JPH0899205A

JPH0899205A - チャック装置

Info

Publication number: JPH0899205A
Application number: JP26108194A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Wakasugi; 延一若杉
Original assignee: SUGA TEKKOSHO KK
Current assignee: SUGA TEKKOSHO KK
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】歯が形成された後の歯車（ワーク）を、歯溝
基準で工作機械の主軸に対して同芯的に位置決めする
際、はすば歯車等についてもその芯出しを高精度かつ容
易に行い得るようにする。【構成】歯車Ｗの歯溝８に嵌まる硬球５を、例えば６
個等角度間隔に設け、これを芯出し治具１の治具本体
に、任意の方向において回転可能に保持させる。そし
て、歯車Ｗを芯出し治具１にその軸方向に装着すれば、
各硬球５が歯溝に嵌まり、それに対応する歯面に接触し
て、歯車Ｗは歯溝基準で芯出しされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械、例えば旋
盤、マシニングセンタ等の主軸に、歯溝が形成されたワ
ークとしての歯車を同芯的に位置決めするチャック装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯車に歯溝を形成して熱処理した後、そ
の歯車の中心孔を中ぐり加工するような場合、ワークと
しての歯車を歯溝基準で工作機械の主軸に対し芯出しす
ることが行われている。従来では、図１２、１３に示す
ように、歯溝１００に対し円錐形の位置決めピン１０１
を複数箇所で等間隔に押し当て、これにより歯車Ｗの芯
出しを行っている。このような円錐形の位置決めピン１
０２を用いた芯出しでは、平歯車の場合は比較的良好で
あるが、はすば歯車等の場合は、ワークたる歯車を着脱
する際、これら位置決めピン１０１を歯車の直径方向に
拡げて着脱しなければならない。したがって、そのピン
の位置精度にバラツキが生じやすく、高精度の芯出しを
行うことが難しい。また精度をより高めようとすれば、
位置決めピンの製作・位置調整が大変であり、かつコス
トも高くなる問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、平歯車はも
ちろん、はすば歯車等についても高精度に芯出しができ
るチャック装置を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、円錐形の位
置決めピンではなく硬球を主体とし、この硬球を歯車の
円周方向の複数位置において歯車の歯溝に挿入して、歯
車を位置決めすることを特徴とする。すなわち、本発明
のチャック装置は芯出し治具を含み、その芯出し治具
は、工作機械の主軸と同芯的に配置され、その主軸と一
体的に回転する治具本体と、その治具本体に、上記歯溝
の両側の歯面に接触可能な状態で保持された複数の硬球
とを備える。これらの硬球は、主軸の軸芯を中心とし、
かつ上記歯車の歯溝に対応する円周上の少なくとも３箇
所以上の位置にあり、これら硬球が歯車の対応する歯溝
に嵌まった状態で、その歯車が工作機械の主軸に対して
同芯的に位置決めされるものである。

【０００５】そのような硬球は、治具本体のホルダ部内
で任意の方向に回転可能に保持することができる。ま
た、そのホルダ部から硬球を両側へ露出させれば、歯溝
の両側の歯面に接触させ得る。そのホルダの形状は、前
記歯溝と干渉することなくその中へ入り込む形状とすれ
ば、ホルダ部が芯出し動作の障害とはならない。また、
ホルダ部は硬球に歯面との接触で外力が加わっても硬球
が外へ脱落しないように保持する。さらに、硬球をホル
ダ部に着脱可能に組み込めば、その交換も可能となる。
硬球と歯車の歯面との接触点は適宜設定できるが、例え
ばピッチ円と歯先円との間の領域において硬球が歯面に
当たるようにすることができる。硬球としては、例えば
通常のボールベアリングを用いることも可能である。

【０００６】歯車を芯出し治具に装着してクランプする
ために、ワーク固定装置を設けることができる。ワーク
固定装置は、例えば主軸の軸方向に駆動されるドローバ
ーの引込み力を利用し、これによりフィンガー爪を歯車
の側面に複数位置で押し当てる構造をとることができ
る。一方、歯車の排出に関して、芯出し治具内またはそ
の近傍にワーク押出し部材を設け、これを突き出すこと
により、芯出し治具の硬球と嵌合した歯車を押し出すこ
とができる。さらに、このワーク押出し部材の突き出し
作用を、上記ドローバーのクランプ状態から解放状態へ
の移動を利用して行い、フィンガー爪が歯車から離間す
る動きに伴って、ドローバーが直接または突き出し機構
を介して間接的にワーク押出し部材に作用し、これを歯
車排出のために突き出す構成を採ることができる。

【０００７】

【作用及び効果】本発明では、歯溝が切られたワークと
しての歯車がその中心線と平行な方向からチャック装置
の芯出し治具に挿入され、各硬球が各歯溝においてその
両側の歯面に接した状態で、歯車が主軸と同芯的に位置
決めされる。したがって、硬球を歯車の直径方向に拡げ
たり（離間）、縮めたり（接近）する必要がなく、その
ため、硬球を予め決めた位置に保持しておけば、歯車は
その硬球の位置に従い高精度に位置決めされる。また、
従来の円錐形の位置決めピンと異なり、はすば歯車等で
も横から入れやすく汎用性が高い。特に、硬球が任意の
方向に回転可能とされることで、歯車の挿入の際の摩擦
力が軽減され、スムーズな挿入が可能となる。

【０００８】また、歯車を芯出し治具に挿入するととも
に固定するワーク固定装置を設ければ、その歯車の挿入
・固定が容易に行われ、さらに加工後の歯車をその芯出
し治具から押し出すワーク押出し部材を設ければ、歯車
の排出も自動的に行うことができる。この際、ドローバ
ーの引込み力で上記固定装置をクランプ状態とし、逆に
ドローバーの開放移動を利用してワーク押出し部材を突
き出すようにすれば、駆動機構の共通化により、構造が
シンプルなものとなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１において、Ｗはワーク（以下歯車とも称す
る）であり、歯切りされ熱処理された後、例えば中心孔
５１の中ぐり加工のために、旋盤、中ぐり盤等の工作機
械のチャック装置に装着される。その装着時の芯出しの
ために芯出し治具１が用いられる。芯出し治具１は、い
ずれも円環状で同径の治具外枠２（図３、図４も参照）
と治具内枠３（図５、図６も参照）を備え、これらが積
層された状態で、例えば６本のボルト４で同芯的に固定
され、治具本体を構成する。そして、両者に挟まれた状
態で、複数の硬球５が等角度間隔に保持されている。

【００１０】本実施例では図２に示すように、硬球５は
６０度の間隔で６ヶ所に１個ずつ配置されている。各硬
球５は、図１０に示すように、治具外枠２に形成された
凹部６と、治具内枠３に形状された凹部７との間に収容
され、その中で任意の方向における回転が許容されてい
る。なお、１ａは焼結合金等で形成された位置決め部材
であり、上記外枠２と内枠３との間に固定され、硬球５
と接触してこれを歯車の歯たけ方向において位置決めす
る。

【００１１】図７、８に示すように、治具外枠２および
内枠３の上記硬球５を保持しているホルダ部２ａ、３ａ
は、歯車Ｗの歯溝８に入り込む先細り形状をなしてお
り、そのホルダ部２ａ、３ａの互いに対向する内面に、
上述のような凹部６および７が形成されている。それら
の凹部６や７はその周壁９が上記硬球５を保持するため
に円筒面の一部で形成され、また底部は平坦に形成され
ているが、その円筒面は両側が切り欠かれて外部に開口
している。

【００１２】硬球５は、図７に示すように、この両側の
開口部から外部に露出して歯車Ｗの歯溝８に嵌まり、そ
の歯溝８を構成する両側の歯面１０、１０に接触するよ
うになっている。そして、これら６個の硬球５は、図１
１に示すように同一円周上に位置し、それらの硬球５が
歯車Ｗの歯溝８に嵌まることにより、その歯溝基準で歯
車Ｗが芯出し治具１に同芯的に位置決めされる。そし
て、図９に示すように各硬球５は、例えばピッチ円１１
と歯先円１２との間において両側の歯面１０、１０に接
することとなる。

【００１３】図１に戻って、芯出し治具１は、ワーク押
出し部材として機能するワーク押出しピン１３を、治具
内枠３の外周部に等角度間隔に例えば３本備えている
（図２参照）。各ワーク押出しピン１３は、芯出し治具
１ひいては歯車Ｗの軸方向と平行な方向に移動可能に保
持され、その前端が歯車Ｗの歯端面近傍に当たるように
なっている。治具内枠３には、その半径方向にガイドピ
ン１４が設けられ、このガイドピン１４が、ワーク押出
しピン１３の軸方向に形成されたガイド溝１５に摺動可
能に係合し、これにより押出しピン１３が案内される。

【００１４】上記のような治具外枠２及び内枠３の治具
本体、硬球５およびワーク押出しピン１３を備えた芯出
し治具１は、チャック本体１７に固定されている。チャ
ック本体１７は、第１部材１８、第２部材１９および第
３部材２０が互いに同芯的にボルト１３ａ、１３ｂによ
り一体化されたものである。

【００１５】このチャック本体１７には、ワーク固定装
置２１が歯車Ｗに対し等角度間隔（例えば図２のように
３箇所）に設けられている。このワーク固定装置２１
は、図１に示すように歯車Ｗを押えるフィンガー爪２
２、これを支持する支持ロッド２３、その支持ロッド２
３を介して例えば３個のフィンガー爪２２を開放位置と
クランプ位置との間で移動させるドローバー２４を含ん
でいる。

【００１６】支持ロッド２３は、チャック本体１７に設
けられたガイドブッシュ２３ａに、芯出し治具１の中心
線と平行な方向において摺動可能に保持される。その先
端部に上記フィンガー爪２２がボルト２５で固定され、
フィンガー爪２２の先端部のクランプ突起部２６が、ワ
ークＷの外周部側面に当たるようになっている。支持ロ
ッド２３の基端側には、ばね受けロッド２７が摺動可能
かつ同芯的に挿入されている。このロッド２７の端部フ
ランジ２８が、チャック本体１７に対し金具２９を介し
て受けられるとともに、その端部フランジ２８と支持ロ
ッド２３との間に圧縮状態で装着されたスプリング３０
等の弾性部材が、支持ロッド２３ひいてはフィンガー爪
２２を常時開放位置（図１の右方）へ付勢している。

【００１７】支持ロッド２３の基端部とドローバー２４
の先端部とは、連結部材３１により連結されている。連
結部材３１の一端部はねじブッシュ３２およびナット３
３等の締結部材により支持ロッド２３に固定され、連結
部材３１の他端部は、ブッシュ３４、ワッシャ部材３５
およびナット３６等の締結部材によりドローバー２４に
固定されている。ドローバー２４は、チャック本体１７
と主軸３８との間に固定されたガイドブッシュ３９によ
って案内されつつ、軸方向へ移動するようになってお
り、チャック本体１７の第３部材２０と主軸３８とはボ
ルト４０で結合されている。

【００１８】ドローバー２４は基端側において、図示し
ないチャックシリンダに連結されており、またドローバ
ー２４の内部には２本のパイプ４１、４２が設けられ、
これらの間にエア通路４３が形成されている。そして、
パイプ４２の外側にドローバー２４が摺動可能に嵌合さ
れ、また上述のエア通路４３は、チャック本体１７と芯
出し治具１にまたがって設けられたエア通路４４に連通
し、このエア通路４４が治具内枠３の側面３ｂに開口し
ている。そこに供給されるエアにより、ワークＷが正常
に装着されているかどうかを検出する一種のエアセンサ
となる。

【００１９】チャック本体１７の第１部材１８には、ワ
ークＷの内側面に接触する適数本の当てピン４５が、ワ
ークＷの中心線と平行な方向に移動可能に保持され、か
つスプリング４６等の弾性部材で、図中右方へ突出する
よに付勢されている。ワークＷが芯出し治具１にクラン
プされる際は、ワークＷの外側から前述のフィンガー爪
２２が、また内側から受けピン４５がそれぞれワークＷ
の両面に押し当てられる。図２に示すように受けピン４
５は、例えば３個等角度間隔に設けることができる。

【００２０】図１において、チャック本体１７には、ワ
ーク押出しピン１３の背後に位置して、プランジャ４７
がその押出しピン１３と平行に、かつ軸方向に移動可能
に設けられ、突き出し機構を構成している。このプラン
ジャ４７の先端には、ヘッド４８が固定され、またプラ
ンジャ４７の後端とチャック本体１７との間には、スプ
リング４９等の弾性部材が圧縮状態で設けられ、プラン
ジャ４７をそのヘッド４８がワーク押出しピン１３から
離れる後退位置に付勢している。プランジャ４７の後端
には、ドローバー２４と一体的な前記連結部材３１の端
部５０が当接可能である。

【００２１】そして、ドローバー２４が前進して、上記
端部５０がプランジャ４７をスプリング４９の付勢力に
抗して前進させると、そのヘッド４８がワーク押出しピ
ン１３に当たり、これを前方へ突出させる。図２から明
らかなように、これらのヘッド４８は、各押出しピン１
３に対応して３個設けられている。

【００２２】次に、以上のような芯出し治具１を備えた
チャック装置の使用方法を説明する。図１において、ワ
ークたる歯車Ｗが装着される前には、ドローバー２４が
前進した状態にあって、各フィンガー爪２２は開放位置
にあり、また各当てピン４５が突出状態にある。歯車Ｗ
は、中心孔５１が形成されるとともに、歯切りされ熱処
理されたものであり、これが図示しないロボットまたは
着脱装置等により、芯出し治具１のサイドからその治具
１と正対する位置に供給される。

【００２３】その後、図示しないチャックシリンダの作
動により、ドローバー２４が引き込まれると、連結部材
３１、支持ロッド２３を介して、３個のフィンガー爪２
２が引き寄せられ、各クランプ突起部２６が歯車Ｗの外
周部側面に押し付けられる。これにより、歯車Ｗは３本
の当てピン４５により内側からサポートされた状態で、
各当てピン４５のスプリング４６を圧縮させつつ、芯出
し治具１に装着される。その際、図１１に示すように、
芯出し治具１に保持されている例えば６個の硬球５が、
歯車Ｗの歯溝８に入り込み、図９に示すように、各硬球
５が歯溝８の互いに対向する歯面１０に実質上点接触す
る。この接触点は前述のように例えばピッチ円１１と歯
先円１２の中間部に設定することができる。

【００２４】また、図７に示すように、芯出し治具１の
ホルダ部２ａ、３ａは、硬球５を回転可能に保持すると
ともに、歯溝８内へ歯面１０と干渉することなく入り込
む。そして、平歯車の場合は、軸方向に直線的に押し込
められ、芯出し治具１に対し歯溝基準で同芯的に位置決
めされる。この際、上述の各硬球５は歯面１０に押し付
けられた状態で回転することができ、歯車の押込みに伴
う硬球５と歯面１０との摩擦を軽減可能である。

【００２５】また、はすば歯車（ヘリカルギヤ）の場合
には、その中心線と平行でない直線状またはらせん状の
歯筋（歯溝）に沿って硬球５が入り込む結果、歯車Ｗは
前述のフィンガー爪２２により、芯出し治具１に向かっ
て軸方向に引き寄せられつつ、中心まわりに小角度回転
（ねじり）が加えられる。この際にも、各硬球５はその
ねじりに対応して回転することができるので、歯筋が軸
方向と平行でないはすば歯車等でも、フィンガー爪２２
の引込みにより容易に芯出し治具１に装着することがで
きる。なお、フィンガー爪２２および当てピン４５と歯
車Ｗとの間には、上記ねじれに伴う多少の滑りが生じる
こととなる。

【００２６】図１において、歯車Ｗが芯出し治具１の治
具内枠３に押し付けられると、その状態がエア通路４４
に供給されているエアにより検出される。以後はドロー
バ２４が引込み力を生じた状態に維持されて、歯車Ｗは
芯出し治具１にクランプされた状態に保たれる。

【００２７】その状態で、主軸３８とともに、チャック
本体１７、芯出し治具１および歯車Ｗが一体的に回転
し、その歯車Ｗの例えば中心孔５１に対し、所定の中ぐ
りバイト等の工具により、中ぐり加工が行われる。その
加工が終了すると、ドローバー２４が前進し、連結部材
３１等を介してフィンガー爪２２がクランプ位置から開
放位置に向かって芯出し治具１から離れる。

【００２８】また、そのドローバー２４の前進過程で、
連結部材３１の端部５０がプランジャ４７に当たってこ
れを前進させ、プランジャ４７はそのヘッド部４８にお
いてワーク押出しピン１３を突き出させ、これにより歯
車Ｗが芯出し治具１から押し出される。その結果、歯車
Ｗの歯溝８と各硬球５との係合が解除される。その後、
歯車Ｗは前述のロボットまたは着脱装置により、例えば
その治具１の中心線と直角な方向に排出されることとな
る。

【００２９】なお、上記実施例において硬球５は６個存
在したが、これを共通円周上に例えば３個設定すること
もできる。図３に示す例では、治具本体側に硬球を６個
設ける場合のホルダ部２ａと、硬球を３個設ける場合の
ホルダ部２ｃがそれぞれ別個に等角度間隔で形成されて
おり、硬球の設置個数の変更に対応できるようになって
いる。また、歯車のピッチやモジュール等が異なるため
に、硬球の位置や大きさが対応しない場合には、治具本
体（２、３）自体を別のものと変更すべく取り替えて、
前述のような芯出しを行わせることができる。さらに、
図１の治具外枠２と内枠３をボルト４を緩めることによ
り分解すれば、中の硬球５が摩耗等した場合にこれを新
しいものと交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるチャック装置の断面
図。

【図２】その正面図。

【図３】治具本体を構成する治具外枠の正面図。

【図４】図３のIV−IV断面図。

【図５】治具本体を構成する治具内枠の正面図。

【図６】図５のVI−VI断面図。

【図７】歯溝に嵌まった硬球とこれを保持するホルダ部
を示す説明図。

【図８】そのホルダ部の内部を示す斜視図。

【図９】歯溝に対する硬球の接触点の一例を示す説明
図。

【図１０】硬球の保持状態を示す断面図。

【図１１】複数の硬球と歯車との芯出し状態の正面図。

【図１２】従来の芯出し治具の説明図。

【図１３】その要部を拡大して示す説明図。

【符号の説明】

１芯出し治具２治具外枠２ａホルダ部３治具内枠３ａホルダ部５硬球６、７凹部８歯溝１３ワーク押出しピン１７チャック本体２１ワーク固定装置２２フィンガー爪２３支持ロッド２４ドローバー３１連結部材３８主軸４５当てピンＷ歯車（ワーク）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】歯が形成されているワークとしての歯車
を、それの歯溝を基準として工作機械の主軸と同芯的に
位置決めする芯出し治具を備えたチャック装置であっ
て、その芯出し治具は、工作機械の主軸と同芯的に配置され、その主軸と一体的
に回転する治具本体と、その治具本体に、主軸の軸芯を
中心とし、かつ前記歯車の歯溝に対応する円周上の少な
くとも３箇所以上の位置に、各歯溝の両側の歯面に接触
可能な状態で保持された複数の硬球とを備え、それらの硬球が歯車の対応する歯溝に嵌まった状態で、
その歯車が前記工作機械の主軸に対して同芯的に位置決
めされることを特徴とするチャック装置。
【請求項２】前記硬球は、前記治具本体から両側へ露
出するとともに、そのホルダ内で任意の方向に回転可能
に保持され、前記治具本体の前記硬球を保持するホルダ
部は、前記歯溝内へ歯面と干渉することなく入り込む形
状に形成されるとともに、硬球を着脱可能かつ硬球に外
力が加わってもこれを脱落不能に保持するものである請
求項１記載のチャック装置。
【請求項３】前記硬球は前記歯車のピッチ円と歯先円
との間の領域において、歯溝の互いに対向する歯面に接
触するものである請求項１または２記載のチャック装
置。
【請求項４】前記歯車を前記芯出し治具に装着し、か
つ歯溝に前記硬球が嵌まった芯出し状態に固定するワー
ク固定装置が設けられ、そのワーク固定装置は、前記主
軸の軸方向に駆動されるドローバーに連結された複数の
フィンガー爪を備え、これらフィンガー爪は前記歯車の
側面に所定の角度間隔で当たるように位置し、前記ドロ
ーバーの引込み作用に伴い前記歯車を前記芯出し治具に
クランプする請求項１ないし３のいずれかに記載のチャ
ック装置。
【請求項５】前記芯出し治具内またはその近傍に、そ
の芯出し治具の硬球に嵌め込まれた歯車を押し出すワー
ク押出し部材が設けられている請求項１ないし４のいず
れかに記載のチャック装置。
【請求項６】前記ワーク押出し部材は、前記主軸の軸
方向に駆動されるドローバーと直接または突き出し機構
を介して間接的に連携しており、そのドローバーが前記
フィンガー爪をクランプ位置から解放位置へ移動させる
過程で、そのドローバーが直接または前記突き出し機構
を介して前記ワーク押出し部材を前記歯車の排出のため
に移動させるものである請求項５記載のチャック装置。