JP4897557B2 - チャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークや工具を把持するために旋盤等の主軸装置の先端に設けられるチャック装置に関するものである。

旋盤等の工作機械においてワークや工具を把持するためのチャック装置として、チャック本体の先端に複数の把持爪が、主軸を中心とした放射方向へスライド可能に設けられており、チャック本体上で把持爪の中央すなわち主軸中心位置にワークと当接する面を備えたものが知られている（特許文献１）。

特開平７−３１４２２２公報

しかしながら、上記従来のチャック装置は、把持爪が主軸中心の方向へスライドしながら内径を狭めることによって、挿入されたワークを把持する機構であるため、挿入されてチャック本体と当接しているワークが主軸中心とずれていると、把持爪のスライドに追従してスムーズに滑らないので、ワークが主軸に対してずれた状態で把持（チャッキング）されてしまい、加工時に振れを起こし、ワークを精度良く加工することができなってしまうことがある。あるいは、把持爪のスライドに追従してチャック本体と当接しているワークが動いてワークの先端面に擦り傷が発生することもある。

本発明の目的は、上記従来のチャック装置の有する問題点を解消し、把持爪を閉じてワークを把持する動作を行う際に、ワークが主軸に対してずれた状態で把持されてしまう事態や、ワークの先端面が損傷する事態が起こらず、ワークを精度良く加工することが可能で実用的なチャック装置を提供することにある。

本発明の内、請求項１に記載された発明の構成は、ワークを把持するための複数の把持爪が、チャック本体に、主軸を中心とした放射方向へスライド可能に設けられており、それらの把持爪が主軸中心の方向へスライドしながら内径を狭めることによって、挿入されたワークを把持するチャック装置であって、把持爪の内部に挿入されるワークの前方に、主軸と垂直な面内を移動可能な可動部材が設けられていることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明の構成は、請求項１に記載された発明において、可動部材が、挿入されるワークの先端面と平行に対峙する当て板の裏面に保持軸を垂直に設けたものであるとともに、チャック本体に、空洞部を有するベース部材が固着されており、前記可動部材が、前記保持軸を前記ベース部材の空洞部に嵌め込んだ状態で遊嵌されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明の構成は、請求項１、または請求項２に記載された発明において、可動部材とベース部材との間に、当金ベースよりも摩擦係数の小さい素材によって形成されたライナーが介在していることを特徴とするものである。

請求項１のチャック装置は、把持爪である複数の把持爪の内部に挿入されるワークの前方に、主軸と垂直な面内を移動（スライド）可能な可動部材（当金）が設けられているため、各把持爪を閉じてワークを把持する動作を行う際に、可動部材と当接したワークが把持爪の動作に追従して主軸と垂直な面内を容易に滑ることができる。したがって、請求項１のチャック装置によれば、ワークを各把持爪の中心に位置するようにポジショニングさせた状態で把持（チャッキング）できるので、加工時にワークの振れを誘発することなく精度良く加工することが可能となる。また、可動部材と当接したワークが把持爪の動作に追従して主軸と垂直な面内を可動部材とともに移動するので、ワークの先端面（挿入された側の面）に擦り傷が発生したりしない。

請求項２のチャック装置は、可動部材が保持軸をベース部材の空洞部に嵌め込んだ状態で遊嵌されているため、可動部材が限られた範囲内で主軸と垂直な面内を確実に移動できるため、ワークのポジショニング（位置調整）動作の信頼性が高い。また、可動部材を主軸と垂直な面内で移動させるための構造がシンプルであるので、安価に製造することができる上、メンテナンスが容易である。

請求項３のチャック装置は、可動部材とベース部材との間に、ベース部材よりも摩擦係数の小さい素材によって形成されたライナーが介在しているため、可動部材が主軸と垂直な面内を非常にスムーズに移動できるので、ワークのポジショニング（位置調整）動作の信頼性がきわめて高く、ワークを把持爪の中心からずれた位置で把持してしまう事態を確実に防止することができる。

以下、本発明のチャック装置を旋盤用のチャック装置として用いた一実施形態について、図面にしたがって詳細に説明する。図１は、旋盤の主軸（図示せず）に装着されるチャック装置を示したものであり、チャック装置１は、チャック本体２、把持爪として機能する３個の把持爪３，３，３、当金として機能する可動部材４、可動部材４を主軸に垂直な方向（主軸に垂直な面内方向）に移動（スライド）可能に保持するための当金ベースとして機能するベース部材５、可動部材４をスムーズにスライドさせるための摩擦力低減部材として機能するライナー６、可動部材４を所定の前後位置に保持させるための付勢手段として機能するコイルバネ１２等によって構成されている。

チャック本体２は、略円筒状に形成されている。また、先端面には、略直方体状の３個の把持爪３，３，３が、主軸（図１における波線）を中心として放射線方向に略等間隔（主軸を中心として約６０°間隔）で設けられている。各把持爪３，３，３は、内側の部分がワーク把持部７になっており、主軸を中心とした放射線方向にスライド可能になっている。

また、チャック本体の前面であって各把持爪３，３，３の把持部７，７，７による仮想円に相当する位置（主軸中心と重なり合う位置）には、可動部材４が主軸に垂直な方向に移動（スライド）可能に設置されている。可動部材４は、挿入されるワークＷの先端面と平行に対峙する円板状の当て板８の裏面に、円柱状の保持軸９が垂直に設けられており、その保持軸９の先端には、フランジ体１０が設けられている。なお、保持軸９の径は、約６ｍｍφであり、フランジ体１０の径は、約１０ｍｍφである。

一方、チャック本体２の前端際の中心には、可動部材４を主軸に垂直な方向に移動（スライド）可能に保持するためのベース部材５が埋設されている。ベース部材５は、金属によって扁平で中空の円柱状に形成されており、前端には、開口部１１が設けられている。なお、開口部の径は、約７ｍｍφであり、可動部材４の保持軸９の径より大きく、フランジ体１０の径より小さい径となるように設計されている。

可動部材４は、フランジ体１０をベース部材５の内部に位置させ、保持軸９を開口部１１に挿通させた状態で、ベース部材５に遊嵌された状態になっている。また、保持軸９の周囲にはコイルバネ１２が設けられており、そのコイルバネ１２が、ベース部材５の開口部１１の周囲の内壁面とフランジ体１０の前面との間に位置して、可動部材４を後方へ付勢した状態になっている。加えて、可動部材４の当て板８の裏面とベース部材５の前面との間においては、保持軸９の周囲に、ベース部材５の前面より摩擦係数の小さな材料（たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）によって形成されたライナー６が設置されている。ライナー６は、可動部材４の保持軸９より内径の大きなドーナッツ状に形成されており、保持軸９の周囲を抵抗なく回転したり、スライドしたりすることができるようになっている。

上記の如く構成されたチャック装置１が円柱状等のワークを把持する際には、図１（ａ）の如く、各把持爪３，３，３を、主軸に対する放射線方向における外側（図１の把持爪３においては上方向）に移動（スライド）させることによって開いた状態（各把持爪３，３，３の内側の端縁によって形成される仮想円の内径を大きくさせた状態）にする。次に、その状態で心押しセンタ１３を主軸に沿って前方（図１における左側）へ移動させると、ワークＷが把持爪３，３，３の内部に次第に挿入される。そして、ワークＷの先端が可動部材４の先端に接触した時点で、その接触がセンサ（図示せず）によって検知されると、把持爪３，３，３がワークＷを把持すべく、主軸に対する放射線方向における内側（図１の把持爪３においては下方向）に移動し、閉じた状態（各把持爪３，３，３の内側の端縁によって形成される仮想円の内径を小さくさせた状態）となる。なお、心押しセンタ１３は、先端が尖った形状になっており、ワークＷの後端面の中央に設けられた凹部（図示せず）に係合するようになっている。

各把持爪３，３，３が閉じる動作を開始すると、各把持爪３，３，３の先端のワーク把持部７とワークＷとの間隔が次第に狭くなる。その際に、ワークＷの挿入位置がずれている場合（図１（ａ）の如く、ワークＷの中心軸と主軸とがずれている場合）には、すべての把持爪３，３，３の先端とワークＷとが同時に接触せず、いずれかの把持爪３が他の把持爪３よりも早くワークＷと接触することとなる。そのような場合には、当て板８に当接したワークＷが、接触し合った把持爪３の動作に追従して、当て板８とともに、主軸と垂直な方向に移動（スライド）することによって、正確な位置に位置決めされる。そして、すべての把持爪３，３，３がワークＷと適度な力で接触することによって、ワークＷの把持動作を完了する。

なお、可動部材４の当て板８とベース部材５との間には、摩擦抵抗の小さい材料によって形成されたライナー６が介在した状態になっているため、ワークＷは当て板８とともに主軸と垂直な方向に非常にスムーズに移動（スライド）する。また、ベース部材５の開口部１１と可動部材４の保持軸９との径の差の分だけ、ワークＷは、ずれた位置から正確な位置へ移動（スライド）することができるが、チャック装置１においては、ベース部材５の開口部１１と可動部材４の保持軸９との径の差は、ワークＷを位置調整するのに十分な長さとなるように調整されている。

そして、把持されたワークＷへの加工を終了した後には、再度、各把持爪３，３，３を主軸に対する放射線方向における外側（図１の把持爪３においては上方向）に移動させて、各把持爪３，３，３を開いた状態にすることによって、ワークＷの把持を解除する。しかる後、加工後のワークＷが作業者、ローダやロボット等により抜き取られ、新たなワークＷを把持する動作が繰り返し実行される。

チャック装置１は、上記の如く、把持爪である把持爪３，３，３の内部に挿入されるワークＷの前方（すなわち、チャック本体２の前面の把持爪３，３，３の中心に相当する位置）に、主軸と垂直な面内を移動（スライド）可能な可動部材４が設けられているため、把持爪３，３，３を閉じてワークＷを把持する動作を行う際に、可動部材４と当接したワークＷが、把持爪３の動作に追従して主軸と垂直な面内を容易に滑ることができる。したがって、チャック装置１によれば、ワークＷを把持爪３，３，３の中心に位置するようにポジショニング（位置調整）させた状態で把持（チャッキング）できるので、加工時に振れを誘発することなく精度良く加工することが可能となる。また、可動部材４と当接したワークＷが把持爪３の動作に追従して主軸と垂直な面内を容易に滑るので、ワークＷの先端面（挿入された側の面）に擦り傷が発生したりしない。

また、チャック装置１は、可動部材４が、挿入されるワークＷの先端面と平行に対峙する当て板８の裏面に保持軸９を垂直に設けたものであるとともに、チャック本体２に、空洞部を有するベース部材５が固着されており、可動部材４が、保持軸９をベース部材５の空洞部に嵌め込んだ状態で遊嵌されている。したがって、可動部材４が限られた範囲内で主軸と垂直な面内を確実に移動（スライド）できるため、ワークＷのポジショニング（位置調整）動作の信頼性が高い。また、可動部材４を主軸と垂直な面内で移動させるための構造がシンプルであるので、安価に製造することができる上、メンテナンスが容易である。

さらに、チャック装置１は、可動部材４とベース部材５との間に、ベース部材５よりも摩擦係数の小さい素材によって形成されたライナー６が介在しているため、可動部材４が主軸と垂直な面内を非常にスムーズに移動（スライド）できるので、ワークＷのポジショニング（位置調整）動作の信頼性がきわめて高く、ワークＷを把持爪の中心からずれた位置で把持してしまう事態を確実に防止することができる。

なお、本発明のチャック装置の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、把持爪、可動部材（当金）、ベース部材（当金ベース）、ライナー、コイルバネ（付勢手段）等の形状、構造、材質、大きさ等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。また、本発明のチャック装置は、上記実施形態に記載された通常のチャックのみならず、特許文献１に示したようないわゆるコレットチャック等においても好適である。

たとえば、チャック装置は、把持爪として機能する把持爪が３個であるものに限定されず、４個以上の把持爪を有するものでも良い。また、可動部材をチャック本体に遊嵌するための方法（主軸と垂直な面内を移動可能に遊嵌するための方法）は、上記実施形態の如く、可動部材の当て板の裏面に設けられたフランジ体をベース部材の空洞部に嵌め込む（抜けないように嵌め込む）方法に限定されず、チャック本体に円周状の溝を刻設し、可動部材のフランジ体を当該溝内に嵌め込む方法（フランジ体の外周あるいは外周に設けた折返し部分を嵌め込む方法）等に変更することも可能である。加えて、上記実施形態においては、ワークを把持するチャック装置の一例について説明したが、本発明のチャック装置は、工具を把持するための装置として利用することも可能である。

本発明のチャック装置は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、旋盤装置等の各種の工作機械においてワークや工具を把持するための装置として広汎に用いることができる。

チャック装置の断面を示す説明図である（なお、（ａ）は、把持爪を外側へ移動させて開いた状態（ワークの位置がずれている状態）を示したものであり、（ｂ）は、把持爪を内側へ移動させて開じた状態を示したものである）。

符号の説明

１・・チャック装置、２・・チャック本体、３・・把持爪、４・・可動部材、５・・ベース部材、６・・ライナー、８・・当て板、９・・保持軸、１０・・フランジ体。

Claims (3)

1. ワークを把持するための複数の把持爪が、チャック本体に、主軸を中心とした放射方向へスライド可能に設けられており、それらの把持爪が主軸中心の方向へスライドしながら内径を狭めることによって、挿入されたワークを把持するチャック装置であって、
   把持爪の内部に挿入されるワークの前方に、主軸と垂直な面内を移動可能な可動部材が設けられていることを特徴とするチャック装置。
2. 可動部材が、挿入されるワークの先端面と平行に対峙する当て板の裏面に保持軸を垂直に設けたものであるとともに、
   チャック本体に、空洞部を有するベース部材が固着されており、
   前記可動部材が、前記保持軸を前記当金ベースの空洞部に嵌め込んだ状態で遊嵌されていることを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
3. 可動部材とベース部材との間に、ベース部材よりも摩擦係数の小さい素材によって形成されたライナーが介在していることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載のチャック装置。

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