JP6656189B2

JP6656189B2 - 自動チャック

Info

Publication number: JP6656189B2
Application number: JP2017004173A
Authority: JP
Inventors: 鯨樋渡; 俊彦中里
Original assignee: 牧野フライス精機株式会社
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2020-03-04
Anticipated expiration: 2037-01-13
Also published as: JP2018111176A

Description

本発明は、主軸の端面に取り付けられ、該主軸の回転によってワークの把持、解放を行う自動チャックに関する。

円筒研削盤では、主軸の正逆回転により把持爪を駆動して円筒状のワ−クを把持、解放する自動チャックが用いられている。特許文献１、２には、３つのクランプ爪を揺動させて、その半径方向内側の先端の当接面をワークＷの表面に押圧してワークＷを把持するようにした自動チャック（ワークドライブ装置）が開示されている。特許文献３には、揺動可能なカム爪にピニオンを同軸に取り付け、該ピニオンをリングギアにより回転することによってカム爪を揺動させ、ワークの把持、解放を行うようにした自動チャックが開示されている。

実開平０５−０１６０２２号公報実開平０５−０５１５４０号公報特開平０５−０５７５１０号公報

特許文献１〜３に開示の自動チャックのように、爪を揺動させてワークの把持、解放を行うようにすると、爪の半径方向のストロークを大きくすることが難しい問題がある。また、複数の爪を取り付けるとき、爪の各々の位相も正確に取り付けなければワークの軸心を正確に位置決めできない問題がある。

また、従来のコレットチャック式フローティングチャックでは、把持したワークの振れ精度はシャンクサーポート等に依存しているが、フローティング部の動作が円滑ではなく、振れ精度が低い場合がある。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、把持したワークの振れ精度を向上させ、ワークを把持する把持部材の半径方向のストロークを大きくした自動チャックを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、ハウジング内に回転自在に支持された主軸を有した主軸装置と共に使用して主軸の回転によりワークを自動的に把持する自動チャックにおいて、前記主軸と共に回転しないように、前記主軸装置に取り付けられる環状部材と、前記環状部材内に配置され主軸端面に係合し該主軸と共に回転する第１のプレートと、所定の回転トルクよりも大きな回転トルクが作用したときに、前記第１のプレートと共に回転するように、前記環状部材に回転可能に支持され半径方向に複数のガイド溝が形成された第２のプレートと、前記第１と第２のプレートの間に配置された複数の把持ローラーとを具備し、前記第１のプレートは、回転したときに、前記把持ローラーを半径方向に付勢する駆動面を有しており、これによって、第１のプレートが主軸と共に回転したときに、前記把持ローラーが前記第２のプレートのガイド溝に沿って半径方向に駆動されるようにした自動チャックが提供される。

本発明によれば、チャック全体を主軸に対して遊篏するようにしたので、シャンクサーポート等を併用し、把持したワークの振れ精度が高くなり、また、ワークを把持する把持ローラーを半径方向に駆動するようにしたので、把持ローラーのストロークを大きくすることが可能となる。

主軸装置と共に示す本発明の好ましい実施形態による自動チャックの斜視図である。自動チャックの分解斜視図である。スリップリングの背面図である。ローラーハウジングの正面図である。フリクションリングの断面図である。一部を破断して示す自動チャックの斜視図である。別の方向から見た自動チャックの斜視図である。自動チャックの側面図である。図８において矢視線IX-IXに沿う断面図であり、自動チャック装置が最大に開いた状態を示す図である。図８において矢視線X-Xに沿う断面図であり、自動チャック装置が最大に開いた状態を示す図である。図８において矢視線XI-XIに沿う断面図であり、自動チャック装置が最大に開いた状態を示す図である。図８において矢視線IX-IXに沿う断面図であり、自動チャック装置がワークを把持した状態を示す図である。図８において矢視線X-Xに沿う断面図であり、自動チャック装置がワークを把持した状態を示す図である。図８において矢視線XI-XIに沿う断面図であり、自動チャック装置がワークを把持した状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
本実施形態による自動チャック１００は、主軸装置１０の主軸（図示せず）先端にフランジ１６を介して取り付けるようになっている。主軸装置１０は、円筒研削盤や旋盤のような様々な機械の主軸装置とすることができる。本実施形態では、円筒研削盤の主軸装置であって、円筒研削盤のベッドのような固定部に固定されるハウジング１２と、ハウジング１２内に回転軸線Ｏ_Mを中心として回転可能に支持された主軸（図示せず）、前記主軸の後端に結合され該主軸を回転駆動する主軸モータ２０を具備している。また、ハウジング１２には、後述する自動チャック１００の回転を防止する回転止め部材１４が取付けられている。

図２を参照すると、自動チャック１００は、スリップリング１１０、ローラーハウジング１３０、フリクションリング１４０、スリップリング１１０とローラーハウジング１３０との間に配設された複数の、本実施形態では３つの把持ローラー１２０およびスリップリング１１０をフリクションリング１４０に対して回転可能に支持する複数の、本実施形態では６つのボールプランジャ１５０を主要な構成要素として具備している。

スリップリング１１０、ローラーハウジング１３０およびフリクションリング１４０は、同心に配置され、自動チャック１００の中心軸線Ｏ_Cは、主軸装置１０の主軸の先端面にフランジ１６を介して取り付けたときに主軸の回転軸線Ｏ_Mに一致する。なお、自動チャック１００は、自動チャック１００を主軸装置１０に取り付けたときに、主軸装置１０とは離反する側を正面、主軸装置１０に対面する側を背面とする。

図２、３を参照すると、スリップリング１１０は、該スリップリング１１０を軸方向に貫通する中心穴１１２を有した円盤またはリング状の部材であって、中心穴１１２から半径方向に延びる複数の、本実施形態では３つのガイド溝１１４を有している。本実施形態において、ガイド溝１１４は、スリップリング１１０を軸方向に貫通しておらず、自動チャック１００を組立てたときに正面側が閉じ背面側に開放された有底状の溝となっている。

図２、４を参照すると、ローラーハウジング１３０は、該ローラーハウジング１３０を軸方向に貫通する中心穴１３２を有した円盤またはリング状の部材であって、中心穴１３２の周囲に形成された凹所より成る駆動溝１３４と、該駆動溝１３４の底壁に軸方向に貫通、形成されたガイドスロット１３６と、同じく駆動溝１３４の底壁に軸方向に貫通、形成された複数の、本実施形態では３つの小孔１３８より成る遊篏部とを有している。小孔１３８は、中心軸線Ｏ_Cの周囲に等角度間隔で配置されており、フランジ１６の端面に設けられた突起部またはボス部１６ａより成る係止部を受容するようになっている。

駆動溝１３４は、中心軸線Ｏ_Cに平行な内側面から成る複数の、本実施形態では３つの駆動側壁１３４ａを有している。駆動側壁１３４ａは、中心軸線Ｏ_Cの周囲に等角度間隔で配置されている。駆動側壁１３４ａの各々は、中心軸線Ｏ_Cから半径方向外側に引いた直線と、該駆動側壁１３４ａとが交差する交点と、中心軸線Ｏ_Cとの間の距離が、自動チャック１００の正面側から見て反時計回りの方向に次第に小さくなるように形成されている。本実施形態では、駆動側壁１３４ａは概ね円弧状に形成されているが、直線であってもよい。駆動側壁１３４ａとワークとの間で形成されるくさび角によりワークのクランプ力は制御されており、駆動側壁１３４ａの形状によっては把持径に対し、くさび角を一定に保ったり、小径ワーク、大径ワークでくさび角を変更することができる。ガイドスロット１３６は、駆動側壁１３４ａと概ね平行に延びている。

図２、５を参照すると、フリクションリング１４０は小径部１４２と、大径部１４４とを有するリング状または筒状の部材であって、小径部１４２にスリップリング１１０を収容する第１の空間１４２ａが形成され、大径部１４４にローラーハウジング１３０を収容する第２の空間１４４ａが形成されている。第２の空間には、ローラーハウジング１３０の脱離を防止するＣ形クリップ１８を受容する周溝１４４ｂが形成されている。更に、大径部１４４には、回転止め部材１４と係合する回転止めピン１５２を受容する小孔１４６が形成されている。回転止めピン１５２は例えば根本に外ネジが形成されたスクリュー部材とすることができ、小孔１４６の内周面に前記外ネジと係合する内ネジを形成するようにできる。

小径部１４２には、外周面から第１の空間１４２ａまで半径方向に延びる複数の、本実施形態では６つの小孔１４８が形成され、該小孔１４８にボールプランジャ１５０が配置される。ボールプランジャ１５０は周知の機械要素であって、外ネジが形成された筒状の本体と、該本体内の先端側に配置されたボールと、該ボールを先端方向に押圧するバネとを有している。小孔１４８は、ボールプランジャ１５０の外ネジと係合する内ネジが形成されている。ドライバー等の工具によって、ボールプランジャ１５０の半径方向の位置を調節することによって、スリップリング１１０に作用する押圧力を調節することができる。

把持ローラー１２０は円盤部材より成り、中心に軸部１２２、１２４が設けられている。組立てたとき、把持ローラー１２０はローラーハウジング１３０の駆動溝１３４内に配置される。このとき、軸部１２２は、スリップリング１１０のガイド溝１１４内に配置され、軸部１２４は、ローラーハウジング１３０のガイドスロット１３６内に配置される。把持ローラー１２０は、ローラーハウジング１３０の駆動溝１３４内に収容可能な半径を有している。また、図９、１２から理解されるように、ガイド溝１１４の幅は軸部１２２の直径に対応している。更に、図１０、１１から理解されるように、ガイドスロット１３６の幅は軸部１２４の直径に対応し、駆動側壁１３４ａとガイドスロット１３６の中心線Ｏ_Sとの間隔は、把持ローラー１２０の半径に対応している。

以下、棒状のワークＷを保持する場合を例にして本実施形態の作用を説明する。
自動チャック１００は、主軸装置１０の主軸先端面を形成するフランジ１６の係止部１６ａを、ローラーハウジング１３０の遊篏部１３８に遊篏させ、かつ、回転止めピン１５２を回転止め部材１４に係合させて主軸装置１０の主軸先端に取り付けられる（図１参照）。

図１、図９〜１１において、主軸装置１０の主軸が、主軸端面から見て時計回りの方向に回転すると、フランジ１６の係止部１６ａと、ローラーハウジング１３０の遊篏部１３８との係合を通じて、ローラーハウジング１３０が時計回りの方向に回転する。このとき、フリクションリング１４０は、回転止めピン１５２と回転止め部材１４との間の係合を通じて回転することがない。また、ボールプランジャ１５０によって回転可能に保持されているスリップリング１１０は、ある一定の値よりも大きな回転トルクが作用しなければ、フリクションリング１４０に対して回転することがない。こうして、主軸装置１０の主軸が回転し始めたとき、ローラーハウジング１３０のみが主軸と共に回転する。

ローラーハウジング１３０が回転すると、把持ローラー１２０は、駆動側壁１３４ａおよびガイドスロット１３６によって駆動され、ガイド溝１１４に沿って半径方向内画に移動する。把持ローラー１２０が、概ね中心軸線Ｏ_Mに沿って配置されている棒状のワークＷに当接すると、ワークＷは把持ローラー１２０によって把持される。このとき、把持ローラー１２０がワークＷに当接して、それ以上半径方向内方へ移動することができなくなると、スリップリング１１０が、ボールプランジャ１５０による保持力に抗して、ローラーハウジング１３０と共に回転し始める。主軸装置１０の主軸が回転し続ける間、把持ローラー１２０によるワークＷの把持は維持される。

主軸装置１０の主軸の回転を停止させ、オペレーターが手動操作によって、主軸を反対方向に回転させると、把持ローラー１２０は、ガイド溝１１４に沿って半径方向外方へ移動し、ワークＷが把持ローラー１２０から解放され、自動チャック１００から取り外し可能となる。

また、係止部１６ａを遊篏部１３８に遊篏し、つまりチャック全体を遊篏することにより、シャンクサーポート等のワーク振れ止め装置に対して追従性が高まり、振れ精度が向上する。例えば、エンドミルやドリル等の工具測定に本実施形態によるチャックを用いることにより振れ精度が向上し、従って測定精度が高くなる。更に、把持ローラーに軸を設け、径方向に駆動できるようにしたため、把持レンジを大きくすることが可能となる。

１０主軸装置
１４回転止め部材
１００自動チャック
１１０スリップリング
１１４ガイド溝
１２０把持ローラー
１２２軸部
１２４軸部
１３０ローラーハウジング
１３４駆動溝
１３４ａ駆動側壁
１３６ガイドスロット
１４０フリクションリング
１４２小径部
１４２ａ第１の空間
１４４大径部
１４４ａ第２の空間
１５０ボールプランジャ
１５２回転止めピン

Claims

ハウジング内に回転自在に支持された主軸を有した主軸装置と共に使用して主軸の回転によりワークを自動的に把持する自動チャックにおいて、
前記主軸と共に回転しないように、前記主軸装置に取り付けられる環状部材と、
前記環状部材内に配置され主軸端面に係合し該主軸と共に回転する第１のプレートと、
所定の回転トルクよりも大きな回転トルクが作用したときに、前記第１のプレートと共に回転するように、前記環状部材に回転可能に支持され半径方向に複数のガイド溝が形成された第２のプレートと、
前記第１と第２のプレートの間に配置された複数の把持ローラーとを具備し、
前記第１のプレートは、回転したときに、前記把持ローラーを半径方向に付勢する駆動面を有しており、これによって、第１のプレートが主軸と共に回転したときに、前記把持ローラーが前記第２のプレートのガイド溝に沿って半径方向に駆動されるようにした自動チャック。
前記第２のプレートは、その外周面において前記環状部材の内周面から突出するボールによって回転可能に支持されている請求項１に記載の自動チャック。
前記ボールを前記第２のプレートの外周面へ向けて半径方向内方へ付勢するバネを具備する請求項２に記載の自動チャック。
前記ボールによる前記第２のプレートの押圧力を調節可能にした請求項３に記載の自動チャック。
前記第１のプレートは、前記複数の把持ローラーを受容する凹所を有しており、該凹所の半径方向外側の側面に前記駆動面が形成される請求項１に記載の自動チャック。
前記凹所において、前記主軸の端面と概ね平行な壁には、前記駆動面と概ね平行に延びるガイドスロットが形成されている請求項５に記載の自動チャック。
前記ガイド溝に係合する軸部が、前記把持ローラーの中心において把持ローラーの側面から突出している請求項６に記載の自動チャック。
前記把持ローラーにおいて前記軸部とは反対側の側面の中心から前記ガイドスロットに係合する他の軸部が突出、形成されている請求項７に記載の自動チャック。