JP2005271162A

JP2005271162A - チャック装置

Info

Publication number: JP2005271162A
Application number: JP2004091376A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Ichihashi; 利文市橋
Original assignee: NUMATA SEISAKUSHO KK
Current assignee: NUMATA SEISAKUSHO KK
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】同一チャック手段で異なる径のワークを把持可能とする多段式階段構造であって、多段式階段に対しワークに当接する爪部を小さく出来且つチャック手段一つに対し爪部１個で対応出来、段取り工程の効率向上を可能とするチャック装置の提供。
【解決手段】チャック爪手段３を複数、装脱可能に装着して成るチャック装置であって、チャック爪手段３はワークに当接する当接面４ｂと当接面４ｂと直交する面にアリ溝４ａを有するブロック片を成す爪部４と、爪部４のアリ溝４ａに対し摺動嵌合可能な突起状の、アリ溝４ａと係合するアリを有する爪部支持部材５とからなり、爪部支持部材５はチャック装置本体１の半径方向外側に向ってステップアップする２以上複数の突起状のアリで形成される下段、上段からなる階段構造を呈し、爪部４は爪部支持部材５に対しチャック装置本体１の中心側から半径方向外側に向かって摺動嵌合可能であり、下段または上段の突起部アリ７、８の何れかに選択的に爪部４を嵌脱自在に構成してある。
【選択図】図１

Description

旋盤等の工作機械に用いるチャック装置に関する。

例えば、一般に使用されている旋盤やＮＣ旋盤等の工作機械において、工作物を主軸に対し締付け調整可動部を介して把持固定するためのチャック装置を備え、工作物を爪部で把持して主軸と共に回転させて加工を行うのが通例である。

通常、被工作物を把持する爪部の数は、３または４備えるものが多く、爪部の駆動方式によって連動式、単動式に分類され、３つ爪スクロールチャック、４つ爪単動チャックなどが挙げられる。

３つ爪スクロールチャックは、円筒形を対象とする被把持部を有する工作物を固定する場合に一般的に利用されるのが通例である。

また、ワークの挟持力が大きく、製造が容易で安価なチャック爪を有し、ワークの径による制限を受けにくく、チャックの径によらず径大のワークを挟持可能な旋盤用チャック装置として、「チャック爪は、ワークの挟持側に当接面をＶ字状に設けたＶ字溝を有する親爪とワークの挟持側にワークとの挟持面を有し、非挟持側に親爪のＶ字溝と嵌合する山形突起を有する子爪と、子爪を親爪に固定するための連結ボルトを備え、親爪の外側面から当接面に向かって開口した挿通孔に連結ボルトを外側面側から挿入して子爪の山形突起に螺合させることにより子爪を親爪に固定したことを特徴とする。」という公報が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−３２６１１７号公報

しかしながら、上述の従来例では、例えば被工作物（ワーク）をチャッキング後、油圧、または空圧等の流体圧駆動の作用、或いは手動操作により締め付け調整機能を有する可動部材を介して保持状態を確固にするシステムが一般的であるが、爪部の交換に際しては、所定の複数（３つ爪チャックで少なくとも６本以上）の締結用ボルトを緊緩して締め付けたり、緩めたりする作業が不可欠であり、次のワークを加工するための段取り作業等、頻繁に交換が必要な作業では、その時間的なロスが大きいなどの問題がある。

また、特許文献１の例では、子爪を親爪に対し、２本の連結ボルトで固定する必要があり、作業性の点で課題が残る。

本発明は、上述の点に着目して成されたもので、ワークに当接して把持する爪部と爪部を支持する爪部支持部材とを相互に係合するアリとアリ溝を用いて嵌脱自在の構成とすると共に、同一チャック手段で異なる径のワークを把持可能とする多段式階段構造であって、多段式階段に対しワークに当接する爪部を１個で対応出来、段取り工程における作業内容を簡素化すると共に、交換作業時間を短縮し、処理能力と同時に生産効率を向上し得る工作機械用のチャック装置を提供することを目的とする。

本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）ワークの大きさに合わせてチャック装置本体内で、半径方向に移動可能な可動部材に前記ワークを把持するチャック爪手段を複数、装脱可能に装着して成るチャック装置であって、前記チャック爪手段はワークを把持する時に当接する当接面と該当接面と直交する面にアリ溝を有するブロック片を成す爪部と、該爪部のアリ溝に対し摺動嵌合可能な突起状の、前記アリ溝と係合するアリを有する爪部支持部材とからなり、該爪部支持部材はチャック装置本体の半径方向外側に向ってステップアップする２以上複数の下段、上段の突起部アリで形成される階段構造を呈し、前記爪部支持部材は、中間連結部材とネジ部材で螺合締結されると共に前記チャック装置本体の可動部材に鋸歯状の突起縁部を形成する係止部を介して係合固定され、この爪部支持部材に対し、前記爪部は、チャック装置本体の中心側から半径方向外側に向かって摺動嵌合可能であり、ワークの大きさに応じて前記突起部アリの下段、上段の何れかに選択的に前記爪部を嵌脱自在に構成したチャック装置。

（２）前記爪部と爪部支持部材とに設けられた相互に係合する突起部アリとアリ溝は、チャック装置本体の中心から半径方向外側に向かって末広がり形状、チャック装置本体の中心に向かって所定のテーパー角度を有する先細り形状を呈する前項（１）記載のチャック装置。

本発明によれば、ワークに当接して把持する爪部と爪部を支持する爪部支持部材とを相互に係合する突起状のアリとアリ溝を用いて嵌脱自在の構成とすると共に、同一チャック手段で異なる径のワークを把持可能とする多段式階段構造であって、多段式階段に対しワークに当接する爪部を１個で対応出来、段取り工程における作業内容を簡素化すると共に、交換作業時間を短縮し、処理能力と同時に生産効率を向上し得るチャック装置を提供することが出来る。

以下、本発明に係るチャック装置の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係るチャック装置の構成要素である爪部と爪部支持部材の構造を示す説明図であり、（ａ）は爪部支持部材の平面図、（ｂ）は爪部支持部材の側面図、（ｃ）は爪部支持部材の正面図、（ｄ）は爪部支持部材のＡ−Ａ断面（矢視）図、（ｅ）は爪部支持部材のＢ−Ｂ断面（矢視）図、（ｆ）は爪部の平面図、（ｇ）は爪部の正面図、（ｈ）は爪部支持部材の斜視図、（ｉ）は爪部の斜視図、（ｊ）は爪部を裏側から眺めた斜視図、（ｋ）は爪部と爪部支持部材を嵌合した場合の状態を示す正面図、図２は、１個の爪部で階段形状の突出部を有する爪部支持部材にワークの大きさに応じて所定の突出部に１個の爪部で対応して嵌装できる様子を示す斜視図、図３は、チャック装置本体に爪部支持部材を装着した場合の例を示す説明図、（ａ）はチャック装置本体に爪部支持部材を装着した場合の正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ矢視図（チャック爪手段のチャック装置本体への装着状態を示す拡大図）、図４は、爪部と爪部支持部材の嵌合部形状の他の例を示す断面図、（ａ）は嵌合部の断面がＴ字形状の例を示す断面図、（ｂ）は嵌合部の断面がアリ・アリ溝類似形状の例を示す断面図である。

旋盤等の工作機械において、図３（ａ）に示すように、被工作物（以下ワークと称す）を、締め付け調整機能を有する可動部材１１及び中間連結部材２を介して把持する複数の爪部支持部材５をチャック装置本体１の回転中心を基準にチャック装置本体１の半径方向に放射状に配設して成り、ワークの大きさに合わせてチャック装置本体１内で、半径方向に移動可能な可動部材１１に前記ワークを把持するチャック爪手段３を装脱可能に装着して成るチャック装置であって、チャック爪手段３はワークを把持する時に当接する当接面４ｂと該当接面４ｂと直交する面にアリ溝４ａを有するブロック片を成す爪部４と、該爪部４のアリ溝４ａに対し摺動嵌合可能なアリ溝係合突起部（凸部）アリ７、８を有する爪部支持部材５とからなり、爪部支持部材５はチャック装置本体１の半径方向外側に向ってステップアップする２以上複数の下段、上段の突起部アリ７、８で形成される階段構造を呈し、爪部支持部材５は、中間連結部材２とネジ部材６ａで螺合締結されると共に前記チャック装置本体の可動部材１１に鋸歯状の突起縁部を形成する係止部５ａを介して係合固定され、この爪部支持部材５に対し、前記爪部４は、チャック装置本体１の中心側から半径方向外側に向かって摺動嵌合可能であり、ワークの大きさに応じて突起部アリ７、８の下段、上段の何れかに選択的に爪部４を嵌脱自在に構成したことを特徴とする。

爪部４と爪部支持部材５とに設けられた相互に係合する突起部アリ７、８とアリ溝４ａは、チャック装置本体１の中心側から半径方向外側に向かって末広がり形状、チャック装置本体１の中心に向かって所定のテーパー角度θを有する先細り形状を呈することを特徴としている。

先細り形状のテーパー角度θは、３度〜１５度、更には３度〜８度の範囲内が爪部の交換、着脱に際しての操作性を維持しながら、爪部４と爪部支持部材５との密着性が良く、簡単に抜けてしまうことがなく、ワークの把持反力にも充分抗し得るものであった。

他の符号について、６は爪部支持部材５とチャック装置本体１に設けられた締め付け調整機能を有する可動部材１１内の位置決め機能を有する中間連結部材２とを螺着締結するネジ部材６ａのためのネジ孔である。９は爪部支持部材５の底面に設けられた長溝凹部であり、中間連結部材２の係合凸部と摺動嵌合可能である。爪部支持部材５の底面において、長溝凹部９を挟んで両側に可動部材１１の上面１０と係合する鋸歯状突起を刻設した係止部５ａを設け、この爪部支持部材５の底面に設けられた鋸歯状突起縁部を形成する係止部５ａと可動部材１１の上面１０とが当接嵌合して連結可能である（図３（ａ）、（ｂ）参照。）。

爪部４の高さ寸法４ｃは、ワークの形状や寸法等の条件に応じて変えることが出来る。

また、爪部４は、ワーク径の大小に拘わらず極力小型化できるので、着脱操作が容易であり、作業工程の簡略化、更に省力化が可能である。

尚、ネジ部材６ａは、通常六角穴付きボルトを用いる場合が多い。

更に、爪部支持部材５の構造について説明すれば、爪部支持部材５はアリ溝４ａに係合する等角台形状の突起部７，８を有し、平面で見て一側から他側に向かって末広がりのＶ字形状もしくは楔型を呈し、この等角台形状の突起部７，８を側面から見て階段状に配し、下段の突起部７より後方にずれた位置に上段の突起部８を配した構成としたことを特徴とする。

爪部４は、チャック装置本体１即ち、回転中心方向から半径方向外側に向って、前記爪部４のアリ溝４ａを、爪部支持部材５のアリ溝係合凸部を形成するアリ７、または８のいずれかと、ワークの大きさに応じて摺動・嵌合してアリとアリ溝が接した位置で固定され、複数の爪部４の内側となるチャック回転中心方向先端部、即ち爪部４の先端の当接面４ｂで形成される所定の直径を有する領域にワーク（被工作物）を挿入して保持可能である。

即ち、爪部４は、爪部４を爪部支持部材５に固定するためのボルト等の締結部材を不要とし、前記爪部支持部材５は、回転中心側より外側に向って末広がりのアリ溝係合凸部となるアリで形成するテーパー付き摺動・嵌合部を備え、アリ溝形状の凹部４ａを備えた爪部４は、爪部支持部材５の階段構造を呈する下段の突起部７、もしくは上段の突起部８をワークの大きさに合わせて選択すれば良く、前記爪部４はチャック爪手段３一つに対し１個用意しておけば足りる構成となっている。尚、当接面４ｂは、湾曲させ曲面とすることも出来る。

本実例では、爪部支持部材５の階段構造を上下２段の場合で説明したが、段数を限定するものではなく、３段、４段等の多段式階段構造にできることは勿論である。

爪部４と爪部支持部材５との嵌合部形状は、アリとアリ溝の組合せ以外に、図４（ａ）に示すように、嵌合部の断面形状がＴ字形状とこれに嵌合する凹部との組合わせや、（ｂ）に示すように、等角台形状の両側尖端部を半ば切り取ったアリ類似形状とこれに嵌合する凹部との組合せとなるアリ・アリ溝類似形状の組合せが挙げられる。

上述の構成及び図面を参照して作用を説明する。

先ず、旋盤等の工作機械のチャック装置本体１に作業プログラムに従って所定のワークの仕様に基づき、チャッキング寸法に合わせて所定の爪部４を選択し、例えば、３つ爪スクロールチャックの場合は、選択した前記爪部４に見合った爪部支持部材５を３つ用意し、前記チャック装置本体１に装着された締め付け調整機能を有する可動部材１１を介して爪部支持部材５の位置決め機能を有する中間連結部材２に、予め前記３つの爪部支持部材５をボルト等の締結部材６ａで固設／装着しておく。この爪部支持部材５を装着する際、可動部材１１の上面１０よりやや浮かした状態で爪部支持部材５を所望のワークサイズを目標に位置決めし、中間連結部材２にネジ部材６ａをネジ孔に挿通し、爪部支持部材５の底面に設けられた鋸歯状の突起縁部を形成する係止部５ａと可動部材１１の上面１０とが噛み合った状態でネジ部材６ａをねじ込んで締付けることで、爪部支持部材５とチャック装置本体１の可動部材１１とが固定される。

尚、チャック爪手段３は、ワークの大きさを幾つかに区分して種分けしておくことと、ワーク寸法に最も近いサイズのチャック爪手段を選ぶことが出来、チャック爪の位置決めと可動部材１１のストロークなどの操作を簡単にすることが出来る。

次いで、所定の爪部４を、３つ爪チャック回転中心側から外側に向って摺動するようにして爪部支持部材５に嵌合し所定位置で固定せしめ、セットした３つの爪部４のチャック回転中心部側の先端部で形成された空間領域に所定のワークを挿入・嵌着し、前記締め付け調整機能を有する可動部材１１を油圧・空圧等の流体圧操作、若しくは手動操作で駆動し、所定の圧力で締め付けて爪部４が前記ワークを確固に保持する。

この状態で、チャック装置本体１を回転させて加工操作を実施することが出来る。

加工操作が終了した場合は、締付けによる保持状態を解放してワークを取り外すことができ、次のワークが異なる種類の場合は、そのワークに見合った種類のチャック爪手段３を選択するか、または、寸法の差の程度によっては、爪部支持部材５のアリを形成する突起部の下段７か上段８を選択して、選択した突起部に爪部４を嵌着すればよい。

以上説明したように、ワークが変わる毎のチャック部の段取り作業が非常に簡素化され、省力化と同時に、段取り工程の所要時間を大幅に短縮できるようになった。

尚また、可動部材１１とチャック爪手段３とを合体して一体構造とすることも考えられるが、ワークの大きさの変化に対応するために、可動部材１１の移動ストロークが大となり、結果において作業時間の短縮が出来なくなる。即ち、所定時間、所定日数、ロット単位等の切り替えタイミングが予め決められた生産計画に従って作業が行われる場合、対象となるワークの大きさ寸法に適したチャック爪手段を前もって選ぶことが出来、且つ爪部が小さく、セット数が少なく、嵌脱操作が容易なことで、本発明に係わるチャック装置が有利である。

発明の効果において明白であり、産業上の利用可能性については改めて説明するのは省略する。

本発明に係るチャック装置の構成要素である爪部と爪部支持部材の構造を示す説明図、（ａ）爪部支持部材の平面図、（ｂ）爪部支持部材の側面図、（ｃ）爪部支持部材の正面図、（ｄ）爪部支持部材のＡ−Ａ断面（矢視）図、（ｅ）爪部支持部材のＢ−Ｂ断面（矢視）図、（ｆ）爪部の平面図、（ｇ）爪部の正面図、（ｈ）爪部支持部材の斜視図、（ｉ）爪部の斜視図、（ｊ）爪部を裏側から眺めた斜視図、（ｋ）爪部と爪部支持部材を嵌合した場合の状態を示す正面１個の爪部で階段形状の突出部を有する爪部支持部材にワークの大きさに応じて所定の突出部に１個の爪部で対応して嵌装できる様子を示す斜視図チャック装置本体に爪部支持部材を装着した場合の例を示す説明図、（ａ）チャック装置本体に爪部支持部材を装着した場合の正面図、（ｂ）Ｃ−Ｃ矢視図（チャック爪手段のチャック装置本体への装着状態を示す拡大図）爪部と爪部支持部材の嵌合部形状の他の例を示す断面図、（ａ）嵌合部の断面がＴ字形状の例を示す断面図、（ｂ）嵌合部の断面がアリ・アリ溝類似形状の例を示す断面図

符号の説明

１チャック装置本体
２中間連結部材（位置決め機能を有する）
３チャック爪手段
４爪部
４ａアリ溝
４ｂ当接面
４ｃ高さ寸法
５爪部支持部材
５ａ係止部
６ネジ孔
６ａネジ部材
７、８アリ（突起部、アリ溝係合凸部）
９長溝凹部
１１可動部材（締め付け調整機能を有する）

Claims

ワークの大きさに合わせてチャック装置本体内で半径方向に移動可能な可動部材に前記ワークを把持するチャック爪手段を複数、装脱可能に装着して成るチャック装置であって、前記チャック爪手段はワークを把持する時に当接する当接面と該当接面と直交する面にアリ溝を有するブロック片を成す爪部と、該爪部のアリ溝に対し摺動嵌合可能な突起状の、前記アリ溝と係合するアリを有する爪部支持部材とからなり、該爪部支持部材はチャック装置本体の半径方向外側に向ってステップアップする２以上複数の下段、上段の突起部アリで形成される階段構造を呈し、前記爪部支持部材は、中間連結部材とネジ部材で螺合締結されると共に前記チャック装置本体の可動部材に鋸歯状の突起縁部を形成する係止部を介して係合固定され、この爪部支持部材に対し、前記爪部は、チャック装置本体の中心側から半径方向外側に向かって摺動嵌合可能であり、ワークの大きさに応じて前記突起部アリの下段、上段の何れかに選択的に前記爪部を嵌脱自在に構成したことを特徴とするチャック装置。
前記爪部と爪部支持部材とに設けられた相互に係合する突起部アリとアリ溝は、チャック装置本体の中心側から半径方向外側に向かって末広がり形状、チャック装置本体の中心に向かって所定のテーパー角度を有する先細り形状を呈することを特徴とする請求項１記載のチャック装置。