JP6177640B2 - 引き込み機構を持つチャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に使用するチャック装置であって、ワークをチャック本体側へ引き込む機能を持つチャック装置に関する。

引き込み機能を持つチャック装置としては、特許文献１（特許４１９４４８８号公報）に記載されたチャック装置がある。
このチャック装置は、チャックボディ内へプランジャとマスタージョウがウエッジ手段により係合し、プランジャの軸方向への移動に伴い、楔作用によってジョウがチャック半径方向へ移動可能になされている。
さらにマスタージョウは、付勢手段によりワークを把持した後に作用力を加えられており、ワーク把持時には、マスタージョウがチャック軸方向後方へ引き込まれるようになされている。
前記ウエッジ手段は一方側の案内部へ、他方側の摺動部がガイドされて摺動可能となされており、そのため、ウエッジ手段を構成するマスタージョウとプランジャとの間には、摺動移動を可能にする微小な隙間が設定されている。

前述のチャックは、チャック外方に設けられたシリンダによるドローバーのチャック軸方向への移動に同期されてプランジャが軸方向へ同じく移動される。
プランジャへウエッジ手段により係合されているマスタージョウが、楔作用によりチャック半径方向へ移動される。
マスタージョウは、ワークを把持する前の把持予備動作時には、付勢手段は作用せず、前述のようにチャック半径方向へ移動する。
ジョウがワークに接触しワーク把持を行なった状態でシリンダがさらに駆動すると、チャックボディの前面部により、マスタージョウが軸方向前方への動きを規制され、マスタージョウの軸方向後方に設けられた付勢手段であるバネを変形させながら軸方向後方へジョウの引き込み動作が行なわれる。

特許４１９４４８８号公報

しかしながら、前述のチャックでは、以下の課題がある。
マスタージョウがプランジャと係合している前述ウエッジ部分には、摺動のための隙間が必要であるが、この隙間のためマスタージョウにガタつきが発生してしまう。
このガタつきにより、ワークを把持する際にマスタージョウの動作が不安定になり、ワークの把持に悪影響を与えてしまう。

チャックが工作機械に取り付けられる場合には、水平方向がチャック回転軸となるように横向きに配置されるケースが多い。
図５に示すように、チャックが横向きに配置されると、マスタージョウ３とプランジャ２の間に設けられた隙間があるため、マスタージョウ３とジョウ４の自重により重心における下方へ重力により回転モーメントを受け、マスタージョウ３とプランジュア２との接触位置が重力の向きにより異なり、ジョウ４の位置が変わってしまう。

図９に従来のチャックを用いたワーク把持動作の断面説明図を示す。
図９（２）に示すような、特にワーク把持直後のジョウ４がワークに接触した瞬間において、ガタつきの範囲内でジョウ４に回転が発生し、この回転によりジョウ４のワーク把持位置にズレが生じる。
このガタつきによるワーク把持位置のズレ量は、重力の向きにより複数のジョウ毎に異なるため、ワークの把持毎に変動し、ワーク把持位置の再現性を保てない。
そのため、ワークの加工精度に悪影響を与えてしまう。
従って本発明は、引き込み機構を持つチャックにおいて、ウエッジ部位の摺動部のガタつきの影響をなくして、安定した引き込み動作を実現し、高い把握精度を得ることのできるチャックを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、チャックボディと、該チャックボディ内でチャック軸方向へ移動可能なプランジャと、該プランジャと係合し楔作用によってチャック半径方向へ移動するマスタージョウと、該マスタージョウの前端部へ設けられワークを把持するジョウを備え、ワークを把持した後に前記ジョウがチャック軸方向へ引き込み移動するチャックであって、前記マスタージョウの後端へ配置され、変形によりマスタージョウの軸方向への動きを許容し、ジョウのワークへの接触後にマスタージョウへ作用力を付与する第一付勢手段と、常にマスタージョウへ作用力を付与する第二付勢手段を備え、該第二付勢手段が第一付勢手段よりも小さい作用力を発生することを特徴とする。

また、前記プランジャがプランジャ本体部と、ブッシュで構成されていることを特徴とする。
また、前記第二付勢手段がバネにより作用力を発生させることを特徴とする。

本発明によれば、摺動部のガタつきによる把握位置のズレが解消され、ワークの固定位置が一定位置に規定され、加工精度の向上が図れる。
また、ワーク把握初期のシリンダー推力が小さい場合でもジョウの引き込み動作が安定され、高い把握精度を実現出来る。
摺動部の磨耗や、低加工精度で製作された不揃いの部品を用いて隙間が大きい場合でもガタつきの影響を抑制し、安定した引き込み動作と加工精度を得ることができる。

本発明の実施例におけるチャックの断面図である。 本発明の実施例におけるチャックの正面図である。 ウエッジ部を示す説明図である。 マスタージョウとプランジャの係合状態を示す断面説明図である。 マスタージョウとプランジャの断面説明図である。 本発明によるチャックを用いたワーク把持動作の断面説明図である。 本発明の他の実施例におけるチャックの部分断面図である。 本発明の他の実施例におけるチャックの部分断面図である。 従来のチャックを用いたワーク把持動作の断面説明図である。

以下に本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
図１は本発明における実施例のチャックの断面図である。
図２は本発明における実施例のチャックの正面図である。図２には１つのジョウ４のみ取り付けた状態を示している。通常使用状態では３つのジョウを取り付けて使用される。
工作機械のスピンドルへ接続されるチャックボディ１の内方には、チャック軸心部へドロースクリュー１２が軸方向へ移動可能に設けられている。
このドロースクリュー１２は。チャック外方に備えられる図示しないシリンダに連結されており、シリンダの押し引き駆動により軸方向の前後方向へ移動可能になされている。
ドロースクリュー１２の半径方向外周部にはウエッジプランジャ１３が連結され、ドロースクリュー１２の軸方向移動と同期して移動可能に設けられている。

ウエッジプランジャ１３は、チャック軸方向へ移動可能なプランジャとして、マスタージョウ３と楔作用をなすべくウエッジ部１１により係合されており、マスタージョウ３の軸方向前端側にはワークを把持するジョウ４がボルト１８とＴナット１９にて着脱可能に接続されている。
マスタージョウの軸方向後端側にはチャックボディ１の後端部との間に２つの付勢手段が設けられている。
本発明は、付勢手段を２種類設けている。第一付勢手段５は、大きな付勢力を与えるが、変形には大きな力が必要となる。一方第二付勢手段６は、付勢力は小さいが、容易に変形し付勢力を常に付与することができる。
本実施例では、第一付勢手段５は板バネ８を用い、変形には大きな力が必要だが、強い付勢力を発生させる。第二付勢手段６はコイルバネを用い、常に小さな力で弱い付勢力を発生できるように設定している。
ウエッジプランジャ１３とマスタージョウ３は、ウエッジプランジャ１３の係合部１６とマスタージョウの楔部１７によって構成されるウエッジ部１１で係合される。

本実施例では、図３に示すようにウエッジプランジャ１３の係合部１６として、Ｔ字形の傾斜した係合溝が形成されており、この係合溝へマスタージョウの断面Ｔ字形に形成された楔部１７が入り込んで摺動可能に係合されてウエッジ部１１を構成している。
マスタージョウ３とウエッジプランジャ１３のウエッジ部１１の係合状態を示す説明図を図４に示す。
図４（１）はウエッジ部１１の断面図を示し、図４（２）は、Ａ−Ａ断面図を示している。
マスタージョウ３の楔部１７と、ウエッジプランジャ１３に設けられた係合部１６である係合溝は、摺動可能に係合されているので、スムースな摺動を実現するため微小な隙間が設定されている。

本実施例によるチャック動作により本発明の作用を説明する。
図６に本発明によるチャックを用いたワーク把持動作の断面説明図を示している。
本発明のチャックを用いてワークを把持する際には、まず、図６（１）に示すように、チャック外方の設けられた図示しないシリンダが駆動し、ドロースクリュー１２が軸方向後方へ移動する。
さらに、ドロースクリュー１２と外径段差により係合しているウエッジプランジャ１３も同様に軸方向後方へ移動する。
ウエッジプランジャ１３には、マスタージョウ３がウエッジ部１１を介して接続されており、楔作用によって軸方向後方へ移動し、ワークを把握した後はマスタージョウ３への作用力が発生する。
マスタージョウ３は、後方端部へ付勢手段５、６が備えられており、軸方向前方に対して付勢力が付与される。

マスタージョウ３は、後方へ移動することなく楔作用によりチャック半径方向の内方へ移動されマスタージョウ３の前端に設けられた全てのジョウ４がワークに接触する。（図６（２）に示す状態）
この瞬間は、図６（２）に示すようにマスタージョウ３と第一付勢手段５との間には隙間があり、第一付勢手段５はマスタージョウ３に接することなく変形していないため、付勢力を発生していない状態にある。しかしながら、第二付勢手段６による弱い付勢力が常に作用している。
この状態からからウエッジプランジャ１３が後方に移動すると、第二付勢手段６は変形し、マスタージョウ３は後方に移動して第一付勢手段５と接触する。

この状態からさらにウエッジプランジャ１３が後方に移動しようとすると楔作用により、ジョウ４がワークに接触後さらに半径方向内方へ移動しようとして、ワークからの反力が発生する。この状態からウエッジプランジャ１３からの作用力が増大することで、第一付勢手段５がマスタージョウ３によって変形され、第一付勢手段５の変位量に伴い軸方向の後方へワークが引き込まれ、ワークの把持を行なう。（図６（３）に示す状態）

本発明の実施例においては付勢手段として、板バネ８で構成される強い付勢力を発揮する第一付勢手段５と、コイルバネ９で構成される弱い付勢力を発揮する第二付勢手段６が設けられている。
第一付勢手段５は、従来からの引き込みチャックと同様に、ジョウ４がワークを把持した後に強く作用してワークを引き込み、マスタージョウ３の浮き上がりを防止する働きをおこす。

一方、本発明は、マスタージョウ３と第一付勢手段５とが接触する前、つまり第一付勢手段５による強い作用力が発生する前に、第二付勢手段６による弱い作用力をマスタージョウ３へ作用させることで、ジョウ４による予備的なワーク把持を行なうものである。
予備的な把握において、全てのジョウ４はワークにより半径方向の外方へ押される。この作用により、全てのジョウ４のガタつきの範囲内での回転は一定方向になり、重力の影響は受けず、ジョウ４の位置は一定に保たれて、ガタつきが抑制された状態となる。（図６（２）に示す状態）
この状態でマスタージョウ３と第一付勢手段５とが接触し、強い作用力によりワークを把持する際に、ガタつきによるワーク把持位置のズレは発生せず、ワークの把持位置を確実にし、安定した引き込み動作と加工精度を得ることができる。（図６（３）に示す状態）

本発明の構成については、前述の実施例での構成に限定するものではない。他の構成であっても本発明の技術内容を実現できるものであっても良い。
例えば、前記実施例では、マスタージョウ３を動作させるウエッジ部１１において、チャック軸方向へ移動可能なプランジャとしてウエッジプランジャ１３を用いて説明しているが、他の例としてプランジャと内包されるブッシュを用いて楔作用を発揮させる構成となっても良い。

また、第二付勢手段６の配置位置も前記実施例に限定されるものではなく、図７に示すように第一付勢手段５とマスタージョウ３との間に第二付勢手段６を設けても良い。
また、前記実施例では第二付勢手段としてコイルバネ９を用いて構成しているが、他の例として、流体圧力を作用させて、マスタージョウ３へ付勢力を付与することもできる。この場合は、図８に示すようにチャック内に存在する潤滑油２０を用いて同様の作用を発揮することも可能である。

１ チャックボディ
２ プランジャ
３ マスタージョウ
４ ジョウ
５ 第一付勢手段
６ 第二付勢手段
８ 板バネ
９ バネ
１１ ウエッジ部
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. チャックボディと、該チャックボディ内でチャック軸方向へ移動可能なプランジャと、該プランジャと係合し楔作用によってチャック半径方向へ移動するマスタージョウと、該マスタージョウの前端部へ設けられワークを把持するジョウを備え、ワークを把持した後に前記ジョウがチャック軸方向へ引き込み移動するチャックであって、前記マスタージョウの後端へ配置され、変形によりマスタージョウの軸方向への動きを許容し、ジョウのワークへの接触後にマスタージョウへ作用力を付与する第一付勢手段と、常にマスタージョウへ作用力を付与する第二付勢手段を備え、該第二付勢手段が第一付勢手段よりも小さい作用力を発生することを特徴とする引き込み機構を持つチャック。
2. 前記プランジャがプランジャ本体部と、ブッシュで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の引き込み機構を持つチャック。
3. 前記第二付勢手段がバネにより作用力を発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の引き込み機構を持つチャック。