JP7130938B2

JP7130938B2 - チャック

Info

Publication number: JP7130938B2
Application number: JP2017207426A
Authority: JP
Inventors: 博永翁
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: JP2019077014A

Description

本発明は、ワークを把持するために工作機械に設けられるチャックに関する。

ＮＣ旋盤等の工作機械に設けられるチャックは、チャック本体の前面に、径方向へ移動する複数の把持爪を備えてワークを軸心で把持可能となっている。また、チャック本体には、ワークを軸線方向で位置決めするためのストッパが設けられる。このストッパとして、例えば特許文献１には、前後方向の厚みが異なる複数種類のストッパ（端面当接部材）が用意され、把持されるワークの大きさや形状に応じた端面当接部材を選択してチャック爪に取り付けることで、複数種類のワークに対応可能としたものが開示されている。また、特許文献２には、チャック本体の前面に設けたストッパベースに、ストッパ取付用のボルト孔を複数設けて、ボルト孔を利用して高さの異なるストッパ（ストッパピースやストッパボルト）を取り付けることで、ワークを軸線方向に位置決め可能としている。

特開２０１５－１５０６４９号公報特許第４５２４７２２号公報

上記従来のチャックにおいては、ワークの軸線方向の位置決めを１つのストッパで対応できない場合は、別のストッパに付け替える段替え作業が必要となるため、交換の手間や時間を必要とする。また、ストッパの種類が増えるとコストアップに繋がる。

そこで、本発明は、複数種類のワークの軸線方向の位置決めを短時間で簡単に行うことができ、コスト低下も実現できるチャック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、請求項１に記載の発明は、チャック本体の前面に、ワークを把持する把持爪が備えられると共に、ワークに当接してチャック本体の軸線方向でワークを位置決めするストッパが備えられたチャックであって、
ストッパは、チャック本体の前面に取り付けられるストッパベースの前面に、ストッパを貫通してストッパベースに固定されるボルトによって回転可能に設けられると共に、回転中心との偏心位置にワークとの当接部を複数備え、回転によって、任意の当接部をワークに当接させる複数の受け止め位置を選択可能に設けられており、
ストッパの前面とボルトとの間には、ストッパをストッパベースに押圧する弾性部材が設けられている一方、
前記チャック本体と前記ストッパとの間に、選択した受け止め位置でストッパを位置決めするストッパ止め手段が設けられて、ストッパ止め手段は、ストッパベースに設けられ、ストッパの後面に対して進退動可能なピンと、ストッパの後面に設けられ、各受け止め位置でピンが前進位置で係止可能な複数の凹部と、ピンを前進位置へ付勢する付勢手段と、ピンの後端に固定されてストッパベースから突出するツマミ部と、を含むことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ストッパに複数の当接部を設けて当該当接部をワークに当接させる複数の受け止め位置を選択可能に設けたことで、ストッパを交換する必要がなく、受け止め位置の選択により、複数のワークの軸線方向の位置決めを短時間で簡単に行うことができる。また、部品点数が削減されるため、コストの低下にも繋がる。
特に、ストッパは、回転中心との偏心位置に複数の当接部をそれぞれ備えて回転可能に設けられ、回転によって各受け止め位置を選択可能としているので、回転操作によって受け止め位置を簡単に選択可能となる。
また、ストッパを回転可能に設けるボルトとストッパ前面との間に、ストッパをチャック本体側に押圧する弾性部材を設けたことで、ストッパがチャック本体側に押し付けられてチャック本体との間のシール性が保たれる。
さらに、選択した受け止め位置でストッパを位置決めするストッパ止め手段を設けたことで、受け止め位置を確実に選択可能となる。
そして、ストッパ止め手段を、ピンとストッパ後面の凹部と付勢手段とを含む構成としたことで、ストッパの受け止め位置の選択と変更とを簡単な操作で行うことができる。

形態１のチャックの正面図である（ストッパは第１の受け止め位置）。図１のＡ－Ａ線断面図である。形態１のストッパの斜視図である。形態１のチャックの正面図である（ストッパは第２の受け止め位置）。図４のＢ－Ｂ線断面図である。形態１のストッパ部分の拡大断面図で、（Ａ）は第１の受け止め位置、（Ｂ）は第２の受け止め位置をそれぞれ示す。形態１のストッパの変更例を示す斜視図である。形態２のチャックの正面図である（ストッパは第１の受け止め位置）。図８のＣ－Ｃ線断面図である。形態２のストッパの斜視図である。形態２のチャックの正面図である（ストッパは第２の受け止め位置）。図１１のＤ－Ｄ線断面図である。形態２のストッパの変更例を示すチャックの正面図である。図１３のＥ－Ｅ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
図１は、チャックの一例を示す正面図、図２はＡ－Ａ線断面図である。このチャック１は、ＮＣ旋盤等の図示しない主軸に組み付けられる正面視円形状のチャック本体２を有している。チャック本体２の軸心には、軸孔３が前後方向（図２の右側を前方とする。）に形成されて、軸孔３内に、ドロースリーブ４が設けられている。このドロースリーブ４は、主軸に設けた駆動機構によって進退動する図示しない入力部材に固定されて、入力部材と一体に進退動する。
また、チャック本体２内には、軸孔３を中心とした同心円上に、軸孔３と連通する後端から前方へ行くに従って外周側へ傾斜する３つのガイド孔５，５・・が、周方向に等間隔で形成され、各ガイド孔５に、ドローバー６が摺動可能に挿入されている。各ドローバー６の後端は、ドロースリーブ４に係止されて、ドロースリーブ４の軸線方向の進退動に伴い、ドローバー６がガイド孔５内を進退動可能となっている。７は、チャック本体２の後面を閉塞するリアカバーである。

さらに、チャック本体２の前面から突出する各ドローバー６の前端には、ベースジョー８が、ボルト９，９によって前方から取り付けられ、各ベースジョー８の前面でチャック本体２の中心側には、把持爪としてのインサートジョー１０が、ボルト１１，１１によって取り付けられている。各インサートジョー１０におけるチャック本体２の中心側の内面には、大径のワークに対応する前側把持面１２と、小径のワークに対応する後側把持面１３とが前後に形成されている。

そして、チャック本体２の前面には、ベース台１８を介してストッパベース１４が設けられている。このストッパベース１４は、チャック本体２の前面中心で軸孔３の前側開口に嵌合する中央部１５と、中央部１５からベースジョー８，８・・の間で放射状に延びる半径部１６，１６・・とからなる三つ叉状で、ボルト１７，１７・・によってベース台１８の前面に固定されている。ベース台１８は、ストッパベース１４と略同じ三つ叉状であるが、放射状に延びる部分が半径部１６よりも短くなって、半径部１６をベース台１８よりも径方向外側へ突出させている。ベース台１８は、ボルト１９，１９・・によってチャック本体２の前面に固定されている。

ストッパベース１４の各半径部１６の先端には、ストッパ２０が設けられている。このストッパ２０は、図３に示すように、正面視が円形状のブロック体で、中心には、半径部１６に後述する段付きボルト３０で固定するための貫通孔２１が形成されている。貫通孔２１の前側の開口は、大径の拡開部２２となっている。ストッパ２０の後面には、図６（Ａ）にも示すように、貫通孔２１を中心とする同心円上で点対称に位置する一対の凹部２３，２３が形成されている。
また、ストッパ２０の前面には、貫通孔２１を中心とする円周方向で略半円状に前方へ突出する第１当接部２４が形成されて、第１当接部２４の前面に第１ストッパ面２５が形成されている。さらに、貫通孔２１を中心とした第１当接部２４との点対称位置には、第１当接部２４よりも低い高さで且つ円周方向に短い幅で前方へ突出する第２当接部２６が形成されて、第２当接部２６の前面に第２ストッパ面２７が形成されている。この第１ストッパ面２５と第２ストッパ面２７との位相は、後面の凹部２３，２３の位相と一致しており、正面視では、各ストッパ面２５，２７の周方向の中心位置に凹部２３がそれぞれ位置するようになっている。

一方、ストッパベース１４の半径部１６には、前側が大径で後側が小径のネジ孔２９となる段付き孔２８が貫通形成されて、ここに螺合される段付きボルト３０によってストッパ２０が取り付け可能となっている。
段付きボルト３０は、ネジ孔２９へ螺合されるネジ部３１と、段付き孔２８に挿入される中間部３２と、中間部３２より大径でストッパ２０の貫通孔２１に挿入される貫通部３３と、貫通部３３より大径のフランジ部３４とを有している。ストッパ２０の取り付けは、中間部３２に貫通部３３と同径のカラー３５を外装させ、貫通部３３に弾性部材としてのＯリング３６を外装させた状態で、ストッパ２０の前方から段付きボルト３０を貫通孔２１に貫通させ、中間部３２を段付き孔２８に挿入してネジ部３１をネジ孔２９にねじ込むことで行われる。

この状態で段付きボルト３０は、カラー３５が半径部１６の前面に当接することでねじ込みが規制され、ストッパ２０は、半径部１６とフランジ部３４との間で前後移動を規制された状態で回転可能に保持される。このときＯリング３６は、貫通孔２１の拡開部２２内にあって弾性変形し、ストッパ２０を後方へ付勢して半径部１６の前面へ押し付ける。この押し付けにより、半径部１６の前面とストッパ２０の後面との間のシール性が保たれる。
そして、半径部１６において、段付き孔２８よりも半径方向外側には、ストッパピン３７が設けられている。このストッパピン３７は、半径部１６へ前後方向に形成されたネジ孔に後方からねじ込み固定される筒部３８と、筒部３８を後方から貫通するピン３９と、ピン３９の後端に固定されるツマミ部４０と、ピン３９の前側に設けられた図示しない前ストッパと、ピン３９の後側で筒部３８内に設けられた図示しない後ストッパとの間でピン３９に外装される付勢手段としてのコイルバネ４１とを有している。

よって、常態でのピン３９は、コイルバネ４１の付勢により、ツマミ部４０が筒部３８の後端に当接する図２，６の前進位置へ付勢され、この前進位置では、ピン３９の先端が半径部１６の前面から前方へ突出する。従って、ストッパ２０の凹部２３がピン３９の前側に位置する状態では、凹部２３内にピン３９が挿入係止して、ストッパ２０の回転を規制することになる。ツマミ部４０を把持してコイルバネ４１の付勢に抗してピン３９を後方へ引っ張ると、ピン３９が後退して凹部２３から外れ、ストッパ２０の回転規制を解除することができる。ストッパピン３７の後方でチャック本体２の前面には、ツマミ部４０との干渉を避けてピン３９の後退を許容する逃げ凹部４２が、半径方向に凹設されている。

以上の如く構成されたチャック１においては、ストッパベース１４の各半径部１６に、ストッパ２０を、前述のように段付きボルト３０によってそれぞれ回転可能に取り付けることができる。この状態でストッパ２０は、第１当接部２４がチャック本体２の半径方向外側に位置して第２当接部２６が同方向内側に位置する第１の受け止め位置と、第２当接部２６がチャック本体２の半径方向外側に位置して第１当接部２４が同方向内側に位置する第２の受け止め位置とに回転操作できることになる。各受け止め位置では、ストッパピン３７のピン３９の前方に凹部２３，２３がそれぞれ位置することになるため、コイルバネ４１によって前進位置へ移動したピン３９が凹部２３に挿入係止することで、各受け止め位置が保持される。この凹部２３とピン３９とコイルバネ４１とがストッパ止め手段となる。

従って、ドロースリーブ４を後退させてドローバー６，６・・を中心側へ引き込み、各ベースジョー８及びインサートジョー１０を中心側へ移動させてワークを把持する際、図１，２に示すように、インサートジョー１０の後側把持面１３を利用して把持するような小径のワークＷ１の場合は、ストッパベース１４上の各ストッパ２０をそれぞれ第１の受け止め位置とすれば、第２当接部２６がワークＷ１の後方に位置して第２ストッパ面２７がワークＷ１に当接し、ワークＷ１を軸線方向に位置決めすることができる。
一方、図４，５に示すように、インサートジョー１０の前側把持面１２を利用して把持するような大径のワークＷ２の場合は、各ストッパ２０をそれぞれ第２の受け止め位置とすれば、第１当接部２４がワークＷ２の後方に位置して第１ストッパ面２５がワークＷ２に当接し、ワークＷ２を軸線方向に位置決めすることができる。

このように、上記形態１のチャック１によれば、ストッパ２０に、複数の第１、第２当接部２４，２６を設けると共に、第１、第２当接部２４，２６をワークに当接させる第１、第２の受け止め位置を選択可能としたことで、ストッパ２０を交換する必要がなく、回転による受け止め位置の選択により、複数のワークＷ１，Ｗ２の軸線方向の位置決めを短時間で簡単に行うことができる。また、部品点数が削減されるため、コストの低下にも繋がる。
特にここでは、ストッパ２０は、回転中心との偏心位置に第１、第２当接部２４，２６をそれぞれ備えて回転可能に設けられ、回転によって各受け止め位置を選択可能としているので、回転操作によって受け止め位置を簡単に選択可能となる。

また、ストッパ２０を回転可能に設ける段付きボルト３０とストッパ２０の前面との間に、ストッパ２０をチャック本体２側の半径部１６に押圧するＯリング３６を設けたことで、ストッパ２０が半径部１６に押し付けられて半径部１６との間のシール性が保たれる。
さらに、選択した第１、第２の受け止め位置でストッパ２０を位置決めするストッパ止め手段（ピン３９と凹部２３とコイルバネ４１）が設けられているので、第１、第２の受け止め位置を確実に選択可能となる。

特に、ストッパ止め手段を、半径部１６に設けられ、ストッパ２０の後面に対して進退動可能なピン３９と、ストッパ２０の後面に設けられ、第１、第２の受け止め位置でピン３９が前進位置で係止可能な凹部２３，２３と、ピン３９を前進位置へ付勢するコイルバネ４１とを含む構成としているので、ストッパ２０の第１、第２の受け止め位置の選択と変更とを簡単な操作で行うことができる。

なお、上記形態１では、ストッパの第１、第２当接部の高さを異ならせているが、図７に示すストッパ２０Ａのように、第１当接部２４と第２当接部２６との高さを同じにして、径が異なるワークＷ１，Ｗ２に対して異なる面積の第１当接部２４と第２当接部２６とを選択して位置決め可能としても差し支えない。
また、当接部の数も、周方向に３つ以上連続的（階段状等）又は断続的に設けて高さ及び／又は面積を互いに異ならせて、３つ以上の受け止め位置を選択可能とすることもできる。この場合は凹部の数も受け止め位置の数に合わせて増えることになる。
さらに、ストッパをチャック本体側へ押圧する弾性部材も、Ｏリング以外にコイルバネや板バネ等も採用可能である。
加えて、上記形態では、カラー３５によって段付きボルト３０のねじ込みを規制しているが、カラー３５を省略しても差し支えない。

一方、ストッパ止め手段も、ピンの採用に限らず、板状のレバーを前進位置へ付勢して、後端に設けた折曲部等のツマミ部を操作して後退させる構造でも差し支えない。
また、ベース台を省略することもできるし、ベース台及びストッパベースを省略してチャック本体の前面に直接ストッパを設けることもできる。

［形態２］
次に、本発明の他の形態を説明する。但し、チャック本体等の基本的な構造は形態１と同じであるため、同じ符号を付して重複する説明は省略し、ストッパの構造について主に説明する。
図８，９に示す形態２では、ベース台が用いられておらず、ストッパベース１４は、ボルト１７，１７・・によって直接チャック本体２の前面に固定されて、各半径部１６の先端に、ストッパ２０Ｂが設けられている。このストッパ２０Ｂは、図１０にも示すように、正面視が四角形状のブロック体で、中心には、半径部１６にボルト５０で固定するための貫通孔５１が形成されて、後面には、貫通孔５１と同心の円形凸部５２と、その円形凸部５２を中心とした半円状の凹溝５３とが形成されている。

また、ストッパ２０Ｂの前面には、隣接する一対のコーナー部側に、前方へ突出する一対の第１当接部５４，５４が形成されて、第１当接部５４，５４の前面に、前後方向で同一面上に位置する第１ストッパ面５５，５５が形成されている。さらに、第１当接部５４，５４の形成側と対向して隣接する一対のコーナー部側には、第１当接部５４より低い高さで前方へ突出する一対の第２当接部５６，５６が形成されて、第２当接部５６，５６の前面に、前後方向で同一面上に位置する第２ストッパ面５７，５７が形成されている。

一方、ストッパベース１４の半径部１６の前面には、ボルト５０がねじ込まれるネジ孔５８が形成されると共に、そのネジ孔５８を中心として、ストッパ２０Ｂの円形凸部５２が嵌合する円形凹部５９が形成されている。また、円形凹部５９の外側でネジ孔５８との偏心位置には、ガイドピン６０が、ストッパ２０Ｂの凹溝５３に挿入可能な位置で、前端を突出させた状態で固定されている。

以上の如く構成されたチャック１においては、ストッパベース１４の各半径部１６に、ストッパ２０Ｂを、後面の円形凸部５２を半径部１６の前面の円形凹部５９に嵌合させ、凹溝５３にガイドピン６０の前端を挿入させて、貫通孔５１に貫通させたボルト５０を半径部１６のネジ孔５８にねじ込んで固定することができる。
但し、ボルト５０を緩めた状態でのストッパ２０Ｂは、ガイドピン６０が凹溝５３内を相対移動する１８０度の範囲内で、半径部１６の前面で回転可能となる。ここでは凹溝５３の一方の端部は、正面視で第１当接部５４，５４の間に位置し、他方の端部は正面視で第２当接部５６，５６の間に位置しているため、ストッパ２０Ｂは、第１当接部５４，５４がチャック本体２の半径方向外側に位置して第２当接部５６，５６が同方向内側に位置する第１の受け止め位置と、第２当接部５６，５６がチャック本体２の半径方向外側に位置して第１当接部５４，５４が同方向内側に位置する第２の受け止め位置とに回転操作できることになる。ここでは凹溝５３とガイドピン６０とがストッパ止め手段となる。

従って、ドロースリーブ４を後退させてドローバー６，６・・を中心側へ引き込み、各ベースジョー８及びインサートジョー１０を中心側へ移動させてワークを把持する際、図８，９に示すように、インサートジョー１０の後側把持面１３を利用して把持するような小径のワークＷ１の場合は、ストッパベース１４上の各ストッパ２０Ｂをそれぞれ第１の受け止め位置とすれば、第２当接部５６，５６がワークＷ１の後方に位置して第２ストッパ面５７，５７がワークＷ１に当接し、ワークＷ１を軸線方向に位置決めすることができる。
一方、図１１，１２に示すように、インサートジョー１０の前側把持面１２を利用して把持するような大径のワークＷ２の場合は、各ストッパ２０Ｂをそれぞれ第２の受け止め位置とすれば、第１当接部５４，５４がワークＷ２の後方に位置して第１ストッパ面５５，５５がワークＷ２に当接し、ワークＷ２を軸線方向に位置決めすることができる。

このように、上記形態２のチャック１によれば、ストッパ２０Ｂに、複数の第１、第２当接部５４，５６を設けると共に、第１、第２当接部５４，５６をワークに当接させる第１、第２の受け止め位置を選択可能としたことで、ストッパ２０Ｂを交換する必要がなく、回転による受け止め位置の選択により、複数のワークＷ１，Ｗ２の軸線方向の位置決めを短時間で簡単に行うことができる。また、部品点数が削減されるため、コストの低下にも繋がる。
特にここでも、ストッパ２０Ｂは、回転中心との偏心位置に第１、第２当接部５４，５６をそれぞれ備えて回転可能に設けられ、回転によって受け止め位置を選択可能としているので、回転操作によって受け止め位置を簡単に選択可能となる。
また、選択した第１、第２の受け止め位置でストッパ２０Ｂを位置決めするストッパ止め手段（凹溝５３及びガイドピン６０）が設けられているので、第１、第２の受け止め位置を確実に選択可能となる。

なお、形態２においても、ストッパの当接部の形状や数は上記形態に限らず、例えば第１、第２当接部はそれぞれ一対でなく連続させてそれぞれ一つずつ設けてもよい。また、当接部は２つに限らず、３つ以上の当接部を各辺ごとに設けることもできる。よって、受け止め位置を変更する際の回転角度は１８０度に限らない。さらに、正面視形状は三角形や多角形状であっても差し支えない。
そして、上記形態２では、ストッパ止め手段として、ストッパ側に凹溝を、ストッパベース側にガイドピンをそれぞれ設けているが、これと逆にして、ストッパ側にガイドピン等の凸部を、ストッパベース側に凸部が係合する凹溝を形成しても差し支えない。但し、ストッパベースを省略してストッパを直接チャック本体の前面に設けて、ストッパとチャック本体との間にストッパ止め手段を設けることは可能である。

一方、ストッパの受け止め位置の選択は、回転操作によるものに限らず、チャック本体の半径方向外側に向けて段階的に高くなる複数の当接部を直線状に並設したストッパを、当該半径方向へスライドさせて、任意の当接部をワークに当接させるようにしてもよい。
また、回転操作するストッパであっても、ワークを受け止める正規位置では把持爪等と干渉して回転できないような場合は、図１３，１４に示すように、チャック本体２の前面に放射方向へ横断面逆Ｔ字状のガイド溝６１，６１・・を形成すると共に、各ガイド溝６１内を摺動する同形状のスライド台６２，６２・・を設けて、ストッパ２０Ｂが設けられる半径部１６Ａを中央部１５から分離して、ストッパ２０Ｂを貫通させたボルト５０をスライド台６２に連結する構造も採用できる。

この構造によれば、ボルト５０を緩めた状態では、ストッパ２０Ｂを連結した半径部１６Ａが、中央部１５に当接する正規位置と、ストッパ２０Ｂが把持爪等と干渉しない二点鎖線で示す退避位置との間をスライド可能となる。よって、受け止め位置を選択する場合には、ストッパ２０Ｂを一旦退避位置にスライドさせて受け止め位置を選択した後、正規位置に戻すことができ、把持爪等との干渉のおそれなく、受け止め位置の変更が可能となる。このスライド構造は形態１のストッパ２０，２０Ａにおいても採用できる。

１・・チャック、２・・チャック本体、３・・軸孔、４・・ドロースリーブ、６・・ドローバー、８・・ベースジョー、１０・・インサートジョー、１２・・前側把持面、１３・・後側把持面、１４・・ストッパベース、１５・・中央部、１６，１６Ａ・・半径部、２０，２０Ａ，２０Ｂ・・ストッパ、２１，５１・・貫通孔、２３・・凹部、２４，５４・・第１当接部、２５，５５・・第１ストッパ面、２６，５６・・第２当接部、２７，５７・・第２ストッパ面、３０・・段付きボルト、３５・・カラー、３６・・Ｏリング、３７・・ストッパピン、３９・・ピン、４１・・コイルバネ、５２・・円形凸部、５３・・凹溝、５９・・円形凹部、６０・・ガイドピン、６１・・ガイド溝、６２・・スライド台。

Claims

チャック本体の前面に、ワークを把持する把持爪が備えられると共に、前記ワークに当接して前記チャック本体の軸線方向で前記ワークを位置決めするストッパが備えられたチャックであって、
前記ストッパは、前記チャック本体の前面に取り付けられるストッパベースの前面に、前記ストッパを貫通して前記ストッパベースに固定されるボルトによって回転可能に設けられると共に、回転中心との偏心位置に前記ワークとの当接部を複数備え、回転によって、任意の前記当接部を前記ワークに当接させる複数の受け止め位置を選択可能に設けられており、
前記ストッパの前面と前記ボルトとの間には、前記ストッパを前記ストッパベースに押圧する弾性部材が設けられている一方、
前記チャック本体と前記ストッパとの間に、選択した前記受け止め位置で前記ストッパを位置決めするストッパ止め手段が設けられて、前記ストッパ止め手段は、前記ストッパベースに設けられ、前記ストッパの後面に対して進退動可能なピンと、前記ストッパの後面に設けられ、各前記受け止め位置で前記ピンが前進位置で係止可能な複数の凹部と、前記ピンを前進位置へ付勢する付勢手段と、前記ピンの後端に固定されて前記ストッパベースから突出するツマミ部と、を含むことを特徴とするチャック。