JP2010234460A - チャック開閉装置及び該チャック開閉装置を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトにチャックの開閉を行うことができるチャック開閉装置、及び該チャック開閉装置を備えた工作機械を提供する。
【解決手段】各第１レバー部材１６は、主軸２の後方に突出し、第１支点１４回りに支点台１０に回動自在に支持されている。第１レバー部材１６は第１支点１４から主軸後部側に向けて主軸２と略平行に延出し、後端が第１支点１４よりも主軸後部側に位置する。各第１レバー部材１６の後端には、第２支点１７を介して第２レバー部材１８が設けられている。各第２レバー部材１８は、第２支点１７回りに第１レバー部材１６に回動自在に支持されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、主軸に使用されるチャック開閉装置及び該チャック開閉装置を備えた工作機械に関する。

従来工作機械の主軸には、各種の工具やワーク等を着脱自在に装着するチャックが設けられている。該チャックには、前記工具やワーク等の着脱（チャックの開閉）を操作する開閉装置が設けられている。例えば特許文献１には、主軸側にロッド（１８０）を揺動自在に支持し、該ロッド（１８０）に他のロッド（１８２）を連結し、該ロッド（１８２）の端部を、工具の着脱を操作する操作手段となるドローバに工具リリースピンを介して係合させ、ロッド（１８０）を揺動することによって、ロッド（１８２）を揺動させ、ドローバを直線上に移動させる開閉装置が開示されている。

特許第３５１１６６０号公報

しかし特許文献１に記載の開閉装置は、両ロッドを共に主軸側の支点に揺動自在に支持する必要があり、ドローバを移動させるための機構が比較的複雑かつ大型化し、チャックの開閉装置をコンパクトに構成することは容易ではなかった。そこで本発明は、コンパクトにチャックの開閉を行うことができるチャック開閉装置、及び該チャック開閉装置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、開閉自在なチャックを備えた主軸側に第１レバー部材を揺動自在に支持し、該第１レバー部材に第２レバー部材を連結し、該第２レバー部材の端部を前記チャックの開閉操作手段に係合させ、前記第１レバー部材を揺動させることによって、前記第２レバー部材を揺動させ、前記開閉操作手段を直線上に移動させてチャックを開閉するチャック開閉装置において、第２レバー部材の揺動支点を、第１レバー部材との連結点とし、第１レバー部材の揺動による第２レバー部材の揺動支点の移動によって、第２レバー部材と開閉操作手段との係合部が回動しながら直線上を移動してチャックの開閉を行うように、第２レバー部材を、揺動支点を中心に揺動させるチャック開閉装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、前記開閉操作手段が、チャックを収容するスリーブからなる、チャック開閉装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、前記第２レバー部材の端部が、前記スリーブの外周面に形成された凹部に係合する、チャック開閉装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、第１レバー部材を揺動させる揺動手段を設け、該揺動手段が、第２レバー部材の揺動支点側に設けられたカムフォロアと、主軸側に軸心方向に移動自在に設けられたカム面からなる、チャック開閉装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、前記カム面に対するカムフォロアの当接位置を調節するアクチュエータが、カム面を移動させる電磁石からなる、チャック開閉装置を提供する。

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装置を備えた工作機械を提供する。

本発明によれば、第２レバー部材を主軸側の固定支点に揺動自在に支持する必要がないため、簡易な構成によってコンパクトにチャック開閉装置を構成することができ、該チャック開閉装置を比較的狭い主軸の前部側に設け、工作機械全体の小型化を図ることができる。またチャック開閉装置を主軸の前端側に配置することにより、チャックの開閉操作をより確実に行うことができる。

本発明に係るチャック開閉装置を備えた工作機械の軸方向断面図である。 図１の工作機械の主軸前部の拡大図である。

図１は、本発明に係るチャック開閉装置を備えた工作機械の主軸部分を示す軸方向断面図である。前記主軸１は、軸心を中心に回転駆動自在に主軸台５に支持されている。該主軸１内には、第１スプリング３によって主軸先端側（図１では左側）に付勢されるスリーブ４が同心に収容配置されている。該スリーブ４内には、第２スプリング６によって主軸先端側に付勢されるチャック（図示例では押し型のコレットチャック）７が同心に収容配置されている。コレットチャック７は、従来同様スリーブ４を主軸１の軸方向に直線上に移動させることによって開閉する。スリーブ４はコレットチャック７の開閉操作手段を構成している。

図２に示されるように、前記スリーブ４に対応する主軸１の外周位置には、円筒状の電磁シールド部材１５が、主軸１の軸方向に沿ってスライド移動自在に外挿されている。該電磁シールド部材１５には、主軸先端側にフランジ１１ａが形成された円筒状のカム支持台１１が一体的に外嵌されている。該カム支持台１１の外周位置には、円筒状の電磁石９からなるアクチュエータが、前記フランジ１１ａの後方でカム支持台１１を囲繞するように主軸台５側に固定されている。カム支持台１１は、前記電磁石９への通電によって、フランジ１１ａが電磁石９に吸引され、電磁シールド部材１５と一体的に主軸１の後端側（図１、図２では右側）にスライド移動して変位する。なお電磁シールド部材１５によって電磁石９による主軸１側の磁化を防止することができる。

主軸台５の前端部分には、主軸１の先端部分を覆う前部ハウジング１２が一体的に設けられている。前記前部ハウジング１２内には、円筒状の支点台１０が、主軸１の先端側に一体的に係合している。該支点台１０には、主軸１を挟むように、主軸１の外側に切欠き部１０ａが２箇所形成されている。各切欠き部１０ａには、主軸１の軸方向と直交する第１支点１４を介して、第１レバー部材１６が設けられている。各第１レバー部材１６は、主軸１の後方に突出し、第１支点１４回りに支点台１０に回動自在に支持されている。図２において、第１レバー部材１６は第１支点１４から主軸後部側に向けて主軸１と略平行に延出し、後端が第１支点１４よりも主軸後部側に位置する。各第１レバー部材１６の後端には、第２支点１７を介して第２レバー部材１８が設けられている。各第２レバー部材１８は、第２支点１７回りに第１レバー部材１６に回動自在に支持されている。第２支点１７は、第１レバー部材１６の揺動に応じて可動する可動支点をなす。各第２レバー部材１８は、主軸１の軸方向で斜め後方に延出し、主軸１に形成された挿入孔２を介して主軸１内に突出している。前記スリーブ４の外周には凹部２１が形成され、第２レバー部材１８の端部は、第２支点１７よりも主軸１の軸方向で後部側位置の主軸１内部で凹部２１に係合している。本実施形態において第１支点１４及び第２支点１７はピン状部材からなる。

前記フランジ１１ａには、リング状の押圧部材１３が取り付けられている。該押圧部材１３の内周面には、カム支持台１１の移動方向（主軸１の軸方向）に対して傾斜したテーパ面からなるカム面２２が形成されている。該カム面２２は、主軸１の先端側から後端部側に向かって徐々に径が拡大するように形成されている。前記第２レバー部材１８の第２支点１７との連結部分（第２レバー部材１８の頭部）は、第２支点１７を支点として前記カム面２２と当接するカムフォロア２５を形成している。第１スプリング３によりスリーブ４が主軸先端側に付勢されているため、第２レバー部材１８は、端部が凹部２１の後端面側に押接され、第２支点１７側に向かって付勢されている。第２支点１７は、前述のように可動であるため、カムフォロア２５は、カム面２２に弾力的に押圧される。

上記カム支持台１１、電磁石９、押圧部材１３（カム面２２）、第１レバー部材１６、第２レバー部材１８等を主な構成部品として前記コレットチャック７を開閉するチャック開閉装置８が構成され、該チャック開閉装置８が主軸１の先端側に設けられている。

以下、チャック開閉装置８の作用について説明する。なお図２において、中心線２３より上方はチャック７が閉じた状態を示し、中心線２３より下方はチャック７が開いた状態を示している。図２の中心線２３より上方に示すように、電磁石９への通電が絶たれた状態では、第１スプリング３によってスリーブ４が主軸先端側に付勢され、スリーブ４の先端側に設けられたテーパ状内周面２４がチャック７のテーパ状外周面２６を押圧し、チャック７が閉状態となる。これにより主軸１は、ワークをチャック７によって把持することができる。カム支持台１１は、電磁石９への通電が絶たれた状態では、主軸１の軸方向に自由にスライド移動することができるため、カムフォロア２５がカム面２２に弾力的に当接して追従し。押圧部材１３と一体的に前方に突出する。

一方電磁石９に通電し、カム支持台１１を主軸１の後方側にスライド移動させると、図２の中心線２３より下方に示すように、カム支持台１１と一体的に押圧部材１３が主軸１の後部側にスライド移動して変位する。この押圧部材１３の移動により、カムフォロア２５がカム面２２に追従して移動し、第１レバー部材１６は、第２支点１７が主軸中心側に変位するように揺動する。第２レバー部材１８は、端部が、スリーブ４の凹部２１に係合し、凹部２１の後端面側に弾力的に押接しているため、前記第１レバー部材１６の揺動によって、端部が凹部２１の後端面側に押接された状態で回動しながら、チャック７を閉じる際（図２の中心線２３より上方）の姿勢よりも主軸１に対してより平行な姿勢に近付くように揺動する。この第２レバー部材１８の揺動によって、第２レバー部材１８の前記凹部２１との係合部分が作用点１９となり、スリーブ４が第１スプリング３の付勢力に抗して主軸後部側に変位され、スリーブ４のテーパ状内周面２４がチャック７のテーパ状外周面２６から離れ、チャック７は開状態となる。

チャック開閉機構８は以上のように電磁石９への通電に応じてコレットチャック７を開閉することができる。なお図示例では、カムフォロア２５を、第２レバー部材１８の頭部としたが、前記テーパ面２２に沿って移動することによって、第１柄レバー部材１６を主軸１側に向かって揺動させることができれば、カムフォロアはどのような構成でもよい。

またアクチュエータは、カム支持台１１をスライド移動させることができれば、リニアモータ等の電磁石９以外の手段を用いてもよいが、電磁石９を使用することによってコンパクトにアクチュエータを構成できる。

本発明では、第２レバー部材１８が可動支点（第２支点１７）について回転可能でかつ該支点１７から主軸１の軸方向に対して斜角をなして延びてチャック７側（スリーブ４）に係合することにより、第２支点１７を主軸１側に変位させれば第２レバー部材１８の作用点１９がスリーブ４を主軸後部側に変位させることができる。従って本発明に係るチャック開閉装置は、少ない部品数で構成でき、主軸の前部ハウジング１２内のような比較的狭い空間内にも収容可能となる。また前記チャック開閉装置は、主軸の前部すなわちチャックに近い部分でチャックの開閉操作（スリーブの変位操作）を行うので、力の発生箇所と力の使用箇所との距離が短いため、力の伝達を確実にでき、力のロスが小さく、チャックの開閉をより確実に行うことができる。本チャック開閉機構８は、第２レバー部材１８によってスリーブ４をスライドさせてコレットチャック７を開閉させるように構成されているため、第１及び第２レバー部材は少なくとも一組あればよいが、本実施形態のように二組以上設けることによって、スリーブ４のスライドを安定して行うことができる。

１ 主軸
４ スリーブ
７ コレットチャック
８ チャック開閉装置
１１ カム支持台
１３ 押圧部材
１４ 第１支点
１６ 第１レバー
１７ 第２支点
１８ 第２レバー
２２ カム面
２５ カムフォロア

Claims (6)

1. 開閉自在なチャックを備えた主軸側に第１レバー部材を揺動自在に支持し、該第１レバー部材に第２レバー部材を連結し、該第２レバー部材の端部を前記チャックの開閉操作手段に係合させ、前記第１レバー部材を揺動させることによって、前記第２レバー部材を揺動させ、前記開閉操作手段を直線上に移動させてチャックを開閉するチャック開閉装置において、
   第２レバー部材の揺動支点を、第１レバー部材との連結点とし、
   第１レバー部材の揺動による第２レバー部材の揺動支点の移動によって、第２レバー部材と開閉操作手段との係合部が回動しながら直線上を移動してチャックの開閉を行うように、第２レバー部材を、揺動支点を中心に揺動させるチャック開閉装置。
2. 前記開閉操作手段が、チャックを収容するスリーブからなる請求項１に記載のチャック開閉装置。
3. 前記第２レバー部材の端部が、前記スリーブの外周面に形成された凹部に係合する請求項１又は２に記載のチャック開閉装置。
4. 第１レバー部材を揺動させる揺動手段を設け、該揺動手段が、第２レバー部材の揺動支点側に設けられたカムフォロアと、主軸側に軸心方向に移動自在に設けられたカム面からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のチャック開閉装置。
5. 前記カム面に対するカムフォロアの当接位置を調節するアクチュエータが、カム面を移動させる電磁石からなる請求項４に記載のチャック開閉装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャック開閉装置を備えた工作機械。

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