JP2007229887A - 閉め過ぎ防止構造を備えたチャック開閉機構及び該開閉機構を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転時であっても、チャックの閉まり過ぎやスリーブの過度の圧縮を防止することができる閉め過ぎ防止構造を備えたチャック開閉機構、及び該開閉機構を備えた工作機械を提供する。
【解決手段】チャック開閉機構１０は、チャックが閉じているときにアーム１８ｂがさらに径方向外側に変位してチャックを閉め過ぎないようにアーム１８ｂを規制するカバー３０を有する。カバー３０は、略円筒形状を有し、その中心軸が主軸の軸線に略一致するように配置され、一対のレバー１８を囲繞する。またカバー３０には、アーム１８ｂに当接又は近接する突出部材例えばネジ又はピン３４が取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の主軸に使用される、チャックの閉め過ぎ防止構造を備えたチャック開閉機構及び該開閉機構を備えた工作機械に関する。

図４は従来の押し型のコレットチャックを備えた主軸チャック開閉機構を示す図である。開閉機構５０は、アクチュエータ５２によって作動するリンク５４と、リンク５４によって軸方向に移動可能な作動カム５６と、作動カム５６によって揺動可能に構成された一対のレバー５８とを有する。一対のレバー５８の各々は、作動カム５６が押し型チャック６０から離れる方向（図４では左側）に移動したときに第１スリーブ６２をチャック６０の方向（図４では右側）に押し（実線で示す状態）、それにより第１スリーブ６２に当接する第２スリーブ６４も右側に移動し、第２スリーブ６４はワークを把持できるようにチャック６０を閉じる。チャック６０を開く場合はその逆の動作を行えばよく、すなわち作動カム５６がアクチュエータ５２によって右側に移動する（破線で示す状態）。

近年は、加工時間短縮等の要望に伴い、主軸の回転速度は従来の３，０００ｒｐｍ前後から８，０００〜１２，０００ｒｐｍ程度にまで増加している。このような高速回転になると、上述の一対のレバー５８のアーム５８ａが遠心力によって径方向外側にさらに変位しようとするため、第２スリーブ６４をチャック６０側に押圧しているレバー５８の部分すなわちスリーブ押圧部５８ｂが第１スリーブ６２をチャック側にさらに押し込むように作用する。その結果、第２スリーブ６４もチャック側にさらに押し込まれてチャック６０は閉まり過ぎとなり、ワークが傷ついたり、第１及び第２スリーブに軸方向の過度な圧縮力がかかって破損しやすくなったりする等の問題が生じ得る。

そこで本発明は、高速回転時であっても、チャックの閉まり過ぎやスリーブの過度の圧縮を防止することができる閉め過ぎ防止構造を備えたチャック開閉機構、及び該開閉機構を備えた工作機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、主軸、該主軸の前端部に、該主軸に対して相対移動可能に取り付けられるスリーブ、及び、該スリーブの相対移動によって開閉可能に構成されるとともに該スリーブに後部が支持されたチャックを有する工作機械において使用されるチャック開閉機構であって、前記主軸の軸線方向に移動可能な作動カムと、前記作動カムによって揺動可能に構成された一対のレバーであって、該一対のレバーの各々は、前記作動カムに当接して径方向外側に変位可能なアーム、及び該アームの径方向外側への変位に伴って、前記スリーブを移動させて前記チャックを閉じるスリーブ押圧部を備える、一対のレバーと、を有するチャック開閉機構において、前記アームが前記作動カムに当接している状態からさらに径方向外側に変位することを防止するアーム変位防止構造体を有することを特徴とする、チャック開閉機構を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチャック開閉機構において、前記アーム変位防止構造体は、前記一対のレバーを囲繞するように構成された略円筒形状を有する、チャック開閉機構を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のチャック開閉機構において、前記アーム変位防止構造体は、前記チャックが閉じられているときに前記アームとの距離が実質的にゼロになるように配置された突出部材を有する、チャック開閉機構を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のチャック開閉機構において、前記アーム変位防止構造体は、前記円筒の壁面を延びるスリットにより少なくとも前記アームの個数以上に部分的に分割された壁面を有し、前記チャックが閉じられているときに少なくとも１つ以上の前記アームの壁面毎に個別に当接して該アームを径方向内側に付勢するように配置された突出部材を有する、チャック開閉機構を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のチャック開閉機構において、前記突出部材は、径方向に位置決め調節可能に構成されたネジである、チャック開閉機構を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャック開閉機構を備えた工作機械を提供する。

本発明によれば、チャックが閉じられているときに、主軸の回転に伴う遠心力によってレバーのアームがさらに径方向外側に変位することが防止される。従ってレバーがスリーブをさらに変位させてチャックが閉まり過ぎとなることが防止され、故にチャックに把持されたワークの破損（例えば軟質材での打痕やパイプ材での変形等）やスリーブの過度の圧縮による損傷、摩耗等の不具合の発生が防止される。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る押し型のコレットチャックを備えた主軸チャック開閉機構を示す図である。開閉機構１０は、アクチュエータ１２によって作動するリンク１４と、リンク１４によって軸方向に移動可能な作動カム１６と、作動カム１６によって揺動可能に構成された一対のレバー１８とを有する。リンク１４は枢支点１４ａの回りを回転可能であり、リンク１４の先端に設けられたピン１４ｂが作動カム１６に形成された溝１６ａに係合する。一対のレバー１８は、主軸について互いに径方向反対側に配置され、また一対のレバー１８の各々は、枢軸１８ａの回りを回転可能に構成されるとともに、径方向内側に向かって付勢されるアーム１８ｂと、チャックを閉じるときに第１スリーブ２２を押すように構成されたスリーブ押圧部１８ｃとを有する。すなわち、レバー１８は、アーム１８ｂが作動カム１６によって径方向外側に変位するとともにスリーブ押圧部１８ｃが第１スリーブ２２を押してチャックを閉じる第１の位置（図１の実線）と、アーム１８ｂが作動カム１６に当接せず又は付勢されず、故にスリーブ押圧部１８ｃが第１スリーブ２２を実質的に押さない（すなわちチャックが開く）第２の位置（図１の破線）との間を変位可能である。なお図１では、第２の位置におけるリンク１４の図示は省略している。

詳細には、作動カム１６が押し型チャック（図示せず）から離れる方向（図１では左側）に移動すると、作動カムの傾斜面１６ｂが各レバーのアーム１８ｂを径方向外側に押し開くように変位させ、それによりアーム１８のスリーブ押圧部１８ｃが第１スリーブ２２をチャックの方向（図１では右側）に押し、それによりチャックが閉じられる。なおチャックを閉じている状態では、アーム１８ｂは作動カム１６の傾斜面１６ｂを越えて支持面すなわち円筒面１６ｃに当接する。一方、チャックを開く場合はその逆の動作を行えばよく、すなわち図１の破線に示すように、作動カム１６がアクチュエータ１２に接続されたリンク１４によって、アーム１８ｂに当接しない位置まで右側に移動する。なおこれらの構成は従来と同様であってよい。

本発明の特徴は、図１に示すように、チャックが閉じているときにアーム１８ｂがさらにチャックを閉め過ぎないように、アーム１８ｂの外側への変位を規制するアーム変位防止構造体すなわちカバー３０が設けられていることである。このカバー３０は、図２に示すように略円筒形状を有し、図１に示すようにその中心軸が主軸の軸線に略一致するように配置され、一対のレバー１８を囲繞する。好ましくは、カバー３０のアーム１８ｂの先端と対向する部分３２は剛性を高めるためにいくらか肉厚に形成され、さらに部分３２には径方向外側に変位したアーム１８ｂに当接又は近接する突出部材例えばネジ又はピン３４が取り付けられる。突出部材がネジの場合は、図１のようにアーム１８ｂが作動カム１６の円筒面１６ｃに当接している（チャックを閉じている）状態において、アーム１８ｂとネジ３４との間の距離が実質的にゼロ（軽く当接するか又は僅かに空いている）となるような位置に容易に位置決め調節可能である。このような構成によれば、主軸が非常に高速に回転している場合であっても、アーム１８ｂがさらに円筒面１６ｃから径方向外側に離れようとする挙動がネジ３４によって規制されるので、チャックの閉め過ぎが防止される。

カバー３０は、図４に示すような、一対のレバー５８の一部を収容し保護する目的で設けられた略円筒状の従来のホルダ７０をチャック方向に延長して形成されることが作製上は有利である。またカバー３０を主軸に取り付けるための２つの取り付け孔３６ａ及び３６ｂは、取り付ける度に向きが１８０度変わって主軸全体としての偏心が生じないように、互いに軸方向にいくらかずれた部位に形成される。

図３は、本発明に係るカバーの他の好適な実施形態を示す図である。図３のカバー３０′が図２のカバー３０と異なる点は、軸方向にその全長の一部にわたって延びるいくつか（図示例では２つ）のスリット３８が円筒壁に形成され、それにより壁面が少なくともアームの個数以上に部分的に分割されていることであり、他はカバー３０と同様でよい。このような構成によれば、ネジ３４の各々が径方向にいくらか弾性的に変位可能となるので、チャックを閉じているとき（図１の実線）においてネジ３４が常時アーム１８ｂに当接する（押し付けられる）状態とすることができる。より詳細には、作動カム１６が左側に移動してアーム１８ｂが傾斜面１６ｂと当接している間（すなわち支持面１６ｃに当接する前）に、アーム１８ｂはネジ３４にも当接する。従って図１の実線で示す状態からアーム１８ｂが僅かでも径方向外側に変位しようとすることが確実に防止される。スリット３８の長さを調節することにより、遠心力に対抗するために必要な弾性力を容易に得ることができる。なお、スリット３８によるカバー３０の分割数は、カバー３０の厚さ及びアーム１８への押付け力等を考慮して適宜決定する。

なお本実施形態はシリンダ及びリンクを含む構成として説明されているが、本発明にそれに限定されるものではなく、シリンダにより直接作動カムを駆動させる構成や、直動式リニアモータによって作動カムを移動させる構成であってもよい。

また上述の実施形態のカバーは押し型のコレットチャックの開閉機構に適用されるものとして説明しているが、引き型のコレットチャックの開閉機構にも本発明の思想が同様に適用可能であることは当業者には明らかであろう。

本発明に係るチャック閉め過ぎ防止構造を備えたチャック開閉機構を説明する軸方向断面図である。 本発明に係るカバーの概略斜視図である。 図２のカバーの好適な変形例を示す図である。 従来のチャック開閉機構を説明する軸方向断面図である。

符号の説明

１０、５０ チャック開閉機構
１２、５２ アクチュエータ
１４、５４ リンク
１６、５６ 作動カム
１８、５８ レバー
３０、３０′ カバー
７０ ホルダ

Claims (6)

1. 主軸、該主軸の前端部に、該主軸に対して相対移動可能に取り付けられるスリーブ、及び、該スリーブの相対移動によって開閉可能に構成されるとともに該スリーブに後部が支持されたチャックを有する工作機械において使用されるチャック開閉機構であって、
   前記主軸の軸線方向に移動可能な作動カムと、
   前記作動カムによって揺動可能に構成された一対のレバーであって、該一対のレバーの各々は、前記作動カムに当接して径方向外側に変位可能なアーム、及び該アームの径方向外側への変位に伴って、前記スリーブを移動させて前記チャックを閉じるスリーブ押圧部を備える、一対のレバーと、を有するチャック開閉機構において、
   前記アームが前記作動カムに当接している状態からさらに径方向外側に変位することを防止するアーム変位防止構造体を有することを特徴とする、チャック開閉機構。
2. 前記アーム変位防止構造体は、前記一対のレバーを囲繞するように構成された略円筒形状を有する、請求項１に記載のチャック開閉機構。
3. 前記アーム変位防止構造体は、前記チャックが閉じられているときに前記アームとの距離が実質的にゼロになるように配置された突出部材を有する、請求項２に記載のチャック開閉機構。
4. 前記アーム変位防止構造体は、前記円筒の壁面を延びるスリットにより少なくとも前記アームの個数以上に部分的に分割された壁面を有し、前記チャックが閉じられているときに少なくとも１つ以上の前記アームの壁面毎に個別に当接して該アームを径方向内側に付勢するように配置された突出部材を有する、請求項２に記載のチャック開閉機構。
5. 前記突出部材は、径方向に位置決め調節可能に構成されたネジである、請求項３又は４に記載のチャック開閉機構。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャック開閉機構を備えた工作機械。

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