JP2005095996A - チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 調芯機能を備えて成るチャック装置を対象とし、大きな調芯量を獲得することができるとともに、調芯機構の可及的なコンパクト化をも達成し得るチャック装置の提供を目的する。
【解決手段】 工作機械における主軸の先端に固定設置されたチャック本体と、チャック本体の径方向に沿って移動自在に設置された複数のチャック爪と、主軸及びチャック本体の中心軸と同心上に設置されかつ中心軸に沿って進退動作するチャック爪駆動体と、チャック爪駆動体に対して回転自在に支承された押圧部材とを具備し、チャック駆動体の動作に基づいて、複数のチャック爪に各々連係する複数のチャック爪ロッドを押圧部材にて押圧し、複数のチャック爪を径内方向に移動させることにより、ワークのクランプ部を把持するよう構成したチャック装置において、押圧部材の中央域に設置した球面軸受けを介して、押圧部材をチャック爪駆動体に対して傾動可能に支承している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ワークを把持するためのチャック装置に関し、詳しくは調芯機能を備えたチャック装置の構造に関するものである。

例えば、旋盤やクランクシャフトミラー等の工作機械は、ワークのクランプ部を把持するためのチャック装置を備えており、このチャック装置には、ワークのセンタ穴を基準としてクランプ部を把持することで、該クランプ部の外周面に中心軸からの振れがあった場合でも、ワークを確実に把持し得るよう構成された調芯機能を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、図９及び図１０に示す如く、調芯機能を備えた従来のチャック装置Ａは、工作機械(図示せず)の主軸Ｍに固定設置されたチャック本体Ｂを備え、該チャック本体Ｂの前面には３個のチャック爪Ｃが放射方向に沿って移動自在に設置されている。

また、チャック本体Ｂの中心部には、先端にセンタＳを取り付けたセンタ駆動プランジャＤと、該プランジャＤに外挿されたチャック爪駆動スリーブＥとが延びており、これらセンタ駆動プランジャＤ及びチャック爪駆動スリーブＥは、図示していない油圧シリンダの動作により主軸Ｍ及びチャック本体Ｂの軸線方向に沿って進退する。

さらに、上記チャック駆動スリーブＥには、ラジアルスラスト軸受けＦを介して押し板(押圧部材)Ｇが回転自在に支承されており、上記押し板Ｇに形成された３個の突出部Ｇａは、それぞれチャック爪ロッドＨの基端部に形成された凹溝Ｈａに係合している。

上記チャック爪ロッドＨは、各々のチャック爪Ｃに連係して設けられており、その先端部に形成されたクサビ状の傾斜面Ｈｃは、各チャック爪Ｃの背部に形成された傾斜面Ｃｃに当接している。

ワークＷをクランプする際には、図１１に示す如く、先ず加工すべきワークＷを各チャック爪Ｃ，Ｃ…の間に挿入し、センタ駆動プランジャＤをワークＷに向けて移動させ、センタＳをセンタ穴Ｗｓに嵌入することにより、ワークＷの芯出し(中心位置決め)を行う。

次いで、チャック爪駆動スリーブＥをワークＷに向けて移動させ、押し板Ｇによって各チャック爪ロッドＨ，Ｈ…をワークＷに向けて押し遣ることで、チャック爪ロッドＨの傾斜面Ｈｃとチャック爪Ｃの傾斜面Ｃｃとのカム作用により、各チャック爪Ｃ，Ｃ…がチャック本体Ｂの中心方向へ移動し、ワークＷ(クランプ部)の外周面が各チャック爪Ｃ，Ｃ…によって把持されることとなる。

一方、図１２に示す如く、荒加工時における公差等によって、ワークＷの外周面に中心軸ｗ−ｗからの振れ(センタ基準からの寸法差)があった場合には、チャック爪駆動スリーブＥをワークＷに向けて移動させた際に、押し板Ｇが傾動することで各チャック爪Ｃ，Ｃ…が差動し、もってワークＷは外周面に倣った各チャック爪Ｃ，Ｃ…によって均等に把持されることとなる。
実開平６−６０６号公報

ところで、上述した従来のチャック装置Ａにおいては、調芯機構を構成する押圧板Ｇを、ラジアルスラスト軸受けＦを介して、チャック爪駆動スリーブＥに支承しているが、上記ラジアルスラスト軸受けＦは、図１３に示す如くインナレースＦｉ、ローラＦｒ、及びアウタレースＦｏから成り、水平方向に延びるチャック爪駆動スリーブＥ(図９参照)に対し立て配置されているため、押し板Ｇ(図９参照)の支点位置ｐと重心位置ｇとの間には大きなズレが生じている。

これにより、重力の悪影響から押し板Ｇを大きく傾けることは好ましくなく、許容される押し板Ｇの傾きは角度αで示す如き狭い角度範囲に限られるため、押し板Ｇの傾きに依存しているチャック装置Ａの調芯量、すなわち複数のチャック爪Ｃによって把持することの可能な、ワークＷの外周面におけるセンタ基準からの寸法差は極く小さいものとなっており、したがって、例えば鍛造品の黒皮面をチャック爪Ｃによって把持することができなかった。

さらに、上述した従来のチャック装置Ａにおいては、ラジアルスラスト軸受けＦの構造上、調芯機構を構成する上記軸受けＦ及び押し板Ｇの設置に、チャック装置Ａにおける軸線方向の大きなスペースを必要とし、もってチャック装置Ａが徒らに大形化するばかりでなく、チャック本体Ｂの内部に他の機構を追加装備することが極めて困難となっていた。

本発明は上記実状に鑑みて、大きな調芯量を獲得することができるとともに、調芯機構の可及的なコンパクト化をも達成し得るチャック装置の提供を目的するものである。

上記目的を達成するべく、請求項１の発明に係るチャック装置は、工作機械における主軸の先端に固定設置されたチャック本体と、チャック本体の径方向に沿って移動自在に設置された複数のチャック爪と、主軸及びチャック本体の中心軸と同心上に設置されかつ中心軸に沿って進退動作するチャック爪駆動体と、チャック爪駆動体に対して回転自在に支承された押圧部材とを具備し、チャック駆動体の動作に基づいて、複数のチャック爪に各々連係する複数のチャック爪ロッドを押圧部材にて押圧し、複数のチャック爪を径内方向に移動させることにより、ワークのクランプ部を把持するよう構成したチャック装置において、押圧部材の中央域に設置した球面軸受けを介して、上記押圧部材をチャック爪駆動体に対して傾動可能に支承したことを特徴としている。

また、請求項２の発明に係るチャック装置は、請求項１の発明に係るチャック装置において、主軸に貫挿設置された位相爪駆動体の動作に基づいて進退移動し、複数のチャック爪に把持された状態のワークと当接して、該ワークの位相位置決めを行う位相爪を備えて成ることを特徴としている。

請求項１の発明に係るチャック装置においては、押圧部材の中央域に設置した球面軸受けを介して、押圧部材をチャック爪駆動体に対して傾動可能に支承したことで、チャック爪駆動体に対する押圧部材の傾動角を、従来のチャック装置に比べて大きくすることができ、もって押圧部材の傾きに依存しているチャック装置の調芯量、すなわち複数のチャック爪によって把持することの可能な、ワーク外周面におけるセンタ基準からの寸法差を、従来のチャック装置に対して大幅に増大させることが可能となる。

また、押圧部材の中央域に設置した球面軸受けを介して、押圧部材をチャック爪駆動体に対して傾動可能に支承したことで、球面軸受けと押圧部材とがチャック装置の軸方向に大きく離隔することがなく、もって調芯機構を構成する軸受け及び押圧部材の設置に、軸線方向の大きなスペースを必要としていた従来のチャック装置に比べ、調芯機構の可及的なコンパクト化を達成することができる。

請求項２の発明に係るチャック装置においては、位相爪駆動体の動作に基づいて進退移動する位相爪を備えていることにより、言い換えれば、球面軸受けの採用による調芯機構のコンパクト化によって位相爪の設置が可能となったことにより、調芯機能によってワークを確実に把持し得るとともに、位相爪によるワークの位相位置決めを実施することが可能となる。

以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１〜図８は、工作機械の一態様であるクランクシャフトミラーのチャック装置に、本発明を適用した一実施例を示すものであり、本実施例におけるチャック装置１は、クランクシャフトミラー(図示せず)における主軸１００の先端に固定設置されたチャック本体２を具備している。

略円柱形状を呈する該チャック本体２の前面には、１２０°の中心角で３個のガイド溝２Ｇが放射状に形成され、個々のガイド溝２Ｇにはチャック爪３がチャック本体２の径方向に沿って移動自在に係合している。
また、上記チャック本体２の前面には、弦方向に延びる１個のガイド溝２Ｈが形成されており、該ガイド溝２Ｈには位相爪４が移動自在に係合している。

上記チャック本体２の内部における中心軸上には、上記主軸１００の中心軸上を挿通して延びるセンタ駆動プランジャ５が延在しており、該センタ駆動プランジャ５の先端にはセンタ６が取り付けられている。

ここで、上記センタ駆動プランジャ５は、図示していない油圧シリンダの動作に基づいて、主軸１００及びチャック本体２の軸線方向に沿って移動し、センタ６を退避位置と稼動位置との間において進退させる。

また、チャック本体２の内部には、上述したセンタ駆動プランジャ４に外挿され、主軸１００及びチャック本体２の中心軸と同心上に延びるチャック爪駆動スリーブ（チャック爪駆動体）７が配設されている。

さらに、チャック本体２の内部には、上述したチャック爪駆動スリーブ７に外装され、主軸１００及びチャック本体２の中心軸と同心上に延びる位相爪駆動スリーブ（位相爪駆動体）８が配設されている。

ここで、上記チャック爪駆動スリーブ７、及び位相爪駆動スリーブ８は、上述したセンタ駆動プランジャ５と同じく、それぞれ図示していない油圧シリンダの動作に基づいて、主軸１００及びチャック本体２の軸線方向に沿って進退移動するよう構成されている。

上記チャック爪駆動スリーブ７には、調芯機構の構成要素である押圧部材９が、球面軸受け１０を介して回転自在かつ傾動可能、詳しくはチャック爪駆動スリーブ７の中心軸を中心として回転自在、かつチャック爪駆動スリーブ７の中心軸と直交する平面に対して傾動可能に支承されている。

上記球面軸受け１０は、外周が球面の一部を構成するリング状のジャーナル１０Ｊと、該ジャーナル１０Ｊの外周に嵌合する外レース１０Ｒとから成り、チャック爪駆動スリーブ７の段部７ａとカラー７Ａとでジャーナル１０Ｊを固定することにより、上記チャック爪駆動スリーブ７上の所定位置に設置されている。

一方、押圧部材９は、中央をチャック爪駆動スリーブ７が遊嵌する前プレート９Ａ及び後プレート９Ｂを有し、球面軸受け１０の外レース１０Ｒを挟持しつつ前プレート９Ａと後プレート９Ｂとを一体に組み付けることによって構成されている。すなわち、上記押圧部材９は、中央域に設置した球面軸受け１０を介してチャック爪駆動スリーブ７に支承されている。

さらに、上記押圧部材９には、外方へ突出した舌片部９ｔが外周の３箇所に形成されており、個々の舌片部９ｔにはピン９Ｐが植設されている。また、個々の舌片部９ｔは、チャック爪ロッド１１の基端部に形成された凹溝１１ｒと係合している。

上記チャック爪ロッド１１は、上述した３個のチャック爪３，３…に各々連係して設置されており、各チャック爪３の背後においてチャック本体２の中心軸と平行に延在し、かつチャック本体２の中心軸に沿って進退自在に収容設置されている。

さらに、上記チャック爪ロッド１１の先端部にはクサビ状の傾斜面１１ｃが形成されており、また上記チャック爪３の背部にはクサビ状の傾斜面３ｃが形成されている。これらの傾斜面１１ｃおよび傾斜面３ｃは、互いに傾斜方向へ摺動自在に係合されており、もって上記チャック爪ロッド１１を進退させると、上記チャック爪３がチャック本体２の径方向に移動する。

一方、位相爪駆動スリーブ８の前端部には、外方へ突出した舌片部８ｔが形成されており、この舌片部８ｔは位相爪ロッド１２の基端部に形成された凹溝１２ｒと係合している。

上記位相爪ロッド１２は、上述した位相爪４に連係して設置されており、上記位相爪４の背後においてチャック本体２の中心軸と平行に延在し、かつチャック本体２の中心軸に沿って進退自在に収容設置されている。

さらに、上記位相爪ロッド１２の先端部にはクサビ状の傾斜面１２ｃが形成されており、また上記位相爪４の背部にはクサビ状の傾斜面４ｃが形成されている。これらの傾斜面１２ｃおよび傾斜面４ｃは、互いに傾斜方向へ摺動自在に係合されており、もって上記位相爪ロッド１２を進退させると、上記位相爪４がチャック本体２の弦方向に移動する。

上述した構成のチャック装置１によって、加工対象であるワーク（クランクシャフト鍛造品）をクランプする際には、先ずワークの端部(クランプ部)を、チャック装置１における各チャック爪３，３…の間に挿入し、センタ駆動プランジャ５をワークに向けて移動させ、ワークの端面に形成されているセンタ穴にセンタ６を嵌入して、上記ワークの芯出し(中心位置決め)を行う。

次いで、チャック爪駆動スリーブ７をワークに向けて移動させ、押圧部材９によって各チャック爪ロッド１１，１１…をワークに向けて押し遣ることで、チャック爪ロッド１１の傾斜面１１ｃと、チャック爪３における傾斜面３ｃとのカム作用により、各チャック爪３，３…がチャック本体２の中心方向へ移動し、ワーク(クランプ部)の外周面が各チャック爪３，３…によって把持される。

こののち、位相爪駆動スリーブ８をワークに向けて移動させ、位相爪ロッド１２をワークに向けて押し遣ることで、位相爪ロッド１２の傾斜面１２ｃと、位相爪４における傾斜面４ｃとのカム作用により、上記位相爪４がワークに接近する方向へ移動し、該ワークに加工された位置決め部(平面)に、上記位相爪４が当接することで、上記ワークの位相位置決めが為される。

一方、センタ６によるワークの芯出しに次いで、チャック爪３，３…によってワークをクランプする際、ワークの外周面に中心軸からの振れ(センタ基準からの寸法差)があった場合には、チャック爪駆動スリーブ７をワークに向けて移動させた際に、図７中のθで示す如き押圧部材９の傾動により、各チャック爪３，３…が差動することで、ワークは外周面に倣った各チャック爪３，３…によって均等に把持されることとなる。

こののち、位相爪駆動スリーブ８をワークに向けて移動させて、位置決め部(平面)に当接するまで位相爪４を移動させることにより、上記ワークの位相位置決めが為される。

ここで、上述した構成のチャック装置１においては、押圧部材９の中央域に設置した球面軸受け１０を介して、上記押圧部材９をチャック爪駆動スリーブ７に対して傾動可能に支承したことで、チャック爪駆動スリーブ７に対する押圧部材９の傾動角を、従来のチャック装置(図９、図１０参照)に比べて拡大することが可能となった。

すなわち、押圧部材９の中央域に球面軸受け１０が設置されていることで、図８に示す如く押圧部材９における支点位置ｐと重心位置ｇとがほぼ一致することとなり、押圧部材９を大きく傾けた場合でも重力の悪影響を受けることは極く軽微であり、許容される押圧部材９の傾きは角度βで示す如き広い角度範囲に及ぶこととなる。

これによって、押圧部材９の傾きに依存しているチャック装置１の調芯量、すなわち複数のチャック爪３によって把持することの可能な、ワーク外周面におけるセンタ基準からの寸法差が、従来のチャック装置に対して大幅に増大することとなる。

かくして、外形に「返り」等の変形が認められ、また黒皮を残したままであるために、ワーク(クランプ部)の外周に取り代(切削又は研削によって除去する部分の寸法)のバラつきがある鍛造工程直後のクランクシャフトであっても、芯出しが行われた状態において確実にクランプすることができる。

ここで、クランクシャフトの製造工程においては、従来、鍛造後のワークに対して端面加工およびセンタ穴加工を行ったのち、チャック装置での把持を可能とするべくクランプ部の外周を旋盤加工し、次いでクランクシャフトミラーにセットしてピン及びジャーナルの加工を実施している。

これに対して、実施例のチャック装置１においては、上述した如く従来のチャック装置よりも調芯量が大幅に増大しているため、クランプ部の外周を旋盤加工することなく鍛造後のワークをクランプすることができ、このように従来の旋盤加工が不要となることによって、クランクシャフトの製造に関わる作業効率が向上し、また製造コストの大幅な低減が達成されることとなる。

また、上述した構成のチャック装置１においては、押圧部材９の中央域に設置した球面軸受け１０を介して、上記押圧部材９をチャック爪スリーブ７に対して傾動可能に支承したことで、球面軸受け１０と押圧部材９とが軸線方向に大きく離隔することがなく、もって調芯機構の設置に軸線方向の大きなスペースを要していた従来のチャック装置に比べ、調芯機構の可及的なコンパクト化を達成することが可能となる。

さらに、上述した構成のチャック装置１においては、位相爪スリーブ８の動作に基づいて進退移動する位相爪４を備えていることにより、言い換えれば、球面軸受け１０の採用による調芯機構のコンパクト化によって、位相爪４等を構成要素とする位相位置決め機構の設置が可能となったことにより、調芯機能によってワークを確実に把持し得るとともに、位相爪によるワークの位相位置決めを実施することができ、もって実施例に示したクランクシャフトのように、センタ穴を基準としての把持と併せて、回転方向の位相位置決めを必要とするワークを有効にクランプすることが可能となる。

なお、上述した実施例におけるチャック装置は、ワークに加工した位置決め部(平面)に位相爪を当接させることで、１個の位相爪によって上記ワークの位相位置決めを行うよう構成されたものであるが、２個の位相爪によって上記ワークの所定位置をクランプすることで、位置決め部(平面)を加工することなくワークの位相位置決めを行うよう構成したチャック装置にも、本発明を有効に適用し得ることは言うまでもない。

また、上述した実施例においては、本発明をクランクシャフトミラーのチャック装置に適用した例を示したが、チャック爪による調芯機構を備えたチャック装置、さらには上記調芯機構と併せて位相爪を有するチャック装置であれば、クランクシャフトミラー以外の様々な工作機械におけるチャック装置にも、本発明を有効に適用し得ることは言うまでもない。

本発明に関わるチャック装置の一実施例を示す外観斜視図。 図１に示したチャック装置の全体正面図。 図１に示したチャック装置の全体側面断面図。 図１に示したチャック装置の要部断面底面図。 図３中のＶ−Ｖ線断面図。 図１のチャック装置における押圧部材の周辺を示す要部断面側面図。 図１のチャック装置における押圧部材の周辺を示す要部断面側面図。 図１のチャック装置における調芯機構の球面軸受けを示す概念的な断面図。 従来のチャック装置を示す断面側面図。 図９中のＸ−Ｘ線断面図。 (ａ)及び(ｂ)はチャック装置の動作態様を示す概念図。 チャック装置の動作態様を示す概念図。 図９のチャック装置におけるラジアルスラスト軸受けを示す断面図。

符号の説明

１…チャック装置、
２…チャック本体、
３…チャック爪、
４…位相爪、
５…センタ駆動プランジャ、
６…センタ、
７…チャック爪駆動スリーブ(チャック爪駆動体)、
８…位相爪駆動スリーブ(位相爪駆動体)、
９…押圧部材、
１０…球面軸受け、
１１…チャック爪ロッド、
１２…位相爪ロッド、
１００…主軸。

Claims (2)

1. 工作機械における主軸の先端に固定設置されたチャック本体と、前記チャック本体の径方向に沿って移動自在に設置された複数のチャック爪と、前記主軸及び前記チャック本体の中心軸と同心上に設置されかつ前記中心軸に沿って進退動作するチャック爪駆動体と、前記チャック爪駆動体に対して回転自在に支承された押圧部材とを具備し、前記チャック駆動体の動作に基づいて、前記複数のチャック爪に各々連係する複数のチャック爪ロッドを前記押圧部材にて押圧し、前記複数のチャック爪を径内方向に移動させることにより、ワークを把持するよう構成したチャック装置であって、
   前記押圧部材の中央域に設置した球面軸受けを介して、前記押圧部材を前記チャック爪駆動体に対して傾動可能に支承したことを特徴とするチャック装置。
2. 前記主軸に貫挿設置された位相爪駆動体の動作に基づいて進退移動し、前記複数のチャック爪に把持された状態の前記ワークと当接して、該ワークの位相位置決めを行う位相爪を備えて成ることを特徴とする請求項１記載のチャック装置。
   

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