JPH06277910A

JPH06277910A - 遠心力補償チャック

Info

Publication number: JPH06277910A
Application number: JP5090698A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Ota; 康二郎太田
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】チャックの回転増加前の所定チャック回転数時
の把握力と、チャックの回転増加後再度減少した時の前
記所定チャック回転数時の把握力を一定に保ち、ワーク
に歪が生ずることのない遠心力補償チャックを提供す
る。【構成】チャックボディ３０２内には、レバーピン３０
４に軸支されるレバー３０６が３つ揺動自在に配設さ
れ、トップジョウ３１０が固着されている。プランジヤ
ー３１４の前後進によりレバー３０６が揺動しチャック
は開閉される。チャックボディ３０２の回転に際して、
レバーピン３０４よりも反トップジョウ側でレバーピン
３０４回りに発生するモーメントと、レバーピン３０４
よりもトップジョウ側でレバーピン回りに発生するモー
メントとが等しくなる様に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを把握するトッ
プジョーが取り付けられたチャックが回転することによ
りトップジョー及びチャックボディに対して生ずる遠心
力の影響を補償し、把握力の変動分を減ずることができ
る遠心力補償チャックに関する。

【従来の技術】

【０００２】従来から、ワークをチャックのトップジョ
ーにより把握して、特に仕上げ加工を行う場合には、ワ
ークを高精度に加工する必要がある。ここで、チャック
の回転によりそのチャックの各構成部材に作用する遠心
力が、ワークを把握するトップジョーにも作用すること
になる。

【０００３】このため、ワークを把握する把握力が増加
することによるワークに生ずる歪を小さくし、または、
表面粗さ向上による高速切削のための高速回転によるワ
ークを把握する把握力の低下を防止する要求がある。更
に、単位時間あたりのワークの生産性を向上させるた
め、チャックを高速回転させ、加工時間を短縮するとい
う要求がある。

【０００４】従って生産性、あるいは、表面粗さを向上
しようとすればチャックの回転数を上げなければならな
いが、高精度に加工しようとすれば、遠心力による影響
を少なくするためにチャックの回転数を下げざるを得な
いという矛盾がある。

【０００５】このため従来から、チャックの回転によ
り、その各構成部材に作用する、遠心力による影響を補
償するために、このチャックボディ内に担持されたレバ
ーピンを中心として所定量搖動するレバーの一方に、ト
ップジョーを固着するマスタ−ジョウと係合し、他の一
方につり合い錘を有するカウンターバランス型の遠心力
補償チャックが知られている。この従来技術の第一の例
として、三爪の遠心力補償チャックの構成及び動作を以
下に図８を参照して説明する。

【０００６】図８において規定する所定Ｘ軸を回転中心
軸として回転するチャックボディ１０２の中心には、周
囲を略三等分する位置ごとに後述するレバー１０６のレ
バー受動部１０６ａを嵌合する嵌合孔１１４ａを備えた
プランジャ１１４が嵌合摺動するプランジャ嵌合孔１１
６が所定Ｘ軸に沿って開口する。この三爪の遠心力補償
チャック１００の場合、チャックボディ１０２内の前記
プランジャ嵌合孔１１６の周囲の略３等分した位置ごと
に以下の構成が配置されているが、この構成は全く同一
なのでその内の一箇所のみについて説明する。

【０００７】このプランジャ嵌合孔１１６の外側にはレ
バー１０６が収容されるレバー室１１８が所定Ｘ軸に沿
って開口しており、このレバー室１１８の略中央には、
チャックボディ１０２の径方向に搖動可能に、レバーピ
ン１０４に担持されるレバー１０６が取り付けられてお
り、このレバー１０６の内方に延出するレバー受動部１
０６ａはプランジャ１１４の外周に設けられた嵌合孔１
１４ａに嵌合しており、また、このレバー１０６の図で
右方に延出するレバー作動部１０６ｂは、チャックボデ
ィ１０２の前面１０２ａの径方向に削設されたアリ溝１
０８に嵌合摺動するマスタージョウ１１０の受動部１１
０ａに嵌合しており、このマスタージョウ１１０にはワ
ークＷを把握するトップジョー１１２が固着されてい
る。

【０００８】次に、上記記載の構成の遠心力補償チャッ
ク１００の動作を説明する。プランジャ１１４に、外部
の回転流体圧シリンダ（図示せず）によって、所定Ｘ軸
の左方向に常に一定であるプランジャ推力Ｎを加える
と、プランジャ１１４の嵌合孔１１４ａとレバー１０６
のレバー受動部１０６ａが嵌合しているため、レバー受
動部１０６ａにもプランジャ推力Ｎの１／３が作用し、
このプランジャ推力Ｎの１／３をレバー受動部１０６ａ
に受けたレバー１０６はレバーピン１０４を中心に搖動
する。

【０００９】このレバー１０６の搖動により、マスター
ジョウ１１０の受動部１１０ａはレバー１０６のレバー
作動部１０６ｂにより押圧され、マスタージョウ１１０
がアリ溝１０８に沿ってチャックボディ１０２の内方へ
摺動する。このマスタージョウ１１０には、トップジョ
ー１１２がボルトＢにより固着されているため、マスタ
ージョウ１１０の摺動と共に、トップジョー１１２も移
動する。他の２つの同一構成のトップジョーも同一動作
を行うため、トップジョー１１２の摺動方向の面１１２
ａがワークＷに接触して把握力Ｐｗが発生し、この把握
力ＰｗでワークＷを把握する。

【００１０】次に本構成による、遠心力補償の動作を説
明する。所定Ｘ軸を中心に遠心力補償チャック１００が
回転する際、チャックボディ１０２全体に加わる遠心力
により、このチャックボディ１０２が周方向に拡大する
と共にチャックボディ１０２の半径も拡大する。

【００１１】このため、このチャックボディ１０２の前
面１０２ａに径方向に沿って削設されているアリ溝１０
８に嵌合摺動するマスタージョウ１１０と、これに固着
されたトップジョー１１２もチャックの外方へ移動する
ことになる。このままでは、トップジョー１１２がワー
クＷを把握する把握力は減少するので、この把握力を維
持するために、アリ溝１０８とマスタージョウ１１０と
を相対的に移動させている。

【００１２】即ち、チャックボディ１０２の半径が拡大
すると、その半径方向の拡大量だけマスタージョウ１１
０が、アリ溝１０８内をチャック内方へ摺動することに
より遠心力による影響（即ち、チャックボディ１０２の
拡大によるワークＷを把握している把握力の低下）を補
償している。

【００１３】特にアリ溝１０８によりチャックボディ１
０２がセグメントされた部分は、剛性が低くくなり、遠
心力による拡大量が大となり、アリ溝１０８に嵌合する
マスタージョウ１１０の移動距離も大となるので、この
遠心力による影響を補償するために、トップジョー１１
２がチャック内方へ移動する距離も増加する。

【００１４】このチャックボディ１０２に作用する、遠
心力による影響の補償は、レバーピン１０４回りに作用
するモーメントにより自己補償している。この自己補償
動作を以下に図９を参照して説明する。

【００１５】この遠心力補償チャック１００が動作中
（回転中）には、マスタージョウ１１０と、このマスタ
ージョウ１１０に固着されているトップジョー１１２と
の固着体の重心Ｇ１に遠心力ｆ１が、レバーピン１０４
の中心を境にして、レバー１０６の左側の質量部の重心
Ｇ２に遠心力ｆ２が、その右側の質量部の重心Ｇ３に遠
心力ｆ３が夫々作用している。

【００１６】レバーピン１０４の中心から遠心力ｆ２、
ｆ３の作用線までの最短距離を夫々Ｌ２、Ｌ３とする
と、このレバーピン１０４回りに働く、遠心力ｆ２、ｆ
３による夫々のモーメントは、Ｍ２＝ｆ２×Ｌ２、Ｍ３
＝ｆ３×Ｌ３として表される。

【００１７】また、このレバー１０６はＭ２＞Ｍ３とな
るように構成されているので、レバー１０６に作用する
遠心力ｆ２、ｆ３によりレバーピン１０４回りにＭ２−
Ｍ３のモーメントが作用し、このモーメントによりレバ
ー１０６は図において時計回りに搖動しようとするが、
マスタージョウ１１０の受動部１１０ａにレバー１０６
のレバー作動部１０６ｂが係合し係止されている。

【００１８】しかし、遠心力補償チャック１００が回転
すると、マスタージョウ１１０とこのマスタージョウ１
１０に固着されているトップジョー１１２との固着体の
重心Ｇ１に作用する遠心力ｆ１は、レバーピン１０４の
中心からプランジャ推力Ｎがレバー１０６のレバー作動
部１０６ｂを介してマスタージョウ１１０の受動部１１
０ａに作用する力Ｐが作用する点までの距離Ｌａによる
モーメントＭ１＝ｆ１×Ｌａとして、レバー１０６を反
時計回りに搖動しようとする。

【００１９】故に、モーメントＭ１と、前記Ｍ２−Ｍ３
のモーメントの間にＭ２−Ｍ３≒Ｍ１の関係となるよう
にレバー１０６の質量は構成されている。更に、プラン
ジャ推力Ｎは遠心力補償チャック１００の回転中にあっ
ても連続的に加えられているので、前記のようにトップ
ジョウ１１２が外方へ変位してワークの把握力が減少し
て、力のつり合いがくずれるとレバー１０６はレバーピ
ン１０４を中心に更に搖動してマスタージョウ１１０を
アリ溝１０８に沿って本チャックの内方へ摺動させる。

【００２０】このときのマスタージョウ１１０に作用す
る力Ｐはレバー１０６のレバー比とプランジャ推力Ｎに
より求められる。次に、トップジョー１１２がワークＷ
を把握するとアリ溝１０８には、Ｌ×Ｐｗ＋Ｌ’×Ｐな
るモーメントが作用する（Ｌはアリ溝１０８から把握力
Ｐｗの作用線までの距離、Ｌ’はアリ溝１０８から作用
力Ｐ’の作用線までの距離）。このモーメントと、マス
タージョウ１１０からアリ溝１０８に作用する力Ｐｍに
よるモーメント２ａ×Ｐｍ（２ａは、アリ溝１０８に作
用する力Ｐｍ間の距離）との間にはＬ’×Ｐ＋Ｌ×Ｐｗ
＝２ａ×Ｐｍの関係がある。

【００２１】このアリ溝１０８に作用している力Ｐｍ＝
（Ｌ’×Ｐ＋Ｌ×Ｐｗ）／２ａから求められる最大静止
摩擦力Ｆ１＝μ１×Ｐｍ（μ１：摩擦係数）が、アリ溝
１０８とマスタージョウ１１０の嵌合摺動部に作用す
る。また、レバー１０６とマスタージョウ１１０の受動
部１１０ａに作用する前記作用力Ｐによる最大静止摩擦
力Ｆ２＝μ２×Ｐ（μ２：摩擦係数）がレバー作動部１
０６ｂとマスタージョウ１１０の受動部１１０ａに作用
する。

【００２２】上記最大静止摩擦力Ｆ１、Ｆ２の作用によ
り、チャックの回転数を増加し、その後に減速する際、
回転数増加前の所定の回転数時の把握力と、回転数増加
後再度減少した時の前記所定の回転数時の把握力Ｐｗに
差が生じる。この把握力の差が生ずるのは以下の理由に
よる。

【００２３】即ち、チャックの回転により、チャックボ
ディ１０２が周方向に拡大するのに伴い、チャックボデ
ィ１０２の半径も拡大するが、この半径の拡大分だけマ
スタージョウ１１０を本チャックの内方へアリ溝１０８
に沿って摺動させるように、レバー１０６はレバーピン
１０４を中心に搖動する。そして、チャックの回転数の
減少、又は、停止により、チャックボディ１０２の半径
の拡大量が縮小、又は、なくなるので、マスタージョウ
１１０は再びアリ溝１０８に沿って半径の拡大の縮小
分、外方へ摺動しなければならないことになるが、前記
摩擦力Ｆ１、Ｆ２が大きいため、内方へ留まったままと
なる。

【００２４】結果として、本チャックの回転数増加前の
所定の回転数時のマスタージョウ１１０のアリ溝１０８
への嵌合位置と、チャックの回転数増加後再度減少した
時の前記所定の回転数時のマスタージョウ１１０のアリ
溝１０８への嵌合位置とが異なるため、把握力に差が生
ずる。故に、回転数と把握力Ｐｗとの間には図１２に示
す通りの関係がある。

【００２５】また、図１０に示すように、このプランジ
ャ１１４の代わりに、外周を略三等分した位置ごとに形
成され、所定Ｘ軸右方向に向けて拡大する楔状の傾斜面
２０４ａを備えたフローティングカム２０４の内径側に
所定の環状隙間を形成して、その環状隙間分自由に動く
ように嵌合するプランジャ２０８、また、レバー１０６
の代わりにレバー作動部２０６ｂとジョウ取付部２０６
ａからなるレバー２０６を夫々用いた遠心力補償チャッ
ク２００も知られている。このレバー２０６のレバー作
動部２０６ｂは、フローティングカム２０４の傾斜面２
０４ａ上を摺動可能であり、双方は接している。

【００２６】上記構成の遠心力補償チャックの動作を以
下に説明する。図１１に示すように、上記フローティン
グカム２０４とレバー２０６を備えた遠心力補償チャッ
ク２００を回転させると、レバー２０６のレバーピン２
１２を境に左側の質量部の重心Ｇ１に作用する遠心力ｆ
１によりレバーピン２１２回りに作用するモーメントＭ
１と、右側の質量部とレバー２０６に固着されるトップ
ジョー２１０とその取付ボルトの固着体の重心Ｇ２に作
用する遠心力ｆ２によりレバーピン２１２回りに作用す
るモーメントＭ２の間に、Ｍ１＝Ｍ２の関係となるよう
にレバー２０６は構成されている。

【００２７】更に、チャックボディ２０２全体に加わる
遠心力により、このチャックボディ２０２が周方向に拡
大すると共に、チャックボディ２０２の半径も拡大す
る。このため、レバーピン２１２の半径方向位置も移動
することによりレバー２０６全体が外方へ移動すること
となり把握力Ｐｗも減少する。しかしながら、プランジ
ャ推力Ｎはチャックの回転中にあっても連続的に加えら
れているので、フローティングカム２０４の傾斜面２０
４ａにより増力され、レバー２０６のレバー作動部２０
６ｂの作用力Ｐによりレバーピン２１２を中心に図１０
においてレバー２０６を時計回りに搖動して、トップジ
ョー２１０がワークＷを把握する所定の把握力を維持す
る。

【００２８】次に、この本チャックの回転数が減少し
て、遠心力補償チャック２００へ働く遠心力が小さくな
ると、チャックボディ２０２の半径の拡大が縮小、又
は、なくなるので、レバーピン２１２が再び半径の拡大
の縮小分、内方へ移動するようにレバー２０６が移動す
る。

【００２９】しかし、レバー２０６のレバー作動部２０
６ｂとフローティングカム２０４の傾斜面２０４ａとの
間に楔作用が発生しているため、チャックの回転数が減
少、または、停止して、レバー作動部２０６ｂがバネ２
２０の働きにより反時計回りに搖動しようとしても、こ
の傾斜面２０４ａの楔作用により、この楔作用が作用し
ないときに比べてレバー２０６の搖動する量は少なくな
る。

【００３０】即ち、プランジャ推力Ｎを所定Ｘ軸左方向
へ加えられているプランジャ２０８、及び、それに嵌合
するフローティングカム２０４を所定Ｘ軸右方向へ移動
させることができない。このため、ワークＷを把握する
把握力Ｐｗは、上記の楔作用により、チャックの回転数
を増加して、その後減少する際、回転数増加前の所定の
回転数時の把握力と、回転数増加後再度減少した時の前
記所定の回転数時の把握力Ｐｗに差が生じる。つまり、
図１２に示す関係となる。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、チ
ャックの回転を増加して減少する際に、チャックの回転
増加前の所定チャック回転数時の把握力と、チャックの
回転数増加後再度減少した時の所定チャック回転数時の
把握力は、チャックの各構成部材間に作用する摩擦力に
より、一定に保つことができなかった。即ち、把握力が
増加することにより、結果としてワークに歪が生じ、精
密な加工が出来なかった。

【００３２】本発明は、上述した事情に鑑みなされたも
ので、チャックの回転を増加し、その後減少する際に、
チャックの回転増加前の所定チャック回転数時の把握力
と、チャックの回転数増加後再度減少した時の前記所定
チャック回転数時の把握力を、チャックの各構成部材に
作用する、遠心力による影響を補償することにより一定
に保ち、ワークに歪が生ずることのない遠心力補償チャ
ックを提供することを目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
遠心力補償チャックは、円筒状に形成され、一方の端面
に少なくとも２つの開口が同心円上に位置する様に形成
され、回転駆動されるチャックボディと、このチャック
ボディ内に嵌入され、これの外周面に前記開口の配設数
だけ嵌合孔が形成され、前記チャックボディの回転軸線
に沿って移動駆動されるプランジャと、前記チャックボ
ディ内に前記開口の配設数だけ配設され、前記プランジ
ャの中心軸線を通る面に直交する軸線回りに夫々揺動自
在に軸支されたレバー本体であって、各々が、レバー本
体と、このレバー本体を前記チャックボディの内面に揺
動自在に軸支する支軸と、このレバー本体の内周部分か
ら前記プランジャの中心に向けて突出し、前記嵌合孔に
各々嵌合する嵌合突起と、前記レバーの前記一方の端面
側の部分から前記チャックボディの前記開口を各々貫通
して前記チャックボディ外に突出した貫通突起とを備え
たレバーと、各レバーに固着され、各々の端部で、前記
プランジャの推力により、ワークを把持する把持力を発
揮するトップジョーとを具備し、前記チャックボディの
回転に際して、前記支軸よりも反トップジョー側で前記
支軸回りに発生するモーメントと、前記支軸よりもトッ
プジョー側で前記支軸回りに発生するモーメントとが等
しくなる様に設定される事を特徴とする構成とする。

【００３４】

【発明の実施例】以下、この発明に係る遠心力補償チャ
ックの一実施例の構成を添付図面を参照して説明する。
図１Ａは三ツ爪の遠心力補償チャックの斜視図であり、
図１Ｂはレバー、トップジョーを取り外したときの遠心
力補償チャッックの斜視図、図２は図１Ａにおいてワー
クを把握した状態でのＡ−Ａ’断面図である。

【００３５】この遠心力補償チャック３００は、この遠
心力補償チャック３００の回転中心軸を規定する所定Ｘ
軸を回転中心軸として回転するチャックボディ３０２の
中心に、周囲を略三等分する位置ごとに後述するレバー
３０６のレバー受動部３０６ｂを嵌合する嵌合孔３１４
ａを備えたプランジャ嵌合孔３１２が所定Ｘ軸に沿って
開口する。

【００３６】この三爪の遠心力補償チャック３００の場
合、チャックボディ３０２内の前記プランジャ嵌合孔３
１２の周囲の略３等分した位置ごとに以下の構成が配置
されているが、この構成は全く同一なのでその内の一箇
所のみを説明する。

【００３７】チャックボディ３０２は所定Ｘ軸に沿って
円柱状に所定量延出しており、その半径の略中心付近に
断面が短稜線３０８ａ、長稜線３０８ｂの略長方形の孔
からなるレバー室３１６が所定Ｘ軸に沿って、チャック
ボディ３０２の前面３０２ａ（図１Ｂにおいてチャック
ボディ３０２を所定Ｘ軸右方向からみることの出来る
面）からその後面３０２ｂ（図１Ｂにおいてチャックボ
ディ３０２を所定Ｘ軸左方向からみることの出来る面）
に渡って、その断面の短稜線３０８ａがチャックボディ
３０２の径方向と略垂直になる位置に開口する。

【００３８】前記レバー室３１６はチャックボディ３０
２の前面３０２ａに貫通して、レバー３０６のジョウ取
付部３０６ａを突出するジョウ突出孔３０８を形成して
いる。このジョウ突出孔３０８の周縁部には、その周縁
部に沿った形状を備えた弾性体からなるパッキン３２０
が、このパッキン３２０を支持するために周縁部に設け
た段差３０８’と、この段差３０８’と同一形状を備え
たカバー３２２の間に、カバー３２２の面とチャックボ
ディ３０２の前面３０２ａとが面一になるように挟着さ
れる。

【００３９】このパッキン３２０は、チャックボディ３
０２の前面３０２ａに開口するジョウ突出孔３０８から
突出するジョウ取付部３０６ａとジョウ突出孔３０８と
の間に生ずる隙間を塞いでいるため、ワークの加工によ
り生ずる切粉等が、この隙間からチャックボディ３０２
内部に侵入することを防いでいる。

【００４０】またチャックボディ３０２の中心には、所
定Ｘ軸に沿って、後述するプランジャ３１４が嵌合摺動
するための円筒形のプランジャ嵌合孔３１２が所定の径
で、所定Ｘ軸に沿ってチャックボディ３０２の後面３０
２ｂから前面３０２ａに渡って、前記レバー室３１６と
結合して貫通する。このプランジャ嵌合孔３１２内側の
チャックボディ３０２の前面３０２ａ側には、後述する
プランジャ３１４の摺動を係止するための係止部３１２
ａが突出して設けられている。

【００４１】この係止部３１２ａは、チャックボディ３
０２の前面３０２ａにプランジャ嵌合孔３１２から貫通
して開口形成される孔Ｈ１を、チャックボディ３０２の
前面３０２ａ側から、チャックボディ３０２の前面３０
２ａと面一になるように、前記孔Ｈ１と略同一の径を備
えたロケータ３１８で塞ぐ際、このロケータ３１８を支
持するためのフランジ部としても作用し、このロケータ
３１８はこの係止部３１２ａにボルトＢ２により固着さ
れる。

【００４２】プランジャ３１４には、チャックボディ３
０２内のプランジャ嵌合孔３１２に嵌合して、所定範囲
内を摺動可能であり、このプランジャ３１４の外周に
は、その外周を周方向に略三等分する位置ごとに、後述
するレバー３０６のレバー受動部３０６ｂが横方向に密
着して、下方向には所定の空間Ａを開けて嵌合摺動する
ための嵌合孔３１４ａが設けられている。

【００４３】プランジャ３１４の内周側には、プランジ
ャナット３３０が装着されており、このプランジャナッ
ト３３０と施盤のスピンドルの後端に取付けられた回転
流体圧シリンダと連結したドローパイプ（いずれも図示
せず）と螺合することにより、プランジャ３１４を所定
Ｘ軸に沿って（図２において左右方向）移動するように
なっている。

【００４４】さらに、チャックボディ３０２の後面３０
２ｂには、中央に所定径の孔Ｈ２を開口したバックプレ
ート３２４を支持するために、その周縁部に沿って段差
３０２ｂ’が設けてある。この遠心力補償チャック３０
０は、チャックボディ３０２、バックプレート３２４を
介して、施盤のスピンドル（図示せず）にボルトＢ１に
より固着される。

【００４５】レバー室３１６内に担持されるレバーピン
３０４は円形の断面を備えており、チャックボディ３０
２内に開口するレバー室３１６を形成する内側の４面の
うち、長稜線３０８ｂを一辺に備える内側両面略中央部
に、所定Ｘ軸に離間して垂直になるように、かつ、この
レバーピン３０４に嵌合搖動する後述するレバー３０６
のジョウ取付部３０６ａがジョウ突出孔３０８から所定
量突出する位置に担持される。

【００４６】このレバーピン３０４に嵌合搖動するレバ
ー３０６は、図３において示すように、図中左側の錘部
３２６と、右側のレバー基部３２８が一体に形成されて
いる。レバー基部３２８は、その略中央部にレバーピン
３０４に嵌合搖動するためのレバーピン嵌合孔３０６ｃ
が、その厚さ方向にレバーピン３０４と略同一の径を貫
通して開口し、また、その右方向に所定量延出したジョ
ウ取付部３０６ａと、その下方に所定量延出したレバー
受動部３０６ｂを備えており、このレバー受動部３０６
ｂの側面は所定の曲面を有して形成される。

【００４７】錘部３２６は、レバー基部３２６の左方向
に所定量延出して形成されている。このレバー基部３２
８と錘部３２６からなるレバー３０６の厚さは、レバー
室３１６の短稜線３０８ａと略等しくなるように形成さ
れるため、このレバー３０６がこのレバー室３１６内
で、レバーピン３０４の軸方向へがたつかないようにな
っている。

【００４８】次にトップジョー３１０がワークＷを把握
する動作を図２を参照して説明する。ワークＷを把握す
るためには、トップジョー３１０をチャックボディ３０
２の外方に向かって開放させなければならないので、予
めプランジャ３１４に図示しない回転流体圧シリンダに
より所定Ｘ軸に沿って右方向へプランジャ推力Ｎを加え
る。このプランジャ推力Ｎを受けたプランジャ３１４
は、プランジャ嵌合孔３１２を摺動して移動し、プラン
ジャ嵌合孔３１２に突出して設けられた係止部３１２ａ
に係合して係止する。また、前記図示しない回転流体圧
シリンダのストローク規制によりプランジャ３１４は所
定の位置に移動する。

【００４９】このプランジャ３１４の外周に設けられた
嵌合孔３１４ａには，レバー３０６のレバー受動部３０
６ｂの表面が所定の曲面を有して密着して嵌合している
ので、摩擦もほとんど発生せず、プランジャ３１４に加
えられるプランジャ推力Ｎはタイムラグなく、そのまま
レバー受動部３０６ｂに作用する。

【００５０】このプランジャ推力Ｎにより図４に示すよ
うに、レバーピン３０４回りにはＭ１＝Ｌ１×Ｎ／３の
モーメントが作用し（但し、Ｌ１は、レバー受動部３０
６ｂに作用するプランジャ推力Ｎの作用線からレバーピ
ン３０４の中心Ｃまでの最短距離とする。）、このモー
メントＭ１によりレバー３０６はレバーピン３０４を中
心に図４において反時計回りに搖動する。

【００５１】したがって、このレバーピン３０４のジョ
ウ取付部３０６ａに固着されるトップジョー３１０もレ
バー３０６と一体となってレバーピン３０４を中心とし
て搖動し、この搖動は、トップジョー３１０がチャック
ボディ３０２の外方に向かって搖動することとなり、所
謂チャックの開放となる。

【００５２】次にトップジョー３１０によりワークを把
握するために、プランジャ３１４に前記図示しない回転
流体圧シリンダにより所定Ｘ軸に沿って左方向へプラン
ジャ推力Ｎを加える。プランジャ３１４の嵌合孔３１４
ａを介してレバー受動部３０６ｂにもプランジャ推力Ｎ
の１／３が作用するので、レバーピン３０４回りには前
記Ｍ１＝Ｌ１×Ｎ／３のモーメントが作用し、このモー
メントＭ１によりレバー３０６はレバーピン３０４を中
心に図４において時計回りに搖動する。

【００５３】したがって、このレバーピン３０４のジョ
ウ取付部３０６ａに固着されるトップジョー３１０もレ
バー３０６と一体となってレバーピン３０４を中心とし
て搖動し、この搖動は、トップジョー３１０がチャック
ボディ３０２の内方に向かって移動することとなり、ト
ップジョー３１０の把握面３１０ａはワークＷの円筒面
に当圧し、このトップジョー３１０のワーク把握面３１
０ａとワークＷの当接面には、レバー比Ｌ１：Ｌ２＝Ｐ
ｗ：Ｎ／３（Ｌ２はレバーピン３０４の中心Ｃから把握
力Ｐｗの作用線までの最短距離）から求められるＰｗ＝
Ｌ１×（Ｎ／３）／Ｌ２なる把握力が生じ、このＰｗに
よりワークＷは把握される。

【００５４】また、トップジョー３１０が把握するワー
クＷの半径は、以下の理由によりチャックボディ３０２
の軸心からレバーピン３０４の中心までの距離以下でな
ければいけない。

【００５５】トップジョー３１０がワークＷを把握する
際、トップジョー３１０はレバーピン３０４を中心にチ
ャックボディ３０２の内方に搖動することから、ワーク
の外径（把握径）が、所定Ｘ軸からレバーピン３０４の
中心Ｃまでの距離ｒ１を半径とする把握径より小さい外
径のワークであるワークＷ１を把握する場合は、ワーク
Ｗ１は図５に示すようにチャックボディ３０２に取付け
られたロケータ３１８の面に引き付けられる。

【００５６】即ち、図５、図６に示すようにワーク把握
面３１０ａはレバーピン３０４を中心とした円弧状に搖
動しており、その円弧軌跡に対し接線方向にプランジャ
推力Ｎの１／３がレバー３０６を介してワークに作用す
るが、その力は半径方向と軸方向の力に分力化される。
半径方向の分力が把握力Ｐｗとして得られ、軸方向の分
力Ｐ’はワークをロケータ３１８に引き付ける方向に作
用するか、あるいは、引き離す方向に作用するかは、レ
バーピン３０４の半径方向寸法に対するワークの把握径
寸法により分かれる。

【００５７】つまり、図５に示すように、所定Ｘ軸とレ
バーピン３０４の中心Ｃの間でワークを把握する場合
は、引き付ける方向に分力Ｐ’が作用し、図６に示すよ
うにレバーピン３０４の中心Ｃより外側でワークを把握
する場合は引き離す方向に分力Ｐ’が作用する。このワ
ークＷ１の把握径の場合は、ワークＷ１の所定Ｘ軸に沿
った寸法はロケータ３１８の面を基準に決定されること
となり、また、図６で示すワークＷ２の把握径の場合
は、ワークＷ２の端面はトップジョー３１０で把握と同
時に引き離される場合があり、ワークの軸方向寸法を決
定する基準位置が変化する。このため、本チャックにお
けるワークの半径は、所定Ｘ軸からレバーピン３０４の
中心Ｃまでの距離ｒ１以下とする。

【００５８】上記半径のワークＷを把握した遠心力補償
チャック３００が固着された図示しないスピンドルの回
転を増加させると、この遠心力補償チャック３００の各
構成部材に遠心力が作用する。特にチャックボディ３０
２、レバー３０６およびトップジョー３１０に作用する
遠心力はワークを把握する把握力Ｐｗの増減に大きく影
響する。

【００５９】遠心力補償チャック３００が所定Ｘ軸を中
心軸として回転増加すると、円筒状のチャックボディ３
０２に作用する遠心力によりチャックボディ３０２が円
周方向に拡大するので、その半径は増加する。このた
め、チャックボディ３０２内に貫通し、レバー室３１６
内に担持されているレバーピン３０４に嵌合されるレバ
ー３０６、および、そのジョウ取付部３０６ａに固着さ
れたトップジョー３１０がともにチャック外方へ移動す
ることになるので、把握力Ｐｗは減少する。

【００６０】このためレバーピン３０４に嵌合揺動する
レバー３０６、および、これに固着するトップジョー３
１０がチャックボディ３０２の拡大に伴ってチャック回
転外方へ移動した量は、レバー３０６のトップジョー３
１０が固着された側が、本チャック内方へその拡大分だ
け移動するようにレバー３０６が揺動する。この動作を
以下に示す。

【００６１】プランジャ３１４に図示しない回転流体圧
シリンダ制御装置により制御される図示しない回転流体
圧シリンダにより回転数に応じたプランジャ推力Ｎを連
続的に所定Ｘ軸に沿って左方向に加えることにより、レ
バー嵌合孔３１４ａとレバー受動部３０６ｂを介してレ
バー３０６にプランジャ推力Ｎ／３が加わる。

【００６２】このプランジャ推力Ｎ／３から求められる
レバーピン３０４回りに作用するモーメントＭ１＝Ｌ１
×Ｎにより、レバー３０６のジョウ取付部３０６ａ側が
レバーピン３０４を中心に遠心力補償チャック３００の
内方に半径の拡大分だけ搖動する。従って、実質的にト
ップジョー３１０の把握面３１０ａとワークＷの円筒面
との距離は変わらないので、トップジョー３１０がワー
クＷを把握する把握力Ｐｗを一定に維持できる。

【００６３】次に、上記半径のワークＷを把握した遠心
力補償チャック３００が固着された図示しないスピンド
ルの回転増加後、再度減少する時、円筒状のチャックボ
ディ３０２に作用する遠心力が減少し、チャックボディ
３０２の円周方向の拡大が縮小するので、その半径の拡
大も減少する。

【００６４】このため、チャックボディ３０２内に貫通
し、レバー室３１６内に担持されているレバーピン３０
４に嵌合されるレバー３０６、および、そのジョウ取付
部３０６ａに固着されたトップジョー３１０がともに本
チャック内方へ移動することになるので、把握力Ｐｗは
増加する。

【００６５】このためレバー３０６、および、これに固
着するトップジョー３１０が、チャックボディ３０２の
拡大が縮小するのに伴って、本チャック内方への移動量
は、プランジャ３１４に図示しない回転流体圧シリンダ
制御装置により制御される図示しない回転流体圧シリン
ダにより、回転数に応じたプランジャ推力Ｎを連続的に
所定Ｘ軸に沿って左方向に加えつつ、把握力Ｐｗの増加
分によるレバー３０６を反時計方向に搖動させようとす
るモーメントにより、プランジャ３１４が右方向へ移動
することにより、プランジャ推力Ｎによるレバー３０６
に作用するモーメントと、把握力Ｐｗによるレバー３０
６に作用するモーメントとが釣合うようレバー３０６の
ジョウ取付部３０６ａ側をレバーピン３０４を中心に本
チャックの内方に半径の拡大分だけ搖動する。

【００６６】上記チャックボディ３０２の半径の拡大が
縮小するのに対して、レバー３０６のトップジョー３１
０が固着された側が、本チャック外方へその拡大分の縮
小分だけ移動するようにレバー３０６が揺動することに
より、実質的にトップジョー３１０の把握面３１０ａと
ワークＷの円筒面との距離は変わらないので、トップジ
ョー３１０がワークＷを把握する把握力Ｐｗを一定に維
持できる。

【００６７】ここで本チャックにおいてはレバー３０６
の搖動を阻止しようとする摩擦力が働く部分を削除した
構成にすることにより、わずかの力によってレバー３０
６が搖動する。また、プランジャ３１４の嵌合孔３１４
ａとレバー３０６のレバー受動部３０６ｂ、レバー３０
６のレバーピン嵌合孔３０６ｃとレバーピン３０４にお
いて滑り摩擦が夫々生じるのみであるが、その最大静止
摩擦力から生じる回転始めと回転停止時における把握力
Ｐｗの差は微量なものであり許容される範囲にある。

【００６８】また、プランジャ推力Ｎをプランジャ３１
４に加えることにより、レバー３０６を搖動させる場
合、レバー３０６のレバー受動部３０６ｂとプランジャ
３１４の嵌合孔３１４ａは密着して嵌合しているので、
その嵌合孔３１４ａに増力機構が無いことも重要であ
る。

【００６９】次に、遠心力補償チャック３００の回転に
より、レバー３０６とトップジョー３１０に作用する遠
心力を補償する動作について、即ち、遠心力がレバー３
０６に作用しても、この遠心力により、レバーピン３０
４回りの回転モーメンが発生しない事について、図４を
参照して説明する。

【００７０】レバー３０６をレバーピン３０４の中心を
境に、所定Ｘ軸に沿って左右に分けた場合、左側の質量
ｍ１は、レバー３０６のレバー基部３２８の左半分と錘
部３２６からなる質量であり、右側の質量ｍ２は、レバ
ー３０６のジョウ取付部３０６ａを含むレバー基部３２
８の右半分と、それに固着されるトップジョー３１０、
および、両者を固着するボルトＢ３の質量である。

【００７１】質量部ｍ１の重心の位置Ｇ１は、所定Ｘ軸
からの距離をｒ２、レバーピン３０４の中心からの距離
をＬ３として、質量部ｍ２の重心の位置Ｇ２は、所定Ｘ
軸の軸心からの距離をｒ３、レバーピン３０４の中心Ｃ
からの距離をＬ４とすると、チャックの回転に伴い質量
部ｍ１、ｍ２には、ｆ１、ｆ２なる遠心力が夫々作用
し、この遠心力ｆ１＝ｍ１×ｒ２×ω² 、ｆ２＝ｍ２×
ｒ３×ω² （ω：遠心力補償チャック３００の回転速
度）により、レバーピン３０４回りに、時計回りのモー
メントＭａ＝Ｌ３×ｆ１と、反時計回りのモーメントＭ
ｂ＝Ｌ４×ｆ２が働く。

【００７２】また、レバーピン３０４の中心Ｃから把握
力Ｐｗの作用線までの距離はＬ２なので、上記モーメン
トＭａ，Ｍｂの間に大小の関係があるとすると、レバー
ピン３０４の中心には、この差のモーメントＭｃ（例え
ば、Ｍｃ＝Ｍｂ−Ｍａ）が作用し、Ｍｃ＝Ｌ２×Ｐａ
（Ｐａ：モーメントＭｃにより把握力Ｐｗの作用点に発
生して、把握力Ｐｗに影響する作用力）から求められる
Ｐａ＝（Ｍｂ−Ｍａ）／Ｌ２が把握力Ｐｗに増減される
ことになる。

【００７３】この作用力Ｐａの発生による把握力Ｐｗの
変化を防ぐために、レバーピン３０４回りに作用するモ
ーメントＭａ、Ｍｂが釣り合うようにレバー３０６と、
トップジョー３１０は固着構成されている。このため、
モーメントＭａ、Ｍｂがたがいに相殺すること（Ｍａ＝
Ｍｂ）でＭｃ＝０、作用力Ｐａ＝０となり、このレバー
３０６、及び、これに固着するトップジョー３１０に作
用する、遠心力による影響を把握力Ｐｗはうけない。

【００７４】また、チャックボディ３０２は円筒型の形
状を具備し、且つ、セグメントしていないため、その剛
性も高く、遠心力によるチャックボディ３０２の変化
量、即ち、回転周方向への拡大による半径方向の拡大も
少なくなり、結果的に上述したレバー３０６の搖動量が
小さくなり、加工条件に伴う回転数がステップ状に変化
した場合等でも、回転数を増加して、再度減速する際、
回転数増加前の所定の回転数時の把握力と、回転数増加
後再度減少した時の前記所定の回転数時の把握力を略同
一にすることができる。

【００７５】この発明は上述した第一の実施例の構成に
限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形可能であることは言うまでもない。以下に他
の実施例を図７を参照して説明する。

【００７６】この他の実施例においては、ジョウ取付部
３０６ａに固着するトップジョー３１０を、異なるトッ
プジョーと交換すると、前記質量部ｍ２の質量が増加、
あるいは減少するため、遠心力補償チャック３００の回
転により、レバーピン３０４回りに作用する前記モーメ
ントＭａ、Ｍｂの釣合がとれなくなり、前記Ｐａなる作
用力が把握力Ｐｗに影響することになる。

【００７７】これを防ぐには、レバー３０６をこの釣合
を保てる質量を有する錘部３２６を備えたレバーと交換
する等が考えられるが、レバーの取替えに時間がかか
り、作業効率が低下することから妥当でない。

【００７８】そこで、本願他の実施例では、トップジョ
ー３１０の交換によっても前記モーメントＭａ、Ｍｂの
釣合が保てるように、このモーメントの釣合いに必要な
質量を備えたバランス錘と交換可能にするため、錘部３
２６’と、レバー基部３２８’とを別々に形成し、ボル
トＢ４で双方を固着している。このため、トップジョー
を交換しても適当な質量の錘部３２６’をボルトＢ４に
より固着することにより、モーメントＭａ、Ｍｂの釣合
を保つことが簡単にできる。

【００７９】また、レバー３０６のレバー受動部３０６
ｂとプランジャ３１４の嵌合孔３１４ａ、レバーピン３
０４とレバー３０６のレバーピン嵌合孔３０６ｃ、プラ
ンジャ３１４の外周とプランジャ嵌合孔３１２の夫々の
間の摩擦を小さくするために、夫々の間に、ころがり軸
受、摩擦係数の小さい材料の使用、潤滑剤の供給等によ
り最大静止摩擦力をさらに小さくすることにより、前記
回転始めと回転後の停止時における把握力Ｐｗの差をさ
らに小さくすることができる。三爪の遠心力補償チャッ
クについて記述したが、二爪の遠心力補償チャックであ
っても同様である。

【００８０】

【発明の効果】本願は以上に詳記したように、本発明に
より遠心力補償チャックを、円筒状に形成され、一方の
端面に少なくとも２つの開口が同心円上に位置する様に
形成され、回転駆動されるチャックボディと、このチャ
ックボディ内に嵌入され、これの外周面に前記開口の配
設数だけ嵌合穴が形成され、前記チャックボディの回転
軸線に沿って移動駆動されるプランジャと、前記チャッ
クボディ内に前記開口の配設数だけ配設され、前記プラ
ンジャの中心軸線を通る面に直交する軸線回りに夫々揺
動自在に軸支されたレバー本体であって、各々が、レバ
ー本体と、このレバー本体を前記チャックボディの内面
に揺動自在に軸支する支軸と、このレバー本体の内周部
分から前記プランジャの中心に向けて突出し、前記嵌合
穴に各々嵌合する嵌合突起と、前記レバーの前記一方の
端面側の部分から前記チャックボディの前記開口を各々
貫通して前記チャックボディ外に突出した貫通突起とを
備えたレバーと、各レバーに固着され、各々の端部で、
前記プランジャの推力により、ワークを把持する把持力
を発揮するトップジョーとを具備し、前記チャックボデ
ィの回転に際して、前記支軸よりも反トップジョー側で
前記支軸回りに発生するモーメントと、前記支軸よりも
トップジョー側で前記支軸回りに発生するモーメントと
が等しくなる様に設定される事を特徴とする。

【００８１】また、この発明に係る遠心力補償チャック
において、前記レバー本体は、その反トップジョー側
に、前記チャック本体の回転に際して、前記支軸よりも
反トップジョー側で前記支軸回りに発生するモーメント
と、前記支軸よりもトップジョー側で前記支軸回りに発
生するモーメントとを等しくする様に設定されたバラン
ス錘を一体に備えている事を特徴としている。

【００８２】また、この発明に係る遠心力補償チャック
において、前記レバー本体は、その反トップジョー側
に、前記チャック本体の回転に際して、前記支軸よりも
反トップジョー側で前記支軸回りに発生するモーメント
と、前記支軸よりもトップジョー側で前記支軸回りに発
生するモーメントとを等しくする様に設定されたバラン
ス錘を取り替え自在に備えている事を特徴とする請求項
１に記載の遠心力補償チャック。

【００８３】従って、本願は以上に詳述したように、チ
ャックの回転を増加して再度減少する際に、チャックの
回転増加前の所定チャック回転数時の把握力と、チャッ
クの回転数増加後再度減少した時の所定チャック回転数
時の把握力は一定に保たれ、ワークの引き付け力を一定
に出来ることから、ワークの軸方向寸法の加工基準面の
変化もなく、また、ワークの把握により、ワークに歪が
生じることなく精密な加工が出来るようになった。

【００８４】またチャックの回転を増加して再度減少す
る際に、チャックの回転増加前の所定チャック回転数時
と、チャックの回転数増加後再度減少した時の前記所定
チャック回転数時の把握力に対し、同じ把握力が得られ
るため、回転に対する把握力のコントロールが複雑なシ
ステムなしに行なうことができる。さらに回転に伴うレ
バー及びトップジョーの搖動量を微量とすることにより
ワークの軸方向寸法の加工基準面を確実にロケータとの
当て面とすることができる。

【００８５】また、トップジョーの交換によっても、前
記レバーの前記支軸回りに発生するモーメントの釣合が
保てるように、このモーメントの釣合いに必要な質量を
備えたバランス錘と簡単に交換できる。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明に係る遠心力補償チャックの一実施例
の構成を示す斜視図である。

【図１Ｂ】本発明に係る三ツ爪の遠心力補償チャックの
一実施例のトップジョー及びレバーを除いた構成を示す
斜視図である。

【図２】図１Ａの本発明に係る三ツ爪の遠心力補償チャ
ックがワークを把握した状態で断面Ａ−Ａ’で切断した
断面図である。

【図３】本発明に係るレバーの一実施例の構成を示す平
面図である。

【図４】本発明に係る遠心力補償チャックが回転中にレ
バー、トップジョー及びワークに作用する力及びモーメ
ントを示す平面図である。

【図５】本発明に係る遠心力補償チャックが、所定Ｘ軸
からレバーピンの中心までの距離以下の直径を有するワ
ークを把握する際の、ワークの移動方向を示す平面図で
ある。

【図６】本発明に係る遠心力補償チャックが、所定Ｘ軸
からレバーピンの中心までの距離より大きい半径を有す
るワークを把握する際の、ワークの移動方向を示す平面
図である。

【図７】本発明に係るレバーの他の実施例の構成を示す
平面図である。

【図８】本発明に係る第一の従来例の構成を示す断面図
である。

【図９】本発明に係る第一の従来例の遠心力補償チャッ
クの回転により、トップジョー、マスタージョウ及びレ
バーに作用する力及びモーメントを示す平面図である。

【図１０】本発明に係る第二の従来例の構成を示す断面
図である。

【図１１】本発明に係る第二の従来例の遠心力補償チャ
ックの回転により、トップジョー及びレバーに作用する
力及びモーメントを示す平面図である。

【図１２】本発明に係る従来例のチャックの回転数と把
握力の関係を示す図である。

【符号の説明】

３０２チャックボディ３０４レバーピン（支軸）３０６レバー３０６ａジョウ取付部（貫通突起）３０６ｂレバー受動部（嵌合突起）３０８ジョウ突出孔３１０トップジョー３１４プランジャ３１４ａ嵌合孔３１６レバー室３２６錘部（バランス錘）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状に形成され、一方の端面に少なくと
も２つの開口が同心円上に位置する様に形成され、回転
駆動されるチャックボディと、このチャックボディ内に嵌入され、これの外周面に前記
開口の配設数だけ嵌合孔が形成され、前記チャックボデ
ィの回転軸線に沿って移動駆動されるプランジャと、前記チャックボディ内に前記開口の配設数だけ配設さ
れ、前記プランジャの中心軸線を通る面に直交する軸線
回りに夫々揺動自在に軸支されたレバー本体であって、
各々が、レバー本体と、このレバー本体を前記チャック
ボディの内面に揺動自在に軸支する支軸と、このレバー
本体の内周部分から前記プランジャの中心に向けて突出
し、前記嵌合孔に各々嵌合する嵌合突起と、前記レバー
の前記一方の端面側の部分から前記チャックボディの前
記開口を各々貫通して前記チャックボディ外に突出した
貫通突起とを備えたレバーと、各レバーに固着され、各々の端部で、前記プランジャの
推力により、ワークを把持する把持力を発揮するトップ
ジョーとを具備し、前記チャックボディの回転に際して、前記支軸よりも反
トップジョー側で前記支軸回りに発生するモーメント
と、前記支軸よりもトップジョー側で前記支軸回りに発
生するモーメントとが等しくなる様に設定される事を特
徴とする遠心力補償チャック。
【請求項２】前記レバーは、その反トップジョー側に、
前記チャックボディの回転に際して、前記支軸よりも反
トップジョー側で前記支軸回りに発生するモーメント
と、前記支軸よりもトップジョー側で前記支軸回りに発
生するモーメントとを等しくする様に設定されたバラン
ス錘を一体に備えている事を特徴とする請求項１に記載
の遠心力補償チャック。
【請求項３】前記レバーは、その反トップジョー側に、
前記チャックボディの回転に際して、前記支軸よりも反
トップジョー側で前記支軸回りに発生するモーメント
と、前記支軸よりもトップジョー側で前記支軸回りに発
生するモーメントとを等しくする様に設定されたバラン
ス錘を取り替え自在に備えている事を特徴とする請求項
１に記載の遠心力補償チャック。