JP6147478B2 - エアチャック - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の主軸に装着され、ワークを把持して主軸とともに回転するエアチャックに関するものである。

工作機械に用いられるエアチャックは、工作機械の主軸に装着されている。エアチャックは、工作機械へ定置された非回転の供給リングが配設され、供給リングにはチャックの回転部位へ圧力媒体を流過させるために環状のシールリングが装着されている。
この供給リングは、チャック外周面から微小な隙間を有して、チャック外周面へ設けられている。
シールリングは、弾性的に変形が可能な材質、例えば、ゴムで形成され、外方からの負荷によって、その直径や厚みを変えることができる。
前述のようなチャックは、特許文献１（特開昭５９−２１９１０６号公報）によって従来技術として知られている。
この従来技術は、前記シールリングが長方形の本体と、チャックの長手軸線に対して垂直に延びる２つの平面の略中央に設けたウェブとで形成されており、本体に設けられた通路を介して圧力媒体が流過可能になされている。
このシールリングが、供給リングに設けられた環状溝へ備えられ、チャック非回転時には圧力媒体の圧力をウェブに受けることで、チャックと接触し、シールリングの通路を介して圧力媒体をチャックへ供給することが可能となる。
また、チャック回転時には、圧力媒体の供給を遮断し、シールリングの弾性体の復元力により、シールリングがチャックから離れてチャック外周面から隙間を有し、接触によるシールリングの磨耗が生じないようになされている。

特開昭５９−２１９１０６号公報

しかしながら、前述の従来技術には以下の課題がある。
前述のチャック構造においては、チャックへ供給する圧力媒体の供給回路が複数以上になる場合には、１つのシールリングに対して１つの供給回路を備えるので、供給回路の数に応じて、シールリングの数を増やすことになってしまう。
シールリングの数を増やすには、供給リング内へ並列に配置された複数のシールリングを用いて対応することになる。
そのため、供給リングのチャック回転軸方向の長さが増大化してしまい、これに伴い供給リングを配置するチャック本体の回転軸方向の長さが大きくなる。
工作機械の加工範囲は、チャックが取り付けられる工作機械の主軸端から一定のエリアを加工ツールが移動可能範囲で規定されている。
したがって、チャック自体の回転軸方向の寸法が大きくなると、工作機械の加工範囲が小さくなり、例えば長尺のワークや大型のワークを加工する際には、１度の加工工程では全てを加工できず、ワークを把持し直しての加工工程が必要となる。
そのため、総加工時間が長くなり、加工効率の低下につながる。
また、チャックの回転軸方向の長さが大きくなると、チャックの回転時に芯ぶれが発生する。特に高速回転の加工時には、さらに芯ぶれが大きくなり、加工精度に悪影響を与える。

上記の課題を解決するために、本発明は、工作機械の回転軸に装着され、ワークを把持するための爪が取り付けられ、内部に爪を駆動するためのエアーを第１のシリンダ室へ通気する第１の通路と第２のシリンダ室へ通気する第２の通路とを有するチャック本体と、チャック本体との間に微小隙間を有して工作機械の非回転部位へ脱着可能に取り付けられる供給リングを備え、該供給リングが外部のエアー圧送装置と接続する複数の給排気路（１８、２８）を有し、供給リングには給排気路（１８、２８）に連接しチャック本体の第１の通路及び第２の通路へ通じるリング溝を備え、該リング溝内には弾性体で形成された調整パッキンが収容されており、該調整パッキンがエアーの圧力により変形しチャック本体と接触することで調整パッキンに設けられた通孔を通してエアーを前記チャック本体の第１の通路又は第２の通路へ夫々送る工作機械用エアーチャックにおいて、リング溝が、調整パッキンを収容するパッキン溝部と、給排気路（１８、２８）夫々に連接されエアーを保持するエアー溝部と、凸部を形成し調整パッキンと接する仕切り部で構成され、エアー溝部が、給排気路（１８）と連接し調整パッキンを介してチャック本体の第１の通路と通気する第１のエアー溝部（２１）と、他の給排気路（２８）と連接し調整パッキンを介してチャック本体の第２の通路と通気する第２のエアー溝部（２９）とを備え、仕切り部が隣り合う第１のエアー溝部（２１）と第２のエアー溝部（２９）とのエアーを隔離することを特徴とする。

また、前記供給リングが複数のリング溝を備えており、該リング溝へひとつづつ調整パッキンを有していることを特徴とする。
また、前記供給リングがチャック本体の工作機械側端部へ配設されていることを特徴とする。
また、供給リングがチャック本体の半径方向外方の外周面へ配設されていることを特徴とする。
また、調整パッキンが複数の給排気路毎にひとつづつ設置されていることを特徴とする。

本発明の構成によるチャック装置によれば、チャックへの複数のエア供給経路を、ひとつの調整パッキンのみで設けることが可能となる。これにより、供給リングをチャック回転軸方向に短く設けることができ、工作機械の加工範囲を大きくとれ、加工効率のアップにつながる。

本発明の実施例に係るチャックの断面図を示す。 本発明の実施例に用いる供給リングの図１におけるＥ−Ｅ断面図を示す。 本発明の実施例に用いる供給リングの正面図を示す。 本発明の実施例に用いる供給リングの図３におけるＢ−Ｂ断面図を示す。 本発明の実施例に用いる供給リングの図３におけるＣ−Ｃ断面図を示す。 本発明の実施例に用いる供給リングの図３におけるＤ−Ｄ断面図を示す。 本発明の実施例に用いる調整パッキンの断面図を示す。 本発明の別の実施例に係る供給リングの断面図を示す。 本発明の他の実施例に用いる供給リングの正面図を示す。 本発明の他の実施例に用いる供給リングの図１におけるＦ−Ｆ断面図を示す。 本発明の他の実施例に用いる調整パッキンの斜視図を示す。

以下に本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、工作機械の主軸の端部へ取り付けられたチャック１は、主軸と共に回転可能に設けられている。
チャック１は、チャック本体２と、マスタージョウ３とリング状のピストン４を備えており、チャック本体２と組み合わせにより、チャックの作動用シリンダとして構成されている。
チャック外部から供給される高圧エアが作動用シリンダへ給排気されることにより、作動用シリンダを駆動させ、ワークの把持及び解除を行っている。

マスタージョウ３はチャック本体２の半径方向溝５へ摺動可能に挿入されている。
前記ピストン４はチャック１の軸方向へ摺動可能に設けられ、ピストン４へ一体形成されたくさび部６とマスタージョウ３に設けられたくさび受け部７を介して、ピストン４はマスタージョウ３と連結されている。
高圧エアは、チャック本体２の外周面に設けられた通路Ａ１０、通路Ｂ１２を経てシリンダ室Ａ９、シリンダ室Ｂ１１に供給される。
例えば、前記通路Ａ１０を介してシリンダ室９へ高圧エアが供給されると、ピストン４はシリンダ室Ａ９側の押圧面Ａ１３が付勢され、図１中の軸方向右側へ移動する。
このピストン４の軸方向の移動は、くさび部６とくさび受け部７によって、チャックの半径方向の移動に変換される。これにより、マスタージョウ３に設けられた爪８がチャック半径方向外方へ移動する。
それに対して、前記通路Ｂ１２を介してシリンダ室Ｂ１１へ高圧エアが供給されると、ピストン４はシリンダ室Ａ１０側の押圧面Ａ１３が付勢され、爪８がチャック半径方向内方へ移動する。
高圧エアが供給された後、シリンダ室９、１１内部の圧力を保持するため 、図１中に略示して記載した開放可能な逆止弁１５が通路１０、１２に設けられている。
高圧エアが、回転体であるチャック本体２の通路Ａ１０、通路Ｂ１２へ流入できるようにするために、チャック本体２を取り囲むように、非回転に定置された供給リング１７がチャック本体２の工作機械側端部へ備えられ、チャック本体２の外周面へ隙間Ｘを有して配設されている。

図２に、本発明の実施例に用いる供給リングの図１におけるＥ−Ｅ断面図を示し、図３に本発明の実施例に用いる供給リングの正面図を示す。
この供給リング１７には、外部のエア圧送装置から送られる高圧エアを給排気する複数の給排気路１８（本実施例では２ケの給排気路１８、２８を備える） と、この給排気路１８、２８に連接してリング全周に設けられチャック本体側へ通じる供給リング端部に設けられたリング溝１９が備えられている。
図４には供給リングの図３におけるＢ−Ｂ断面図を示し、図５には供給リングの図３におけるＣ−Ｃ断面図を示し、図６には供給リングの図３におけるＤ−Ｄ 断面図を示す。
これら図４から図６に示すように、前記リング溝１９には、高圧エアの圧力によって変形可能な弾性体でリング状に形成されている調整パッキン２４が挿入されている。
この調整パッキン２４の断面図を図７に示す。
調整パッキン２４は、長方体の本体２６と本体２６の両側へ一体成形されるウエブ２７で構成され略Ｔ 字断面で形成されている。調整パッキン２４ の本体２６には、高圧エアが流過可能な通孔２５が設けられており、供給リング１７の給排気路１８、２８からの高圧エアを通気させて供給リング１７の外方へ送ることができる。

供給リング１７に設けられたリング溝１９は、調整パッキン２４を収容するパッキン溝部２０と、前記複数の給排気路１８、２８の内、ひとつの給排気路毎に連接され高圧エアを保持するエア溝部２１と、凸部２３を形成して調整パッキン２４と接する仕切り部２２で構成されている。
前記パッキン溝部２０は略Ｔ字断面に形成される空域で構成され、略Ｔ字断面の調整パッキン２４を供給リング１７の内方へ収容する。
前記仕切り部２２は、エア溝部Ａ２１とエア溝部Ｂ２９の間へ凸部２３を設けることでエア溝部Ａ２１とエア溝部Ｂ２９を分断しており、そのため隣り合うエア溝部間の高圧エアの通気を阻むようになされている。

次に本発明に係る実施例の作用について説明する。
チャックのワーク把持、解除の動作は、工作機械の主軸の回転停止時において行なわれる。
チャックの爪を駆動させるために、チャックへ高圧エアの給排気を行なう。チャックの外周面に微小隙間を有して設けられる供給リング１７の給排気路１８へ外部のエア圧送装置から高圧エアが供給される。
供給リング１７の給排気路１８へ送られた高圧エアは調整パッキン２４のウエブ２７をエア圧により押圧し、調整パッキン２４がチャック本体２の外周面へ接触する。
調整パッキン２４は、チャックの外周面との微小隙間が０となり接触されているので、供給リング１７へ供給される高圧エアが、調整パッキン２４の通孔２５を介して、チャック本体２の外周面に設けられた通路Ａ１０、通路Ｂ１２の開口部へ高圧エアが送られ、チャックの駆動力として、高圧エアが供給される。

供給リング１７には、リング溝１９を備え、このリング溝１９は、調整パッキン２４を収容するパッキン溝部２０の他に、複数の給排気路１８のひとつ毎に高圧エアを保持するエア溝部２１と、そのエア溝部２１を分断する仕切り部２２を設けている。
図２に示すように、この仕切り部２２を設けることにより、複数のエア溝部２１が分断して、エア溝部Ａ２１とエア溝部Ｂ２９が形成される。これにより、複数エリアに分断されたエア溝部２１、２９には、それぞれ別系統の給排気路１８、２８を接続する事で、独立してエア供給経路を保つことができる。
図２には、複数エリアに分断されたエア溝部Ａ２１へ接続される給排気路Ａ１８と、エア溝部Ｂ２９へ接続される給排気路Ｂ２８が示されており、それぞれ別系統エア供給が可能となる。
また、本発明は前述の実施例に限定するものではない。本実施例ではエア溝部を２つに分断した例を述べているが、仕切り部をより多く設けることにより、エア溝部を２つ以上に分断することも可能となり、２系統以上のエア供給経路を備えることも可能となる。
また、供給リング１７へ複数のリング溝１９を備え、このリング溝１９へひとつづつ調整パッキン２４を設けることにより、さらに多数のエア供給路をチャック本体２へ供給することができる。

本発明の別の実施例における供給リング１７の断面図を図８に示す。
前述の実施例では、図１、図４に示すように、供給リング１７がチャック本体の工作機械側端部へ配設されており、高圧エアの送通部位である調整パッキン２４に設けられる通孔２５が、チャック本体２の工作機械側の側面端部に向けて開口されている。それに対して、本実施例では図８に示すように供給リング１７がチャック本体２の半径方向外方の外周面へ配設されており、高圧エアの送通部位である通孔２５が、チャック本体２の半径方向外方の外周面に向けて開口されている。

高圧エアの通気がチャック本体２の外周面に設けられたエア供給路へ送られることで、チャック本体２へ高圧エアが供給される。本実施例によれば、供給リング１７へ設けられる給排気路１８とリング溝１９が上下へ一直線上に配設されることになる。
前述の図４に示される実施例のように給排気路１８とリング溝１９がＬ字状に屈曲して設けられていないので、供給リング１７の内部構造がコンパクトに構成されて簡単な構造となり、 加工工程の簡素化が図られて加工時間や組立時間の短縮化が可能となり、製造効率の向上が得られる。

この実施例に示されるように、本発明の供給リング１７の構成は、前述の実施例の記載に限定されるものではない。したがって、チャック本体２に設けられるエア通路１０のレイアウトは、ワークの形状に応じて多様な位置に配置することが可能となる。これにより、多種多様なワーク形状に対応できるチャックを提供することができる。

また、本発明のさらなる他の実施例として、図９、図１０に示す実施例を説明する。図９は本実施例の供給リング１７の正面図を示し、図１０は図９中のＦ−Ｆ断面図を示す。
この実施例における供給リング１７は前述の実施例と異なり、リング溝１９が供給リング１９の全周にわたって設けられておらず、給排気路１８毎に独立して設けられており、調整パッキン２４が供給リング１７へ複数個備えられている。
図９に示すように、本実施例の供給絵印具には、８箇所の給排気路１８が設けられており、この給排気路１８毎にリング溝１９が備えられ、パッキン溝部２０が隣り会う給排気路１８とは連続されずに独立して構成されている。このパッキン溝部２０へ、給排気路１８毎に設けられている調整パッキン２４が複数個（本実施例では８個）独立して備えられている。

本実施例のパッキン溝部２０に設けられる調整パッキン２４は、図１１に示すように、前記実施例のようなリング形状に形成されず、ひとつの給排気路１８に設けられたリング溝１９へひとつづつ備えられている。調整パッキン２４は、本体２６とウエブ２７で形成されており、前記実施例と同様の作用で高圧エアをチャック側へ通気させている。
これらの調整パッキン２４は、給排気路１８毎に独立して設けられており、各々ひとつづつの給排気度１８からの高圧エアの通気を可能としている。
すなはち、本実施例では、ひとつひとつの調整パッキン２４により高圧エアの通気を行うこととなり、多数のエア供給路を設定する事が可能となる。

２ チャック本体
１７ 供給リング
１９ リング溝
２０ パッキン溝部
２１ エア溝部
２２ 仕切り部
２４ 調整パッキン

Claims (5)

1. 工作機械の回転軸に装着され、
   ワークを把持するための爪が取り付けられ、
   内部に前記爪を駆動するためのエアーを第１のシリンダ室へ通気する第１の通路と第２のシリンダ室へ通気する第２の通路とを有するチャック本体と、
   前記チャック本体との間に微小隙間を有して工作機械の非回転部位へ脱着可能に取り付けられる供給リングを備え、
   該供給リングが外部のエアー圧送装置と接続する複数の給排気路（１８、２８）を有し、
   前記供給リングには前記給排気路（１８、２８）に連接し前記チャック本体の第１の通路及び第２の通路へ通じるリング溝を備え、
   該リング溝内には弾性体で形成された調整パッキンが収容されており、該調整パッキンがエアーの圧力により変形し前記チャック本体と接触することで前記調整パッキンに設けられた通孔を通してエアーを前記チャック本体の前記第１の通路又は前記第２の通路へ夫々送る工作機械用エアーチャックにおいて、
   前記リング溝が、前記調整パッキンを収容するパッキン溝部と、
   前記給排気路（１８、２８）夫々に連接されエアーを保持するエアー溝部と、
   凸部を形成し前記調整パッキンと接する仕切り部で構成され、
   前記エアー溝部が、給排気路（１８）と連接し前記調整パッキンを介して前記チャック本体の前記第１の通路と通気する第１のエアー溝部（２１）と、
   他の給排気路（２８）と連接し前記調整パッキンを介して前記チャック本体の前記第２の通路と通気する第２のエアー溝部（２９）とを備え、
   前記仕切り部が隣り合う前記第１のエアー溝部（２１）と前記第２のエアー溝部（２９）とのエアーを隔離することを特徴とする工作機械用エアーチャック。
2. 前記供給リングが複数のリング溝を備えており、該リング溝へひとつづつ調整パッキンを有していることを特徴とする請求項１に記載のエアーチャック。
3. 前記供給リングがチャック本体の工作機械側端部へ配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエアーチャック。
4. 前記供給リングがチャック本体の半径方向外方の外周面へ配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエアーチャック。
5. 前記調整パッキンが複数の給排気路毎にひとつづつ設置されていることを特徴とする請求項１乃至４に記載のエアーチャック。