JPH0238322B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、加工物を旋盤、研削盤（円筒研削、
内面研削）、マシニングセンタなどのチヤツクに
クランプするために使用されるクランプ装置、と
くに加工精度を著しく向上し得る、旋盤などのチ
ヤツクにおける引込式クランプ装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 加工物を旋盤などのチヤツクにクランプするた
めに使用される従来のクランプ装置は、例えば第
１３図および第１４図に示すようにスクロールチ
ヤツクのチヤツク中心線１に関し対称に配置した
複数の爪（硬爪または生爪）２と、各爪２を支持
し、チヤツク本体３に設けたＴ形断面の溝４の中
を滑動するマスタージヨー５などからなり、加工
物をクランプする際はマスタージヨー５背面に刻
んだラツク６をチヤツク本体３に内蔵した渦巻状
のスクロール７で駆動し、すべての爪２，２，２
を一斉に半径方向に移動させるようになつている
（矢印８）。なお、図中、９はスクロール７をチヤ
ツク中心線１の周りに回転駆動する傘歯車部材、
１０は図示しないハンドル棒を押し込むための凹
所である。

また、油圧チヤツクまたは空圧チヤツクにおい
ては、第１５図に示すように、爪２を取り付けた
マスタージヨー５のチヤツク中心側に斜行部材１
２を配置し、ロツド１３を図示しない油圧または
空圧シリンダで駆動し（矢印14）、すべての瓜２
を一斉に駆動するようになつている（矢印８）。

そして、上述のチヤツクを利用する旋盤加工で
は、後述する製品の芯ずれ防止または同形製品を
ロツト生産する際の爪芯出し作業を容易にするた
め、旋盤加工に先立つて真円加工した円筒形のダ
ミー（またはチヤツクピース）（図示せず）をマ
スタージヨー５先端で締め付け、この状態で各爪
２先端が同一円周上にくるように爪先端部を切削
して成形しておく。周知のように、旋盤加工の一
般的手段は第１６図および第１７図に示すように
加工物１６の一方の端部をチヤツクに固定して外
径および端面を切削加工し（仮想線参照）、ここ
で加工物をチヤツクから一旦取り外して加工済の
反対側端部をチヤツクに固定し、残りの未加工部
を切削するようにしており（仮想線参照）、上述
のようにダミーを使用すると爪２の芯が常にチヤ
ツク中心線１にほぼ一致しているため各チヤツキ
ングごとに生ずる芯ずれ１７（第１回目および第
２回目の各チヤツキングにおける爪の芯１８，１
９のずれ）を最小限に抑制できる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前述のように爪先端を成形加工しても
製品の芯ずれは予想外に大きく（3/100〜5/100
mm）、また、端面の直角度についても満足すべき
精度が得られない問題点があつた。そして、この
問題を種々調査した結果、第１８図に示すように
加工物１６を締め付けた際、爪２の反チヤツク側
先端２０，２０が加工物１６の外周面から浮き上
る現象、および加工物端面２２とチヤツク本体前
面２３との間に〓間２４が発生する現象（チヤツ
ク締付前加工物はチヤツク本体前面２３に当接し
てある）が観察された。この現象は、スクロール
７がマスタージヨー５のラツク６を強く押圧した
とき（矢印25）、チヤツク中心寄りの各ラツク６
がスクロールから浮き上り（矢印26）、爪２全体
が後方に倒れるためと推測された。この現象は製
品精度（同芯度、平行度、平面度、直角度）の低
下、ビビリ発生による表面形状の悪化の原因とな
る。なお油圧チヤツクなどについても上記現象が
観察された。

更に、こうした問題点を解決するために、加工
物を引込みクランプするようにした引込式チヤツ
クが提案されているが、クランプ径が１種類に限
定され、クランプ径がわずかに変つただけでクラ
ンプ力と引込みの条件が大きく変化して作用しな
くなる問題がある。従つて、わずかに径の異なる
加工物の夫々に専用のチヤツクを必要とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点に鑑み、加工物の径が
変化してもチヤツク締付時、爪先端がその全長に
亘つて均一に加工物を締め付け且つ加工物端面と
チヤツク前面間に〓間を生じない引込み機能を有
したクランプ装置を提供するためになしたもの
で、その構成は一方の端部に着脱可能に爪を取り
付け他方の端部に接触端面を形成した振子部材
と、チヤツク半径方向に一斉に駆動される複数の
マスタージヨー前面にそれぞれ取り付けられ前記
振子部材の接触端面をほぼチヤツク半径方向に押
圧する突出部を有したホルダと、前記チヤツク本
体前面と平行で且つ半径方向に対して直角な方向
に前記振子部材に貫通形成したピン孔と、前記振
子部材が前記チヤツク本体前面に密接し振子部材
の接触端面がホルダの押圧面に密接するとき前記
ピン孔にゆるやかに嵌入するようにチヤツク本体
に取付けたピンと、前記ホルダと前記振子部材間
に配置され振子部材の爪取付側を常時チヤツク前
方に押圧するスプリングと、加工物端部を受け止
めるためチヤツク本体前面に取り付けたストツパ
とを備え、前記爪先端の円弧状端面がチヤツク中
心線にほぼ平行になるように前記振子部材が揺動
したときに前記振子部材端部の接触端面に当接す
る押圧面を前記突出部に形成し、且つ前記接触端
面と押圧面の少なくとも一方において、チヤツク
本体側端部位置から、少なくとも前記ピン及びピ
ン孔の周面の最もチヤツク本体寄り位置をチヤツ
ク中心線に対して直角方向に延長させた位置まで
の間を、非接触部としたものである。

［作用］ ホルダをチヤツク半径方向に締め付けると、振
子部材の孔内側のピンとの接触点を支点にして振
子部材が揺動し、爪先端がその全長に亘つて加工
物を均一に締め付けると同時に加工物をチヤツク
側に引き込んでストツパに当接させる。そして、
さらにホルダを締め付けると、接触端面と押圧面
との接触がピンとピン孔の接触点より反チヤツク
本体側で行われることにより、接触端面側を前方
に押し出し、爪側を後方に引込める回転力が振子
部材に作用し、よつて振子部材が爪を介して加工
物をストツパに強く押圧する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、図中の符号および記号については従来
の技術を説明した際のチヤツク各部と同じ機能を
果たす部分に同じ符号および記号を付して示す。

第１図ないし第６図は、本発明の第１の実施例
を示すもので、その装置は、チヤツク中心側に成
形爪３１（焼入れ処理を施していない爪、以下単
に爪と称す）を着脱可能に取り付けた複数（図で
は３個）の振子部材３２と、各振子部材３２をピ
ン３３を介してチヤツク中心線１を含む平面内に
揺動可能に支持するホルダ３５と、チヤツク本体
前面２３の、チヤツク中心線１に近く且つ隣接す
る各ホルダ３５のほぼ中間位置においてチヤツク
本体３に取り付けた複数（図では３個）のストツ
パ３８などからなり、各ストツパ３８はチヤツク
本体前面２３から前方に突出してその先端に当接
面３９を形成している。

各ホルダ３５は押しボルト４０，４０によつて
マスタージヨー５と一体に結合される板状の基部
４３と、この基部４３の両側に取り付けられ前述
のピン３３を基部４３に平行に支持するブラケツ
ト４４，４４と、基部４３のチヤツク本体側から
反チヤツク本体側に突出した突出部４５などから
なり、この突出部４５内側は反チヤツク本体側に
向つてチヤツク中心線から遠ざかるように傾斜し
た平らな斜面（押圧面）４６（傾斜角度θは約３
度）を形成し、この斜面には焼入れ研磨を施して
ある。なお、基部４３と突出部４５とが交差する
内側の隅部には凹所（または逃げ）４７が穿つて
ある。

各振子部材３２は、ほぼ長方体に形成され、こ
の長方体のほぼ中央部には、前記ピン３３を遊動
自在に受け入れるためピン３３の直径より若干大
きい直径の孔４８が穿設され、さらに長方体の反
チヤツク中心線側端面には、爪３１先端を成形し
て得られる円弧状端面がチヤツク中心線１にほぼ
平行になるように振子部材３２が揺動したとき、
前記突出部の斜面４６に当接する接触端面４９が
形成されている。更に、前記接触端面４９には、
チヤツク本体３側端部位置から、少なくとも孔４
８の周面における最もチヤツク本体３より位置を
チヤツク中心線１に対して直角方向に延長させた
線Ｌまでの位置を切除することにより斜面４６に
接触しないようにした非接触部４９′を形成して
いる。

さらに、各振子部材３２の孔４８よりチヤツク
中心に寄つた部分とこの部分に相対するホルダ基
部４３の部分との間にスプリング５０が配置さ
れ、このスプリング５０は、常に爪３１が反チヤ
ツク側に張り出すように振子部材３２を前方に押
圧する役割りを果たす。なお、第３図中、３６，
３７，５２，５３は爪成形時に振子部材３２をホ
ルダ３５に固定するためのボルトおよびボルト孔
である。

次に、本装置の組立および取扱要領ならび作動
について説明する。

本装置を組み立てる際は、先ず、ストツパ３８
をチヤツク本体前面２３に取り付け、すべてのス
トツパ３８先端が同一鉛直面、すなわちチヤツク
中心線１に直角な平面内にあるように機械加工す
る。次に第３図に示すようにボルト３６，３７を
用いて各振子部材３２をホルダ３５内側及び突出
部４５内側に密着するように固定し、ホルダ３５
のチヤツク中心線１側端に真円加工した円筒形の
ダミー４２をクランプし、爪３１先端が加工物直
径とほぼ同じ直径を有する円周上にあるように爪
３１の先端を切削して成形する。この成形によつ
て爪３１先端の円弧状端面（一次曲面）はチヤツ
ク中心線１に平行になり、また、ストツパ３８先
端の当接面３９と直交する。

ここでボルト３６，３７を取り外しスプリング
５０を振子部材３２とホルダ３５に設けた各孔の
中に装着し、ピン３３を振子部材３２の孔４８内
に挿入し、ピン３３両端部をブラケツト４４，４
４を介してホルダ３５両側に固定する。このと
き、スプリング５０の装着位置が孔４８よりチヤ
ツク中心線１に近寄つているので、振子部材３２
は第４図に示すようにピン３３と孔４８の接触点
５６を支点として揺動し、振子部材３２のチヤツ
ク中心線１に近い側はスプリング５０の弾性力に
よつて前方に張り出し、反チヤツク中心線側の端
部は点５７，５８においてそれぞれホルダ３５に
接触している。尚、第４図において５９はピン３
３の中心、６０は孔４８の中心を示す。

以上で本装置の組立が完了したので、ここで加
工物１６をチヤツクに取り付ける。加工物１６を
取り付けるには加工物端面２２とストツパ当接面
３９間に１〜２mmの〓間が明くように加工物１６
を爪３１，３１，３１の間に置き、マスタージヨ
ー５を駆動してすべてのホルダ３５，３５，３５
を一斉に締め付ける。以下、締付開始から完了ま
での振子部材３２の挙動を第４図ないし第６図に
示す。

第４図は締付け開始状態を示す。すでに述べた
ように各振子部材３２のチヤツク中心線１に近い
側は前方に張り出しているので、各爪３１先端の
ホルダ３５に近い側は点５５で加工物１６に接触
し、ホルダ３５に遠い側５５ａは加工物１６から
離隔している。

ここでさらにホルダ３５を矢印62方向に締め付
けると、スプリング５０の弾性力に打ち勝つて振
子部材３２は孔４８とピン３３との接触点を支点
として矢印63方向に揺動し、第５図に示すよう
に、孔４８とピン３３の接触点は点６６に移動す
る。そしてさらにホルダ３５を締め付けると、振
子部材３２はさらに揺動し、第６図に示すように
爪３１は加工物１６と、また、振子部材３２の接
触端面４９はホルダ突出部４５の斜面４６とほぼ
全面的に接触し、振子部材３２のホルダ３５に近
い背面６１は一定の〓間ｂ（この〓間ｂは孔４８
とピン３３の各直径の差に等しいかそれより小さ
い）を隔ててホルダの基部４３と相対している。
このとき、ピン３３は孔４８内側の前記背面６１
に最も近い点６７で振子部材３２と接触し、点６
７、ピン中心５９、孔中心６０は略チヤツク中心
線１に平行な直線６９上にある。従つて加工物１
６は上述した振子部材３２の揺動過程でチヤツク
本体側に引き込まれ（矢印68）、ストツパ３８に
当接する。

ここで、さらにホルダ３５を締め付けると、斜
面４６が振子部材３２の接触端面４９を押し、且
つ該接触端面４９がピン３３と孔４８の接触点６
７の延長線Ｌ上より前方に位置しているために、
振子部材３２は矢印63方向に揺動させられている
方向に力を受け、更にこのとき、斜面４６により
振子部材３２の接触端面４９側が前方の滑り易く
なつて揺動を助ける。いま、この際の締付力を
Ｅ、押出力をＦとすると、Ｅ、Ｆの合成力Ｇの鉛
直方向成分は加工物１６を締付ける力となり水平
方向成分はスプリング５０の弾性力に打ち勝つて
ピンと孔との接触点６７を支点として加工物１６
をストツパ３８に押圧する力Ｈを発生する。従つ
て爪３１はその全長に亘つて加工物１６に完全に
接触して強く締め付けると同時に加工物端面２２
はストツパ３８に強く押圧され、その結果、加工
物１６は３本の爪３１とストツパ３８によつて強
固に保持される。

装置組立時、各爪３１先端をダミー４２を用い
てチヤツク中心線１に平行な円弧状に形成し、ま
た、各ストツパ３８先端をチヤツク中心線１に対
し鉛直面内にあるように加工してあるので、加工
精度が向上し加工物１６を両端から旋盤加工した
ときの芯ずれ１７（第１７図参照）および加工物
端面２２の直角度の狂いを最小限に抑制できる。

なお、前述の説明において、加工物１６をチヤ
ツクに取り付ける際、加工物端面２２とストツパ
当接面３９の間に１〜２mmの〓間を設けるとした
が、この〓間がゼロになるように加工物１６を取
り付けてもよく、この場合は第４図の締付開始よ
り加工物１６をストツパ当接面３９に押圧する力
が作用し加工物端面２２は常にストツパ３８に当
接している。従つてホルダ３５突出部斜面４６お
よび振子部材３２の反チヤツク中心側接触端面４
９を必ずしも斜面に形成する必要はなくチヤツク
本体前面２３に直交するように形成してもよい。

又、前記非接触部４９′は、斜面４６に形成す
るようにしても、又は接触端面４９と斜面４６の
両方に形成するようにしても良く、更にその形状
及び範囲は任意に選定できる。例えば第１２図に
示すように、ホルダ３５の内側隅部に形成する凹
部４７を、延長線Ｌより反チヤツク本体側まで及
ぶ大きな切欠き部４７′とすることによつても同
様の作用効果を奏する。

また、前述の説明ではピン３３が振子部材３２
の孔４８を貫通しホルダ３５に固定されると述べ
たが、振子部材３２の両側にピンを突設し、この
ピンがホルダ３５のブラケツト４４に設けた孔を
貫通するようにしてもよく、さらに、ピン３３の
断面形状を円形にする代りにピン３３と孔４８が
接触する部分だけを円弧にしそれ以外の部分を角
形、その他の形状にしてもよい。

またさらに、スプリング５０はコイルばねを使
用する代りに別の構造のもの、例えば板ばね、ね
じりばねなどを用いてもよい。

本発明の第２の実施例を第７図および第８図に
示す。この例は、本発明のクランプ装置をマシニ
ングセンタ用の４連油圧チヤツク７０，７０，７
０，７０に適用したもので、各チヤツク７０はベ
ース７２に内蔵された図示しない油圧シリンダに
よつて締付け駆動される。

本発明の第３の実施例を第９図ないし第１１図
に示す。この例は、中空円筒形の加工物１６ａを
クランプするためのもので、各爪３１ａは振子部
材３２ａの反チヤツク中心側に取り付けられ、振
子部材３２ａのチヤツク中心側端面に接触端面４
９ａが形成され、この接触端面４９ａは、ホルダ
３５ａのチヤツク中心側に設けた突出部４５ａの
斜面４６ａに係合し、スプリング５０は孔４８よ
り反チヤツク中心側に寄つた位置に配置されてい
る。また、各ストツパ３８はチヤツク本体前面２
３の外周に寄つた位置に配置される。ダミー４２
ａは内側を真円加工したリング状に形成され、爪
３１成形時は、ダミー４２ａを各ホルダ３５ａ，
３５ａ，３５ａの外側に嵌合し、各爪３１ａ先端
は外方に向つて張り出した円弧状に成形され、加
工物１６ａをクランプする際、各爪３１ａは外方
に張り出して加工物１６ａを固定する（矢印73参
照）。

なお、本発明は前述の実施例にのみ限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上に述べたごとく本発明は次の優れた効果を
発輝する。

(i) 振子部材をホルダに揺動可能に支持し締付
前、スプリングを用いて振子部材爪取付側をチ
ヤツク前方に押圧した状態からホルダ突出部で
振子部材をチヤツク半径方向に締め付けるの
で、振子部材は揺動しながら加工物をストツパ
に当接するまでチヤツク本体側に引き込み、爪
先端はその全長に亘つて加工物を均一に締め付
ける。更に、締め付け状態においても加工物を
ストツパに押圧するように振子部材を回動させ
る力が作用する。従つて加工物は爪とストツパ
によつて強固に保持される。

(ii) 第(i)項の結果、切削加工の精度が向上し芯ず
れを大幅に減少でき（1/100mm以内）、加工物端
面の直角度をほぼ90度に加工することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を
示し、第１図の上半分は第２図におけるＡ方向か
らの切断矢視図、第１図の下半分は同じくＢ方向
からの矢視図、第２図は第１図における−方
向からの矢視図、第３図は第１の実施例の組立要
領の説明図、第４図ないし第６図は本装置の作動
説明図、第７図及び第８図は本発明の第２の実施
例を示し、第７図は本装置を取り付けた複合機械
用４連チヤツクの平面図、第８図は第７図におけ
る−方向からの矢視図、第９図ないし第１１
図は本発明の第３の実施例を示し、第９図の上半
分は第１０図におけるＣ方向からの切断矢視図、
第９図の下半分は同じくＤ方向からの矢視図、第
１０図は第９図における−方向からの矢視
図、第１１図は第３の実施例の組立要領の説明
図、第１２図は本発明の非接触部の形状例を示す
説明図、第１３図は従来のスクロールチヤツクの
切断側面図、第１４図は第１３図における−
方向からの矢視図、第１５図は従来の油圧、
または空圧チヤツクの切断側面図、第１６図およ
び第１７図は一般的な旋盤加工の手順を示す説明
図、第１８図は従来のクランプ装置の不都合な作
動状態の説明図である。 図中、１はチヤツク中心線、３はチヤツク本
体、５はマスタージヨー、２３はチヤツク本体前
面、３１，３１ａは成形爪、３２，３２ａは振子
部材、３３はピン、３５，３５ａはホルダ、３８
はストツパ、４５，４５ａは突出部、４６，４６
ａは斜面、４９，４９ａは接触端面、４９′，４
９a′は非接触部を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方の端部に着脱可能に爪を取り付け他方の
   端部に接触端面を形成した振子部材と、チヤツク
   半径方向に一斉に駆動される複数のマスタージヨ
   ー前面にそれぞれ取り付けられ前記振子部材の接
   触端面をほぼチヤツク半径方向に押圧する突出部
   を有したホルダと、前記チヤツク本体前面と平行
   で且つ半径方向に対して直角な方向に前記振子部
   材に貫通形成したピン孔と、前記振子部材が前記
   チヤツク本体前面に密接し振子部材の接触端面が
   ホルダの押圧面に密接するとき前記ピン孔にゆる
   やかに嵌入するようにチヤツク本体に取り付けた
   ピンと、前記ホルダと前記振子部材間に配置され
   振子部材の爪取付側を常時チヤツク前方に押圧す
   るスプリングと、加工物端部を受け止めるためチ
   ヤツク本体前面に取り付けたストツパとを備え、
   前記爪先端の円弧状端面がチヤツク中心線にほぼ
   平行になるように前記振子部材が揺動したときに
   前記振子部材端部の接触端面に当接する押圧面を
   前記突出部に形成し、且つ前記接触端面と押圧面
   の少なくとも一方において、チヤツク本体側端部
   位置から、少なくとも前記ピン及びピン孔の周面
   の最もチヤツク本体寄り位置をチヤツク中心線に
   対して直角方向に延長させた位置までの間を、非
   接触部としたことを特徴とする旋盤などのチヤツ
   クにおける引込式クランプ装置。