JPS6344484B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、工作機械に用いるチヤツクに関する
ものであり、近年の高速回転化傾向に伴う高回転
域においても、強大な把握力と高い把握精度の得
られる機能を備えたチヤツクに関するものであ
る。

【従来の技術】

従来の中実チヤツク構造は、ボデイの半径方向
内方部位に相当するジヨウの内方部分にプランジ
ヤと噛合する噛合手段を備えるものであり、第１
図乃至第４図示の如きである。さらに中空チヤツ
ク構造は、ボデイの軸線方向後方部位で且つ半径
方向内方部位に相当するジヨウの後方内方部分に
プランジヤと噛合する噛合手段を備えるものであ
り、例えば特開昭55−106707号公報記載のFig１
乃至Fig４図示の如きである。 しかし、前者及び後者いずれの噛合手段におい
ても、ジヨウ側の噛合部強度とプランジヤ側の噛
合部強度とには著しい差があり、この力学的な強
度差を解消することは、構造的制限から困難であ
るとされていた。 しかも、この力学的な強度差は、把握力が増大
するに伴つてさらに拡大する傾向にあることから
高回転域において特に問題となる課題であつた。

【発明が解決しようとする課題】

本発明は、係る従来チヤツクの欠点をみごとに
解決するものであり、噛合手段の構造を構造力学
的側面から究明することによつて合理的な形状の
組合せとなし、軽量で高剛性の強力なジヨウ及び
歪の極めて少ない強力なプランジヤを得ることに
主眼がある。

【課題を解決するための手段】

しかるに本発明は、後述する如き特殊なボデイ
の構造及び特殊なジヨウの構造並びに特殊なプラ
ンジヤの構造になすと共に、これら三者の係合関
係を力学的に合理性のある組合せの構造となさし
めたもので、その特徴とするところは、ジヨウの
後方に切断端面形状Ｔ字形の突出部を備え、該突
出部が楔部材と該楔部材に直交する補強部材とか
らなり、且つ該補強部材がボデイに形成したスロ
ツト溝に収容される部分を備える形状になされて
いる点にある。特に、ボデイにスロツト溝を設
け、該スロツト溝に前記補強部材を収容してこれ
を補強しようとする着眼点は、全く新規であり、
後述する通りの強大な把握力が得られる著効を奏
する点で重要な構成要件のひとつである。

【作用】

第７図と第８図を用いてその作用を説明する
と、被加工物を把握することによつて発生するジ
ヨウ後方の突出部１２に働く作用力は、曲げ負荷
分力と面圧負荷分力とに分かれ、その曲げ負荷
は、もつぱらに補強部材６０で荷担するものとな
し、その面圧負荷は、もつぱらに楔部材５０で荷
担するものとなすのである。そして、強力把握に
伴つて増大する曲げ負荷の増加分を完全に荷担す
べく、補強部材６０がスロツト溝１１に収容され
る部分を備える形状となして該補強部材６０を完
全に補強するものである。

【実施例】

本発明に係るチヤツクの一例を第５図乃至第９
図を用いて詳述する。 第５図は三つ爪チヤツクの縦断面図、第６図は
そのボデイ１を斜め方向から見た拡大部分図、第
７図はマスタージヨウ２の斜視図、第８図は第５
図のＹ−Y′線切断拡大図、第９図はプランジヤ
４の斜視図である。 第６図に示す如く、ボデイ１には矢印Ｚ方向か
ら半径方向へマスタージヨウ２を嵌挿するための
案内溝１０が３方向等分（１方向のみ図示す）に
設けられているのほか、案内溝１０の溝底には該
溝幅よりも狭く且つ半径方向外方寄りに適量の肉
厚部Ｗを残す一定長さＫで幅Ａのスロツト溝１１
が設けられており、該スロツト溝１１には第７図
に示すマスタージヨウ２の突出部１２を構成する
補強部材６０の一部が収容されるようになされて
いる。 このさい該スロツト溝幅Ａは、第８図示のよう
にプランジヤ４のウエツジ部外周溝の幅Ｂと近似
的に等しくなすことが、プランジヤ４の外周面Ｇ
をボデイ中心の穴の内周面Ｆで支持して後述する
ベアリング面を形成するに際し望ましい。他方前
記外周面Ｇと前記内周面Ｆとの隙間は、プランジ
ヤ４が軸線方向に摺動可能な範囲で最小に設定し
把握精度を保持するものである。 以上の実施例において、把握力を従来にないよ
り強力なものとなすための工夫は、前記マスター
ジヨウ２の後方内方部分に備える突出部１２の力
学的な剛性と強度を増大させるにある。 これについての具体的な一例を第７図にもとづ
いて説明する。図示の如くマスタージヨウ２に
は、その後方内方寄りに突出部であるところのウ
エツジ部１２が設けてある。該ウエツジ部１２
は、第９図に示すプランジヤ４のウエツジ溝５と
噛合するときに楔作用を発生する楔部材５０と、
該楔部材に直交しこれを力学的に補強する補強部
材６０とからなる切断端面形状Ｔ字形に形成され
ていて、楔部材５０はもつぱらに噛合時の面圧負
荷を荷担し、補強部材６０はもつぱらに噛合時の
曲げ負荷を荷担する。 しかるに、要求される補強部材６０の形状は、
噛合時における曲げ負荷に有効なるようその断面
係数Ｚが大なるものであること、即ち力学的計算
式で説明すれば、幅をＣとし、高さをＬとしたと
き、Ｚ＝CL²／６（Ｃ，Ｌは第７図示）における
Ｌを大きくすることである。 本実施例は、ボデイ１の半径方向内方寄りにス
ロツト溝１１を形成し、該スロツト溝１１に収容
される部分を備える形状の補強部材６０となすこ
とにより、前述した寸法Ｌを極めて大きくできる
工夫をなしたものである。この際、補強部材６０
の外方端面の形状を第７図の如き直線とせずに、
加工が困難であることを別にすれば、力学的に合
理性のある曲げモーメント線図曲線に類似させる
とよい。 これに反し、特開昭55−106707号公報記載の発
明に係る楔かぎ片１０の形状は、楔面１０ａとう
ね状隆起１０ｂとをもつ断面凸状に形成されたも
のであり、楔かぎ片１０の半径方向厚さを大きく
することで前述の曲げ負荷を荷担するものであ
る。しかるに、曲げ負荷を荷担するに最も有効な
うね状隆起１０ｂの隆起量が激減することから、
強力な把握力は得られないものとなるのである。 従つて、本実施例に関する第７図示のマスター
ジヨウと比べたとき、その曲げ負荷は断然に小さ
なものとなるのである。 把握力を従来にないより強力なものとなすため
のもうひとつの工夫について、プランジヤの構造
を基にし説明する。 先ず、従来のチヤツクにおけるプランジヤ構造
について第１図乃至第４図を用い、詳しく説明す
る。 第１図は三つ爪チヤツクの上部縦断面図であつ
て、第１５図に示す如くボデイ１′の半径方向に
３等分の放射線状案内溝１０′を設け、該案内溝
１０′に第２図示のマスタージヨウ２′が摺動自在
に嵌挿される。そして、マスタージヨウ２′の前
方（ボデイ１′の前方Ｒ及びＳ側）にはトツプジ
ヨウ３′が図示しないボルトで固着され、またボ
デイ１′中心の穴にはプランジヤ４′が軸線方向の
摺動を自在になし嵌挿されている。 しかして、プランジヤ４′の外周にも第３図に
示す如き３方向等分（１方向のみ図示す）にウエ
ツジ溝５′が設けてあり、マスタージヨウ２′の内
方に設けられているウエツジ部２′ａと噛合する。
該噛合状態の詳細が第１図のＸ−X′線切断拡大
図である第４図に示されている。 係るジヨウの内方部分に噛合手段を備えた構造
のチヤツクは、以下の作用的欠点をもつている。 今トツプジヨウ３′で図示しない被加工物の外
径を把握するための作動を行うと、マスタージヨ
ウ２′のウエツジ部２′ａには、矢印Ｐなる力が半
径方向外方へ作用し、この力Ｐの作用によりプラ
ンジヤ４′のＴ字形ウエツジ溝４′ａの頚部４′ｂ
には、ボデイ１′の穴との接触が離合する部分Ｑ
を基点として曲げモーメントＭが矢印方向に作用
する。しかして更に作用力Ｐが増大すると該部分
は応力の集中を受けジグザグ線６の如き破損が進
行する。当然ながら、離合する部分Ｑを基点にし
ないときは、Ｔ字形ウエツジ溝４′ａの最も脆弱
な切欠き部位から45度方向へ向けジグザグ線６の
破損が進行する。 叙上の従来チヤツク構造に対し本実施例のもの
は、第８図示の如く、プランジヤ４の顎部外周面
Ｇをボデイ１の穴の内周面Ｆで支えてベアリング
面を形成する構造となし、前記曲げモーメントＭ
の作用を阻止する工夫によつて前記のジグザグ線
６による破損を完全に防止するものである。 本実施例に関するプランジヤ４のウエツジ部
は、第９図に示す如くウエツジ溝５の端縁部まで
円弧に形成され、ボデイ中心の穴の内周面Ｆと充
分に接触するようになされるものが、前述したベ
アリング面の形成から望ましい。若し前記マスタ
ージヨウ２との噛合関係によつてこの円弧の一部
を切削する場合でも、第１０図に示す如く切削巾
Ｈは、マスタージヨウ２のウエツジ巾Ｄより小さ
くすれば同様なベアリング面の作用効果が得られ
るものとなる。

【作用】

本実施例は以上の如く構成されていて、図示し
ないシリンダを作動せしめトツプジヨウ３で被加
工物の外径を把握すると、マスタージヨウ２のウ
エツジ部１２には半径方向の力が作用する。しか
して該作用力は、プランジヤ４のウエツジ溝５の
顎面Ｔを押圧破壊する作用分力（面圧負荷）と、
マスタージヨウ２のウエツジ部１２を曲げ破壊す
る作用分力（曲げ負荷）とに分かれる。 これをマスタージヨウ２の強度について検討し
てみるに、楔部材５０の力学的強度は、前記面圧
負荷に耐えるに充分な寸法の形状であればよく、
補強部材６０の力学的強度は、前記曲げ負荷に耐
えるに充分な寸法の形状であればよいのである。
本実施例のウエツジ部１２を構成する補強部材６
０は、ボデイ１のスロツト溝１１に収容される部
分を備える形状になされている特徴を有している
ことから、相当に大きな断面係数Ｚのものまでが
得られ、過大な曲げ負荷にも充分耐え得るもので
ある。 他方前記作用力をプランジヤ４の強度について
検討してみるに、該プランジヤ４の形状は前述の
面圧負荷をウエツジ溝５の顎面Ｔで受け止めるに
充分な寸法になされている。しかし、さらに負荷
を増加させると前記顎面の顎部自身は、第４図に
示す如き矢印方向の曲げモーメントＭを受け半径
方向外方への曲げが発生する。係る場合には、顎
部の外周面Ｇをボデイ穴の内周面Ｆで支えてベア
リング面が形成されるため、第４図のジグザグ線
６の如き破損が進行することは全くなく、面圧負
荷による単なる圧縮応力として顎部に作用するも
のとなるのである。しかるに、係るベアリング面
は、プランジヤ４の移動範囲全域で形成される構
造になされることが望ましいのは勿論のことであ
る。 本実施例において、ボデイ１に穿設されるスロ
ツト溝１１及びウエツジ溝５並びにマスタージヨ
ウ２のウエツジ部１２の各寸法的関係は、第８図
においてＤ＞Ｂ＞Ｃであり、且つＣ＜Ａ＜Ｄなる
関係が成立するようになされる。またマスタージ
ヨウ２におけるウエツジ部１２の丈長Ｌの最大長
さは、ジヨウ長さｌの半分程度になされる。この
理由は、力学的に充分な強度の断面係数を得ると
共にウエツジ部１２をより軽量となし、遠心力に
よる把握力の減少を最小限にすることにある。さ
らにまた、ボデイ１におけるスロツト溝１１は、
半径方向の外方寄りに適量の肉厚部Ｗを残す形状
になしてボデイ剛性の低下を防止し、更に回転中
プランジヤ４またはマスタージヨウ２のウエツジ
部分１２が万一に破損しても、該破損片が外部に
飛散しないようなしてある。

【他の実施例】

他の実施例として、プランジヤのウエツジ溝形
状は、第８図示例の如き単なるＴ字形をなすもの
のほかに、第１１図に示す形状の如く切欠きＮを
形成し、顎面Ｔへ作用する力による集中応力の分
散を図り極部破損を防止するとか、また第１２に
示す形状の如くウエツジ溝５に向け厚さが漸減す
る直線或いは曲線からなる顎部に形成し、負荷で
ある曲げモーメントＭに対応した合理的な形状を
得るとかして、より一層の強度的な安全度を高め
るようになすことができる。 さらに、ジヨウのウエツジ部は、第７図示例の
如き楔部材が、その途中で中断されたもののほ
か、第１３図、第１４図に示す如く、ジヨウの前
方まで完全に開設されるようになして、ジヨウの
半径方向の移動量を大きくしたり、その加工を容
易になすものであつてもよい。また第７図示例の
如き後方内方寄りに設けたものに限らず、本発明
の作用効果が得られる後方中央であつてもよいの
は勿論のことである。

【発明の効果】

本発明は、叙上のように構成され、ジヨウにお
いては、その外形形状の特徴から従来にない軽量
で強力なものが得られるのであり、プランジヤに
おいては、力学的に弱くなる箇所をボデイの剛性
で特に補強することができるから、これまた従来
にない強力なものが得られるのであり、ボデイに
おいては、半径方向の外方寄りに適量な肉厚部を
残すスロツト溝を設ける工夫により何等剛性に影
響されないものとなるのである。さらにこれらを
力学的に合理性のある組合せに構成することによ
り得られたチヤツク構造は、従来のものに比べ力
学的な強度の均衡が図られており、大幅に剛性が
向上し、強力な超把握力が得られ、把握精度の飛
躍的な向上が図られるものとなるのである。 さらにボデイのスロツト溝にジヨウの補強部材
が収容できる構造は、チヤツクのボデイ厚さを極
めて薄くすることができるのほか、プランジヤの
軸線方向移動量を大きくできることから、半径方
向へのジヨウ移動量が大きくなる著効を奏するの
である。そして把握力の向上は、特に切削速度の
スピードアツプと、このスピードアツプに伴う精
度の低下防止に有効である。しかも軽量化された
ジヨウは、高回転域における慣性力の減少にも優
れた性能を発揮する著効を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は従来の構造を示すもので、第
１図はチヤツクの上部縦断面図、第２図はマスタ
ージヨウの斜視図、第３図はプランジヤの部分斜
視図、第４図は第１図のＸ−X′線切断拡大図、
第５図〜第１４図は具体的な実施例を示すもので
第５図はチヤツクの縦断面図、第６図はボデイの
部分斜視図、第７図はマスタージヨウの斜視図、
第８図は第５図のＹ−Y′線切断拡大図、第９図
及び第１０図はプランジヤの部分斜視図、第１１
図及び第１２図はプランジヤのウエツジ溝形の他
の例を示す。第１３図、第１４図はマスタージヨ
ウの他の実施例を示す斜視図、第１５図は従来構
造を示すボデイの部分斜視図である。 １……ボデイ、２……マスタージヨウ、３……
トツプジヨウ、４……プランジヤ、５……ウエツ
ジ溝、１２……突出部（ウエツジ部）、１０……
案内溝、１１……スロツト溝、５０……楔部材、
６０……補強部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボデイと、該ボデイの軸線方向前方・後方へ
   摺動移動するプランジヤと、該プランジヤの摺動
   移動に連動しボデイの半径方向内方・外方へ摺動
   移動するジヨウとからなるチヤツクが、次のよう
   に構成されている被加工物保持用チヤツク。 (イ) 前記ボデイに設けるジヨウの案内溝の溝底に
   おいて、該溝底幅よりも狭い幅のスロツト溝１
   １が、ボデイの半径方向外方寄りに適量の肉厚
   部Ｗを残して形成されていること、 (ロ) 前記ジヨウの後方に切断端面形状Ｔ字形の突
   出部を備え、該突出部がプランジヤのウエツジ
   溝と噛合する楔部材５０と、該楔部材に直交す
   る補強部材６０とから形成されていること及
   び、 (ハ) 前記補強部材６０が、スロツト溝１１に収容
   される部分を備える形状になされていること。 ２ 前記ボデイの半径方向に中心線を備えるプラ
   ンジヤのウエツジ溝が、該ウエツジ溝の中心線に
   対し、屋根形の傾斜面に形成されている特許請求
   の範囲第１項に記載の被加工物保持用チヤツク。 ３ 前記楔部材５０と噛合する噛合箇所Ｔのプラ
   ンジヤ外周面Ｇが、これに接触するボデイ穴の内
   周面Ｆとの間でベアリング面を形成する特許請求
   の範囲第１項記載の被加工物保持用チヤツク。 ４ 前記ベアリング面がプランジヤの移動範囲全
   域で形成される特許請求の範囲第３項記載の被加
   工物保持用チヤツク。 ５ 前記プランジヤのウエツジ部における外周前
   方端面のカツト幅Ｈと、ジヨウの楔部材巾Ｄと
   が、Ｈ＜Ｄなる関係を有する特許請求の範囲第３
   項に記載の被加工物保持用チヤツク。 ６ 前記プランジヤのウエツジ溝において、前方
   寄り両側壁に集中応力の分散を図るための切欠き
   Ｎが備えられている特許請求の範囲第３項に記載
   の被加工物保持用チヤツク。 ７ 前記補強部材６０のジヨウ後方部位における
   丈長Ｌの最大長さをジヨウ全長ｌの半分に形成し
   てなる特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれか
   に記載の被加工物保持用チヤツク。 ８ 前記補強部６０の丈長Ｌを先端に向うに従い
   漸次小さく形成してなる特許請求の範囲第１項〜
   第７項のいずれかに記載の被加工物保持用チヤツ
   ク。