JP2011177871A

JP2011177871A - チャックの作動体構造

Info

Publication number: JP2011177871A
Application number: JP2010046924A
Authority: JP
Inventors: Tamikazu Nishinomiya; 民和西宮
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】ボディと、該ボディへ軸方向移動可能に配設されるプランジャと、前記ボディの半径方向へ形成された案内溝内にプランジャと係合されて摺動自在に配設されるジョウを備え、前記プランジャの軸方向の移動に伴う楔作用によりジョウが半径方向へ進退するようになされたチャックにおいて、ウエッジやボディを、曲げモーメントに対向する剛性を有する構造となり、工作機械の高速回転化が阻害され、加工精度の向上や加工時間の短縮を実現化できない
【解決手段】前記ジョウの両側にウエッジ部が突出されて形成され、これらウエッジ部に係合するウエッジ溝がプランジャに形成することで、ウエッジプランジャ部へモーメントによる撓みが起こらず、従来のものに比べてウエッジプランジャ部に過剰な剛性を必要としないので、高精度な高い把握力を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械に取り付けられるチャックであって、特に楔作用により被加工物であるワークを把持するチャックの作動体構造に関する。

本出願人は、先の出願（特開平８−１６８９０６号）において、楔部による楔作用によってジョウの開閉動作を行なう楔式チャックに関し提案を行なっている。
このチャックについて、図６から図８を用いて説明する。
図６において、このチャックは、図示しないスピンドルに装着されるボディ１０１と、可動部であるピストン１０２と、ウエッジ１０３と、マスタージョウ１０４及びトップジョウ１０５で構成されている。
ボディ１０１の中心部には、軸芯方向に沿って摺動可能なピストン１０２が挿入されており、このピストン１０２に設けられた係合溝１１０へ複数のウエッジ１０３が突条１０６を介して係合され組み込まれている。
ウエッジに１０３は２つのくさび部１０７がフォークエンド形状に構成されており、このくさび部１０７の対向する内側部位へ前端から後端にかけて漸高し、且つ漸狭する断面矩形のくさび１０８が設けられている。

前記マスタージョウ１０４は、ボディ１０１に設けられた案内溝へ挿入され、チャックの半径方向へ摺動移動することにより、トップジョウ１０５の開閉動作を行なう。
このマスタージョウ１０４の形状は、図８に示すように略直方体形状になされており、両側面には前記ウエッジ１０３のくさび１０８が挿入されるための嵌合溝１０９が設けられている。
マスタージョウ１０４の前方側にはトップジョウ１０５がボルトにより取り付けられている。

このような構成のチャックの作用は、図示しないドローバでピストン１０２が軸芯方向へ引張すると、この引張力は係合溝１１０と突条１０６を介してウエッジ１０３へ伝達され、同様に軸芯方向へ移動する。
ウエッジ１０３のくさび１０８と、マスタージョウ１０４の嵌合１０９溝とが摺動しながら相対移動することになり、マスタージョウ１０４は楔作用により半径方向の内方へ移動する。
これによって、マスタージョウ１０４に固定されたトップジョウ１０５がワークの外径を把持することができる。

特開平８−１６８９０６号公報

前述のチャックでワークを把持しようとする際には、前記くさび１０８の滑動面は、マスタージョウ１０４の嵌合溝１０９の滑動面を半径方向の内方へ向けて押圧され、くさび部１０７に設けられた摺動条の摺動面は、ボディ１０１に設けられた摺動穴の摺動面に支承されている。
これは、ピストン１０２の引張力によって発生するくさびの変位力Ｒがマスタージョウの開方向へ向けて付与される一方、同じ大きさで反対方向の反作用力Ｐを摺動条が受け続けることになる。すると、くさびの変位力Ｒと反作用力Ｐとが半径方向にズレＸがあるために各くさび部１０７は、曲げモーメントＭを受けてしまい、回転変位しようとし、この曲げモーメントＭに抗するために、くさび部１０７と一体結合された基部１１１へ十分な剛性が必要となる。
このため、ウエッジ１０３やボディ１０１は、曲げモーメントに対向する剛性を有する構造にする必要があり、ウエッジ１０３やボディ１０１の肉厚が大きくなり、チャック自体の高重量化となってしまう。それにより、工作機械の高速回転化が阻害され、加工精度の向上や加工時間の短縮を実現化できない。

前記課題を解決するため、本発明は、ボディと、該ボディへ軸方向移動可能に配設されるプランジャと、前記ボディの半径方向へ形成された案内溝内にプランジャと係合されて摺動自在に配設されるジョウを備え、前記プランジャの軸方向の移動に伴う楔作用によりジョウが半径方向へ進退するようになされたチャックにおいて、前記ボディが、前部本体と後部本体とに分割可能になされ、前記ジョウの両側にウエッジ部が突出されて形成され、これらウエッジ部に係合するウエッジ溝がプランジャに形成されていることを特徴とする。

本発明のチャックによれば、ウエッジの厚さを小さくすることが可能となる。これにより、プランジャを軽量でコンパクトな構造にすることができ、そのためにボディ１の肉厚を厚く強固な構造にできるので、ワークの把持力が大きな把握力であっても、チャックの剛性不足とならず、高回転で高把握力なチャックが実現できる。そのため、ワークの加工において高回転で高把握力であっても精度の高い加工を実施することが可能となる。
また、長尺ワークを把持する際に用いられる中空チャックの場合には、ウエッジをコンパクトに形成することができるので、貫通穴径を大きく設定することが可能となり、多種多様なワークの加工に対応することができる。

本発明のチャックの縦断面図。図１におけるＡ−Ａ矢視の一部断面図。本発明のくさび部周辺の係合態様を示す図。ウエッジプランジャ部の斜視図。マスタージョウが内包される案内溝の断面形状を示す図。従来のチャックを示す縦断面図。図６におけるＢ−Ｂ矢視の一部断面図。従来のくさび部周辺の嵌合態様を示す図。

本発明の実施形態を図を用いて説明する。
図１は、本発明によるチャックの縦断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視の一部断面図である。
このチャックは、チャック本体である円筒形のボディ１が形成されており、ボディ１の内方に設けられた空洞部へプランジャ２が備えられている。
ボディ１は、プランジャ２を内包するために回転軸芯の前後方向で分割可能になされており、プランジャ２を収納する後部本体６と、プランジャ２の前方に設けられる前部本体５とから構成され、前部本体５は図示しないボルトにより後部本体６へ取り付けられている。
このボディ１には、前記プランジャ２を収める中空穴３０が回転軸芯を中心に設けられ、中空穴３０のさらに半径方向の外方には等角配置の摺動穴２９が複数設けられている。

プランジャ２は、図示しない回転シリンダなどの駆動源の主軸に連結されるピストン部９と、ピストン部９に係合しジョウ４へ直接動力を伝達するウエッジプランジャ部１０とから構成されている。
ピストン部９は、チャックの回転軸芯ＣＬを回転中心に回転可能に設けられており、駆動源の回転軸芯ＣＬの前後方向への移動に伴い、移動可能になされている。
ピストン部９の外周面には、凹部１５が形成されており、ウエッジプランジャ部１０に係合可能に構成されている。

ピストン部９の外周部位には、ピストン部９の凹部１５に係合する突起を形成する凸部１６を備えるウエッジプランジャ部１０が配設されており、ピストン部９の軸芯ＣＬの前後方向への移動に伴ってピストン部９とウエッジプランジャ部１０が一体でプランジャ３として軸芯ＣＬの前後方向へ移動されるようになされている。
ウエッジプランジャ部１０は、図４に示すように、並列に相対向する二つのくさび部１４が基部１３へ一体に結合されたフォークエンド形状に構成されている。
このくさび部１４の対向する内側部位には前端から後端にかけて凹形状のウエッジ溝８が斜め方向へ形成されている。

ウエッジプランジャ部１０と係合するジョウ４は、前記ウエッジ溝８へ係合するウエッジ部７を有するマスタージョウ１１と、マスタージョウ１１の前方へボルト２４によって固定されるトップジョウから構成されている。
マスタージョウ１１は、図２に示すように本体に形成された案内溝３へ係合されており、チャックの半径方向へ摺動可能に設けられている。
マスタージョウ１１は図３に示すように全体が略直方体形状をしており、その両側面２３には前記くさび部１４に形成されるウエッジ溝８へ係合されるためのウエッジ部７がウエッジ溝８の形状に符合するように斜め方向へ突出して設けられている。

また、図５に示すように、マスタージョウ１１の横断面形状をＴ字形状となし、後方の幅広部２１の後部本体６との滑動部位を案内面２５となす一方、前方の幅狭部２２の前部本体５との滑動部位を案内面２６となしている。さらに幅狭部２２の前方をボディ１の前部本体５の外方へ突出させて、前面のセレーション部２７にトップジョウ１２を固定する。

前記マスタージョウ１１とウエッジプランジャ部１０との係合態様が作動体構造として図３に示されている。

次に本発明の実施例であるチャックの動作について説明する。
チャックを用いてワークを把持する際には、駆動源であるシリンダが駆動し、駆動軸が回転軸芯ＣＬの後方向である図１の矢印Ｑ側に移動する。
図示しない駆動軸の駆動力がチャックのピストン部９へ伝達される。駆動軸に連結されたピストン部９が駆動軸と連動して軸芯ＣＬ方向の矢印Ｑ側へ移動される。
このピストン部９の外周には凹部１５が設けられており、この凹部１５には、ピストン部９の外周側へ設けられたウエッジプランジャ部１０の凸部１６が挿入されて係合されている。
そのため、ピストン部９の軸芯ＣＬ方向の移動力がピストン部９の凹部１５を介してウエッジプランジャ部１０の凸部１６へ伝達され、ウエッジプランジャ部１０は、ピストン部９と同様に軸芯ＣＬの後方向である矢印Ｑ側に移動する。

図２に示すように、ウエッジプランジャ部１０におけるウエッジ溝８の摺動面１７と、マスタージョウ１１のウエッジ部７の滑動面１８とは摺動しながら相対変位することになり、マスタージョウ１１は楔作用により半径方向内方へ向けて変位する。
これによって、マスタージョウ１１に固定されたトップジョウ１２はワークの外径を把持することができる。

このとき、前記くさび部１４のウエッジ溝８の摺動面１７は、マスタージョウ１１のウエッジ部７の滑動面１８を半径方向の内方へ向けて押圧するが、くさび部１４の半径方向外方の押圧面１９は、ボディ１に設けられた摺動穴２９の受け面２０に支承されている。これは、プランジャ２の引張力によって発生するウエッジ部位の変位力Ｒがマスタージョウ１１の開方向へ向けて付与される一方、同じ大きさで反対方向の反作用力Ｐをくさび部１４が受けることになる。
この際、本発明の構造によれば、変位力Ｒと反作用力Ｐを作用方向で同一軸芯上になすことができる。変位力Ｒと反作用力Ｐとの間に半径方向の間隔が生じないのでモーメントが発生しない。そのため、くさび部１４へモーメントが加わることなくチャックの動作を行なうことができる。

一方、ピストン部９を軸芯ＣＬ方向の矢印Ｑの反対側へ移動すると、この移動力がピストン部９の凹部１５を介してウエッジプランジャ部１０の凸部１６へ伝達され、ウエッジプランジャ部１０は、ピストン部９と同様に軸芯ＣＬの後方向である矢印Ｑ側に移動する。
図２に示すように、ウエッジプランジャ部１０におけるウエッジ溝８の摺動面１７と、マスタージョウ１１のウエッジ部７の滑動面１８とは摺動しながら相対変位することになり、マスタージョウ１１は楔作用により半径方向外方へ向けて変位する。
これによって、マスタージョウ１１に固定されたトップジョウ１２はワークの内径を把持することができる。

このとき、前記くさび部１４のウエッジ溝８の摺動面１７ａは、マスタージョウ１１のウエッジ部７の滑動面１８を半径方向の外方へ向けて押圧するが、くさび部１４の半径方向内方の押圧面１９ａは、ボディ１に設けられた摺動穴２９の受け面２０ａに支承されている。これは、プランジャ２の引張力によって発生するウエッジ部位の変位力Ｒａがマスタージョウ１１の閉方向へ向けて付与される一方、同じ大きさで反対方向の反作用力Ｐａをくさび部１４が受けることになる。
この際、本発明の構造によれば、変位力Ｒａと反作用力Ｐａを作用方向で略同一軸線上になすことができる。変位力Ｒａと反作用力Ｐａとの間に半径方向の間隔が発生しないのでくさび部１４へモーメントが加わることなくチャックの動作を行なうことができる。

したがって、ウエッジプランジャ部１０へモーメントによる撓みが起こらず、従来のものに比べてウエッジプランジャ部１０に過剰な剛性を必要としないので、プランジャ２を大きく形成することなく高精度な高い把握力を得ることができる。

また、前述の作用効果の得られるプランジャ２の態様は種々のものが考えられる。例えば回転軸芯を中心に放射状に複数のウエッジプランジャ部１０を設けるのではなく、複数のくさび部１４を放射状に備えた円筒形状の基部１３から構成されたウエッジプランジャ部１０であっても、同様の作用効果を得ることができる。

さらには、フォークエンド形状のくさび部１４の態様においても、各くさび部１４を円筒体から削り出した構成とすることもできれば、くさび部１４の断面形状を台形のウエッジ溝と半楕円形の外形とから構成させた形態とすることもできる。

また、前記実施例において、マスタージョウ１１の側面に設けられているウエッジ部７はマスタージョウ１１の幅広部２１に設けられているが、これに限定されるものではなく、マスタージョウ１１の幅狭部２２の側面へ設けられても、前述の作用効果を奏することが可能である。

１ボディ
２プランジャ
３案内溝
４ジョウ
５前部本体
６後部本体
７ウエッジ部
８ウエッジ溝
９ピストン部
１０ウエッジプランジャ部
１１マスタージョウ
１２トップジョウ

Claims

ボディと、該ボディへ軸方向移動可能に配設されるプランジャと、前記ボディの半径方向へ形成された案内溝内にプランジャと係合されて摺動自在に配設されるジョウを備え、前記プランジャの軸方向の移動に伴う楔作用によりジョウが半径方向へ進退するようになされたチャックにおいて、前記ボディが、前部本体と後部本体とに分割可能になされ、前記ジョウの両側にウエッジ部が突出されて形成され、これらウエッジ部に係合するウエッジ溝がプランジャに形成されていることを特徴とするチャックの作動体構造。