JP5956221B2 - チャック装置及び切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、一対の位相爪を備えるチャック装置及び切削装置に関する。

従来、棒状のワーク（例えば、クランクシャフト素材など）を切削するための装置として、ワークを把持するための一対のチャック装置を備える切削装置が広く用いられている。

また、ワークに形成された位相基準面の形状に関わらず位相を決めることができるように、固定位相爪と固定位相爪に対して移動自在な可動位相爪とを有するチャック装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開平６−２２６５１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のチャック装置では、位相基準面が形成されるワークの端部に固定位相爪及び可動位相爪が当接された状態で、ワークの切削が行われる。そのため、ワークの端部を切削することができないという問題がある。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、ワークの端部を切削可能なチャック装置及び切削装置を提供することを目的とする。

第１の態様に係るチャック装置は、所定軸に沿って配置されるワークを把持するためのチャック装置である。チャック装置は、本体と、本体に取り付けられており、所定軸を中心とする径方向に沿って移動自在な複数のチャック爪と、本体に取り付けられており、所定軸と平行な軸方向に沿って移動自在な一対の位相爪と、を備える。

第１の態様に係るチャック装置によれば、旋削具によってワークを切削する際には、一対の位相爪を本体側に後退させることができる。そのため、ワークの端部を切削することができる。

第２の態様に係るチャック装置は、第１の態様に係り、軸方向から見た場合、一対の位相爪は、本体の外周の内側に配置されている。

第２の態様に係るチャック装置によれば、一対の位相爪が本体の外側に配置される場合に比べて、チャック装置をコンパクトにすることができる。

第３の態様に係るチャック装置は、第１又は第２の態様に係り、径方向から見た場合、軸方向における一対の位相爪の先端は、軸方向における複数のチャック爪の先端よりも本体に近い。

第３の態様に係るチャック装置によれば、一対の位相爪の先端が複数のチャック爪の先端より前方に突出している場合に比べて、チャック装置をコンパクトにすることができる。

第４の態様に係るチャック装置は、第１乃至第３いずれかの態様に係り、本体に挿通され、軸方向に沿って配置される一対のロッドを備える。一対のロッドは、軸方向から見た場合、それぞれの軸心を中心として互いに逆回転可能である。一対の位相爪は、一対のロッドの先端に支持されている。

第４の態様に係るチャック装置によれば、位相基準の両側から一対の位相爪によって挟むことによって、ワークの位相決めを行うことができる。従って、位相基準をスムーズに求心できるので、ワークを精度良く位相決めすることができる。

第５の態様に係る切削装置は、第１の態様に係るチャック装置と、チャック装置を支持するワークヘッドと、ワークを切削するための切削具と、を備える。

第６の態様に係る切削装置は、第５の態様に係り、チャック装置は、ワークヘッドに固定されている。

第６の態様に係る切削装置によれば、チャック装置が回転する場合に比べて、ワークヘッド内部の構成を簡略化することができる。

以上のように本発明では、ワークの端部を切削可能なチャック装置及び切削装置を提供することができる。

クランクシャフトミラー１の側面図 クランクシャフト素材の構成を示す側面図 第１ワークヘッド及び第１チャック装置の構成を示す斜視図 第１チャック装置を軸方向から見た平面図 第１チャック装置を径方向から見た側面図 第１ワークヘッド及び第１チャック装置の後方透視図 クランクシャフトミラーの動作を説明するためのフローチャート

［クランクシャフトミラー１の全体構成］
クランクシャフトミラー１の全体構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、クランクシャフトミラー１（切削装置の一例）の構成を示す側面図である。図２は、クランクシャフト素材Ｗ（棒状のワークの一例）の構成を示す側面図である。

クランクシャフトミラー１は、クランクシャフト素材Ｗを旋削することによってクランクシャフトを製造するためのインターナル型ミラーである。

クランクシャフト素材Ｗは、鍛造により棒状に形成されており、旋削代を考慮してクランクシャフトよりも大きな外形を有している。クランクシャフト素材Ｗは、図２に示すように、折れ曲がった軸心を有する。クランクシャフト素材Ｗは、第１乃至第５メインジャーナルＪ１〜Ｊ５、第１乃至第４ピンジャーナルＰ１〜Ｐ４、第１乃至第８クランクアームＡ１〜Ａ８、リアフランジ２１０及びフロントシャフト２２０を有する。第４ピンジャーナルＰ４は、クランクシャフト素材Ｗの位相基準とされる部位である。後述するように、第４ピンジャーナルＰ４が一対の位相爪５４（図３参照）に挟まれることによって、クランクシャフト素材Ｗの位相決めが行われる。リアフランジ２１０は、第１端面２１０Ｓと、第１端面２１０Ｓに形成された第１センタ穴２１０ＣＨと、を有する。フロントシャフト２２０は、第２端面２２０Ｓと、第２端面２２０Ｓに形成された第２センタ穴２２０ＣＨと、を有する。

クランクシャフトミラー１は、図１に示すように、台座１０、第１及び第２旋削具２０，２１、第１ワークヘッド３０、第２ワークヘッド４０、第１チャック装置５０及び第２チャック装置６０を備える。

台座１０は、第１及び第２旋削具２０，２１、第１ワークヘッド３０及び第２ワークヘッド４０を支持する。

第１及び第２旋削具２０，２１それぞれは、クランクシャフト素材Ｗを切削するための治具である。第１及び第２旋削具２０，２１それぞれは、軸Ｐ（所定軸の一例）と平行な軸方向ｐと、軸方向ｐと垂直な径方向ｑと、に移動可能である。第１及び第２旋削具２０，２１それぞれは、第１及び第２チャック装置５０，６０によって固定されたクランクシャフト素材Ｗの外周を回転することによって、クランクシャフト素材Ｗを切削する。

第１ワークヘッド３０は、第１固定部３１と、第１機構収容部３２と、を有する。第１固定部３１は、台座１０上に固定されている。第１機構収容部３２は、第１固定部３１上に配置されており、第１チャック装置５０を駆動するための各機構を収容している。第１機構収容部３２の内部構成については後述する。

第２ワークヘッド４０は、第１ワークヘッド３０に対向するように配置される。第２ワークヘッド４０は、可動部４１と、機構収容部４２と、を有する。可動部４１は、台座１０上に配置され、軸方向ｐに移動自在である。機構収容部４２は、可動部４１上に配置されており、第２チャック装置６０を駆動するための各機構を収容している。

第１チャック装置５０は、第１ワークヘッド３０の第１機構収容部３２の先端に取り付けられている。第１チャック装置５０は、クランクシャフト素材Ｗの一端部を把持する。また、第１チャック装置５０は、クランクシャフト素材Ｗの位相決めを行う。第１チャック装置５０の構成については後述する。

第２チャック装置６０は、第１チャック装置５０に対向するように配置される。第２チャック装置６０は、第２ワークヘッド４０の機構収容部４２の先端に取り付けられている。第２チャック装置６０は、クランクシャフト素材Ｗの他端部を把持する。

［第１ワークヘッド３０及び第１チャック装置５０の構成］
図３は、第１ワークヘッド３０及び第１チャック装置５０の構成を示す斜視図である。図４は、第１チャック装置５０を軸方向ｐから見た平面図である。図５は、第１チャック装置５０を径方向ｑから見た側面図である。図６は、第１ワークヘッド３０及び第１チャック装置５０の後方透視図である。なお、以下において、第１ワークヘッド３０の第２ワークヘッド４０側を「前方」といい、第１ワークヘッド３０の第２ワークヘッド４０と反対側を「後方」という。

図３に示すように、第１チャック装置５０は、本体５１と、センタ５２と、三爪５３（複数のチャック爪の一例）と、一対の位相爪５４（第１位相爪５４ａ及び第２位相爪５４ｂを含む）と、一対のロッド５５（第１ロッド５５ａ及び第２ロッド５５ｂを含む）と、を備える。

本体５１は、図３に示すように、第１ワークヘッド３０の第１機構収容部３２の前端に固定されている。本体５１は、円筒状に形成されている。本体５１は、第２チャック装置６０と対向する対向面５１Ｓを有する。対向面５１Ｓは、第１チャック装置５０にクランクシャフト素材Ｗが把持された場合、リアフランジ２１０の第１端面２１０Ｓ（図２参照）と対向する。

センタ５２は、図３及び図４に示すように、本体５１の対向面５１Ｓの中央に立設されている。センタ５２は、軸Ｐに沿って移動自在に本体５１に取り付けられている。センタ５２が、リアフランジ２１０の第１端面２１０Ｓに形成される第１センタ穴２１０ＣＨ（図２参照）に挿入されることによって、クランクシャフト素材Ｗの芯出しが行われる。

三爪５３は、図３及び図４に示すように、本体５１の対向面５１Ｓ上において、軸Ｐを中心とする周方向ｒに沿って略等間隔で配置されている。三爪５３は、径方向ｑに沿って移動自在に本体５１に取り付けられている。三爪５３がリアフランジ２１０の外周に当接されることによって、クランクシャフト素材Ｗが強固に把持される。

一対の位相爪５４は、図４に示すように、本体５１の対向面５１Ｓ上において、本体５１の外周の内側に配置されている。一対の位相爪５４は、センタ５２を基準として点対称な位置に配置されている。一対の位相爪５４は、一対のロッド５５の先端に固定されている。また、図５に示すように、軸方向ｐにおいて、一対の位相爪５４の先端と本体５１との間隔Ｌ１は、三爪５３の先端と本体５１との間隔Ｌ２よりも小さい。すなわち、一対の位相爪５４の先端は、三爪５３の先端よりも本体５１に近い。

また、一対の位相爪５４は、一対のロッド５５とともに移動可能であるとともに、一対のロッド５５とともに回転可能である。具体的に、第１位相爪５４ａは、図４に示すように、第１ロッド５５ａの先端に固定されており、第１軸心ＡＸａに沿って移動する第１ロッド５５ａとともに移動し、第１軸心ＡＸａを中心として回転する第１ロッド５５ａとともに回転する。また、第２位相爪５４ｂは、図４に示すように、第２ロッド５５ｂの先端に固定されており、第２軸心ＡＸｂに沿って移動する第２ロッド５５ｂとともに移動し、第２軸心ＡＸｂを中心として回転する第２ロッド５５ｂとともに回転する。

ここで、一対のロッド５５は、それぞれの軸心を中心として互いに逆回転する。具体的に、第１ロッド５５ａが、第１軸心ＡＸａを中心として第１回転向きｓ１に向かって回転すると、第２ロッド５５ｂは、第２軸心ＡＸｂを中心として第２回転向きｔ１に向かって回転する。このように、第１ロッド５５ａ及び第２ロッド５５ｂが内向きに回転すると、第４ピンジャーナルＰ４が第１ロッド５５ａ及び第２ロッド５５によって挟まれて、クランクシャフト素材Ｗの位相決めが行われる。一方で、第１ロッド５５ａが、第１軸心ＡＸａを中心として第３回転向きｓ２に向かって回転すると、第２ロッド５５ｂは、第２軸心ＡＸｂを中心として第４回転向きｔ２に向かって回転する。このように、第１ロッド５５ａ及び第２ロッド５５ｂが外向きに回転すると、第４ピンジャーナルＰ４の位相決めが解除される。

また、第１ワークヘッド３０の第１機構収容部３２は、図６に示すように、回転機構１００と、移動機構２００と、を収容している。

回転機構１００は、第１及び第２スプラインシャフト１０１ａ，１０１ｂと、第１及び第２ギア１０２ａ，１０２ｂと、第１及び第２シリンダ１０３ａ，１０３ｂと、によって構成される。第１スプラインシャフト１０１ａの前端には、第１ロッド５５ａの後端が連結されており、第２スプラインシャフト１０１ｂの前端には、第２ロッド５５ｂの後端が連結されている。第１シリンダ１０３ａには、第１スプラインシャフト１０１ａが挿通されており、第２シリンダ１０３ｂには、第２スプラインシャフト１０１ｂが挿通されている。第１ギア１０２ａと第２ギア１０２ｂは、互いに噛合されている。第１シリンダ１０３ａは、図示しないカムフォロアを介して第１ギア１０２ａに連結されており、第２シリンダ１０３ｂは、図示しないカムフォロアを介して第１ギア１０２ａに連結されている。

第１シリンダ１０３ａに作動油を供給すると、第１ギア１０２ａ及び第２ギア１０２ｂが互いに逆方向に回転することによって、第１スプラインシャフト１０１ａ及び第２スプラインシャフト１０１ｂが互いに逆方向に回転する。その結果、一対の位相爪５４が外向きに回転する。一方で、第２シリンダ１０３ｂに作動油を供給すると、第１ギア１０２ａ及び第２ギア１０２ｂが互いに逆方向に回転することによって、第１スプラインシャフト１０１ａ及び第２スプラインシャフト１０１ｂが互いに逆方向に回転する。これによって、一対の位相爪５４が内向きに回転する。

移動機構２００は、連結部２０１と、シリンダ２０２と、によって構成されている。連結部２０１は、第１及び第２スプラインシャフト１０１ａ，１０１ｂの後端を支持する。シリンダ２０２は、連結部２０１を軸方向ｐと平行に駆動する。これによって、第１ロッド５５ａ及び第２ロッド５５ｂとともに第１位相爪５４ａ及び第２位相爪５４ｂが軸方向ｐに沿って移動される。

［第２ワークヘッド４０及び第２チャック装置６０の構成］
本実施形態において、第２チャック装置６０は、一対の位相爪５４及び一対のロッド５５を備えていない以外は第１チャック装置５０と同じ構成を有している。また、第２ワークヘッド４０は、回転機構１００及び移動機構２００を収容していない以外は第１ワークヘッド３０と同じ構成を有している。そのため、第２ワークヘッド４０及び第２チャック装置６０の構成については説明を省略する。

［クランクシャフトミラー１の動作］
次に、図７を参照しながら、クランクシャフトミラー１の動作について説明する。図７は、クランクシャフトミラー１の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、クランクシャフト素材Ｗのフロントシャフト２２０に形成された第２センタ穴２２０ＣＨに対して、第２チャック装置６０のセンタ（不図示）を挿入する。

次に、ステップＳ２において、クランクシャフト素材Ｗのリアフランジ２１０に形成された第１センタ穴２１０ＣＨ（図２参照）に対して、第１チャック装置５０のセンタ５２を挿入する。

次に、ステップＳ３において、移動機構１００のシリンダ１０２に作動油を供給することによって、第１チャック装置５０の一対の位相爪５４を第２チャック装置６０側に向かって前進させる。これによって、一対の位相爪５４を第４ピンジャーナルＰ４の側方まで移動させる。

次に、ステップＳ４において、回転機構１００の第２シリンダ１０３ｂに作動油を供給することによって、一対の位相爪５４を内向きに回転させる。これにより、第４ピンジャーナルＰ４の両側に一対の位相爪５４を当接させることによって、クランクシャフト素材Ｗの位相決めを行う。

次に、ステップＳ５において、第２チャック装置６０の三爪（不図示）によって、クランクシャフト素材Ｗのリアフランジ２１０を把持する。

次に、ステップＳ６において、第１チャック装置５０の三爪５３によって、クランクシャフト素材Ｗのフロントシャフト２２０を把持する。

次に、ステップＳ７において、回転機構１００の第１シリンダ１０３ａに作動油を供給することによって、一対の位相爪５４を外向きに回転させる。これにより、第４ピンジャーナルＰ４から一対の位相爪５４を離間させることによって、クランクシャフト素材Ｗの位相決めを解除する。

次に、ステップＳ８において、移動機構１００のシリンダ１０２から作動油を回収することによって、第１チャック装置５０の一対の位相爪５４を後進させる。これによって、一対の位相爪５４を本体５１側に後退させる。

次に、ステップＳ９において、第１及び第２旋削具２０，２１によってクランクシャフト素材Ｗを切削する。

［作用及び効果］
（１）クランクシャフトミラー１において、一対の位相爪５４は、本体５１に取り付けられており、軸Ｐと平行な軸方向ｐに沿って移動自在である。

従って、第１及び第２旋削具２０，２１によってクランクシャフト素材Ｗを切削する際には、一対の位相爪５４を本体５１側に後退させることができる。そのため、クランクシャフト素材Ｗのうち位相基準である第４ピンジャーナルＰ４と把持部であるリアフランジ２１０との間、すなわちクランクシャフト素材Ｗの端部を切削することができる。

（２）軸方向ｐから見た場合、一対の位相爪５４は、本体５１の外周の内側に配置されている。

従って、一対の位相爪５４が本体５１の外側に配置される場合に比べて、第１チャック装置５０をコンパクトにすることができる。

（３）径方向ｑから見た場合、一対の位相爪５４の先端は、三爪５３の先端よりも本体５１に近い。

従って、一対の位相爪５４の先端が三爪５３の先端より前方に突出している場合に比べて、第１チャック装置５０をコンパクトにすることができる。

（４）一対の位相爪５４を支持する一対のロッド５５は、それぞれの軸心を中心として互いに逆回転可能である。

従って、第４ピンジャーナルＰ４の両側から一対の位相爪５４によって挟むことによって、クランクシャフト素材Ｗの位相決めを行うことができる。従って、第４ピンジャーナルＰ４をスムーズに求心できるので、クランクシャフト素材Ｗを精度良く位相決めすることができる。

（５）第１チャック装置５０は、第１ワークヘッド３０に固定されている。

従って、第１チャック装置５０が回転する場合とは異なり、回転機構１００や移動機構２００を回転させる必要がないので、第１ワークヘッド３０内部の構成を簡略化することができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（Ａ）上記実施形態において、第１チャック装置３０は、第１ワークヘッド３０に固定されることとしたが、これに限られるものではない。第１チャック装置３０は、第１ワークヘッド３０に対して、軸Ｐを中心として回転可能であってもよい。この場合には、第１チャック装置３０とともに回転機構１００や移動機構２００が第１ワークヘッド３０の内部で回転するようにすればよい。

（Ｂ）上記実施形態において、棒状のワークの一例としてクランクシャフト素材Ｗについて説明したが、これに限られるものではない。棒状のワークは、位相決めを行う必要がある素材であればよい。

（Ｃ）上記実施形態において、第１チャック装置５０は、複数のチャック爪の一例として三爪５３を有することとしたが、これに限られるものではない。第１チャック装置５０は、２つ又は４つ以上のチャック爪を有していてもよい。

（Ｄ）上記実施形態において、一対の位相爪５４は、互いに逆回転することによって、クランクシャフト素材Ｗの位相決めとその解除を行うこととしたが、これに限られるものではない。例えば、第１位相爪５４ａに対して第２位相爪５４ｂのみが回転可能に構成されていてもよいし、第１位相爪５４ａの先端が第２位相爪５４ｂ側に伸縮可能に構成されていてもよい。これらの場合においても、一対の位相爪５４を軸方向ｐに沿って移動可能とすることによって、クランクシャフト素材Ｗの端部を切削することができる。

１ クランクシャフトミラー
１０ 台座
２０，２１ 旋削具
３０ 第１ワークヘッド
３１ 第１固定部
３２ 第１機構収容部
４０ 第２ワークヘッド
４１ 第２固定部
４２ 第２機構収容部
５０ 第１チャック装置
５１ 本体
５２ センタ
５３ 三爪
５４ 一対の位相爪（第１位相爪５４ａ及び第２位相爪５４ｂ）
５５ 一対のロッド（第１ロッド５５ａ及び第２ロッド５５ｂ）
６０ 第２チャック装置
１００ 回転機構
１０１ａ，１０１ｂ 第１及び第２スプラインシャフト
１０２ａ，１０２ｂ 第１及び第２ギア
１０３ａ，１０３ｂ 第１及び第２シリンダ
２００ 移動機構
２０１ 連結部
２０２ シリンダ
Ｐ４ 第４ピンジャーナル

Claims (5)

1. 所定軸に沿って配置されるワークを把持するためのチャック装置であって、
   本体と、
   前記本体に取り付けられており、前記所定軸を中心とする径方向に沿って移動自在な複数のチャック爪と、
   前記本体に挿通され、前記所定軸と平行な軸方向に沿って移動自在な一対のロッドと、
   前記一対のロッドの先端にそれぞれ支持される一対の位相爪と、
   を備え、
   前記一対のロッドは、前記軸方向から見た場合、それぞれの軸心を中心として互いに逆回転可能である、
   チャック装置。
2. 前記軸方向から見た場合、前記一対の位相爪は、前記本体の外周の内側に配置されている、
   請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記径方向から見た場合、前記軸方向における前記一対の位相爪の先端は、前記軸方向における前記複数のチャック爪の先端よりも前記本体に近い、
   請求項１又は２に記載のチャック装置。
4. 請求項１に記載のチャック装置と、
   前記チャック装置を支持するワークヘッドと、
   前記ワークを切削するための切削具と、
   を備える切削装置。
5. 前記チャック装置は、前記ワークヘッドに固定されている、
   請求項４に記載の切削装置。

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