JP2751723B2 - パワー式三つ爪チャッキング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リング状のワークに旋
削あるいは研削等の機械加工を施す際に、そのワークを
外径チャック方式でチャッキングするパワー式三つ爪チ
ャッキング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば図９に示すように、ベベルギヤあ
るいはハイポイトギヤに代表されるようなリング状のワ
ークＷに砥石Ｇによって研削加工を施す場合に、ワーク
Ｗをチャッキングするためにパワー式の三つ爪チャッキ
ング装置が用いられている。この従来のパワー式三つ爪
チャッキング装置は、チャックボディ５１側のワーク着
座部５２に対してワークＷを押し付けながら外径チャッ
ク方式でチャッキングするもので、そのチャックボディ
５１の円周方向の三等分位置に設けられた三つのチャッ
ク爪５３は、各チャック爪５３が共有する単一のチャッ
クシリンダ５４の伸縮動作に応じ球面軸受５５を介して
揺動してチャッキング，アンチャッキング動作するよう
になっている。なお、チャックシリンダ５４のピストン
ロッド５６と各チャック爪５３は中間部材５７によって
連結されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のパ
ワー式三つ爪チャッキング装置においては、各チャック
爪５３の均等なチャッキング力でワークＷをチャッキン
グしているだけであるため、チャックボディ５１の回転
運動に伴って、ワークＷのうちそれぞれのチャック爪５
３でチャッキングされている部分が砥石Ｇによる加工位
置に位置した場合には、各チャック爪５３には砥石Ｇの
切り込み送りや研削抵抗によってそのチャック爪５３を
外側に押し拡げるような力がはたらくことになる。その
結果、ワークＷのうち砥石Ｇによる研削部分が偏心し、
ワークＷの真円度やその内外周面の同芯度（同軸度）不
良を招くこととなって加工精度の向上が望めない。

【０００４】また、上記砥石Ｇの切り込み送りや研削抵
抗に対抗し得るだけのチャッキング力をもってワークＷ
をチャッキングした場合には、逆にそのチャッキング力
によってワークＷそのものに歪みが生じ、上記と同様に
真円度あるいは同軸度不良を招くこととなって好ましく
ない。

【０００５】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、それぞれのチャック爪のチャッキング力を
その回転方向位置に応じて可変制御することで上記のよ
うな真円度不良や同軸度不良を防止した構造を提供しよ
うとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、工作機械の主
軸に装着され、リング状のワークを外径チャック方式で
チャッキングした上で前記ワークの円周方向の一部に工
具を押し当てて所定の機械加工を行うパワー式三つ爪チ
ャッキング装置において、チャックボディの円周方向の
三等分位置に個別に設けられたチャック爪と、前記チャ
ックボディのうち各チャック爪に対応する位置に個別に
設けられて、対応するチャック爪を個別にチャッキン
グ，アンチャッキング動作させるチャックシリンダと、
前記三つのチャック爪によってチャッキングされたワー
クのうち各チャック爪に対応する部分がチャックボディ
の回転に伴って順次前記工具による加工位置に位置した
時に、その加工位置に対応するチャック爪のチャックシ
リンダ圧力を増圧させて、前記加工位置に対応するチャ
ック爪のチャッキング力をそれ以外のチャック爪のチャ
ッキング力よりも増大させるチャッキング力制御手段と
から構成されていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】この構造によると、砥石等による加工位置に位
置したチャック爪のチャックシリンダ圧力を増圧させ
て、前記加工位置に対応するチャック爪のチャッキング
力をそれ以外のチャック爪のチャッキング力よりも増大
させると、工具の切り込み送りやその抵抗による力と増
大されたチャック爪のチャッキング力とが拮抗して、前
記切り込み送りやその抵抗による力が相殺される。その
結果として、真円度不良や同軸度不良を招くことなしに
ワークに所定の機械加工を施すことができる。

【０００８】

【実施例】図１，２は本発明の一実施例を示す図で、図
９と同様にリング状のワークＷに砥石Ｇによる研削加工
を施すためのパワー式三つ爪チャッキング装置の例を示
している。

【０００９】図１，２に示すように、ワークヘッド１に
はプーリ２およびベルト３により回転駆動されるスピン
ドル（主軸）４がベアリング５を介して回転可能に支持
されており、このスピンドル４の先端にパワー式三つ爪
チャッキング装置６が装着されている。

【００１０】前記パワー式三つ爪チャッキング装置６の
チャックボディ７は前後に分割された二つのブロック
８，９により構成され、その前側のブロック９にはワー
クＷの位置決め基準となる受け駒１０がホルダプレート
１１を介して固定されている一方、前記ブロック９の円
周方向の三等分位置にはチャック爪１２，１３，１４が
球面軸受１５を介して揺動可能に支持されている。そし
て、前記チャック爪１２，１３，１４は爪本体１６と軸
部１７とから構成され、軸部１７は球面軸受１５の球状
体に摺動可能に内挿されているとともに、軸部１７の他
端部はピン１８を介して各チャック爪１２，１３，１４
ごとに独立したアーム２０に連結されている。

【００１１】また、前記スピンドル４およびチャックボ
ディ６の中心部にはそれらを貫通するドローバー２１が
その軸心方向にスライド可能に設けられており、ドロー
バー２１の先端部には駒２２が装着され、この駒２２に
対して前記アーム２０がそれぞれに係合して相互に連結
されている。

【００１２】前記スピンドル４の後端部にはピストン２
３を有する複動タイプのメインシリンダ（油圧シリン
ダ）２４が設けられており、ピストン２３はドローバー
２１の後端部に一体に固定されている。したがって、メ
インシリンダ２４によりドローバー２１を進退させるこ
とで駒２２およびアーム２０を介して各チャック爪１
２，１３，１４がチャッキング，アンチャッキング動作
するようになっている。なお、前記メインシリンダ２４
の後端部側には、スピンドル４の回転を許容しながらメ
インシリンダ２４の油圧の供給排出を行うためのスリッ
プリング２５が設けられている。

【００１３】前記チャックボディ６を構成している後側
のブロック８には、各チャック爪１２，１３，１４に個
別に対応するばね付き単動タイプの三つのチャックシリ
ンダ（油圧シリンダ）２６，２７，２８が形成されてい
る。そして、各チャックシリンダ２６，２７，２８のピ
ストンロッド２９は各チャック爪１２，１３，１４に個
別に対応するアーム２０に連結されている。したがっ
て、各チャック爪１２，１３，１４は前述したようにメ
インシリンダ２４の作動によりドローバー２１を介して
チャッキング，アンチャッキング動作するとともに、チ
ャックシリンダ２６，２７，２８の作動によってもまた
それぞれのチャック爪１２，１３，１４が個別にチャッ
キング，アンチャッキング動作するようになっている。

【００１４】また、前記ブロック８の外周には各チャッ
クシリンダ２６，２７，２８に個別に対応するばね付き
単動タイプの三つのピストンポンプ３０，３１，３２が
設けられており、各ピストンポンプ３０，３１，３２の
一方の室３３には所定の作動油が封入されている。そし
て、各ピストンポンプ３０，３１，３２の一方の室３３
は対応するチャックシリンダ２６，２７，２８の一方の
室３４に通路３５を介して連通している。

【００１５】前記ブロック８の外周には図３〜６に示す
ようにカムリング３７が装着されており、このカムリン
グ３７はその両側に設けたヒンジピン３８を回転中心と
してブロック８に回転可能に支持されている。そして、
前記カムリング３７には、ワークヘッド１側に設けた多
点停止タイプの単一の切換シリンダ（油圧シリンダ）３
９のピストンロッド４０が連結されており、したがって
カムリング３７は切換シリンダ３９の伸縮に応じてスピ
ンドル４の前後方向に傾動変位可能となっている。な
お、前記切換シリンダ３９の設置位置は、チャックボデ
ィ７の円周方向において砥石Ｇによる研削加工位置と一
致している。

【００１６】前記カムリング３７は、図３〜６に示すよ
うにリング本体４１とカバー４２とから構成され、それ
ら両者の間には断面略円形状の案内溝４３が全周にわた
って形成されており、この案内溝４３に対して各ピスト
ンポンプ３０，３１，３２のピストンロッド４４の一端
すなわち球状のピボット部４５がはめ合わされている。
したがって、スピンドル４とともにチャッキング装置６
が回転すれば前記各ピストンポンプ３０，３１，３２の
ピボット部４５が前記カムリング３７の案内溝４３に案
内されながら回転することになる。

【００１７】前記カムリング３７を傾動変位させるため
の切換シリンダ３９は、図１に示すようにサーボバルブ
４６を介してＮＣコントローラ４７により制御されるよ
うになっており、前記カムリング３７は図７に示すよう
にスピンドル４の軸心に対して直角な姿勢である中立位
置Ｐのほかに、第１傾斜位置Ｐ１と第２傾斜位置Ｐ２の
二段階に切換可能となっている。したがって、前記カム
リング３７の傾斜角度に応じて各ピストンポンプ３０，
３１，３２のピストンロッド４４の位置が変化し、それ
によって各ピストンポンプ３０，３１，３２と連通して
いるそれぞれのチャックシリンダ２６，２７，２８の出
力であるチャッキング力が可変制御されるようになって
いる。このように、前記ピストンポンプ３０，３１，３
２とカムリング３７および切換シリンダ３９等によっ
て、各チャック爪１２，１３，１４のチャッキング力を
可変制御するためのチャッキング力制御手段５０が構成
されている。

【００１８】したがって、本実施例構造によれば、図
１，７に示すカムリング３７が中立位置Ｐにあり、かつ
各チャック爪１２，１３，１４がアンチャッキング状態
にある状態で、ワークＷを受け駒１０に押し付けた上で
メインシリンダ２４の室４８に油圧を導入する。これに
より、ドローバー２１が後方に引っ張られることから、
駒２２およびアーム２０を介して各チャック爪１２，１
３，１４がチャッキング動作してワークＷが各チャック
爪１２，１３，１４によって堅固にチャッキングされ
る。この時、各チャックシリンダ２６，２７，２８がそ
れぞれに対応するピストンポンプ３０，３１，３２と連
通していることから、各チャックシリンダ２６，２７，
２８のピストンは前記アーム２０の動きに追従する。ま
た、ワークＷには各チャック爪１２，１３，１４に共通
のメインシリンダ２４によってチャッキング力が付与さ
れているだけであるから、各チャック爪１２，１３，１
４によるワークＷのチャッキング力は互いに等しいもの
となっている。

【００１９】上記のように各チャック爪１２，１３，１
４によってワークＷがチャッキングされたならばメイン
シリンダ２４の室４８への油圧導入を断ち、同時に各チ
ャック爪１２，１３，１４に付随しているチャックシリ
ンダ２６，２７，２８の室３４に油圧を導入する。その
結果、それまで各チャック爪１２，１３，１４にはメイ
ンシリンダ２４によってチャッキング力が付与されてい
たのに対して、各チャック爪１２，１３，１４にはそれ
ぞれのチャック爪１２，１３，１４に付随しているチャ
ックシリンダ２６，２７，２８によってチャッキング力
が付与されるようになって、各チャック爪１２，１３，
１４は従前のままワークＷをチャッキングし続ける。

【００２０】この時、各チャック爪１２，１３，１４に
は対応するチャックシリンダ２６，２７，２８によって
個別にチャッキング力が付与されているものの、カムリ
ング３７が中立位置にあるために各チャック爪１２，１
３，１４のチャッキング力は互いに等しく、仮にスピン
ドル４が回転駆動されたとしても各チャック爪１２，１
３，１４は均等なチャッキング力でワークＷをチャッキ
ングし続ける。

【００２１】そして、上記のようにワークＷがチャッキ
ングされたならば、粗研削および仕上研削の順に砥石Ｇ
によって研削加工が施されるものとすると、ＮＣコント
ローラ４７からの指令により切換シリンダ３９が伸長動
作してカムリング３７を第２の傾斜位置（傾斜角度は例
えば１０度）Ｐ２まで傾ける。すなわち、図７に示すよ
うにピン３８を回転中心とするカムリング３７は、その
上半部がピン３８よりも前方側に位置し、かつ下半部が
ピン３８よりも後方側に位置するように傾けられる。

【００２２】このようにしてカムリング３７が第２の傾
斜位置Ｐ２まで傾けられると、このカムリング３７の案
内溝４３に各ピストンポンプ３０，３１，３２のピボッ
ト部４５が案内されながらチャッキング装置６全体が回
転することから、その回転に伴って各ピストンポンプ３
０，３１，３２のピストンロッド４４が順次スライドす
ることになる。

【００２３】すなわち、図１，２および図７に示すよう
にスピンドル４の軸心を通る鉛直軸線上において切換シ
リンダ３９の位置と砥石Ｇによる加工位置とが一致して
いることから、例えば一つのチャック爪１２が加工位置
に位置した時にはそのチャック爪１２に付随するピスト
ンポンプ３０のピストンロッド４４がカムリング３７の
傾斜によって前方に押される一方、逆に残りの二つのチ
ャック爪１３，１４に付随しているピストンポンプ３
１，３２のピストンロッド４４は前記カムリング３７の
傾斜によって後方に引き戻される。

【００２４】そして、前述した一つのピストンポンプ３
０のピストンロッド４４が押し込まれると、ピストンポ
ンプ３０は室３３の油圧をチャックシリンダ２６の室３
４に送り込んでそのチャックシリンダ２６の出力圧力を
増圧させ、結果的にはチャック爪１２によるワークＷの
チャッキング力を増大させる。逆に他の二つのチャック
爪１３，１４に付随しているピストンポンプ３１，３２
のピストンロッド４４はカムリング３７によって後方に
引き戻されることから、そのピストンポンプ３１，３２
の室３３の容積の拡大によりチャックシリンダ２７，２
８の油圧が低下し、結果的にはチャック爪１３，１４に
よるワークＷのチャッキング力が弱められる。

【００２５】したがって、上記のようにワークＷのうち
いずれか一つのチャック爪１２もしくは１３または１４
でチャッキングされている部分が砥石Ｇによる加工位置
に位置した時には、その加工位置に位置したチャック爪
のチャッキング力が他の二つのチャック爪のチャッキン
グ力よりも相対的に強められることから、仮に砥石Ｇに
よる切り込み送りやそれに伴う研削抵抗が作用したとし
ても、それらの力と特定のチャック爪の増圧されたチャ
ッキング力との拮抗によって研削抵抗等が相殺され、砥
石Ｇによる加工位置でのワークＷの偏心や歪みの発生を
防止できる。

【００２６】図８は上記の各チャック爪１２，１３，１
４の回転位相とチャッキング力との関係を示したもの
で、同図から明らかなように各チャック爪１２，１３，
１４が順次砥石Ｇによる加工位置Ｑに位置することでそ
の加工位置Ｑに位置した一つのチャック爪１２，１３，
１４のいずれかのチャッキング力が増強され、このよう
な動作がスピンドル４の一回転ごとに繰り返される。

【００２７】一方、粗研剤から仕上研削に移行する際に
は、図１，７に示すようにＮＣコントローラ４７からの
指令により切換シリンダ３９はカムリング３７を第１の
傾斜位置Ｐ１（傾斜角度は例えば５度）まで傾ける。こ
の場合にも、各ピストンポンプ３０，３１，３２はその
回転位置に応じて上記と同様に各チャック爪１２，１
３，１４のチャッキング力の増圧作用を発揮するもの
の、仕上研削時の砥石Ｇの切り込み送りや研削抵抗が粗
研剤の場合に比べて小さく、しかもカムリング３７の傾
斜角も粗研削の場合よりも小さいために、砥石Ｇによる
加工位置でのチャック爪１２，１３，１４のチャッキン
グ力もまたその増圧の度合が粗研削の場合よりも小さく
なる。

【００２８】そして、アンチャッキング動作時には、各
チャックシリンダ２６，２７，２８への油圧導入を断
ち、前記カムリング３７を中立位置Ｐに戻した上でメイ
ンシリンダ２４の室４９に油圧を導入する。これにより
ドローバー２１が前進して各チャック爪１２，１３，１
４がアンチャッキング動作することでワークＷが解放さ
れる。

【００２９】ここで、前記実施例では研削加工を例にと
って説明したが、本発明は研削以外の旋削等に適用でき
ることはもちろんである。また、図１，７のピストンポ
ンプ３０，３１，３２を通常の油圧シリンダに置き代え
るか、もしくはチャックシリンダ２６，２７，２８のピ
ストンロッドに個別に別の油圧シリンダを連結し、いず
れか一つのチャック爪が加工位置に位置したことをセン
サー等により電気的に検出して、その加工位置のチャッ
ク爪のチャックシリンダに付随する油圧シリンダによっ
て該当するチャックシリンダの増圧作用を行わせるよう
にしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、三つのチ
ャック爪でチャッキングされたワークのうちいずれか一
つのチャック爪でチャッキングされた部分が砥石等の工
具による加工位置に位置した時に、その加工位置に対応
するチャック爪のチャッキング力を他のチャック爪のチ
ャッキング力よりも増大させるようにしたため、特定位
置のチャック爪のチャッキング力の増大のために工具に
よる切り込み送りや切削抵抗等に対して十分に対抗でき
るようになる。その結果、ワークの偏心や歪みの発生が
なくなってワークの真円度不良や円筒度不良を未然に防
止することができるとともに、加工品質が大幅に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】図１の右側面図。

【図３】図１に示すカムリングの正面図。

【図４】図３の平面図。

【図５】図３の左側面図。

【図６】図５のＡ部拡大図。

【図７】図１の構造を簡略化した構成説明図。

【図８】各チャック爪の回転位相とチャッキング力との
関係を示す特性図。

【図９】従来の三つ爪チャッキング装置の一例を示す構
成説明図。

【符号の説明】

４…スピンドル（主軸） ６…三つ爪チャッキング装置 ７…チャックボディ １２，１３，１４…チャック爪 ２１…ドローバー ２６，２７，２８…チャックシリンダ ３０，３１，３２…ピストンポンプ ３７…カムリング ３９…切換シリンダ ５０…チャッキング力制御手段 Ｇ…砥石（工具） Ｗ…ワーク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸に装着され、リング状の
   ワークを外径チャック方式でチャッキングした上で前記
   ワークの円周方向の一部に工具を押し当てて所定の機械
   加工を行うパワー式三つ爪チャッキング装置において、 チャックボディの円周方向の三等分位置に個別に設けら
   れたチャック爪と、 前記チャックボディのうち各チャック爪に対応する位置
   に個別に設けられて、対応するチャック爪を個別にチャ
   ッキング，アンチャッキング動作させるチャックシリン
   ダと、 前記三つのチャック爪によってチャッキングされたワー
   クのうち各チャック爪に対応する部分がチャックボディ
   の回転に伴って順次前記工具による加工位置に位置した
   時に、その加工位置に対応するチャック爪のチャックシ
   リンダ圧力を増圧させて、前記加工位置に対応するチャ
   ック爪のチャッキング力をそれ以外のチャック爪のチャ
   ッキング力よりも増大させるチャッキング力制御手段、 とから構成されていることを特徴とするパワー式三つ爪
   チャッキング装置。