JP2014532567A - 回転する管状のワークピースを加工する工作機械のチャック - Google Patents

Abstract

本発明は、チャックの中心と合致する回転軸線（５）を中心にして回転する管状のワークピースを加工する工作機械のチャック（１）であって、ワークピースを解離及び緊締するために前記回転軸線（５）に対して半径方向で接近移動可能に形成された少なくとも２つの緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）を有していて、該緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）は、チャック・ヘッドプレート（２）の端面側に該チャック・ヘッドプレート（２）の全周にわたって均一に分配配置され、かつ緊締ジョー（８ａ，ｂ，ｃ）を有している、チャック（１）に関する。管を同心的に及び／又は調整機能をもって緊締する運転特性を改善するために、本発明の構成では、前記各緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）には前記ヘッドプレート（２）において一方では、前記回転軸線（５）を中心にして接線方向に設けられていて調節手段（１０）によって押圧される横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）が対応配設されていて、該横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）は、１つの長辺にラック（１２）が形成されたスライダブロック（１１）を有しており、前記各緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）には他方では、前記ラック（１２）と噛み合う個別の歯車（１９ａ，ｂ，ｃ）が対応配設されており、前記各緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）はその下側面に連行爪（１７）を備えており、該連行爪（１７）は、前記横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）の運動を前記緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）の、前記回転軸線（５）に対して直角に延びる接近運動に、変換させるために、前記横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）の前記スライダブロック（１１）に設けられた滑子案内のためのガイド溝（１６）と係合しており、さらに前記歯車（１９ａ，ｂ，ｃ）に、前記回転軸線（５）に対して軸方向に進入・退出可能な連結ピニオン（２０）が対応配設されている。

Description

本発明は、チャックの中心と合致する回転軸線を中心にして回転する管状のワークピースを加工する工作機械のチャックであって、ワークピースを解離及び緊締するために回転軸線に対して半径方向に接近移動可能に形成された少なくとも２つの緊締スライダを有していて、該緊締スライダは、チャック・ヘッドプレートの端面側に該チャック・ヘッドプレートの全周にわたって均一に分配配置され、かつ緊締ジョーを有している、チャックに関する。

回転軸線を中心にして回転する管状のワークピースの管端部を加工する工作機械、特に、ねじ山接続部を切削する工作機械は、ＤＥ１０２００９０５３６７９Ａ１に基づいて公知である。管ねじ山はたいてい、通常タレットに配置された工具を、緊締された管状のワークピースもしくは管の管端部の上を一回通過させることにより、製造される。この場合工具の運動は数値制御される。管を緊締するために、工作機械は、工具を備えたタレットが使用される前方に、前端用チャックを有し、かつ後ろ側に、管を回転軸線に対して同心的に緊締する後端用チャックを有している。互いに向かい合って位置する少なくとも２つの工作機械を備えたマシニングセンタは、相応に４つのチャックを備えている。前端用チャック及び後端用チャックは、ワークピースを解離及び緊締するために、好ましくは緊締ジョーを備えた３つの緊締スライダを有している。

ＮＣ軸線を介して制御される工具を装着されたタレット及び回転する管を備えた、このようなねじ山切削機械では、加工は、少なくとも２つの緊締機能を必要とする。管は第一に、機械中心に対して同心的に直接的な方向付けで緊締することができなくてはならず、かつ第二に、外側を同心的に緊締された管への適合機能をもって調整しながら緊締することができなくてはならない。緊締スライダを用いた調整を伴う緊締作業は、緊締スライダを、全長にわたって場合によっては幾分湾曲している管に、調整しながら、ひいては正確に同心的にではなく接触できなくてはならないことを意味する。この場合このことは、さらに外側を同心的に緊締された管への適合をも可能にする。外側における同心的な緊締というのは、前端用チャックから突出している管端部を、後で製造されるねじ山の領域もしくは近傍において追加的に緊締することを意味する。従ってこのようなチャック、特に前端用チャックは、極めて複雑であり、かつ実際に公知の構成では、緊締スライダもしくは該緊締スライダによって保持された緊締ジョーの緊締及び解離は、くさびシステムを介して直角に変向されて、チャックの中心もしくは回転軸線に対して平行に行われる。このことは、チャックの直径及び長さを増大させ、ひいては運転のために不都合な相応に大きな質量を有するチャックを生ぜしめることになる。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式のチャックを改良して、改善された運転特性を有するチャックを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、各緊締スライダにはヘッドプレートにおいて一方では、回転軸線を中心にして接線方向に設けられていて調節手段によって押圧される横方向スライダが対応配設されていて、該横方向スライダは、１つの長辺にラックが形成されたスライダブロックを有しており、各緊締スライダには他方では、ラックと噛み合う個別の歯車が対応配設されており、各緊締スライダはその下側面に連行爪を備えており、該連行爪は、横方向スライダの運動を緊締スライダの、回転軸線に対して直角に延びる接近運動に、変換させるために、横方向スライダのスライダブロックに設けられた滑子案内のためのガイド溝と係合しており、さらに歯車に、回転軸線に対して軸方向に進入・退出可能な連結ピニオンが対応配設されている。

このように構成されていると、チャックの中心にして平行なくさびシステムなしに、調節手段によって押圧可能な横方向スライダが、ヘッドプレートの平面における緊締スライダに係合することによって、直ちに、回転軸線に対して直角に、運動を変向することが可能になる。これによって、公知の構成に比べて質量を僅かにすることができ、ひいては、動的特性を高めること、並びにその都度の加工後で不可避なサイクルの始動時間及び制動時間を短縮することができる。管の緊締及び解離時に、大きな面が、つまり連行爪の面及び、連行爪を横方向スライダの調節運動時に形状的に束縛して滑動するように強制案内するガイド溝の面が、好適な単位面積当たりの接触圧をもって大きな力を伝達する。同心的な緊締及び調整を伴う緊締は、チャックの構造高さもしくは構造長さの増大を要しない。同心的な緊締は、個別に各１つの緊締スライダに結合された歯車を介して行われ、これらの歯車の同期運転ひいては、３つの歯車の同期運転は、進入した連結ピニオンが保証し、これに対して、連結ピストンを退出した場合には、調整を伴う緊締が可能になる。

本発明の好適な態様では、進入・退出可能な連結ピニオンは、進入した終端位置において、すべて３つの歯車と係合し、退出した終端位置では１つの歯車とだけ係合している。連結ピストンの進入・退出動作は、手動で、チャックもしくはヘッドプレートの前側から自由に接近可能に行うことができ、この場合、退出した連結ピストンでは、すべて３つのスライダシステムと所属の歯車とが、互いに無関係に独立して運動し、偏心的に管に適合して管を緊締することができる。

本発明の別の態様によれば、横方向スライダと緊締スライダとは、互いに斜めに交差していて、横方向スライダの調節行程を減速しながら緊締スライダの接近行程に伝達するような、連行爪とガイド溝との係合角度をもって、配置されている。この係合角度が３０°である場合には、１：２の減速比（ｓｉｎ３０°は０.５に相当）を得ることができ、このことは、迅速な緊締及び解離を促進する。

本発明の別の態様では、横方向スライダの調節手段としてシリンダが設けられており、横方向スライダのスライダブロックは、ピストンロッドを介してシリンダピストンに結合されている。このように構成されていると、緊締・解離時に必要な運動を簡単に実施することができる。

本発明の別の好適な態様では、チャック・ヘッドプレートに、連結ピニオンに対して軸平行に延びるように、連結ピニオンと一緒に該連結ピニオンの運動に関連して移動する位置表示ピンが配置されており、該位置表示ピンは、その前側の端部分がヘッドプレートにおいて外から視認可能であり、かつ連結ピニオンの進入もしくは退出した位置を認識可能にする。このように構成されていると、機械操作員は、連結ピニオンのその都度の機能位置に関して常に正確に認識し、加工の必要条件（機械中心に対して同心的に直接的な方向付けでの緊締作業、又は調整を伴う緊締作業）に応じて連結ピニオンを相応に進入・退出させることができる。

本発明のその他の特徴及び詳細は、請求項及び、以下に述べる図示の実施の形態に記載されている。

工作機械の一部であるチャックを、斜め前方から見た斜視図である。 図１に示したチャックを横断面して斜めから見た図である。 図２のようにチャックを背側から見た図であって、互いに係合角度を成して斜めに交差して位置する横方向スライダと緊締スライダとの対応配設関係を示す図である。 図１に示したチャックを図１のＩＶ−ＩＶ線に沿って断面した縦断面図である。 チャックの一部を示す図であって、それぞれ別個に緊締スライダに結合された３つの歯車に対して進入・退出可能な連結ピストンを示す縦断面図である。

図１に示した、管端部にねじ山もしくはねじ山接続部を切削する工作機械のチャック１は、ヘッドプレート２と、該ヘッドプレート２の後ろに向かって接続するハウジングリング３とから成っている。加工される管（図示せず）を受容するために、チャック１は、同心的な貫通孔４を有しており、この貫通孔４の中心５は、チャック１において回転する管の回転軸線と合致している。ヘッドプレート２の端面には、全周にわたって均一に分配されて、カバー６によって覆われていて半径方向で中心もしくは回転軸線５に向かって接近移動可能な３つの緊締スライダ７ａ，ｂ，ｃが配置されており、この緊締スライダ７ａ，ｂ，ｃは、管を中心もしくは回転軸線５（図３参照）に対して同心的に緊締する緊締ジョー８ａ，ｂ，ｃを備えている。

緊締ジョー８ａ，ｂ，ｃを備えた緊締スライダ７ａ，ｂ，ｃをチャック１の中心もしくは回転軸線５に向かって接近移動させるために、各緊締スライダ７ａ，ｂ，ｃには、回転軸線５を中心に接線方向で、ヘッドプレート２に組み込まれた横方向スライダ９ａ，ｂ，ｃが対応配設されている。これらの横方向スライダ９ａ，ｂ，ｃは、図２から分かるように、調節手段としての液圧シリンダ１０と、長辺にラック１２が形成されたスライダブロック１１とから成っており、この場合スライダブロック１１は、ピストンロッド１３を介してシリンダピストン１４に接続されている。シリンダピストン１４を押圧するために、液圧シリンダ１０は、圧力媒体接続部１５（図１参照）を介して圧力媒体供給装置（図示せず）に接続されている。

スライダブロック１１は、図２の図平面において後ろ側に位置する上側面に、斜めに延在する滑子案内のためのガイド溝１６を備えて形成されており、このガイド溝１６には、緊締スライダ７ａ，ｂ，ｃの下側面に設けられた連行爪１７が、好ましくは３０°の係合角度１８（図３参照）を成して係合している。液圧シリンダ１０への圧力媒体供給時に、連行爪１７はガイド溝１６内において強制案内されて移動させられ、この際に緊締ジョー８ａ，ｂ，ｃは、チャック１の中心もしくは回転軸線５に向かって緊締スライダ７ａ，ｂ，ｃから押し出される。係合角度１８を有する斜め形状は、緊締ジョー８ａ，ｂ，ｃの行程の短い迅速な接近を可能にし、例えば横方向スライダ９ａ，ｂ，ｃの行程が５０ｍｍの場合に接近行程は２５ｍｍである。

各横方向スライダ９ａ，ｂ，ｃには、チャック１において中心の貫通孔４に対して同心的に外から内に向かって連続して歯車１９ａ，ｂ，ｃが対応配設されており（図５参照）、これらの歯車１９ａ，ｂ，ｃのうち、図２においては外側もしくは前側の歯車１９ａだけを認識することができる。液圧シリンダ１０は、そのスライダブロック１１のラック１２をもって、これらのラック１２にそれぞれ対応配設された歯車１９ａ；１９ｂ；１９ｃに係合している。歯車１９ａ，ｂ，ｃには、回転軸線５に対して軸方向に進入・退出可能な連結ピニオン２０が対応配設されており（図２及び図５参照）、この連結ピニオン２０は、進入したポジションにおいてすべての歯車１９ａ，ｂ，ｃと噛み合っており、これによって、３つの歯車１９ａ，ｂ，ｃを同期運転させること、ひいては管を中心で緊締するために緊締スライダ７ａ，ｂ，ｃを同期移動させることができる。

これに対して調整を伴う緊締を実施したい場合には、連結ピニオン２０は退出させられ、これによって連結ピニオン２０は、１つの歯車、つまり外側の歯車１９ａとだけ噛み合った状態になる。これにより、すべて３つのスライダシステムをそれぞれ結合された歯車と一緒に互いに、無関係に独立して移動させることができ、管に対して偏心的に適合させ、かつこの管を緊締することができる。

チャックの一部を断面して示す図５から分かるように、連結ピニオン２０に対して軸方向で平行に延びるように、この連結ピニオン２０の運動に関連して移動するポジション表示ピン２１が配置されており、このポジション表示ピン２１は、ロッドもしくはウェブ２２を介して連結ピニオン２０に結合されている。連結ピニオン２０の手動による進入・退出が可能であり、そのためにねじボルト２３を使用する実施形態では、ポジション表示ピン２１は相応に内方又は外方に向かって移動し、この場合それぞれの位置を認識可能にする前側の端部分２４は、多く（連結ピニオン２０がすべての歯車１９ａ，ｂ，ｃに係合している）又は少なく（連結ピニオン２０は上側もしくは最前位の歯車１９ａとだけ噛み合っている）、チャック・ヘッドプレート２の切欠き（孔）２５内に進入している。

上に述べたチャック１は、後端用チャックとしても前端用チャックとして適しており、機械中心への直接的な方向付けによる同心的な緊締及び／又は加工される管の調整を伴う緊締の必要な緊締機能を満たす。

１ チャック
２ ヘッドプレート
３ ハウジングリング
４ 貫通孔
５ （チャックの）中心／緊締される管の回転軸線
６ カバー／ハウジング
７ａ，ｂ，ｃ 緊締スライダ
８ａ，ｂ，ｃ 緊締ジョー
９ａ，ｂ，ｃ 横方向スライダ
１０ 液圧シリンダ
１１ スライダブロック
１２ ラック
１３ ピストンロッド
１４ シリンダピストン
１５ 圧力媒体接続部
１６ 滑子案内のためのガイド溝
１７ 連行爪
１８ 係合角度
１９ａ，ｂ，ｃ 歯車
２０ 連結ピニオン
２１ 位置表示ピン
２２ ウェブ／ロッド
２３ ねじボルト
２４ （位置表示ピン）の端部分
２５ 切欠き（ヘッドプレートにおける孔）

Claims (5)

1. チャックの中心と合致する回転軸線（５）を中心にして回転する管状のワークピースを加工する工作機械のチャック（１）であって、ワークピースを解離及び緊締するために前記回転軸線（５）に対して半径方向に接近移動可能に形成された少なくとも２つの緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）を有していて、該緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）は、チャック・ヘッドプレート（２）の端面側に該チャック・ヘッドプレート（２）の全周にわたって均一に分配配置され、かつ緊締ジョー（８ａ，ｂ，ｃ）を有している、チャック（１）において、
   前記各緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）には前記ヘッドプレート（２）において一方では、前記回転軸線（５）を中心にして接線方向に設けられていて調節手段（１０）によって押圧される横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）が対応配設されていて、該横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）は、１つの長辺にラック（１２）が形成されたスライダブロック（１１）を有しており、前記各緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）には他方では、前記ラック（１２）と噛み合う個別の歯車（１９ａ，ｂ，ｃ）が対応配設されており、前記各緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）はその下側面に連行爪（１７）を備えており、該連行爪（１７）は、前記横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）の運動を前記緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）の、前記回転軸線（５）に対して直角に延びる接近運動に、変換させるために、前記横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）の前記スライダブロック（１１）に設けられた滑子案内のためのガイド溝（１６）と係合しており、さらに前記歯車（１９ａ，ｂ，ｃ）に、前記回転軸線（５）に対して軸方向に進入・退出可能な連結ピニオン（２０）が対応配設されていることを特徴とする、チャック。
2. 前記横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）と前記緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）とは、互いに斜めに交差していて、前記横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）の調節行程を減速しながら前記緊締スライダ（７ａ，ｂ，ｃ）の接近行程に伝達するような、連行爪（１７）とガイド溝（１６）との係合角度（１８）をもって、配置されている、請求項１記載のチャック。
3. 前記進入・退出可能な連結ピニオン（２０）は、進入した終端位置において、すべて３つの歯車（１９ａ，ｂ，ｃ）と係合し、退出した終端位置では１つの歯車（１９ａ）とだけ係合している、請求項１又は２記載のチャック。
4. 前記横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）の調節手段としてシリンダ（１０）が設けられており、前記横方向スライダ（９ａ，ｂ，ｃ）の前記スライダブロック（１１）は、ピストンロッド（１３）を介してシリンダピストン（１４）に結合されている、請求項１から３までのいずれか１項のチャック。
5. 前記チャック・ヘッドプレート（２）に、前記連結ピニオン（２０）に対して軸平行に延びるように、前記連結ピニオン（２０）と一緒に該連結ピニオン（２０）の運動に関連して移動する位置表示ピン（２１）が配置されており、該位置表示ピン（２１）は、その前側の端部分（２４）が前記ヘッドプレート（２）において外から視認可能であり、かつ前記連結ピニオン（２０）の進入もしくは退出した位置を認識可能にする、請求項１から４までのいずれか１項記載のチャック。

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