JPH03184735A

JPH03184735A - 研削盤の電磁チャック装置

Info

Publication number: JPH03184735A
Application number: JP1320332A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kinoshita; 博史木下
Original assignee: Koyo Machine Industries Co Ltd
Current assignee: JTEKT Machine Systems Corp
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1991-08-12

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）この発明は、研削盤の主軸に装着される電磁チャック装
置に関し、さら詳細には、温度変化に伴う工作物吸着面
の軸方向変位が少ない電磁チャック装置の構造に関する
ものである。

（従来の技術）電磁チャック装置（ｍａｇｎｅｔｔｃ　ｃｈｕｃｋ）は
、磁気的な吸引力を利用して工作物を固定支持するため
のもので、その吸着力が強力であるとともに、該吸着力
を電気的に制御できて、工作物の着脱がスイッチ操作で
能率よくできることなどから、工作物の着脱作業の容易
化、省力化に最適な装置として、研削盤にも採用されて
いる。

研削盤に採用される電磁チャック装置は、主軸の先端部
に、周囲に電磁コイルを巻装されてなるチャック軸芯が
、上記主軸と同心状に取り付けられ、該チャック軸芯の
先端側に設けられた工作物吸着面に、磁性体の工作物が
磁気的に吸着支持される構造とされている。

（発明力ぐ解決しようとする課題）しかしながら、従来の電磁チャック装置を使用した研削
盤においては、以下に列挙するような問題点があり、そ
の改良が要望されていた。

（１）　　研削盤の始動後の機械各部の発熱により、工
作物吸着面の軸方向変位、つまり主軸の軸受（基準位置
）から上記工作物吸着面までの軸方向距離寸法が増大し
、この結果、工作物吸着面に吸着支持された工作物の軸
方向位置が変わってしまう。

これがため、上記距離寸法の熱変位による寸法変化がな
くなって該距離寸法が安定するまでは、加工される工作
物の軸方向仕上幅寸法にかなりのバラツキが生じること
となる。

したがって、上記距離寸法の変化量が、工作物の軸方向
仕上幅寸法の許容範囲内にある場合は別として、該仕上
幅寸法の許容範囲が狭く、高い工作精度が要求される工
作物の加工に当たっては、上記距離寸法が安定するまで
は加工作業が開始できず、そればかりか、機械の始動時
から上記距離寸法が安定するまで、加工寸法の補正作業
も必須であり（従来は数回の補正が必要）、これが加工
能率の大幅な低下を招いていた。

しかも、近時は、高品質の製品を得るべく、製品の仕上
寸法に対して、より高い精度が要求されるに至っており
、上記加工能率の低下と相まって、最悪の場合には、電
磁チャック装置自体の使用が不可能となる事態も生じて
いる。

（２）また、工作物の軸方向加工位置が変化することに
より、その研削取代も変わり、これを原因として、研削
砥石車の寿命が低下して、ドレスの必要回数が増加して
いる。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであ
って、温度変化に伴う工作物吸着面の軸方向変位がきわ
めて少ない研削盤の電磁チャ・ツク装置を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、上記課題を解決すべく、種々の試験・研
究を行った結果、その主たる原因が、上記電磁チャック
装置の構造に大きく依存していることを突き止めるとと
もに、その改良を実現した。

すなわち、従来の電磁チャック装置においては、そのチ
ャック軸芯として、鉄芯が使用されているところ、該鉄
芯の熱膨張（電磁コイルへの通電による鉄芯の温度上昇
が主因）が、上記軸方向の距離寸法に最も大きく影響し
ており、したがって、この熱膨張を最小限に抑えること
により、工作物の軸方向仕上幅寸法のバラツキを減少さ
せることができることが判明し、かつその構造の開発に
成功した。

しかして、上記目的を遠戚するために、本発明の電磁チ
ャック装置は、そのチャック軸芯が、磁気特性に優れる
低熱膨張合金からなることを特徴とし、より好適には、
インバー（ｉｎｖａｒ　）合金が採用される。

（作用）電磁チャック装置のチャック軸芯が、インバー合金のよ
うに磁気特性に優れる低熱膨張合金で形成されることに
より、温度変化に伴う工作物吸着面の軸方向変位、つま
り研削盤の主軸の軸受から工作物吸着面までの軸方向の
距離寸法の増加が抑制される。

（実施例〉以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本発明に係る研削盤の電磁チャック装置を第１図に示し
、該電磁チャック装置１は、具体的にはシュータイブ研
削盤の主軸２に装着されるものであって・チャック軸芯
３、電磁コイル４およびバッキングプレート５を主要部
として備えてなる。

７は工作物（軸受内輪）Ｗの外周を回転可能に支持する
シューである。

主軸２は、主軸台８に軸受９，９を介して回転可能に軸
承されるとともに、図示しない駆動源により回転駆動さ
れる。１０は軸受押えであって、上記主軸台８に取付ボ
ルト１４・・・により取付固定されている。

チャック軸芯３は、磁気特性に優れる低熱膨張合金製の
円柱状のもので、具体的にはインバー合金（熱膨張係数
：１×１０４〜３×１０″ｓ／℃〉から形成されている
。該チャック軸芯３は、その芯出用凹部３ａが主軸２の
先端部の芯出し用突部２ａに嵌合されるとともに、取付
ポルト１１・・・により上記主軸２に固定されて、該主
軸２と同心状とされている。チャック軸芯３は、上記主
軸２と一体に回転駆動される。

電磁コイル４は、上記チャンク軸芯３の外周部に巻装さ
れてなるもので、ヨーク部１２内に配置されるとともに
、リード線等の配線を介して、図示しない電源に接続さ
れている。また、上記ヨーク部１２は、上記軸受押え１
０に、取付ポル１−１３・・・によって取付固定されて
いる。

ハ、キングプレート５は、耐摩耗性に優れる磁性金属材
料から形成されたカップ形状のものであって、その先端
面５ａ、が、工作物Ｗを吸着支持する工作物吸着面５ａ
とされ、図示例のものは、工作物Ｗに対応した環状吸着
面とされている。バッキングプレート５は、上記チャッ
ク軸芯３の先端面３ｂに、取付ボルト６により取外し可
能に取付られている。

しかして、以上のように構成された電磁チャ・ツク装置
１を備えた研削盤において、電磁チャ・ツク装置１の電
磁コイル４が通電されると、チャック軸芯３を介してバ
ッキングプレート５が励磁される。これにより、工作物
Ｗは、その軸方向一端面が工作物吸着面５ａに吸着支持
されるとともに、その外径面がシュー７・・・により摺
接支持されて芯出しされる。そして、該工作物Ｗは、主
軸２の回転駆動に伴って回転されながら、その外周面（
軌道面）や軸方向端面Ｗａが、図示しない砥石車により
研削加工される。上記工作物Ｗの研削加工が完了すると
、スイッチ操作により、上記工作物吸着面５ａの磁性が
逆転されて、該工作物Ｗは、工作物吸着面５ａから取り
外されるとともに、必要に応じて脱磁処理が施される。

ところで、研削盤の始動により、上記電磁チャック装置
１を含めた機械各部が発熱し、上記チャック軸芯３も、
上記通電を主因として温度上昇することになる。しかし
、該チャック軸芯３はインバー合金からなるため、その
熱膨張量は極めて少なく、よって、工作物吸着面５ａの
軸方向変位、より詳細には、第１図において、軸受９，
９の軸方向中心Ｘ（基準位置）から上記工作物吸着面５
ａまでの軸方向の距離寸法りの坩加がきわめて小さい。

したがって、工作物吸着面５ａに吸着支持された工作物
Ｗの軸方向位置は、機械各部、特にチャック軸芯３の軸
方向への熱膨張により悪影響を受けることがない。よっ
て、高精度な研削加工が施されて、高精度な軸方向仕上
幅寸法ｌが得られるとともに、研削取代も常時安定して
おり、研削砥石車の寿命の低下も抑制される。

次に、本発明に係る軸受チャック装置の温度特性を調べ
るために、従来の軸受チャック装置と比較して行った特
性試験結果について説明する。

試験装置および試験方法：第１図に示す研削盤において、電磁チャック装置１のチ
ャック軸芯３として、インバー合金芯（熱膨張係数：１
〜３　Ｘ　１０’　／”Ｃ）を使用した場合（本発明装
置）と、鉄芯（ＪＩＳ規格５１５Ｃ程度の低炭素鋼、熱
膨張係数：１１〜１２×１０（７℃）を使用した場合（
従来装置）について、研削盤始動後の機械各部の温度変
化に伴う、上記軸方向距離寸法Ｌ（第１図参照）の変位
量λをそれぞれ測定した。

なお、電磁チャック装置１の軸方向寸法はＬｉ２であり
、また、バッキングプレート５を含めた他の構成部材は
すべて、従来装置および本発明装置共に同一材料、同一
構造である。

試験結果：試験結果を第２図に示し、この図から明らかなように、
上記軸方向距離寸法りは、研削盤始動開始後約２時間程
度で安定し、また、本発明装置における寸法りの変位量
λ１は１３．５μｍで、従来装置の変位量λ２の２５μ
ｍに比較してほぼ１／２程度（５４％）に過ぎないこと
が判明した。

また、この試験結果から、両者共に、チャック軸芯３の
温度上昇の主因である電磁コイル４への通電電圧を、上
記変位量λが同一量となるべく設定した場合、本発明装
置の方がより強い吸着力（磁力）を得ることが可能であ
る。換言すれば、本発明装置と従来装置が、同一の研削
力に耐え得る最低吸着力を上記変位量λ１．λ２の時に
得られるとしたー場合、従来装置の変位量λ２をλ１に
抑えようとすると、従来装置では必要な吸着力が得られ
ないことになる。

なお、本発明は図示例のようなシュータイブ研削盤（主
軸２が水平状態）のほか、平面研削盤（主軸２が鉛直状
態）など他の研削盤にも適用可能である。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、温度変化により
工作物吸着面の軸方向変位に最も影響を与え易いチャッ
ク軸芯が、磁気特性に優れる低熱膨張合金で形成されて
いるから、以下に列挙するようなすぐれた効果を発揮し
うる研削盤の電磁チャック装置を提供することができる
。

（１）研削盤の始動後に機械各部に発熱が生じても、工
作物吸着面の軸方向変位量、つまり主軸の軸受（基準位
置〉から上記工作物吸着面までの距離寸法の増加量はき
わめて少なく、工作物吸着面に吸着支持された工作物の
軸方向位置もほとんど変化せず、その軸方向仕上幅寸法
もバラツキなく均一となる。

したがって、上記距離寸法の変化量は、上記仕上幅寸法
の許容範囲が狭く、高い工作精度が要求される工作物の
加工に当たっても、常時許容範囲内に抑えることができ
、よって、従来必須の作業であった、研削盤の始動時か
ら上記距離寸法が安定するまでの加工寸法の補正作業も
、不要ないし減少され、加工能率の大幅な向上が図れる
。

（２）また、近時の製品に求められる高くかつ厳しい仕
上許容寸法も容易に満足することができ、その通用範囲
が非常に広くなる。

（３）工作物の軸方向加工位置が変化することがないた
め、その研削取代も変化せず常時一定にでき、これによ
り、研削砥石車の寿命が大幅に伸びて、ドレスの必要回
数も大幅に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る一実施例であるシュータイブ研
削盤の電磁チャック装置を示す側面断面図、第２図は、
研削盤始動後の温度変化に伴う同電磁チャック装置の軸
方向距離寸法の変位量を、従来の電磁チャック装置のも
のと比較して示す線図である。 ■・・・電磁チャック装置、２・・・主軸、３・・・チ
ャック軸芯、４・・・電磁コイル、５・・・バッキング
プレート、５ａ・・・工作物吸着面、Ｗ・・・工作物、
Ｌ・・・軸方向距離寸法

Claims

【特許請求の範囲】

（１）研削盤の主軸の先端部に、周囲に電磁コイルを巻
装されてなるチャック軸芯が、前記主軸と同心状に取り
付けられるとともに、該チャック軸芯の先端側に、工作
物を磁気的に吸着支持する工作物吸着面が設けられてな
るものであって、前記チャック軸芯が、磁気特性に優れ
る低熱膨張合金からなることを特徴とする研削盤の電磁
チャック装置。
（２）前記低熱膨張合金がインバー合金である請求項第
１項記載の研削盤の電磁チャック装置。
（３）前記チャック軸芯の先端に、耐摩耗性に優れる磁
性金属材料からなるバッキングプレートが設けられ、該バッキングプレートの先端面が前記工作物吸着面とさ
れている請求項第１項または第２項記載の研削盤の電磁
チャック装置。