JPS63229208A - 旋盤などのチヤツクにおける引込式クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、加工物を旋盤、研削盤（円筒研削、内面研削
）、マシニングセンタなどのチャックにクランプするた
めに使用されるクランプ装置、とくに加工精度を著しく
向上し得る、旋盤などのチャックにおける引込式クラン
プ装置に関するものである。

［従来の技術〕 加工物を旋盤などのチャックにクランプするために使用
される従来のクランプ装置は、例えば第１３図および第
１４図に示すようにスクロールチャックのチャック中心
線１に関し対称に配置した複数の爪（硬爪または生爪）
２と、冬瓜２を支持し、チャック本体３に設けたＴ形断
面の溝４の中を滑動するマスタージョー５などからなり
、加工物をクランプする際はマスタ−ジョー５背面に刻
んだラック６をチャック本体３に内蔵した渦巻状のスク
ロール７で駆動し、すべての爪２．２．２を一斉に半径
方向に移動させるようになっている（矢印８）。なお、
図中、９はスクロール７をチャック中心線１の周りに回
転駆動する傘歯車部材、１口は図示しないハンドル棒を
押し込むための凹所である。

また、油圧チャックまたは空圧チャックにおいては、第
１５図に示すように、爪２を取り付けたマスタージョー
５のチャック中心側に斜行部材１２を配置し、ロッド１
３を図示しない油圧または空圧シリンダで駆動しく矢印
１４）、すべての爪２を一斉に駆動するようになってい
る（矢印８）。

そして、上述のチャックを利用する旋盤加工では、後述
する製品の芯ずれ防止または同形製品をロフト生産する
際の爪芯出し作業を容易にするため、旋盤加工に先立っ
て真円加工した円筒形のダミー（またはチャックピース
）（図示せず）をマスタージ＝１−５先端で締め付け、
この状態で各爪２先端が同一円周上にくるように爪先端
部を切削して成形しておく。周知のように、旋盤加工の
一般的手順は第１６図および第１７図に示すように加工
物１６の一方の端部をチャックに固定して外径および端
面を切削加工しく仮想線参照）、ここで加工物をチャッ
クから一旦取り外して加工済の反対側端部をチャックに
固定し、残りの未加工部を切削するようにしており（仮
想線参照）、上述のようにダミーを使用すると爪２の芯
が常にチャック中心線１にほぼ一致しているため各チャ
ッキングごとに生ずる芯ずれ１７（第１回目および第２
回目の各チャッキングにおける爪の芯１８．１９のずれ
）を最小限に抑制できる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前述のように爪先端を成形加工しても製品の芯
ずれは予想外に太きく　（３／１００〜５／１００　ｍ
ａ＋）　、また、端面の直角度についても満足すべき精
度が得られない問題点があった。そして、この問題を種
々調査した結果、第１８図に示すように加工物１Ｂを締
め付けた際、爪２の反チャック側先端２０．２０が加工
物１６の外周面から浮き上る現象、および加工物端面２
２とチャック本体前面２３との間に隙間２４が発生する
現象（チャック締付前加工物はチャック本体前面２３に
当接しである）が観察された。この現象は、スクロール
７がマスタージョー５のラック６を強く押圧したとき（
矢印２５）、チャック中心寄りの各ラック６がスクロー
ルから浮き上り（矢印２Ｂ）。

爪２全体が後方に倒れるためと推測された。この現象は
製品精度（同芯度、平行度、平面度、直角度）の低下、
ビビリ発生による表面形状の悪化の原因となる。なお油
圧チャックなどについても上記現象が観察された。

更に、こうした問題点を解決するために、加工物を引込
みクランプするようにした引込式チャックが提案されて
いるが、クランプ径が１種類に限定され、クランプ径が
わずかに変っただけでクランプ力と引込みの条件が大き
く変化して作用しなくなる問題がある。従って、わずか
に径の異なる加工物の夫々に専用のチャックを必要とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点に鑑み、加工物の径が変化して
もチャック締付時、爪先端がその全長に亘って均一に加
工物を締め付け且つ加工物端面とチャック前面間に隙間
を生じない引込み機能を有したクランプ装置を提供する
ためにな、　したもので、その構成は一方の端部に着脱
可能に爪を取り付け他方の端部に接触端面を形成した振
子部材と、チャック半径方向に一斉に駆動される複数の
マスタージョー前面にそれぞれ取り付けられ前記振子部
材の接触端面をほぼチャック半径方向に押圧する突出部
を有しさらに前記振子部材をチャック本体前面にほぼ平
行な軸線の周りに揺動可能に且つ揺動時の軸線を移動可
能に支持したホルダと、該ホルダと前記振子部材間に配
置され振子部材の爪取付側を常時チャック前方に押圧す
るスプリングと、加工物端部を受け止めるためチャック
本体前面に取り付けたストッパとを備え、前記爪先端の
円弧状端面がチャック中心線にほぼ平行になるように前
記振子部材が揺動したときに前記振子部材端部の接触端
面に当接する押圧面を前記突出部に形成し、且つ前記接
触端面と押圧面の少なくとも一方において、チャック本
体側端部位置から、少なくとも前記ピン及びピン孔の周
面の最もチャック本体寄り位置をチャック中心線に対し
て直角方向に延長させた位置までの間を、非接触部とし
たものである。

［作　　　用］ ホルダをチャック半径方向に締め付けると、振子部材の
孔内側とピンとの接触点を支点にして振子部材が揺動し
、爪先端がその全長に亘って加工物を均一に締め付ける
と同時に加工物をチャック側に引き込んでストッパに当
接させる。

そして、さらにホルダを締め付けると、接触端面と押圧
面との接触がピンとピン孔の接触点より反チャック本体
側で行われることにより、接触端面側を前方に押し出し
、爪側を後方に引込める回転力が振子部材に作用し、よ
って振子部材が爪を介して加工物をストッパに強く押圧
する。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお
、図中の符号および記号については従来の技術を説明し
た際のチャック各部と同じ機能を果たす部分に同じ符号
および記号を付して示す。

第１図ないし第６図は、本発明の第１の実施例を示すも
ので、この装置は、チャック中心側に成形爪３１（焼入
れ処理を施していない爪、以下単に爪と称す）を着脱可
能に取り付けた複数（図では３個）の振子部材３２と、
各振子部材３２をピン３３を介してチャック中心線１を
含む平面内に揺動可能に支持するホルダ３５と、チャッ
ク本体前面２３の、チャック中心線■に近く且つ隣接す
る各ホルダ３５のほぼ中間位置においてチャック本体３
に取り付けた複数（図では３個）のストッパ３８などか
らなり、各ストッパ３８はチャック本体前面２３から前
方に突出してその先端に当接面３９を形成している。

各ホルダ３５は押しボルト４０．４０によってマスター
ジョー５と一体に結合される板状の基部４３と、この基
部４３の両側に取り付けられ前述のピン３３を基部４３
に平行に支持するブラケット４４゜４４と、基部４３の
チャック本体側から反チャック本体側に突出した突出部
４５などからなり、この突出部４５内側は反チャック本
体側に向ってチャック中心線から遠ざかるように傾斜し
た平らな斜面（押圧面）４６（傾斜角度θは約３度）を
形成し、この斜面には焼入れ研磨を施しである。

なお、基部４３と突出部４５とが交差する内側の隅部に
は凹所（または逃げ）４７が穿っである。

各振子部材３２は、はぼ長方体に形成され、この長方体
のほぼ中央部には、前記ピン３３を遊動自在に受け入れ
るためピン３３の直径より若干大きい直径の孔４８が穿
設され、さらに長方体の反チャック中心線側端面には、
爪３１先端を成形して得られる円弧状端面がチャック中
心線ｌにほぼ平行になるように振子部材３２が揺動した
とき、前記突出部の斜面４Ｂに当接する接触端面４９が
形成されている。更に、前記接触端面４９には、チャツ
ク本体３側端部位置から、少なくとも孔４８の周面にお
ける最もチャック本体３より位置をチャック中心線１に
対して直角方向に延長させた線りまでの位置を切除する
ことにより斜面４Ｂに接触しないようにした非接触部４
９°を形成している。

さらに、各振子部材３２の孔４８よりチャック中心に寄
った部分とこの部分に相対するホルダ基部４３の部分と
の間にスプリング５０が配置され、このスプリング５０
は、常に爪３１が環チャック側に張り出すように振子部
材３２を前方に押圧する役割りを果たす。なお、第３図
中、３Ｂ、３７．５２゜５３は型成形時に振子部材３２
をホルダ３５に固定するためのボルトおよびボルト孔で
ある。

次に、本装置の組立および取扱要領ならび作動について
説明する。

本装置を組み立てる際は、先ず、ストッパ３８をチャッ
ク本体前面２３に取り付け、すべてのストッパ３８先端
が同一鉛直面、すなわちチャック中心線ｌに直角な平面
内にあるように機械加工する。次に第３図に示すように
ボルト３８．３７を用いて各振子部材３２をホルダ３５
内側及び突出部４５内側に密着するように固定し、ホル
ダ３５のチャック中心線１側端に真円加工した円筒形の
ダミー４２をクランプし、爪３１先端が加工物直径とほ
ぼ同じ直径を有する円周上にあるように爪３１の先端を
切削して成形する。この成形によって爪３１先端の円弧
状端面（−次曲面）はチャック中心線ｌに平行になり、
また、ストッパ３８先端の当接面３９と直交する。

ここでボルト３８．３７を取り外しスプリング５０を振
子部材３２とホルダ３５に設けた臼孔の中に装着し、ピ
ン３３を振子部材３２の孔４８内に挿入し、ピン３３両
端部をブラケット４４．４４を介してホルダ３５両側に
固定する。このとき、スプリング５０の装着位置が孔４
８よりチャック中心線１に近寄っているので、振子部材
３２は第４図に示すようにピン３３と孔４８の接触点５
Ｂを支点として揺動し、振子部材３２のチャック中心線
１に近い側はスプリング５０の弾性力によって前方に張
り出し、反チャック中心線側の端部は点５７．５８にお
いてそれぞれホルダ３５に接触している。尚、第４図に
おいて５９はピン３３の中心、６０は孔４８の中心を示
す。

以上で本装置の組立が完了したので、ここで加工物１Ｂ
をチャックに取り付ける。加工物１６を取り付けるには
加工物端面２２とストッパ当接面３９間に１〜２ｍａ＋
の隙間が明くように加工物ＩＢを爪ａｉ、ａｔ、ｓｔの
間に置き、マスタージョー５を駆動してすべてのホルダ
３５．３５．３５を一斉に締め付ける。以下、締付開始
から完了までの振子部材３２の挙動を第４図ないし第６
図に示す。

第４図は締付け開始状態を示す。すでに述べたように各
振子部材３２のチャック中心線１に近い側は前方に張り
出しているので、各爪３１先端のホルダ３５に近い側は
点５５で加工物１６に接触し、ホルダ３５に遠い側５５
ａは加工物１６から離隔している。

ここでさらにホルダ３５を矢印６２方向に締め付けると
、スプリング５０の弾性力に打ち勝って振子部材３２は
孔４８とピン３３との接触点を支点として矢印８３方向
に揺動し、第５図に示すように、孔４８とピン３３の接
触点は点６６に移動する。そしてさらにホルダ３５を締
め付けると、振子部材３２はさらに揺動し、第６図に示
すように爪３１は加工物１Ｂと、また、振子部材３２の
接触端面４９はホルダ突出部４５の斜面４６とほぼ全面
的に接触し、振子部材３２のホルダ３５に近い背面６１
は一定の隙間ｂ　（この隙間すは孔４８とピン３３の各
直径の差に等しいかそれより小さい）を隔ててホルダの
基部４３と相対している。このとき、ピン３３は孔４８
内側の前記背面６１に最も近い点６７で振子部材８２と
接触し、点８７、ピン中心５９、孔中心８０は略チャッ
ク中心線１に平行な直線６９上にある。従って加工物１
６は上述した振子部材３２の揺動過程でチャック本体側
に引き込まれ（矢印６８）、ストッパ３８に当接する。

ここで、さらにホルダ３５を締め付けると、斜面４６が
振子部材３２の接触端面４９を押し、且つ該接触端面４
９がピン８３と孔４８の接触点θ７の延長線り上より前
方に位置しているために、振子部材３２は矢印６３方向
に揺動させられている方向に力を受け、更にこのとき、
斜面４６により振子部材３２の接触端面４９側が前方に
滑り易くなって揺動を助ける。いま、この際の締付力を
Ｅ１押出力をＦとすると、Ｅ、　　Ｆの合成力Ｇの鉛直
方向成分は加工物１６を締付ける力となり水平方向成分
はスプリング５０の弾性力に打ち勝ってピンと孔との接
触点６７を支点として加工物１６をストッパ３８に押圧
する力Ｈを発生する。従って爪３１はその全長に亘って
加工物１６に完全に接触して強く締め付けると同時に加
工物端面２２はストッパ３８に強く押圧され、その結果
、加工物１６は３本の爪３１とストッパ３８によって強
固に保持される。

装置組立時、各爪３１先端をダミー４２を用いてチャッ
ク中心線１に平行な円弧状に成形し、また、各ストッパ
３８先端をチャック中心線１に対し鉛直面内にあるよう
に加工しであるので、加工精度が向上し加工物１６を両
端から旋盤加工したときの芯ずれ１７（第１７図参照）
および加工物端面２２の直角度の狂いを最小限に抑制で
きる。

なお、前述の説明において、加工物１６をチャックに取
り付ける際、加工物端面２２とストッパ当接面３９の間
に１〜２ＩＩＩ１１の隙間を設けるとしたが、この隙間
がゼロになるように加工物１６を取り付けてもよく、こ
の場合は第４図の締付開始より加工物１Ｂをストッパ当
接面３９に押圧する力が作用し加工物端面２２は常にス
トッパ３８に当接している。従ってホルダ３５突出部斜
面４Ｂおよび振子部材３２の反チャック中心側接触端面
４９を必ずしも斜面に形成する必要はなくチャック本体
前面２３に直交するように形成してもよい。

又、前記非接触部４９゛は、斜面４Ｂに形成するように
しても、又は接触端面４９と斜面４Ｂの両方に形成する
ようにしても良く、更にその形状及び範囲は任意に選定
できる。例えば第１２図に示すように、ホルダ３５の内
側隅部に形成する四部４７を、延長線りより環チャック
本体側まで及ぶ大きな切欠き部４７゛とすることによっ
ても同様の作用効果を奏する。

また、前述の説明ではピン３３が振子部材３２の孔４８
を貫通しホルダ３５に固定されると述べたが、振子部材
３２の両側にピンを突設し、このピンがホルダ３５のブ
ラケット４４に設けた孔を貫通するようにしてもよく、
さらに、ピン３３の断面形状を円形にする代りにピン３
３と孔４８が接触する部分だけを円弧にしそれ以外の部
分を角形、その他の形状にしてもよい。

またさらに、スプリング５０はコイルばねを使用する代
りに別の構造のもの、例えば板ばね、ねじりばねなどを
用いてもよい。

本発明の第２の実施例を第７図および第８図に示す。こ
の例は、本発明のクランプ装置をマシニングセンタ用の
４連油圧チャック７０，７０，７０゜７０に適用したも
ので、各チャック７０はベース７２に内蔵された図示し
ない油圧シリンダによって締付け駆動される。

本発明の第３の実施例を第９図ないし第１１図に示す。

この例は、中空円筒形の加工物ｌｅａをクランプするた
めのもので、冬瓜３１ａは振子部材３２ａの反チャック
中心側に取り付けらべ、振子部材３２ａのチャック中心
側端面に接触端面４９ａが形成され、この接触端面４９
ａは、ホルダ３５ａのチャック中心側に設けた突出部４
５ａの斜面４８ａに係合し、スプリング５０は孔４８よ
・り反チャック中心側に寄った位置に配置されている。

また、各ストッパ３８はチャック本体前面２３の外周に
寄った位置に配置される。ダミー４２ａは内側を真円加
工したリング状に形成され、爪３１成形時は、ダミー４
２ａを各ホルダ３５ａ、３５ａ、３５ａの外側に嵌合し
、各爪３１ａ先端は外方に向って張り出した円弧状に成
形され、加工物ｌｅａをクランプする際、冬瓜３１ａは
外方に張り出して加工物１ｆｉａを固定する（矢印７３
参照）。

なお、本発明は前述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更
を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上に述べたごとく本発明は次の優れた効果を発揮する
。

（１）　　振子部材をホルダに揺動可能に支持し締付前
、スプリングを用いて振子部材爪取付側をチャック前方
に押圧した状態がらボルダ突出部で振子部材をチャック
半径方向に締め付けるので、振子部材は揺動しながら加
工物をストッパに当接するまでチャック本体側に引き込
み、爪先端はその全長に亘って加工物を均一に締め付け
る。更に、締め付け状態においても加工物をストッパに
押圧するように振子部材を回動させる力が作用する。従
って加工物は爪とストッパによって強固に保持される。

（１ｉ）第０）項の結果、切削加工の精度が向上し芯ず
れを大幅に縮少でき（１／１００＋ｍ以内）、加工物端
面の直角塵をほぼ９０度に加工することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図の上半分は第２図におけるＡ方向からの切断矢視図
、第１図の下半分は同じくＢ方向からの矢視図、第２図
は第１図における■−■方向からの矢視図、第３図は第
１の実施例の組立要領の説明図、第４図ないし第６図は
本装置の作動説明図、第７図及び第８図は本発明の第２
の実施例を示し、第７図は本装置を取り付けた複合機械
用４連チヤツクの平面図、第８図は第７図における■−
■方向からの矢視図、第９図ないし第１１図は本発明の
第３の実施例を示し、第９図の上半分は第１Ｏ図におけ
るＣ方向からの切断矢視図、第９図の下半分は同じくＤ
方向からの矢視図、第１０図は第９図におけるＸ−Ｘ方
向からの矢視図、第１１図は第３の実施例の組立要領の
説明図、第１２図は本発明の非接触部の形状例を示す説
明図、第１３図は従来のスクロールチャックの切断側面
図、第１４図は第１３図におけるＩＦ／−ＸＷ力方向ら
の矢視図、第１５図は従来の油圧、または空圧チャック
の切断側面図、第１６図および第１７図は一般的な旋盤
加工の手順を示す説明図、第１８図は従来のクランプ装
置の不都合な作動状態の説明図である。 図中、１はチャック中心線、３はチャック本体、５はマ
スタージョー、２３はチャック本体前面、３１，３１ａ
は成形爪、３２．３２ａは振子部材、３３はピン、３５
．３５ａはホルダ、３８はストッパ、４５　、４５ａは
突出部、４Ｅｉ、４８ａは斜面、４９．４９ａは接触端
面、４９°、４９ａ’は非接触部を示す。 筒７図 第８図 第１２図 凹 Ｕコ 彎−醜 峡 区 卜 （〒− 峡 区　　　　　　　　− の ！− 峡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）一方の端部に着脱可能に爪を取り付け他方の端部に
   接触端面を形成した振子部材と、チャック半径方向に一
   斉に駆動される複数のマスタージョー前面にそれぞれ取
   り付けられ前記振子部材の接触端面をほぼチャック半径
   方向に押圧する突出部を有しさらに前記振子部材をチャ
   ック本体前面にほぼ平行な軸線の周りに揺動可能に且つ
   揺動時の軸線を移動可能に支持したホルダと、該ホルダ
   と前記振子部材間に配置され振子部材の爪取付側を常時
   チャック前方に押圧するスプリングと、加工物端部を受
   け止めるためチャック本体前面に取り付けたストッパと
   を備え、前記爪先端の円弧状端面がチャック中心線にほ
   ぼ平行になるように前記振子部材が揺動したときに前記
   振子部材端部の接触端面に当接する押圧面を前記突出部
   に形成し、且つ前記接触端面と押圧面の少なくとも一方
   において、チャック本体側端部位置から、少なくとも前
   記ピン及びピン孔の周面の最もチャック本体寄り位置を
   チャック中心線に対して直角方向に延長させた位置まで
   の間を、非接触部としたことを特徴とする旋盤などのチ
   ャックにおける引込式クランプ装置。