たりのカムフォロアの負担を軽減できる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
係る駆動力増力機構によれば、第１及び第２溝カムを所
定の形状に形成することで、例えば移動部材の移動前半
部分では低推力で駆動して移動後半部分で増力駆動させ
る駆動ができ、駆動力の増力を任意に変更することが可
能となる。

【００１８】請求項２の発明に係る工作機械のチャック
駆動装置によれば、第１及び第２溝カムを所定の形状に
形成することで、駆動力の増力を任意に変更することが
可能となり、例えばチャックの爪がワークに接触するま
では低推力で移動させ、チャックの爪がワークに接触し
て高推力を必要とする動作範囲では増力された力をドロ
ーバーに加えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の１例を示す駆動力増力機構
及び工作機械のチャック駆動装置の説明図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】（ａ）は第１溝カムの平面図である。（ｂ）は
第２溝カムの平面図である。

【符号の説明】

１・・主軸、１ａ・・主軸基部、２・・チャック、３・
・ドローバー、４・・駆動力増力機構、５・・筒体、７
・・第１溝カム、７ａ・・第１直線部、７ｂ・・第２直
線部、８・・第２溝カム、８ａ・・直線部、８ｂ・・曲
げ部、９・・移動部材としてのカラー、１０・・カムフ
ォロア、１４・・駆動手段としてのエアシリンダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の軸線方向に相対移動可能に重ね配
   置した互いに異なる形状の第１溝カム及び第２溝カム
   と、前記第１溝カム及び第２溝カムの双方に係合して力
   を伝達するカムフォロアを有する移動部材と、前記第１
   溝カムと第２溝カムとを前記軸線方向に相対移動させる
   ための駆動手段とを有し、該駆動手段が発生する一定の
   駆動力を第１溝カム及び第２溝カムに加えて、双方の溝
   カムから受ける力を前記カムフォロアに伝達して、前記
   移動部材に対する駆動力を増力することを特徴とする駆
   動力増力機構。
2. 【請求項２】 工作機械の主軸に装着されるチャックを
   開閉駆動するチャック駆動装置であって、前記主軸に第
   １溝カムを設けた筒体を覆設すると共に主軸の前記第１
   溝カムに相対する位置に第１溝カムとは異なる形状の第
   ２溝カムを設け、前記主軸内に配置されてチャックを引
   張り操作するためのドローバーにカラーを外嵌すると共
   に該カラーに前記第１溝カム及び第２溝カムの双方に係
   合して力を伝達するカムフォロアを設け、更に前記第１
   溝カムと第２溝カムとを主軸軸線方向に相対移動させる
   ための駆動手段を有し、該駆動手段が発生する一定の駆
   動力を第１溝カム及び第２溝カムに加えて、双方の溝カ
   ムから受ける力を前記カムフォロアに伝達して、前記カ
   ラーに対する駆動力を増力してドローバーのチャック引
   張り力を増力することを特徴とする工作機械のチャック
   駆動装置。