JP2010105151A - チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工物を径方向に締め付けるためのチャック装置を提供する。
【解決手段】ベース部材2と、加工物との接触面を形成するショルダー11と、孔面10と、径方向内側に向かって突出するノーズ12とを備える。ベース部材2上に、複数の略L字状の固定エレメント21に分割される締め付け部材3が配置され、各固定エレメント21は、孔5内に配置される締め付けヘッド24および締め付けヘッド24から径方向外側に向かって延びる作動レバー27を備える。各締め付けヘッド24は、径方向外側に向かって突出し、ショルダー11とノーズ12との間の隙間に係合し、孔面10によって径方向に支持され、ノーズ12によって軸方向に支持されるカム25を、その外側に備えている。各締め付けヘッド24はその内側に締め付けエッジ26を備える。作動時に、作動レバー27がベース部材2から離間するように動き、当該エッジ26が径方向内側に、ショルダー11に向かって軸方向に動く。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸方向に延びる孔および製品を固定する設置面が設けられている半径方向内側に延びるショルダーを供えた環状のベース部材と、ベース部材に保持されている締め付け部材とを具備する、外側がシリンダー状の製品を半径方向に締め付けて固定するためのチャック装置に関する。

この種のチャック装置は、特許文献１に公開されている。先行技術に係るチャック装置は、ターボチャージャコアアセンブリのローターの不釣合いを稼動中に測定する装置の一部になっている。この既存のチャック装置では、ターボチャージャコアアセンブリのベアリングハウジングが本体のホール内に保持されて回転し、クランプによって本体のショルダーの方向である軸方向に固定されるようになっている。そのため、該ベアリングハウジングにはリング状のフランジが設けられ、該リング状のフランジにはクランプを設置できるようになっている。該チャック装置の場合、自動的に固定することは不可能になっている。

また、特許文献２には、自動車のドライブシャフトの偏心を稼動中に調整しバランスをとるバランスチャック装置が公開されている。この先行技術に係るチャック装置は、センタリング面を有する本体、コレットチャックと製品をセットする取り付け面を備えた挿入ユニット、および回転しかつ軸方向にスライドするよう本体に取り付けられた多数のクランプから構成されている。このバランスチャック装置の場合、製品はシリンダー状の外面にクランプで固定され、また軸方向も、挿入ユニットの取り付け面に対してはクランプで固定するようになっている。そのため、このチャック装置は構造が複雑なため製造コストも高く、しかも軸方向に大きなスペースを要し、操作レバーも軸方向に大きく動かす必要がある。

独国特許出願公開第１０ ２００５ ０５３ ７８６号明細書 独国特許出願公開第１０３ ０５ ７１４号明細書

本発明は、大きな設置スペースを必要とせず、取り付けた場合の長さも極めて短くなるチャック装置を創作することを課題としている。
また、チャック装置は、中央部分に大口径で、しかも軸方向に長いスペースを有し、このスペースで製品を保持できるようにすることも課題としている。
さらに、チャック装置が自動的に稼動できるようにすることも課題としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記の課題を本発明では、請求項１で提示した特徴を具備するチャック装置によって解決している。
本発明のチャック装置は、環状のベース部材２と、該ベース部材２に保持された締め付け部材３を備えている。環状のベース部材２には、孔５、製品をセットする取り付け面を形成し半径方向内側に延びるショルダー１１、軸方向に延びる孔面１０、および内側に突出したノーズ１２が設けられている。一方、ベース部材２に保持されている締め付け部材３には、ほぼＬ字型の固定エレメント２１が複数設置されている。この固定エレメント２１には、孔５内に設置されている締め付けヘッド２４と該締め付けヘッド２４から半径方向外側へ延びる作動レバー２７が含まれ、また締め付けヘッド２４の外面には、半径方向外側に突出するカム２５が設けられている。該カム２５は、ショルダー１１とノーズ１２間の空間に入り込み、また孔面１０では半径方向に、一方、ノーズ１２では軸方向に、それぞれ支持されており、さらに、締め付けヘッド２４の内側にはエッジ２６が設けられている。このエッジ２６は、作動レバー２７がベース部材２から離れると、半径方向は内側へ、軸方向はショルダー１１の方向へ動くようになっている。

本発明では、設置した場合の軸方向の長さが極めて短く、また半径方向の設置スペースも相対的に小さいことを特徴とするチャック装置１を創作している。チャック装置１の中心部分には、その直径が締め付け部材（コレット）３の直径と同じか、もしくは多少小さい空間５が設けられている。本チャック装置１の場合、締め付け部材３の圧力が締め付けヘッドから、機械のステイなどと連結したベース部材２に直接伝わるため、半径方向の剛性が極めて大きいことが特に優れた特徴となっている。製品は正確に固定され、回転精度もきわめて高く、また固定エレメント２１の動きによって、製品が半径方向に固定されるだけでなく、製品を軸方向に押しショルダー１１の平面に押し付ける作用も得られるようになっている。そのため、高い保持力で精密に固定できるだけでなく、固定されている製品もきわめて高い精度で回転させることが可能である。チャック装置１の操作は機械式や油圧、空気圧などの単純な手段で行うことができ、また自動化することも可能である。固定エレメント２１の作動レバー２７は外方へ張り出しているため、特に取り外し作業をサポートする場合、緩めたポジションでは比較的大きな挿入スペースが得られるため、製品を固定装置に自動的にセットする際も容易になっている。

複数の固定エレメント２１が環状になっており、また各固定エレメント間は弾力性のある結合部で互いに連結されている点も極めて優れた特徴となっている。この場合、固定エレメント２１は簡単に設置できる環状の締め付け部材３の一部になっており、また締め付け部材３があることにより、個々の固定エレメント２１を取り付けられている場所に固定しておくことも容易である。締め付け部材３には半径方向にスリット２０が入っており、このスリット２０によって固定エレメント２１が複数個に分割された構造の単体から構成されている点も特徴となっている。

本発明の他の実施例では、ベース部材２のノーズ１２と締め付け部材３のカム２５が、一定の間隔で均等に配置されており、その場合、ノーズ１２間の間隔はカム２５の外周方向の幅より大きくなっている。この構造の場合には、環状の締め付け部材３で互いに連結している固定エレメント２１を、蛇腹のような方法で軸方向へ動かし、その後、回転させることでベース部材２に対する設置位置に移動させることができる点が長所となっている。そのため、ベース部材２を分割構造にする必要がなく、一つの閉じた環状体として形成できるため、製造も容易で低コストとなっている。

固定エレメント２１を動かすために、軸方向に動くピストン４をベース部材２に取り付けることも可能である。油圧や空気圧で動かせるようにするため、圧力媒体を供給するコネクターを備えた環状チャンバー１８にピストン４を接触させることも可能である。チャック装置１を取り外す際に油圧や空気圧によるサポートが必要な場合には、ピストン４は、対向面に設置されている環状チャンバー１８と共に二つの効果を発揮する構造にすることも可能である。機械的に駆動する場合には、ピストン４を駆動用リングにし、スイッチケーブルで操作できるようにすることも可能である。

本体は、固定エレメント２１とは反対の側に平坦なフランジ面６を備えており、このフランジ面６で、不釣合い測定装置などの接続部分と本体を連結できるようになっている点も長所となっている。

本発明の一実施例に係るチャック装置の側面図である。 図１のチャック装置を線ＩＩ−ＩＩで切断した断面図である。 図２の断面図の拡大図である。

以下には、図面に示す実施例を用いて、本発明を詳述する。
図１〜３で提示されているチャック装置１は、環状のベース部材２、環状の締め付け部材３、およびベース部材２に取り付けられ、締め付け部材３を動かすためのピストン４を含む構成である。
ベース部材２には、そのセンター部分に貫通孔５が設けられており、また該貫通孔５の軸と直交する方向には、ベース部材２を機械の接続部分に連結するためのフランジ面６が設けられている。孔５の階段状延長部７の中にはリング状のディスク８が挿入されてフランジ面６と面一となり、さらにボルト９によって固定されている。該ディスク８の内径は孔５の直径より小さく、またそのフランジ面６とは反対側の面には、該フランジ面６と平行で、チャック装置１で保持されている製品の軸方向を支持する平面を備えたショルダー１１が形成されている。該ショルダー１１は、ディスク８に換えて、ベース部材２の対応する部分またはベース部材２と連結した、チャック装置１を保持する機械の一部によって形成することも可能であり、特に後者の場合、ショルダーとその平面もチャック装置１の外側になる可能性がある。貫通孔５の内部では孔面１０がディスク８と接触し、また該ディスク８から距離をおいて軸方向および径方向に延びるノーズ１２も形成されている。該ノーズ１２は周方向に一定の間隔を置いて配置されており、各ノーズは空間で互いに隔てられ、またこの場合、該空間のエリアの内径は、孔面１０の内径と同じか大きくなっている。ノーズ１２の孔面１０側の面には、共通する一つの半径方向の面内に取り付け面１３が設けられている。

ベース部材２の外表面にはシリンダー状のガイド面が二面１４、１５設けられている。両ガイド面１４，１５の直径は異なり、半径方向の段差で互いに隔てられている。対応する階段状の孔が設けられているピストン４はベース部材２の周辺部分に噛み合っており、またガイド面１４、１５上を軸方向にスライドする構造になっている。ピストン４とガイド面１４、１５の間は、環状シール１６、１７によって密閉されている。ベース部材２の階段部分とピストン４との間には環状チャンバー１８が存在し、またこの環状チャンバー１８には、結合部１９を介して油圧や空気圧の圧力源に接続できるようになっている。環状チャンバー１８に圧力を加えると、ピストン４は、フランジ面６から離れる方向へ移動する。

締め付け部材３は、断面がほぼＬ字型をした一つの円筒体から構成されている。締め付け部材３には、ベース部材２のノーズ１２の分割に対応して、半径方向のスリット２０が間隔を空けて設けられている。該スリット２０は、締め付け部材３の内側のエッジ部分が切り離されているスリットと、外側のエッジ部分が切り離されているスリットの両者が交互に設けられている。締め付け部材３は、スリット２０によって個々の固定エレメント２１に分割されており、また各固定エレメント２１は、その半径方向外側の端部がブリッジ２２で、半径方向内側の端部はブリッジ２３によってそれぞれ互いに連結されている。半径方向内側の、固定エレメント２１の内脚は、それぞれ軸方向に延びる締め付けヘッド２４を形成している。そして、締め付けヘッド２４の外方には、半径方向に突起したカム２５が、内側の面には、締め付けエッジ２６が設けられている。これに対し、固定エレメント２１の外脚は、締め付けヘッド２４から半径方向外側へ延びる作動レバー２７になっている。

締め付けエッジ２６は、シリンダー状のフロント開口面２８とシリンダー状のリヤ開口面２９の間にある段差によって形成されている。シリンダー状のリヤ開口面２９には、製品Ｗをチャック装置１にセットする際の利便性を図る円錐面３０、３１が接続している。
カム２５は、その半径方向の前端面が平坦なラジアル面に接触し、その半径方向外側の端部にはシリンダー状の末端面３２を備え、またシリンダー状の該末端面３２の半径は、孔面１０の半径と同じかほぼ等しくなっている。該末端面３２は、カム２５のフロントラジアル面およびリヤラジアル面と共にフロントエッジ３３およびリヤエッジ３４を形成し、またカム２５は該両エッジによってベース部材２に保持されている。フロントエッジ３３はそれぞれ前端面側の、締め付けヘッド２４のフロント端末面に設けられているのに対し、エッジ２６は前端面側の末端から距離ｂだけ離れた位置に設けられているためテコのアームを作り出し、テコ効果で固定できるようになっている。

ベース部材２に締め付け部材３を取り付けると、締め付けヘッド２４は貫通孔５の内部に来るため、カム２５は、ノーズ１２とショルダー１１間の空間に入り込み、多少の圧力をもった状態で孔面１０と接触している。作動レバー２７の半径方向外側の端部は、わずかばかりの力で軸方向に圧接する状態でピストン４と接触し、それによってカム２５はノーズ１２の取り付け位置に保持されている。取り付けられた状態の締め付け部材３はさらに、対角線上に位置する２つの固定エレメント２１に開けられている孔を用い、ボルト３５によってベース部材２に固定されている。そのため、締め付け部材３はベース部材２に対して相対的に回転できないようになっている。

図２は、緩めた状態のチャック装置１を示している。この状態の場合には、製品Ｗを、シリンダー状の外面と、該シリンダー状の外面と接触している半径方向の取り付け面によって、チャック装置１にセットすることが可能となり、またその場合、外面は締め付けヘッド２４のフロント開口面２８内に挿入され、ショルダー１１の平面にある取り付け面にセットされる。その後、圧力を加え固定するプロセスが開始される。その場合、環状チャンバー１８内に空気圧などの圧力が供給され、ピストン４は作動レバー２７を押圧する方向へスライド移動し、それによって作動レバー２７は、その外側の端部がベース部材２から離れる。作動レバー２７が動くと締め付けヘッド２４が孔面１０に接しているフロントエッジ３３を軸として回転し、またそれと同時に、ノーズ１２の取り付け面１３に保持されていたリヤエッジ３４が半径方向内側に向かって移動する。また締め付けヘッド２４が回転することにより、エッジ２６も半径方向内側すなわちショルダー１１の方向へ移動し、結果的には製品Ｗは、ベース部材２に対してセンタリングが行われ、軸方向のショルダー１１の方へ押されることになる。エッジ２６によって生み出された圧力は、カム２５からフロントエッジ３３では孔面１０に、リヤエッジ３４ではノーズ１２に伝わる。作動レバー２７の実効テコ長であるａの長さは、締め付けヘッド２４の実効テコ長ｂより長いため、ピストン４を比較的わずかな圧力で変位させると、それが作動レバー２７に作用して、確実に固定するために必要な力を得ることができる。締め付けヘッド２４が多数あり、またベース部材２の、精密な製造が可能な孔面１０で半径方向に向けて保持されていることにより、製品は確実に保持され、回転の精度も極めて高くなる。こうした製品の確実な保持状況や高い回転精度は、固定する際に製品に対し軸方向に圧力をかけることによっても得られるが、これは製品を軸方向に押すと、製品を固定する半径方向の取り付け面の周囲全体がショルダー１１に押し付けられるからである。

チャック装置１を緩める場合は、ピストン４にかかっている力を除去すると、締め付け部材３自身のスプリング力によって静止ポイントに戻るようになっている。緩める作業を容易にするため補助スプリングをベース部材２に設置し、作動レバー２７を引いて元の静止ポジションに戻す機能を担わせることも可能である。締め付け部材３を、固定操作および緩める操作をするために、２つのピストンを設置することも可能である。このような二つの操作を発揮するピストンを用いれば、緩める方向へ締め付け部材３をさらに動かし、それ自体のスプリング力を発揮させることも可能である。その場合には、緩めたポジションで締め付け部材３は大きく開き、製品を挿入する大きなスペースを得ることが可能となる。

１ チャック装置
２ ベース部材
３ 締め付け部材
４ ピストン
５ 孔
１０ 孔面
１１ ショルダー
１２ ノーズ
１８ チャンバ
１９ 結合部
２０ スリット
２１ 固定エレメント
２４ 締め付けヘッド
２５ カム
２６ 締め付けエッジ
２７ 作動レバー

Claims (4)

1. 円筒状の締め付け面により加工物を径方向に締め付けるための締め付けチャック装置であって、
   孔（5）を有する環状のベース部材（2）と、
   軸方向に延びる孔面（10）と、
   径方向内側に向かって突出するノーズ（12）と、
   径方向内側に向かって突出し、加工物との接触面を形成するショルダー（11）と、
   前記ベース部材（2）に支持されていて、前記孔（5）内に配置される締め付けヘッド（24）および前記締め付けヘッド（24）から径方向外側に向かって延びる作動レバー（27）を備える複数の略L字状の固定エレメント（21）を有する締め付け部材（3）とを備え、
   前記締め付けヘッド（24）は、径方向外側に向かって突出し、前記ショルダー（11）と前記ノーズ（12）との間の隙間に係合し、前記孔面（10）によって径方向に支持され、前記ノーズ（12）によって軸方向に支持されるカム（25）をその外側に、締め付けエッジ（26）をその内側に備え、
   前記固定エレメント（21）の作動時に、前記作動レバー（27）が前記ベース部材（2）から離間するように動き、前記締め付けエッジ（26）は径方向内側へ、前記ショルダー（11）に向かって軸方向に動くよう配置されていることを特徴とする、チャック装置。
2. 前記複数の固定エレメント（21）は、互いに隣接するよう環状に配置され、弾性の連結要素によって互いに連結されて締め付け部材（3）を形成していることを特徴とする、請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記締め付け部材（3）は一体に形成されており、個々の前記固定エレメント（21）を互いに分離する径方向溝（20）を備えてい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. 前記固定エレメント（21）を作動させるために、軸方向に変位可能な環状ピストン（4）が前記ベース部材（2）に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のチャック装置。

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