JP5465084B2 - 複数の把持部を備えたチャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の把持部を備えたチャック装置に関する。

従来径方向に弾力的に変形して開閉自在に被把持物を把持する把持部を前後に並設し、各把持部に別々に外嵌するスリーブを設け、両スリーブがスライド移動自在に筒体に挿入され、前記各スリーブが前記筒体の軸線方向に沿って移動することによって、前記各スリーブが対応する各把持部を開閉するチャック装置が公知となっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−３２２０１４号公報（第３頁、図１）

しかし前記チャック装置の両把持部は、共通の筒状本体の両端部に形成されているため、互いに他方の開閉状態の影響を受ける場合があり、各把持部を独立的に制御することが困難な場合があるという欠点があった。

上記課題を解決するための本発明の複数の把持部を備えたチャック装置は、径方向に弾力的に変形して開閉自在に被把持物Ｗを把持する把持部３Ａ，１１Ａを前後に並設し、各把持部３Ａ，１１Ａに各々外嵌されるスリーブ２，９を設け、両スリーブ２，９がスライド移動自在に筒体１に挿入され、前記各スリーブ２，９が前記筒体１の軸線方向に沿って移動することによって、前記各スリーブ２，９が対応する各把持部３Ａ，１１Ａを各々開閉する複数の把持部を備えたチャック装置において、各把持部３Ａ，１１Ａが各スリーブ２，９に収容される別々の把持体３，１１に形成され、隣接する２つの把持体３，１１の一方の把持体１１を、他方の把持体３に対応するスリーブ２と対向させて配置し、該スリーブ２と対向する前記把持体１１の把持部１１Ａを閉作動させる一方のスリーブ９の移動により、該把持体１１を介して他方のスリーブ２を移動させ、両把持部３Ａ，１１Ａを閉作動させるように構成され、前記各把持体３，１１と、各把持体３，１１に対応する前記スリーブ２，９との間に、前記把持部３Ａ，１１Ａが開状態となる方向に前記把持体３，１１と前記スリーブ２，９とを互いに付勢する付勢部材７，１４を介設し、前方側の把持部３Ａ側の付勢部材７の付勢力を、他方の付勢部材１４の付勢力より小さく設定したことを第１の特徴とする。

第２に、両把持部３Ａ，１１Ａ間の被把持物Ｗの通過部１８と被把持物Ｗとの間に、前記通過部１８の周面と被把持物Ｗの周面とが接触しない程度の間隙Ｓを設けたことを特徴とする。

第３に、両把持部３Ａ，１１Ａの被把持物Ｗとの当接面３Ｂ，１１Ｂが、筒体１の軸線Ｃから径方向に互いに異なる距離となるように形成されたことを特徴とする。

以上のように構成される本発明の構造によると、各把持部が各々別々の把持体に形成さ
れ、各々別々のスリーブによって開閉されるため、各把持部を独立的に制御して被把持物を把持することができるという利点がある。また隣接する２つの把持体の一方の把持体の把持部を閉作動させる一方のスリーブの移動により、該把持体を介して他方のスリーブを移動させ、両把持部を閉作動させるため、開閉機構の複雑化を回避することもできる。

また両把持部間の被把持物の通過部と被把持物との間に、前記通過部の周面と被把持物の周面とが接触しない程度の間隙を設けることによって、被把持物の把持に際して前記通過部において、被把持物と当接することなく、被把持物の離間した２箇所を把持することができ、把持に起因する被把持物の損傷等を防止することができるという効果がある。

また両把持部の被把持物との当接面を、筒体の軸線から径方向に互いに異なる距離となるように形成することによって、被把持物の異なる径の部分を簡単に把持することができるという効果がある。

また各把持体と、各把持体に対応するスリーブとの間に、把持部が開状態となる方向に把持体とスリーブとを互いに付勢する付勢部材を介設し、前方側の把持部側の付勢部材の付勢力を、他方の付勢部材の付勢力より小さく設定することによって、前方側の把持部を後方側の把持部より早く閉状態とすることができ、把持に際する被把持物の筒体に対する位置ズレ等を簡単に防止することができるという効果がある。

本発明のチャック装置を適用した自動旋盤の主軸の要部断面図であり、把持部が閉状態を示す。 本発明のチャック装置を適用した自動旋盤の主軸の要部断面図であり、把持部が開状態を示す。 他の実施形態のチャック装置を適用した自動旋盤の主軸の要部断面図である。

図１に、本発明のチャック装置を適用したワークを把持した状態の自動旋盤の主軸の先端部分を示す。該主軸１は、中空の筒状をなし、従来同様図示しない主軸台等に回転駆動自在に支持されている。該主軸１の先端部分に中空筒状の第１スリーブ２が同心で軸心方向にスライド自在に挿入されている。該第１スリーブ２内に第１チャック３が同心で収容されている。

前記第１チャック３の前端側の外周面は円錐状のテーパ面４を形成している。前記第１スリーブ２の先端側の内周面側には、前記第１チャック３のテーパ面４と互いに当接可能な円錐状のテーパ面６が形成されている。第１スリーブ２の前方側への移動によって両テーパ面４，６は互いに係合し、第１スリーブ２の後方側への移動によって両テーパ面４，６は互いに離反する。

前記第１チャック３と前記第１スリーブ２との間には、第１圧縮バネ７が介設されている。該第１圧縮バネ７により、第１チャック３が第１スリーブ２から突出する方向に向かって付勢されている。前記主軸１の先端には、キャップナット８が一体的に螺合されている。

前記第１スリーブ２の先端部分は主軸１の先端から突出し、キャップナット８内に位置する。前記キャップナット８の内周側端面は、前記第１圧縮バネ７により、前記第１チャ
ック３の先端側と弾力的に当接する。第１チャック３はキャップナット８によって前記主軸１に対して位置決めされる。

前記主軸１内には、前記第１スリーブ２の後方側に第２スリーブ９が同心で軸心方向にスライド自在に挿入されている。該第２スリーブ９内に第２チャック１１が同心で収容されている。前記第２チャック１１の前端側の外周面は円錐状のテーパ面１２を形成している。

前記第２スリーブ９の先端側の内周面側には、前記第２チャック１１のテーパ面１２と互いに当接可能な円錐状のテーパ面１３が形成されている。第２スリーブ９の前方側への移動によって両テーパ面１２，１３は互いに係合し、第２スリーブ９の後方側への移動によって両テーパ面１２，１３は互いに離反する。前記第２チャック１１と前記第２スリーブ９との間には、第２圧縮バネ１４が介設されている。

該第２圧縮バネ１４により第２チャック１１が第２スリーブ９から突出する方向に向かって付勢されている。第２チャック１１は、第１スリーブ２と対向するように配置されている。第２チャック１１は、前記第２圧縮バネ１４により、先端面が第２スリーブ９の後端面と弾力的に当接することによって主軸１に対して位置決めされる。前記両チャック３，１１内を通過するようにワークＷが挿入される。

前記両チャック３，１１は、先端側が従来のコレットチャック同様、軸線方向に延出するスリット１６，１７によって複数の分割片に分割されている。各分割片は、径方向に弾力的に変形し、各チャック３，１１のテーパ面４，１２を各々対応するスリーブ２，９のテーパ面６，１３が係合して押圧することによって、前記各分割片が径方向に弾力的に撓み、ワークＷを把持することができる。

なおスリーブ２，９のテーパ面６，１３によるチャック３，１１のテーパ面４，１２の押圧を解除することによって、前記各分割片は弾力的に復元し、ワークＷの把持は解除される。両チャック３，１１の先端には、前記のような径方向への弾力的な変形によって開閉自在にワークＷを把持する前記分割片からなる把持部３Ａ，１１Ａが形成されている。本実施形態において２つの把持部３Ａ，１１Ａは各々異なる部材である第１チャック３と第２チャック１１に別々に設けられている。

前記第２スリーブ９は、前記主軸１の後方側に設けられた従来公知のチャック開閉機構等と操作スリーブ１５を介して連係され、該操作スリーブ１５によって、主軸１の軸線Ｃに沿って前後スライド移動するように構成されている。前記操作スリーブ１５を前方に移動させ、前記第２スリーブ９を前方に移動させることによって、第２スリーブ９のテーパ面１３と第２チャック１１のテーパ面１２とが係合し、第２チャック１１が前方に向かって移動する。

第２チャック１１の移動によって、第２チャック１１の前端面が第１スリーブ２の後端面を押圧し、第１スリーブ２が前方に移動する。第１スリーブ２の前方への移動によって、第１スリーブ２のテーパ面６と前記第１チャック３のテーパ面４とが係合する。この際第１チャック３は、キャップナット８と当接して位置決めされるため、前記第１スリーブ２のテーパ面６が、前記第１チャック３のテーパ面４を押圧し、該第１チャック３の把持部３Ａを閉状態とする。

また第１チャック３が位置決めされることによって、第１スリーブ２を介して第２チャック１１が位置決めされ、第２スリーブ９のテーパ面１３が前記第２チャック１１のテーパ面１２を押圧し、該第２チャック１１の把持部１１Ａを閉状態とし、図１に示されるよ
うに、両チャック３，１１の把持部３Ａ，１１Ａによりワークを把持する。

一方前記操作スリーブ１５を後方に移動させることによって、第２スリーブ９が圧縮バネ１４により、操作スリーブ１５に追従して後方に移動し、第２チャック１１のテーパ面１２と第２スリーブ９のテーパ面１３とが離反する。テーパ面１２とテーパ面１３との離反によって、第２スリーブ９（テーパ面１３）による前記第２チャック１１（テーパ面１２）の押圧が解除され、第２チャック１１の把持部１１Ａが開状態となり、第２チャック１１による第１スリーブ２の押圧が解除される。

第２チャック１１による第１スリーブ２の押圧解除によって、第１圧縮バネ７により、第１スリーブ２が後退し、第１スリーブ２のテーパ面６が第１チャック３のテーパ面４から離反する。テーパ面６とテーパ面４との離反により、第１スリーブ２（テーパ面６）による前記第１チャック３（テーパ面４）の押圧が解除され、第１チャック３の把持部３Ａが開状態となり、図２に示されるように、両チャック３，１１の把持部３Ａ，１１ＡによるワークＷの把持が解除される。

以上のように第２スリーブ９を前方に移動させることによって、両チャック３，１１の把持部３Ａ，１１Ａを閉作動させてワークＷを把持し、第２スリーブ９を後方に移動させることによって、両チャック３，１１の把持部３Ａ，１１Ａを開作動させてワークＷの把持を解除することができる。

両把持部３Ａ，１１Ａの閉作動によって、両チャック３，１１に挿入されるワークＷを、２つのチャック３，１１の把持部３Ａ，１１Ａで強固に把持することができる。この際別々の部材である第１チャック３と第２チャック１１に、別々に把持部３Ａと把持部１１Ａが設けられ、各把持部３Ａ，１１Ａが各チャック３，１１に対応する別々の第１スリーブ２と第２スリーブ９によって開閉させられるため、両把持部３Ａ，１１Ａは略同一の把持力でワークＷを把持することができ、一方の把持部の変形状態が、他方の把持部の変形状態に影響することはなく、各把持部３Ａ，１１Ａの開閉を各々独立的に各スリーブ２，９によって安定して制御することができる。

また隣接する前後のチャックの一方（本実施形態では後方側の第２チャック１１）の把持部１１Ａを閉作動させる一方のスリーブ（本実施形態では後方側の第２スリーブ９）の移動により、該チャックの把持部（第２チャック１１の把持部１１Ａ）を介して他方のスリーブ（本実施形態では前方側の第１スリーブ２）を連動させて移動させ、両把持部３Ａ，１１Ａを閉作動させる。このため、各スリーブ２，９毎に開閉機構を設ける必要はなく、開閉機構の複雑化を回避することもできる。

なお本実施形態において、第１圧縮バネ７の付勢力は、第２圧縮バネ１４の付勢力より弱く設定されている。両把持部３Ａ，１１Ａを閉作動させる（ワークＷを把持する）際、第２圧縮バネ１４より先に、第１圧縮バネ７が縮作動するため、第１チャック３の把持部３Ａが、第２チャック１１の把持部１１Ａより先に閉状態となる。ワークＷを把持する場合、ワークＷの前方側が、後方側に比較して先に把持され、把持に際するワークＷの軸心方向のズレ等を防止することができる。

本実施形態において第１チャック３の把持部３Ａは、先端部分が径方向内側に向かって突出する凸部を形成している。該凸部の内周面が、閉状態でワークＷと当接する当接面３Ｂをなす。なお第２チャック１１の内周は、分割片の自由状態で軸線に対して平行な孔からなる。このため第２チャック１１の把持部１１Ａの閉状態で分割片の先端部分の内周面が当接面１１ＢとしてワークＷと当接する。

第１チャック３の把持部３Ａの当接面３Ｂと第２チャック１１の把持部１１Ａの当接面１１Ｂとは、主軸１の軸線Ｃ方向に所定距離離反して位置し、第１チャック３の凸部より後方側は、第１スリーブ２の内周側とともに、両把持部３Ａ，１１Ａの間のワークＷが通過する通過部１８を構成している。

前記通過部１８は、把持されるワークＷの径より大径に形成され、通過部１８とワークＷとの間には、通過部１８の周面とワークＷの周面とが接触しない程度の間隙Ｓが形成されている。本チャック装置は、両当接面３Ｂ，１１Ｂの間においてワークＷと当接することなく、ワークＷの離間した２箇所を各当接面３Ｂ，１１Ｂを介して把持することができる。

特に本実施形態において、両把持部３Ａ，１１Ａの当接面３Ｂ，１１Ｂは、主軸１の軸線Ｃから径方向に互いに異なる距離となるように形成されており、ワークＷの異なる径の部分を簡単に把持することができる。

これにより例えば図１に示されるように、１次加工済みのワークＷを把持する際、ワークＷの先端部分の大径部を第１チャック３の把持面３Ｂで把持することによって、ワークＷのＬの範囲において、チャック３，１１とワークＷとを非接触状態とし、把持に起因する損傷や変形等を防止し、ワークＷの精度を向上させることができる。

なお図３に示されるように、前記第２スリーブ９と同様の第３スリーブ２１を主軸１内の第２スリーブ９の後方に配置し、前記第２チャック１１と同様の第３チャック２２を、前記第２スリーブ９と対向するように、第３圧縮バネ２６を介して前記第３スリーブ２１内に収容してチャック装置を構成することもできる。

これにより隣接する２つのチャックの後方側のチャックが各々前方側のスリーブに対向して配置される。ただし本実施形態において、第２チャック１１’は、把持部１１Ａ’が凸部を備え、該凸部の後方に、前記第１チャック３の通過部１８と同様の通過部２０を設けた形状としている。

この場合、操作スリーブ１５等により最後方の第３スリーブ２１を前方にスライド移動させることによって、前記実施形態と同様に、第３スリーブ２１のテーパ面２３が、最後方の第３チャック２２のテーパ面２４と係合し、第３チャック２２を前方に向かって移動させる。第３チャック２２の移動によって、第３チャック２２に押圧されて前記第２スリーブ９が前方に移動し、前記実施形態同様、第１チャック３及び第２チャック１１’が位置決めされ、両チャック３，１１’の把持部３Ａ，１１Ａ’が閉作動する。

この際第２チャック１１’の位置決めによって第３チャック２２が位置決めされ、第３スリーブ２１のテーパ面２３が第３チャック２２のテーパ面２４を押圧し、第３チャック２２の把持部２２Ａが閉作動して全チャック３，１１’，２２の把持部３Ａ，１１Ａ’，２２Ａが閉作動し、全把持部３Ａ，１１Ａ’，２２ＡによってワークＷ２を把持することができる。

なお最後方の第３スリーブ２１を操作スリーブ１５に追従させて後方にスライド移動させることによって、前記実施形態と同様に、各圧縮バネ７，１４，２６により、全チャック３Ａ，１１Ａ’，２２Ａを開状態とし、ワークＷ２の把持を解除することができる。

本実施形態の場合、第２チャック１１’の凸部より後方側に通過部２０が形成されているため、第１チャック３の把持面３Ｂと第２チャック１１’の把持面１１Ｂ’との間、及び第２チャック１１’の把持面１１Ｂ’と第３チャック２２の把持面２２Ｂとの間におい
てワークＷと当接することなく、ワークＷの離間した３箇所を各当接面３Ｂ，１１Ｂ’，２２Ｂを介して把持することができる。

ワークＷ２を前記ワークＷと同様に先端に大径部を備えたものとし、該大径部を第１チャック３の把持面３Ｂで把持することによって、ワークＷ２のＬ１及びＬ２の範囲において、チャック３，１１’，２２とワークＷ２とを非接触状態とし、ワークＷ２を把持することができる。

同様に３つ以上のチャックを各々別々のスリーブ内に圧縮バネを介して収容し、主軸内に並設して挿入し、チャック装置を構成することもできる。いずれの場合も各圧縮バネを前方側から順次強くしていくことによって、前方側の把持部から順次ワークを把持することができる。また隣接する任意の２つの把持部の間に、チャック側とワーク側とが当接しないように通過部を形成することもできる。

上記いずれの実施形態においても、各圧縮バネ７，１４，２６を設けることなく、最後方のスリーブを操作スリーブ１５等により前方に移動させても、各々対応するスリーブとチャックのテーパ面が係合することによって、順次チャックを介して各スリーブが前方に移動し、全チャックの把持部が閉作動し、全把持部によってワークを把持することができる。前方側の把持部から順次位置決めされるため、前方側の把持部から順次ワークを把持する。

なお互いに対応するスリーブとチャックのテーパ面の角度を、各チャックにおける各分割片の径方向への弾力的な復元力により、対応する各スリーブが後方に移動するように設定することによって、上記のように圧縮バネを設けない場合でも、各スリーブを例えば前記操作スリーブ１５に追従して後退させ、前記ワークの把持を解除することができる。以上のように各スリーブの前方への押圧（移動）を解除した場合に、各スリーブと各々対応するチャックとを離反させる手段を設けることによって、必ずしも圧縮バネ等の付勢部材を設ける必要はない。

１ 主軸（筒体）
２ スリーブ
３ チャック（把持体）
３Ａ 把持部
３Ｂ 当接面
７ 圧縮バネ（付勢部材）
９ スリーブ
１１ チャック（把持体）
１１Ａ 把持部
１１Ｂ 当接面
１４ 圧縮バネ（付勢部材）
１８ 通過部
Ｗ ワーク（被把持物）

Claims (3)

1. 径方向に弾力的に変形して開閉自在に被把持物（Ｗ）を把持する把持部（３Ａ），（１１Ａ）を前後に並設し、各把持部（３Ａ），（１１Ａ）に各々外嵌されるスリーブ（２），（９）を設け、両スリーブ（２），（９）がスライド移動自在に筒体（１）に挿入され、前記各スリーブ（２），（９）が前記筒体（１）の軸線方向に沿って移動することによって、前記各スリーブ（２），（９）が対応する各把持部（３Ａ），（１１Ａ）を各々開閉する複数の把持部を備えたチャック装置において、各把持部（３Ａ），（１１Ａ）が各スリーブ（２），（９）に収容される別々の把持体（３），（１１）に形成され、隣接する２つの把持体（３），（１１）の一方の把持体（１１）を、他方の把持体（３）に対応するスリーブ（２）と対向させて配置し、該スリーブ（２）と対向する前記把持体（１１）の把持部（１１Ａ）を閉作動させる一方のスリーブ（９）の移動により、該把持体（１１）を介して他方のスリーブ（２）を移動させ、両把持部（３Ａ），（１１Ａ）を閉作動させるように構成され、前記各把持体（３），（１１）と、各把持体（３），（１１）に対応する前記スリーブ（２），（９）との間に、前記把持部（３Ａ），（１１Ａ）が開状態となる方向に前記把持体（３），（１１）と前記スリーブ（２），（９）とを互いに付勢する付勢部材（７），（１４）を介設し、前方側の把持部（３Ａ）側の付勢部材（７）の付勢力を、他方の付勢部材（１４）の付勢力より小さく設定した複数の把持部を備えたチャック装置。
2. 両把持部（３Ａ），（１１Ａ）間の被把持物（Ｗ）の通過部（１８）と被把持物（Ｗ）との間に、前記通過部（１８）の周面と被把持物（Ｗ）の周面とが接触しない程度の間隙（Ｓ）を設けた請求項１の複数の把持部を備えたチャック装置。
3. 両把持部（３Ａ），（１１Ａ）の被把持物（Ｗ）との当接面（３Ｂ），（１１Ｂ）が、筒体（１）の軸線（Ｃ）から径方向に互いに異なる距離となるように形成された請求項１又は２の複数の把持部を備えたチャック装置。

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