JP2004154876A

JP2004154876A - ワークチャック装置

Info

Publication number: JP2004154876A
Application number: JP2002320928A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ozaki; 幸雄尾▲崎▼
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】構造が簡単で故障がなくかつ安価であり異形状のワークをクランプするのに適したワークチャック装置を提供する。
【解決手段】ワークチャック装置１０はチャック本体１８を含む。チャック本体１８の一端側にはワークＷの一端部を支持するための基準固定爪２０および可動爪２６が設けられる。基準固定爪２０は固定され、可動爪２６は基準固定爪２０に対して開閉動作可能に設けられる。駆動手段はチャック本体１８の軸方向に往復移動可能なピストン４０を有するシリンダ３８を含み、可動爪２６は、チャック本体１８の軸方向へのピストン４０の移動動作に従って開閉される。ワークＷの他端部はストッパ５２によって支持される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はワークチャック装置に関し、より特定的には、異形状のワークを加工するためにクランプするワークチャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークをチャックでクランプしワークの端面や内径を精密研削するとき、一般的には図５に示すような、クランプ爪が３等分配置されるいわゆる精密三爪チャックが使用される。
図５に示す従来技術では、チャック本体１の軸心に対して放射状に移動爪２が３等分配置され、移動爪２の動作によって親爪３が移動し、ワークＷをクランプするためのクランプ爪４が開閉される。この場合、移動爪２は、チャック本体１に内蔵された図示しない駆動機構によって放射状方向に開閉される。
また、三爪チャックとして、チャック本体内に配設されたスクロール体に伝達された回転によって、クランプ爪が径方向に摺動され、ワークがクランプまたはアンクランプされるチャックも提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。
これらの従来技術では、ワーク形状が単純な丸物であればクランプ爪を開状態にしておいてワークを挿入しクランプ爪を閉めればよい。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３１４２１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ワークＷが、たとえば図５に示す自動車部品のワークのように異形状でありかつ長く、クランプする箇所ｗ１（クランプ径φを有する部分）より径方向の寸法が大きい突起ｗ２，ｗ３を有し、しかもクランプする箇所ｗ１がワークの端部にある場合には、つぎのような問題がある。
【０００５】
図５に示す従来技術において、ワークＷを３個のクランプ爪４の中に挿入するには、ワークＷの突起ｗ２，ｗ３が通過できるようにチャックの移動爪２によってクランプ爪４を大きく開き軸心方向からワークＷを挿入するか、または図６に示すようにワークＷが軸心に対して直角方向に移動できるまでクランプ爪４を大きく開きワークＷを軸心に対して直角方向に挿入する必要がある。これではチャックが大きくなり、その結果、装置全体が大型になり、コストが掛かってしまい現実的ではなかった。
また、一般的に市販されている精密チャックのクランプ爪の移動量は直径当たり１０ｍｍが最大である。したがって、ワークＷのようにクランプ径φよりも径方向に２０ｍｍ〜１００ｍｍ長い突起ｗ２，ｗ３を有するワークはチャックに挿入不可能であった。
特許文献１の従来技術も上述の問題点を解消できるものではない。
【０００６】
さらに、図７に示すように、移動爪２をスライドウェイ５で保持する場合には、スライドウェイ５は直線的な構造であるため防塵・防水シールを取り付けるのが難しく、そのためスライドウェイ５に研削屑や研削水が入り、スライドウェイ５の摩耗や動作不良を起こすという問題があった。
そのため、図８に示すような、クランプ爪６がスイングしてワークＷをクランプするようなチャックが提案されているが、クランプ爪６はスイングしてワークＷをクランプしなければならないので構造が極めて複雑であり、クランプ精度もよくないので研削工程には不向きであった。さらに、構造が複雑な分、故障も多く、価格も高かった。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、構造が簡単で故障がなくかつ安価であり異形状のワークをクランプするのに適したワークチャック装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載のワークチャック装置は、ワークを加工するためにクランプするワークチャック装置であって、チャック本体、チャック本体の一端側に固定されかつワークの一端部を支持するための基準固定爪、チャック本体の一端側において基準固定爪に対して開閉動作可能に設けられかつワークの一端部を支持するための可動爪、可動爪を開閉させるための駆動手段、およびワークの他端部を支持するためのストッパを備える。
請求項２に記載のワークチャック装置は、請求項１に記載のワークチャック装置において、可動爪は可動アームに取り付けられ、駆動手段はチャック本体の軸方向に往復移動可能なピストンを有するシリンダを含み、可動アームとピストンとの接触部はチャック本体の軸方向に対して勾配を有し、チャック本体の軸方向へのピストンの移動動作に従って可動爪が開閉されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載のワークチャック装置は、請求項１または２に記載のワークチャック装置において、ストッパは、ワークの寸法に応じてチャック本体の軸方向に移動可能に構成されることを特徴とする。
請求項４に記載のワークチャック装置は、請求項１から３のいずれかに記載のワークチャック装置において、ワークは縦方向にチャックされることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載のワークチャック装置では、駆動手段で可動爪を開くことによって、ワークをチャック本体の軸方向に対して平行移動して基準固定爪と可動爪との間に出し入れできる。このように基準固定爪に対して可動爪が動くだけの簡単な構造で異形状のワークを容易にクランプ／アンクランプできる。また、構造が簡単なので、故障もなくコストを下げることができる。
請求項２に記載のワークチャック装置では、可動アームとシリンダのピストンとの接触部は勾配を有するので、くさびの打ち込み原理の応用でピストンの推力を増幅できる。したがって、クランプ時には、可動アームひいては可動爪の固定を強くでき、ワークは基準固定爪と可動爪とによって強く固定され、がたつくことなく精度よくクランプできる。また、クランプ力が大きいので高速回転での使用も可能となる。
【００１１】
請求項３に記載のワークチャック装置では、ストッパはワークの長さの変化に対応できるように、ワーク長さに応じて位置調整可能であるので、複数種類のワークに対応でき、装置の稼働率を向上できる。
請求項４に記載のワークチャック装置では、ワークは縦方向にチャックされるので、異形状をしかつ軸方向に長いワークであっても容易に保持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１および図２を参照して、この発明の一実施形態のワークチャック装置１０は、回転可能な主軸１１の端部に取り付けられるチャック軸１２を含む。チャック軸１２は、軸受１４を介して図示しない立型の端面研削装置のワークテーブル１６に取り付けられる。したがって、チャック軸１２は回転可能に支持される。
【００１３】
チャック軸１２の端面にはチャック本体１８が取り付けられ、チャック本体１８の上面には、基準固定爪２０が取り付けられた取り付け部材２２が固定される。基準固定爪２０はワークＷをクランプするための２つのクランプ爪２４ａ，２４ｂを有する。クランプ爪２４ａ，２４ｂは、たとえば摩耗し難い超硬部材からなり、チャック本体１８の軸心から見て１２０度の角度を有するように配置される。
【００１４】
一方、基準固定爪２０のクランプ爪２４ａ，２４ｂと３等分をなす方向に可動爪２６が配置される。可動爪２６は、基準固定爪２０に対して開閉動作可能に設けられ、たとえば超硬部材からなるクランプ爪２８を有し、クランプ爪２８は、チャック本体１８の軸心から見てクランプ爪２４ａ，２４ｂとそれぞれ１２０度の角度を有するように配置される。
したがって、ワークＷの一端部は、基準固定爪２０の２つのクランプ爪２４ａ，２４ｂと可動爪２６のクランプ爪２８とによって３点支持される。
【００１５】
可動爪２６は可動アーム３０に固定され、その両側には両持ち支持のホルダ３２ａ，３２ｂが設けられる。ホルダ３２ａ，３２ｂに保持された軸３４によって可動アーム３０が支持され、可動アーム３０は軸３４を支点として揺動可能とされる。
ホルダ３２ａ，３２ｂには可動爪２６の開動作用のばね３６が取り付けられ、ホルダ３２ａ，３２ｂはエアーシリンダ３８の上部に固定される。
エアーシリンダ３８はチャック本体１８に設けられる。エアーシリンダ３８のピストン４０はエアー供給孔４２，４４から供給されるエアーにて前進後退（チャック本体１８の軸方向に往復移動）可能とされる。
【００１６】
ピストン４０が前進（上昇）することによって可動アーム３０に押し上げる力が加わると、可動アーム３０は軸３４（支点）を基準にスイングし、可動爪２６が閉じられ、ワークＷのクランプ径部Ｄが可動爪２６と基準固定爪２０とによってクランプされる。
ここで、可動アーム３０の下部４６は傾斜しており、ピストン４０の先端部４８はテーパ状に形成され、その結果、可動アーム３０とピストン４０との接触部４９は、チャック軸１２およびチャック本体１８の軸方向に対して勾配を有するように形成される。これによって、ピストン４０の推力を、くさびの打ち込み原理の応用で増幅できる。
【００１７】
また、接触部４９の勾配は可動爪２６を大きく開くための勾配でもある。
図３および図４に示すように、ピストン４０が後退（下降）すると可動アーム３０がばね３６に押され可動爪２６が開かれる。このように可動爪２６が開くと、ワークＷをチャック本体１８の軸方向に対して平行移動（たとえばチャック本体１８の軸方向に対して垂直方向に移動）して基準固定爪２０と可動爪２６との間に出し入れ可能となり着脱できる。
【００１８】
図４を参照して、ワークＷをアンクランプし取り出すときには、ワークＷを搬送装置５０によって位置Ｐ１からＰ２まで移動した後、たとえば一点鎖線Ａで示す方向にワークＷを取り出すことができる。一方、ワークＷをクランプするときには、ワークＷを搬送装置５０によってたとえば一点鎖線Ａで示す方向から位置Ｐ２まで挿入し、その後位置Ｐ１に移動させる。
【００１９】
また、チャック軸１２の中心軸上には、ワークＷの加工面とは反対側の端部を支持するストッパ５２が設けられる。ストッパ５２はエアーシリンダ５４のピストン５６の先端に設けられ、エアー供給孔５８，６０から供給されるエアーにて前進後退可能とされる。前進時にはエアー供給孔５８からのエアーにて適宜な推力によりワークＷを支持する。
このようにストッパ５２はワークＷの長さの変化に対応できるように、ワーク長さに応じてエアーシリンダ５４によって位置調整可能であり、たとえば図１に示すようにチャック本体１８の軸方向においてＬの範囲で上下動できる。これによって、複数種類のワークに対応でき、装置の稼働率を向上できる。
【００２０】
このようにしてクランプ支持されたワークＷについて、ワークチャック装置１０と反対側に設けられた砥石研削ユニット（図示しない）に取り付けられた研削砥石６２（図１参照）によって、ワークＷのクランプ径部Ｄの端面や端面凹部が研削される。
【００２１】
ワークチャック装置１０によれば、エアーシリンダ３８で可動アーム３０および可動爪２６を開くことによって、ワークＷをチャック本体１８の軸方向に対して平行移動して基準固定爪２０と可動爪２６との間に出し入れできる。このように基準固定爪２０に対して可動爪２６が動くだけの簡単な構造で異形状のワークＷを容易にクランプ／アンクランプできる。また、構造が簡単なので、故障もなくコストを下げることができる。さらに、従来のようなスライドウェイを用いる必要がないので、防塵、防水も問題なく、長時間クランプ精度を維持できる。
【００２２】
また、可動アーム３０とエアーシリンダ３８のピストン４０との接触部４９は勾配を有するので、くさびの打ち込み原理の応用でエアーシリンダ３８のピストン４０の推力を増幅できる。したがって、クランプ時には、可動アーム３０ひいては可動爪２６の固定を強くでき、ワークＷは固定された基準固定爪２０とこのような可動爪２６とによって強く固定され、がたつくことなくさらに精度よくクランプできる。特に、ワークＷが軸方向に長く、それに応じて基準固定爪２０および可動爪２６の保持部すなわち取り付け部材２２や可動アーム３０等が長くなる場合であっても、がたつきを抑えることができ、効果的である。
【００２３】
このようにクランプ力が大きく、可動爪２６の支点となる軸３４の位置も可動爪２６に近く遠心力の影響も受けにくいので、取り付け部材２２や可動アーム３０等の保持部がたとえ長くても高速回転による遠心力でこれらの保持部が外側に広がることなくクランプ力も落ちないので、ワークチャック装置１０の高速回転での使用も可能となる。
【００２４】
また、図５に示す従来技術では、３箇所に移動爪２を設けるが、移動爪２が１箇所でもがたつくとワークＷの同心度が悪化し、チャックが使用不能になり頻繁にチャックを修理する必要あり、極めて生産性が悪くかつ修理コストが高かった。しかし、ワークチャック装置１０では、取り付け部材２２や可動アーム３０等の保持部のがたつきを抑えることができるので、このような弊害を防止できる。さらに、ワークＷは、縦方向にすなわちワークＷの軸方向が鉛直方向になるようにチャックされるので、異形状をしかつ軸方向に長いワークであっても容易に保持することができる。
【００２５】
なお、上述の実施形態では、固定された基準固定爪２０に２つのクランプ爪を設け、開閉可能な可動爪２６に１つのクランプ爪を設けたが、これに限定されず、基準固定爪２０に１つのクランプ爪を設け、可動爪２６に２つのクランプ爪を設けてもよい。
また、上述の実施形態では、ワークＷを３つのクランプ爪２４ａ，２４ｂ，２８で３点支持する場合について説明したが、これに限定されず、４点以上で支持してもよい。
また、クランプ爪のワークに対するクランプ面は、ワークの外径に沿ってクランプ出来るようにＲ面形状としても良い。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、基準固定爪に対して可動爪が動くだけの簡単な構造で異形状のワークを容易にクランプ／アンクランプできる。また、構造が簡単なので、故障もなくコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態におけるクランプ状態を示す断面図解図である。
【図２】この発明の一実施形態におけるクランプ状態を示す平面図解図である。
【図３】この発明の一実施形態におけるアンクランプ状態を示す断面図解図である。
【図４】この発明の一実施形態におけるアンクランプ状態を示す平面図解図である。
【図５】（ａ）は従来技術の一例を示す正面図解図であり、（ｂ）はその側面図解図である。
【図６】従来技術においてワークをクランプ爪の間に挿入する方法の一例を説明するための図解図である。
【図７】従来技術における移動爪近傍を示す図解図である。
【図８】従来技術の他の例を示す図解図である。
【符号の説明】
１０ワークチャック装置
１８チャック本体
２０基準固定爪
２２取り付け部材
２４ａ，２４ｂ，２８クランプ爪
２６可動爪
３０可動アーム
３２ａ，３２ｂホルダ
３４軸
３６ばね
３８，５４エアーシリンダ
４０，５６ピストン
４９可動アームとエアーシリンダのピストンとの接触部
５２ストッパ
Ｗワーク

Claims

ワークを加工するためにクランプするワークチャック装置であって、
チャック本体、
前記チャック本体の一端側に固定されかつ前記ワークの一端部を支持するための基準固定爪、
前記チャック本体の一端側において前記基準固定爪に対して開閉動作可能に設けられかつ前記ワークの一端部を支持するための可動爪、
前記可動爪を開閉させるための駆動手段、および
前記ワークの他端部を支持するためのストッパを備える、ワークチャック装置。
前記可動爪は可動アームに取り付けられ、
前記駆動手段は前記チャック本体の軸方向に往復移動可能なピストンを有するシリンダを含み、
前記可動アームと前記ピストンとの接触部は前記チャック本体の軸方向に対して勾配を有し、
前記チャック本体の軸方向への前記ピストンの移動動作に従って前記可動爪が開閉される、請求項１に記載のワークチャック装置。
前記ストッパは、前記ワークの寸法に応じて前記チャック本体の軸方向に移動可能に構成される、請求項１または２に記載のワークチャック装置。
前記ワークは縦方向にチャックされる、請求項１から３のいずれかに記載のワークチャック装置。