JP5257999B2 - チャックにおける把持面の切粉付着防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、旋盤等に取り付けるチャックにおける把持面の切粉付着防止装置に関するものである。

旋盤等では、主軸の先端にチャックを取り付け、このチャックでワークを把持して旋削する。旋削に際しては切粉が発生するが、この切粉には細く連続するものもあり、爪（ジョー）の裏側に跨がってこれに絡み着いたような状態になることがある。こうなると、エアーブローしたとしてもなかなか除去できず、手で払い除ける必要がある。また、手間もかかり、ワーク替えに多くの時間を要する。特に、チャックワークと呼ばれるチャックのみで把持して旋削を行うものでは、バイトがチャックの近傍に存在することから、この事態が発生することが多いし、殊に内径加工の場合に多く遭遇する。

ところで、最近のＮＣ旋盤では、パワーチャックと呼ばれる自動チャックでワークを把持、解放するが、これをオートローダで行い、無人状態で加工することが多い。この場合、アンロードとロードとの間ではチャックにエアーブローして切粉等の除去を行うが、ジョーに絡み着いているような切粉が存在していると、エアーブローを行うと却ってジョーの把持面に付着し、チャッキングの精度を落して不良品となることがある。ただ、作業者が監視している場合では、この切粉の存在に気付くが、この場合でも、切粉の除去のために余分な時間を費やし、ワーク替えの時間を長くして効率の低下を招くのは上述したとおりである。

そこで、下記特許文献１に、切粉溜まり防止具が提案されている。これは、手動チャックの場合で、しかも、作業者が監視している状態を前提としているものであるが、要するに、先端（外端）がテーパになった筒体をチャックの中心孔に嵌め込んだものである。これによると、確かに切粉はテーパ面に当たって径大方向に飛散するが、一方では、切粉をチャックの面板とジョーとの間に誘導することになり、この中には、ジョーの裏側で留まっているものもある。

特開２００３−０１９６０２号公報

本発明は、切粉がジョーに絡み着く事態を防止し、結果的にジョーの把持面に切粉が付着しないようにしてチャッキングの精度を上げ、無人運転の場合でも、不良品を出さないようにしたものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、ボディーに設けられ、円周上等配分されて半径方向に拡縮されるマスタージョーと、マスタージョーにＴナットを介して固定され、ワークを把持、開放するソフトジョーとからなるチャックにおいて、ソフトジョーの裏側にソフトジョーの把持面よりも径大な空間を形成するとともに、チャックの中心孔に第一カップを取り付け、第一カップに空間内で前方にスプリングで弾発され、ソフトジョーが拡径した場合にも外れない径からなる円板部を有してソフトジョーの裏面に押当する第二カップを移動可能に収容したことを特徴とするチャックにおける把持面の切粉付着防止装置を提供したものである。

また、本発明は、以上の切粉付着防止装置において、請求項２に記載した、ボディー前面の中心孔にカバーで蓋をされたフロントブーツが設けられるものであり、第一カップがカバーを外してフロントブーツの内周に嵌入される手段、請求項３に記載した、Ｔナットがマスタージョーに形成されたＴ溝とソフトジョーに形成された平溝とにかけて摺動可能に嵌合されており、第二カップの円板部のソフトジョーへの押当位置が平溝の底より前方に位置している手段、請求項４に記載した、平溝の底より後方位置にセレーションで噛み合うマスタージョーとソフトジョーとの合わせ面があり、セレーション噛合の位置を変えて把持面の径を調整する手段、請求項５に記載した、ソフトジョーの把持面をワークの形状及び径に応じて種々加工し、第二カップの円板部が適宜な把持面の裏側の裏面に押当するものである手段、請求項６に記載した、チャックが取り付けられる工作機械がＮＣ旋盤であり、ワークがオートローダによってチャックに把持され、ＮＣ旋盤による加工が無人で行われるものである手段を提供する。

請求項１の発明によると、ソフトジョーの裏側にはその把持面よりも径大な空間が形成され、ここにソフトジョーを拡径した場合にも外れない第二カップを存在させてソフトジョーの裏面にスプリングで押当させて（密着させておく）おくことで、切粉はジョーの部分ではそこから奥に入り込むことがない。特に、マスタージョーとソフトジョーとの間の細かな隙間に糸屑のような切粉が入り込むことがあるが、それもない。したがって、エアーブローしたときに切粉はソフトジョーの把持面に付着する事態がない。これにより、チャッキング精度の低下を防ぎ、ワークの取替え時間の短縮を図ることができる。また、請求項２の手段によれば、元々存在しているフロントブーツをそのまま使用でき、コストを安くできる。

ソフトジョーの後部にはＴナットが摺動できる平溝がマスタージョウとの合わせ面よりも前方に形成されており、ソフトジョーをＴナットに強く締め付けるには、厳密にいえば、平溝の底とＴナットの前端には僅かな隙間がある。したがって、細かい切粉がこの中に侵入することがある。そこで、請求項３の手段によれば、このような切粉も第二カップで遮断されてこの隙間に入り込むことはなく、エアーブローしたときに隙間から出て把持面に付着することはない。なお、ソフトジョーはワークの形状や径に応じて種々の径の把持面を形成するが、このとき、請求項５の手段によると、該当する把持面の裏側（奥）に径大の空間を設けておくことで、その把持面のすぐ裏面で蓋をすることができ、蓋を切粉侵入阻止の効果が高い位置にすることができる。

本発明に係るチャックの断面図である。 図１のＥ矢視図である。 本発明に係るチャックの正面図である。 本発明に係るチャックの他の例を示す要部断面図である。 従来のチャックの断面図である。 従来のチャックの一部正面図である。

以下、本発明の実施の形態をパワーチャックを例にとって図面を参照して説明するが、まず、一般的なパワーチャックの構造を図５の断面図及び図６の一部正面図で説明しておく。これにおいて、方向や位置を指称することがあるが、奥又は後方とは作業者から見て左側（主軸側）をいい、先又は前方とは右側（反主軸側）をいう。パワーチャックは、旋盤等の主軸１の先端に取付けボルト等２で縫い付けられるものであり、ボディー（本体部）３と円周上３〜４個等配置されたジョー４とからなる。この場合のジョー４は、面板３に取り付けられるマスタージョー４ａと、マスタージョー４ａにＴナット５を介して取り付けられるソフトジョー４ｂとからなる。なお、ソフトジョー４ｂとは、その名のとおり、生（焼入れしていない）の鋼材からなるもので、自由に加工できるものをいう。

マスタージョー４ａの外方端には幅広部６ａと幅細部６ｂとからなるＴ溝６が径方向に形成されており、Ｔナット５はこのＴ溝６に摺動可能に嵌合されている。また、Ｔ溝６の幅細部６ｂはソフトジョー４ｂの後部に径方向に形成された平溝７にも連続している。これにより、平溝７の前方から六角穴付きボルトからなる固定ボルト８を挿入し、Ｔ溝６に形成されたネジ孔に螺合して固定するようになっている。この場合、平溝７の底７ａより後方に共にセレーション９、９′が形成されて相互に噛み合うマスタージョー４ａとソフトジョー４ｂとの合わせ面があり、このセレーション噛合を変えてソフトジョー４ｂの径を調整するようになっている。ソフトジョー４ｂの内端がワークを掴む把持面であり、本例では、ＡとＢ二つの把持面を有するものを示している。

マスタージョー４ａをスライドさせて拡縮する構造には種々の構造のものがあり、いずれも公知であるが、本例では、マスタージョー４ａの外端側の両側面とボディー３とを径方向に延びる凹凸の嵌合にしてマスタージョー４ａをボディー３に対して移動（拡縮）できるようにしている。一方、ボディー３の中心側には前後方向に移動できるスライダ１０が嵌合されており、マスタージョー４ａの両側面とスライダ１０とを後上がりの傾斜をしている凹凸で嵌合させている。そして、スライダ１０にドローパイプ１１を連結しており、ドローバイプ１１を後方に引くとジョー４は縮径し、前方に押し出すと拡径するものになり、これでワークを把持したり、解放したりする。なお、スライダ１０やドローパイプ１１の中心には貫通孔１２があいている。

旋盤による作業にはバーワークとチャックワークとがあり、チャックワークでは、通常、貫通孔１２を使用しないから、ここに蓋をして切粉等が入り込まないようにしている。具体的には、ボディー３の先端に低段部を形成し、フロントブーツ１３を嵌め込んでその先端にカバー１４を取り付けている。この場合、フロットブーツ１３の裏面はセレーション９より後方でマスタージョー４ａの内端側の前面１５に接触して拡縮するようになっており、ここから内部（後方側）には切粉が入らないようになっている。

また、フロットブーツ１３のジョー４が存する部分を切欠き、その外端を前方が下がるように傾斜させており、ここに噛み込んだ切粉がずり落ちるようにもしている。しかし、カバー１４とソフトジョー４ｂとの間には隙間ａがあることから、ここに糸屑のように連続した切粉が入ることは防止できない。また、Ｔナット５の先端と平溝７の底７ａとの間にもごく僅かな隙間ｂが存在するから、ここに粉塵のような切粉が入るのは防ぐことができない。これらがエアーブローのときに把持面に付着することがあるのは上述したとおりである。

そこで、本発明が提案されるに至ったのであり、以下に本発明を図１の断面図及び図２のＥ矢視図、図３の正面図に基づいて説明するが、上記と変わらない各部材の符号はそのまま使用する。本発明では、まず、フロントブーツ１３を取り外し、ここに第一カップ１６を取り付ける。第一カップ１６がフロントブーツ１３と違うのは、最奥に面部１６ａを有し、その中心にネジが形成されている点である。この点で、第一カップ１６はフロントブーツ１３を改造してもよい。

第一カップ１６には第二カップ１７が摺動可能に収容される。第二カップ１７は第一カップ１６の胴部に内接する胴部１７ａと胴部１７ａの先端に形成される円板部１７ｂとを有している。なお、上記した空間ａはソフトジョー４ｂの最裏側のセレーション９′の内径側が把持面Ａよりも径大に形成されており、（適宜な径と幅を必要とするから、新たに加工することもある）。この空間ａの前壁（ソフトジョー４ｂの最裏面）はソフトジョー４ｂの平溝７の底７ａよりは前方になるようにしておく。そして、第二カップ１７は第一カップ１６に対してスプリング１８によって前方に弾発しておく。

その構成として、スプリング１８の奥端を保持するスプリングホルダー１９を止めボルト２０で第一カップ１６の面部１６ａのネジ孔に螺合する。これにより、スプリング１８の先端は第二カップ１７の円板部１７ｂを前方に弾発するが、このとき、円板部１７ｂは後方に移動できるようにしておく。ソフトジョー４ｂを交換するとき等に邪魔になる円板部１７ｂを引っ込めておくためである。

具体的には、止めボルト２０の前部（締め込むために外周が六角等に形成されている）にネジ孔を穿ち、これに第二カップ１７の円板部１７ｂから調整ボルト２１を挿入して螺合しておく。この場合、調整ボルト２１は六角穴付きボルト等を使用し、円板部１７ｂにザグリ穴を形成してここから挿入してネジ孔に螺合することで、その位置を調整できる。これにより、円板部１７ｂはソフトジョー４ｂの最裏面（空間ａの前壁でもある）に所要の押当力で押当させることができる。このときの円板部１７ｂの径はソフトジョー４ｂが拡径したときも外れないものにしておく必要があり、また、縮径したときに空間ａの上壁に干渉しないものにしておく必要がある。

この状態でソフトジョー４ｂの把持面Ａでワークを掴んで加工するのであるが、このとき、調整ボルト２１を抜き、その孔を皿ビス２２で蓋をしておくのが適する。その理由は、チャックの回転に伴って調整ボルト２１が止めボルト２０から抜け出る虞があるからである。このため、調整ボルト２１が挿入されるザグリ穴に皿ビス２２の頭部が入る内面取りをしておき、円板部１７ｂの調整ボルト２１が挿通する孔にネジを形成しておく。これによると、第二カップ１７はある程度傾くこともでき、すべてのソフトジョー４ｂの裏面に押当する利点もある。

図４は第一カップ１６と第二カップ１７の構成を示す他の例の要部断面図であるが、本例のものは、フロントブーツ１３をそのまま使用し、これに第一カップ１６を嵌入したものである（第二カップ１７以下の構造は変わらない）。第一カップ１６とこれに関連する部材のサイズは多少小さくなるが、元々、存在しているフロントブーツ１３を取り外さないのであるから、コストの低減及び組込みの簡略化ができる。

以上により、第二カップ１７の円板部１７ｂとソフトジョー４ｂとの間、すなわち、空間ａは塞がることになるから、ソフトジョー４ｂに跨がって細く連続した切粉が存在していたとしても、エアーブローによって把持面Ａに付着することはない。同様に、ソフトジョー４ｂの最奥の裏面は平溝７の底７ａより前方位置にあるから、細かい切粉が上記した隙間ｂに入り込むこともなく、エアーブローしても、把持面Ａに付着することはない。このようにして、チャッキング精度の低下を防ぎ、不良品を出さない効果が期待できるのである。

なお、第二カップ１７の円板部１７ｂが押当するソフトジョー４ｂの裏面は上記した空間ａの前壁でもよいが、把持面が異なれば、その直ぐ奥に同じような空間を形成しておくことで、当該把持面の裏面を塞ぐこともできる。具体的には、把持面Ｂを使用するワークの加工であれば、把持面ａの後方に空間ａ′を形成しておけば、把持面Ａの裏面で空間ａ′の前壁に押当させることができる（鎖線のものがそうである）。後方で蓋をした方が切粉侵入防止から好ましいのであるが、ワークの材質等によって切粉が隙間ａ′、ｂに溜まり易い場合には前方にするのが適するからである。なお、この場合は、スプリング１８や第二カップ１７の形状を変えることになる。

ところで、ジョー４はワークの把持、解放に伴って拡縮するが、第二カップ１７の円板部１７ｂはこの拡縮範囲で干渉や外れたりするものであってはならないのは上記したとおりである。しかし、パワーチャックの拡縮範囲、すなわち、ジョー４のストロークは僅かであるから（直径で８ｍｍ程度）、空間ａの丈はそれほど大きくする必要はない。なお、以上はパワーチャックの場合であるが、本発明は、手動のチャックでも適用できる。

１ 旋盤等の主軸
２ 取付けボルト
３ ボディー
４ ジョー
４ａ マスタージョー
４ｂ ソフトジョー
５ Ｔナット
６ Ｔ溝
６ａ 〃の幅広部
６ｂ 〃の幅狭部
７ 平溝
７ａ 〃の底
８ 固定ボルト
９ セレーション
９′ セレーション
１０ スライダ
１１ ドローパイプ
１２ 貫通孔
１３ フロントブーツ
１４ カバー
１５ マスタージョーの内径部の前面
１６ 第一カップ
１６ａ 〃 の面部
１７ 第二カップ
１７ａ 〃 の胴部
１７ｂ 〃 の円板部
１８ スプリング
１９ スプリングホルダー
２０ 止めボルト
２１ 調整ボルト
２２ 皿ビス
Ａ〜Ｂ 把持面
ａ〜ｂ 空間及び隙間

Claims (6)

1. ボディーに設けられ、円周上等配分されて半径方向に拡縮されるマスタージョーと、マスタージョーにＴナットを介して固定され、ワークを把持、開放するソフトジョーとからなるチャックにおいて、ソフトジョーの裏側にソフトジョーの把持面よりも径大な空間を形成するとともに、チャックの中心孔に第一カップを取り付け、第一カップに空間内で前方にスプリングで弾発され、ソフトジョーが拡径した場合にも外れない径からなる円板部を有してソフトジョーの裏面に押当する第二カップを移動可能に収容したことを特徴とするチャックにおける把持面の切粉付着防止装置。
2. ボディー前面の中心孔にカバーで蓋をされたフロントブーツが設けられるものであり、第一カップがカバーを外してフロントブーツの内周に嵌入されるものである請求項１のチャックにおける把持面の切粉付着防止装置。
3. Ｔナットがマスタージョーに形成されたＴ溝とソフトジョーに形成された平溝とにかけて摺動可能に嵌合されており、第二カップの円板部のソフトジョーへの押当位置が平溝の底より前方に位置している請求項１又は２のチャックにおける把持面の切粉付着防止装置。
4. 平溝の底より後方位置にセレーションで噛み合うマスタージョーとソフトジョーとの合わせ面があり、セレーション噛合の位置を変えて把持面の径を調整する請求項３のチャックにおける把持面の切粉付着防止装置。
5. ソフトジョーの把持面をワークの形状及び径に応じて種々加工し、第二カップの円板部が適宜な把持面の裏側の裏面に押当するものである請求項１〜４いずれかのチャックにおける把持面の切粉付着防止装置。
6. チャックが取り付けられる工作機械がＮＣ旋盤であり、ワークがオートローダによってチャックに把持され、ＮＣ旋盤による加工が無人で行われるものである請求項１〜５いずれかのチャックにおける把持面の切粉付着防止装置。