JPH05309507A

JPH05309507A - チャック装置

Info

Publication number: JPH05309507A
Application number: JP11874292A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Kanetani; 光太郎金谷; Akira Takahashi; 晃高橋; Fumio Yoshizawa; 二三男吉澤
Original assignee: Asama Giken Co Ltd
Current assignee: Asama Giken Co Ltd
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1992-05-12
Publication date: 1993-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】レース、ターニング等の作業において、外径
あるいは内径の異なるワークに対してスムーズに中心軸
を移動させ、強固に把持し、精度の高い加工を短時間の
交換で行うことを可能とするチャック装置を実現する。【構成】複数のジョウアクチュエータ２０を揺動可能
に支持するそれぞれの支持部１３を背面に螺旋角歯３１
の形成されたスライダ３０で保持し、このスライダ３０
を螺旋状の角歯４１の形成された移動用アクチュエータ
４０をウォームギア５０により回転させ、半径方向に同
期をとりながら移動可能とする。これに追従してジョウ
アクチュエータ２０の作動端２３も半径方向に移動さ
せ、爪２２がワーク１を把持する角度を一定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チャックの中心軸線上
に、ワークの外径から、または内径から把持可能なワパ
ーチャックに関し、特に、外径または内径が変化するワ
ークについても強固に把持可能なチャック装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図９に、従来のチャック装置の一例とし
て、ユニバーサル・ボールロック・パワーチャックの構
造を示してある。このパワーチャックは、チャック本体
１１の前面１２にジョウアクチュエータ２０を球面２１
で保持可能な支持部１３がネジ止めされている。そし
て、ジョウアクチュエータ２０の前面側１２の端部には
ワーク１を把持する爪２２が取付けられている。このチ
ャック装置は、このようなジョウアクチュエータ２０が
チャックの中心軸１６を中心に等間隔に３組用意されて
おり、ワーク１を強固に把持することが可能となってい
る。

【０００３】このチャック装置においては、爪２２と対
峙するジョウアクチュエータ２０の作動端２３が、エキ
セントリックな球形のスイベル支持部１４を介して、本
体１１内部のアクチュエータフランジ１５に挿入されて
いる。そして、このアクチュエータフランジ１５は、そ
の中心に接続されたドローバー１７により、チャックの
中心軸１６に沿って軸方向に駆動される。このため、ジ
ョウアクチュエータ２０は球面２１を中心に揺動され、
爪２２でワーク１をつかみ、はなす動作を行うことがで
きる。すなわち、図９上部に示すように、ドローバー１
７をチャックの前面１２に対し引くと、アクチュエータ
フランジ１５が引かれ、エキセントリックな形状のスイ
ベル支持部１４により、作動端２３がチャックの外周方
向に揺動される。従って、ジョウアクチュエータ２０を
介して爪２２は、チャックの中心軸方向に揺動され、ワ
ーク１が把持される。逆に、ドローバー１７をチャック
の前面方向１２に挿入すると、作動端２３は、チャック
の中心軸方向に引かれ、爪２２はチャックの外周方向に
揺動するので、ワーク１は開放される。

【０００４】このようなパワーチャックは、レースおよ
びターニング作業等において、自動的にワークの把持、
開放が可能であることからＮＣマシンなどに多用化され
ているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、レー
ス、ターニング等の作業により加工される製品が多様化
しており、上記のようなパワーチャックにより把持し、
加工される部材の形状も多種多様となっている。上述し
たユニバーサル・ボールロック・パワーチャックにおい
ては、ジョウアクチュエータが揺動によりワークを把持
するため、若干の径の変動に対しては追従することは可
能であるが、一定の範囲を越えると、保持力が低下した
り、チャックの中心軸上にワークを把持することができ
なくなる。従って、加工すべきワークの径が変わるとそ
れに対応したチャックを付け替える必要があり、加工作
業の効率が著しく低下する。

【０００６】ワークの径の変動が多い加工作業に対応し
て、ジョウの先端に形成される爪部のみをチャックの半
径方向に移動可能なチャック装置も開発されている。し
かし、チャック装置は、複数のジョウでワークを把持す
る機構であるため、各ジョウの先端が等しく移動しない
と、ワークの中心とチャックの中心軸にずれが生じ、精
密な加工を行うことができないという問題がある。ま
た、ワークを把持するために、最も力が加わるジョウの
先端部に移動機構を設けている場合は、その移動機構を
外力に対抗可能な強度のあるものとする必要があり、移
動機構が大掛かりなものと成りやすい。さらに、ワーク
にかかる外力により、移動機構がスムーズに作動しない
と、上述したような軸ずれの発生の原因となる。

【０００７】そこで、本発明においては、上記の問題点
に鑑みて、ワークの径が変動する場合であっても、容易
にワークを把持することができ、さらに、軸ずれなどの
問題がなく、精度の高い加工を行うことができるパワー
チャックを実現することを目的としてる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
の課題を解決するために、ジョウアクチュエータである
揺動腕部の揺動中心となる揺動軸にチャック装置の中心
軸に対し外周方向に移動可能なスライダ部分を設けるよ
うにしている。すなわち、本発明に係るチャックの中心
軸の周囲に設置され被加工物を挟み込む２以上の爪部
と、チャック本体に対し揺動軸を中心に揺動可能に保持
された揺動腕部であって、爪部をその一端であるの支持
端で支持する揺動腕部と、この揺動腕部の支持端に対峙
する作動端をチャックの中心軸に沿って駆動可能なアク
チュエータ部とを有するチャック装置においては、揺動
軸が、チャックの中心軸を中心として略同心円状に形成
された角歯からなるスライダ部分を具備するスライド揺
動軸であり、スライダ部分と噛み合いチャックの中心軸
を中心とした螺旋状の角歯からなる駆動部分を具備する
移動用アクチュエータ部と、この移動用アクチュエータ
部をチャックの中心軸に対し回転可能な調整部とを有す
ることを特徴としている。

【０００９】そして、このようなチャック装置におい
て、作動端は滑り移動可能な略球状のスイベル取付具で
ある場合は、アクチュエータ部としては、このスイベル
取付具が嵌め込まれチャックの中心軸近傍からチャック
の中心軸に対し外周方向に螺旋状に形成された溝からな
るリード部分を設けることが有効である。

【００１０】また、移動用アクチュエータ部の外周に歯
車部分を形成し、調整部には、この歯車部分と噛み合う
ウォーム歯車部分を備えることが望ましい。

【００１１】

【作用】上記のような本発明に係るチャック装置におい
ては、揺動軸に装着されたスライダ部分が移動用アクチ
ュエータ部と噛み合って半径方向に移動可能となってい
る。すなわち、調整部によりこの移動用アクチュエータ
部を回転されると、移動用アクチュエータ部に形成され
た螺旋状の角歯に沿って、スライダ部分を具備する揺動
軸がチャック装置の中心軸に対し半径方向に駆動され
る。従って、この揺動軸を揺動の中心とする揺動腕部も
半径方向に動かされ、支持端に装着された爪部で把持可
能なワークの径を変更することができる。そして、複数
の揺動腕部によりワークを把持するチャック装置におい
て、移動用アクチュエータ部に形成された螺旋状の角歯
と、各揺動腕部を揺動可能に支持するそれぞれの揺動軸
のスライダ部分の角歯とが噛み合わされ、半径方向に移
動させることにより、複数の揺動腕部は同期が取られて
移動される。従って、各揺動腕部の移動距離は等しくな
り、ワークの軸とチャック装置の中心軸とがずれること
はない。さらに、揺動腕部の揺動中心である揺動軸を稼
働させているため、ワークを保持する外力が直接に係る
ことはなく、衝撃などにより移動距離が変わってしまう
ようなこともない。このため、本発明に係るチャック装
置を用いることにより、ワークの径が変動した場合であ
っても、精度の高い加工を施すことが可能となる。

【００１２】また、揺動腕部が移動用アクチュエータ部
により外周方向に移動すると、作動端と揺動軸の角度が
変化するため、支持端と揺動軸との角度も変わり、爪部
においてワークを把持する角度も変わって把持力が低下
する場合がある。この場合は、揺動軸の移動に伴い、作
動端も揺動軸と等しく半径方向に移動させ、揺動軸と作
動端との角度を一定に保つことにより、把持力の低下を
防止することができる。そして、作動端が滑り移動可能
な略球状のスイベル取付具を採用している場合は、アク
チュエータ部に中心軸から外周方向に螺旋状に移動可能
なリード部分を設け、このリード部分により、作動端へ
の伝達力を確保しながら半径方向への移動を可能とする
ことができる。

【００１３】また、移動用アクチュエータ部を歯車部分
とウォーム歯車部分とにより駆動することにより、制御
部の動作を簡易化できる。そして、ウォーム歯車部分を
手動、あるいは電動にて駆動することにより、ワークの
径が色々と変化する場合であっても、効率的に加工作業
を行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下に図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。

【００１５】図１に、本実施例に係るチャック装置を用
いて小径のワーク１を外径把持しているようすを示して
ある。本例のパワーチャックは、基本的に先に図９に基
づき説明したユニバーサル・ボールロック・パワーチャ
ックと同じ構造であり、ワーク１を把持する機構も同様
にである。従って、共通する部分には同じ符号を付し、
説明を省略する。

【００１６】本例のパワーチャックも、ワーク１を支持
部１３に揺動可能に支持されたジョウアクチュエータ２
０の作動端２３をアクチュエータフランジ６０を介して
ドローバー１７により操作し、ワーク１を爪２２により
把持、開放するチャックである。そして、本例の装置
は、支持部１３が背面にスライド用の螺旋角歯３１が形
成されたスライダ３０に支持されており、チャックの前
面１１に沿って、半径方向に移動可能となっている。そ
して、このスライダ３０の背面には、スライド用の螺旋
角歯３１と噛み合う螺旋状の角歯４１が形成された移動
用アクチュエータ４０が取り付けられている。この移動
用アクチュエータ４０は、チャックの中心軸１６回りに
回転可能に支持されており、外周には歯車４２が形成さ
れている。

【００１７】そして、この歯車４２と噛み合い、チャッ
ク本体１１の上部に取り付けられたウォームギア５０に
より、移動用アクチュエータ４０は必要な回転角度に回
転される。さらに、移動用アクチュエータ４０の背面に
位置するアクチュエータフランジ６０には、スイベル支
持部１４が半径方向に移動可能な螺旋状のリード６１が
形成されている。

【００１８】図２に、本例のパワーチャックによりワー
ク１に比して径の大きなワーク２を外径把持している様
子を示してある。本例のパワーチャックにおいては、移
動用アクチュエータ４０がウォームギア５０によって回
転されると、移動用アクチュエータ４０に形成された螺
旋状の角歯４１により、スライダ３０が半径方向に動か
される。このため、スライダ３０に支持されている支持
部１３も半径方向に動かされ、ジョウアクチュエータ２
０も半径方向に動かされる。本図に示すように、外径の
大きなワーク２を把持する場合は、移動用アクチュエー
タ４０により、スライダ３０を外周方向に移動させる。
これに追従してジョウアクチュエータ２０も外周方向に
移動し、爪２２も外周方向に動かされる。また、このジ
ョウアクチュエータ２０の作動端であるスイベル支持部
１４も、ジョウアクチュエータ２０と共にアクチュエー
タフランジ６０内のリード６１に沿って外周方向に移動
される。このように、本例のチャックにおいては、支持
部１３が外周方向に移動することにより、ジョウアクチ
ュエータ２０が外周に移動し、外径の大きなワーク２を
把持することが可能となる。そして、支持部１３を外周
方向に移動するだけで、スイベル支持部１４も追従して
外周方向に移動され、支持部１３に対する爪２２および
スイベル支持部１４の位置関係は変わらずに、小径のワ
ーク１を把持する場合と同じ条件で、強固に大径のワー
ク２を把持することができる。

【００１９】図３に、本例のパワーチャックを前面１２
から見た様子を示してある。本例のパワーチャックは、
円柱状のワークの軸をチャックの中心軸上に設定可能な
ように、等角度で配置された３本の爪２２ａ〜ｃにより
ワークを把持する装置である。従って、これらの爪２２
ａ〜ｃを半径方向に移動させ、外径の異なるワークを把
持するためには、爪２２ａ〜ｃを支持する３組のジョウ
アクチュエータ２０ａ〜ｃのそれぞれを等しくスムーズ
に移動させることが重要である。

【００２０】図４に、ジョウアクチュエータ２０ａ〜ｃ
の内の一つを支持する支持部１３を示している。なお、
３組のジョウアクチュエータ２０ａ〜ｃはすべて同じ構
成であるので、それらの内１組を代表して説明する。図
４には、図１に対応して小径のワーク１を把持する場合
の支持部１３を示してある。支持部１３は、従来のチャ
ック装置と異なり、チャック本体１１には固定されてお
らず、チャック本体１１に形成されたＵ字形のスライダ
ーガイド溝１８にスライダー３０を介して嵌め込まれて
いる。そして、このスライダーガイド溝１８と支持部１
３との接触面は平滑に形成されており、スライダーガイ
ド溝１８に沿って支持部１３が半径方向に滑らかに移動
可能となっている。図５は、図２に対応して大径のワー
ク２を把持する場合の支持部１３の様子を示してある。
支持部１３は後述する移動用アクチュエータ４０の回転
により、スライダーガイド溝１８に沿って外周方向に動
かされる。そして、これに追従してジョウアクチュエー
タ２０および爪２２が外周方向に移動するため、大径の
ワーク２を把持することできる。支持部１３を移動する
ので、背面に螺旋角歯３１が形成されたスライダ３０が
外周方向に、チャック本体１１から突出する位置まで動
かされている。

【００２１】図６に、支持部１３を駆動する移動用アク
チュエータ４０およびスライダ３０の裏面を示してあ
る。本例の装置の移動用アクチュエータ４０は、ジョウ
アクチュエータ２０の設置される内周側が開口となって
アクチュエータフランジの外周に形成された歯車６５と
噛み合う歯車４５が形成された帯状のディスクフランジ
であって、チャックの中心軸１６を中心に本体１１に対
し回転可能に支持されている。そして、移動用アクチュ
エータ４０の前面４４にチャックの中心軸を中心とした
螺旋状の角歯４１が形成されている。また、移動用アク
チュエータ４０の外周側面には、歯車４２が形成されて
おり、チャック本体１１の上部に設置されたウォームギ
ア５０により、移動用アクチュエータ４０を回転させる
ことができる。この移動用アクチュエータ４０と背面に
おいて接続されるスライダ３０の背面には、この螺旋状
の角歯４１と噛み合う略同心円状の螺旋角歯３１が形成
されている。従って、ウォームギア５０により移動用ア
クチュエータ４０を回転させると、略同心円状の螺旋角
歯３１が、螺旋状の角歯４１の上を半径方向に動き、そ
の結果スライダ３０が半径方向に動かされる。

【００２２】図７は、ジョウアクチュエータ２０を駆動
するためにその作動端であるスイベル支持部１４が挿入
されるアクチュエータフランジ６０を示してある。本例
の装置のアクチュエータフランジ６０は、チャックの中
心軸１６を中心６２として回転可能な円盤状のフランジ
である。そして、この中心６２にドローバー１７が接続
され、ドローバー１７を抜き差しすることにより、チャ
ックの中心軸１６に沿って前後にも駆動可能となってい
る。本例のアクチュエータフランジ６０には、従来のも
のと異なり、スイベル支持部１４が外周方向に移動可能
なリード部６１が、各ジョウアクチュエータ２０に対し
て形成されている。

【００２３】従来のアクチュエータフランジにおいて
は、エキセントリックな形状をしたスイベル支持部１４
を球面揺動できるように支持すれば良いので、スイベル
支持部１４に対応した略球面の溝が形成されているだけ
である。しかし、本例においては、ジョウアクチュエー
タ２０が移動用アクチュエータ４０により半径方向に移
動可能であるので、これに対応してスイベル支持部１４
も半径方向に移動可能に支持する必要がある。さらに、
ジョウアクチュエータを支持部１３を中心に揺動させる
ためには、エキセントリックな形状のスイベル支持部１
４を、チャックの中心軸１６に対し、内周面側６３と、
外周面側６４から支持し、ドローバー１７の前後方向の
動きを伝達する必要がある。このため、本例において
は、アクチュエータフランジ６０に、チャックの中心軸
１６から外周に向かって螺旋状に形成された溝からなる
リード６１を用意し、このリード６１によりスイベル支
持部１４を支持している。従って、スイベル支持部１４
は半径方向に稼働可能であると同時に、スイベル支持部
１４は内周面６３および外周面６４で保持され、ドロー
バー１７の動きが伝達可能である。

【００２４】図８に、上記にて説明した本例のチャック
装置の各部分を分解して示してある。先ず、チャック装
置の背面を構成するバックプレート７０の中心に用意さ
れたドローバー貫通穴７１を貫通してドローバー１７が
アクチュエータフランジ６０の中心６２に接続される。
アクチュエータフランジ６０のリード６１には、エキセ
ントリックな球面を有するスイベル支持部１４が設置さ
れ、このスイベル支持部１４にジョウアクチュエータ２
０の作動端２３が挿入される。そして、アクチュエータ
フランジ６０の前面には螺旋状の角歯４１が形成された
移動用アクチュエータ４０が設置される。この移動用ア
クチュエータ４０の上部には、移動用アクチュエータ４
０を回転させ、ジョウアクチュエータ２０の半径方向の
距離、すなわち、爪２２に把持可能なワークの径を調整
するウォームギア５０が設置される。さらに、ジョウア
クチュエータ２０の支点であり略球面の揺動中心２１で
揺動可能に支持する支持部１３は、背面に移動用アクチ
ュエータ４０の螺旋状の角歯４１と噛み合う移動用の螺
旋角歯３１が形成されたスライダ３０に挿入される。そ
して、このスライダ３０は、チャック本体１１の前面に
形成されたスライダーガイド溝１８に沿って滑らかに動
作可能となる。従って、ジョウアクチュエータ２０の揺
動中心２１に接続される爪２２は、移動用アクチュエー
タ４０によりチャックの中心軸１６に対し半径方向に移
動可能であり、チャックで把持するワークの径に適した
位置で、ワークを強固に保持することが可能である。

【００２５】このように、本例のチャック装置において
は、移動用アクチュエータを回転させることにより径の
異なるワークに追従して爪の位置を半径方向に動かすこ
とが可能である。したがって、多様なワークも対して
も、チャック本体を取り替えることなく、スムーズにレ
ースおよびターニング作業などを続行することが可能と
なり、加工作業を段取り良く、短期間に終了することが
できる。また、移動用アクチュエータを回転し爪の半径
方向の位置を調整するウォームギアをモータ等にて電動
制御することも可能である。従って、ＮＣマシンに本例
のチャック装置を適用し、省力化を図ることも可能であ
る。

【００２６】なお、本例においては、ワークを外径側か
ら把持する外径把持に基づき説明しているが、内径側か
ら把持する場合であっても同様に径の異なるワークを精
度良く、強固に把持することは勿論可能である。

【００２７】

【発明の効果】このように、本発明に係るチャック装置
においては、ワークを把持する複数の爪部が移動用アク
チュエータ部により半径方向に移動可能となっている。
従って、径の異なるワークを強固に把持することができ
る。同時に、移動用アクチュエータ部により各爪部の移
動が同期をとって行われるため、複数の爪部におけるチ
ャックの中心軸からの距離は常に等しく、この爪部に把
持されるワークの中心と、チャックの中心軸との間にず
れを発生させることはない。従って、本発明に係るチャ
ック装置においては、移動用アクチュエータ部という廉
価な機構を用いて、径の異なる多様なワークのスムーズ
な把持を可能としたチャック装置である。

【００２８】さらに、ワークを把持する際に力が集中し
易く、衝撃力が加わり易い爪部に稼働機構を持たせるこ
となく、爪部を支持する揺動腕部の揺動軸を半径方向に
駆動し、把持する径を調整しているため、衝撃などによ
り移動距離が変動し、軸ずれを起こすこともなく、精度
の高いチャッキングを行うことが可能である。また、ア
クチュエータ部に螺旋状のリード部分を形成し、このリ
ード部分により作動端を揺動軸の半径方向の移動に追従
可能としているため、揺動腕部と爪部との位置関係は、
把持するワークの径に関係なく一定に保つことができ
る。従って、爪部において、どのような径のワークに対
しても所定の把持力で把持することが可能である。この
ように、本発明に係るチャック装置を用いることによ
り、多種多様なワークをスムーズに把持することがで
き、レースおよびターニングなどの作業を効率良く行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチャック装置の構造を一部欠いて
示す外形図であり、小径のワークを把持する場合を示
す。

【図２】図１に同様に、チャック装置の構造を一部欠い
て示す外形図であり、大径のワークを把持する場合を示
す。

【図３】図１に示すチャック装置の把持部を示す正面図
である。

【図４】図３に示すチャック装置の支持部の動きを示す
断面図であり、小径のワークを把持する場合を示す。

【図５】図４と同様に支持部の動きを示す断面図であ
り、大径のワークを把持する場合を示す。

【図６】本例のチャック装置の移動用アクチュエータを
示す断面図である。

【図７】本例のチャック装置のアクチュエータフランジ
を示す断面図である。

【図８】本例のチャック装置の主要部品を示す分解組立
図である。

【図９】従来のチャック装置の構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１、２・・・ワーク１１・・・チャック本体１２・・・チャックの前面１３・・・支持部１４・・・スイベル支持部１６・・・チャックの中心軸１７・・・ドローバー１８・・・スライダーガイド溝２０・・・ジョウアクチュエータ２１・・・揺動中心２２・・・爪２３・・・作動端３０・・・スライダ３１・・・移動用の螺旋角歯４０・・・移動用アクチュエータ４１・・・螺旋状の角歯４２・・・歯車４５・・・移動用アクチュエータの内周面に形成された
歯車５０・・・ウォームギア６０・・・アクチュエータフランジ６１・・・リード６２・・・フランジ中心６３・・・リードの内周面側６４・・・リードの外周面側６５・・・アクチュエータフランジの外周面に形成され
た歯車７０・・・バックプレート７１・・・ドローバー貫通穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャックの中心軸の周囲に設置され被加
工物を挟み込む２以上の爪部と、チャック本体に対し揺
動軸を中心に揺動可能に保持され、前記爪部を支持端で
支持する揺動腕部と、この揺動腕部の前記支持端に対峙
する作動端を前記チャックの中心軸に沿って駆動可能な
アクチュエータ部とを有するチャック装置において、前記揺動軸は、前記チャックの中心軸を中心として略同
心円状に形成された角歯からなるスライダ部分を具備す
るスライド揺動軸であり、前記スライダ部分と噛み合い
前記チャックの中心軸を中心とした螺旋状の角歯からな
る駆動部分を具備する移動用アクチュエータ部と、この
移動用アクチュエータ部を前記チャックの中心軸に対し
回転可能な調整部とを有することを特徴とするチャック
装置。
【請求項２】請求項１において、前記作動端は滑り移
動可能な略球状のスイベル取付具であって、前記アクチ
ュエータ部は、このスイベル取付具が嵌め込まれ、前記
チャックの中心軸近傍から該チャックの中心軸に対し外
周方向に螺旋状に形成された溝からなるリード部分を備
えていることを特徴とするチャック装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記移動用
アクチュエータ部の外周に歯車部分が形成されており、
前記調整部は、この歯車部分と噛み合うウォーム歯車部
分を備えていることを特徴とするチャック装置。