JP5148908B2

JP5148908B2 - チャック装置

Info

Publication number: JP5148908B2
Application number: JP2007088993A
Authority: JP
Inventors: 克共大越; 房充緒方
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008246605A

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、先端に複数の把持爪を設けたものが知られている。また、そのようなチャック装置の中には、分割状の把持爪を先端に設けたコレットが、テーパを設けた開口部内にスライド可能に設置されており、当該コレットを開口部の内部に引き込みながら把持爪の内径を狭めることによって、把持部内に挿入されたワークを把持するものもある（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、ワークをチャック内に引っ張り込みながら把持する構造であるため、引っ張り込んだ分に対応してワークに圧縮応力が働き、ワークの曲げや歪みを生じて、加工中にワークが振れてしまう事態等を誘発し、製品の加工精度に悪影響を与えることがあった。また、把持爪がワークと接触した後にワークを内部に引っ張り込みながらワークを把持するため、把持爪の内部でワークが摺動してしまい、把持爪の内面またはワークの被把持面に擦り傷が発生することもあった。

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、把持爪を長手方向に引き込んでワークを把持する動作を行う際に、ワークが曲がったり、歪んだりする事態や、把持爪の内面またはワークの被把持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を可能とする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、チャック本体の内部に設けられており、それらの把持爪が主軸の長手方向に沿って内部に引っ張り込まれ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、長手方向に移動可能でワークと当接するワーク当接板を設けた当金が、ワーク当接板を把持爪の内部に位置させた状態で設けられており、かつ、その当金の後方に、付勢手段が設けられているとともに、チャック本体の内部に当金を案内するガイドが固定されており、前記当金が、前記ガイドによってワークの押し込み方向と反対の方向への移動が制限された状態で、ワークの押し込み方向と反対の方向へ付勢されているとともに、前記付勢手段の付勢力が、前記把持爪によるワークの把持力よりも小さく、ワーク挿入時の挿入力よりも大きくなるように設定さ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、当金が弾性部材、空気圧、油圧の内のいずれかの手段によって付勢され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、把持爪の内部に挿入されるワークの前方に、長手方向に移動可能な当金が設けられているため、把持爪を長手方向に引っ張り込んでワークを把持する動作を行う際に、ワークが曲がったり、歪んだりする事態が生じない。また、ワークが把持爪と接触した後に、把持爪（コレット）の移動に合わせて当金がスライド可能であるため、ワークが各把持爪内で摺動することによって各把持爪の内面とワークの被把持面とが擦れていずれかが損傷する事態を防止することができる。

請求項１のチャック装置は、当金がワークの押し込み方向と反対の方向に付勢されているため、所定の力を加えないと当金をスライドさせることができないので、加工前のワーク（あるいは工具）を精度良く位置決めすることができる。

請求項２のチャック装置は、当金が弾性部材、空気圧、油圧の内のいずれかの手段によって付勢されているため、当金のスライド作動の信頼性が高い上、メンテナンスが容易である。

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、コレット３、当金として機能する可動部材４、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おり、基端側がフランジ状になっている。また、先端側には、軸方向（図１における波線方向）に沿ってワーク挿入孔５が形成されている。ワーク挿入孔５の先端側は、外側から内側にかけて次第に径が小さくなるように形成されたテーパ部６になっており、ワーク挿入孔５の基端側は、一定の径を有する円筒孔部７になっている。そして、ワーク挿入孔５には、ワーク（被加工物）を把持するためのコレット３が前後にスライド可能に嵌め込まれている。

コレット３は、先端側の部分がワーク把持部８になっており、基端側の部分が旋盤の駆動機構（コレット３を前後動させるための駆動機構）と係合するための係合部９になっている。また、先端側と基端側との中間には、薄肉状の筒状部１０が設けられている。そして、ワーク把持部８には、周方向に所定の間隔毎に（主軸を中心として約４５°の角度毎に）４本のスリット（図示せず）が軸方向に沿って形成されており、４個に分割された状態になっている。そして、４分割された部分が、それぞれ、ワークを把持する把持爪１３を構成した状態になっている。なお、４本の各スリットは、筒状部１０の後端際まで至っており、各把持爪１３，１３が弾性によってスムーズに開いたり閉じたりするようになっている。なお、図１においては、説明において分かり易くするために、コレット３の前後移動量、コレット３とテーパ部６との隙間等が拡大されている。

一方、ワーク挿入孔５の基端の中心部分には、当金として機能する可動部材４が、図示しないボルト等によりチャック本体２に固定されたガイド１４に案内されて、軸方向に沿ってスライド可能に設けられている。可動部材４は、先端側にワークＷと当接するワーク当接板１１を設けた有底の中空円筒状に形成されており、基端側がフランジ状になっている。そして、内部には、コイルバネ１２が設けられており、常時前方側へ付勢された状態になっている。

上記の如く構成されたチャック装置１が円柱状のワークを把持する際には、図１（ａ）の如く、コレット３を前方（図１における右方向）に突出させることによって、ワーク把持部８の各把持爪１３，１３・・を開いた状態（各把持爪１３，１３・・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。そして、その状態で、作業者がワークＷを把持爪１３，１３・・の内部に挿入し可動部材４の先端に当接させる。このときは作業者の力に比べコイルバネ１２の弾性力が十分に大きいため、可動部材４が移動することはない。そして、作業者がチャックを閉じるように旋盤を操作することにより、各把持爪１３，１３・・の内部に円柱状のワークＷが押し込まれて当該ワークＷの先端が可動部材４の先端に接触すると、その接触がセンサ（図示せず）によって検知され、コレット３がワークＷを把持すべく後方（図における左方向）にスライドする。

コレット３が後方へスライドすると、ワーク把持部８の外面がワーク挿入孔５のテーパ部６の壁面に沿って摺動するため、ワーク把持部８が次第に閉じた状態になるが、ワークＷとの間に隙間がある間は、ワークＷは可動部材４により位置決めされてその位置を維持する。さらに、ワーク把持部８が閉じられていき、ワークＷと接触してからは、ワークＷがワーク把持部８によって把持された状態となる。また、コレット３のスライド時の力、および、コレット３とワーク把持部８とが閉じる力は、コイルバネ１２の弾性力にくらべ非常に大きいものであるため、コレット３の後方へのスライドに伴って、ワークＷおよびワークＷの先端と当接している可動部材４が、コイルバネ１２の付勢力に抗して左側にスライドする。なお、以上の説明は、作業者がワークＷを挿入する例を説明したが、他の手法も考えられる。たとえば、ローダやロボットによりワークＷをチャック装置１内に挿入する場合には、ローダまたはロボットによるワークＷの可動部材４への当接力をコイルバネ１２の弾性力よりも小さく設定しておくとともに、当接力をローダまたはロボットの駆動モータの負荷等により検出して、所定の当接力（コイルバネ１２の弾性力より小さい当接力）に達した際に、コレット３の後方への移動を開始させるようにしても良い。また、心押台の心押センタを用いてワークＷを支持する形式の旋盤装置にあっては、コイルバネ１２の弾性力を心押推力よりも大きく設定しておき、心押推力が所定値になったことを、心押駆動手段により検知（たとえば、油圧心押台であればその油圧力を検知）することにより、コレット３のスライドを開始させるようにすれば良い。いずれの場合においても、コイルバネ１２の弾性力を、コレット３によるワークＷの把持力よりも小さく、かつ作業者、ローダやロボット、心押センタのワーク挿入時の力よりも大きくなるように予め決定しておくことにより、各把持爪１３，１３・・の内部にワークＷが押し込まれる際に、ワークＷが精度良く位置決めされる。

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、コレット３を前方（図１における右方向）に突出させ、ワーク把持部８の各把持爪１３，１３・・を開いた状態（各把持爪１３，１３・・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）にすることによって、ワークＷの把持を解除し、ワークＷが前述の作業者、ローダやロボット等により抜き取られた後、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１３，１３・・の内部に挿入されるワークＷの前方に、長手方向に移動可能な当金である可動部材４が設けられているため、把持爪１３，１３・・を長手方向に引っ張り込んでワークＷを把持する際に、ワークＷが曲がったり、歪んだりする事態が生じない。また、ワークＷが把持爪１３，１３・・と接触した後に、把持爪１３，１３・・（コレット３）の移動に合わせて可動部材４がスライド可能であるため、ワークＷが各把持爪１３，１３・・内で摺動することによって各把持爪１３，１３の内面とワーク被把持面とが擦れていずれかが損傷する事態を防止することができる。

また、チャック装置１は、可動部材４がワークＷの押し込み方向と反対の方向に付勢されており、心推進力を上回る力を加えないと可動部材４をスライドさせることができないため、ワークＷを精度良く位置決めすることができる。

さらに、チャック装置１は、可動部材４が弾性部材であるコイルバネ１２によって付勢されているため、可動部材４のスライド作動の信頼性が高い上、メンテナンスが容易である。

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、コレット、把持爪、当金（可動部材）、当金の付勢手段（コイルバネ）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。

たとえば、チャック装置は、当金がバネによって付勢されたものに限定されず、空気圧や油圧によって当て金が付勢されたものに変更することも可能である。また、コレットは、先端が４分割されたものに限定されず、２つあるいは３つに分割されたものや、５つ以上に分割されたものでも良い。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も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、コレットを前方へ突出させた状態を示したものであり、（ｂ）は、コレットを後方へ没入させた状態を示したものである）。

符号の説明

１・・チャック装置、３・・コレット、４・・可動部材、５・・ワーク挿入孔、８・・ワーク把持部、１１・・ワーク当接板、１２・・コイルバネ、１３・・把持爪。

Claims

ワークを把持するための複数の把持爪が、チャック本体の内部に設けられており、それらの把持爪が主軸の長手方向に沿って内部に引っ張り込まれ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、長手方向に移動可能でワークと当接するワーク当接板を設けた当金が、ワーク当接板を把持爪の内部に位置させた状態で設けられており、かつ、
その当金の後方に、付勢手段が設けられているとともに、チャック本体の内部に当金を案内するガイドが固定されており、
前記当金が、前記ガイドによってワークの押し込み方向と反対の方向への移動が制限された状態で、ワークの押し込み方向と反対の方向へ付勢されているとともに、
前記付勢手段の付勢力が、前記把持爪によるワークの把持力よりも小さく、ワーク挿入時の挿入力よりも大きくなるように設定されていることを特徴とするチャック装置。
当金が弾性部材、空気圧、油圧の内のいずれかの手段によって付勢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。