JP4072888B2 - Chuck - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄肉円筒ワークの把握に好適なチャックに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
薄肉円筒ワークは軟弱で歪みやすいため、従来から、チャック円周方向に多数の把握部を配列して、把握力を分散させる技術が提案されている。例えば、特開平10−249614号公報(第1従来例)には、チャックボディに多数の油圧シリンダを放射状に配列し、各シリンダのロッドでワークを把握するチャックが示されている。特公昭57−46964号公報(第2従来例)には、チャック軸線方向の1箇所に9個の把握爪を配設し、そのうち3個の把握爪がワークを芯出しするまで、残り6個の把握爪を変位可能に設けたチャックが示されている。実開昭55−31532号公報(第3従来例)には、チャック中心軸に垂直な複数の平面上に、それぞれ揺動する3つの把握爪を配置し、これらの把握爪により芯出しと把握とを行って、各平面内においてワークの中心と把握中心とが一致するようにしたチャックが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第1従来例のチャックによると、油圧シリンダが放射状に配列されているので、高速回転時に、遠心力がピストンに作用して把握力を低下させる問題点があった。第2従来例のチャックによると、全ての把握爪がチャック軸線方向の1箇所に配設されていため、チャック軸線方向に長いワークを重切削する場合に、切削抵抗によるモーメントに対して充分な剛性を確保できない問題点があった。第3従来例のチャックでは、各垂直面内の各3つの把握爪はそれぞれ半径方向に等距離移動して把握するものであるから、このように等距離移動する把握爪をそれ以上追加しても、ワーク外径精度のバラツキによりワークを把握できない把握爪が発生することになり、ワークを均一に把握できない。また、1つの把握箇所における把握荷重を小さくするために、各平面内に位置するそれぞれ3つの把握爪の把握部を揺動するようにして、ワーク把握箇所を6点としているが、把握箇所をそれ以上とすることはできず、一層の重切削には向かない問題点があった。
【0004】
そこで、本発明の課題は、遠心力による把握力の低下を抑え、剛性を高め、外径寸法にバラツキのあるワークを精度よく把握して、高速回転、重切削、高精度加工に適応でき、特に薄肉円筒ワークの把握に好適なチャックを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1の発明によるチャックは、チャックボディの前後2位置にそれぞれ多数のマスタージョウをチャック半径方向へ移動可能に支持し、前側の3つのマスタージョウにワークを芯出しする前芯出ジョウを設け、前側の残り複数のマスタージョウに前芯出ジョウより遅れてワークを把握する前把握ジョウを設け、後側の3つのマスタージョウにワークを芯出しする後芯出ジョウを設け、後側の残り複数のマスタージョウに後芯出ジョウより遅れてワークを把握する後把握ジョウを設け、全部のマスタージョウにチャック軸線方向に長いウエッジバーを楔部を介し長手方向へ移動可能に結合し、チャックボディに、ウエッジバーを案内する案内孔を形成するとともに、ウエッジバーをチャック軸線方向へ駆動する駆動機構を設け、前記駆動機構を、全部のウエッジバーが貫通する第1スパイダと、第1スパイダをチャック軸線方向へ駆動する駆動部材と、前芯出ジョウに連なる各ウエッジバーをチャック軸線方向へ一体移動可能に連結する第2スパイダと、後芯出ジョウに連なる各ウエッジバーをチャック軸線方向へ一体移動可能に連結する第3スパイダと、第1スパイダの動力を第2スパイダに伝える第1バネ部材と、第1スパイダの動力を第3スパイダに伝える第2バネ部材と、第1スパイダの動力を前後の把握ジョウに連なる各ウエッジバーにそれぞれ別々に伝える第3バネ部材とから構成したことを特徴とする。
【0008】
請求項2の発明によるチャックは、チャックボディとウエッジバーとの間の摩擦力を有効利用して、遠心力による把握力の低下を確実に防止するために、第1、第2及び第3スパイダに、ウエッジバーがチャック半径方向の隙間を介して貫通する孔を形成したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1〜図4に示すように、この実施形態のチャックにおいては、チャックボディ1の前部に保持筒2が一体的に突設され、保持筒2の外周に防塵カップ3が嵌着されている。チャックボディ1の後端面にはバックプレート4がボルト5で組み付けられ、バックプレート4に複数の孔6(図2参照)が形成され、孔6に挿入されるボルト7によってチャックが旋盤等の主軸に取り付けられる。
【0010】
保持筒2の前端部には、円周方向に9個の前孔9が40°の等角度間隔をおいてチャック半径方向に貫設され、各前孔9に前マスタージョウ10が摺動可能に挿入されている。保持筒2の後端部には、円周方向に9個の後孔11が前孔9と20°異なる位相に40°の等角度間隔をおいてチャック半径方向に貫設され、各後孔11に後マスタージョウ12が摺動可能に挿入されている。これにより、チャックボディ1の前後2位置に全部で18本のマスタージョウ10,12がチャック軸線周りの異なる位相に20°の等角度間隔をおいて配列されている(図3参照)。
【0011】
9本の前マスタージョウ10のうち、120°の等角度間隔をおいて位置する3本のマスタージョウ10Aには、薄肉円筒ワークWの前端を芯出しする前芯出ジョウ14が設けられている。残り6本の前マスタージョウ10には、前芯出ジョウ14より遅れてワークWの前端を把握する前把握ジョウ15が設けられている。これらのジョウ14,15はホルダ16の内面に固着され、ホルダ16はスペーサ17を介しボルト18により前マスタージョウ10の内端に取り付けられている。
【0012】
なお、スペーサ17の厚みを調節することにより、マスタージョウ10(10A)に対するジョウ14,15の半径方向の取付位置が、把握するワークの外径寸法に合わせて設定されている。
【0013】
9本の後マスタージョウ12のうち、120°の等角度間隔をおいて位置する3本の後マスタージョウ12Aには、薄肉円筒ワークWの後端を芯出しする後芯出ジョウ21が設けられ、残り6本の後マスタージョウ12には、後芯出ジョウ21より遅れてワークWの後端を把握する後把握ジョウ22が設けられている。これらのジョウ21,22は、前側のジョウ14,15と同様の取付構造により後マスタージョウ12の内端に取り付けられている。
【0014】
前後のマスタージョウ10(10A),12(12A)にはチャック軸線方向に長いウエッジバー24が組み付けられ、チャックボディ1の保持筒2に各ウエッジバー24を別々にチャック軸線方向へ摺動自在に案内する案内孔25が形成されている。図6及び図7に示すように、ウエッジバー24の前端部には扁平部26が形成され、扁平部26の両側面に突条楔部27が前下がりの斜状に突設されている。マスタージョウ10,12には扁平部26が嵌合する半径方向溝28が形成され、半径方向溝28に突条楔部27に噛み合う溝状楔部29が凹設されている。
【0015】
そして、ウエッジバー24は全部のマスタージョウ10,12に楔部27,29を介して長手方向へ摺動可能に結合され、各マスタージョウ10,12がウエッジバー24の後退時に閉鎖され、前進時に開放される。なお、芯出ジョウ14,21に連なる6本のウエッジバー24と、把握ジョウ15,22に連なる12本のウエッジバー24とでは、楔部27,29のチャック軸線方向の噛合位置が僅かに相違し、ウエッジバー24の前進端で、把握ジョウ15,22が芯出ジョウ14,21より僅かに大径の円周上に位置し、ウエッジバー24の後退時に、把握ジョウ15,22が芯出ジョウ14,21より遅れてワークWを把握するようになっている。
【0016】
図1、図2に示すように、チャックボディ1の内部には、各ウエッジバー24をチャック軸線方向へ駆動する駆動機構32が設置されている。駆動機構32は3つのスパイダ33,34,35をチャック軸線方向へ移動可能に備え、中間の第1スパイダ33はチャックボディ1に固定したガイド部材36の小径部により案内され、後側の第2スパイダ34は第1スパイダ33のボス部により案内され、前側の第3スパイダ35はガイド部材36の大径部によって案内される。
【0017】
第1スパイダ33のボス部はボルト38によりドロースクリュー39に結合され、ドロースクリュー39は図示しない外部アクチュエータ(例えば、主軸側に設置された回転シリンダ)に連結され、このドロースクリュー39により第1スパイダ33をチャック軸線方向へ駆動する駆動部材が構成されている。また、第1スパイダ33の外周部には18個の孔40が形成され、各孔40に全部のウエッジバー24がチャック半径方向の隙間(案内孔25とウエッジバー24との摺動隙間より大きい隙間)gを介して別々に貫通されている。
【0018】
図5に示すように、第2スパイダ34には3個の孔41が形成され、各孔41に前芯出ジョウ14に連なる3本のウエッジバー24の後端がチャック半径方向の隙間gを介し別々に貫通されている。第2スパイダ34の背面側には抜止板44が配置され、ボルト43で各ウエッジバー24の後端面に固定されている。第1スパイダ33と第2スパイダ34との間のウエッジバー24には第1圧縮バネ45が嵌挿され、そのばね力により第2スパイダ34が後方へ押されて抜止板44に当接されている。この構成により、前芯出ジョウ14に連なる3本のウエッジバー24が第2スパイダ34にチャック軸線方向へ一体移動可能に連結され、第1スパイダ33の動力が第1圧縮バネ45を介して第2スパイダ34に伝えられる。
【0019】
図1に示すように、第3スパイダ35には18個の孔42が形成され、各孔42に全部のウエッジバー24がチャック半径方向の隙間gを介して別々に貫通され、そのうち後芯出ジョウ21に連なる3本のウエッジバー24は中間部の鍔部46及びネジ48により第3スパイダ35にチャック軸線方向へ一体移動可能に連結されている。これら3本のウエッジバー24の後端にはバネ受け47が設けられ、バネ受け47と第1スパイダ33との間のウエッジバー24に第2圧縮バネ49が嵌挿され、この圧縮バネ49を介して第1スパイダ33の動力が第3スパイダ35に伝えられる。
【0020】
一方、図2に示すように、前把握ジョウ15及び後把握ジョウ22に連なる計12本のウエッジバー24の後端には、バネ受け50がボルト51で固定され、第2スパイダ34には、ウエッジバー24の後退時にボルト51の頭部を逃がす逃し孔52が設けられている。そして、バネ受け50と第1スパイダ33との間のウエッジバー24に第3圧縮バネ53が嵌挿され、この圧縮バネ53を介して第1スパイダ33の動力が前後の把握ジョウ15,22に連なる12本のウエッジバー24にそれぞれ別々に伝達される。
【0021】
なお、ガイド部材36の内側にはワークストッパ55がチャック軸線方向へ進退自在に収容され、主軸側の外部アクチュエータ(図示略)によりスクリューロッド56及びドロースリーブ57を介して駆動され、ワークWをチャック軸線上で位置決めできるようになっている。
【0022】
次に、上記のように構成されたチャックの作用について説明する。チャックの休止状態においては、ワークストッパ55が後退端位置で停止し、ドロースクリュー39及び第1スパイダ33が前進端位置で停止し、全部の圧縮バネ45,49,53が伸び、全部のウエッジバー24が前進端位置で停止し、全部のマスタージョウ10,12がチャック半径方向外側に開き、全部のジョウ14,15,21,22が全開位置で停止している。
【0023】
薄肉円筒ワークWの加工に際しては、ワークストッパ55を前進し、ワークWを挿入してストッパ55で位置決めしたのち、ドロースクリュー39で第1スパイダ33を後退する。これにより、図5に示すように、第1圧縮バネ45を介し第2スパイダ34が後退し、前芯出ジョウ14に連なる3本のウエッジバー24が後退し、楔部27,29の楔作用によって、3本の前マスタージョウ10Aが閉じ、3つの前芯出ジョウ14がワークWの前端3箇所を芯出しする。このとき、各ウエッジバー24が第2スパイダ34に一体移動可能に連結されているので、3つの前芯出ジョウ14が同等量閉じて、ワークWの前端を正確に芯出しすることができる。
【0024】
また、第1スパイダ33の後退により、図1に示すように、第2圧縮バネ49を介し第3スパイダ35が後退し、後芯出ジョウ21に連なる3本のウエッジバー24が後退し、楔部27,29の楔作用によって、3本の後マスタージョウ12Aが閉じ、3つの後芯出ジョウ21がワークWの後端3箇所を芯出しする。このときも、各ウエッジバー24が第3スパイダ35に一体移動可能に連結されているので、3つの後芯出ジョウ21がチャック半径方向へ同等量閉じ、ワークWの後端を前芯出ジョウ14と同じタイミングで正確に芯出しすることができる。
【0025】
ワークWの芯出後には、第1スパイダ33のさらなる後退により、図2に示すように、第3圧縮バネ53を介し前後の把握ジョウ15,22に連なる12本のウエッジバー24が後退し、楔部27,29の楔作用によって、6本の前マスタージョウ10と6本の後マスタージョウ12とが同時に閉じる。そして、6つの前把握ジョウ15がワークWの前端6箇所を把握するとともに、6つの後把握ジョウ22がワークWの後端6箇所を把握する。このときは、第3圧縮バネ53のバネ力が各ウエッジバー24にそれぞれ別々に作用しているので、ワークWの把握箇所に外径寸法のバラツキがある場合でも、これを第3圧縮バネ53で吸収して、ワークWの前後両端を把握ジョウ15,22によって精度よく把握でき、もって、旋盤等による高精度加工が可能となる。
【0026】
また、把握ジョウ15,22と同時に前後の芯出ジョウ14,21もワークWを把握するので、ワークWの前端及び後端をそれぞれ9箇所ずつ強力に把握できて、旋盤等による重切削が可能となる。しかも、18本のマスタージョウ10,12はチャック軸線周りの異なる位相に等角度間隔をおいて配列されているため、全部のジョウ14,15,21,22がワークWの前端全周と後端全周とをそれぞれ均一な力で把握でき、薄肉円筒ワークWの変形を確実に防止することができる。
【0027】
この把握状態で、チャックを回転すると、マスタージョウ10,12に作用する遠心力により楔部27,29の楔作用を介してウエッジバー24を前方へ移動させてジョウ14,15,21,22を開かせようとする。しかし、全部のウエッジバー24が保持筒2の案内孔25に挿入されるとともに、スパイダ33,34,35の孔40,41,42に隙間gを介して貫通されているので、ウエッジバー24が遠心力で案内孔25の内面に強く押し付けられ、チャックボディ1に大きな摩擦力が発生し、この摩擦力でウエッジバー24のチャック軸線方向前方への移動が阻止される。従って、ジョウ14,15,21,22の把握力低下を確実に防止でき、もって、チャックの高速回転が可能となる。
【0028】
なお、マスタージョウ10,12の本数及び配列間隔は前記実施形態に限定されるものではなく、ワークWの外径寸法、厚さ寸法、材質等に応じて適宜に変更することができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、チャック各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
【0029】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1の発明によれば、チャックボディの前後2位置にそれぞれ複数の芯出ジョウ及び把握ジョウを配列し、これらのジョウに連なるウエッジバーをチャックボディの案内孔に挿入したので、遠心力による把握力の低下を抑え、かつ剛性を高め、外形寸法にバラツキのあるワークをも精度よく把握して、重切削、高精度加工に適応させることができ、特に薄肉円筒ワークの把握に好適に使用可能となる。特に、芯出ジョウに連なるウエッジバーと、把握ジョウに連なるウエッジバーへの動力を別々に伝えるような駆動機構を有することにより、1つの駆動部材で芯出及び把握精度をより一層向上させて、薄肉円筒ワークを精度よく把握できる効果がある。
【0032】
請求項2の発明によれば、3つのスパイダにウエッジバーをチャック半径方向の隙間を介して貫通したので、チャックボディとウエッジバーとの間の摩擦力を有効利用して、遠心力による把握力の低下を確実に防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すチャックの断面図である。
【図2】図1と異なる位相におけるチャックの断面図である。
【図3】図1のチャックの正面図である。
【図4】図3の中心部分の拡大図である。
【図5】図3のA−A線断面図である。
【図6】図1のB−B線断面図である。
【図7】図1のC−C線断面図である。
【符号の説明】
1・・チャックボディ、10・・前マスタージョウ、12・・後マスタージョウ、14・・前芯出ジョウ、15・・前把握ジョウ、21・・後芯出ジョウ、22・・後把握ジョウ、24・・ウエッジバー、25・・案内孔、27・・楔部、29・・楔部、32・・駆動機構、33・・第1スパイダ、34・・第2スパイダ、35・・第3スパイダ、39・・ドロースクリュー、40,41,42・・孔、45・・第1圧縮バネ、49・・第2圧縮バネ、53・・第3圧縮バネ、55・・ワークストッパ、g・・隙間、W・・ワーク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a chuck suitable for grasping a thin cylindrical workpiece.
[0002]
[Prior art]
Since a thin cylindrical workpiece is soft and easily distorted, conventionally, a technique has been proposed in which a large number of grasping portions are arranged in the chuck circumferential direction to disperse the grasping force. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-249614 (first conventional example) shows a chuck in which a number of hydraulic cylinders are arranged radially in a chuck body and a workpiece is grasped by a rod of each cylinder. In Japanese Patent Publication No.57-46964 (second conventional example), nine gripping claws are provided at one location in the chuck axis direction, and the remaining six grips until three gripping claws center the workpiece. A chuck is shown in which the gripping claws are provided so as to be displaceable. In Japanese Utility Model Laid-Open No. 55-31532 (third conventional example), three grasping claws that respectively swing are arranged on a plurality of planes perpendicular to the central axis of the chuck, and centering and grasping by these grasping claws. Thus, there is disclosed a chuck in which the center of the workpiece and the grasping center coincide with each other in each plane.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the chuck of the first conventional example, since the hydraulic cylinders are arranged in a radial manner, there is a problem in that the centrifugal force acts on the piston during high-speed rotation to reduce the grasping force. According to the chuck of the second conventional example, since all the gripping claws are arranged at one place in the chuck axis direction, sufficient rigidity against the moment due to the cutting force is obtained when a long workpiece is cut in the chuck axis direction. There was a problem that could not be secured. In the chuck of the third conventional example, each of the three grasping claws in each vertical plane is grasped by moving the same distance in the radial direction. However, a gripping claw that cannot grasp the workpiece occurs due to variations in the workpiece outer diameter accuracy, and the workpiece cannot be grasped uniformly. In addition, in order to reduce the grasping load at one grasping point, the grasping portions of the three grasping claws located in each plane are swung so that there are six workpiece grasping points. There was a problem that it could not be more than that and was not suitable for further heavy cutting.
[0004]
Therefore, the problem of the present invention is to suppress a decrease in grasping force due to centrifugal force, increase rigidity, accurately grasp a workpiece with variations in outer diameter dimensions, and can be applied to high-speed rotation, heavy cutting, high-precision machining, In particular, it is to provide a chuck suitable for grasping a thin cylindrical workpiece.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the chuck according to the invention of
[0008]
The chuck according to the second aspect of the present invention uses the frictional force between the chuck body and the wedge bar to effectively prevent a decrease in the gripping force due to the centrifugal force. Further, the wedge bar is formed with a hole penetrating through a gap in the chuck radial direction.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 4, in the chuck of this embodiment, a
[0010]
At the front end of the
[0011]
Of the nine
[0012]
In addition, by adjusting the thickness of the
[0013]
Of the nine
[0014]
The front and rear master jaws 10 (10A) and 12 (12A) are assembled with a
[0015]
The
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 2, a
[0017]
The boss portion of the
[0018]
As shown in FIG. 5, three
[0019]
As shown in FIG. 1, 18
[0020]
On the other hand, as shown in FIG. 2,
[0021]
A
[0022]
Next, the operation of the chuck configured as described above will be described. In the chuck rest state, the
[0023]
When processing the thin cylindrical workpiece W, the
[0024]
As the
[0025]
After the workpiece W is centered, the 12 wedge bars 24 connected to the front and rear grasping
[0026]
In addition, the front and rear centering
[0027]
When the chuck is rotated in this grasping state, the
[0028]
Note that the number and arrangement interval of the
[0029]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, a plurality of centering jaws and grasping jaws are arranged at two positions on the front and rear sides of the chuck body, and a wedge bar connected to these jaws is used as a guide hole of the chuck body. Because it is inserted, it can suppress the decrease in gripping force due to centrifugal force, increase rigidity, accurately grasp workpieces with variations in external dimensions, and can be applied to heavy cutting and high precision machining, especially thin-walled cylinders It can be suitably used for grasping a workpiece . In particular, by having a drive mechanism that separately transmits the power to the wedge bar linked to the centering jaw and the wedge bar linked to the grasping jaw, the centering and grasping accuracy can be further improved with one drive member, It has the effect of accurately grasping thin cylindrical workpieces.
[0032]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a chuck showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the chuck at a phase different from that of FIG.
FIG. 3 is a front view of the chuck of FIG. 1;
4 is an enlarged view of a central portion of FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
7 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1 .... Chuck body, 10 .... Front master jaw, 12 .... Rear master jaw, 14 .... Front centering jaw, 15 .... Front gripping jaw, 21 ... Rear centering jaw, 22 .... Back gripping jaw, 24 ...
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