JP2008213142A - Chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、旋盤等の工作機械に装備できる棒材把持用のチャック及びチャックを備えた棒材把持装置に関する。さらに本発明は、そのような棒材把持装置を備えた自動旋盤に関する。 The present invention relates to a bar gripping chuck that can be installed in a machine tool such as a lathe and a bar gripping apparatus including the chuck. The present invention further relates to an automatic lathe provided with such a bar gripping device.
NC旋盤等の、自動旋削加工を実施可能な工作機械(本明細書で自動旋盤と総称する)において、回転主軸に加工対象の棒状素材(棒材)を着脱自在に取付けるために、中空の筒状本体に弾性変形可能な把持部を形成してなるチャックと、チャックの把持部を弾性変形させて把持部に棒材を強固に把持させる作動機構とを備えた棒材把持装置を内蔵するものが知られている。チャックは通常、中空の回転主軸の内部先端に同心状に設置される。また作動機構は、主軸内に同心に収容される軸線方向移動可能な中空のスリーブ部材と、スリーブ部材を主軸内で軸線方向へ移動させる駆動装置とから構成される。 In a machine tool (generally referred to as an automatic lathe in this specification) capable of performing automatic turning such as an NC lathe, a hollow cylinder is used to detachably attach a rod-shaped material (bar material) to be processed to a rotating spindle. Incorporating a bar gripping device with a chuck that has an elastically deformable gripping part on the main body, and an operating mechanism that elastically deforms the gripping part of the chuck and firmly grips the bar to the gripping part It has been known. The chuck is usually installed concentrically at the inner tip of a hollow rotating spindle. The actuating mechanism includes an axially movable hollow sleeve member accommodated concentrically within the main shaft, and a drive device that moves the sleeve member in the axial direction within the main shaft.
従来、この種の棒材把持装置では、把持部としてチャックの軸線方向一端に複数(通常は3個)のスリットを設けてすり割り部を形成し、作動機構がチャックのすり割り部の外周面に径方向内方への圧力を加えるように作動してすり割り部を縮径することにより、棒材を把持する構成が一般的である。この場合、チャックのすり割り部の外周面には、圧力を受けるためのテーパ面が形成される。 Conventionally, in this type of bar material gripping device, a slit is formed by providing a plurality of (usually three) slits at one end in the axial direction of the chuck as a gripping portion, and the operating mechanism is an outer peripheral surface of the chuck slitting portion. In general, the rod member is gripped by operating to apply a radially inward pressure to the slit portion to reduce the diameter. In this case, a tapered surface for receiving pressure is formed on the outer peripheral surface of the slit portion of the chuck.
他方、作動機構は、スリーブ部材がチャックに固定的に連結される構成と、スリーブ部材がチャックに対して移動する構成とのいずれかが採用される。前者の構成では、チャックを包囲する主軸先端部分に、すり割り部外周のテーパ面に係合可能なテーパ状の作用面が形成され、棒材を把持する際には、スリーブ部材をチャックと共に主軸内へ引き込む方向へ変位させてテーパ面を作用面に押し付けることにより、把持圧力を得ている。また後者の構成では、スリーブ部材がチャックを包囲してその先端部分に、すり割り部外周のテーパ面に係合可能なテーパ状の作用面が形成され、棒材を把持する際には、スリーブ部材をチャックに対し主軸先端方向へ変位させて作用面をテーパ面に押し付けることにより、把持圧力を得ている。 On the other hand, the operation mechanism employs either a configuration in which the sleeve member is fixedly connected to the chuck or a configuration in which the sleeve member moves relative to the chuck. In the former configuration, a tapered working surface that can be engaged with the tapered surface on the outer periphery of the slit portion is formed at the tip of the main shaft that surrounds the chuck. When gripping a bar, the sleeve member is attached to the main shaft together with the chuck. Gripping pressure is obtained by displacing the taper surface against the action surface by displacing it in the inward direction. In the latter configuration, the sleeve member surrounds the chuck and a tapered working surface that can be engaged with the tapered surface of the outer periphery of the slit portion is formed at the tip portion of the sleeve member. A gripping pressure is obtained by displacing the member with respect to the chuck toward the tip of the spindle and pressing the working surface against the tapered surface.
上記した従来の棒材把持装置を備える自動旋盤において、長尺の棒材から連続して多数の製品を旋削形成する際には、回転主軸にその後端から棒材を挿入してチャックに供給し、棒材の所要の加工長さ部分を順次、チャックから突出させて加工を行う。このとき、チャックに把持された棒材の先端加工部分の旋削作業中に、棒材が本質的に有する撓みに起因して、高速回転する棒材の後方未加工部分に振れが生じることは知られている。また、この振れをさらに増大する要因として、一般に棒材が長さ方向に不均一な外径寸法を有するので、すり割り構造を有する把持部がその内周面の局部的環状領域(通常はチャック先端領域)でしか棒材を把持できない、という機械構造的要因を挙げることができる。 In an automatic lathe equipped with the conventional bar material gripping device described above, when a large number of products are turned continuously from a long bar material, the bar material is inserted into the main spindle from the rear end and supplied to the chuck. Then, processing is performed by sequentially protruding the required processing length portion of the bar from the chuck. At this time, it is known that during the turning operation of the tip processed portion of the bar gripped by the chuck, the deflection of the bar inherently causes a deflection in the rear unmachined portion of the bar rotating at a high speed. It has been. In addition, as a factor that further increases the deflection, since the bar generally has a non-uniform outer diameter in the length direction, the gripping portion having the slit structure has a local annular region (usually a chuck) A mechanical structural factor that the bar can be gripped only in the tip region) can be cited.
棒材に旋削加工中に生じる上記した振れの特徴として、チャック後方の未加工部分が回転主軸内で定常波のような回転(縄跳び現象とも称する)を生じることが知られている。このような現象が生じると、チャックから突出する棒材の先端加工部分が振動してその加工精度(寸法精度、同心度、円筒度、表面粗さ等)が悪化する。そこで従来、回転主軸の後方に、回転主軸に供給された棒材を回転可能に支承する棒材振れ止め装置を配備することにより、棒材の振れを排除する対策が採られている。しかし、製品に要求される加工精度によっては、そのような棒材振れ止め装置は過剰設備になる場合がある。また棒材振れ止め装置の配備は、機械機構の追加であるだけでなく、NC旋盤等による自動加工システムにおいては棒材振れ止め装置のための制御機構も必要になり、システム全体の複雑化及び設備コストの高騰を招く危惧がある。 As a feature of the above-described deflection that occurs during turning on a bar, it is known that an unmachined portion behind the chuck causes a rotation like a standing wave (also referred to as a jump rope phenomenon) within the main spindle. When such a phenomenon occurs, the tip machining portion of the bar protruding from the chuck vibrates and the machining accuracy (dimensional accuracy, concentricity, cylindricity, surface roughness, etc.) deteriorates. Therefore, conventionally, a measure has been taken to eliminate the deflection of the bar by providing a bar steadying device that rotatably supports the bar supplied to the rotation main shaft behind the rotation main shaft. However, depending on the processing accuracy required for the product, such a bar steadying device may be an excessive facility. In addition to the addition of a mechanical mechanism, the installation of a bar steadying device also requires a control mechanism for the bar steadying device in an automatic machining system such as an NC lathe. There is a risk that equipment costs will rise.
ところで、チャックは一般に、その後端から挿入された棒材を前端の把持部で把持するために、把持部を除く部分には加工対象の棒材の外径よりも大きな内径が付与される。チャックの把持部は、無負荷状態では加工対象の棒材の外径よりも僅かに大きな内径を有し、縮径時にその内周面の局部的環状領域で棒材を把持する。このとき、上記した棒材の振れを低減するために、チャックの把持部以外の部分の内径寸法を縮小することも考えられるが、その場合にはチャック内部への棒材の挿入が困難にならない程度までしか内径寸法を縮小できない。したがって、このような構成で棒材の振れを十分に抑制することは困難である。 By the way, in general, in order for the chuck to hold the bar inserted from the rear end thereof with the holding portion at the front end, an inner diameter larger than the outer diameter of the bar to be processed is given to the portion excluding the holding portion. The grip portion of the chuck has an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the rod to be processed in an unloaded state, and grips the rod in a local annular region on the inner peripheral surface when the diameter is reduced. At this time, in order to reduce the deflection of the bar, it is possible to reduce the inner diameter of the portion other than the grip portion of the chuck, but in that case, it is not difficult to insert the bar into the chuck. The inner diameter can only be reduced to a certain extent. Therefore, it is difficult to sufficiently suppress the deflection of the bar with such a configuration.
本発明の目的は、旋盤等の工作機械に装備できる棒材把持用のチャックにおいて、チャック自体の棒材把持機能を向上させることにより、棒材の回転時の振れを抑制することができ、以て棒材の加工精度を著しく向上させることができるチャックを提供することにある。
本発明の他の目的は、旋盤等の工作機械に装備できる棒材把持装置において、棒材の回転時の振れを抑制できる高性能のチャックを備え、工作機械の設備コストの高騰を回避できる棒材把持装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、そのような棒材把持装置を備え、自動加工システムの構造の複雑化を防止できる自動旋盤を提供することにある。
An object of the present invention is to improve the bar gripping function of the chuck itself in a bar gripping chuck that can be equipped on a machine tool such as a lathe, thereby suppressing the deflection during rotation of the bar. It is another object of the present invention to provide a chuck that can remarkably improve the processing accuracy of a bar.
Another object of the present invention is a bar gripping device that can be mounted on a machine tool such as a lathe, provided with a high-performance chuck that can suppress deflection during rotation of the bar, and a bar that can avoid an increase in the equipment cost of the machine tool. The object is to provide a material gripping device.
Still another object of the present invention is to provide an automatic lathe that includes such a bar gripping device and can prevent the structure of an automatic machining system from becoming complicated.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、筒状本体に設けられる弾性変形可能な把持部を有し、把持部に棒材を解放可能に把持できるチャックにおいて、把持部が、筒状本体の軸線方向に離間した複数箇所に設けられることを特徴とするチャックを提供する。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のチャックにおいて、把持部が、筒状本体の軸線方向一端に設けられる第1のすり割り部と、筒状本体の軸線方向他端に設けられる第2のすり割り部とからなるチャックを提供する。
In order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the chuck according to the first aspect, the gripping portion is provided at the first slit portion provided at one axial end of the cylindrical main body and at the other axial end of the cylindrical main body. A chuck comprising a second slit portion is provided.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のチャックにおいて、第1及び第2のすり割り部の外周面に沿ってそれぞれテーパ面が形成されるチャックを提供する。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のチャックにおいて、第1及び第2のすり割り部の一方のテーパ面が、雄ねじのねじ面からなるチャックを提供する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the chuck according to the second aspect, wherein a tapered surface is formed along the outer peripheral surface of each of the first and second slit portions.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the chuck according to the third aspect, wherein one tapered surface of each of the first and second slit portions is a thread surface of a male screw.
請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載のチャックにおいて、第1及び第2のすり割り部の一方の内周面に、対応のすり割り部を有する内筒部材が取付けられるチャックを提供する。
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と、チャックの把持部を弾性変形させて把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備することを特徴とする棒材把持装置を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the chuck according to the third or fourth aspect, an inner cylinder member having a corresponding slit portion is attached to one inner peripheral surface of the first and second slit portions. Provide a chuck.
A sixth aspect of the present invention includes the chuck according to any one of the first to fifth aspects, and an operating mechanism that elastically deforms the gripping portion of the chuck and causes the gripping portion to releasably hold the bar. A bar material gripping device is provided.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の棒材把持装置において、作動機構が、チャックの複数の把持部を互いに関連した動作で弾性変形させる棒材把持装置を提供する。
請求項8に記載の発明は、請求項6又は7に記載の棒材把持装置において、作動機構が、チャックに同心に配置されて軸線方向へ移動可能なスリーブ部材と、スリーブ部材を軸線方向へ移動させる駆動装置とを備える棒材把持装置を提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the bar gripping device according to the sixth aspect, wherein the operating mechanism elastically deforms the plurality of gripping portions of the chuck by operations related to each other.
According to an eighth aspect of the present invention, in the bar holding apparatus according to the sixth or seventh aspect, the operating mechanism is arranged concentrically with the chuck and is movable in the axial direction, and the sleeve member is moved in the axial direction. Provided is a bar gripping device including a driving device to be moved.
請求項9に記載の発明は、請求項3に記載のチャックと、チャックの把持部を弾性変形させて把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備する棒材把持装置において、作動機構が、チャックの第1及び第2のすり割り部のそれぞれのテーパ面に脱離可能に係合するとともに係合時にそれらテーパ面を押圧する軸線方向移動可能な第1及び第2の作用面を備えることを特徴とする棒材把持装置を提供する。
The invention described in
請求項10に記載の発明は、請求項4に記載のチャックと、チャックの把持部を弾性変形させて把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備する棒材把持装置において、作動機構が、チャックの一方のテーパ面を構成する雄ねじに螺合する軸線方向移動可能な雌ねじと、チャックの他方のテーパ面に脱離可能に係合するとともに係合時にテーパ面を押圧する作用面とを備えることを特徴とする棒材把持装置を提供する。
請求項11に記載の発明は、請求項6〜10のいずれか1項に記載の棒材把持装置を回転主軸に内蔵したことを特徴とする自動旋盤を提供する。
The invention described in
The invention according to claim 11 provides an automatic lathe characterized in that the bar gripping device according to any one of claims 6 to 10 is incorporated in a rotary main shaft.
本発明によれば、旋盤等の工作機械に装備できるチャック自体の棒材把持機能を向上させて、棒材加工中に生じ得る棒材の回転振れを可及的に抑制することが可能になる。したがって、本発明のチャックを工作機械に装備すれば、棒材の加工精度を著しく向上させることができる。
また、棒材の回転時の振れを抑制できる高性能のチャックを備える棒材把持装置は、棒材振れ止め装置を配備せずとも、棒材を高精度に加工することを可能にするので、工作機械の設備コストの高騰を回避できる。
さらに、そのような棒材把持装置を備えた自動旋盤は、棒材の加工精度を著しく向上できるだけでなく、自動加工システムの構造の複雑化を防止できる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve the rod holding | grip function of the chuck | zipper itself which can be equipped in machine tools, such as a lathe, and to suppress the rotational runout of the bar | rod which may arise during bar | burr processing as much as possible. . Therefore, if the machine tool is equipped with the chuck of the present invention, the processing accuracy of the bar can be remarkably improved.
In addition, the bar gripping device equipped with a high-performance chuck that can suppress the deflection of the bar during rotation enables the bar to be processed with high accuracy without providing a bar steadying device. Increase in machine tool costs can be avoided.
Furthermore, an automatic lathe equipped with such a bar gripping device can not only significantly improve the bar processing accuracy but also prevent the structure of the automatic processing system from becoming complicated.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
図1及び図2を参照すると、本発明の第1の実施形態によるチャック10が、それぞれ断面図及び端面図で示されている。チャック10は、棒材(図示せず)を固定的に把持するものであり、例えば自動旋盤等の工作機械の主軸に装備できる。チャック10は、棒材を内部に受容可能な中空の筒状本体12と、筒状本体12の軸線方向に離間した複数箇所に設けられる弾性変形可能な把持部14、16とを備える。これら把持部14、16は、筒状本体12の軸線方向前端に設けられる第1のすり割り部14と、筒状本体12の軸線方向後端に設けられる第2のすり割り部16とからなる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same or similar components are denoted by common reference numerals.
Referring to FIGS. 1 and 2, a
第1のすり割り部14は、筒状本体12の前端面12aから軸線方向へ所定長さに渡って刻設された3個のスリット18を備え、それにより3分割形成された本体部分20の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。第1のすり割り部14の各本体部分20の外周面には、それぞれテーパ面22が形成される。また第1のすり割り部14の各本体部分20の内周面は、互いに協働して円筒状の棒材把持面24として作用する。したがって第1のすり割り部14は、各テーパ面22に径方向内方への圧力を加えることにより各本体部分20が弾性的に撓んで棒材把持面24が縮径し、チャック10が閉状態となって棒材を固定的に把持する。第1のすり割り部14への径方向圧力が解除されると、各本体部分20が弾性的に復元して棒材把持面24が拡径し、チャック10が開状態となって棒材を解放する。
The
第2のすり割り部16は、筒状本体12の後端面12bから軸線方向へ所定長さに渡って刻設された3個のスリット26を備え、それにより3分割形成された本体部分28の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。筒状本体12の後端面12bに隣接する内周面領域には、対応のすり割り部を有する内筒部材30が取付けられる。すなわち内筒部材30は、筒状本体12の3個のスリット26の各々に対応する位置に3個のスリット32を備え、それにより3分割形成された内筒部分34の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。内筒部材30は、スリット32を有しない基端部分36で、例えば接着剤により筒状本体12の内周面に固定される一方、各内筒部分34がその外周面で筒状本体12の内周面に摺動可能に接触する。内筒部材30のスリット32側の軸線方向端面30aは、筒状本体12の後端面12bと略同一面上に配置される。
The
第2のすり割り部16の各本体部分28の外周面には、互いに協働して作用する雄ねじ部38が設けられる。また、筒状本体12に取付けた内筒部材30の各内筒部分34の内周面は、互いに協働して円筒状の棒材把持面40として作用する。したがって第2のすり割り部16は、各雄ねじ部38に径方向内方への圧力を加えることにより、各本体部分28及び各内筒部分34が撓んで棒材把持面40が縮径し、棒材を把持する。第2のすり割り部16への径方向圧力が解除されると、各本体部分28及び各内筒部分34が復元して棒材把持面40が拡径し、棒材を解放する。
On the outer peripheral surface of each
図3に示すように、チャック10においては、内筒部材30の各内筒部分34と基端部分36との連結領域に、外周面に沿って周方向へ延びる環状凹部42を形成することが好ましい。環状凹部42は、その部分で内筒部材30の肉厚を削減して、基端部分36に対する各内筒部分34の撓み性を向上させる作用を奏する。また、各内筒部分34の外周面34aは、図示のように軸線方向端面30aから環状凹部42に向かってテーパ状に延びることが望ましい。このような構成によれば、第2のすり割り部16における各本体部分28と各内筒部分34との接触面積が削減されるので、第2のすり割り部16が弾性変形する際に生じる各本体部分28と各内筒部分34との間の摩擦力が低減される利点がある。
As shown in FIG. 3, in the
上記構成を有するチャック10によれば、筒状本体12の軸線方向前端及び後端にそれぞれ第1及び第2のすり割り部14、16を設けたので、各すり割り部14、16がその棒材把持面24、40の局部的環状領域でしか棒材を把持しないとしても、棒材は軸線方向に離隔した2箇所でチャック10に把持されることになる。したがって、例えば自動旋盤において、チャック10に長尺の棒材を把持させてその先端加工部分を旋削加工する際に、棒材が本質的に撓みや不均一な外径寸法を有していたとしても、チャック10自体の優れた棒材把持機能により、高速回転する棒材の後方未加工部分の振れを可及的に抑制することが可能となる。
According to the
また、チャック10では、筒状本体12の軸線方向後端に内筒部材30を設置して、筒状本体12の内径よりも小さな内径を有する棒材把持面40を形成している。この場合、棒材把持面40の内径は、第2のすり割り部16に圧力が加わらないときに、チャック10内部への棒材の挿入が困難にならない程度の大きさであればよい。それにも関わらずチャック10によれば、棒材把持面40を棒材外径に可及的に近似した内径寸法まで弾性的に縮径できるので、棒材の振れを十分に抑制でき、棒材の加工精度(寸法精度、同心度、円筒度、表面粗さ等)を著しく向上させることができるのである。なおこのとき、第1のすり割り部14は、棒材を強固に固定して把持し得る把持圧力を必要とするが、第2のすり割り部16は、棒材を強固に固定できる程ではなくとも、棒材の振れを十分に抑制できる程度の把持圧力が得られれば良い。
Further, in the
チャック10の製造方法としては、以下の2つの方法を提案できる。第1の方法では、スリット18、26を形成していない筒状本体12の前端及び後端の所定領域に、機械加工により各3個のスリット18、26を刻設する。別工程で、スリット32を形成していない内筒部材30の後端所定領域に、機械加工により3個のスリット32を刻設する。次いで、各々のスリット26、32を位置合せしつつ、筒状本体12の後端部分に内筒部材30を前述したように接着剤等を用いて固定する。第2の方法では、まずスリット18、26を形成していない筒状本体12の後端部分に、スリット32を形成していない内筒部材30を前述したように接着剤等を用いて固定する。次いで、筒状本体12の前端所定領域に機械加工により3個のスリット18を刻設して第1のすり割り部14を形成する。さらに、筒状本体12及び内筒部材30の後端所定領域に一括して切削刃を入れ、各3個のスリット26、32を刻設して第2のすり割り部16を形成する。いずれの方法においても、第1のすり割り部のみを有する従来のチャックを使用して、後工程で第2のすり割り部16を形成することによりチャック10を作製することができる。
The following two methods can be proposed as a method for manufacturing the
図4は、チャック10を備えた本発明の第1の実施形態による棒材把持装置50を、自動旋盤の回転主軸52に内蔵した状態で示す。図4は、棒材把持装置50の主要部の拡大断面図である。回転主軸52は、軸受装置54を介して主軸台56に回転可能に収容され、加工対象の棒材を強固に掴持した状態で、図示しない駆動源により回転駆動される。回転主軸52は中空筒状の構造を有し、その後端から内部に細長い棒材が送給される。
FIG. 4 shows the
棒材把持装置50は、回転主軸52の内部先端領域に同心状に設置されるチャック10と、チャック10の第1及び第2のすり割り部14、16を弾性変形させてそれらすり割り部14、16に棒材を解放可能に把持させる作動機構58とを備える。作動機構58は、回転主軸52内に軸線方向摺動可能に同心に収容されるスリーブ部材60と、スリーブ部材60を主軸52内で軸線方向へ移動させる駆動装置62とから構成される。なお駆動装置62は、従来一般的なチャック作動機構における公知の構成を採用できるので、説明を省略する。
The
スリーブ部材60は、棒材を受容可能な中空筒体であり、その内面前端領域に、チャック10の各雄ねじ部38に螺合可能な雌ねじ部64が設けられる。チャック10とスリーブ部材60とは、雄ねじ部38及び雌ねじ部64を介して互いに固定的に連結される。したがってチャック10は、作動機構58のスリーブ部材60が主軸52内で軸線方向へ移動するときに、スリーブ部材60に伴って軸線方向へ変位する。なお、このようなねじ部による連結構造は、一般にチャック10の交換を容易にするために好都合に採用される。補足すれば、容易に交換可能なチャック10は、筒状本体12の外周面の所定角度位置に、筒状本体12の軸線方向略中央から後端面12bまで延びる溝44(図1)を備える。溝44は、回転主軸52にチャック10を装着する際に、チャック10を回転主軸52に対して回転方向へ固定する回り止め66を受容する。
The
チャック10を包囲する回転主軸52の先端領域には、チャック10の第1のすり割り部14の各テーパ面22に係合可能なテーパ状の作用面68が形成される。したがってチャック10は、作動機構58により主軸52内に引き込まれる方向(軸線方向後方)へ変位するに従って、第1のすり割り部14の各テーパ面22が回転主軸52の作用面68に押付けられる。それにより、各テーパ面22に径方向内方への圧力が加えられて棒材把持面24が縮径し、第1のすり割り部14が閉状態になる。また、この閉状態から、作動機構58によりチャック10が主軸52から押出される方向(軸線方向前方)へ変位すると、第1のすり割り部14の各テーパ面22が回転主軸52の作用面68から脱離する。それにより、第1のすり割り部14への径方向圧力が解除されて棒材把持面24が拡径し、第1のすり割り部14が開状態になる。
A tapered working
棒材把持装置50においては、作動機構58が、チャック10の第1及び第2のすり割り部14、16を、以下のように互いに関連した動作、すなわちスリーブ部材60の一連の動作で弾性変形させることにより、棒材をチャック10に強固に把持することができる。まず、チャック10を開状態に設定して、回転主軸52の後端からその内部に長尺の棒材を挿入し、スリーブ部材60に通してチャック10に供給する。そして、棒材の所要の加工長さ部分をチャック10から突出させた状態で、作動機構58を始動し、チャック10をスリーブ部材60と一体的に主軸52内に引き込む方向へ変位させる。それにより、最初に第1のすり割り部14の棒材把持面24が上記したように縮径して、棒材を強固に把持する。
In the
チャック10の第1のすり割り部14の各テーパ面22と回転主軸52の作用面68とが係合した時点で、チャック10の軸線方向移動は停止する。その状態で、作動機構58を作動し続け、スリーブ部材60をさらに主軸52内に引き込む方向へ変位させる。すると図5に示すように、スリーブ部材60の雌ねじ部64のねじ山のねじ面70が、チャック10の第2のすり割り部16の各雄ねじ部38のねじ山のねじ面72に強力に押付けられる。このときの接触面圧力Pにより、各雄ねじ部38のねじ面72に径方向内方への圧力が加えられ、内筒部材30の各内筒部分34が撓んで棒材把持面40が縮径し(矢印Q)、第2のすり割り部16が閉状態になる。このようにして、第1のすり割り部14に続いて、第2のすり割り部16の棒材把持面40が棒材を把持する。
The movement of the
第2のすり割り部16の閉状態から、作動機構58を作動して、スリーブ部材60を、チャック10を主軸52から押出す方向へ移動させる。すると、スリーブ部材60の雌ねじ部64のねじ面70が第2のすり割り部16の各雄ねじ部38のねじ面72に加える接触面圧力が消失する。それにより、第2のすり割り部16への径方向圧力が解除されて棒材把持面40が拡径し、第2のすり割り部16が開状態になる。それに続いて又は略同時に、第1のすり割り部14が上記したように開状態になり、棒材がチャック10から解放される。
From the closed state of the
このように棒材把持装置50では、チャック10の雄ねじ部38とスリーブ部材60の雌ねじ部64との接触面圧力を利用して、チャック10の第2のすり割り部16を弾性変形させるようにしている。したがって、雄ねじ部38及び雌ねじ部64は、台形ねじ、三角ねじ等の、少なくともテーパ状のねじ面を備えたねじ構造を有することが肝要である。さらに、このような構成により、スリーブ部材60の一連の軸線方向移動によって、最初に第1のすり割り部14で棒材を強固に固定して把持した後に、第2のすり割り部16で、棒材の振れを十分に抑制できる程度の把持圧力によって棒材を把持することができる。ここで、第2のすり割り部16に把持圧力を加えるためのスリーブ部材60の付加的な軸線方向移動は、第1のすり割り部14における棒材把持圧力を増強するようにも作用する。旋盤においては、棒材をその旋削加工部位の可及的近傍で強固に把持することが、高精度の加工を遂行する上で必須要件であるが、棒材把持装置50はこのような要件を満たすものである。
As described above, in the
上記構成を有する棒材把持装置50によれば、棒材の回転時の振れを抑制できる高性能のチャック10を備えることにより、棒材振れ止め装置を配備せずとも、棒材を高精度(寸法精度、同心度、円筒度、表面粗さ等)に加工することが可能となる。したがって、棒材把持装置50を回転主軸52に内蔵した自動旋盤においては、設備コストの高騰が回避され、自動加工システムの構造の複雑化が防止される。
According to the
さらに棒材把持装置50では、作動機構58がスリーブ部材60の一連の動作により、チャック10の第1及び第2のすり割り部14、16を連続して弾性変形させる構成としたので、作動機構58の構成が極めて簡単なものとなる。特に、チャック10の第2のすり割り部16が、チャック10の交換を容易にするために採用されている雄ねじ部38とスリーブ部材60の雌ねじ部64との接触面圧力を利用して、棒材把持圧力を得る構成としたので、作動機構58に関しては、従来用いられていた構成に修正を加えずに使用できる利点がある。
Further, in the
図6及び図7は、本発明の第2の実施形態によるチャック80を示す。チャック80は、前述したチャック10における内筒部材30を排除して、第2のすり割り部82を一体構造で形成したものである。チャック80は、第2のすり割り部82の構成以外はチャック10と実質的に同一の構成を有するので、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。
6 and 7 show a
チャック80の第2のすり割り部82は、筒状本体12の後端面12bから軸線方向へ所定長さに渡って刻設された3個のスリット84を備え、それにより3分割形成された本体部分86の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。第2のすり割り部82の各本体部分86の外周面には、互いに協働して作用する雄ねじ部88が設けられる。また筒状本体12は、後端面12bに隣接する領域で中央領域よりも内径が縮小されており、それにより、第2のすり割り部82の各本体部分86の内周面に、互いに協働する円筒状の棒材把持面90が形成される。したがって第2のすり割り部82は、各雄ねじ部88に径方向内方への圧力を加えることにより、各本体部分86が撓んで棒材把持面90が縮径し、棒材を把持する。第2のすり割り部82への径方向圧力が解除されると、各本体部分86が復元して棒材把持面90が拡径し、棒材を解放する。
The second slit 82 of the
チャック80の第2のすり割り部82の棒材把持面90は、第2のすり割り部82に圧力が加わらないときに、チャック80内部への棒材の挿入が困難にならない程度の内径寸法を有すればよい。またチャック80においては、第2のすり割り部82の各雄ねじ部88と筒状本体12の中央領域との間に、外周面に沿って周方向へ延びる環状凹部92を形成することが好ましい。環状凹部92は、その部分で筒状本体12の肉厚を削減して、各本体部分86の撓み性を向上させる作用を奏する。
The
上記構成を有するチャック80によっても、チャック10と同等の作用効果が奏される。すなわち、チャック80自体の優れた棒材把持機能により、高速回転する棒材の後方未加工部分の振れを可及的に抑制することが可能となる。しかもチャック80では、内筒部材30が不要であるから、部品点数及び製造工数を削減できる。またチャック80は、前述した作動機構58と組合せて棒材把持装置50を構成することもできる。その場合、自動旋盤による棒材の加工精度を著しく向上させることができる。
Also with the
図8及び図9は、本発明の第3の実施形態によるチャック100を示す。チャック100は、前述したチャック10における内筒部材30を排除して、第2のすり割り部102を一体構造で形成したものである。チャック100は、第2のすり割り部102の構成以外はチャック10と実質的に同一の構成を有するので、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。
8 and 9 show a
チャック100の第2のすり割り部102は、筒状本体12の後端面12bから軸線方向へ所定長さに渡って刻設された3個のスリット104を備え、それにより3分割形成された本体部分106の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。第2のすり割り部102の各本体部分106の外周面には、後端面12bに隣接して延びるテーパ面108が設けられる。また筒状本体12は、後端面12bに隣接する領域で中央領域よりも内径が縮小されており、それにより、第2のすり割り部102の各本体部分106の内周面に、互いに協働する円筒状の棒材把持面110が形成される。したがって第2のすり割り部102は、各テーパ面108に径方向内方への圧力を加えることにより、各本体部分106が撓んで棒材把持面110が縮径し、棒材を把持する。第2のすり割り部102への径方向圧力が解除されると、各本体部分106が復元して棒材把持面110が拡径し、棒材を解放する。
The
このように、チャック100の第2のすり割り部102は、第1のすり割り部14のテーパ面22と略同一方向へ傾斜するテーパ面108で、把持圧力を得る構成を有する。チャック100の第2のすり割り部102の棒材把持面110は、第2のすり割り部102に圧力が加わらないときに、チャック100内部への棒材の挿入が困難にならない程度の内径寸法を有すればよい。なおチャック100では、第1のすり割り部14の各テーパ面22と筒状本体12の前端面12aとの間に、前端面12aに略平行に延びる肩面112が形成される。
As described above, the
上記構成を有するチャック100によっても、チャック10と同等の作用効果が奏される。すなわち、チャック100自体の優れた棒材把持機能により、高速回転する棒材の後方未加工部分の振れを可及的に抑制することが可能となる。しかもチャック100では、内筒部材30が不要であるから、部品点数及び製造工数を削減できる。
なお、チャック100においても、図1〜図3に示すチャック10と同様に、筒状本体12の後端側に内筒部材を組付けることによって第2のすり割り部102を構成することもできる。また、筒状本体12の外周面所望位置に、図6のチャック80における環状凹部92と同様の環状凹部を形成することもできる。
The same effect as the
In the
上記したチャック100は、前述した作動機構58とは異なる構成の作動機構と組合せて、図10に示す棒材把持装置120を構成することができる。
図10は、チャック100を備えた本発明による棒材把持装置120の第2の実施形態を、自動旋盤の回転主軸122に内蔵した状態で示す。回転主軸122は、図4に示す回転主軸52と同様に自動旋盤の主軸台(図示せず)に設置され、加工対象の棒材を強固に掴持した状態で、図示しない駆動源により回転駆動される。回転主軸122は中空筒状の構造を有し、その後端から内部に細長い棒材が送給される。
The above-described
FIG. 10 shows a second embodiment of the
棒材把持装置120は、回転主軸122の内部先端領域に同心状に設置されるチャック100と、チャック100の第1及び第2のすり割り部14、102を弾性変形させてそれらすり割り部14、102に棒材を解放可能に把持させる作動機構124とを備える。作動機構124は、回転主軸122内に軸線方向摺動可能に同心に収容されるスリーブ部材126と、スリーブ部材126を主軸122内で軸線方向へ移動させる駆動装置128とから構成される。なお駆動装置128は、従来一般的なチャック作動機構における公知の構成を採用できるので、説明を省略する。
The
スリーブ部材126は、棒材を受容可能な中空筒体であり、その内面前端領域にチャック100を軸線方向摺動可能に収容できる。スリーブ部材126の内面前端近傍領域には、チャック100の第1のすり割り部14の各テーパ面22に係合可能なテーパ状の第1作用面130が形成される。また、第1作用面130から所定距離だけ離れたスリーブ部材126の内面領域には、チャック100の第2のすり割り部102の各テーパ面108に係合可能なテーパ状の第2作用面132が形成される。スリーブ部材126の第1作用面130と第2作用面132との間隔は、それら第1及び第2作用面130、132がチャック100のテーパ面22、108に同時に接触できる寸法に設定される。
The
チャック100の後端面12bとスリーブ部材126との間には、チャック100をスリーブ部材126から押出す方向、すなわち各テーパ面22、108が第1及び第2作用面130、132から離れる方向へ付勢する圧縮ばね134が設置される。他方、回転主軸122の先端には、チャック100の各肩面112に係合可能な係止面138を備えるキャップ136が脱着可能に取付けられる。キャップ136を回転主軸122の所定位置に取付けると、係止面138がチャック100の各肩面112に係合し、チャック100がスリーブ部材126から脱落しないように保持する。この状態で、チャック100はスリーブ部材126とキャップ136との間に、圧縮ばね134の付勢下で固定的に支持される。なお、チャック100を交換する際には、キャップ136を回転主軸122から取外してチャック100をスリーブ部材126から抜き取ればよい。
Between the
棒材把持装置120においては、作動機構124が、チャック100の第1及び第2のすり割り部14、102を、以下のように互いに関連した動作、すなわちスリーブ部材126の一連の動作で弾性変形させることにより、棒材をチャック100に強固に把持することができる。まず、チャック100を開状態に設定して、回転主軸122の後端からその内部に長尺の棒材を挿入し、スリーブ部材126に通してチャック100に供給する。そして、棒材の所要の加工長さ部分をチャック100から突出させた状態で、作動機構124を始動し、スリーブ部材126を回転主軸122から押出す方向(軸線方向前方)へ移動させる。このときチャック100は、キャップ136により主軸122内での軸線方向前方移動を係止されているので、チャック100の第1のすり割り部14の各テーパ面22にスリーブ部材126の第1作用面130が押付けられ、同時にチャック100の第2のすり割り部102の各テーパ面108にスリーブ部材126の第2作用面132が押付けられる。
In the
このようにして、チャック100の第1のすり割り部14の各テーパ面22に径方向内方への圧力が加えられて棒材把持面24が縮径するとともに、第2のすり割り部102の各テーパ面108に径方向内方への圧力が加えられて棒材把持面110が縮径し、その結果、第1及び第2のすり割り部14、102が同時に閉状態になる。それにより棒材が、チャック100の第1及び第2のすり割り部14、102の棒材把持面24、110に把持される。
In this manner, radial inward pressure is applied to each
この閉状態から、作動機構124のスリーブ部材126を回転主軸122内に引き込む方向(軸線方向後方)へ移動させると、チャック100は圧縮ばね134の付勢下でキャップ136に押付けられた状態に保持されるので、スリーブ部材126の第1及び第2作用面130、132がそれぞれチャック100の第1及び第2のすり割り部14、102の各テーパ面22、108から同時に脱離する。それにより、第1及び第2のすり割り部14、102への径方向圧力が解除されて棒材把持面24、110が拡径し、第1及び第2のすり割り部14、102が同時に開状態になって、棒材がチャック100から解放される。
From this closed state, when the
このように棒材把持装置120では、スリーブ部材126の一連の軸線方向移動により、第1及び第2のすり割り部14、102を同時に閉じて棒材を把持することができる。ここで、旋盤においては前述したように、棒材をその旋削加工部位の可及的近傍で強固に把持することが、高精度の加工を遂行する上で必須要件である。棒材把持装置120がこのような要件を満たすためには、第1のすり割り部14で棒材を強固に固定して把持するまでの間、スリーブ部材126の軸線方向前方移動が第2のすり割り部102との係合によって妨げられないように構成する必要がある。そのためには、第1のすり割り部14が棒材を強固に固定して把持したときに、第2のすり割り部102は棒材を強固に固定せず、棒材の振れを十分に抑制できる程度に棒材を把持するように、第1及び第2のすり割り部14、102の撓み量、棒材把持面24、110の無負荷時の内径寸法等を調整することが肝要である。
As described above, in the
上記構成を有する棒材把持装置120によれば、棒材の回転時の振れを抑制できる高性能のチャック100を備えることにより、棒材振れ止め装置を配備せずとも、棒材を高精度(寸法精度、同心度、円筒度、表面粗さ等)に加工することが可能となる。したがって、棒材把持装置120を回転主軸122に内蔵した自動旋盤においては、設備コストの高騰が回避され、自動加工システムの構造の複雑化が防止される。さらに棒材把持装置120では、作動機構124がスリーブ部材126の一連の動作により、チャック100の第1及び第2のすり割り部14、102を同時に弾性変形させる構成としたので、作動機構124の構成が極めて簡単なものとなる。
According to the
10、80、100 チャック
12 筒状本体
14 第1のすり割り部
16、82、102 第2のすり割り部
18、26、32、84、104 スリット
22、108 テーパ面
24、40、90、110 棒材把持面
30 内筒部材
38、88 雄ねじ部
50、120 棒材把持装置
52、122 回転主軸
58、124 作動機構
60、126 スリーブ部材
62、128 駆動装置
64 雌ねじ部
68 作用面
70、72 ねじ面
130 第1作用面
132 第2作用面
10, 80, 100
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