JP2011131293A - フィンガチャック - Google Patents

Abstract

【課題】フィンガジョーの強度を確保して、被係止部が小さいワークに対しても精度や信頼性の高いクランプを可能とする。
【解決手段】フィンガチャック１において、軸孔４に、フィンガジョー６，６を支点軸１９で連結したスパイダ７を収容すると共に、スパイダ７を前進位置に付勢するコイルバネ１４を設けて、ドローバー５とフィンガジョー６，６とを連結軸２１及びカム溝２２を介して連結し、ドローバー５にピン１７を設けて、ワーク取付位置とアンクランプ位置との間でのフィンガジョー６，６の開閉動作を、スパイダ７が前進位置にある状態でドローバー５を進退動させてカム機構を介して行う一方、アンクランプ位置とクランプ位置との間でのフィンガジョー６，６の前後移動を、ドローバー５を進退動させてピン１７を介してスパイダ７を前後移動させて行うようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピストン等のワークの外面を加工する際に当該ワークをクランプするために用いられるフィンガチャックに関する。

フィンガチャックは、チャック本体内の軸孔に複数のフィンガジョーを開閉動作可能に収容してその先端をチャック本体の外部前方へ突出させてなり、軸孔に設けたドローバーの進退動作により、フィンガジョーを、先端が閉じた状態のワーク取付位置と、先端が開いた状態のアンクランプ位置と、先端が開いた状態で後退するクランプ位置とに移動可能としている。
このようなフィンガチャックの一例として、例えば特許文献１には、チャック本体内に、フィンガジョーの旋回軸を固定するスライダを、ワークがクランプされる前方側へ付勢して設ける一方、進退動するドローボルト（ドローバー）を、スライダ内で揺動可能に設けられ、フィンガジョーの後端に設けた案内軸をガイドする長穴を備えた揺動板に連結して、ドローボルトの後退に伴い、フィンガジョーの前端を開動作させワークを引き込んでクランプするようにした構成が開示されている。

実開昭５２−１６０８８７号公報

しかし、上記従来のフィンガチャックにおいては、フィンガジョーの開閉動作（ワーク取付位置とアンクランプ位置との間の動作）と前後動作（アンクランプ位置とクランプ位置との間の動作）とを略同時に行うため、フィンガジョーの動作軌跡が大きくなって先端形状が制限を受けやすく、フィンガジョーの強度を確保するのが困難となる。これは特にピン穴等の被係止部が小さいワークを保持する際に問題で、強度低下によってクランプ力が低くなり、切削条件を落として加工せざるを得なくなって加工時間が長くなってしまう。
特に、特許文献１のフィンガチャックにおいては、ワークの変更に伴ってフィンガジョーの開閉動作軌跡を変更する際には、揺動板の交換が必要となる上、揺動板がドローバーに連結されていることで交換に手間が掛かる。これは長穴の摩耗に伴う揺動板の交換の際も同様である。
また、揺動板の半径方向に形成される長穴で案内軸をガイドしてフィンガジョーをアンクランプ位置に移動させるため、ピンと長穴との間の隙間のばらつきによってフィンガジョーが精度良くアンクランプ位置に保持されないおそれもある。
さらに、クランプ位置からアンクランプ位置への移動をドローバーによって行っているため、ミスチャック時にワークと干渉してフィンガジョーが破損するおそれもある。

そこで、本発明は、フィンガジョーの強度を確保でき、被係止部が小さいワークに対しても精度や信頼性の高いクランプが可能となると共に、フィンガジョーの交換も容易に行えるフィンガチャックを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、チャック本体の軸孔に、フィンガジョーを開閉動作支点で連結したスパイダを前後移動可能に収容すると共に、スパイダを軸孔の前方内面に当接する前進位置に付勢する付勢手段を設けて、ドローバーとフィンガジョーとを、ドローバーの後退に伴ってフィンガジョーをアンクランプ位置へ開動作させ、前進に伴ってワーク取付位置へ閉動作させるカム機構を介して連結し、ドローバーに、フィンガジョーがアンクランプ位置となる後退位置でスパイダに係合する係合部を設けて、ワーク取付位置とアンクランプ位置との間でのフィンガジョーの開閉動作は、スパイダが前進位置にある状態でドローバーを進退動させてカム機構を介して行う一方、アンクランプ位置とクランプ位置との間でのフィンガジョーの前後移動は、ドローバーを進退動させて係合部を介してスパイダを前後移動させて行うことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、スパイダの前端中央に、フィンガジョーを開閉動作させる際のドローバーの前後移動に伴って係合部が摺動する案内部を前後方向に設けたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、カム機構を、ドローバーとフィンガジョーとの何れか一方に設けられるカム溝と、他方に設けられてカム溝に挿入される連結軸とで形成すると共に、アンクランプ位置とクランプ位置とにおいてカム溝と連結軸との間に前後方向で所定の隙間が生じるように設定する一方、係合部をピンとして、アンクランプ位置からクランプ位置へフィンガジョーを後退させる際には、案内部の後端に当接したピンを中心としてスパイダを揺動可能としたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、ワークをクランプする際、ワーク取付位置とアンクランプ位置との間でのフィンガジョーの開閉動作と、アンクランプ位置とクランプ位置との間でのフィンガジョーの前後動作とが別々に行われる。よって、フィンガジョーの開閉動作軌跡が比較的小さくなって先端形状に制限を受けにくくなり、フィンガジョーの強度を確保することができる。従って、ピン穴が小さいワークでも好適にクランプ可能となって、切削条件に影響を及ぼすこともなくなる。
また、ワークの変更に伴ってフィンガジョーの開閉動作軌跡を変更する際には、フィンガジョーの交換で足りるため、段取り替えが容易となる。
さらに、フィンガジョーのクランプ位置からアンクランプ位置への移動を付勢手段によって付勢されるスパイダによって行っているため、ミスチャック時にワークと干渉しても付勢手段で吸収でき、フィンガジョーが破損するおそれも低減される。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、案内溝への係合部の摺動により、アンクランプ位置ではフィンガジョーが強制的に中央位置に保持される。よって、フィンガジョーが精度良くアンクランプ位置に保持され、アンクランプ位置でのフィンガジョーとワークとの干渉が回避できる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、ワークの被係止部に寸法差があるような場合には、スパイダの揺動によってフィンガジョーの前後位置が自動的に修正される。よって、寸法差を吸収して均一な力でクランプ可能となる。

フィンガチャックの正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である（ワークのクランプ位置）。 図２におけるフィンガジョー部分の拡大図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。 図３のＤ−Ｄ線断面図である。 図２におけるフィンガジョー部分の拡大図である（ワーク取付位置）。 図２におけるフィンガジョー部分の拡大図である（ワークのアンクランプ位置）。 スパイダの説明図で、（Ａ）が正面、（Ｂ）が側面を夫々示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，２に示すフィンガチャック１は、後方（図２の左側）に設けられた主軸２の前端に、円筒状のチャック本体３を組み付けて、チャック本体３の軸心に形成される軸孔４に、主軸２に設けた図示しない駆動機構によって軸方向へ進退動可能なドローバー５を設けると共に、その前方に、一対のフィンガジョー６，６とスパイダ７とを設けている。８は、チャック本体３の前端に組み付けられて軸孔４を閉塞する円盤状のストッパである。
まず、フィンガジョー６は、図３にも示すように、軸孔４内に収容される基端部９と、その基端部９の内側寄りの前端から前方へ延設され、ストッパ８を貫通して前方へ突出する開閉部１０とからなる。各開閉部１０の先端外面には、ワーク（ここではピストン）Ｗのクランプ時にワークＷの被係止部となるピン穴Ｗ１に係合する係合爪１１が夫々着脱可能に取り付けられている。

一方、スパイダ７は、軸孔４内で前後移動可能に収容されるブロック体で、図６及び図９にも示すように、軸孔４を中心とする上下の点対称位置に、一対の突条１２，１２が前後方向に突設されて、軸孔４の内面で前後方向に形成された嵌合溝１３，１３に嵌合している。チャック本体３内で案内溝１３，１３の後方には、付勢手段としてのコイルバネ１４，１４が収容されて、突条１２，１２を介してスパイダ７を、ストッパ８に当接する前進位置へ付勢している。また、スパイダ７の中央には、前面から後方へ向けて案内部としての案内溝１５が形成され、ドローバー５の前端に連結されたドロースリーブ５ａには、スパイダ７を左右から挟む格好で一対の把持片１６，１６が前方へ突設されて、把持片１６，１６間で水平に架設された係合部としてのピン１７が、スパイダ７の案内溝１５を貫通している。

また、フィンガジョー６の基端部９は、図６にも示すように、スパイダ７の上下面に形成された凹溝１８を貫通し、凹溝１８内で開閉動作支点となる左右方向の支点軸１９によって回転可能に連結されている。
さらに、基端部９の後端は、図５にも示すように、ドロースリーブ５ａの上下面に形成された凹溝２０内に突出し、凹溝２０内に設けられた左右方向の連結軸２１に貫通されることでドロースリーブ５ａと連結されている。基端部９において連結軸２１に貫通される孔は、前後方向に長いカム溝２２となっており、このカム溝２２は、開閉部１０の先端同士が当接するワーク取付位置で、後端から前方へ行くに従って徐々に軸心側へ傾斜すると共に、後方部分２３よりも前方部分２４の方が軸心側への傾斜角度が大きくなるへの字状に形成されている。この連結軸２１とカム溝２２とが本発明のカム機構となる。

以上の如く構成されたフィンガチャック１においては、ドローバー５の前進位置では、図７に示すように、連結軸２１はフィンガジョー６のカム溝２２における前方部分２４の前端寄りに位置する。よって、カム溝２２の前方部分２４の傾斜によってフィンガジョー６，６は、開閉部１０，１０の先端同士が当接するワーク取付位置となる。但し、このワーク取付位置で、連結軸２１とカム溝２２の前端との間には隙間が生じる設定となっている。
また、このワーク取付位置では、ドローバー５と共にピン１７も前進するため、案内溝１５内でピン１７と干渉しないスパイダ７は、コイルバネ１４の付勢によってストッパ８に当接する前進位置へ押圧される。この作用によりスパイダ７は中央部に保持され、係合爪１１，１１は均等に閉じた状態で中央に保持される。よって、ワークＷをストッパ８の前方から、ピン穴Ｗ１が係合爪１１に対向する位置に位置決めすることができる。２５は、ストッパ８の前面に設けられてワークＷの位置決めをガイドするコ字状のワークガイドである。

次に、ワーク取付位置からドローバー５を後退させると、各連結軸２１がカム溝２２内を後退することで、図８に示すように、フィンガジョー６，６が支点軸１９，１９を中心として基端部９，９が互いに近づく方向へ回転し、開閉部１０，１０を開動作させる。よって、係合爪１１，１１が半径方向の外側へ移動してピン穴Ｗ１へ夫々挿入する。また、ドローバー５の後退と同時にピン１７がスパイダ７の案内溝１５内を後方へ摺動して案内溝１５の後端に到達する。この案内溝１５内でのピン１７の摺動により、スパイダ７は中央位置へ強制的に案内される。
このアンクランプ位置では、連結軸２１はカム溝２２の後方部分２３に達しているが、カム溝２２の後端との間に隙間Ｓが生じている。なお、スパイダ７はコイルバネ１４の付勢によって依然としてストッパ８に当接する前進位置にある。

そして、アンクランプ位置からさらにドローバー５を後退させると、案内溝１５の後端に位置するピン１７がコイルバネ１４の付勢に抗してスパイダ７を後退させる。よって、図２，３に示すように、スパイダ７が軸着されるフィンガジョー６，６も同時に後退し、係合爪１１，１１がピン穴Ｗ１，Ｗ１に係止してワークＷをストッパ８の前面でクランプする。
この後退の際、スパイダ７は中央のピン１７を中心に上下へ揺動可能となっており、また、カム溝２２の後端と連結軸２１との間に隙間Ｓが生じているため、ワークＷのピン穴Ｗ１，Ｗ１間に寸法差があるような場合には、スパイダ７の揺動によってフィンガジョー６，６の前後位置が自動的に修正される。よって、寸法差を吸収して均一な力でクランプ可能となる。

一方、ワークＷを取り外す際には、上記と逆の動作となる。
まず、ドローバー５が前進すると、ピン１７が前進することで、ピン１７によって後退していたスパイダ７がコイルバネ１４の付勢によって前進し、ストッパ８に当接する。これによりフィンガジョー６，６も前進するため、ピン穴Ｗ１，Ｗ１への係合爪１１，１１の係合が解除されるアンクランプ位置となる。なお、ピン１７の前方への摺動によってもスパイダ７の中央位置への保持作用が奏される。
次に、ドローバー５をさらに前進させると、連結軸２１がカム溝２２の前方部分２４内に移動することで、フィンガジョー６，６の基端部９，９を互いに離れる方向へ移動させて開閉部１０，１０を互いに接近させる。
そして、連結軸２１が前方部分２４の前端に達すると、フィンガジョー６，６は、開閉部１０，１０の先端同士が当接するワーク取付位置となる。

このように、上記形態のフィンガチャック１は、軸孔４に、フィンガジョー６，６を支点軸１９で連結したスパイダ７を前後移動可能に収容すると共に、スパイダ７を軸孔４の前方内面に当接する前進位置に付勢するコイルバネ１４を設けて、ドローバー５とフィンガジョー６，６とを、ドローバー５の後退に伴ってフィンガジョー６，６をアンクランプ位置へ開動作させ、前進に伴ってワーク取付位置へ閉動作させるカム機構を介して連結し、ドローバー５に、フィンガジョー６，６がアンクランプ位置となる後退位置でスパイダ７に係合するピン１７を設けて、ワーク取付位置とアンクランプ位置との間でのフィンガジョー６，６の開閉動作は、スパイダ７が前進位置にある状態でドローバー５を進退動させてカム機構を介して行う一方、アンクランプ位置とクランプ位置との間でのフィンガジョー６，６の前後移動は、ドローバー５を進退動させてピン１７を介してスパイダ７を前後移動させて行うようにしている。

これにより、ワークＷをクランプする際、ワーク取付位置とアンクランプ位置との間でのフィンガジョー６，６の開閉動作と、アンクランプ位置とクランプ位置との間でのフィンガジョー６，６の前後動作とが別々に行われる。よって、フィンガジョー６，６の開閉動作軌跡が比較的小さくなって先端形状に制限を受けにくくなり、フィンガジョー６の強度を確保することができる。従って、ピン穴が小さいワークでも好適にクランプ可能となって、切削条件に影響を及ぼすこともなくなる。
また、ワークの変更に伴ってフィンガジョー６，６の開閉動作軌跡を変更する際には、フィンガジョー６，６の交換で足りるため、段取り替えが容易となる。
さらに、フィンガジョー６，６のクランプ位置からアンクランプ位置への移動をコイルバネ１４によって付勢されるスパイダ７によって行っているため、ミスチャック時にワークＷと干渉してもコイルバネ１４で吸収でき、フィンガジョー６，６が破損するおそれも低減される。

一方、スパイダ７の前端中央に、フィンガジョー６，６を開閉動作させる際のドローバー５の前後移動に伴ってピン１７が摺動する案内溝１５を設けているので、アンクランプ位置ではフィンガジョー６，６が強制的に中央位置に保持される。よって、フィンガジョー６，６が精度良くアンクランプ位置に保持され、アンクランプ位置でのフィンガジョー６，６とワークＷとの干渉が回避できる。
そして、カム機構を、フィンガジョー６に設けられるカム溝２２と、ドローバー５側に設けられてカム溝２２に挿入される連結軸２１とで形成すると共に、アンクランプ位置とクランプ位置とにおいてカム溝２２と連結軸２１との間に前後方向で所定の隙間Ｓが生じるように設定する一方、係合部をピン１７として、アンクランプ位置からクランプ位置へフィンガジョー６，６を後退させる際には、案内溝１５の後端に当接したピン１７を中心としてスパイダ７を揺動可能としているので、ワークの寸法差を吸収して均一な力でクランプ可能となっている。

なお、スライダを付勢するコイルバネの数や配置形態は適宜変更可能で、付勢手段としてはコイルバネ以外に皿バネやゴム等の弾性体を使用することもできる。
また、フィンガジョーは一対に限らず、軸孔を中心とした同心円上に３つ以上スパイダに設けて、ドローバーとの間のカム機構で拡縮させるようにしてもよい。
さらに、ドローバーの係合部をピンでなく左右から突設される突起に代えたり、スパイダに設ける案内部をピンが貫通する長孔に代えたり、係合部や案内部を中央でなく例えば上下一対に配置したり等の設計変更も可能である。
その他、カム機構は、上記形態ではドローバー側に連結軸を設けてフィンガジョーにカム溝を設けているが、これを互いに逆側に設けてもよいし、カム溝は貫通させずに凹溝で形成してもよい。

１・・フィンガチャック、２・・主軸、３・・チャック本体、４・・軸孔、５・・ドローバー、６・・フィンガジョー、７・・スパイダ、８・・ストッパ、９・・基端部、１０・・開閉部、１１・・係合爪、１４・・コイルバネ、１５・・案内溝、１７・・ピン、１９・・支点軸、２１・・連結軸、２２・・カム溝、２３・・後方部分、２４・・前方部分、Ｗ・・ワーク、Ｗ１・・ピン穴。

Claims (3)

1. チャック本体内の軸孔に複数のフィンガジョーを開閉動作可能に収容してその先端を前記チャック本体の外部前方へ突出させ、前記軸孔に設けたドローバーの進退動作によって前記フィンガジョーを、前記先端が閉じた状態のワーク取付位置と、前記先端が開いた状態のアンクランプ位置と、前記先端が開いた状態で後退するクランプ位置とに移動可能としたフィンガチャックであって、
   前記軸孔に、前記フィンガジョーを開閉動作支点で連結したスパイダを前後移動可能に収容すると共に、前記スパイダを前記軸孔の前方内面に当接する前進位置に付勢する付勢手段を設けて、
   前記ドローバーとフィンガジョーとを、前記ドローバーの後退に伴って前記フィンガジョーを前記アンクランプ位置へ開動作させ、前進に伴って前記ワーク取付位置へ閉動作させるカム機構を介して連結し、
   前記ドローバーに、前記フィンガジョーが前記アンクランプ位置となる後退位置で前記スパイダに係合する係合部を設けて、
   前記ワーク取付位置とアンクランプ位置との間での前記フィンガジョーの開閉動作は、前記スパイダが前記前進位置にある状態で前記ドローバーを進退動させて前記カム機構を介して行う一方、前記アンクランプ位置とクランプ位置との間での前記フィンガジョーの前後移動は、前記ドローバーを進退動させて前記係合部を介して前記スパイダを前後移動させて行うことを特徴とするフィンガチャック。
2. 前記スパイダの前端中央に、前記フィンガジョーを開閉動作させる際の前記ドローバーの前後移動に伴って前記係合部が摺動する案内部を前後方向に設けたことを特徴とする請求項１に記載のフィンガチャック。
3. 前記カム機構を、前記ドローバーとフィンガジョーとの何れか一方に設けられるカム溝と、他方に設けられて前記カム溝に挿入される連結軸とで形成すると共に、前記アンクランプ位置とクランプ位置とにおいて前記カム溝と連結軸との間に前後方向で所定の隙間が生じるように設定する一方、
   前記係合部をピンとして、前記アンクランプ位置から前記クランプ位置へ前記フィンガジョーを後退させる際には、前記案内部の後端に当接した前記ピンを中心として前記スパイダを揺動可能としたことを特徴とする請求項２に記載のフィンガチャック。

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