JP7308528B2 - チャック装置 - Google Patents

Description

この発明は、旋盤等に使用するチャック装置に関するものであり、特に、ワークを把持する把持爪の取付構造に関するものである。

旋盤等においてワークを把持するために種々のチャック装置が用いられる。例えば、特許文献１～３には、チャック本体の前部に設けた把持爪を径方向へ動かして、その把持爪によりワークの外周又は内周を掴むものが記載されている。

チャック本体の軸心と同心に、ドローバが軸心方向へ進退可能に設けられている。また、チャック本体には、軸心に対して傾斜する孔が把持爪と同数形成されており、その傾斜した孔内に軸状のチャッキングピンが摺動可能である。チャッキングピンの前端には、トップジョウ（把持爪）が設けられている。ドローバとチャッキングピンとはアクチュエータを介して接続されている。

チャック本体に対してドローバが軸心方向に後退すると、アクチュエータを介してチャッキングピンが後方へ引かれるようになっている。ワークの外周を掴むチャック装置の場合は、チャッキングピンが後方へ引かれることにより、トップジョウが径方向内側に動いてワークの外周部を掴み、そのワークを軸心と同心に把持する。そのとき、そのワークの後面がチャック本体に設けたストッパに密着し、正しい把持姿勢に維持されるようになっている。

特開２００８－２２１３６５号公報 特開２００２－１０３１０９号公報 特開２０１２－２１８１１７号公報

従来のチャック装置によると、異なる種類や大きさのワークを把持しようとすると、チャッキングピンに対して固定されているトップジョウを別のものに取り替える必要が生じる。トップジョウを取替える際には、固定ボルトを緩めて既に取付けられているトップジョウをチャッキングピンから取り外し、その後、別のトップジョウをチャッキングピンの先端に宛がって固定ボルトを締め付けて固定することとなる。

しかし、トップジョウの着脱には、チャッキングピンに対する固定ボルトの締め付けや緩めが伴うため、工具が必要である。トップジョウの着脱は、できる限り容易であることが望ましい。この点、特許文献３のチャック装置によれば、トップジョウが小型であるのでその脱着は幾分容易であるが、チャッキングピンの前面に対して直接に固定ボルトをねじ込んでいる点では、特許文献１，２と同様であり、様々なトップジョウを用意しなければならない点は同様である。

そこで、この発明は、異なる種類や大きさのワークに対して容易に対応できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、チャック本体の軸心周りに配置された複数のチャッキングピンと、前記チャッキングピンに設けられたトップジョウと、ワークを把持する補助爪と、前記チャック本体の軸心方向に直交する面に対して傾斜する第１テーパ部を有する第１部材と、前記第１テーパ部に摺接する第２テーパ部を有する第２部材と、前記チャック本体の半径方向に沿って配置されたネジ軸と、を備え、前記ネジ軸のねじ込みによって前記第１テーパ部と前記第２テーパ部とを前記チャック本体の半径方向へ摺動させることで前記第１部材と前記第２部材とを前記チャック本体の軸心方向へ相対移動させて前記補助爪の端面を前記トップジョウの対向面に向かって押圧することで前記トップジョウに前記補助爪を固定するチャック装置を採用した。

ここで、前記ネジ軸は前記チャック本体の半径方向外側に設けられた操作部を介してねじ込み操作が成される構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記第１部材は、前記トップジョウの前面に宛がわれる基部と、前記基部の幅方向両端から後方へ伸びるアーム部と、前記アーム部の後端に設けられ前記トップジョウの背面に宛がわれる係止部と、を備える構成を採用することができる。

また、前記補助爪は、前記トップジョウの前記対向面に宛がわれる基部と、前記基部の幅方向両端から後方へ伸びるアーム部と、前記アーム部の後端に設けられ前記トップジョウの背面に宛がわれる係止部と、を備える構成を採用することができる。

この発明によれば、異なる種類や大きさのワークに対して容易に対応できるようになる。

この発明の一実施形態を示す縦断面図 図１の右側面図 トップジョウと補助爪との固定構造を示す断面図 図３の右側面図 図３の平面図 図３の底面図 図３の斜視図 トップジョウと補助爪との固定構造を示す分解斜視図 トップジョウと補助爪との固定構造を示す分解斜視図 トップジョウと補助爪との固定構造を示す分解斜視図

この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、トップジョウ２０でワークｗを軸心方向後方に引き込みながら、ワークｗの後端側に向く面をストッパ５，６に当接させ、その状態で、トップジョウ２０に取り付けた補助爪（把持爪）３０でワークｗをチャック本体１の軸心と同心に把持する引込式チャック装置５０である。

図１に示すように、チャック本体１は、後部プレートと前部プレートとがボルトで接続されて構成されている。その後部プレートと前部プレートとの間の空間内には、チャック本体１の軸心に沿って進退するアクチュエータ４が設けられている。アクチュエータ４は、軸心周りに複数の傾斜孔２を等分方位に有している。この実施形態では、３つの傾斜孔２を設けている。各傾斜孔２は、その孔中心が、チャック本体１の軸心に対して傾斜する方向に伸びている。この実施形態では、傾斜孔２は、チャック本体１の軸心方向後方から前方に向かって徐々に外径側に向かう傾斜方向となっているが、把持対象であるワークｗの形態、把持部分の設定によっては逆方向、すなわち、チャック本体１の後方から前方に向かって徐々に内径側に向かう傾斜方向となる場合もある。

傾斜孔２は、設置しようとするトップジョウ２０と同数形成され、その各傾斜孔２内に、動作手段として軸状のチャッキングピン１０がぴったりと嵌められている。チャッキングピン１０と傾斜孔２とは、その傾斜孔２の伸びる方向に沿って相対移動可能である。チャッキングピン１０の後端１２とアクチュエータ４とは、チャック本体１の軸心方向へ一体に動くように接続されている。

各チャッキングピン１０の前端には、トップジョウ２０が設けられている。このため、トップジョウ２０は、図２に示すように、チャック本体１の軸心周りにチャッキングピン１０と同数が等分方位に放射状に設けられていることになる。この実施形態では、３つのトップジョウ２０を設けている。また、この実施形態では、チャッキングピン１０は断面円形であり、傾斜孔２も断面円形となっており、両者は、その全周に亘って密着した状態で、その密着面が摺動しながら前記の相対移動が行われる。図中の符号７はピンであり、符号１４はそのピン７が入り込む溝である。ピン７が溝１４内でスライドすることで、チャッキングピン１０の回り止めが成されている。

チャッキングピン１０の前端には、あご部（凹み部）１３が設けられている。あご部１３の内径面１３ｂは、チャック本体１の軸心方向前方へ向かうにつれて、チャック本体１の軸心に近づく方向に傾斜している。また、その内径面１３ｂは、図２に示す側面視において円弧状を成す円筒面又は円錐面となっている。トップジョウ２０は、そのトップジョウ２０の外径面２１ｂが、あご部１３の内径面１３ｂに面接触状態で当接した状態に、チャッキングピン１０に固定されるようになっている。ここで、トップジョウ２０は、あご部１３の内径面１３ｂに面接触する外径面２１ｂを備えている。外径面２１ｂは、あご部１３の内径面１３ｂが円筒面である場合はそれに面接触する円筒面、円錐面である場合にはそれに面接触する円錐面となっている。

チャッキングピン１０とトップジョウ２０との固定は、トップジョウ２０の本体部２１に設けられたねじ挿通孔２３、及び、チャッキングピン１０に設けられたネジ孔１５にネジ２２がねじ込まれて、両者がチャック本体１の軸心方向へ締め付けられることにより固定されている。このとき、あご部１３の奥部端面１３ａに、トップジョウ２０の後方側端面２１ａが面接触する。これにより、軸心を含む縦断面において互いに鋭角に交差する内径面１３ｂと外径面２１ｂとの接触面、及び、奥部端面１３ａと後方側端面２１ａとの接触面の２方向の接触面で、チャッキングピン１０とトップジョウ２０とが保持される。なお、外径面２１ｂと後方側端面２１ａとの間の稜線部は、チャッキングピン１０のあご部１３に接触しない逃げ部２１ｃとなっている。

トップジョウ２０は、その内径側の端部に、ワークｗに当接する補助爪３０を備えている。この補助爪３０がワークｗの外面に当接して、そのワークｗを把持するようになっている。

トップジョウ２０の前端には、あご部（凹み部）２５が設けられている。あご部２５の内径面２１ｅは、チャック本体１の軸心方向前方へ向かうにつれて、チャック本体１の軸心に近づく方向に傾斜している。また、その内径面２１ｅは、側面視において円弧状を成す円筒面又は円錐面となっている。補助爪３０は、その補助爪３０の外径面３１ｂが、あご部２５の内径面２１ｅに面接触状態で当接した状態に、トップジョウ２０に固定されるようになっている。ここで、補助爪３０は、あご部２５の内径面２１ｅに面接触する外径面３１ｂを備えている。外径面３１ｂは、あご部２５の内径面２１ｅが円筒面である場合はそれに面接触する円筒面、円錐面である場合にはそれに面接触する円錐面となっている。

トップジョウ２０と補助爪３０との固定は、固定手段４０によって行われるようになっている。このとき、あご部２５の対向面２１ｄに、補助爪３０の後方側端面３１ａが面接触する。これにより、軸心を含む縦断面において互いに鋭角に交差する内径面２１ｅと外径面３１ｂとの接触面、及び、対向面２１ｄと後方側端面３１ａとの接触面の２方向の接触面で、トップジョウ２０と補助爪３０とが保持される。なお、外径面３１ｂと後方側端面３１ａとの間の稜線部は、トップジョウ２０のあご部２５に接触しない逃げ部３１ｃとなっている。

この実施形態では、アクチュエータ４を動作させるための手段としてドローバ３を用いている。ドローバ３とアクチュエータ４とはボルト接合、又は、一体の部材で成形されている。このため、ドローバ３がチャック本体１の軸心方向前方へ移動すれば、アクチュエータ４もチャック本体１の軸心方向前方へ移動し、ドローバ３がチャック本体１の軸心方向後方へ移動すれば、アクチュエータ４もチャック本体１の軸心方向後方へ移動する。アクチュエータ４の軸心方向への進退により、チャッキングピン１０は傾斜孔２内でわずかに進退する。この進退により、チャッキングピン１０の前端はチャック本体１の半径方向に移動し、その移動とともにトップジョウ２０及び補助爪３０もチャック本体１の半径方向へ移動する。これにより、補助爪３０は、ワークｗの外面を把持したり、その把持を解放したりできる。

固定手段４０は、トップジョウ２０に対して補助爪３０を着脱自在に固定することができる。前述のように、引込式チャック装置５０を組み立てる際、トップジョウ２０に、把持対象であるワークｗに対応した補助爪３０が固定される。また、異なる種類や大きさのワークｗを把持しようとするとき、トップジョウ２０に対して固定されている補助爪３０を別のものに取り替えることとなる。これらの補助爪３０の着脱は、固定手段４０によって行われる。

固定手段４０は、チャック本体１の軸心方向に直交する面（以下、軸直交面と称する。）に対して傾斜する第１テーパ部４１ａを有する第１部材４１と、第１テーパ部４１ａに摺接する第２テーパ部４２ａを有する第２部材４２と、チャック本体１の半径方向に沿って配置されたネジ軸４３とを備えている。

第１部材４１は、図３～図８に示すように、トップジョウ２０に設けられたねじ挿通孔２３、及び、チャッキングピン１０に設けられたネジ孔２１ｈにネジ２２がねじ込まれて、両者がチャック本体１の軸心方向へ締め付けられることにより固定されている。第１部材４１は、図８に示すように、トップジョウ２０の前面２１ｉに宛がわれる基部４１ｉと、基部４１ｉの幅方向両端から後方へ伸びるアーム部４１ｆと、アーム部４１ｆの後端に設けられトップジョウ２０の背面２１ａに宛がわれる係止部４１ｇとを備えている。アーム部４１ｆの内側面４１ｊは、トップジョウ２０の側面２１ｊに密着し、係止部４１ｇの前面４１ｋは、トップジョウ２０の背面２１ａに密着して軸心方向への位置決めが成されている。また、基部４１ｉの外径面４１ｂが、トップジョウ２０に設けられた突出部２１ｇの内径面２１ｆに当接することで、チャック本体１の半径方向の位置決めが成されている。外径面４１ｂと内径面２１ｆとは、互いに面接触する円筒面、又は、円錐面となっている。

第１部材４１は、内径側に開口する穴部４１ｍを備えている。また、第１部材４１は、外径面４１ｂから穴部４１ｍに至るネジ孔４１ｎを備えている。穴部４１ｍにおけるチャック本体１の軸心方向前方側の内壁は、第１テーパ部４１ａとなっている。この実施形態では、第１テーパ部４１ａは、外径側へ向かうにつれて軸直交面に対してチャック本体１の軸心方向後方へ向かう傾斜面となっている。また、穴部４１ｍにおけるチャック本体１の軸心方向後方側の内壁は軸直交面に平行な後方側内面４１ｅとなっている。後方側内面４１ｅは、穴部４１ｍの底面４１ｃに至っている。

第２部材４２は、第１部材４１の穴部４１ｍに挿入されるブロック状のコマ部材である。第２部材４２は、図８及び図９に示すように、穴部４１ｍに挿入された状態で、第１部材４１の第１テーパ部４１ａに面接触する第２テーパ部４２ａと、第１部材４１の底面４１ｃに面接触する天面４２ｃと、第１部材４１の後方側内面４１ｅに面接触する後方側端面４２ｆを備えている。この実施形態では、第２テーパ部４２ａは、第１テーパ部４１ａと同様に、外径側へ向かうにつれて軸直交面に対してチャック本体１の軸心方向後方へ向かう傾斜面となっている。また、第２部材４２は、後方側端面４２ｆよりも内径寄りに、後方側端面４２ｆよりもやや後方側へ突出する押圧部４２ｂを備えている。第２部材４２の天面４２ｃには、断面逆Ｔ字状の係止スリット４２ｄが設けられている。係止スリット４２ｄは、第２テーパ部４２ａ側に開口しており、後方側端面４２ｆ側には開口せずに閉塞している。また、係止スリット４２ｄは、天面４２ｃに近い側は幅が細い狭小部４２ｅ、天面４２ｃから遠い側は幅が広い拡大部４２ｇであり、その狭小部４２ｅと拡大部４２ｇの間は段部４２ｈとなっている。

ネジ軸４３は、図８及び図９に示すように、チャック本体１の半径方向外側寄りに設けられた操作部４３ｃと、第１部材４１のネジ孔４１ｎにねじ込まれるネジ部４３ｂ、チャック本体１の半径方向内側寄りに設けられた軸部４３ｄと、その軸部４３ｄの先端に設けられた軸部４３ｄよりも大径の凸部４３ａとを備えている。

図９に示すように、ネジ軸４３の凸部４３ａを拡大部４２ｇへ、軸部４３ｄを狭小部４２ｅへ差し入れて、ネジ軸４３と第２部材４２とを係合させる。そして、ネジ軸４３のネジ部４３ｂの半径方向外側寄りの先端を、ネジ孔４１ｎの半径方向内側寄りの開口（穴部４１ｍ側の開口）からねじ込んでいく。ねじ込みは、ねじ孔４１ｎの半径方向外側寄りの開口から工具を差し入れて、その工具の先端を操作部４３ｃに差し込むことで行うことができる。この実施形態では、ネジ軸４３の操作部４３ｃは、軸端面に形成された凹部（実施形態では、平面視六角形状の凹部）であり、操作部４３ｃの外径がネジ部４３ｂの外径よりも大径となっていないので、このような操作が可能である。この実施形態のように、ネジ軸４３をいわゆるホーローセット（イモネジ）形式とすることで、ねじ孔４１ｎ内に操作部４３ｃが入り込むことができる。なお、ネジ孔４１ｎへのネジ部４３ｂのねじ込みは、ネジ軸４３が第２部材４２との係合に充分な長さを有している限りにおいて、ねじ孔４１ｎの半径方向外側寄りの開口から行うこともできる。仮に、ボルト頭を有する通常のボルトのように、操作部４３ｃの外径がネジ部４３ｂの外径よりも大径である場合は、このような態様を採用することができる。

ネジ軸４３のねじ込みによって、第２部材４２が第１部材４１の穴部４１ｍの底面４１ｃ側へ、すなわち、チャック本体１の半径方向外側へ引き寄せられる。これにより、第１テーパ部４１ａと第２テーパ部４２ａとがチャック本体１の半径方向へ摺動し、第１部材４１と第２部材４２とがチャック本体１の軸心方向へ相対移動する。ここでは、第１テーパ部４１ａ及び第２テーパ部４２ａは、チャック本体１の半径方向外側へ向かうにつれて軸心方向後方へ傾斜しているので、第２部材４２は、第１部材４１に対してチャック本体１の軸心方向後方へ押圧される。そして、第２部材４２の押圧部４２ｂが補助爪３０の対向面３１ｅを、チャック本体１の軸心方向後方へ押圧する。これにより、補助爪３０の端面３１ａが、トップジョウ２０の対向面２１ｄに向かって押圧されて、トップジョウ２０に補助爪３０が固定される。

ここで、補助爪３０は、図８に示すように、トップジョウ２０の対向面２１ｄに宛がわれる基部３１ｉと、基部３１ｉの幅方向両端から後方へ伸びるアーム部３１ｆと、アーム部３１ｆの後端に設けられ前記トップジョウ２０の背面２１ａに宛がわれる係止部３１ｇとを備えている。アーム部３１ｆの内側面３１ｊは、トップジョウ２０の側面２１ｋに密着し、係止部３１ｇの前面３１ｋは、トップジョウ２０の背面２１ａに密着して軸心方向への位置決めが成されている。また、固定手段４０による締め付けによって、アーム部３１Ｆの上面３１ｍが、トップジョウ２０の側面段部２１ｍに密着して、チャック本体１の半径方向への位置決めがなされている。このとき、前述のように、トップジョウ２０のあご部２５の対向面２１ｄと補助爪３０の後方側端面３１ａとの面接触、及び、トップジョウ２０のあご部２５の内径面２１ｅと補助爪３０の外径面３１ｂとの面接触による２方向の位置決めも成されている。

この発明では、トップジョウ２０と補助爪３０とを着脱自在に固定する固定手段４０として、チャック本体１の軸心方向に直交する面に対して傾斜する第１テーパ部４１ａを有する第１部材４１と、第１テーパ部４１ａに摺接する第２テーパ部４２ａを有する第２部材４２と、チャック本体１の半径方向に沿って配置されたネジ軸４３とを備え、ネジ軸４３のねじ込みによって第１テーパ部４１ａと第２テーパ部４２ａとをチャック本体１の半径方向へ摺動させることで、第１部材４１と第２部材４２とをチャック本体１の軸心方向へ相対移動させて、補助爪３０の端面３１ａをトップジョウ２０の対向面２１ｄに向かって押圧して、トップジョウ２０に補助爪３０を固定するようにした。これにより、チャック本体１の半径方向に向くネジ軸４３の操作によって、補助爪３０がトップジョウ２０に対して容易に着脱できるようになり、その結果、異なる種類や大きさのワークｗに対しても容易に対応できるチャック装置５０を実現した。

また、ネジ軸４３は、チャック本体１の半径方向外側に設けられた操作部４３ｃを介してねじ込み操作が成されるようにすれば、チャック本体１の外側の広いスペースで作業が可能であるので、その着脱の操作がさらに容易である。

なお、この実施形態は、補助爪３０によりワークｗの外周を掴むものであるが、変形例としては、補助爪３０でワークｗの内周を把持する場合にもこの発明を適用できる。ワークｗの内周を把持する場合、チャック本体１のチャッキングピン１０を収容する傾斜孔２は、その孔中心が、チャック本体１の後方から前方に向かって徐々に内径側に向かう傾斜方向となる。また、補助爪３０は、チャック本体１の半径方向外側向きに配置される。さらに、この実施形態では、チャッキングピン１０とトップジョウ２０とを別体の部材で構成したが、チャッキングピン１０とトップジョウ２０とを一体の部材で構成したチャック装置５０においても、この発明を適用できる。

１ チャック本体
１０ チャッキングピン
２０ トップジョウ
２１ａ 背面
２１ｄ 対向面
２１ｉ 前面
３０ 補助爪
３１ａ 端面
３１ｆ アーム部
３１ｇ 係止部
４０ 固定手段
４１ 第１部材
４１ａ 第１テーパ部
４１ｆ アーム部
４１ｇ 係止部
４１ｉ 基部
４２ 第２部材
４２ａ 第２テーパ部
４３ ネジ軸
５０ チャック装置

Claims (4)

1. チャック本体（１）の軸心周りに配置された複数のチャッキングピン（１０）と、
   前記チャッキングピン（１０）の前端に設けられたトップジョウ（２０）と、
   ワーク（ｗ）を把持する補助爪（３０）と、
   前記チャック本体（１）の軸心方向に直交する面に対して傾斜する第１テーパ部（４１ａ）を有する第１部材（４１）と、
   前記第１テーパ部（４１ａ）に摺接する第２テーパ部（４２ａ）を有する第２部材（４２）と、
   前記チャック本体（１）の半径方向に沿って配置されたネジ軸（４３）と、
   を備え、
   前記トップジョウ（２０）に、軸心方向前方を向く対向面（２１ｄ）と前記対向面（２１ｄ）の外径側端から前方へ伸びる内径面（２１ｅ）とを備えたあご部（２５）が設けられ、前記内径面（２１ｅ）は軸心方向前方へ向かうにつれて前記チャック本体（１）の軸心に近づく方向に傾斜しており、
   前記ネジ軸（４３）のねじ込みによって前記第１部材（４１）に対して前記第２部材（４２）が半径方向外側へ相対移動することで前記第１テーパ部（４１ａ）と前記第２テーパ部（４２ａ）とが摺動して前記第１部材（４１）に対して前記第２部材（４２）を軸心方向後方へ相対移動させて、前記補助爪（３０）の後方側の端面（３１ａ）が前記トップジョウ（２０）の対向面（２１ｄ）に押圧されるとともに前記補助爪（３０）の外径面（３１ｂ）を前記あご部（２５）の内径面（２１ｅ）に当接させて前記トップジョウ（２０）に前記補助爪（３０）を固定するチャック装置。
2. 前記ネジ軸（４３）は前記チャック本体（１）の半径方向外側に設けられた操作部（４３ｃ）を介してねじ込み操作が成される請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記第１部材（４１）は、
   前記トップジョウ（２０）の前面（２１ｉ）に宛がわれる基部（４１ｉ）と、
   前記基部（４１ｉ）の幅方向両端から後方へ伸びるアーム部（４１ｆ）と、
   前記アーム部（４１ｆ）の後端に設けられ前記トップジョウ（２０）の背面（２１ａ）に宛がわれる係止部（４１ｇ）と、
   を備える請求項１又は２に記載のチャック装置。
4. 前記補助爪（３０）は、
   前記トップジョウ（２０）の前記対向面（２１ｄ）に宛がわれる基部（３１ｉ）と、
   前記基部（３１ｉ）の幅方向両端から後方へ伸びるアーム部（３１ｆ）と、
   前記アーム部（３１ｆ）の後端に設けられ前記トップジョウ（２０）の背面（２１ａ）に宛がわれる係止部（３１ｇ）と、
   を備える請求項１から３の何れか一つに記載のチャック装置。

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