JP2014213443A - チャック - Google Patents

Abstract

【課題】手動で被加工物の把持および取り外しが可能であって、スクロールチャックより把握精度を向上させたチャックを提供すること。【解決手段】工作機械等の主軸に端部に取り付けられる円柱状のチャック本体１０と、そのチャック本体１０の円柱の一方の平面側に配設されるチャック爪２０と、チャック爪２０が別々に取着されチャック本体１０の半径方向へ移動可能にそのチャック本体１０に係合されるマスタージョー３０と、マスタージョー３０と係合されチャック本体１０の回転中心部分に設けられるシフター４０とを有し、シフター４０が動力伝達機構を介して手動で主軸の軸線方向に往復移動及びその往復移動方向における任意の位置での駐止可能となっている。【選択図】 図２

Description

本発明は、工作機械の主軸に端部に取り付けられ、被加工物を保持したまま回動されるチャックに関するものである。

チャックは、旋盤などの工作機械の主軸の端部に取り付けられ、被加工物を保持したまま回動されるものである。

手動で被加工物の把持および取り外しが可能なチャックとして、スクロールチャックが知られている。このようなスクロールチャックとして、特許第５００３９２４号にて公開されているものがある

特許第５００３９２４号のスクロールチャックと同様のスクロールチャック１００の正面図を図３に図示し、そのＢ−Ｂ断面線における部分断面図を図４に図示する。スクロールチャック１００は、工作機械等の主軸に端部に取り付けられ、円柱状となっており、主軸とともに回転駆動されるチャック本体１１０と、チャック本体１１０の内部に回動可能に配設され、円盤状となっており、渦巻き状のスクロール溝が形成されたスクロール板１２０と、スクロール溝に噛み合う形状のラック歯が形成されたマスタージョー１３０と、そのマスタージョー１３０に取り付けられ、マスタージョー１３０とともにチャック本体１１０の半径方向へ移動可能となっているチャック爪１４０とを備える。

特許第５００３９２４号公報

近年、被加工物の加工した後の製品の寸法精度の向上が求められている。製品の寸法精度を向上させるには、チャックの把握精度を向上させる必要がある。しかしながら、上記のスクロールチャック１００においては、スクロール板のスクロール溝とマスタージョーのラック歯との間の空隙などの影響により、スクロールチャックの把握精度の向上には構造的に限界がある。そのため、加工後の被加工物の寸法精度の向上にも限界があるという問題があった。

上記点より本発明は、手動で被加工物の把持および取り外しが可能であって、スクロールチャックより把握精度を向上させたチャックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１のチャックは、工作機械等の主軸に端部に取り付けられ、円柱状となっており、前記主軸とともに回転駆動されるチャック本体と、そのチャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向外側へ向けて放射状に配設される複数のチャック爪と、それらチャック爪が別々に取着され前記チャック本体の半径方向へ移動可能にそのチャック本体にそれぞれ係合される前記チャック爪と同数のマスタージョーと、それら複数のマスタージョーと係合され前記チャック本体の回転中心部分に設けられるシフターとを有し、前記シフターが動力伝達機構を介して手動で主軸の軸線方向に往復移動及びその往復移動方向における任意の位置での駐止可能となっており、このシフターと係合する前記マスタージョーが前記チャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向へ往復移動させ且つその往復移動方向における任意の位置で駐止させることができるようになっている。

請求項１のチャックによれば、シフターが前記シフターが動力伝達機構を介して手動で主軸の軸線方向に往復移動及びその往復移動方向における任意の位置での駐止可能となっており、このシフターと係合する前記マスタージョーが前記チャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向へ往復移動させ且つその往復移動方向における任意の位置で駐止させることができるようになっている。したがって、請求項１のチャックは、手動で被加工物の把持および取り外しが可能であるとともに、スクロールチャックより把握精度を向上させることができる。

請求項２のチャックは、請求項１に記載のチャックにおいて、前記動力伝達機構は、中心孔を有し、前記チャック本体内部において主軸の軸線と同心に配置されている円盤であって、その中心孔が前記チャック本体の内部において、主軸の軸線方向に主軸に向かって延出するシフターねじ部と螺合するようになっている旋回部材を有する。

請求項２のチャックによれば、請求項１のチャックと同様に作用する上に、旋回部材を旋回させることによって容易にシフターを主軸の軸線方向に往復移動させることができる。また、チャック本体内で旋回部材とシフターのシフターねじ部が螺合するようになっているので、シフターのストロークを確保しつつ、チャック本体の主軸の軸線方向の厚さをできるだけ短くすることができる。

請求項３のチャックは、請求項２記載のチャックにおいて、前記動力伝達機構は、前記チャック本体の内部において、前記旋回部材の外縁側に形成された旋回ねじ部と螺合するようになっている回動部材をさらに有する。

請求項３のチャックによれば、請求項２のチャックと同様に作用する上に、回動部材を回動させることによって、旋回部材の旋回を介して容易にシフターを主軸の軸線方向に往復移動させることができる。シフターと旋回部材との螺合及び旋回部材と回動部材の螺合との二段階の減速を行うようになっているので、手動で小さな力で回動部材を回動させて、シフターを主軸の軸線方向に往復移動させることができる。また、チャック爪で被加工物を把持する際にも、手動で回動部材を回動させる力が小さくても、被加工物の強固な把持を実現することができる。

請求項４のチャックは、請求項３記載のチャックにおいて、前記回動部材は、前記チャック本体内部において、一端側が前記旋回ねじ部と螺合し、他端側が前記チャック本体の側周面に形成された穴を通して、チャック本体の外から、差し込まれるハンドルと嵌合するようになっており、このハンドルを手動で回動させることによって、このハンドルと嵌合している前記回動部材が回動し、前記回動部材と螺合している前記旋回部材が旋回し、前記旋回部材と螺合している前記シフターが主軸の軸線方向に往復移動し、前記シフターと係合している前記マスタージョーが前記チャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向へ往復移動し、前記チャック爪が被加工物を把持および取り外しできるようになっている。

請求項４のチャックによれば、請求項３のチャックと同様に作用する上に、ハンドルを利用して回動部材を回動させることによって、旋回部材の旋回を介して容易にシフターを主軸の軸線方向に往復移動させることができる。

請求項１から４のいずれかの発明によれば、手動で被加工物の把持および取り外しが容易に行うことができることに加えて、スクロールチャックより把握精度の向上を実現できる。

本発明の一実施形態のチャックを示す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面線の部分断面図である。 従来のスクロールチャックの正面図である。 図３のＢ−Ｂ断面線の部分断面図である。

以下、本発明の一実施形態のチャック１について、図面に基づいて説明する。

この回転チャック１は、被加工物を把持して回転させるため旋盤などの工作機械に設けられるものであり、図１に示すように、円柱状のチャック本体１０と、そのチャック本体１０の円柱の一方の平面側に配設されるチャック爪２０と、チャック本体１０に係合されるマスタージョー３０と、チャック本体内部に配設されるシフター４０と、同じくチャック本体１０の内部に配設される動力伝達機構の一部である旋回部材５０及び回動部材６０とを備えている。

チャック本体１０は円柱状となっている。そのため、図１に示すように、チャック本体１０の一方の平面は正面視略円形状となっており、この正面視略円形状の中心が回転中心軸となるように工作機械に装着される。

３個のチャック爪２０はチャック本体１０の回転中心軸からチャック本体１０の円柱の一方の平面側において半径方向外側へ向けて放射状に配設されており、これらのチャック爪２０はチャック本体１０の前面に略等角間隔となるようにされている。また、これらの３個のチャック爪２０はいずれもチャック本体１０の円柱の一方の平面側において、半径方向へ往復移動可能となっている。

図２に示すように、チャック爪２０の往復移動はチャック本体１０に係合されているマスタージョー３０を介して行われる。チャック本体１０に形成された案内溝によって、チャック爪２０とともにチャック本体１０の円柱の一方の平面側において半径方向に移動が案内されるようになっている。マスタージョー３０の一部は、チャック本体１０の内部でシフター４０と係合している。

シフター４０は主軸の軸線方向に往復移動及びその往復移動方向における任意の位置での駐止可能となるようにチャック本体１０の内部に配設される。

シフター４０はチャック本体１０の内部に、主軸の軸線方向に主軸に向かって延出する円筒状のシフターねじ部４１を有する。このシフターねじ部４１の側周面には、おねじ溝が形成されている。シフター４０がチャック本体１０の内部に配設された状態で、このおねじ溝のらせん中心軸は主軸の軸線と一致している。

旋回部材５０は、中心孔を有し、チャック本体１０の内部において主軸の軸線と同心に配置されている円盤である。旋回部材５０は主軸の軸線周りに旋回可能となっている。

旋回部材５０の中心孔には、めねじ溝が形成されている。旋回部材５０がチャック本体１０の内部で配設された状態で、このめねじ溝のらせん中心軸は主軸の軸線と一致している。旋回部材５０の中心孔は前述のシフターねじ部４１と螺合するようになっている。また、旋回部材５０は、円盤の外縁側にかさ歯車状の歯が形成されている旋回ねじ部５１を有する。

回動部材６０は、チャック本体１０の内部において、回動部材６０の回動中心軸が主軸の軸線と直交するように配設されているかさ歯車である。回動部材６０は、前述の旋回部材５０に形成された旋回ねじ部５１と螺合するようになっている。

回動部材６０は、チャック本体１０の内部において、一端側が旋回部材５０の旋回ねじ部５１と螺合し、他端側がチャック本体１０の側周面に形成された穴を通して、チャック本体１０の外から、差し込まれるハンドルと嵌合する嵌合穴６１が形成されている。回動部材は主軸の軸線周りに１２０度間隔で３か所に設けられており、それぞれの回動部材６０が旋回部材５０と螺合している。

回動部材６０は主軸の軸線周りに１２０度間隔で３か所に設けられていることによって、回転中のチャック１の重量バランスを向上させるとともに、加工後に主軸の回転がどの位置で止まっても、速やかに回動部材の嵌合穴を見つけてハンドルを差し込むことができるようになっている。

以下、チャックの動作について説明する。

回動部材６０の嵌合穴６１にハンドルを嵌合させて、このハンドルを手動で回動させることによって、このハンドルと嵌合している回動部材６０が回動し、回動部材６０と螺合している旋回部材５０が旋回し、旋回部材５０と螺合しているシフター４０が主軸の軸線方向に往復移動し、シフター４０と係合しているマスタージョー３０が前記チャック本体１０の円柱の一方の平面側において半径方向へ往復移動し、チャック爪２０が被加工物の把持および取り外し可能となっている。

油圧などの流体を利用してシフターを移動させる方法もあるが、工作機械に駆動元として流体を供給及び制御する流体ユニットが必要となる。現実には、スクロールチャックが取り付けられるような既存の工作機械に流体を供給及び制御する流体ユニットがない場合が多い。また、流体ユニットを新たに取り付けると、工作機械の設備の大型化及び重量化、流体漏れによる設備周りの汚れの発生、流体ユニットの使用による電力消費量の増加といった問題を引き起こす可能性がある。

これに対して、本発明のチャック１は、手動でシフターを移動させるので、スクロールチャックが取り付けられるような既存の工作機械に取り付けてそのまま使用することができることに加えて、スクロールチャックより把握精度を向上が実現できる。また、流体ユニットを新たに取り付ける必要がないので、工作機械の大型化及び重量化、流体漏れ、並びに、電力消費量の増加といった問題も発生しない。

さらに流体ユニットを利用して被加工物を把持するためには、被加工物を把持した際に被加工物から受ける反力によってチャック爪が押し返されないように、シフターを主軸に向かって引き続ける必要があり、流体圧を維持するために電力等の新たなエネルギーの供給が必要となる場合がある。

これに対して、本発明のチャック１は、シフターと旋回部材との螺合及び旋回部材と回動部材の螺合との二段階の減速を行うようになっていることによって、被加工物を把持した際に被加工物から受ける反力に対して抵抗するようになっているので、新たなエネルギーを供給する必要がなく、省エネを実現できる。

上記実施形態では、動力伝達機構が旋回部材５０と回動部材６０とを有する場合について説明したが、これに限定されることなく、例えば、螺合によって３段階以上の減速をおこなうような機構であってもよい。

上記実施形態では、チャック爪２０及びマスタージョー３０が３個の場合について説明したが、これに限定されることなく、チャック爪２０及びマスタージョー３０が例えば、２個または４個以上の複数個であってもよい。その場合は回転中のチャックの重量バランスを向上するためにチャック爪２０及びマスタージョー３０と同数の回動部材を設けてもよい。

１ チャック
１０ チャック本体
２０ チャック爪
３０ マスタージョー
４０ シフター
４１ シフターねじ部
５０ 旋回部材
５１ 旋回ねじ部
６０ 回動部材
６１ 嵌合穴
１００ スクロールチャック
１１０ チャック本体
１２０ スクロール板
１３０ マスタージョー
１４０ チャック爪

上記課題を解決するため請求項１のチャックは、工作機械の主軸に端部に取り付けられ、円柱状となっており、前記主軸とともに回転駆動されるチャック本体と、そのチャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向外側へ向けて放射状に配設される複数のチャック爪と、それらチャック爪が別々に取着され前記チャック本体の半径方向へ移動可能にそのチャック本体にそれぞれ係合される前記チャック爪と同数のマスタージョーと、それら複数のマスタージョーと係合され前記チャック本体の回転中心部分に設けられるシフターとを有し、前記シフターが動力伝達機構を介して手動で主軸の軸線方向に往復移動及びその往復移動方向における任意の位置での駐止可能となっており、このシフターと係合する前記マスタージョーが前記チャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向へ往復移動させ且つその往復移動方向における任意の位置で駐止させることができるようになっている。

Claims (4)

1. 工作機械等の主軸に端部に取り付けられ、円柱状となっており、前記主軸とともに回転駆動されるチャック本体と、
   そのチャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向外側へ向けて放射状に配設される複数のチャック爪と、
   それらチャック爪が別々に取着され前記チャック本体の半径方向へ移動可能にそのチャック本体にそれぞれ係合される前記チャック爪と同数のマスタージョーと、
   それら複数のマスタージョーと係合され前記チャック本体の回転中心部分に設けられるシフターとを有し、
   前記シフターが動力伝達機構を介して手動で主軸の軸線方向に往復移動及びその往復移動方向における任意の位置での駐止可能となっており、このシフターと係合する前記マスタージョーが前記チャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向へ往復移動させ且つその往復移動方向における任意の位置で駐止させることができるようになっていることを特徴とするチャック。
2. 前記動力伝達機構は、中心孔を有し、前記チャック本体内部において主軸の軸線と同心に配置されている円盤であって、その中心孔が前記チャック本体の内部において前記シフターの主軸の軸線方向に主軸に向かって延出するシフターねじ部と螺合するようになっている旋回部材を有することを特徴とする請求項１に記載のチャック。
3. 前記動力伝達機構は、前記チャック本体の内部において、前記旋回部材の外縁側に形成された旋回ねじ部と螺合するようになっている回動部材をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のチャック。
4. 前記回動部材は、前記チャック本体内部において、一端側が前記旋回ねじ部と螺合し、他端側が前記チャック本体の側周面に形成された穴を通して、チャック本体の外から、差し込まれるハンドルと嵌合するようになっており、
   このハンドルを手動で回動させることによって、このハンドルと嵌合している前記回動部材が回動し、前記回動部材と螺合している前記旋回部材が旋回し、前記旋回部材と螺合している前記シフターが主軸の軸線方向に往復移動し、前記シフターと係合している前記マスタージョーが前記チャック本体の円柱の一方の平面側において半径方向へ往復移動し、前記チャック爪が被加工物を把持および取り外しできるようになっていることを特徴とする請求項３に記載のチャック。

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