JP7014331B1

JP7014331B1 - チャック及び工作機械

Info

Publication number: JP7014331B1
Application number: JP2021182735A
Authority: JP
Inventors: 祥弘早川
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2021-11-09
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2041-11-09
Also published as: JP2023070513A

Abstract

【課題】厳密な精度管理が不要となり、マスタジョーへのトップジョーの固定作業を短時間で容易に行うことができるチャックを提供する。【解決手段】工作機械の回転軸に設けられるチャック１は、前面に複数の取付溝５が径方向に形成された円盤状のチャック本体２と、各取付溝５内へ径方向へ移動可能に設けられると共に、径方向に貫通して前面側に開口する収容溝１０をそれぞれ備えたマスタジョー３と、各収容溝１０内に前方への抜け止め状態で収容されるジョーナット２０と、各マスタジョー３の前面に当接させた状態で位置決めされるトップジョー４と、各トップジョー４を前方から貫通してジョーナット２０に緊締される２本のボルト１６，１６とを含んでなり、ジョーナット２０は、径方向で各ボルト１６毎に分割された２つの第１、第２分割ナット２１，２２からなる構成となっている。【選択図】図２

Description

本開示は、工作機械に用いられてワークを保持するチャックと、当該チャックを備えた工作機械とに関する。

ワークを回転させて加工を行うＮＣ旋盤等の工作機械には、ワークを保持するチャックが設けられている。このチャックは、ワークの把持爪として、正面視で径方向にスライドする複数のマスタジョーと、マスタジョーの前面にボルトで固定されるトップジョーとを備えている。マスタジョーへのトップジョーの固定は、特許文献１に開示されるように、マスタジョーに設けたＴ字溝内に、同じくＴ字状のジョーナットを収容し、Ｔ字溝から前方へ突出するジョーナットの脚部を、トップジョーの背面に設けた嵌合溝に嵌合させた状態で、トップジョーを２本のボルトで脚部に緊締することによって行われている。
特に、特許文献１では、トップジョーを正確に位置決めするために、トップジョーの嵌合溝を、後面に設けたセレーションに対して傾く方向へ延びるように形成し、トップジョーを取り付ける際には、傾いた嵌合溝に対してジョーナットの一方の対角部位を接触させてジョーナットを傾かせ、他方の対角部位をマスタジョーのＴ字溝の内面に近接させて互いの隙間を小さくすることで、周方向の位置ずれ量を減少させるようにしている。

特許第６３４５３７５号公報

上記特許文献１のチャックにおいて、ジョーナットは、２本のボルトを緊締するために径方向へ長く形成されるため、マスタジョーのＴ字溝に挿入する際にこじれ等が発生して挿入に時間がかかってしまう。
また、トップジョーを位置決めするために回転させるジョーナットとＴ字溝の内面との隙間に高い精度が必要となり、ジョーナットの幅が設定より長くなると、セレーションがうまく噛み合わず、位置決めが行えなくなるおそれがある。

そこで、本開示は、ジョーナットに厳密な精度管理が不要となり、マスタジョーへのトップジョーの固定作業を短時間で容易に行うことができるチャック及び工作機械を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、本開示の第１の構成は、工作機械の回転軸に設けられ、前面に複数の取付溝が径方向に形成された円盤状のチャック本体と、
各前記取付溝内に前記径方向へ移動可能に設けられると共に、前記径方向に貫通して前面側に開口する収容溝をそれぞれ備えたマスタジョーと、
各前記収容溝内に前方への抜け止め状態で収容されるジョーナットと、
各前記マスタジョーの前面に当接させた状態で位置決めされるトップジョーと、
各前記トップジョーを前方から貫通して前記ジョーナットに緊締される２本のボルトと、を含んでなるチャックであって、
前記ジョーナットは、前記径方向で各ボルト毎に分割された２つの分割ナットからなると共に、
各前記分割ナットは、前記収容溝への収容状態で前記収容溝の開口を介して前方へ突出する楔部を備え、各前記トップジョーの後面には、前記楔部が嵌合する嵌合溝が前記径方向に形成されており、
何れか一方の前記分割ナットの前記楔部において、前記チャック本体の周方向での両側面のうち、何れか一方の側面には、前記ボルトの緊締に伴う前記一方の分割ナットの回転によって前記収容溝の内面に当接する第１当接部が、他方の側面には、前記回転に伴って前記嵌合溝の内面に当接する第２当接部が、前記ボルトを中心とする点対称位置にそれぞれ形成されて、
前記第１当接部と前記第２当接部との当接に伴い、前記トップジョーが前記マスタジョーに対して前記周方向に位置決めされることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第２の構成は、工作機械であって、回転軸に、第１の構成に記載のチャックを備えてなることを特徴とする。

本開示によれば、ジョーナットに厳密な精度管理をしなくても両分割ナットを介してトップジョーをマスタジョーへ確実に固定することができる。また、トップジョーの仮組みがスムーズに行えるため、トップジョーの固定作業に係る時間も短縮可能となる。
特に、何れか一方の分割ナットの楔部に第１、第２当接部を設けたことで、当該分割ナットを緊締すると、トップジョーがマスタジョーに対して自動的に位置決めされ、その後の他方の分割ナットの緊締でトップジョーの固定が完了する手順となり、トップジョーが適正位置で固定可能となる。

チャックの一部を示す斜視図である。チャックの一部を示す分解斜視図である。トップジョーの固定手順を示す説明図で、（Ａ）は、ジョーナットの挿入直後での図１のＺ矢視、（Ｂ）はＡ－Ａ矢視、（Ｃ）はＢ－Ｂ矢視をそれぞれ示す。トップジョーの固定手順を示す説明図で、（Ａ）は、第１分割ナットの固定状態でのＺ矢視、（Ｂ）はＣ－Ｃ矢視、（Ｃ）はＤ－Ｄ矢視をそれぞれ示す。トップジョーの固定手順を示す説明図で、（Ａ）は、第２分割ナットの固定状態でのＺ矢視（第１分割ナットは省略）、（Ｂ）はＥ－Ｅ矢視をそれぞれ示す。変更例のチャックの一部を示す分解斜視図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、工作機械の一例であるＮＣ旋盤Ｍに用いられるチャックの一部を示す斜視図、図２はその分解斜視図である。
チャック１は、図示しない主軸の先端に設けられ、正面視が円形状のチャック本体２と、チャック本体２に設けられる３つのマスタジョー３，３・・と、各マスタジョー３の前側（図１，２の右下側）にそれぞれ固定される３つのトップジョー４，４・・と、を備えている。図１，２ではマスタジョー３及びトップジョー４は１つのみ示している。
チャック本体２には、径方向に形成されてチャック本体２の前面及び周面に開口する３つの取付溝５，５・・が形成されている。各取付溝５は、周方向の幅が広い後側の幅広溝６と、周方向の幅が狭い前側の幅狭溝７とを含む横断面Ｔ字状となっている。幅狭溝７はチャック本体２の前面に開口している。

マスタジョー３は、取付溝５に嵌合する横断面Ｔ字状で、幅狭溝７に嵌合する基部８と、基部８から周方向両側に張り出して幅広溝６に嵌合する一対の張出部９，９とを備えている。基部８は、幅狭溝７を貫通してチャック本体２の前方に突出している。
基部８内には、後述するジョーナット２０の収容溝１０が形成されている。収容溝１０は、取付溝５と同様に、周方向の幅が広い後側の第１溝部１１と、周方向の幅が狭い前側の第２溝部１２とを含む横断面Ｔ字状となっている。収容溝１０を除く基部８の前面には、セレーション１３が形成されている。
各マスタジョー３は、チャック本体２の軸心に設けた図示しないプランジャの進退動によって取付溝５内で放射方向へ移動可能となっている。ここではプランジャが後退すると、各マスタジョー３が軸心側へ移動してトップジョー４を一体に移動させてワークをクランプする。プランジャが前進すると、各マスタジョー３が外周側へ移動してワークをアンクランプする。

トップジョー４は、チャック本体２の径方向に延びる直方体状で、周方向の幅はマスタジョー３の基部８と同じとなっている。トップジョー４の後面には、収容溝１０の第２溝部１２と同じ幅の嵌合溝１４が径方向に形成されている。嵌合溝１４を除くトップジョー４の後面には、セレーション１５が形成されている。
トップジョー４には、前方から２本のボルト１６，１６が挿通するボルト穴１７，１７が、径方向に２つ並べて貫通形成されている。ボルト穴１７，１７は、トップジョー４の後面では嵌合溝１４内に開口している。ボルト穴１７，１７を挿通させたボルト１６，１６が、マスタジョー３の収容溝１０に収容されたジョーナット２０に締結されることで、トップジョー４はマスタジョー３に固定される。

ジョーナット２０は、径方向外側の第１分割ナット２１と、径方向内側の第２分割ナット２２との２つに分割されている。第１、第２分割ナット２１，２２は、それぞれボルト１６が螺合する１つのネジ穴２３を備えている。
第１、第２分割ナット２１，２２は、マスタジョー３の収容溝１０に嵌合する横断面Ｔ字状で、第１溝部１１に収容される幅広の頭部２４と、第２溝部１２に収容される幅狭の楔部２５とを備えている。楔部２５の前面にネジ穴２３が開口している。但し、第１、第２分割ナット２１，２２の径方向の長さは、第２分割ナット２２よりも第１分割ナット２１の方が短く、第１分割ナット２１は、正面視形状が矩形となっている。第２分割ナット２２は、チャック本体２の中心側の端部が、正面視半円形状となっている。
また、第１分割ナット２１の楔部２５において、一方の側面の前端には、上下方向に切除部２６が形成されている。これにより、前端を除く同側面には、第１当接部２７が形成されている。楔部２５における他方の側面には、前端を除いて上下方向に切除部２８が形成されている。これにより、同側面の前端には、第１当接部２７よりも前後幅が小さい第２当接部２９が形成されている。第１当接部２７と第２当接部２９とは、正面視で、ネジ穴２３を中心とした点対称位置に配置されている。

以上の如く構成されたチャック１及びＮＣ旋盤Ｍにおいて、トップジョー４をマスタジョー３に固定する際、まず、第１分割ナット２１と第２分割ナット２２とを径方向に並べた状態で、各分割ナット２１，２２の楔部２５をトップジョー４の嵌合溝１４に嵌合させて、ボルト穴１７，１７を挿通させた２本のボルト１６，１６を各ネジ穴２３に螺合させる。これによりトップジョー４と各分割ナット２１，２２とがボルト１６，１６によって仮組みされる。
そして、第２分割ナット２２を先にしてジョーナット２０を、マスタジョー３の収容溝１０に径方向外側から収容させる。このとき、両分割ナット２１，２２は、両者が一体の従来のジョーナットよりも径方向に短いため、収容溝１０へスムーズに収容でき、途中でこじれたり引っ掛かったりしにくくなる。

次に、マスタジョー３のセレーション１３にトップジョー４のセレーション１５を係合させてトップジョー４を径方向に位置決めする。すると、図３（Ａ）に示すように、各分割ナット２１，２２の頭部２４が収容溝１０の第１溝部１１内に、楔部２５が第２溝部１２内にそれぞれ収容されて前方への抜け止めがなされる。
この抜け止め状態で、各楔部２５の前端は、それぞれ第２溝部１２を貫通して嵌合溝１４内に位置している。第１分割ナット２１の第１当接部２７は、収容溝１０の第２溝部１２の内面に近接し、第２当接部２９は、嵌合溝１４の内面に当接又は近接した状態となる。

次に、第１分割ナット２１に螺合するボルト１６をねじ込む。すると、図４に示すように、ボルト１６のねじ込みに伴って第１分割ナット２１が、同図（Ｂ）（Ｃ）において右回転し、第１当接部２７の図示下側の角部を第２溝部１２の内面に当接させると共に、第２当接部２９の図示上側の角部を嵌合溝１４の内面に当接させる。すると、マスタジョー３に対してトップジョー４が同図（Ａ）のように右側に移動して位置決めされる。
そして、ボルト１６の緊締が終了すると、第１分割ナット２１の頭部２４が前方へ引き込まれて第１溝部１１の前側内面に当接し、トップジョー４をマスタジョー３に押し付ける。

次に、第２分割ナット２１に螺合するボルト１６をねじ込む。すると、図５に示すように、ボルト１６のねじ込みに伴って第２分割ナット２２が、同図（Ｂ）において右回転し、楔部２５の図示右上の角部が第２溝部１２及び嵌合溝１４の内面に当接する。なお、第２分割ナット２２は第１分割ナット２１よりも径方向に長いため、楔部２５の左下の角部は第２溝部１２及び嵌合溝１４の内面に当接しない。また、ボルト１６を緊締する回転トルクが第１分割ナット２１と同じであれば、緊締時に回転しようとする力は、第２分割ナット２２の方が第１分割ナット２１よりも小さくなる。よって、第１分割ナット２１で位置決めされたトップジョー４がずれることがない。
そして、ボルト１６の緊締が終了すると、第２分割ナット２２の頭部２４が前方へ引き込まれて第１溝部１１の前側内面に当接し、トップジョー４をマスタジョー３に押し付ける。よって、トップジョー４は、マスタジョー３に固定される。

この状態でトップジョー４の径方向内側の端部を、チャックするワークに合わせて、例えば半円形状等に切削加工する。よって、ワークに合わせてトップジョー４を別のものに交換して再び同じトップジョー４を取り付けるような場合、第１、第２分割ナット２１，２２によって同じ精度で取り付けできる。すなわち、トップジョー４の着脱を繰り返しても再現性が高くなる。
なお、トップジョー４を交換する際、セレーション１３，１５同士の係合が外れるまでボルト１６，１６を緩めることになるが、第１、第２分割ナット２１，２２の楔部２５がトップジョー１４の嵌合溝１４に挿入されていれば回り止めされるため、２つの分割ナットを用いても向きがばらばらになることはない。仮に、楔部２５が嵌合溝１４から抜けるまでボルト１６を緩めたとしても、第１、第２分割ナット２１，２２の間の径方向の隙間が小さいため、互いに干渉して回り止めされる。

このように、上記形態のチャック１及びＮＣ旋盤Ｍは、前面に３つの取付溝５が径方向に形成された円盤状のチャック本体２と、各取付溝５内に径方向へ移動可能に設けられると共に、径方向に貫通して前面側に開口する収容溝１０をそれぞれ備えたマスタジョー３と、各収容溝１０内に前方への抜け止め状態で収容されるジョーナット２０と、各マスタジョー３の前面に当接させた状態で位置決めされるトップジョー４と、各トップジョー４を前方から貫通してジョーナット２０に緊締される２本のボルト１６，１６とを含んでなり、ジョーナット２０が、径方向で各ボルト１６毎に分割された２つの第１、第２分割ナット２１，２２からなる構成となっている。
この構成によれば、ジョーナット２０に厳密な精度管理をしなくても両分割ナット２１，２２を介してトップジョー４をマスタジョー３へ確実に固定することができる。また、トップジョー４の仮組みがスムーズに行えるため、トップジョー４の固定作業に係る時間も短縮可能となる。

特に、各分割ナット２１，２２は、収容溝１０への収容状態で収容溝１０の開口を介して前方へ突出する楔部２５を備え、各トップジョー４の後面には、楔部２５が嵌合する嵌合溝１４が形成されている。そして、第１分割ナット２１の楔部２５において、チャック本体２の周方向での両側面のうち、何れか一方の側面には、ボルト１６の緊締に伴う第１分割ナット２１の回転によって収容溝１０の内面に当接する第１当接部２７が、他方の側面には、回転に伴って嵌合溝１４の内面に当接する第２当接部２９が、ボルト１６を中心とする点対称位置にそれぞれ形成されて、第１当接部２７と第２当接部２９との当接に伴い、トップジョー４がマスタジョー３に対して周方向に位置決めされる。
よって、第１分割ナット２１を緊締すると、トップジョー４がマスタジョー３に対して自動的に位置決めされ、その後の第２分割ナット２２の緊締でトップジョー４の固定が完了する手順となり、トップジョー４が適正位置で固定可能となる。

以下、変更例を説明する。
第１、第２当接部の位置及び形状は、第１分割ナットの回転に伴って収容溝の内面と嵌合溝の内面とにそれぞれ当接可能であれば、上記形態に限らない。例えば各当接部は、図６に示すように、上記形態と左右逆に設けてもよいし、どちらも同じ形状としてもよい。また、各当接部は、各溝の内面に当接する角部にのみ突起状に設けてもよい。
上記形態では、第１分割ナットに第１、第２当接部を設けているが、第２分割ナットに両当接部を設けてもよい。
上記形態では、マスタジョー及びトップジョーを３つ備えたチャックを例示しているが、この数は適宜増減可能である。
工作機械としては、ＮＣ旋盤に限らず、回転軸にワークを把持するチャックを備えたものであれば、複合加工機等にも本開示は採用可能である。

１・・チャック、２・・チャック本体、３・・マスタジョー、４・・トップジョー、５・・取付溝、１０・・収容溝、１１・・第１溝部、１２・・第２溝部、１３，１５・・セレーション、１４・・嵌合溝、１６・・ボルト、１７・・ボルト穴、２０・・ジョーナット、２１・・第１分割ナット、２２・・第２分割ナット、２３・・ネジ穴、２４・・頭部、２５・・楔部、２６，２８・・切除部、２７・・第１当接部、２９・・第２当接部、Ｍ・・ＮＣ旋盤。

Claims

工作機械の回転軸に設けられ、前面に複数の取付溝が径方向に形成された円盤状のチャック本体と、
各前記取付溝内に前記径方向へ移動可能に設けられると共に、前記径方向に貫通して前面側に開口する収容溝をそれぞれ備えたマスタジョーと、
各前記収容溝内に前方への抜け止め状態で収容されるジョーナットと、
各前記マスタジョーの前面に当接させた状態で位置決めされるトップジョーと、
各前記トップジョーを前方から貫通して前記ジョーナットに緊締される２本のボルトと、を含んでなるチャックであって、
前記ジョーナットは、前記径方向で各ボルト毎に分割された２つの分割ナットからなると共に、
各前記分割ナットは、前記収容溝への収容状態で前記収容溝の開口を介して前方へ突出する楔部を備え、各前記トップジョーの後面には、前記楔部が嵌合する嵌合溝が前記径方向に形成されており、
何れか一方の前記分割ナットの前記楔部において、前記チャック本体の周方向での両側面のうち、何れか一方の側面には、前記ボルトの緊締に伴う前記一方の分割ナットの回転によって前記収容溝の内面に当接する第１当接部が、他方の側面には、前記回転に伴って前記嵌合溝の内面に当接する第２当接部が、前記ボルトを中心とする点対称位置にそれぞれ形成されて、
前記第１当接部と前記第２当接部との当接に伴い、前記トップジョーが前記マスタジョーに対して前記周方向に位置決めされることを特徴とするチャック。
回転軸に、請求項１に記載のチャックを備えてなる工作機械。