JP2017087323A - チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトなチャック装置において、把持力が高く、且つジョウの開閉ストローク量を大きくすることができるチャック装置を提供することを目的とする。【解決手段】チャックボデーとマスタージョウとトップジョウとプランジャと、を備えるチャック装置であって、プランジャはその一部にマスタージョウと係合して第１の楔作用を行うブッシュを収容し、チャックボデーの他端の内方側にブッシュを付勢する付勢手段を有し、ブッシュはチャック軸線に対して傾斜角θ１を有し、マスタージョウの後端は断面Ｔ字状の突起部を有し、この突起部とブッシュとの係合面はチャック軸線に対して傾斜角θ２を有し、ブッシュは一端側にマスタージョウと係合し第２の楔作用を行う断面Ｔ字状の凹部を有し、傾斜角θ１は傾斜角θ２より大きい構成であることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、ジョウで被切削物を把持するための工作機械用のチャック装置に関する。

工作機械で被切削物を加工する際、旋盤等の主軸に取り付けられたチャック装置に被切削物を開閉可能なジョウで把持している。
一般的に工作機械に搭載するチャック装置は、ユーザ要求による可能な限りのコンパクト化という制約の中で、把持力を高める技術やジョウの開閉ストローク量を大きくする技術など様々な技術が知られている。把持力を高める技術としては、例えば特許文献１（図１）に開示されるものがある。特許文献１（図１）は、ウェッジプランジャー６とマスタジョー４が楔部で摺動するようになっており、回転軸に対する楔部の傾斜角度を小さくすることで把持力を高めている。

一方、ジョウの開閉ストローク量を大きくする技術としては、例えば特許文献２に開示されるものがある。特許文献２は、リンク機構４０を有することで、ドローバー２０の軸方向の移動ストロークを直接的にクランプ爪５０の径方向の移動に変換している。すなわち、ドローバーの移動ストロークに対するクランプ爪の開閉ストロークを、容易に大きく確保することが可能となっている。

特開平１０−８６００５号公報（図１） 特開２０１４−１４０９３５号公報

特許文献１に示されるような楔機構を設ける技術では、把持力を高めるには、回転軸に対する楔部の傾斜角度を小さくすればするほど良い。しかしながら、傾斜角度を小さくすればするほど、ジョウの開閉ストローク量は小さくなってしまう。一方、同じ把持力（傾斜角度）でジョウの開閉ストローク量を大きくしようすると、チャック装置自体が大型化になってしまう。

また、特許文献２に示されるようなリンク機構を設ける技術では、チャックのジョウの開閉ストローク量を大きくすることは可能であるが、特許文献１の楔機構に比べると把持力が低いという問題がある。

すなわち、従来のコンパクトなチャック装置において、把持力が高く、且つジョウの開閉ストローク量も大きくすることは難しい問題であった。

従って、本発明は、コンパクトなチャック装置において、把持力が高く、且つジョウの開閉ストローク量を大きくすることができるチャック装置を提供することを目的とする。

本発明のチャック装置は、一端側にジョウガイド溝を設けたチャックボデーと、ジョウガイド溝に係合されチャック半径方向に摺動自在なマスタージョウと、このマスタージョウに締結されたトップジョウと、チャックボデー内でチャック軸線方向に摺動自在なプランジャと、を備えており、プランジャはその一部にマスタージョウと係合して第１の楔作用を行うブッシュを収容し、チャックボデーの他端の内方側にブッシュを付勢する付勢手段を有し、ブッシュはチャック軸線に対して傾斜角θ１を有し、マスタージョウの後端は断面Ｔ字状の突起部を有し、この突起部とブッシュとの係合面はチャック軸線に対して傾斜角θ２を有し、ブッシュは一端側にマスタージョウと係合し第２の楔作用を行う断面Ｔ字状の凹部を有し、傾斜角θ１は傾斜角θ２より大きい構成であることを特徴とする。
上記構成によれば、第１の楔作用と傾斜角θ１の関係よりジョウの開閉ストローク量を長くすることが可能である。また、第２の楔作用と付勢手段と傾斜角θ２との関係より把持力を高めることが可能である。
第二の発明は、付勢手段は、チャックボデーの後端の内方側に設けた板バネであることを特徴とする。
上記構成によれば、変形には大きな力が必要だが、強い付勢力を発生させることが可能となる。
第三の発明は、ブッシュは、チャック軸線との成す傾斜方向を反転可能であることを特徴とする。
上記構成によれば、ワークの内径把握が可能となる。

本発明によれば、コンパクトなチャック装置において、把持力が高く、且つジョウの開閉ストローク量を大きくすることができる。

本発明に係るチャック断面図である。 チャック装置を構成する展開斜視図である。 図２のチャック装置のマスタージョウとブッシュとプランジャとの展開斜視図である。 マスタージョウの斜視図である。 チャック装置の動作状態を説明しており、ワークを把持していない状態を示す部分断面図である。 チャック装置の動作状態を説明しており、ワークとトップジョウが接触した瞬間の状態を示す部分断面図である。 チャック装置の動作状態を説明しており、ワークを把持した状態を示す部分断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、適宜、図面を参照しながら説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態）
本発明に係る実施形態を図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本発明に係るチャック断面図、図２は、チャック装置を構成する展開斜視図、図３はマスタージョウと該マスタージョウに把持動作を行わせるための楔作用の構成部分であるブッシュ及びプランジャとの展開斜視図である。

図１〜図３に示すように、チャックボデー１０は、収容部１１と蓋部１２とを有し、収容部１１と蓋部１２はボルトＢ１で固定されている。収容部１１の前盤部１３には、断面Ｔ字状のジョウガイド溝１５が設けられており、このジョウガイド溝１５にマスタージョウ５０が、チャック半径方向に摺動自在に係合されている。一方、収容部１１の円筒部１４内には、プランジャ２０がチャック軸線Ｊ方向に摺動自在に備えられている。

収容部１１には、前盤部１３側から内方に向けて、チャックボデー１０内への切粉の侵入を防ぐカバー８０が備えられ、そのカバー８０はボルトＢ４で固定されている。
マスタージョウ５０の前方面には、トップジョウ６０がボルトＢ５で固定されている。
このようなチャックボデー１０の収容部１１と蓋部１２と収容部１１内に支持されているプランジャ２０は、旋盤の図示しないスピンドルに対して、例えば６本のボルトＢ２により一体的に固定されている。

プランジャ２０のプランジャ後部２１には、ドローバー連結部３０がボルトＢ３で固定されており、そのドローバー連結部３０は従来公知のチャックと同様に、例えば図示しないシリンダにより駆動されるドローバーに連結される。
プランジャ２０には、第１の楔作用の主要構成の１つであるブッシュ孔２２が設けられており、このブッシュ孔２２は、チャック軸線Ｊに対して外向きに傾斜角θ１で傾斜して貫通されている。尚、本実施形態では、傾斜角θ１は、４０度としている。

ブッシュ４０は、前述のブッシュ孔２２にマスタージョウ５０と係合して収容されている。ブッシュ４０はブッシュ孔２２内を摺動可能となっており、ブッシュ４０の外周は、摺動面４３を有している。また、ブッシュ４０の収容角度は、ブッシュ孔２２の貫通穴と同様に、チャック軸線に対して傾斜角θ１（４０度）を有して収容されている。
ブッシュ４０は略円柱部材であり、マスタージョウ５０と係合する前方面に断面Ｔ字状の凹部４１が設けられている。この凹部４１には、後述のマスタージョウ５０の噛合面５４と噛合う噛合面４２が設けられている。
一方、ブッシュ４０は、後方面に接触面４４を有しており、接触面４４は後述する付勢手段である板バネ７０と接している。すなわち、ブッシュ４０は、ブッシュ孔２２と板バネ７０とマスタージョウ５０とで支持されるように備えられている。

蓋部１２は、板バネ７０が収納される溝１６が設けられている。
板バネ７０は、一端側は前述の蓋部１２の溝１６に収納されており、他端側はブッシュ４０と接触している。板バネ７０を使用することで、変形には大きな力が必要だが、強い付勢力を発生させることを可能としている。すなわち、容易には変形しがたい付勢手段を選定している。

図４に示すように、マスタージョウ５０は、その後方内方寄りに突出部５１を設けてある。この突出部５１はブッシュ４０の断面Ｔ字状の凹部４１と噛合するときに第２の楔作用を発生する楔部５２と、この楔部５２に直交しこれを力学的に補強する補強部５３とからなる切断端面形状Ｔ字形に形成されている。楔部５２の上端面には、ブッシュ４０の凹部４１と噛合する噛合面５４が設けられている。
このブッシュ４０の噛合面４２およびマスタージョウ５０の噛合面５４は、夫々チャック軸線Ｊに対して外向きに傾斜角θ２で形成されている。尚、本実施形態では、傾斜角θ２は、１５度としている。

以下に、動作の説明を図５〜図７を用いて説明をする。
図５は図１のチャック装置の動作状態を説明しており、ワークを把持していない状態、図６はワークとトップジョウが接触した瞬間の状態、図７はワークを把持した状態、を夫々示している。
なお、以下では、図面の左側を後方、右側を前方、そして図面の下側を径方と定義し、左側の方向を後方向、右側の方向を前方向、下側の方向を径方向とする。
チャック装置１のワーク把持動作は、例えば、図５から、図６、さらに図７といった流れで行われている。実際には、把持までは一連の動作で瞬時に行われている。

本実施形態のチャック装置１は、図５の状態で図示しないシリンダからの推力Ｑによりドローバーを後方へ引くと、ドローバーに連結されたドローバー連結部３０と、このドローバー連結部３０にボルトＢ３で締結されているプランジャ２０とが後方へ移動する。この時、プランジャ２０のブッシュ孔２２に摺動しているブッシュ４０の摺動面４３に、第１の楔作用によってプランジャ２０がブッシュ４０を後方へ押す力である力Ｐ１が発生する。この力Ｐ１がチャック軸線Ｊ方向から径方向の力Ｆ１に変換されることによって、ブッシュ４０は径方向へ移動する。

ここで、マスタージョウ５０の前方はチャックボデー１０に形成されたジョウガイド溝１５に係合されており、一方後方の突出部５１は、ブッシュ４０の凹部４１と係合している。
すなわち、ブッシュ４０が径方向へ移動すると、ブッシュ４０の凹部４１に係合されているマスタージョウ５０も、チャックボデー１０に形成されたジョウガイド溝１５に沿って径方向へ移動する。
また、マスタージョウ５０の前方には、ワークＷを把持するトップジョウ６０がボルトＢ５で締結されており、ワークＷに接触するまで移動する。
尚、ブッシュ４０は、チャック軸線Ｊに対しての傾斜角θ１の角度を有しており、この角度が大きければ、その分トップショウ６０の開閉ストローク量が大きくなる。

次に、図６を用いてトップジョウ６０がワークＷに接した瞬間の説明をする。
図６で示すように、図５と比較すると、ドローバーがドローバー連結部３０を後方にひくと、プランジャ２０は後方へ移動し、ブッシュ４０とマスタージョウ５０とトップジョウ６０は径方向へ移動している。
この状態で更にブッシュ４０に力Ｐ１が作用し続けると、ブッシュ４０の接触面４４が板バネ７０を後方へ押圧する。それによって、板バネ７０は弾性変形し、変形量分だけドローバー連結部３０とプランジャ２０とブッシュ４０とが後方へ移動する。この時の状態を図７で示す。

図７で示すように、マスタージョウ５０は、トップジョウ６０がワークＷを把持しているため径方向に動くことはできないが、ブッシュ４０が板バネ７０の変形量分だけ後方に移動し、更に径方向へも移動するため、ブッシュ４０の噛合面４２とマスタージョウ５０の噛合面５４とが摺動し、第２の楔作用が発生する。ブッシュ４０とマスタージョウ５０の夫々の噛合い面は、チャック軸線に対して傾斜角θ２の角度を有しているが、このθ２の角度を小さくすることでチャック軸線Ｊ方向の力Ｐ２が径方向の力Ｆ２に大きく増力される。そして、この力Ｆ２が、マスタージョウ５０とトップジョウ６０を介し、把持力Ｆ３となり、ワークＷの把持力を高めることが可能となる。

以上のように、本実施形態１のチャック装置１によると、コンパクトなチャック装置において、第１の楔作用の主要部材であるブッシュ４０の傾斜角θ１を可能な限り大きくすることで、トップジョウ６０の開閉ストローク量を大きくでき、第２の楔作用の主要部材であるブッシュ４０とマスタージョウ５０との夫々の噛合面４２、５４の傾斜角θ２を可能な限り小さくすることで、トップジョウ６０のワーク把持力を高めることができる。
また、傾斜角θ１を傾斜角θ２より大きくすることで、コンパクトなチャック装置１を提供することができる。

つまり、コンパクトなチャック装置１で、ワークの把持力が高く、トップジョウ６０の開閉ストローク量を大きくできるため、把持できるワークの径と重さの許容範囲が広い汎用性の高いチャック装置１を提供することができる。

（その他の実施形態）
以上のように、実施形態を説明したが、本発明は、その目的の範囲を逸脱しない限りにおいて、適宜変更してもよく、この実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態は、傾斜角θ１とθ２を夫々４０度と１５度とで実施しているが、チャックのインチサイズの大小により適宜変更することが可能である。
また、本実施形態では板バネ７０を使用しているが、板バネに限定にされるものではなく、変形させるには大きな力が必要だが、強い付勢力を発生させる部材であれば良く、例えば、皿バネなどであっても構わない。
また、本実施形態のプランジャ２０の外周は円形となっているが、プランジャ２０の外周の一部がチャックボデー１０を形成する円筒部に支持される形状であれば良く、例えば、おにぎり形状や円形部の一部を肉抜きした形状であっても構わない。
また、ブッシュ４０および、ブッシュ４０を収容するブッシュ孔２２は、チャック軸線Ｊ方向に対して外向きの傾斜角θ１で形成されているが、これに限らず、チャック軸線との成す傾斜方向を反転しても構わない。

以上のように、その他の実施形態によると、プランジャ２０は形状を肉抜きなどすることにより、チャック装置を軽量化することができる。
また、傾斜方向を反転することで、ワークの内径把握が可能となる。

以上説明したように、本発明にかかるチャック装置は、ワークを把持して旋回する、例えば旋盤機械等に搭載することができ、大径ワークの把握やワークを高い把持力で把持することができる。

１ チャック装置
１０ チャックボデー
１５ ジョウガイド溝
２０ プランジャ
４０ ブッシュ
４１ 凹部
５０ マスタージョウ
５１ 突出部
６０ トップジョウ
７０ 板バネ
θ１、θ２ 傾斜角
Ｊ チャック軸線

Claims (3)

1. 一端側にジョウガイド溝を設けたチャックボデーと、前記ジョウガイド溝に係合されチャック半径方向に摺動自在なマスタージョウと、該マスタージョウに締結されたトップジョウと、前記チャックボデー内でチャック軸線方向に摺動自在なプランジャと、を備えるチャック装置であって、
   前記プランジャはその一部に前記マスタージョウと係合して第１の楔作用を行うブッシュを収容し、
   前記チャックボデーの他端の内方側に前記ブッシュを付勢する付勢手段を有し、
   前記ブッシュはチャック軸線に対して傾斜角θ１を有し、
   前記マスタージョウの後端は断面Ｔ字状の突起部を有し、
   該突起部と前記ブッシュとの係合面はチャック軸線に対して傾斜角θ２を有し、
   前記ブッシュは一端側に前記マスタージョウと係合し第２の楔作用を行う断面Ｔ字状の凹部を有し、
   前記傾斜角θ１は前記傾斜角θ２より大きい構成であることを特徴とするチャック装置。
2. 前記付勢手段は、前記チャックボデーの後端の内方側に設けた板バネであることを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記ブッシュは、チャック軸線との成す傾斜方向を反転可能であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のチャック装置。

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