JP6262046B2 - チャック開閉装置およびチャック開閉装置を備えた工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、チャック開閉装置およびチャック開閉装置を備えた工作機械に関する。

従来、旋盤等の工作機械において、チャックスリーブをスライド移動させることで、ワークを把持するチャックの開閉操作を行う手段が知られている。このチャックスリーブの移動調節を行うことによって、チャックの開閉調節を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、チャックスリーブの後端に、シリンダ内を軸方向に進退摺動するピストンを設けている。シリンダには、ピストンの前進方向および後退方向に、ピストンが突き当たって移動を停止させる調整ねじが設けられ、この調整ねじのシリンダ内への突出量を調節することで、ピストンの往復運動を調節している。

特開昭５９−２２４２０４号公報

しかしながら、特許文献１では、シリンダの後方に設けた調整ねじの調節作業は、主軸の外側から行うことができるが、シリンダの前方に設けた調整ねじは、主軸の内部に位置しているため、その調節作業が容易ではないという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、チャックの開閉調節を行うピストンの往復運動を、簡易な構成で容易に調節することが可能なチャック開閉装置およびチャック開閉装置を備えた工作機械を提供することを目的とするものである。

本発明に係るチャック開閉装置は、主軸内に設けられたチャックを開閉操作する操作部材と、該操作部材を前記主軸に対して摺動させる駆動手段とを備え、該駆動手段が、前記操作部材と一体的に形成されたピストンと、該ピストンが収容されるシリンダとからなり、前記ピストンの往復運動を調節する調節手段を備え、前記ピストンの往復運動により、前記操作部材を摺動させ、前記チャックを開閉するチャック開閉装置において、前記調節手段は、前記シリンダ側に設けられたストッパと、各々前記ストッパと当接するように、前記ストッパを挟んで配置される一対の当接部と、前記ストッパの外部に突出するように、前記操作部材側に位置決め自在に装着されるボスとを備え、一方の当接部が前記ボスに一体的に設けられ、他方の当接部が前記ボスに位置決め自在に装着されたことを特徴とする。

また、本発明に係る工作機械は、上述のようなチャック開閉装置を備えたことを特徴とする。

本発明に係るチャック開閉装置およびこのチャック開閉装置を備えた工作機械によれば、ピストンの往復運動の調節をシリンダ側に設けられたストッパの外部で容易に行い、チャックの開閉調節を、簡易な構成で容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係るチャック開閉装置を備えた工作機械の要部を示す断面図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。 図１に示される調節手段の斜視図である。 ピストンおよび調節手段付近の拡大断面図であり、調節手段の第２ナットがシリンダ壁に突き当たることで、ピストンの前進端位置が位置決めされた状態を示す。 ピストンおよび調節手段付近の拡大断面図であり、調節手段のフランジがシリンダ壁に突き当たることで、ピストンの後退端位置が位置決めされた状態を示す。

以下、本発明に係るチャック開閉装置を備えた工作機械（自動旋盤装置）の一実施形態について、前記工作機械の主軸を示す図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の工作機械に設けられる主軸１０は、軸線Ｃを中心に回転駆動自在に、主軸台１１に支持されている。主軸台１１と主軸１０との間には、ビルトインモータ１２が設けられている。主軸１０は、ビルトインモータ１２によって回転駆動される。

主軸１０の先端には、該主軸１０の軸線Ｃに沿って進退摺動可能にチャックスリーブ２２が挿入されている。チャックスリーブ２２内に、コレットチャック２１が収容されている。主軸１０内のチャックスリーブ２２の後方Ｒには、チャック操作スリーブ２３が進退摺動可能に挿入されている。

コレットチャック２１とチャックスリーブ２２との間には圧縮バネ２４が介設されている。コレットチャック２１は、圧縮バネ２４の付勢力によって、主軸１０の前方Ｆの端部に設けられたキャップ２５に当接して位置決めされる。チャック操作スリーブ２３は、コレットチャック２１が位置決めされることによって、圧縮バネ２４の付勢力により、チャックスリーブ２２を介して後方Ｒに付勢される。

チャック操作スリーブ２３の後方Ｒ側にピストン２６が一体的に設けられている。主軸１０の後方Ｒ側にはシリンダ３０が一体的に回転するように設けられている。ピストン２６は、前後方向に往復運動するように、シリンダ３０内に挿入されている。チャック操作スリーブ２３は、ピストン２６の往復運動により、ピストン２６と一体的に軸線Ｃに沿って進退摺動する。

シリンダ３０の内部空間３１は、ピストン２６を挟んで、前方Ｆ側の第１シリンダ室３１ａと後方Ｒ側の第２シリンダ室３１ｂとに区画されている。ピストン２６は、後方Ｒ側の第２シリンダ室３１ｂ内へのエアやオイル等の加圧流体の導入によって前方Ｆに前進移動する。第２シリンダ室３１ｂ内の加圧流体を流出可能な状態とすると、圧縮バネ２４の付勢力によって、ピストン２６は、前記加圧流体を第２シリンダ室３１ｂ内から流出させながら後方Ｒに後退移動する。なお第１シリンダ室３１ａに加圧流体を導入することによってピストン２６を後方Ｒに後退移動させてもよい。

ピストン２６の前方Ｆへの移動により、チャック操作スリーブ２３を介してチャックスリーブ２２が前方Ｆに移動し、チャックスリーブ２２のテーパ状の内周面がコレットチャック２１の外周面のテーパを押圧することによって、コレットチャック２１が閉じる。ピストン２６の後方Ｒへの移動により、圧縮バネ２４によってチャック操作スリーブ２３に追従してチャックスリーブ２２が後方Ｒに移動し、チャックスリーブ２２によるコレットチャック２１のテーパの押圧が解除されて、コレットチャック２１が開く。

主軸１０は、コレットチャック２１にワークが挿入された状態で、コレットチャック２１を閉じることによって、ワークを把持することができ、ワークを把持した状態のコレットチャック２１を開くことによって、ワークの把持を解除することができる。ピストン２６の往復運動は、調節手段６０により調節される。調節手段６０は、シリンダ３０の後方Ｒ側を閉塞するシリンダ壁３２と、第２シリンダ室３１ｂ内に位置する第１ナット４０と、シリンダ３０の外側に位置する第２ナット５０とから構成される。

図２、図３に示されるように、第１ナット４０は、主軸１０の軸線Ｃと同軸に形成された筒状のボス４１を有する。ボス４１の前方Ｆ側の一端に、径方向に突出したフランジ４２が一体的に形成されている。チャック操作スリーブ２３の後端は、突出部２７として、シリンダ３０から後方Ｒに突出し、突出部２７の外周には、ねじ溝（おねじ）２７ａが形成されている。

ボス４１の内周面には突出部２７のおねじ２７ａと螺合するねじ溝（めねじ）４９ａが形成されている。ボス４１が突出部２７に螺合することによって、フランジ４２が第２シリンダ室３１ｂ内に位置し、ボス４１がシリンダ壁３２の後方Ｒに突出するように、第１ナット４０がチャック操作スリーブ２３に装着される。第１ナット４０を突出部２７に対して螺合回転させることによって、突出部２７に対する第１ナット４０の軸線Ｃ方向の位置を調節することができる。

ボス４１のシリンダ壁３２より外部に突出した後方Ｒ側には、軸線Ｃ方向と交差する方向にスリット４４が形成されている。ボス４１のスリット４４より後方部分には、軸線Ｃ方向に平行な割溝４５が設けられている。割溝４５の両側に形成される一対の第１固定片４６ａ，４６ｂには、穴４７ａ及びネジ穴４７ｂが設けられている。穴４７ａとネジ穴４７ｂとを介して固定ねじ４８により、第１固定片４６ａ，４６ｂを締結することによって、両第１固定片４６ａ，４６ｂからなる第１固定部４３が縮径し、第１ナット４０が突出部２７に固定される。

第２ナット５０は、主軸１０の軸線Ｃと同軸のリング状に形成されている。ボス４１のスリット４４より前方Ｆ部分の外周には、ねじ溝（おねじ）４９ｂが形成されている。第２ナット５０の内周面には、ボス４１のおねじ４９ｂに螺合するねじ溝（めねじ）５６が形成されている。第２ナット５０はボス４１に螺合することによって、シリンダ壁３２の外側で第１ナット４０に装着される。第２ナット５０を第１ナット４０（ボス４１）に対して螺合回転させることによって、ボス４１に対する第２ナット５０の軸線Ｃ方向の位置を調節することができる。

第２ナット５０には、軸線Ｃ方向に平行な割溝５１が設けられている。割溝５１の両側に形成される一対の第２固定片５２ａ，５２ｂには、穴５４ａ及びネジ穴５４ｂが設けられている。穴５４ａとネジ穴５４ｂとを介して固定ねじ５５により、第２固定片５２ａ，５２ｂを締結することによって、第２固定片５２ａ，５２ｂからなる第２固定部５３が縮径し、第２ナット５０が第１ナット４０に固定される。

ピストン２６は、シリンダ壁３２をストッパとし、シリンダ３０内でフランジ４２がシリンダ壁３２の内面３２ａに突き当たり、シリンダ３０の外部で、第２ナット５０（端面）がシリンダ壁３２の外面３２ｂに突き当たる範囲で往復運動する。第１ナット４０のフランジ４２と第２ナット５０とは、ストッパであるシリンダ壁３２を挟んで対向するように配置される一対の当接部を構成する。

ピストン２６の前進端位置は、図４に示されるように、第２ナット５０の端面がシリンダ３０の外部でシリンダ壁３２の外面３２ｂに突き当たることによって位置決めされる。ピストン２６が前進端に位置すると、チャックスリーブ２２の前方Ｆへの移動が規制され、コレットチャック２１の把持力が定まる。

ピストン２６の前進端位置は、コレットチャック２１の把持力が、把持の対象となるワークを適正に把持することができるように調節される。ピストン２６が前進端に位置すると、フランジ４２とシリンダ壁３２の内面３２ａとの距離Ｄ１だけピストン２６が後方Ｒに移動可能となる。

ピストン２６の後退端位置は、図５に示されるように、第１ナット４０のフランジ４２がシリンダ３０内でシリンダ壁３２の内面３２ａに突き当たることによって位置決めされる。ピストン２６が後退端に位置すると、チャックスリーブ２２の後方Ｒへの移動が規制される。ピストン２６の後退端位置は、コレットチャック２１がスプリングバックの範囲で拡径した状態でチャックスリーブ２２と接するように調節される。

コレットチャック２１の開状態で、コレットチャック２１とチャックスリーブ２２とが離反することがなく、コレットチャック２１とチャックスリーブ２２との間への切り粉の噛み込み等を防止し、ワークの把持や把持の解除を円滑に行うことができる。ピストン２６が後退端に位置すると、第２ナット５０の端面とシリンダ壁３２の外面３２ｂとの距離Ｄ２だけ、ピストン２６が前方Ｆに移動可能となる。

ピストン２６の後退端位置は、例えば、第１ナット４０のフランジ４２とシリンダ壁３２の内面３２ａとの当接状態で、コレットチャック２１がスプリングバックの範囲で拡径しチャックスリーブ２２と接するように、ボス４１を突出部２７に対して螺合回転させることによって調節できる。ボス４１は、シリンダ３０の外側に突出しており、ピストン２６の後退端位置の調節は、主軸１０の外部から容易に行うことができる。

ピストン２６の前進端位置は、例えば、ピストン２６の後退端位置の調節後、第２ナット５０の端面とシリンダ壁３２の外面３２ｂとの当接状態で、コレットチャック２１の把持力が所定の力となるように、第２ナット５０をボス４１に対して螺合回転させることによって調節できる。第２ナット５０はシリンダ３０の外部に配置されているため、ピストン２６の前進端位置の調節は、主軸１０の外部から容易に行うことができる。

以上、本実施形態のチャック開閉装置２０によれば、調節手段６０の第１ナット４０と第２ナット５０とを、シリンダ３０の外側から操作して、軸線Ｃに沿って前方Ｆ又は後方Ｒへ移動させるだけで、ピストン２６の前進端位置と後退端位置を容易に調節して位置決めし、ピストン２６の往復運動の調節を行うことができる。簡易な構成の調節手段６０によって、ピストン２６の往復運動を調節し、コレットチャック２１の開閉調節を、チャック開閉装置２０を主軸１０から取り外すことなく容易に行うことができる。

また、本実施形態のチャック開閉装置２０を備えた工作機械によれば、チャック開閉装置２０の取り外しや主軸１０の分解等を行うことなく、主軸１０の外側から、コレットチャック２１の開閉調節を容易に行うことができる。ワークの寸法に対応する各種コレットチャックに応じて、コレットチャック２１の開閉調節を容易に行うことができ、寸法の異なる様々なワークの加工が可能な工作機械を提供することができる。

この工作機械は、コレットチャック２１をチャックとして適用したものであるが、本発明に係る工作機械におけるチャックは、コレットチャックに限定されるものではなく、ましてや、押し形式のコレットチャックに限定されるものではない。コレットチャックを軸線Ｃに沿って後方Ｒに向けて引くことで閉じる、引き形式のコレットチャックに適用することもできる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

１０ 主軸 ２１ コレットチャック（チャック）
２２ チャックスリーブ（操作部材） ２３ チャック操作スリーブ（操作部材）
２６ ピストン（駆動手段） ３０ シリンダ（駆動手段）
３２ シリンダ壁（ストッパ） ４１ ボス ４２ フランジ（当接部）
５０ 第２ナット部（当接部） ５２ａ，５２ｂ 第２固定片
６０ 調節手段

Claims (4)

1. 主軸内に設けられたチャックを開閉操作する操作部材と、該操作部材を前記主軸に対して摺動させる駆動手段とを備え、該駆動手段が、前記操作部材と一体的に形成されたピストンと、該ピストンが収容されるシリンダとからなり、前記ピストンの往復運動時の前進端位置と後進端位置を調節する調節手段を備え、前記ピストンの往復運動により、前記操作部材を摺動させ、前記チャックを開閉するチャック開閉装置において、
   前記調節手段は、前記シリンダの内部から外部に突出するように設けられた筒状のボスと、前記シリンダの内部及び外部の各々に配置されて前記ボスに取り付けられる一対の当接部と、両前記当接部の間に配置されて前記シリンダに設けられるストッパと、を備え、前記ピストンの往復運動に伴って、前記ストッパと各前記当接部とが当接することで前記ピストンの前進端位置と後進端位置とが位置決めされ、前記ボスが、前記操作部材に、前記ピストンの往復運動方向に位置決め自在に装着され、一方の当接部が前記ボスに一体的に設けられ、他方の当接部が前記ボスに位置決め自在に装着されたことを特徴とするチャック開閉装置。
2. 前記ボスが、前記操作部材に位置決め自在に螺合されて装着され、前記他方の当接部が前記ボスに位置決め自在に螺合されて装着された請求項１に記載のチャック開閉装置。
3. 前記各当接部は、前記操作部材又は前記ボスの外周に配置される一対の固定片を有し、該固定片の内径を縮径することで前記操作部材又は前記ボスの外周に固定される請求項１または２に記載のチャック開閉装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のチャック開閉装置を備えたことを特徴とする工作機械。