JPS6048284B2 - 工作機械のチャック装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、旋盤等の工作機械で加工基準軸心に対して偏
心して位置している工作物の加工を可能としたコレット
チャックに関するものである。

例として、クランクシャフトを加工する場合について説
明する。旋盤等で一般に加工する部分は、ベアリングを
支承するクランクシャフトのジャーナル部と、該ジャー
ナル軸線に対して偏心しているクランクピン部の外周及
び端面である。クランクシャフトのジャーナル部は、一
般に主軸の軸心と一致しているので、チャックに特別の
構成を必要とせす、通常の切削条件で加工できるが、ク
ランクピン部の加工を行う場合には、ジャーナル軸心に
対して偏心しているクランクピンの軸心を、前記旋盤等
の主軸軸心と一致させなければならない。このためには
、クランクシャフトのジャーナル部を主軸軸心に対して
半径方向に位置を変え、クランクピンの軸心を主軸軸心
と一致させることが必要である。

従来このようなりランクシャフトの、偏心部の加工を行
う場合には、クランクシャフトのジャーナル部を主軸軸
心に対して偏心させ、クランクピン部の軸心が主軸軸心
と一致するように成形されたチャックの爪て把持し、ク
ランクピン部の加工をするか、またはクランクシャフト
の偏フ心寸法に応じて偏心して設けられた専用チャック
の把持部分でクランクシャフトのジャーナル部を把持し
、主軸軸心と一致させたクランクピン部の加工を行つて
いた。かかる従来のチャックにおいて、偏心寸法の異な
るクランクシャフトを加工す７る場合は、その都度偏心
寸法に応じてチャック爪を成形したり、爪を交換したり
、あるいはクランクシャフトの偏心寸法に対応した専用
のチャックを準備せねばならなかつた。また段取り操作
上非能率的であり、さらにクランクシャフトの種類が増
えると高価な構成になつていた。本発明は、前記従来の
難点を解消し、チャック本体内に主軸軸心と平行に穿設
された偏心穴内に、回動中心に対し偏心した位置にコレ
ットチャックを有した偏心部材を回動可能に挿嵌し、第
１の駆動源による前記偏心部材の回動で主軸軸心との偏
心をさせることにより、重心の移動を少くしチャック本
体の回転によるバランス機能を内在させることを目的と
し、偏心動作を簡単な構成て自動化するととも フに、
偏心量の異なるクランクシャフトに対しては、前記第１
の駆動源による回動を偏心量に応じて前記ストッパとの
間で制限し、予じめ偏心量に見合つた偏心部材の回動角
αをとるべく、チャック前面に取付けられた制止部材を
所定の制止部材と交換することにより簡単に偏心量の変
化に対応でき汎用化を図ることを目的としている。また
クランクシャフトのジャーナル部が、主軸軸心と一致し
てコレットに把持させる場合は、コレットが偏心動作し
た時、クランクピン部の軸心が主軸軸心と一致するよう
に、予めクランクピンの姿勢を回転方向に沿つて定位置
に決めておかねばならない。そのため、クランクシャフ
トをコレットに把持させる時、偏心せるクランクピン部
を支えて位置を決める簡単な構成の位置決め部材を設け
た。−以下本発明の実施例を第１図から第８図に従つて
、以下詳細に説明する。第１図において、機械本体内に
組み込まれたスピンドル１の前部フランジ面にアダプタ
ー２がテーパ部を合わせボルト３により取り付けられて
い−る。

前記アダプター２には、チヤツクボデー４がボルト５に
より固着されており、チヤツクボデー４の貫通穴４Ｂは
回転中心に対し偏心している。

前記チヤツクホデー４の穴４Ｂには偏心部材６が嵌−装
され、該偏心部材の一方のフランジ面により軸方向の片
側の動きを、前記チヤツクボデー４内の１段付端面によ
つて規制している。前記偏心部材６の他方の面には制止
部材７がキー８により回転方１向の動きを規制しボルト
止めされている。前記キ１一８は制止部材７および偏心
部材６の取付面に跨ｉつて内装され、前記偏心部材６に
ボルトで固着さｔれている。前記チヤツクボデー４の前
部端面には１．第２図の如く制止部材７の旋回運動を規
制するストッパー部４Ａが２ケ所形成されている。又前
記偏心部材６の段付穴６Ａは回動中心に対し偏心してお
り、偏心部材６の後部端面には偏心部材６の穴６Ａに嵌
挿された継手９のフランジ部がボルト１０により固着さ
れている。

前記継手９の取付面と反対側（主軸側）の縁部に形成さ
れたリング状の突部には凹状の溝９Ａが前記継手の中心
線と交叉する方向に相対して設けられ、該溝９Ａには継
手１１の径方向に両側に突出した突起部が摺動可能に係
合している（第３図）。

また継手１１の反対の面（主軸側）に設けられたボスＩ
ＩＡには凹状の溝が前記継手１１の突起部と交叉する方
向に相対して刻設され、駆動側のロッド１３に連結され
た継手１２の主軸軸線を横切る方向に相対して設けられ
た凸状の突起部が前記継手１１の溝に係合している。

つまり、３つの継手はオルタム継手を構成しており、駆
動側の継手１２が回転すると継手９と継手１２の間に互
に係合状態で挾まれた継手を偏心量に応じて径方向に浮
動し、且つ枢動しながら継手９を介して偏心部材６を回
動させることになる。

継手２と後述する駆動源と連結しているロッド１３とは
、長手方向の位置を内装されたカラー１４で規制し、尚
且つ位置合わせのため形成された両部材の歯部１２Ａ，
１３Ａを噛合させボルト１５により結合されている。前
記カラー１４は、継手１２とロッド１３の間に内装され
、継手１２の段付部がアダプター２の端面と摺合回転で
きるよう、長手方向の長さを調整された後、取付けられ
る。

ロッド１３の図の左側は、後述する偏心駆動のための第
１の駆動源に連結している。次に前記偏心部材６内には
、さらにピストン１６が往復可動に内装されている。

前記ピストン１６の後部１６Ｄは、キー１７により回り
止めされ前記継手９の穴９Ｂに軸方向摺動可能に嵌装さ
れ、またピストン１６の前部１６Ｅは、前記偏心部材６
の穴６Ｂに嵌装されている。従つてピストン１６は端部
１６Ｄ，１６Ｅを両部材によつて往復可動に支持されピ
ストン室１６Ａ，１６Ｂを形成している。前記ピストン
１６の内部には、摺動筒状をなしたコレット１８が装入
され、またピストン１６の前部テーパ内周面１６Ｃには
、コレツト１８の前頭部１８Ａが傾斜面に沿つて装着さ
れており、コレット１８は、前頭部１８Ａの端面を制止
部材７の端面に当接して、コレット１８がチャック外へ
飛出るのを防止している。コレット１８の前頭部１８Ａ
は一般に半径方向に３ケ所割溝Ｚを設けており、また半
径方向に収縮可能にコレット自体に弾力を与えておき、
コレット１８の前頭部外周面は常にピストン１６の内周
面１６Ｃに圧着されるようにしている。コレット１８の
後部は、スリーブ状を成しピストン１６の内部にキー１
を介し嵌装されている。従つて、ピストン１６が前進す
ると、コレットが閉じ、ピストン１６が後退すると、コ
レットが開く。以上はチャック本体に関係する部品構成
であるが、次に駆動源の部品構成について説明する。

先す、偏心部材６を旋回させるための第１の駆動源につ
いて記載する。前記ロッド１３の後部は、トルクアクチ
ュエータのピストン１９がキー２０を介して装着され、
中央部をボルト止めしている。前記ピストン１９は、シ
リンダー２１内に−あり旋回可能に組み込まれている。
ピストン１９の図の左側面には、扇形状のロータ２２が
キーを介しボルト止めされている。またピストン１９の
右側面には、回転時のバランスのため、前記ロータ２２
に中心線と対向した位置に、バランスウェイト２３が、
キーを介しボルト止めされている。前記ピストン１９は
、図の右段付部で軸方向の動きをスラストベアリング２
４で受けて規制しており、また図の左側面には、シリン
ダ２１の端面にカバー２５がボルト止めされ、カバーの
側面により、前記ピストン１９の左方向の動きを規制し
ている。前記カバーのシリンダー側端面には扇形状のブ
ロック２６がキーを介しボルト止めされている。前記ブ
ロック２６は、シリンダ内に作動流体が圧入されたとき
、ロータ２２に圧力を受けピストン１９が旋回するに際
し、その反力を受ける。またロータ２２の場合と同様前
記ブロック２６は、ピストン１９の図の右側シリンダ２
１の内壁にも、中心線と対向した位置に取り付けられ、
回転時のバランスを保つている。前記ピストン１９ι及
びカバー２５には、シリンダ２１内に流体を導く通路１
９Ａ，２５Ａを設けている。前記両部材に跨つてバルブ
２７が嵌装され、カバー２５の後部端面にボルトで固着
されている。また前記バルブ２７には、通路１９Ａ及び
２５Ａと連通して通路が設けられ、後部ブラケット２８
の流体流入口２８Ａ及び２８Ｂと連通している。つまり
流入口２８Ａから導入された流体は、１９Ａに導かれ２
５Ａからは排出流体として２８Ｂに導かれる。また逆の
場合も同様のことが成立する。前記ブラケット２８は機
械の本体側に固着され、ベアリング２９および３０を介
して前記バルブ２７を支承している。またブラケット下
部は、洩れた流体の回収ができるように溜部を構成して
いる。従つて回転中に流体圧入可能の為、バルブ２７の
嵌装されているブラケット２８の流体流入口２８Ａ，２
８Ｂの内側は、円周方向に沿つて溝が刻設されている。
次にピストン１６を左右に往復移動させるための第２駆
動源について説明する。主軸後部に機械本体に固定され
たブラケット３１を有し、該ブラケット３１内に、スリ
ーブ３２が装着されてブラケットと一体化している。ス
リーブ３２の両端には、ベアリング３３が内装され、バ
ルブ３４を支承している。又スリーブ３２の中央部には
、流体流入および排出のための通路が設けられ、流入口
３１Ａ及び３１Ｂに連通している。一方主軸後端には、
アダプタ−３５がキーを介しナット３６により止められ
ている。前記バルブ３４は、アダプター３５とボルトで
固着され、また前記シリンダー２１ともボルトで固着さ
れているので、主軸の回転に伴い、固着された関連部材
は、上記の通ソー体化して回転することになる。前記バ
ルブ３４内には、ブラケット３１の流入口３１Ａおよび
）３１Ｂとそれぞれ連通している通路３４Ａ及ひ３４Ｂ
が穿設されている。またそれぞれの通路口には、ジョイ
ント３７が螺着され、さらに先端には、バイブ３８が連
結されて主軸前部のジョイント３９に連結している。ジ
ョイント３９は、前記タアダプター２に穿設された流体
の流入通路２Ａ，２Ｂと一致している。アダプター２か
らピストン１６までの流体通路は、第１図の如く二点鎖
線の経路をとりピストン室１６Ａ及び１６Ｂに導かれる
ようになつている。つまりピストン１６を右へク移動さ
せ、クランクシャフト５２を把持させるためには、前記
ブラケット３１の流入口３１Ｂより流体をピストン室１
６Ｂへ導く、またピストン室１６Ａからは、流体が前記
ブラケット３１の流出口３１Ａへ排出されることになる
。ピストン１６を左行させるためには、前記の関係が逆
になる。以上説明した偏心駆動及び把持動作のための駆
動は、いずれも自動的に行うことができ、また機械の全
面に取り付けられた操作盤によつても操作することがで
きる。次に偏心量の設定について説明する。

第５図は偏心設定の関係を表わした原理図である。ここ
で主軸の軸心の位置を０、偏心部材６の外周基準による
中心位置をＱとし、コレット１８の軸心位置をＰとする
。

つまり第５図は、コレット中心位置ＰがＱを中心として
０位置より角度α゜偏つた位置にある場合の相互関係位
置を示している。この場合の主軸軸心に対するコレット
の偏心量は、Ｂで示される。さらに詳しく記載すると、
主軸軸心Ｏに対する偏心部材６の偏心量は、０Ｑ＝Ｃで
一定であり、偏心部材６の軸心Ｑに対するコレット１８
の偏心量はＱＰで示され、偏心量は一定である。ここで
？＝ＱＰ＝Ｃとし、角度αを変位数とすれは次の関係式
が成立する。０Ｐ＝ＢｘＡｘｓｌｎθ Ｂ α 一ニＳｌｎθ 但し、θ＝ー、Ａ＝Ｆ Ａ２ 偏心量Ｂは角度αにより決定される。

いま、α＝Ｏとすれと０Ｐ＝Ｂ＝０となり、ｏとＰが一
致することを意味し、コレットの軸心Ｐと主軸の軸心Ｏ
が一致する。

つまりこの状態でクランクシャフト５２のジャーナル部
５２Ａの外周加工が可能となる。次にα＝１８０゜とす
るとＢ＝Ａ＝ｆとなり、最大の偏心量を得ることになる
。クランクシャフト５２の偏心量の選定は、α＝Ｏとα
＝１８０゜の間で行われる。即ち前記偏心量の選択は、
第２図で示す如く、偏心部材６が旋回し、チャック４の
ストッパー部４Ａに、前記偏心部材６の制止部材７が突
き当つた時の旋回角度αで決まる。つまりクランクシャ
フト５２の偏心．量に応じて、旋回角度αを変えた制止
部材７を準備すれは、多種類のクランクシャフト５２に
簡単に応じることができるのである。次にクランクシャ
フト５２を容易にコレットへ把持させる構成について説
明する。

クランクシヤ＜フト５２のジャーナル部５２Ａまたはク
ランクピン部５２Ｂが加工される場合、前記両部分の軸
心が主軸軸心と一致しなければならない事は前記した通
りである。つまり初めにジャーナル部５２Ａを加工する
場合、コレット１８の軸心は主軸軸心と一致させ、クラ
ンクシャフト５２をコレット１８に把持させる。次にク
ランクピン５２Ｂの加工を行う場合は、偏心部材６を旋
回させコレット１８の軸心が主軸軸心に対して半径方向
に偏つて、クランクピン５２Ｂの軸心が主軸軸心と一致
するようにする。さらにクランクシャフト５２を把持し
た状態で、コレットの軸心を再び主軸軸心と一致させた
とき、クランクピン５２Ｂの位置が、段ク取り時の取り
付け位置となる。そこで、ジャーナル部５２Ａを基準に
してコレットに把持させる段取りの場合、偏心量に応じ
てクランクピン部５２Ｂの取付位置をチャック本体との
関係位置で向きを決めておく必要がある。この場合マー
クを基準７に目視による方法で合わせることもできるが
正確さを欠くので本発明では、プリセットで行う以下の
方法を実施した。つまり第６図で示すように、コの字形
の整合部材４０を、制止部材７に保持させる。このため
整合部材４０の保持側にはピン４１が２ケ装着されてお
り、制止部材７に偏心動作位置に対応して穿設された穴
にピン４１を挿入し整合部材４０を保持する。整合部材
４０の内側は、クランクピン５２Ｂの外径に合わせてい
るので、クランクピン５２Ｂを取付ける時は、図の二点
鎖線４２の位置て保持し、ジャーナル部を把持すればク
ランクシャフト５２の取付位置が定まる。偏心量の異な
るクランクシャフト５２に対して前記制止部材７と同様
他の整合部材と交換すればよい。以上はチャック上での
場合であるが、次にチャック外ての方法についてその実
施例を説明する。第８図は刃物台のタレツト面に整合部
材を取り付けた例である。図で０は主軸軸心位置、二点
鎖線はクランクピン５２Ｂの偏心位置４３，４４である
。この実施例ては主軸の回転割り出し位置を定位置に決
めておく必要がある。前記刃物台のタレツト面にステー
４５がボルトにより固着されている。前記ステー４５は
Ｌ字形状を成し刃物台が主軸側の所定の位置に位置決め
された時調整部材がステー４５の下部に配置する構成と
なつている。調整ナット４６がフランジ面をステー取付
面の上部に肩付状態て取付けスクリュー４７により回り
止めされている。前記調整ナット４６にはボルト４８が
螺合し、前記クランクピン５２Ｂの偏心位置４３に合わ
せボルト４８の上下方向の位置が定まつた後ナット４９
を締着させる。

つまりこの実施例では、クランクシャフトの段取時に、
刃物台を前進させ所定の位置に調整され設定されたボル
ト４８の頭部に、偏心せるクランクピン４３を接置させ
、クランクシャフトを把持すればよい。ここで偏心量の
異なるクランクシャフトの段取り換え時に、迅速を要す
る場合は、ナット４６をステー４５より取り外し、他の
調整された調整ナットと交換することも可能である。

同寸法偏心せる２個のクランクピン部がクランクシャフ
トの中心線に対向している場合は、クランクピンの偏心
位置４３で位置を決めクランクピンを０の位置へ移して
加工した後、又クランクピンを元の位置４３に戻しコレ
ットの把持を解く。

次に把持の解かれたクランクシャフトの加工されたクラ
ンクピンを偏心位置４４に合わせる。この時の調整はス
テー４５に螺合しているボルト５０により対向している
他方のクランクピン部が加工時に偏心動作て０位置に位
置決めされるよう上下方向の調整を行い、位置が定まつ
たところで、ボルト５０をステー４５にナット５１て締
着する。従つてこの実施例ではクランクピンが１ケの場
合と２ケの場合と共に設定が簡単にできるところに特徴
がある。以上で本発明の構成を詳細に記載したが、本発
明は、低コストで、偏心量の異なるクランクシャフトに
簡単に応じることができる構成をなし、汎用性のあると
ころに特徴がある。

又本発明は前工程で加工されたクランクシャフトの一方
のジャーナル部を基準としてコレットで把持するため安
定した正確な加工精度が得られる。

以上に述べた如く、本発明は実施例に示された構成に限
定されるものではな特許請求の範囲に記載された本発明
の技術思想を逸脱しない範囲内での変更は予期されると
ころてある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示した全体縦断面図、第２
図は正面図、第３図は継手の噛合状態を示した第１図の
Ａ−Ａ断面図、第４図は偏心動作のための駆動手段を示
した第１図のＢ−Ｂ断面図、第５図は偏心設定の原理図
、第６図は段取り時にクランクシャフトの位置を定める
整合部材を示した正面図、第７図は第６図のＣ−Ｃ断面
図、第８図は段取り時にクランクシャフトの位置を定Ｊ
める他の実施例を示した構成図てある。 図において、１ ・・・・・・主軸、２ ・・・・・・
アダプター、４・・・・・・チヤツクボデー、６ ・・
・・・・偏心部材、７・・・・・・制止部材、９，１１
，１２・・・・・・継手、１３・・・・・・ロッド、１
６・・・・・・ピストン、１８・・・・・・コレット、
１ク９・・・・・・ピストン、２１・・・・・・シリン
ダー、２７・・・・・・バルブ、２８，３１・・・・・
・ブラケット、３４・・・・・・バルブ、４０・・・・
・・整合部材、４５・・・・・・ステー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工作機械の主軸に固着されて回動するチャック本体
   と、該チャック本体内の主軸軸心と偏心した位置に旋回
   可能に組み込まれた偏心部材と、該偏心部材内にあつて
   偏心部材軸心と偏心し且つ軸線方向に移動可能に組み込
   まれた往復部材と、該往復部材内に挿着され往復部材の
   往復運動に伴い開閉して工作物を把持するコレットチャ
   ックと、前記主軸軸心上にあつて前記チャック本体に対
   して前記偏心部材を旋回させるために回転駆動を行う第
   １の駆動源と、前記チャック本体前面に設けられたスト
   ッパと、前記偏心部材の旋回動作を前記ストッパとの間
   で規制すべく偏心部材前面に取付けられた制止部材と、
   前記第１の駆動源による回動運動を偏心部材に伝えるべ
   く該偏心部材と第１の駆動源の間に設けられた継手と、
   前記偏心部材内にあつて前記往復部材を軸方向に移動さ
   せる第２の駆動源とから成り、前記第１の駆動源による
   偏心部材の回動量を前記ストッパと制止部材とにより規
   制し主軸軸心に対しコレットチャック軸心を偏心させる
   ことを特徴とする工作機械のチャック装置。