JPH0724964B2 - 超精密仕上用ユニバーサルチヤック装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、加工物の内径の二次超仕上又はリーマー加工
に使用されるチヤックに関するもので、前加工の内径と
外径の同一軸心の加工物はもとより、内径と外径の軸心
が違っている加工物であってもこれを高精密度に加工す
る場合、又、前加工の内径と外径の軸心がセンターから
外れ倒れている加工物を加工する場合、又、前加工の基
準面に対する内径が曲がっている場合すなわち心ずれの
加工物を加工する場合等に使用されるチヤックに関す
る。

［従来の技術］ 内径を前加工した加工物をチヤックに支持固定させ、前
加工した加工物の穴の軸心に刃物の軸心を合せて穴の二
次超仕上げ又はリーマー加工を行なうことは知られてい
る。この場合加工物が固定されているために刃物の軸心
の位相を変えなければならず、二次超仕上げには適当で
ない。又、作業性が悪い欠点がある。

［発明が解決しょうとする問題点］ 本発明は特に二次超仕上げ又はリーマー加工を行なう場
合、前加工の内径と外径の同一軸心の加工物はもとよ
り、外径と内径の軸心が違っていてもこれを高精度に加
工でき、前加工の内径と外径が倒れている加工物を加工
する場合、前加工の基準面に対する内径が曲がっている
場合及び心ずれのある場合に用いることができるユニバ
ーサルチヤックを提供することを目的とするものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、 （１） シリンダーボディ１に収容された圧縮空気によ
り往復作動されるピストン２と、軸心Ｙ″に対して直角
方向に揺動可能にシリンダーボディ１のボディ５に隙間
を存して収容されたスピンドル６と、スピンドル６の外
周面に設けた傘型凸傾斜部24と隙間を存して対向する傘
型凹傾斜面25を有しシリンダーボディ１のボディ５にグ
ランド10を介して可調節的に取付けられた調整グランド
12と、シリンダーボディ１のボディ５とグランド10との
間に一方のスチールボール7aとボール押え９を介して介
在した弾性変形可能なＯリング19と、シリンダーボディ
１のボディ５とスピンドル６との間に介在した他方のス
チールボール8aと、ピストン２の往動において押上げら
れ第二スプリング15により復動され加工物Ｗの取付け取
外しを行うようにしてスピンドル６に収容されたコレッ
トチャック11とよりなることを特徴とする超精密仕上用
ユニバーサルチャック装置。

（２） 外周面を球状凸起40に形成しスピンドル47を軸
直角に移動可能に収容したスピンドル収容体41と、シリ
ンダーボディ43の上方部に一体に設け、スピンドル47の
軸心Ｙ″に対して直角方向に揺動するように球状凸起40
の下半球部に嵌合する弯曲凹部42を形成した第二ボディ
44と、球状凸起40の上半球部に嵌合する弯曲凹部45を形
成した第三ボディ46と、スピンドル収容体41の内側に位
置して第三ボール48、第四ボール49を介してつば47aを
回転自在に嵌合したスピンドル47と、スピンドル47の外
周面に形成した傘型凸傾斜部50に隙間を存して対向する
傘型凹傾斜面51を設けスピンドル収容体41の内側にラジ
アル堅さ調整用中間グランド60を介して可調節的にねじ
付けたスピンドルのパラレル量調整用内側グランド52
と、スピンドル収容体41の上方延長筒部41aの外周面に
形成した傘型凸傾斜部53と隙間を存して可調節的に対向
した傘型凹傾斜面54を設け第三ボディ46にねじ付けたス
ピンドルの倒れ角度調整用外側グランド55と、スピンド
ル47に内装したコレットチャック58と、コレットチャッ
ク58に接続した第三スプリング57にて弾性されるスプリ
ング受58と、第三ボール48に載置したボール押え59とス
ピンドル収容体41にねじ付けたスピンドル47のラジアル
堅さ調整用中間グランド60との間に介在した弾性変形可
能なＯリング61よりなり、スピンドル収容体41を、第二
ボディ44と第三ボディ46の第１弯曲凹部42と第２弯曲凹
部45の内周面を角度調整用外側グランド55の傘型凹傾斜
面54とスピンドル収容体41の傘型凸傾斜部53との隙間の
範囲内で揺動させ、スピンドル47のつば47aと球状凸起4
0との間の隙間によりスピンドル47をその軸心Ｙ″方向
と直角方向に揺動し、傘型凸傾斜部50とパラレル量調整
用内側グランド52の傘型凹傾斜面51との間の隙間の幅を
パラレル量調整用内側グランド52を回すことにより調節
して、スピンドル47に嵌合したコレットチャック58の軸
直角方向の移動量を規制して軸方向に往復動する刃物Ｃ
の軸心に加工物の穴の軸心を一致させるようにしたこと
を特徴とする超精密仕上用ユニバーサルチャック装置。

である。

［作用］ 本発明はシリンダーボデイに対してコレットチヤックを
装置したスピンドルをその軸心と直角方向に自由に位相
をずらし、かつスピンドルの方向を立体的に傾斜させて
コレットチヤック及び治具ベースに取付けた加工物の下
穴を刃物の軸心に一致させてその下穴を超精密仕上する
ようにしたものである。

［実 施 例］ 本発明の実施例を図面について説明する。第１図イは本
発明の第一実施例の縦断面図、第１図ロは同上斜視図、
第１図ハはテーブル型チヤック装置の斜視図である。

図において、１はシリンダーボデイ、２はシリンダーボ
デイ１のシリンダー1aに往復動自在に嵌め込まれ第一ス
プリング14にて復帰されるピストンであってＯリング1
6、ダストシール17及びパッキン18によりシリンダーボ
デイ１とピストン２との隙間を封止している。５は、シ
リンダーボデイ１の上面に、六角穴付ボルト23にて固装
したボデイ、４はボデイ５の下面にて衝止される上部ス
プリング受、4aはコレッチトヤック11の下端部のをねじ
部11aにねじ込み接続しかつスピンドル６の案内穴6aに
摺動自在に嵌合した下部スプリング受であって、ボデイ
５に対して下部スプリング受4aを後記するようにコレッ
トチヤック11をスピンドル６にて締付けるように第二ス
プリング15にて下方に押圧弾持させている。６はその軸
心Ｙ″がその直角方向に移動しかつすべての方向に回転
して揺動するように設けたスピンドルであってその下端
部に設けたをねじ部6aに上部スプリング受４をねじ込み
固定してある。スピンドル６の外周にはボデイ５との内
周面と若干の隙間を存して対抗したつば6bを形成してあ
って、その上下面にボール受７および８にて支持された
数個のスチールボール7a及び8aがリング状に嵌め込まれ
ている。スチールボール7aの上には環状のボール押え９
が載置され、スチールボール8aの下面は前記ボデイ５の
ボール受5aに支持されている。19はボール押え９の上面
に載置された弾力性あるＯリングであり、このＯリング
はボデイ５のめねじ5bに可調節的にねじ付けられたグラ
ンド10の環状凹溝部10a内に嵌合されている。グランド1
0の上端内周側のめねじ10bに調整グランド12がねじ付け
られている。コレットチヤック11の頭部の外周壁は縦方
向に切溝11b及び円錐形周面部11aに形成され、この円錐
形周面部11aはスピンドル６の上端部円錐形穴6cに嵌合
されている。コレットチヤック11の頭部中心部に加工物
把持用穴11cがあけられ、この把持用穴11cに加工物Ｗを
把持して加工物Ｗを刃物Ｃにて超精密仕上加工するもの
である。

スピンドル６の上端部外周面に傘形凸傾斜部24を形成
し、この傘型凸傾斜部24に隙間を存して対応する位置に
おいてグランド10にねじ付けた調整グランド12の内周に
傘型凹傾斜面25を形成してある。これらの傘型凸傾斜部
24と傘型凹傾斜面25はコレットチヤック11に咬持された
加工物Ｗの穴の軸心がずれていた場合、そのずれを修正
するとき使用する。すなわち調整グランド12を正方向に
回転してスピンドル６に対して調整グランド12を下降す
ると、傘型凹傾斜面25の内周面は傘形凸傾斜部24の外周
面に接近する。又、調整グランド12を逆方向に回転して
スピンドル６に対して調整グランド12を上昇させると傘
型凹傾斜面25の内周面は傘型凸傾斜部24の外周面より遠
ざかる。Ｏリング19は外力により変形するが外力を取去
ると元に復帰するから、コレットチヤック11に咬えられ
た加工物Ｗを刃物Ｃにて二次超仕上げを行なう際、加工
物のセンター軸Ｙ′が刃物Ｃのセンター軸Ｙに対して傾
いた状態で刃物を加工物の穴の内周面に当接すると、パ
ッキン19の一側方が押圧されて変形し、パッキン19の他
側方が弱く押圧されて変形すると共にスピンドル６のつ
ば6bとボデイ５との間に隙間をスピンドルが軸直角方向
に移動する。従って刃物Ｃにて押圧された側に加工物Ｗ
の穴Ｈの軸線Ｙ″は修正されて軸線Ｙ″は刃物Ｃの軸線
Ｙと一致し加工物の前加工した穴に超精密仕上穴を形成
することができる。

加工物Ｗが刃物Ｃにて加工される時スピンドル６のつば
6bの上下面がボール7aと8aにて挟まれた状態で揺動する
からスピンドル６は軽快に揺動し刃物Ｃに対して順応性
が増大する。コレットチヤック11従って加工物Ｗの傾斜
角度の微細調節は、調整グランド12を正逆回転して傘型
凸傾斜部24の外周面と傘型凹傾斜面25の内周面とを一方
又は他方に接近し又は離間して行なうことができる。

コレットチヤック11に加工物Ｗを咬持させるには、スピ
ンドル６にねじ付けた上部スプリング受４とコレットチ
ヤック11にねじ付けた下部スプリング受4aとの間に弾装
した第二スプリング15の弾力に抗してシリンダー１内に
圧入した圧縮空気にて上昇するピストン２にて下部スプ
リング受4aの下面を押上げコレットチヤック11を下部ス
プリング受4aとスピンドル６との間の空間部6cの高さだ
け上昇し、コレットチヤック11の頭部の円錐形部11aに
加工物Ｗを咬持した後シリンダー１内の圧縮空気を外部
に排出し、第一スプリング14の弾力にてピストン２を下
降し、第二スプリング15にて下部スプリング受4a及びコ
レットチヤック11を下降しコレットチヤック11の頭部の
円錐形部11aの外周をスピンドル６の上端部の円錐形穴6
dにて緊締する。

20はボデイ５と調整グランド12との間に介在させたＯリ
ング、21はグランド10にねじ付けた調整グランド12とス
ピンドル６との間に介在させたＯリング、22はスピンド
ル６の上端部に取付けたカバーである。

第１図ハは加工物Ｗが円筒状ではなくて、三角形、四角
形、五角形、六角形等の多角形からなり、コレットチヤ
ック11を使用できない場合、垂直取付面30を有する治具
31を、スピンドル６に取付けたテーブル32に載置し治具
31の垂直取付面30に多角形加工物Ｗ′を取付け、前加工
にてあけた加工物Ｗ′の穴を刃物Ｃにて二次超仕上又は
リーマー加工する場合を示すものである。

第１図ロ及び第１図ハの場合いずれも刃物Ｃの軸心Ｙと
加工物Ｗにあけられた穴Ｈの軸心Ｙ′の間隔が0.5mm以
内のずれ、穴Ｈの傾き角５゜以内傾いている場合に、加
工物Ｗの穴Ｈの軸心Ｙ′を刃物ＣのセンターＹに合せて
二次超仕上加工することができることを表わしている。

第２図は本発明の第二実施例を示すものである。前記第
一実施例の第１図の場合、スピンドル６及びコレットチ
ヤック11の傾きと軸心のずれはＯリング19の断面形状変
形と、スピンドル６のつば6bとボデイ５との隙間の範囲
内におけるスピンドルの軸心Ｙ″のずれと、スピンドル
６の傘型凸傾斜部24と調整グランド12の傘型凹傾斜面25
との間の隙間の調節により行なっている。第二実施例に
おいては、スピンドル52の外周面を軸心Ｙ″と球の中心
Ｏを中心として球状凸起40に形成し、シリンダーボデイ
43の上方部に一体に設けた第一ボデイ44にスピンドル収
容体41の下半球部に対応嵌合する第１弯曲凹部42を形成
し、第一ボデイ44の上方部に嵌合した第二ボデイ46にス
ピンドル収容体41の上球半部に嵌合する第２弯曲凹部46
を形成してある。第二ボデイ46の上端部内周にはスピン
ドルの倒れ角度調整用の外側グランド55を上下調節可能
にねじ付ける。この外側グランド55の内周面に傘型凹傾
斜面54を形成し、スピンドル収容体41の上方延長筒部41
aの外周面には外側グランド55の傘型凹傾斜面54と隙間
を存しかつ対向させて傘型凸傾斜部53を形成し、スピン
ドル収容体41の上方延長筒部41aの内周に、中間グラン
ド60を上下調節可能にねじ付けてスピンドル収容体41の
ラジアル堅さを調整するようにしてある。中間グランド
60の内側にねじ付けた内側グランド52の内周面には傘型
凹傾斜面51を形成し、この傘型凹傾斜面51に、内側グラ
ンド52の内側に配設したスピンドル47の外周面に形成し
た傘型凸起50を隙間を存して対向させる。スピンドル47
のつば47aの上面と中間グランド60のボール受59との間
に第三ボール48を介在させ、つば47aの下面とスピンド
ル収容体41の内側中央段部61との間に第四ボール49を介
在させスピンドル47のつば47aとスピンドル収容体41の
垂直内周面との間に隙間62を設けてスピンドル47の軸心
Ｙ″を隙間62の幅の範囲内で水平方向に移動可能にして
ある。スピンドル47の内周は前記第１図につき説明した
と同様にコレットチヤック58が収容され下部スプリング
受58にねじ付けされ、第三スプリング57にて下方に弾持
させている。

外側グランド54をまわして傘型凹傾斜面54と傘形凸起53
との隙間の幅を調節してスピンドル47の倒れ角度を調節
する。又内側グランド52をまわして内側グランド52の傘
型凹傾斜面51をスピンドル47の傘形凸起50に接近離間し
てスピンドル47のパラレル量調整を行なうものである。
又、スピンドル47のつば47aの外周面とスピンドル収容
体41の内周面との間に最大許容幅の隙間62を形成してあ
るからスピンドル56の軸心Ｙ″を該隙間62の範囲内で全
円周水平方向に移動することができる。その他の構造は
前記第１図について説明したと同様である。

使 用 法： 第１図イ及び第１図ロにおいて、円筒状加工物Ｗを穴Ｈ
を二次超仕上加工する場合、スピンドル６の軸心のずれ
の許容量をスピンドル６のつば6bとボデイとの隙間（約
4mm）の範囲内で調整グランド12をまわしてスピンドル
６の傘型凸傾斜部24と調整グランド12の傘型凹傾斜面25
との隙間調節により行なう。次にグランド10を回転して
締付ける。加工物Ｗが硬質材料例えば炭素鋼で重切削を
行なう場合はグランド10を進み方向に回転してＯリング
19の締付圧力を大とし、加工物Ｗが軟質材料例えばアル
ミニウムで軽切削を行なう場合はグランド10を前記と反
対にまわしてＯリング19の締付圧力を小さくする。次に
刃物Ｃを回転しながら加工物Ｗの切削すべき穴Ｈに近づ
けて漸次刃物Ｃを穴Ｈ内に進入させる、この際加工物Ｗ
の内径と外径が同一軸ならば問題ないが、軸心が違って
いる加工物Ｗの場合は、ボデイ５は固定しているが、ス
ピンドル６の軸心Ｙ″は前後左右斜方向に移動可能にす
チールボール7aと8aにて支持されているために加工物Ｗ
の穴Ｈの軸心Ｙ′は刃物Ｃの中心軸Ｙに引き寄せられて
その中心軸Ｙ上にて引続き静止し二次超仕上又はリーマ
ー加工を行なうことができる。同様に加工物Ｗの外径の
軸心と加工物の仕上加工すべき穴の内径の軸心が同心の
場合は勿論軸心が異なる場合でも超仕上度に加工するこ
とができる。

次に前加工における加工物の内径と外径が倒れているも
のを二次加工する場合は、コレットチヤック11に咬えら
れた加工物Ｗの二次超仕上げ又はリーマー加工すべき穴
に刃物Ｃを進入させると刃物Ｃにより加工物Ｗの穴の向
きを直そうとする方向に刃物Ｃの力が働きＯリング19の
一側に加わる力が他側に加わる力よりも大きくなり、Ｏ
リング19の一側部に押しつぶそうとする応力が働くため
に加工物Ｗの穴の軸心は刃物Ｃの軸心と一致するように
修正されて加工物Ｗの穴の二次加工が行なわれる。第１
図ハの場合も前記第１図イ、第１図ロについて説明した
と同じように、加工物Ｗの軸心Ｙ′を刃物Ｃの軸心Ｙに
一致させて穴の内径を二次超仕上加工することができ
る。実験によれば、加工物Ｗの角度は５゜以内、刃物Ｃ
と加工物Ｗの心ずれは0.5mm以内修正可能である。

第２図の場合も第１図イ、第１図ロ、第１図ハについて
説明したと同様の操作により、加工物Ｗの二次超仕上げ
又はリーマー加工を行なうことができる。即ち前加工の
内径と外径が違っている加工物の穴を二次超仕上する場
合、倒れ角度調整用外側グランド55と内側グランド52を
まわしてスピンドル収容体41の回転揺動量と、スピンド
ル47のつば47aとスピンドル収容体41の内側面との隙間6
2の範囲内でスピンドル47の軸心Ｙ′の水平方向の変位
量とでスピンドル47の前後左右斜方向の揺動量を関連的
に微細調整してから、刃物Ｃにて前加工された加工物Ｗ
の軸心Ｙ′を刃物Ｃの軸心Ｙと一致させて二次超仕上を
行なうことができる。加工終った加工物Ｗはシリンダー
ボデイ43のエア吸込口64よりエアを吹き込みシリンダー
ボデイ43のシリンダーに往復動するように嵌合され第一
スプリング66にて弾持されたピストン65を押上げ、コレ
ットチヤック58を第三スプリング57の弾力に抗して押上
げスピンドル47に嵌合したコレットチヤック58を上昇し
てその頭部に把持していた加工物Ｗを取外し新しい加工
物と嵌替えた後、エア吸込口64よりエアを抜き第一スプ
リング66にてピストン65を復帰し、第三スプリング57に
てコレットチヤック58を下降してコレットチヤック58の
頭部にて加工物Ｗを緊密に把持して刃物Ｃにて二次超仕
上を行なうものである。

［発明の効果］ 本発明は、前記の如く構成したことにより、回転する刃
物は軸方向に往復動するのみであり、前加工により穴あ
けされた加工物は、コレットチヤックに咬持されて又は
スピンドルに取付けた治具ベースに治具にて取付けれて
加工物を水平方向及び上下前後左右斜方向に揺動して刃
物の軸線と加工物の穴の軸線を一致させて回転する刃物
にて加工物の穴を二次超仕上をし又はリーマー加工を行
なうことができると共に、前加工により穴あけされた加
工物の内径と外径の軸心が異心であっても、又、前加工
された加工物の内径の軸心と外径の軸心が倒れていて
も、又、前加工により加工された基準面に対する内径の
軸心が曲がってずれている加工物であっても、スピンド
ル及びコレットチヤックの軸心を揺動させて刃物の軸心
と一致させることができるために±1.5μ程度の超精密
加工を行なうことができて、汎用性があり二次超精密加
工分野での利用度が極めて高い効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図イは第一の実施例の縦断面図、第１図ロは同上斜
視図、第１図ハはテーブル型チャックとして使用する場
合の斜視図、第２図は第二の実施例のチャックを外して
示す縦断面図である。 １……シリンダーボディ ２……ピストン 6,47……スピンドル ７……ボール押え 11……コレットチャック 19……Ｏリング Ｗ……加工物 Ｃ……刃物 24,49,53……傘型凸傾斜部 25,48,51……傘型凹傾斜面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダーボディ１に収容された圧縮空気
   により往復作動されるピストン２と、軸心Ｙ″に対して
   直角方向に揺動可能にシリンダーボディ１のボディ５に
   隙間を存して収容されたスピンドル６と、スピンドル６
   の外周面に設けた傘型凸傾斜部24と隙間を存して対向す
   る傘型凹傾斜面25を有しシリンダーボディ１のボディ５
   にグランド10を介して可調節的に取付けられた調整グラ
   ンド12と、シリンダーボディ１のボディ５とグランド10
   との間に一方のスチールボール7aとボール押え９を介し
   て介在した弾性変形可能なＯリング19と、シリンダーボ
   ディ１のボディ５とスピンドル６との間に介在した他方
   のスチールボール8aと、ピストン２の往動において押上
   げられ第二スプリング15により復動され加工物Ｗの取付
   け取外しを行うようにしてスピンドル６に収容されたコ
   レットチャック11とよりなることを特徴とする超精密仕
   上用ユニバーサルチャック装置。
2. 【請求項２】外周面を球状凸起40に形成しスピンドル47
   を軸直角に移動可能に収容したスピンドル収容体41と、
   シリンダーボディ43の上方部に一体に設け、スピンドル
   47の軸心Ｙ″に対して直角方向に揺動するように球状凸
   起40の下半球部に嵌合する弯曲凹部42を形成した第二ボ
   ディ44と、球状凸起40の上半球部に嵌合する弯曲凹部45
   を形成した第三ボディ46と、スピンドル収容体41の内側
   に位置して第三ボール48、第四ボール49を介してつば47
   aを回転自在に嵌合したスピンドル47と、スピンドル47
   の外周面に形成した傘型凸傾斜部50に隙間を存して対向
   する傘型凹傾斜面51を設けスピンドル収容体41の内側に
   ラジアル堅さ調整用中間グランド60を介して可調節的に
   ねじ付けたスピンドルのパラレル量調整用内側グランド
   52と、スピンドル収容体41の上方延長筒部41aの外周面
   に形成した傘型凸傾斜部53と隙間を存して可調節的に対
   向した傘型凹傾斜面54を設け第三ボディ46にねじ付けた
   スピンドルの倒れ角度調整用外側グランド55と、スピン
   ドル47に内装したコレットチャック58と、コレットチャ
   ック58に接続した第三スプリング57にて弾持されるスプ
   リング受58と、第三ボール48に載置したボール押え59と
   スピンドル収容体41にねじ付けたスピンドル47のラジア
   ル堅さ調整用中間グランド60との間に介在した弾性変形
   可能なＯリング61よりなり、スピンドル収容体41を、第
   二ボディ44と第三ボディ46の第１弯曲凹部42と第２弯曲
   凹部45の内周面を角度調整用外側グランド55の傘型凹傾
   斜面54とスピンドル収容体41の傘型凸傾斜部53との隙間
   の範囲内で揺動させ、スピンドル47のつば47aと球状凸
   起40との間の隙間によりスピンドル47をその軸心Ｙ″方
   向と直角方向に揺動し、傘型凸傾斜部50とパラレル量調
   整用内側グランド52の傘型凹傾斜面51との間の隙間の幅
   をパラレル量調整用内側グランド52を回すことにより調
   節して、スピンドル47に嵌合したコレットチャック58の
   軸直角方向の移動量を規制して軸方向に往復動する刃物
   Ｃの軸心に加工物の穴の軸心を一致させるようにしたこ
   とを特徴とする超精密仕上用ユニバーサルチャック装
   置。