JP6715652B2 - チャック開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク等を保持するチャックのチャック開閉装置に関する。

従来、旋盤などの工作機械は、ワークを主軸に保持させるために、コレットチャックが用いられている。特許文献１には、主軸の内周側に配設されたスリーブとの相対移動により開閉してワークを把持するコレットチャックに対して、前記スリーブと、前記主軸の外周側に前記主軸の軸線方向に移動可能に設置されたシフターと、前記シフターによって揺動して前記スリーブを前記主軸の軸線方向に押圧するチャック爪とを有したチャック開閉装置が記載されている。

特許第３８７２９４８号公報

特許文献１に記載のチャック開閉装置では、チャック爪によってスリーブを押圧してチャックを閉じてワークを把持する際、主軸の軸線に対するスリーブの姿勢が変動する場合があり、このスリーブの姿勢の変動に起因し、主軸の回転に伴って振動や騒音が発生することがある。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、チャックの開閉に際して主軸に対するスリーブの姿勢の変動を防止することができるチャック開閉装置を提供することを目的としている。

本発明は、中空状の主軸内に摺動自在に挿入されたスリーブと、前記スリーブの摺動を操作するチャック開閉爪とを備え、前記チャック開閉爪が、前記スリーブと当接し、前記スリーブを押圧するように移動自在に設けられ、前記スリーブが、前記チャック開閉爪の押圧によって摺動し、前記主軸内に収容されたチャックの開閉を行うチャック開閉装置において、前記チャック開閉爪と前記スリーブとの間に、前記チャック開閉爪による前記スリーブの押圧状態で、前記スリーブを前記主軸に対して、所定の姿勢で保持する保持手段が設けられ、前記保持手段が、互いに係合する前記チャック開閉爪と前記スリーブの各当接端部から構成され、前記チャック開閉爪の当接端部が当接する前記スリーブの当接端部が、前記主軸の先端方向へ半径が次第に小さくなるテーパ状に形成されたテーパ面を有し、該テーパ面に前記チャック開閉爪の当接端部が接することを特徴としたチャック開閉装置を要旨とする。

本発明によれば、チャック開閉爪によるスリーブの押圧状態で、スリーブが主軸に対して所定の姿勢で保持されることによって、主軸に対するスリーブの姿勢の変動に起因する主軸の回転時の振動や騒音の発生を防止することができる他、主軸の回転可能な回転数を上昇させることも可能となる。

本発明の好ましい実施形態による主軸台の一部を示す部分断面図である。 図１において円Ａで示す部分の拡大図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
中空状の主軸１０が、複数の軸受１２を介して軸線Ｏを中心として回転自在に主軸台１４に支持されている。主軸１０の先端には、ワークＷを保持するためのコレットチャック２２が開閉自在に配設されている。コレットチャック２２内にワークＷが挿入された状態で、コレットチャック２２が閉じるとワークＷが保持され、開くとワークＷが解放される。主軸１０は、例えば自動旋盤に設けられ、主軸１０をワークＷを保持した状態で回転させることによって、ワークＷの加工を行うことができる。

主軸１０内には、先端側から順に中空状のチャックスリーブ１６、チャック開閉スリーブ１８、バランススリーブ２０が各々軸線Ｏ方向にスライド自在に収容されている。チャック開閉スリーブ１８の後端面は凹状球面の一部となる形状を有し、バランススリーブ２０の先端面は、チャック開閉スリーブ１８の後端面形状に応じた凸状球面の一部となる形状を有している。バランススリーブ２０は、先端の球面が、チャック開閉スリーブ１８の後端面と接することによって、チャック開閉スリーブ１８と球面を介して接触する。

コレットチャック２２は、チャックスリーブ１６内に挿入されている。チャックスリーブ１６の先端側周面に、コレットチャック２２のテーパ面２２ａに対応するテーパ面１６ａが形成されている。コレットチャック２２は、テーパ面２２ａ、１６ａ同士が当接するように、チャックスリーブ１６内に配置されている。コレットチャック２２とチャックスリーブ１６との間にはバネ１７が介設されている。バネ１７によってコレットチャック２２はチャックスリーブ１６から主軸１０の前方に突出する方向に付勢されている。コレットチャック２２は主軸１０の先端に設けられたキャップナット２４に当接して位置決めされている。コレットチャック２２がキャップナット２４によって位置決めされることによって、主軸１０内においてチャックスリーブ１６はバネ１７によって後方に付勢される。

主軸１０の外周にはチャック爪ホルダ４０が外嵌されている。チャック爪ホルダ４０にチャック開閉爪２８が支軸２６を介して揺動自在に支持されている。チャック開閉爪２８は主軸１０の軸線Ｏに対して対称に１８０度離れて２つ設けられている。チャック開閉爪２８の先端２８ａは主軸１０の外周側と当接可能に前方に延出している。

チャック開閉爪２８には、バランススリーブ２０の後端と接する当接端２８ｂが、先端に対して支軸２６を挟んだ反対側に設けられている。チャック開閉爪２８の当接端２８ｂとバランススリーブ２０の後端とは、チャックスリーブ１６とチャック開閉スリーブ１８を介してバネ１７によって当接状態が維持される。チャック爪ホルダ４０は主軸１０に外周に螺合されたナット４２に当接して位置決めされる。

主軸１０の外周には、チャック爪ホルダ４０の前方にボビン５０が軸方向にスライド移動自在に外嵌されている。ボビン５０は端部に傾斜面５２ａを有する所定径の操作筒部５２がチャック爪ホルダ４０方向に延出している。

ボビン５０は主軸台１４に揺動自在に支持されたアーム３４と係合する外側部分と、操作筒部５２を備えた内側部分とが互いに回転自在に装着されている。ボビン５０の外側部分はアーム３４と係合することによって、主軸１０の回転に対して固定される。

アーム３４は、一方の端部において、ピン３６によって主軸台１４に揺動自在に取り付けられ、他方の端部において、ピン３８によってシリンダ３２のシリンダロッド３２ａに連結されている。シリンダ３２の駆動によるシリンダロッド３２ａの伸縮によってアーム３４が揺動駆動される。シリンダ３２は、空圧式又は油圧式の流体圧シリンダとすることができる。ボビン５０はアーム３４の揺動によって主軸１０の外周を軸線Ｏ方向に移動する。

シリンダロッド３２ａが後退（図１において右方へ移動）することによって、ボビン５０はチャック爪ホルダ４０へ接近する方向（図１において右方）へ移動し、シリンダロッド３２ａが伸長（図１において左方へ移動）することによって、ボビン５０は、チャック爪ホルダ４０から離反する方向（図１において左方）へ移動する。

ボビン５０がチャック爪ホルダ４０に向かって（図１では右方へ）移動し、操作筒部５２がチャック開閉爪２８の先端と主軸１０の外周面との間に挿入されることによってチャック開閉爪２８が揺動し、当接端２８ｂがバランススリーブ２０をチャックスリーブ１６側に押圧する。バランススリーブ２０がチャックスリーブ１６側に押圧されるとチャック開閉スリーブ１８を介してチャックスリーブ１６が押圧され、チャックスリーブ１６のテーパ面がコレットチャック２２のテーパ面２２ａを押圧することによってコレットチャック２２が閉じる。操作筒部５２はコレットチャック２２の閉状態ではチャック開閉爪２８を介して主軸１０と一体的に回転する。

ボビン５０がチャック爪ホルダ４０から離れる方向に向かって（図１では左方へ）移動し、操作筒部５２がチャック開閉爪２８の先端と主軸１０の外周面との間から抜けると、チャック開閉爪２８は、バランススリーブ２０によって先端２８ａが主軸１０周面に当接するように揺動する。このとき、チャックスリーブ１６のテーパ面１６ａによるコレットチャック２２のテーパ面２２ａの押圧が解除され、コレットチャック２２がスプリングバックによって開く。操作筒部５２は、コレットチャック２２の開状態では、主軸１０に対して自由回転自在となり、主軸１０の回転に対して連れ回りできる。

キャップナット２４、チャックスリーブ１６、チャック開閉スリーブ１８、バランススリーブ２０、チャック開閉爪２８、ボビン５０、アーム３４、シリンダ３２等によってコレットチャック２２を開閉するチャック開閉装置が構成される。

バランススリーブ２０の内周面の後端側は、後方に向かって拡がるテーパ面２０ａ（図２）を有する。チャック開閉爪２８の当接端２８ｂは、バランススリーブ２０のテーパ面２０ａに接するように形成されている。チャック開閉爪２８は、コレットチャック２２を閉状態とする揺動の際、バランススリーブ２０をテーパ面２０ａの当接している位置において、外周側に力をかけながら、前方に向かって押圧する。

チャック開閉爪２８によるバランススリーブ２０の押圧が、主軸１０の軸線を挟んで１８０度対称な位置で外周側に力をかけながら行われるため、バランススリーブ２０は後端側が主軸１０の中心位置と一致するように位置決めされ、主軸１０の内周面に対し嵌合誤差の範囲で揺動が発生するバランススリーブ２０は、所定の姿勢として主軸１０と概ね同一軸線となる姿勢で保持される。

チャック開閉爪２８の当接端２８ｂと、バランススリーブ２０のテーパ面２０ａとによって、チャック開閉爪２８とバランススリーブ２０との間に、チャック開閉爪２８によるバランススリーブ２０の押圧状態で、バランススリーブ２０を主軸１０に対して上記所定の姿勢で保持する保持手段が構成されている。

バランススリーブ２０の先端面とチャック開閉スリーブ１８の後端面とは球面を介して接触し、バランススリーブ２０が主軸１０と概ね同一軸線で姿勢保持されることによって、チャック開閉スリーブ１８は、チャック開閉スリーブ１８の軸線と主軸１０の軸線とが概ね一致する所定の姿勢に維持される。

バランススリーブ２０及びチャック開閉スリーブ１８が、前記所定の姿勢で保持され、各々主軸１０の軸線と略同軸に維持されることによって、コレットチャック２２の開閉の際にバランススリーブ２０やチャック開閉スリーブ１８の主軸１０に対する姿勢の変動が発生することに起因する主軸１０の回転時の振動や騒音の発生を防止することができ、ワークＷの加工を安定且つ高精度で行うことができる他、主軸１０の回転可能な回転数を上昇させることもできる。

バランススリーブ２０のテーパ面２０ａは、全周に亘ってテーパとする他、チャック開閉爪２８と当接する部分のみテーパ面とすることもできる。

本実施形態ではコレットチャック２２の開閉を操作するスリーブをチャック開閉スリーブ１８とバランススリーブ２０に分割しているため、バランススリーブ２０を主軸１０に対して所定の姿勢に保持することによって、バランススリーブ２０を介してチャック開閉スリーブ１８が前記保持手段により、主軸１０に対して所定の姿勢に保持されるが、チャック開閉スリーブ１８とバランススリーブ２０とを一体的に一本のスリーブとすることもできる。

また本実施形態では、バランススリーブ２０やチャック開閉スリーブ１８を、主軸１０と概ね同軸となる所定の姿勢で保持するように構成したが、コレットチャック２２の開閉の際にバランススリーブ２０やチャック開閉スリーブ１８の主軸１０に対する姿勢の変動が発生しなければ、必ずしも主軸１０と概ね同軸に保持する必要はなく、コレットチャック２２の開閉に際して、チャック開閉爪２８によるバランススリーブ２０の押圧状態で、バランススリーブ２０やチャック開閉スリーブ１８を主軸１０に対して一定の所定の姿勢に保持すればよい。

１０ 主軸
１２ 軸受
１４ 主軸台
１６ チャックスリーブ
１６ａ テーパ面
１８ チャック開閉スリーブ
２０ バランススリーブ
２０ａ テーパ面
２２ コレットチャック
２２ａ テーパ面
２４ キャップナット
２８ チャック開閉爪
３２ シリンダ
３２ａ シリンダ棒
３４ アーム
５０ ボビン

Claims (3)

1. 中空状の主軸内に摺動自在に挿入されたスリーブと、前記スリーブの摺動を操作するチャック開閉爪とを備え、前記チャック開閉爪が、前記スリーブと当接し、前記スリーブを押圧するように移動自在に設けられ、前記スリーブが、前記チャック開閉爪の押圧によって摺動し、前記主軸内に収容されたチャックの開閉を行うチャック開閉装置において、
   前記チャック開閉爪と前記スリーブとの間に、前記チャック開閉爪による前記スリーブの押圧状態で、前記スリーブを前記主軸に対して、所定の姿勢で保持する保持手段が設けられ、
   前記保持手段が、互いに係合する前記チャック開閉爪と前記スリーブの各当接端部から構成され、前記チャック開閉爪の当接端部が当接する前記スリーブの当接端部が、前記主軸の先端方向へ半径が次第に小さくなるテーパ状に形成されたテーパ面を有し、該テーパ面に前記チャック開閉爪の当接端部が接することを特徴としたチャック開閉装置。
2. チャック開閉爪が、揺動によって移動するように軸支して設けられた請求項１に記載のチャック開閉装置。
3. 前記スリーブは、複数のスリーブに分割されて構成されている請求項１に記載のチャック開閉装置。

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