JP4983584B2 - 揺動形チャック - Google Patents

Description

本発明は、先端に把握爪を装着した爪開閉部材を、チャック半径方向に揺動させて把握爪を把持・開放動作を行なうようにした揺動形チャックに関する。

従来、チャック本体に、支持軸により枢支した複数の爪開閉部材がチャック半径方向に揺動可能に設けられ、各爪開閉部材の先端には把握爪が装着され、チャック本体のチャック軸線上に前後摺動可能に設けられた爪開閉部材を支持する駆動部材のチャック軸線方向移動と、各爪開閉部材に摺動可能に設けられた作動部材の付勢力により、各爪開閉部材をチャック半径方向に揺動させて把握爪の把持・開放動作を行なうようにしたチャックとして、例えば、非特許文献１に記載の揺動形コンペンセーティングチャックや、特願２００７−１１８１９６に記載のチャックが知られている。

「豊和工業 豊和パワーチャックカタログ ＣＡＴ．４０５３Ｌ」、豊和工業株式会社、Ｐ４９

特願２００７−１１８１９６に記載の揺動形チャックは、爪開閉部材、駆動部材等の各可動部の摺動抵抗や、把握爪の質量増による負荷の増加により作動部材による付勢力が不足したり、潤滑油の不足や劣化、錆や磨耗による粉塵の発生などにより各可動部の摺動部に齧り付きが生じて各可動部が固着してしまった場合には、把握爪が所定の位置まで開放されないため、ワークの着脱に支障をきたすおそれがあった。特にロボットやオートローダーによるワークの自動着脱を行なう際に、ロボットやオートローダー位置決め精度によっては、ワークの取付時に把握爪とワークが干渉して取付不能になるおそれがあった。その対策として、作動部材による付勢力の増強が考えられるが、爪開閉部材の被係合部と駆動部材のカム面との接触面圧増加による両部材の摩耗増加と、付勢力が駆動部材の把持動作を妨げる方向に作用する為、把握力の低下を招くおそれがあり好ましくない。
本発明は、上記問題点に鑑み、把握爪の開放動作を確実・円滑にしてワークの着脱を容易に行なえるようにした揺動形チャックを提供することを目的とする。

本発明は、チャック本体に、支持軸により枢支した複数の爪開閉部材がチャック半径方向に揺動可能に設けられ、各爪開閉部材の先端には把握爪が装着され、チャック本体のチャック軸線上に前後摺動可能に設けられ、外径に傾斜面を有するカム部材をチャック半径方向に摺動自在に備えると共に、カム部材の傾斜面で爪開閉部材の後端部分を支持する駆動部材のチャック軸線方向移動と、各爪開閉部材に摺動可能に設けられた作動部材の付勢力により、各爪開閉部材をチャック半径方向に揺動させて把握爪の把持・開放動作を行なうようにした揺動形チャックにおいて、把握爪の開放動作手段の中に、各爪開閉部材がカム部材で支持される後端部分の前方に顎部を形成し、駆動部材のチャック軸線方向移動により該顎部を前記カム部材の前端面に設けた押圧面で押圧して、各爪開閉部材に装着した把握爪を強制的に開放動作させる強制開放機能を備えたことを特徴とする（請求項１）。

また、本発明の前記爪開閉部材の顎部は、曲面で形成された凸部が設けられていることを特徴とする（請求項２）。

本願の請求項１の発明によれば、爪開閉部材、駆動部材等の各可動部の摺動抵抗や、把握爪の質量増による負荷の増加でバネ部材による付勢力が不足したり、各可動部の摺動部に齧り付きが生じ各可動部が固着したりしても、把握爪の開放動作に係る推力として作動部材の付勢力以外に、爪開閉部材とカム部材の係合による把握爪の強制開放手段を備えたことにより、把握爪の開放動作が確実に行なわれ、ワークの着脱を容易に行なうことができる。
また、前記各爪開閉部材に顎部を形成し、駆動部材のチャック軸線方向移動により該顎部を前記カム部材に設けた押圧面で押圧して、各爪開閉部材に装着した把握爪を強制的に開放動作させるようにしたことで、各把握爪を確実に開放させることができる。
また、本願の請求項２の発明によれば、前記爪開閉部材の顎部は、曲面で形成された凸部が設けられているので、各把握爪の開放動作を円滑に行うことができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。揺動形チャック１（以下、チャック１）のチャック本体２は、フロントボディ３とバックプレート４とから構成されている。フロントボディ３とバックプレート４は、夫々内側中央部分が窪んでおり、フロントボディ３の後部は、図示しない取付ボルトによってバックプレート４で塞がれて、中心部に円筒状内部空間５ａと矩形内部空間５ｂから成る内部空間５が形成されている。円筒状内部空間５ａは、後述する駆動部材９の構成部材であるカム部材１４の収容部となっており、その回りには円周方向に等間隔で放射状に配置した複数（本願実施の形態では３つ）の前記矩形内部空間５ｂが穿設されている。バックプレート４には、フロントボディ３との嵌合部にシール部材６が設けられ、外部からの切削液等の浸入と内部空間５内部に溜められた潤滑油の流出を防いでいる。

フロントボディ３とバックプレート４のチャック軸線ＣＬ上には夫々支持孔７，８が穿設されており、夫々の支持孔７，８に跨って、駆動部材９がチャック軸線ＣＬ方向に前後摺動自在に装着されている。駆動部材９は、外径にはフランジ部１０ａを、内側には段付孔１０ｂを設けた筒状部材１０とねじ部材１１とナット部材１２と締付部材１３とカム部材１４とから構成されている。カム部材１４は、筒状部材１０の中間部外周に、締付部材１３と筒状部材１０のフランジ部１０ａによりチャック半径方向に摺動自在に挟着されている。カム部材１４の外径には、爪開閉部材２８の後端部分の作用部２８ａに係合する傾斜したカム面１４ａが形成され爪開閉部材２８を支持している。

筒状部材１０の中心部のチャック軸線ＣＬ上に穿設された段付孔１０ｂの大径孔１０ｃには、フロントボディ３に穿設された支持孔７をフロントボディ３前面から塞ぐように、案内部材１５が挿通され、その段付外径部１５ａを支持孔７の前部段付孔７ａに嵌挿し、取付ボルト１６でフロントボディ３に固定されている。案内部材１５のチャック軸線ＣＬ上に穿設された収容孔１７には、バネ部材１８とその推力によりチャック軸線ＣＬ方向前方へ付勢された軸部材１９が摺動自在に嵌挿され、軸部材１９は、案内部材１５に取付ボルト２０で固着されたガイド部材２１の端面２１ａにより衝止され、その先端部１９ａは、ガイド部材２１の貫通孔２１ｂによりガイドされている。軸部材１９は、先端部１９ａをワークＷのセンタ孔ＣＨに挿入することで、ワークＷをセンタ孔ＣＨ基準で加工可能にするために設けられたチャック内のセンタ１９である。筒状部材１０は、案内部材１５に嵌着されたキー２２によって、チャック軸線ＣＬ方向に前後摺動可能に回動される。

案内部材１５とフロントボディ３の嵌合部、および軸部材１９の摺動部には、夫々シール部材２３，２４を介在させて外部からの切削液等の浸入と内部の潤滑油の流出を防止している。また、締付部材１３とバックプレート４の嵌合部である支持孔８、締付部材１３と筒状部材１０の嵌合部、および筒状部材１０とフロントボディ３の嵌合部である支持孔７にも夫々シール部材２５，２６，２７を介在させて内部空間５内部の潤滑油の流出を防いでいる。

フロントボディ３の中心部に、円周方向に等間隔で放射状に配置された３つの矩形内部空間５ｂは、爪開閉部材２８の収容孔２９となっている。各収容孔２９は、前方へ開放するように設けられた開口部３０を備えている。各収容孔２９には、各爪開閉部材２８が収容されている。

各爪開閉部材２８は、フロントボディ３に穿設された収容孔２９を横切るように設けた支持軸３１により、チャック半径方向に揺動可能に枢支されており、各収容孔２９の開口部３０から突出する先端には、把握爪３２が取付ボルト３３で固定されている。各爪開閉部材２８の後端部はカム面１４ａに係合する作用部２８ａとなっており、駆動部材９に挟着したカム部材１４の後退でカム面１４ａと作用部２８ａを係合させ各爪開閉部材２８をチャック半径方向内側に揺動して把握爪３２を把持動作させるようになっている。各爪開閉部材２８の作用部２８ａの前方には、曲面で形成された凸部２８ｃを設けた顎部２８ｂが形成されている。

各爪開閉部材２８の後端には、内装するバネ部材３６によってチャック半径方向の外側に向かって付勢される作動部材３４が備えられ、各爪開閉部材２８の後端部の作用部２８ａはバネ部材３６の推力によりカム部材１４のカム面１４ａに押付けられている。作動部材３４の摺動部材３５の先端はフロントボディ３に螺着したねじ部材３７にて衝止されている。作動部材３４の作用により、カム部材１４が前進すると爪開閉部材２８はチャック半径方向外側に揺動して把握爪３２を開放動作させる。作動部材３４には、爪開閉部材２８の開放動作の他に、各爪開閉部材２８の開放時にチャック半径方向に摺動自在なカム部材１４の中心を、チャック軸線ＣＬ上に支持する役割（センタリング機能）も持たせている。

各爪開閉部材２８の先端部分は球面部３８に形成されており、収容孔２９の開口部３０には、各爪開閉部材２８の球面部３８をガイドするガイド部材３９が挿入されている。ガイド部材３９は、爪開閉部材２８の先端部分側の球面部３８と相対的に摺動可能な球面形状の内周面４０を備えている。収容孔２９の開口部３０とガイド部材３９の嵌合部、およびガイド部材３９の内周面４０と爪開閉部材２８の球面部３８との摺動部には、外部からの切削液等の浸入や内部空間５からの潤滑油の流出を防止するためのシール部材４１，４２が夫々介在してある。

以上のように構成されたチャック１は、チャック本体２に備えた取付ボルト４３により旋盤等の主軸部４４前端に固着され、主軸部４４の回転と共にチャック本体２が回転するようになっている。そして、主軸部４４後端に設置された回転シリンダ(図示しない)のピストン(図示しない)にコネクチングロッド４５を介して駆動部材９が連結され、ピストンの作動により駆動部材９がチャック軸線ＣＬ方向に前後移動するようになっている。

把握爪３２の把持・開放動作について説明する。各把握爪３２の把持は、ピストンを作動させて駆動部材９を後退させることにより、カム部材１４のカム面１４ａで各爪開閉部材２８の作用部２８ａが、支持軸３１を中心に回動してチャック半径方向外側に押上げられ、各爪開閉部材２８が揺動し、把握爪３２がチャック半径方向内側に移動して行なわれる。各把握爪３２は、ワークＷを把握し図２に示した状態で把握爪３２の把持動作は完了する。

各把握爪３２の開放は、ピストンを作動させて駆動部材９を前進させることにより行なわれる。駆動部材９を前進させるとカム部材１４のカム面１４ａが各爪開閉部材２８の作用部２８ａから離れてピストンの駆動力が断たれる。カム面１４ａの前進とともに爪開閉部材２８の作用部２８ａは、作動部材３４の付勢力によって支持軸３１を中心に回動してチャック半径方向内側に押し下げられ、各爪開閉部材２８が揺動し、把握爪３２がチャック半径方向外側へと移動する。さらに前進した駆動部材９は、筒状部材１０のフランジ部１０ａがフロントボディ３の内側端面３ａで衝止され、図３に示した状態で把握爪３２の開放動作は完了する。

チャック１は、図４に示すように作動部材３４の付勢力不足や、爪開閉部材２８の固着が発生して各把握爪３２が所定の位置まで開放されなくても、駆動部材９の前進によりカム部材１４の押圧面１４ｂで、各爪開閉部材２８に形成した顎部２８ｂの凸部２８ｃを押圧して、各爪開閉部材２８を強制的に揺動させて各把握爪３２が開放動作するようになっている。

以上のように構成したチャック１は、各把握爪３２を所定の位置まで確実に開放させることができるのでワークＷの着脱が容易に行なえ着脱作業が効率よく行なえる。特にロボットやオートローダーによる長尺ワークの自動着脱を行なう際に、ロボットやオートローダーの高い位置決め精度を必要としないので自動化を計りやすい。
また、各爪開閉部材２８に形成された顎部２８ｂの凸部２８ｃは、曲面で形成されているので、当接するカム部材１４の押圧面１４ｂと滑らかに線接触させることができ、把握爪３２の開放動作を円滑に行うことができる。
また、本実施形態の解決手段は簡単な構造なので低コストで実施可能である。

尚、曲面で形成された凸部２８ｃは、本実施形態のように爪開閉部材２８に一体成形しても良いし、別体として爪開閉部材２８に形成された顎部２８ｂに固着してもよい。そうすることにより既存の揺動式チャックの爪開閉部材２８を流用して使用することが可能となり経済的である。
また、曲面で形成された凸部２８ｃは、本実施形態のように爪開閉部材２８に形成された顎部２８ｂに被押圧部として設けても良いし、顎部２８ｂを平面とし、押圧部であるカム部材１４の押圧面１４ｂに設けても良い。

本発明の実施の形態を示すチャックの正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図で、把握爪の把持状態を示した図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図で、把握爪の開放状態を示した図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図で、把握爪が所定の位置まで開放されない状態を示した図である。

符号の説明

１ チャック
２ チャック本体
９ 駆動部材
１４ カム部材
１４ａ カム面（傾斜面）
１４ｂ 押圧面
２８ 爪開閉部材
２８ａ 作用部（後端部分）
２８ｂ 顎部
２８ｃ 凸部
３１ 支持軸
３２ 把握爪
３４ 作動部材
ＣＬ チャック軸線
Ｗ 加工物
ＣＨ センタ孔

Claims (2)

1. チャック本体に、支持軸により枢支した複数の爪開閉部材がチャック半径方向に揺動可能に設けられ、各爪開閉部材の先端には把握爪が装着され、チャック本体のチャック軸線上に前後摺動可能に設けられ、外径に傾斜面を有するカム部材をチャック半径方向に摺動自在に備えると共に、カム部材の傾斜面で爪開閉部材の後端部分を支持する駆動部材のチャック軸線方向移動と、各爪開閉部材に摺動可能に設けられた作動部材の付勢力により、各爪開閉部材をチャック半径方向に揺動させて把握爪の把持・開放動作を行なうようにした揺動形チャックにおいて、把握爪の開放動作手段の中に、各爪開閉部材がカム部材で支持される後端部分の前方に顎部を形成し、駆動部材のチャック軸線方向移動により該顎部を前記カム部材の前端面に設けた押圧面で押圧して、各爪開閉部材に装着した把握爪を強制的に開放動作させる強制開放機能を備えたことを特徴とする揺動形チャック。
2. 前記爪開閉部材の顎部は、曲面で形成された凸部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の揺動形チャック。

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