JP2007319945A - チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械に使用するチャック装置の構造に関するものであって、シリンダーの駆動力を調整することなく、さらには薄肉形状のワークを変形させることなく把握でき、小さな駆動力でワークを把握できるチャック装置を提供すること。
【解決手段】ブッシュは外周に係合段差を有し、プランジャに固着され複数のブッシュの係合段差に係合するプレートと、プランジャのワーク把持開放時の回転軸芯方向への移動により蓄圧されブッシュの係合段差を回転軸芯方向へ押圧する付勢手段を備え、前記プレートが、回転軸芯方向に切欠を設けない当接部と回転軸芯方向に切欠を設ける切欠き部でブッシュの係合段差に係合し、複数のブッシュのうち、少なくともひとつ以上のブッシュがプレートの当接部に係合し、他のブッシュはプレートの切欠き部に係合する。
【選択図】図２

Description

本発明は工作機械に使用するチャック装置の構造に関するものである。

旋盤などの工作機械を用いてワークを加工する場合において、工作機械の主軸の先端部にはワークを固定するためのチャック装置が設けられている。このチャック装置は、ワークを把持した状態で主軸と一体に回転する。
これを本出願人が出願した特開昭６２−２１３９０６号公報に記載のチャック装置で説明する。

図１２に従来のチャック装置の縦断面図を示す。
チャック装置には、ワークを把持する複数のジョー３と、主軸に設けられた流体圧シリンダーにより退入駆動される図示しないドローバーに連設されるプランジャ２が設けられている。プランジャ２はウエッジ５と係合段差１４にて係合されており、ウエッジ５は回転軸芯Ｘ方向に沿ってのみ摺動自在に設けられている。そのウエッジ５には、半径方向にのみ摺動自在なマスタージョー４が嵌め合わせて設けられている。マスタージョー４の前部にはジョー３が設けられている。
このチャック装置は、図示しないドローバーの退入駆動と連動して、プランジャ２とウエッジ５が回転軸芯Ｘ方向に摺動変位する。それに合わせてマスタージョー４が半径方向に摺動移動されることで各ジョー３がワーク固定側或いは解除側に半径方向で移動させられてワークを把持及び把持解除する。

特開昭６２−２１３９０６号公報

しかし、前記の構成のチャック装置においては、ジョーの駆動の際にマスタージョーとウエッジの間やボディーとウエッジとの間などの摺動面で摺動動作に伴い摩擦抵抗が発生する。この摩擦抵抗は摺動条件（摺動面同士の隙間や駆動力の大きさ、加わる方向など）によって変動し、特にワークの把握解除の際により大きく発生する。

また、プランジャを駆動させる駆動力が小さい場合には、前記摩擦抵抗は把握解除時の駆動力に対して大きくなる傾向があり、そのため駆動力が小さい場合にはワークの把持はできるが、ワークの解除には摩擦抵抗の力が加わりワークの解除ができなくなる。一方駆動力を大きくするとワークの解除は可能となるが、ワークを把持する際にはワークを必要以上に強い力で把持してしまう。特にワーク形状が薄肉形状であるワークを把持する場合ではワーク把持の際にワークの形状を変形させてしまう問題があった。

これを解消するために、従来では駆動手段であるシリンダーの駆動力の大きさを変更できるように、二圧切換のできるシリンダーを用いて駆動を行なっている。これは、シリンダーの駆動力の動作源である流体（空気や作動油）の作動圧力を変えることでシリンダーの駆動力を変更するものである。
シリンダーへ供給される空気配管や作動油配管に流体の圧力を調整できる減圧弁を設けて空気圧や油圧を調整する。ワークの把持時にはシリンダーの作動圧力を低く設定してシリンダーの駆動力を小さくする。一方ワークの把持解除時にはシリンダーの作動圧力を高く設定してシリンダーの駆動力を大きくする。

しかしながら、前述の方法では、シリンダーへ供給する流体の作動圧力を調整する必要があり、その制御装置や減圧弁などの配管機器を設けなければならず、取付スペースの問題や機器追加分のコストアップが発生していた。
したがって、本発明の目的は、シリンダーの駆動力を調整することなく、さらには薄肉形状のワークを変形させることなく把握でき、小さな駆動力でワークの把握及び把握解除が可能となるチャック装置を提供することである。

前述の課題を解決するために本発明は、ボディーと、該ボディー内でチャックの回転軸芯方向で移動可能なプランジャと、該プランジャと共動して移動する複数のブッシュと、該ブッシュと係合しブッシュの移動に合わせてチャックの半径方向で移動するマスタージョーと、該マスタージョーの前方端部に着脱可能に取り付けられワークを把持するジョーを有するチャック装置において、前記ブッシュは外周に係合段差を有し、前記プランジャに固着され複数のブッシュの係合段差に係合するプレートと、前記プランジャのワーク把持開放時の回転軸芯方向への移動により蓄圧されブッシュの係合段差を回転軸芯方向へ押圧する付勢手段を備え、前記プレートが、回転軸芯方向に切欠を設けない当接部と回転軸芯方向に切欠を設ける切欠き部でブッシュの係合段差に係合し、前記複数のブッシュのうち、少なくともひとつ以上のブッシュがプレートの当接部に係合し、他のブッシュはプレートの切欠き部に係合することを特徴とするチャック装置である。

また、前記複数のブッシュのうち、ひとつのブッシュのみがプレートの当接部に係合し、他のブッシュはプレートの切欠き部に係合することを特徴とするチャック装置である。

また、前記付勢手段が、前記プレートの回転軸芯方向の前方に設けられブッシュの係合段差に係合するプッシャプレートと、該プッシャプレートの回転軸芯方向の後方に設けられプッシャプレートに当接するプッシャピンと、該プッシャピンとプランジャとの間に設けられプッシャピンを回転軸芯方向前方へ押圧する付勢部材を備えることを特徴とするチャック装置である。

また、前記プレートとプランジャを一体に設け、前記付勢手段が前記プランジャのチャック軸方向の前方に固着して設けられる板バネを備えることを特徴とするチャック装置である。

また、前記ブッシュの係合段差が、外周に設けられた係合溝で構成されていることを特徴とするチャック装置である。

また、前記ブッシュの係合段差が、外周に設けられた係合突起で構成されていることを特徴とするチャック装置である。

本発明によれば、ワークを把握する際に、必要以上の大きな駆動力でジョーを動作させることなく、把握時に最適な駆動力でワークを把持することができる。
そのため、ワークへ無理な力が加わることがないので、ワークの把握時にジョーによるワークの変形が発生せず、薄肉形状のワークを把持する際にはワークの変形を気にすることなく加工することができる。

また、チャック装置の駆動源であるシリンダーの駆動力においては、把握解除時に大きな駆動力が必要ないので小さな駆動力のシリンダーを用いることができる。そのため、加工装置の小型化、省力化が可能となり、ランニングコストの軽減や、工場の省スペース化を実現できる。

以下に本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
図１は本発明の第一実施例に係るチャック装置のワーク把持側から見た正面図である。
図２は図１で示すＡ−Ａ断面でのチャック装置の断面図である。
図３は図２に示すチャック装置の後述する構成であるブッシュ５と、マスタージョー４の展開斜視図である。
図４は同じくチャック装置を構成するプランジャ２と、プレート６と、プッシャピン９と、バネ１０と、プッシャプレート８の展開斜視図である。
図５、図６はプレート６とプッシャプレート８にブッシュ５が係合した状態を示す斜視図であり、図５はひとつのブッシュ５ｂを離して示し、図６はブッシュ５が係合した状態を示している。

図２で示すようにチャック装置のボディー１は、チャック装置の回転軸芯Ｘの中央部に回転軸芯方向に駆動自在なプランジャ２が備えられている。このプランジャ２は、回転軸芯Ｘ方向の後方（以後、回転軸芯Ｘ方向でワーク把持面側を前方、工作機械との接続側を後方とする。）に設けられる図示しないシリンダーの軸芯方向の駆動と連動するドローバーに連結されている。
プランジャ２は後述するブッシュ５が設けられる部分を欠落させた形状になされ、ボディー内にブッシュ５と共に内包して設けられている。
プランジャ２の前方にはプレート６がボルト１７で固着されて取り付けられており、プレート６の半径方向外方部分は、プランジャ２の係合部分から突出して設けられている。
プレート６には軸芯方向に窪み部が略中央部位へ設けられており、この窪み部へ後述するプッシャプレート８が嵌り込むように配設されている。

プランジャ２にはプレート６とは別に付勢手段７を設け、前記プレート６と付勢手段７とが、後述するブッシュ５と係合することで、プランジャ２の駆動をブッシュ５へ伝達するようになされている。
この付勢手段７として、本実施例では、プッシャプレート８と、プッシャピン９とバネ１０がプランジャ２に設けられている。
プッシャピン９はプランジャ２に設けられた挿入孔２０へバネ１０と共に取り付けられ、バネ１０が圧縮されると付勢力が蓄えられ、プッシャプレート８を押圧するようになされている。プッシャプレート８はプレート６と同様に半径方向外方部分がプランジャ２の係合部分から突出して設けられており、ブッシュ５と係合するようになされている。

プランジャ２の半径方向の外方には複数（本実施例では３つ）のブッシュ５が配置されている。ブッシュ５は略中空円筒形状に形成され、中心部は開孔されている。
このブッシュ５には円筒外周側に係合段差１４が設けられており、この係合段差１４へ前記プレート６とプッシャプレート８の半径方向外方へ突出した部分が係合するようになされている。
本実施例では図２に示すように、ブッシュ５の係合段差１４が係合溝１５で形成されているので、ブッシュ５の係合溝１５にプレート６とプッシャプレート８が入り込むように配置される。

このブッシュ５には回転軸芯Ｘ方向に傾斜して設けられたマスタージョー４が挿入されており、くさび作用によりブッシュ５の回転軸芯Ｘ方向の移動に伴いマスタージョー４は半径方向に移動するように設けられている。
マスタージョー４の回転軸芯Ｘ方向の前方にはワークを把持するジョー３がボルト１３により着脱可能に取り付けられている。図１の正面図に示すように、本実施例ではワークを把持する３つのジョー３が円周方向に等分で配置されている。
ボディー１の前方には、ボディー１内部に切り屑や粉塵の侵入を防止するカバー１１がボルト１６で取り付けられている。

図７にプレート６の正面図を示す。プレート６は円板形状から前記ブッシュ５が設けられる部分を取り除いた形状をしており、本実施例では３つのブッシュ５が設けられる３ヶ所を略円形で取り除いた形状である。
プレート６には、ブッシュ５と係合する係合部がブッシュ５ごとに設けられ、 複数あるブッシュ５に対して個々のブッシュ５と係合するようになされている。
プレート６のブッシュ５との係合ヶ所には、回転軸芯Ｘ方向に切欠きを設けない当接部１９と、回転軸芯Ｘ方向で切欠きを設ける切欠き部１８が備えられている。本実施例において、プレート６は３つのブッシュ５の内、ひとつのブッシュ５ａにのみ当接部１９で係合し、残る２つのブッシュ５ｂには切欠き部１８で係合している。

図８に図７中のＢ−Ｂ断面図を示し、ブッシュ５ｂと係合する寸法Ｌ３の切欠き部１８と、ブッシュ５ａと係合する当接部１９を表わしたプレートの断面を示している。
図９には図７中のＣ−Ｃ断面図を示し、どちらもブッシュ５ｂと係合する寸法Ｌ３の切欠き部１８を表わしたプレートの断面を示している。

プレート６の当接部１９ではブッシュ５ａに対しては把握時と把握解除時のどちらにも係合溝１５に係合され、プランジャ２の回転軸芯Ｘ方向の移動を常にブッシュ５ａに伝達するようになされている。
一方、プレート６の切欠き部１８はワークの把握時には切欠きの無い面でブッシュ５と当接し、ワークの把握解除時には切欠きのある面でブッシュ５と係合し必ずしもブッシュ５と当接しない。

本実施例ではプランジャ２が回転軸芯方向で前方に移動することでジョー３が把握解除側に移動するため、この切欠部１８は回転軸芯方向の前方に備えられている。
プッシャプレート８も、プレート６と同様にブッシュ５ごとに係合する係合部を備え、個々のブッシュ５と係合するようになされている。

次に、本実施例におけるチャック装置の動作を図に示して、本発明の作用を詳細に説明する。
図１０にはプランジャ２とプレート６とプッシャプレート８とプッシャピン９とバネ１０とブッシュ５の把握解除時の動作を断面図で段階的に示した動作説明図を示している。
図１０（ａ）にはプランジャ２が回転軸芯Ｘ方向の前方に移動を開始した状態の断面図、図１０（ｂ）にはその後プランジャ２が移動距離Ｌ１だけ移動した状態の断面図、図１０（ｃ）にはさらにプランジャ２が移動し、移動距離Ｌ２でプランジャ２が移動した状態の断面図を示し、図１０（ｄ）にはブッシュ５ａが移動した状態の断面図を示している。
さらに、図１０中の左図はブッシュ５とプレート６との関連を示す動作説明図であり、右図はブッシュ５とプッシャプレート８との関連を示す動作説明図である。

本実施例のチャック装置でワークを把持した後、加工を終了すると、チャック装置からワークを取り外すべく、チャック装置は把持解除の動作を行なう。
まず図示しないシリンダーを伸長駆動させ、図示しないドローバーが回転軸芯Ｘ方向の前方に移動される。ドローバーに連設されたプランジャ２はドローバーの移動と連動し、同様に前方に移動を開始する。
図１０（ａ）にはプランジャ２が回転軸芯方向の前方に移動を開始した状態の断面図が示されている。図１０（ａ）の左図に示されるようにプランジャ２にはシリンダーの駆動力Ｐが伝達される。プランジャ２に固着されるプレート６は、当接部１９でブッシュ５ａの係合溝１５と係合し、切欠き部１８でブッシュ５ｂと係合している。
一方、図１０（ａ）の右図に示されるように、プッシャプレート８はバネ１０により付勢されたプッシャピン９を介して前方に押されてブッシュ５の係合溝１５に係合されている。

このとき、マスタージョー４とブッシュ５等の駆動部分の摺動面に摩擦抵抗が発生した場合、シリンダーが駆動され、プランジャ２が移動距離Ｌ１で前方に移動した状態では、図１０（ｂ）の左図に示されるように、プレート６の切欠き部１８で係合されたブッシュ５ｂは、プレート６の切欠き部１８が切欠き寸法Ｌ３だけ前方に切欠きを設けているので、プランジャ２が移動距離Ｌ１で移動してもプレート６とブッシュ５ｂとは当接しない。そのため、プレート６の切欠き部１８で係合されたブッシュ５ｂはプレート６から駆動力Ｐバネの反力のみが伝達され、殆どの駆動力は伝達されず前方への移動が行なわれない。

一方、プレート６の当接部１９で係合されるブッシュ５ａにはプレート６の当接部１９を介して伝達されるシリンダーの駆動力Ｐが、３つのブッシュ５に分散されることなく、プレート６の当接部１９で係合するひとつのブッシュ５ａに集中して伝達される。そのため、摺動部分に発生する摩擦抵抗よりも大きな力でブッシュ５ａを前方へ押すことができ、プランジャ２の移動距離Ｌ１と同じ移動量でブッシュ５ａが前方へ移動する。
このとき、図１０（ｂ）の右図に示されるように、プランジャ２が前方へ移動距離Ｌ１で移動すると、バネ１０の全長が移動距離Ｌ１だけ縮められ、これによりバネ１０の反力Ｑがプッシャピン９へ作用し、プッシャピン９を介してプッシャプレート８に前方へ反力Ｑの作用力が加わる。このとき、反力Ｑが発生している摩擦抵抗よりも小さいのでブッシュ５ｂを移動させることができず、ブッシュ５ｂは前方へ移動しない。

図１０（ｃ）にはプランジャ２がさらに移動し、プランジャ２の移動距離Ｌ２に達する状態の断面図を示している。
図１０（Ｃ）の左図に示すように、プランジャ２の移動距離Ｌ２と同様にブッシュ５ａが前方へ移動される。このとき、３つのブッシュ５の内、ひとつのブッシュ５ａが移動することで、ワークの把持を行なっていた３つのジョー３の内、ひとつのジョー３が把持解除方向に移動される。それにより、今までワークを把持することで互いに把握力の反力で固定されていた状態から開放され、他の２つのジョー３が動き易くなり、それまで発生していた摺動部分の摩擦抵抗が軽減される。

図１０（Ｃ）の右図に示されるように、プランジャ２が前方へ移動距離Ｌ２で移動すると、バネ１０の全長が移動距離Ｌ２だけ縮められる。これによりバネ１０の反力Ｑがプッシャピン９へ作用し、プッシャピン９を介してプッシャプレート８に前方へ反力Ｑの作用力が加わる。このとき、反力Ｑの作用力も大きくなり摩擦抵抗も軽減されているので、反力Ｑが発生している摩擦抵抗よりも大きくなる。するとプッシャプレート８がブッシュ５ｂを前方へ押す力が摩擦抵抗よりも大きいので、ブッシュ５ｂの係合溝１５に当接するプッシャプレート８がバネ１０の反力Ｑを伝達し、ブッシュ５ｂが前方へ移動される。
この後、バネ１０の反力Ｑが摩擦抵抗より大きい状態で全てのブッシュ５がプランジャ２と同様に前方へ移動して、把握解除動作が完了します。

この後、チャック装置でワークを把持する際には、シリンダーの駆動により、プランジャ２が後方へ移動され、このときにはプレート６が全てのブッシュ５の係合溝１５と係合しているので、シリンダーの駆動力は同じ力で、同時に全てのブッシュへ均等に伝わり、同じ力、移動量でジョーが移動しワークを把持する。
本発明は、ワークの把持を解除する際にシリンダーの駆動力を複数あるブッシュのうち、いくつかのブッシュ（本実施例ではひとつのブッシュ）に集中させることで小さなシリンダーの駆動力でチャック装置のジョーを移動させるものである。

次に本発明の前述の第一実施例とは別の実施例について説明する。
付勢手段７の他の実施例として、図１１に第二実施例を示す。これは付勢手段７として板バネ２１を用いる例である。
本第二実施例では、前記第一実施例で設けられていたプッシャプレート８とプッシャピン９を設けることなく、付勢手段７として板バネ２１をプランジャ２に取り付け、前記板バネ２１の先端部をブッシュ５ｂの係合溝１５に係合させて設けられている。また、前記第一実施例で設けられていたプレート６を設けることなく、プランジャ２に直接に当接部１９を設け、プランジャ２とブッシュ５が係合している。
これにより、プランジャ２が前方へ移動すると、板バネ２１の先端部が移動しないブッシュ５ｂに係合しているので、板バネ２１はプランジャ２の移動距離で蓄圧される。この蓄圧された板バネの反発力がブッシュ５ｂを押圧する。この時プランジャ２で当接しているブッシュ５ａはプランジャ２の前方への移動と連動して移動されるので、板バネ２１で当接するブッシュ５ｂはプランジャ２で移動されるブッシュ５ａの移動の後に、板バネ２１の反発力で前方へ移動される。
付勢手段の他の実施例としては、例えば板バネ２１ではなく、スプリングなどの通常用いられる他の部材を用いても同様な効果を得る事が出来る。

また、前記第一実施例では、ブッシュ５の係合段差１４をブッシュ側が凹部である係合溝１５で形成した例を示しているが、これに限定するものではなくプレート６や付勢手段７と係合できプランジャ２の移動により駆動力が伝達できれば良い。したがって、ブッシュ５の係合段差１４をブッシュ側を凸部とし、プレート６や付勢手段７と係合する形状であっても、第一実施例と同様の効果を発揮することができる。

また、第一実施例ではチャック装置の機構を一例として記載しているが、チャック装置の機構としてはこれに限るものではない。例えば、レバー式のチャック装置などのプランジャ２の駆動力をブッシュ５で受け、ジョー３を移動させるチャック装置については、同様な作用で効果を得られるものである。

第一実施例でのチャック装置は、ワークを把持する際に半径方向外方から中心へ向けてジョー３を移動させてワークを外方から把持する構成になされている外径把握によるチャック装置であるが、本発明の作用は前述の構成のチャック装置のみに限定されるものではない。例えば中空円筒形状のワークの中空孔にジョー３を挿入し、半径方向内方から外方へジョー３を移動させてワークを把持する所謂内径把握によるチャック装置の構造であっても前述の第一実施例と同様の効果を得ることができる。

また、前記第一実施例において、ワークを把持するジョー３の数は図１で示すように３爪タイプのチャック装置を例示し、３つのジョーの内、ひとつのジョーのみがプレート６を介して他の２つのジョーよりも先んじて駆動させて、把握解除時のシリンダーの駆動力を駆動初期でひとつのジョーのみに集中させるものである。
しかしながら、本発明の作用はこの第一実施例のみに限定するものではなく、例えばチャック装置のワークを把持するジョーの数が異なる２爪タイプや４爪タイプのチャック装置であっても良い。
さらには、シリンダーの駆動力をひとつのジョーに集中させるのではなく、複数のジョーにプレート６を介して係合するように構成し、複数のジョーにシリンダーの駆動力を分散させ、ワークの把握解除を行なっても良い。

本発明の第一実施例に係るチャック装置のワーク把持側から見た正面図である。 図１で示すＡ−Ａ断面でのチャック装置の断面図である。 図２に示すチャック装置の構成であるブッシュ５と、マスタージョー４の展開斜視図である。 チャック装置を構成するプランジャ２と、プレート６と、プッシャピン９と、プッシャプレート８の展開斜視図である。 プレート６とプッシャプレート８にブッシュ５が係合した状態を示し、ひとつのブッシュ５ｂを離して示した斜視図である。 プレート６とプッシャプレート８にブッシュ５が係合した状態を示し、ブッシュ５が係合した状態を示した斜視図である。 プレート６の正面図である。 図７中のＢ−Ｂ断面図である。 図７中のＣ−Ｃ断面図である。 プランジャ２とプレート６とプッシャプレート８とプッシャピン９とバネ１０とブッシュ５の動作を断面図で段階的に示した動作説明図である。 本発明の第二実施例を示す部分断面図である。 従来のチャック装置の縦断面図である。

符号の説明

１ ボディー
２ プランジャ
３ ジョー
４ マスタージョー
５ａ ブッシュ
５ｂ ブッシュ
６ プレート
７ 付勢手段
８ プッシャプレート
９ プッシャピン
１０ バネ
１４ 係合段差
１５ 係合溝
１８ 切欠き部
１９ 当接部
２１ 板バネ

Claims (6)

1. ボディーと、該ボディー内でチャックの回転軸芯方向で移動可能なプランジャと、該プランジャと共動して移動する複数のブッシュと、該ブッシュと係合しブッシュの移動に合わせてチャックの半径方向で移動するマスタージョーと、該マスタージョーの前方端部に着脱可能に取り付けられワークを把持するジョーを有するチャック装置において、前記ブッシュは外周に係合段差を有し、前記プランジャに固着され複数のブッシュの係合段差に係合するプレートと、前記プランジャのワーク把持開放時の回転軸芯方向への移動により蓄圧されブッシュの係合段差を回転軸芯方向へ押圧する付勢手段を備え、前記プレートが、回転軸芯方向に切欠を設けない当接部と回転軸芯方向に切欠を設ける切欠き部でブッシュの係合段差に係合し、前記複数のブッシュのうち、少なくともひとつ以上のブッシュがプレートの当接部に係合し、他のブッシュはプレートの切欠き部に係合することを特徴とするチャック装置。
2. 前記複数のブッシュのうち、ひとつのブッシュのみがプレートの当接部に係合し、他のブッシュはプレートの切欠き部に係合することを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記付勢手段が、前記プレートの回転軸芯方向の前方に設けられブッシュの係合段差に係合するプッシャプレートと、該プッシャプレートの回転軸芯方向の後方に設けられプッシャプレートに当接するプッシャピンと、該プッシャピンとプランジャとの間に設けられプッシャピンを回転軸芯方向前方へ押圧する付勢部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のチャック装置。
4. 前記プレートとプランジャを一体に設け、前記付勢手段が前記プランジャのチャック軸方向の前方に固着して設けられる板バネを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のチャック装置。
5. 前記ブッシュの係合段差が、外周に設けられた係合溝で構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のチャック装置。
6. 前記ブッシュの係合段差が、外周に設けられた係合突起で構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のチャック装置。
   

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