JP6219106B2

JP6219106B2 - 引き込みチャック

Info

Publication number: JP6219106B2
Application number: JP2013196233A
Authority: JP
Inventors: 民和西宮
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: JP2015058528A

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、付勢手段によりチャック軸方向前方へ付勢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、前述のようにチャック半径方向へ移動するが、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、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。
ワークを把持するチャックは、複数のジョウによってワーク外方（または内方）からワークを挟むことにより把持を行なう。
ワークを直接把持するジョウは、ワークの形状、大きさに合わせてチャックに取り付けた状態で成形加工を行ない、チャック回転中心にワーク中心が合致するようになして加工機械へ取り付けられている。
しかしながら、前述のようにチャックに合わせたジョウであっても、成形加工時の加工精度のバラつきや、経年使用による磨耗・変形が生じてしまい、微小な数値範囲ではあるが、図５に示すようにチャック回転によるワークの振れの平均位置と、チャック回転中心が一致しない場合が発生してしまう。
このため、ワークを加工する際には、芯ズレを起こし、求められる精度に精密加工できない問題が生じる。
これを解消するためには、ジョウを再加工して再成形する必要があるが、再成形加工の手間も発生するし、さらには再成形しても必ずしも軸心が一致するとは限らない。
したがって、本発明は、引き込み機構を持つチャックにおいて、ワークの芯ズレが発生した際、ジョウの芯ズレを簡単に解消し、把握精度を向上させ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と、前記マスタージョウの後端に配置され、変形によってマスタージョウの軸方向への動きを許容する付勢手段を備え、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、前記付勢手段が、複数のマスタージョウ毎に備えられており、個々の付勢手段の変位量を調整する調整手段が付勢手段毎に設けられ、前記付勢手段が板バネで構成され、前記調整手段が板バネの両端部を支持する構成を有し、両端の支持位置間の距離を変更可能とすることで板バネの変位量を調整することを特徴とする。

また、前記調整手段が、長さ方向の一端側へ雄ネジが形成され、他端側へ逆回りの雄ネジが形成されて回転可能に設けられる調整ネジ棒部と、雌ネジが形成され前記調整ネジ棒部の一端側雄ネジへ回転不能に螺合され、板バネの一端側を支持する板バネ右支持部材と、前記板バネ右支持部材と逆回りの雌ネジが形成され前記調整ネジ棒部の他端側雄ネジへ回転不能に螺合され、板バネの他端側を支持する板バネ左支持部材を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、成形を済ませた後のジョウであっても、ジョウの再成形加工の手間をかけることなく、ワークの振れを容易に調整することが可能となり、メンテナンス時間を大幅に短縮できる。
また、加工工程を長時間中断することなく、効率よくワークの加工を行なうことができる。
さらには、ジョウを再形成後の芯ズレも補正することが可能となる。

本発明における実施例のチャックの断面図である。本発明における実施例のチャックの正面図である。本発明の調整手段の構成説明図である。本発明の付勢手段である板バネの変形作用説明図である。チャックのワーク把持状態の芯ズレ説明図である。変位量と補正量との関係説明図である。チャックのワーク把持の芯ズレ状態の比較図である。

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３は、本発明の調整手段の構成説明図である。
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、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の後端部との間に付勢手段５が設けられており、付勢手段５の変形する変位量に応じてマスタージョウ３をチャック軸方向後方へ移動可能となしている。
本実施例では、付勢手段５は板バネ８を用いている。

チャックは、ワークを外方（または内方）からジョウを用いて把持するため、複数のジョウが用いられる。
前記マスタージョウと付勢手段もジョウを各々駆動させるためにそれぞれジョウ毎に複数個設けられている。

本発明のチャックには、付勢手段５として用いられている複数の板バネ８毎に調整手段が備えられ、１つのチャックは、ジョウの数に合致する複数個の調整手段を有している。（本実施例においては、３つ爪チャックの例をしめしており、ジョウ、マスタージョウ、板バネ、調整手段は、それぞれ３ケづつ設けられている。）
調整手段は、板バネのバネ定数を調整することで、同じ力によって変形する変位量を調整することができる。
本実施例の調整手段は、１つの板バネの両端側をそれぞれ支持する２つの支持部材を有しており、この２つの支持部材の支持間距離を変更することで板バネのバネ定数の調整を行なう。
板バネの右方一端側を板バネ右支持部材１９で支持し、左方他端側を板バネ左支持部材２０で支持する。
２つの支持部材は、１つの調整ネジ棒部１８にネジにて接続されている。

調整ネジ棒部１８は、長さ方向の中央部から一端側と、他端側のそれぞれに異なる逆の回転回りの雄ネジが形成されており、一端側へ雄ネジが形成されていると、他端側には逆回りの雄ネジが形成されている。
調整ネジ棒部１８の先端は、別途回転工具を接続可能となされており、回転工具を接続して調整ネジ棒部１８を回転可能とされている。
調整ネジ棒部１８は、チャックボディ１内へ軸長方向の移動を規制されて回転可能に配設されている。
板バネ右支持部材１９と板バネ左支持部材２０の２つの支持部材には、それぞれ異なる逆回転回りの雌ネジが形成され、調整ネジ棒部１８が貫通して接続されるようになされている。
調整ネジ棒部１８の一端側（例えば右側）へ備えられたネジ部Ｒ２２の雄ネジ（例えば右ネジ）へ板バネ右支持部材１９に設けられた雌ネジ（例えば右ネジ）が接続され、他端側（例えば左側）へ備えられたネジ部Ｌ２３の逆回りの雄ネジ（例えば左ネジ）へ板バネ左支持部材２０に設けられた雌ネジ（例えば左ネジ）が接続され、調整ネジ棒部１８の両端へ２つの支持部材１９、２０がネジにて接続されている。

この２つの支持部材１９、２０は、図１に示すようにチャック内にて、チャックボディ１とリアボディ１４によって回転を規制されて備えられており、回転不能に設けられている。
そのため、調整ネジ棒部１８が回転すると、２つの支持部材１９、２０は、ネジによる駆動で調整ネジ棒部１８との接続位置が移動されるように接続されている。
この時、調整ネジ棒部１８の両端は、異なる回転のネジで構成されているので、調整ネジ棒部１８の回転により、２つの支持部材１９、２０間の距離が変更されるようになされている。
また支持部材１９、２０には、調整後に支持部材の移動を抑止する固定ボルトが設けられている。
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、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。
本発明のチャックを用いてワークを把持する際には、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１８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する。
マスタージョウ３は、後方端部へ付勢手段５が備えられており、マスタージョウの軸方向後方への移動が規制されている。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の前端に設けられたジョウがワークに接触する。

ジョウがワークに接触後さらに半径方向内方へ移動しようとすると、ワークからの反力が発生し、この状態（ワーク把持開始時）からウエッジプランジャからの作用力が増大することで、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、図示しないチャック基準位置へワークを密着させてワークの把持を行なう。
この付勢手段５として用いられる板バネ８は、マスタージョウ３毎に備えられている。
板バネ８はマスタージョウ３のチャック後方側への移動に伴い押圧されて変形し、その変位量に応じてマスタージョウ３の移動量が許容される。
変位量によってマスタージョウ３の移動量を決定する付勢手段と、その付勢手段のバネ定数を調整する調整手段をマスタージョウ毎に設けることで、マスタージョウ毎に異なる変位量となるように調整できる。

図３を用いて、調整手段の調整方法を説明する。
本実施例において、板バネ８バネ定数を変える調整手段６は、調整ネジ棒部１８と、２つの支持部材である板バネ右支持部材１９と、板バネ左支持部材２０で構成されている。
板バネ８のバネ定数を調整するには、チャック外部より図示しない回転工具（例えば六角レンチ等）を調整ネジ棒部１８の先端へ接続し、手動にて調整ネジ棒部１８を回転させる。
調整ネジ棒部１８が回転すると、調整ネジ棒部１８とネジにて接続された２つの支持部材１９、２０は、回転を規制されて回転できず、また調整ネジ棒部１８が軸長方向への移動を規制されて移動できないため、支持部材１９、２０が調整ネジ棒部１８の軸長方向へ移動し、ネジの回転に応じて支持部材１９、２０の移動量が決定される。

このとき、調整ネジ棒部１８は、両端が異なる回転向きのネジで構成されているので、２つの支持部材１９、２０は、それぞれ逆の方向へ移動する。
すなわち、正回転方向に調整ネジ棒部１８が回転された場合には、調整ネジ棒部１８の一端側に設けられた板バネ右支持部材１９は図３中の右方向へ移動し、調整ネジ棒部１８の他端側に設けられた板バネ左支持部材２０は図３中の左方向へ移動し、各々が調整ネジ棒部１８の外方へ移動することとなり、２つに支持部材１９、２０の間隔が大きくなるように動作される。
一方、前述とは逆回転方向に調整ネジ棒部１８が回転された場合には、板バネ右支持部材１９は図３中の左方向へ移動し、板バネ左支持部材２０は図３中の右方向へ移動し、各々が調整ネジ棒部１８の中央部内方へ移動することとなり、２つに支持部材１９、２０の間隔が小さくなるように動作される。

板バネ８のバネ定数の調整は以下のように作用する。
図４は板バネ８の変形作用説明図である。
２つの支持部材１９、２０で両端支持された板バネ８は、２つの支持部材１９、２０の間隔の違いにより、板バネ８のバネ定数が変わり、同じ力による変位量が異なるように作用する。
図４に示すように、作用力Ｐにより板バネ８の変位量は、２つの支持部材１９、２０の間隔Ｌ１＜Ｌ２の場合、間隔が小さいＬ１による変位量Ａは、間隔が大きいＬ２による変位量Ｂよりも小さくなり、板バネ８の変位量Ａ＜Ｂとなる。
このため、調整ネジ棒部１８により板バネ８の支持部材の間隔を調整することにより、板バネ８のバネ定数を調整でき、同じ力による板バネ８の変位量を調整することになる。

以下に板バネ８の変位量と、ジョウ４の引き込み量と、ジョウ４のワークＷ把持位置の補正量との関係を説明する。
図６は、板バネ８の変位量と、ジョウ４の引き込み量と、ジョウ４のワークＷ把持位置の補正量との関係説明図を示している。
板バネ８は、マスタージョウ３のチャック後方側への移動に伴い、押圧されて変形し、その変位量に応じてマスタージョウ３の引き込み動作を発生させる。
マスタージョウ３は、ウエッジ部１１の傾斜された係合部位で係合されており、チャック軸心に対して斜めに係合されている。
そのため、マスタージョウ３の移動は、図６に示すように傾斜に沿って斜めに移動され、板バネ８の変位量の差、つまりはジョウ４の引き込み量の差にともなって、図６に示すように斜めに影響され、ジョウ４のワーク把持位置が補正される。
そのため、板バネ８の変位量の大きさによりジョウ４の引き込み量を変更することができる。
したがって、調整手段６を用いて付勢手段５のバネ定数を調整し、変位量の大きさをジョウ毎に変えることにより、ジョウ毎の引き込み量を変えることができる。
これにより、ワークＷを把持した際に、ワークＷの把持位置を補正し、ジョウ４毎に変更可能となし、把持されたワークＷの芯ズレを調整することができる。

次に本発明による、ワークＷに芯ズレが発生した場合の付勢手段５の調整方法を説明する。
図７に示すような３つ爪チャックの場合には、３つのジョウ４が、第一ジョウ４ａと、第二ジョウ４ｂと、第三ジョウ４ｃで構成される。
図７（１）はワークＷの芯ズレが発生した把持状態を示しており、図７（２）に本発明による調整手段にてジョウの把持位置を補正したワークＷ把持状態を示している。
図７（１）に示すようにワークＷの芯ズレが第一ジョウ４ａ側へ振れている場合には、第一ジョウ４ａの付勢手段５ａである板バネ８ａのバネ定数を変えて変形をしにくくし、対向する第二ジョウ４ｂと第三ジョウ４ｃの付勢手段５ｂ、５ｃの板バネ８ｂ、８ｃのバネ定数を変えて変形をしやすくする調整を行なう。
板バネ５の変形をしにくくするとは、前述の調整手段６の２つの支持部材１９、２０の間の距離を小さくすることにより、板バネ８の変位量を小さくすることになる。板バネ８の変位量を小さくすることで、ジョウ４の引き込み量が小さくなり、ジョウの半径方向の移動量も小さくなる。
一方板バネ８の変形をしやすくすると、前述の逆の作用によりジョウの半径方向の移動量は大きくなる。
つまり、第一ジョウ４ａの半径方向の移動量が小さく、かつ第二ジョウ４ｂ、第三ジョウ４ｃの移動量が大きくなることにより、第二ジョウ４ｂ、第三ジョウ４ｃ側へ把持するワークＷの軸心が移動され、ワークＷの芯ズレが解消されることとなる。

本発明は、付勢手段のバネ定数の調整をジョウ毎におのおの行なうことにより、ジョウの引き込み量を各ジョウひとつづつで調整することができる。これにより、ワークＷの芯ズレを確実に微調整することが可能となり、工作機械によるワークＷの高精度の加工を行なうことができる。

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付勢手段
６調整手段
１１ウエッジ部
１８調整ネジ棒部
１９板バネ右支持部材
２０板バネ左支持部材
Ｗワーク

Claims

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と、前記マスタージョウの後端に配置され、変形によってマスタージョウの軸方向への動きを許容する付勢手段を備え、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、前記付勢手段が、複数のマスタージョウ毎に備えられており、個々の付勢手段の変位量を調整する調整手段が付勢手段毎に設けられ、前記付勢手段が板バネで構成され、前記調整手段が板バネの両端部を支持する構成を有し、両端の支持位置間の距離を変更可能とすることで板バネの変位量を調整することを特徴とする引き込み機構を持つチャック。
前記調整手段が、長さ方向の一端側へ雄ネジが形成され、他端側へ逆回りの雄ネジが形成されて回転可能に設けられる調整ネジ棒部と、雌ネジが形成され前記調整ネジ棒部の一端側雄ネジへ回転不能に螺合され、板バネの一端側を支持する板バネ右支持部材と、前記板バネ右支持部材と逆回りの雌ネジが形成され前記調整ネジ棒部の他端側雄ネジへ回転不能に螺合され、板バネの他端側を支持する板バネ左支持部材を備え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。