JP4780516B2 - 工作機械用チャック - Google Patents

Description

本発明は、ロケータに載置したワークをジョウによりクランプする工作機械用チャックに関する。

従来、チャックボディの前端にロケータを設け、そのロケータと対向する位置にあるジョウをチャック径方向に移動することで、ロケータに載置したワークがクランプされる工作機械用チャックが知られている。
特許文献１には、チャックボディに、把持爪（ジョウ）をロケータと対向する前進位置とロケータから退避する後退位置とに配置するシフタと、シフタをチャック軸線方向へ駆動する駆動部材と、把持爪の前進位置で把持爪をチャック径方向へ移動する爪開閉部材とを設け、駆動部材がチャック軸線方向へ前後移動すると、シフタ、爪開閉部材を介して把持爪がチャック径方向に往復動するようになっている。ワークのクランプは駆動部材を前進させ、把持爪によりワークをロケータに押し付けた状態であり、ワークのアンクランプは駆動部材を後退させ、把持爪がワークから離れた状態である。
特開２００１−１２９７０５号公報

工作機械用チャックは旋盤等の主軸部前端に固着され、主軸部の回転と共にチャックボディが回転するようになっている。そして、主軸部後端に設置された回転シリンダのピストンの作動により、駆動部材を介して把持爪がチャック径方向へ移動するようになっている。ワーク加工時にはチャックボディを回転させることから、回転によって把持爪に遠心力が作用するので、その力により把持爪がチャックボディの外方へ移動しようとし、ワークのクランプが不安定になる。そこで、予め、把持爪に作用する遠心力に相当する力を、駆動部材を前進させる力（ピストンを作動させる力）に付加してある。ところが、予め駆動部材を前進させる力に、把持爪に作用する遠心力に相当する力を付加しておくと、薄肉のワークや柔軟な材料のワークをクランプするときにワークが歪むおそれがあった。そして、把持爪に作用する遠心力に相当する力を付加できないことで、前記ワークをチャックボディの高速回転において加工することができない。
また、チャックボディの回転中に、何らかの原因で回転シリンダのピストンを作動させる力が無くなると、把持爪が遠心力により外方に移動することでワークがチャックボディから飛び出すおそれがある。そこで、回転シリンダにはピストンの移動をロックするロック機構（例えばチェックバルブ）等が設置される。ところが、回転シリンダが大型化するおそれがあった。

そこで本発明の課題は、上記問題点を解決するもので、チャックボディの回転により、ジョウを外方へ移動させる力を打ち消す力が発生するようにした工作機械用チャックを提供することを目的とする。

チャックボディの前端にロケータを設け、そのロケータに載置したワークをジョウによりクランプする工作機械用チャックにおいて、チャックボディに複数のドローバーをチャック軸線と平行に配設し、各ドローバーは、ドローバーの基端部のピン部材と、そのピン部材が案内されるガイド溝を備えたスリーブとから成る旋回機構を介してスパイダーに連結され、チャック軸線方向に前後移動するスパイダーによって旋回機構を介して旋回するドローバー先端にバランスウェイトを備えたジョウを固着し、前記スリーブは、基端部に形成されるネジ部に螺合するナット部材と球面座金を介して前記スパイダーに連結され、先端部に設けられている大径部に形成した嵌合孔に前記ドローバーの基端部が嵌まり込み、大径部外周の左右方向に、前記嵌合孔に貫通する前記ガイド溝を形成し、そのガイド溝に前記ピン部材が係合し、チャックボディの回転数によって異なるジョウを外方へ移動させる力を打ち消すように前記ウェイト値が調整され、ロケータのワーク受け面に設けた位置決めピンで位置決めしたワークを前記ジョウでクランプするようにしたことを特徴とする。

本発明では、チャックボディに複数のドローバーをチャック軸線と平行に配設し、各ドローバーは旋回機構を介してスパイダーに連結され、チャック軸線方向に前後移動するスパイダーによって旋回機構を介して旋回するドローバー先端にバランスウェイトを備えたジョウを固着したことで、チャックボディの回転によってバランスウェイトに作用する遠心力がジョウに作用する遠心力を打ち消すことになり、予め、前記ジョウに作用する力に相当する力を付加した力でスパイダー（ピストン）を後退させる必要がないから、チャックボディの回転前に薄肉のワークや柔軟な材料のワークを歪むことなくクランプすることが可能となる。また、チャックボディの回転中には、バランスウェイトに作用する遠心力によりジョウに作用する力を打ち消すことで、ジョウを介してスパイダー（ピストン）が移動しないから、回転シリンダにロック機構を設置する必要がない。

図１〜３に示す工作機械用チャック１のチャックボディ２は、第１取付ボルト３によってボディ本体４に後壁プレート５が連結されたものである。チャックボディ２のチャック軸線ＣＬ上にはスパイダー６を取り付けたドロースクリュー７が配置されている。前記ボディ本体４は、第２取付ボルト８によって前ボディ９の後端面９ａが後ボディ１０で塞がれたものであり、後ボディ１０の中心部に取り付けたガイド部材１１の内側孔１１ａに前記ドロースクリュー７が挿入されている。前ボディ９にはチャック軸線ＣＬと平行となる軸線（ドローバー軸線ＤＬ）の段付き孔１２が複数（３個）穿設されている。各段付き孔１２の小径孔１２ａには、第３取付ボルト１３によって前ボディ９に固着された案内部材１４，１５，１６の軸部が嵌合されている。各案内部材１４，１５，１６には案内孔１４ａ，１５ａ，１６ａが形成されており、各案内孔１４ａ，１５ａ，１６ａにドローバー１７，１８，１９がチャック軸線ＣＬ方向に前後移動すると共にドローバー軸線ＤＬ周りに回動するように装着されている。

第１ドローバー１７は、基端部に形成されるネジ部１７ａに螺合するナット部材２０と球面座金２１を介してスパイダー６に連結されている。また、第１案内部材１４の前端に形成された突部１４ｂにはレバー部材２２の基部がピン連結されており、そのレバー部材２２の先端には当接部２３が固着されている。当接部２３はワークＷに当接させる突部材２３ａがバネ部材２３ｂで付勢されたものである。レバー部材２２の中間部と第１ドローバー１７の先端は軸部材２４を介して連結されている。第２，３ドローバー１８，１９は、旋回機構２５を介してスパイダー６に連結されている。旋回機構２５は、第２，３ドローバー１８，１９の基端部に挿着したピン部材２６と、そのピン部材２６が案内されるガイド溝２７ａを備えたスリーブ２７とから成る。各スリーブ２７は、基端部に形成されるネジ部２７ｂに螺合するナット部材２８と球面座金２９を介してスパイダー６に連結されている。また、各スリーブ２７は、前ボディ９に取り付けたガイド部材３０によって回り止めされている。各スリーブ２７の先端には、第２，３ドローバー１８，１９の基端部１８ａ，１９ａが嵌まり込む嵌合孔２７ｃを形成した大径部が設けられている。大径部外周の左右方向には、嵌合孔２７ｃに貫通するガイド溝２７ａが対称に形成されており、ガイド溝２７ａに第２，３ドローバー１８，１９の基端部１８ａ，１９ａに挿着したピン部材２６が係合されている。尚、図５，６に示すように、第２ドローバー１８側のスリーブ２７と第３ドローバー１９側のスリーブ２７は、ガイド溝２７ａが対称となるように配置されている。

第２，３ドローバー１８，１９は、段付き形状であって中間部の前後に基端部１８ａ，１９ａと先端部１８ｂ，１９ｂが形成されている。先端部１８ｂ，１９ｂには、キー部材３１によって位置決めされたジョウ３２が第４取付ボルト３３を介して挟着されている。ジョウ３２の下面と案内部材１５，１６の上面との間には、基端部１８ａ，１９ａ上面が案内部材１５，１６の下面に当接するようにスペーサ３４を介在してある。また、第２，３ドローバー１８，１９の上面には、第５取付ボルト３５を介してストッパ部材３６が固着されている。前記ジョウ３２は、一端にはワークＷに当接する当接部材３７が取り付けられ、他端にはバランスウェイト３８が第６取付ボルト３９を介して着脱可能に取り付けられている。前記バランスウェイト３８は、図４に示すように、第１ウェイト３８ａと第２ウェイト３８ｂとから成り、厚さの異なる第２ウェイト３８ｂを用いることで、バランスウェイト３８のウェイト値が調整されるようになっている。
前ボディ９の前端にはロケータ４０が設けられている。ロケータ４０のワーク受け面４１はチャック軸線ＣＬと平行となるように調整されている。ワーク受け面４１には、ワークＷに設けた基準孔（図示しない）に対応する位置決めピン４２が設置されている。また、チャックボディ２の外周には、ロケータ４０に載置したワークＷをジョウ３２によりクランプした状態において、チャックボディ２の回転時のバランスを調整するためのチャックバランスウェイト４３が固着されている。

上記構成の工作機械用チャック１は、チャックボディ２に備えた第７取付ボルト４４により旋盤等の主軸部５０前端に固着され、主軸部５０の回転と共にチャックボディ２が回転するようになっている。そして、主軸部５０後端に設置された回転シリンダ（図示しない）のピストン（図示しない）にコネクティングチューブ５１を介してドロースクリュー７が連結され、ピストンの作動によりドロースクリュー７、スパイダー６、スリーブ２７、第１ドローバー１７がチャック軸線ＣＬ方向に前後移動するようになっている。スリーブ２７の前後移動により、ガイド溝２７ａに案内されるピン部材２６を介して第２，３ドローバー１８，１９とジョウ３２がドローバー軸線ＤＬ周りに旋回する。また、第１ドローバー１７の前後移動により、レバー部材２２を介して当接部２３がチャック径方向に揺動する。このことから、ワークＷのクランプはピストンを後退させ、ドローバー軸線ＤＬ周りに旋回するジョウ３２によりロケータ４０のワーク受け面４１にワークＷを押し付けた状態（図５）であり、ワークＷのアンクランプはピストンを前進させ、ドローバー軸線ＤＬ周りに旋回するジョウ３２がワークＷから離れた状態（図６）である。尚、本実施形態の当接部２３はワークＷの加工時に生じるビビリを防止するものである。

次に、ワークＷ加工のために、ワークＷをクランプした状態でチャックボディ２を回転させる。チャックボディ２の回転により、図７に示すように、チャックボディ２の前方に設置されたジョウ３２、当接部材２３に遠心力Ｆが作用することになる。各ジョウ３２に作用する遠心力Ｆ１は、ジョウ３２をチャックボディ２の外方へ移動させる力であって、ジョウ３２がワークＷから離れようとする。しかし、ジョウ３２の他端に取り付けたバランスウェイト３８に作用する遠心力Ｆ２により、ジョウ３２の一端側を旋回させる力Ｆ３が発生し、その力Ｆ３によって前記外方へ移動させる力Ｆ１が打ち消されるので、ジョウ３２がワークＷをクランプし続けることができる。また、当接部２３も遠心力Ｆ４によりワークＷから離れようとする。しかし、前記ジョウ３２を旋回させる力Ｆ３により第２，３ドローバー１８，１９、旋回機構２５を介してスパイダー６を後退させ、当接部２３に作用する力Ｆ４が打ち消され、当接部２３の突部材２３ａがワークＷに当接し続けることができる。尚、ジョウ３２を外方へ移動させる力Ｆ１はチャックボディ２の回転数によって異なるので、前記力Ｆ１に対応するようにバランスウェイト３８のウェイト値が調整されている。

従って、チャックボディ２の回転により、バランスウェイト３８に作用する遠心力Ｆ２でジョウ３２を外方へ移動させる力Ｆ１を打ち消すようにしたから、予め、ピストン（スパイダー６）を作動させる力Ｆ５に前記移動させる力Ｆ１を付加する必要がないので、チャックボディ２の回転前に、薄肉のワークや柔軟な材料のワークを歪ませることなくクランプすることができる。そして、バランスウェイト３８を調整することで前記力Ｆ１に相当する遠心力Ｆ２を発生させることができるから、前記ワークをクランプした状態でチャックボディ２を高速回転させることができる。また、チャックボディ２の回転中に、ピストンを作動させる力Ｆ５が無くなっても、バランスウェイト３８に作用する遠心力Ｆ２によりジョウ３２をチャックボディ２の外方へ移動させる力Ｆ１を打ち消し、ジョウ３２によりワークＷを確実にクランプし続けることで、ピストンの移動をロックさせるロック機構（例えばチャックバルブ）等を回転シリンダに設置する必要がない。

本発明の工作機械用チャックの正面図であり、ワークをクランプした状態を示す図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、ワークを省略してある。 図１のＩＶ−ＩＶ線端面図である。 ジョウと旋回機構との位置関係を示す図であり、ワークのクランプ状態を示す図である。 ジョウと旋回機構との位置関係を示す図であり、ワークのアンクランプ状態を示す図である。 チャックボディの回転によりジョウ、当接部に作用する遠心力を矢印で示した図である。

符号の説明

１ 工作機械用チャック
２ チャックボディ
６ スパイダー
１８ 第２ドローバー
１８ａ 基端部
１９ 第３ドローバー
１９ａ 基端部
２０ ナット部材
２１ 球面座金
２５ 旋回機構
２６ ピン部材
２７ スリーブ
２７ａ ガイド溝
２７ｂ ネジ部
２７ｃ 嵌合孔
３２ ジョウ
３８ バランスウェイト
４０ ロケータ
Ｗ ワーク
ＣＬ チャック軸線

Claims (1)

1. チャックボディの前端にロケータを設け、そのロケータに載置したワークをジョウによりクランプする工作機械用チャックにおいて、
   チャックボディに複数のドローバーをチャック軸線と平行に配設し、各ドローバーは、ドローバーの基端部のピン部材と、そのピン部材が案内されるガイド溝を備えたスリーブとから成る旋回機構を介してスパイダーに連結され、チャック軸線方向に前後移動するスパイダーによって旋回機構を介して旋回するドローバー先端にバランスウェイトを備えたジョウを固着し、
   前記スリーブは、基端部に形成されるネジ部に螺合するナット部材と球面座金を介して前記スパイダーに連結され、先端部に設けられている大径部に形成した嵌合孔に前記ドローバーの基端部が嵌まり込み、大径部外周の左右方向に、前記嵌合孔に貫通する前記ガイド溝を形成し、そのガイド溝に前記ピン部材が係合し、
   チャックボディの回転数によって異なるジョウを外方へ移動させる力を打ち消すように前記ウェイト値が調整され、ロケータのワーク受け面に設けた位置決めピンで位置決めしたワークを前記ジョウでクランプするようにしたことを特徴とする工作機械用チャック。

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