JPH07314218A - 自動スクロールパワーチャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手動式スクロールチャックと同一ストローク
が得られ、クランプとアンクランプが同等力の駆動源で
作動できる自動スクロールパワーチャックを提供するこ
とを目的とする。 【構成】 スクロール溝７の始端部と終端部を連結して
エンドレスとする循環回路８を形成し、前記スクロール
溝７と循環回路８に転動自在の多数のボール９を配設し
たスクロール体２を、径方向にスライド溝３を形成した
チャック本体１内に配設して、スライド溝３から臨出し
たボール９に、スクロール溝７と同ピッチ、同リードで
形成したクランプ爪４のボール噛合溝１１を噛合させ、
スライド溝３部分を除くスクロール体配設室２１の内面
に、スクロール体２のボール９が接触転動する平面プレ
ート１０を固定し、自動制御される駆動源からスクロー
ル体２に回転を伝達してクランプ爪４を摺動させるよう
にした構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、旋盤等において加工物
を固定するチャックであって、２〜４個（主として３
個）のクランプ爪の同時摺動を回転流体圧シリンダによ
り制御し、ワークのクランプ（チャッキング）及びアン
クランプを自動的に行う自動スクロールパワーチャック
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、旋盤等における切削作業におい
ては、主軸（主軸前端）にワークを取付けるために手動
式の三爪スクロールチャックが通常使用されている。該
三爪スクロールチャックは、クランプ爪のストロークが
長いために、ワーク径の違いに対応できる範囲が広く求
心精度が良好である点において優れるが、加工時間が短
い作業では、ワークの取付け取外しを頻繁に行う必要が
あるために作業疲労が激しく、生産能率が著しく低下さ
せるものであった。

【０００３】このため一般には、旋盤の主軸の後方に回
転油圧シリンダまたは回転エアシリンダを設け、シリン
ダ内径と流体圧圧力の積により増力するとともにカムや
てこ或はテーパースライド機構等によってクランプ爪を
摺動させるようにした流体圧使用のパワーチャックが開
発され実用化されている。

【０００４】この種の流体圧使用のパワーチャックは、
ワークの取付け取外しを自動的に行うことができるもの
であるが、スクロールチャックに比べるとストロークが
短く、加工物の径の変化に対応できる範囲が小さいのが
最大の欠点であり、そのために、ワーク径の変化に伴い
その都度クランプ爪の位置変えをするのが一般的であ
り、ストロークを長くするにも限度があった。

【０００５】本発明者は先に、上記従来のチャックの利
点を生かしたチャックとして、チャック本体の周囲に固
定された回転源（モータ）により駆動される入力ピニオ
ンギヤの回転を、遊星歯車機構を介して、スクロール体
に設けたメインギヤに伝達し、もってスクロール体に噛
合されたクランプ爪を径方向に摺動させるようにしたク
ランプ爪自動摺動スクロールチャックを発明（実公平２
−６９６４号公報）開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記開示されたクラン
プ爪自動摺動スクロールチャックによれば、手動式スク
ロールチャックと同一ストロークを自動（全スクロール
自動）で得られるものであり、少量多種生産においても
容易に自動化ができるとともに、クランプ爪の位置変え
等の作業も不要となり作業性が向上できる利点はある
が、クランプ力に対しワークとクランプ爪がロックして
しまうために、相当大きな戻し力が必要であること、ま
た回転力は一般に停止トルクが立上りトルクより大きく
なる関係上、回転力自体を大、小トルクに使い分ける必
要があること等に解決すべき課題があった。

【０００７】本発明は、前記クランプ爪自動摺動スクロ
ールチャックの利点、即ち、手動式スクロールチャック
と同一ストロークを全スクロール方式の自動で得られ、
少量多種生産においても容易に自動化ができ、またクラ
ンプ爪の位置変え等の作業も不要として作業性を向上す
る利点を確保した上で、駆動伝達効率が良く、パワーチ
ャックとして自動制御ができるとともに、ロックするこ
ともなくクランプとアンクランプが同等力の駆動力で作
動できる自動スクロールパワーチャックを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の自動スクロール
パワーチャックは、旋盤等の主軸Ｓに固定されるチャッ
ク本体１に対して回転自在に支持されたスクロール体２
の回転により、チャック本体１の径方向のスライド溝３
にガイドされる複数のクランプ爪４を径方向に同時摺動
させて、ワークをクランプするようにしたスクロールチ
ャックにおいて、前記スクロール体２は、断面半円形の
スクロール溝７を形成するとともに該スクロール溝７の
始端部と終端部を連結してエンドレスとする循環回路８
を形成し、前記スクロール溝７と循環回路８に転動自在
の多数のボール９を配設する構成とし、また前記クラン
プ爪４は、トップジョー５とこれが固定されるマスター
ジョー６とによって形成するとともにマスタージョー６
には前記多数のボール９と噛合するボール噛合溝１１を
スクロール溝７の径方向ピッチとリードに対応させて形
成した構成とし、さらにチャック本体１は、スクロール
溝７が形成された面に対応し前記スライド溝３部分を除
く内面にボール９が接触転動する平面プレート１０を固
定した構成として、クランプ爪４のマスタージョー６に
形成した噛合溝１１をスライド溝３から露呈するボール
９に噛合させ、スクロール体２に自動制御される駆動源
からの回転を伝達してクランプ爪４を同時摺動させるよ
うにしたことを特徴する構成である。

【０００９】スクロール体２への駆動伝達を、回転油圧
シリンダ又は回転エアシリンダからなる回転流体圧シリ
ンダ１２の往復直線動を回転運動に変換して行えば、制
御が確実且つ円滑であり、立上りトルク不足の問題も解
消することができる。

【００１０】なお、スクロール体２の外周縁側部にベベ
ルギヤー１３を形成するとともに、該ベベルギヤ１３と
噛合する手動用ピニオンベベルギヤー１４をチャック本
体１に設けることによって、自動にも手動にも使用でき
汎用性を具備させることができ、また、回転流体圧シリ
ンダ１２の往復直線動を回転運動に変換してスクロール
体２に伝達する手段として、スクロール体２に固定した
ボール用ネジ溝を有するボールネジナット１５に、転動
ボール１６によって形成されるボールネジ軸１７を螺合
させ、回転流体圧シリンダ１２の往復直線動をロッド棒
１８を介して前記ネジ軸１７に伝達する構成とすれば、
スクロール体２への駆動伝達効率を良好とすることがで
きる。

【００１１】

【作用】上記のように構成した自動スクロールパワーチ
ャックは、旋盤等の主軸Ｓに固定されて主軸Ｓと一緒に
回転し、流体圧ユニット３０からの流体が回転継手３
１、操作弁３３を介して供給制御され駆動する回転流体
圧シリンダ１２による直線運動は、回転運動に変換され
てスクロール体２に伝達され、回転停止したチャック本
体１に対して正、逆回転と停止を与える。

【００１２】またスクロール体２には、循環回路８によ
ってエンドレスとしたスクロール溝７が形成され、該溝
に転動自在に多数のボール９が配設されており、このボ
ール９に、クランプ爪４を構成するマスタージョー６の
ボール噛合溝１１が噛合していることから、スクロール
体２に伝達された回転によって、マスタージョー６はチ
ャック本体１のスライド溝３にガイドされて径方向に同
時摺動し、マスタージョー６に固定されたトップジョー
５が追従し、これによってワークがクランプまたはアン
クランプされるようになる。なお、ワークをクランプさ
せる時は、普通、駆動源は作動したままである。

【００１３】この場合、スクロール溝７の大径部と小径
部での径の違いによる噛合の齟齬をなくすため、マスタ
ージョー６のボール噛合溝１１は、該マスタージョー６
の幅方向中心位置において径方向にボール９の転接幅ａ
を有し、両端部がスクロール溝７の最大外径と最小内径
で形成される逃げ幅ｂを設けた構成にする必要があるこ
とは言うまでもない。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る自動スクロール
パワーチャックの制御部分を略図的に示した要部断面
図、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図、図３はマス
タージョーに形成したスクロール溝の詳細図である。

【００１５】上記各図に示した本発明の実施例に係る自
動スクロールパワーチャックは、駆動源に回転油圧シリ
ンダ又は回転エアシリンダからなる回転流体圧シリンダ
１２を使用し、その往復直線動を回転運動に変換してス
クロール体２に伝達するようにしたものであって、旋盤
等の主軸Ｓに固定されるチャック本体１に対して回転自
在に支持されたスクロール体２の正、逆回転と停止によ
り、チャック本体１の径方向のスライド溝３にガイドさ
れる複数のクランプ爪４を径方向に同時摺動又は停止さ
せて、ワークのクランプ及びアンクランプをするように
なっている。

【００１６】前記チャック本体１は、中心部に回り止め
キーガイドを有するボールネジ軸スライド用支持穴３４
が貫通し内側用ベアリングＢを介してスクロール体２を
支持するスクロール体受け軸２０を突設したスクロール
体配設室２１が形成されたチャック主体２２と、該スク
ロール配設室２１の開口側に固定されてスクロール体軸
部２３を外側用ベアリングＣを介して支持する受け穴の
形成されたエンドカバー２４とから構成されている。

【００１７】そしてチャック主体２２の周壁には、等間
隔で径方向を中心として設けた手動用ピニオンベベルギ
ヤー１４が、スクロール体配設室２１内へ突出させて配
設され、また正面には、前記ボールネジ軸スライド用支
持穴３４を中心として、周囲径方向に等角間隔で三本の
スライド溝３が、その溝底側をスクロール体配設室２１
に開口させて形成され、スクロール体配設室２１の底面
となる内面には、前記スライド溝３部分を除いて、後記
スクロール体２のスクロール溝７に配設されたボール９
が接触転動する平面プレート１０が固定されている。

【００１８】またスクロール体２は、スクロール体軸部
２３と一体であって支持穴の形成されたドーナツ形の円
盤部分２５からなり、該円盤部分２５の正面側には、断
面半円形のスクロール溝７を所定ピッチ及びリードに形
成するとともに、該スクロール溝７の始端部と終端部を
連結してエンドレスとする循環回路８を形成し、ストロ
ークの長さを有効に大きくするためストローク溝７の最
小内径部となる終端部に、該スクロール溝７が露出しな
いようにボール９の転動に追従して移動可能なリングシ
ール２６を配設するとともに、他のストローク溝７部分
と循環回路８に多数のボール９を転動自在に配設し、ま
た円盤部分２５の背面周囲には、前記手動用ピニオンベ
ベルギヤー１４と噛合するベベルギヤー１３を刻設した
構成である。

【００１９】さらにチャック本体１のスライド溝３に配
設されるクランプ爪４は、トップジョー５とこれが固定
されるマスタージョー６とによって形成され、該マスタ
ージョー６には、その幅方向中心位置において径方向に
ボール９の転接幅ａを有し、両端部がスクロール溝７の
最大外径と最小内径で形成される逃げ幅ｂのあるボール
噛合溝１１が、スクロール溝７のピッチ及びリードに対
応して形成されることが必要で、スライド溝３に露呈す
るボール９と噛合する構成となっている。

【００２０】１５は外周面にボール用ネジ溝を形成した
ボールネジナットであって、ストローク体２に固定さ
れ、回転流体圧シリンダ１２の往復直線動を回転運動に
変換してスクロール体２に伝達するものであり、回転流
体圧シリンダ１２の往復直線動をロッド棒１８を介して
ボールネジ軸１７に配設された転動ボール１６と螺合す
るようになっており、またボールネジ軸１７の先端部に
は、前記ボールネジ軸用支持穴３４の回り止めキーに直
線ガイドされるキー溝付き部材３５が螺着固定されてい
る。

【００２１】２７はチャック本体１のスライド溝３の外
周部に陥没状態で設けた防塵ブラシであって、スライド
溝３へゴミ、切り屑が入るのを防止するものであり、２
８はカバーであって、チャック本体１の正面中心に開設
したボールネジ軸スライド用支持穴３４を塞ぐものであ
り、３２はベアリング予圧用ネジである。

【００２２】上記のように構成した実施例に係る自動ス
クロールパワーチャックは、旋盤等の主軸Ｓの中空部へ
ロッド棒１８を挿通した状態において、主軸Ｓの前端部
に取付けアダプター２９を介して固定するとともに、主
軸Ｓの後方に固定した回転流体圧シリンダ１２のロッド
３６に、主軸Ｓの中空部に挿通されたロッド棒１８をを
連結することにより装着し使用される。

【００２３】そして、流体圧ユニット３０からの流体が
スイベル３１、操作弁３３を介して供給制御されて駆動
し停止する回転流体圧シリンダ１２による直線運動は、
ロッド３６とロッド棒１８によりボールネジ軸１７に伝
達され、該ボールネジ軸１７と螺合するボールネジナッ
ト１５により回転運動に変換されて、この回転がスクロ
ール体２に伝達され、これによりチャック本体１に対し
てスクロール体２に正、逆回転と回転停止を与えるよう
になる。

【００２４】この場合スクロール体２には、循環回路８
によってエンドレスとしたスクロール溝７が形成され、
該溝に転動自在に多数のボール９が配設されており、こ
のボール９に、クランプ爪４を構成するマスタージョー
６のボール噛合溝１１が噛合していることから、スクロ
ール体２に伝達された正、逆回転と停止によって、クラ
ンプ爪４はチャック本体１のスライド溝３にガイドされ
て径方向に円滑に摺動し又は停止して、ワークをクラン
プまたはアンクランプする。

【００２５】なお上記実施例では、スクロール体２の外
周縁側部にベベルギヤー１３を形成するとともに、該ベ
ベルギヤー１３と噛合する手動用ピニオンベベルギヤー
１４をチャック本体１に設けることによって、切り替え
操作により自動にも手動（流体圧フリーの状態）にも使
用でき汎用性を具備させることができるが、ベベルギヤ
ー１３と手動用ピニオンベベルギヤー１４を設けなくて
も、以下に説明する効果を達成することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した構成の自動スクロールパワ
ーチャックによれば、手動式スクロールチャックと同一
ストロークを全スクロール方式が自動で得られ、少量多
種生産においても容易に自動化ができ、またクランプ爪
の位置変え等の作業も不要で小径から大径のワークを任
意にクランプでき、作業性を向上する利点を確保した上
で、特にボールの転動により駆動伝達効率を向上させる
ことができるとともに、多数のボールの転動によりクラ
ンプ爪にスムーズな摺動が伝達されるから、クランプ爪
がロックされるようなことがなく、またクランプ時には
駆動源は作動したままであるから、クランプ爪が戻るこ
とがない。

【００２７】さらに、クランプとアンクランプを同等力
の駆動源で作動させることができ、回転バランス及び精
度も良く、また耐久性が良好となり、長時間の安定した
精度保持が確保できる。

【００２８】またストローク制御が簡単に検出してクラ
ンプ爪の摺動速度を安定制御することができるから、パ
ワーチャックとして自動制御ができる自動スクロールパ
ワーチャックを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る自動スクロールパワーチ
ャックの制御部分を略図的に示した要部断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】マスタージョーに形成したスクロール溝の詳細
図である。

【符号の説明】

Ｓ 主軸 Ｂ 内側ベアリング Ｃ 外側ベアリング １ チャック本体 ２ スクロール体 ３ スライド溝 ４ クランプ爪 ５ トップジョー ６ マスタージョー ７ スクロール溝 ８ 循環回路 ９ ボール １０ 平面プレート １１ ボール噛合溝 １２ 回転流体圧シリンダ １３ ベベルギヤ １４ 手動用ピニオンベベルギヤー １５ ボールネジナット １６ 転動ボール １７ ボールネジ軸 １８ ロット棒 ２０ スクロール体受け軸 ２１ スクロール体配設室 ２２ チャッ主体 ２３ スクロール体軸部 ２４ エンドカバー ２５ 円盤部分 ２６ リングシール ２７ 防塵ブラシ ２８ カバー ２９ 取付けアダプター ３０ 流体圧ユニット ３１ 回転継手 ３２ ベアリング予圧用ネジ ３３ 操作弁 ３４ ボールネジ軸スライド用支持穴 ３５ キー溝付き部材 ３６ ロッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋盤等の主軸Ｓに固定されるチャック本
   体１に対して回転自在に支持されたスクロール体２の回
   転により、チャック本体１の径方向のスライド溝３にガ
   イドされる複数のクランプ爪４を径方向に同時摺動させ
   て、ワークをクランプするようにしたスクロールチャッ
   クにおいて、前記スクロール体２は、断面半円形のスク
   ロール溝７を形成するとともに該スクロール溝７の始端
   部と終端部を連結してエンドレスとする循環回路８を形
   成し、前記スクロール溝７と循環回路８に転動自在の多
   数のボール９を配設する構成とし、また前記クランプ爪
   ４は、トップジョー５とこれが固定されるマスタージョ
   ー６とによって形成するとともにマスタージョー６には
   前記多数のボール９と噛合するボール噛合溝１１をスク
   ロール溝７の径方向ピッチとリードに対応させて形成し
   た構成とし、さらにチャック本体１は、スクロール溝７
   が形成された面に対応し前記スライド溝３部分を除く内
   面にボール９が接触転動する平面プレート１０を固定し
   た構成として、クランプ爪４のマスタージョー６に形成
   した噛合溝１１をスライド溝３から露呈するボール９に
   噛合させ、スクロール体２に自動制御される駆動源から
   の回転を伝達してクランプ爪４を同時摺動させるように
   したことを特徴する自動スクロールパワーチャック。
2. 【請求項２】 駆動源に回転油圧シリンダ又は回転エア
   シリンダからなる回転流体圧シリンダ１２を使用し、そ
   の往復直線動を回転運動に変換してスクロール体２に伝
   達する請求項１記載の自動スクロールパワーチャック。
3. 【請求項３】 回転流体圧シリンダ１２の往復直線動を
   回転運動に変換してスクロール体２に伝達する手段が、
   スクロール体２に固定したボール用ネジ溝を有するボー
   ルネジナット１５に、転動ボール１６を配設して形成さ
   れるボールネジ軸１７を螺合させ、回転流体圧シリンダ
   １２の往復直線動をロッド棒１８を介して前記ボールネ
   ジ軸１７に伝達する構成である請求項２記載の自動スク
   ロールパワーチャック。
4. 【請求項４】 スクロール体２の外周縁側部にベベルギ
   ヤ１３を形成するとともに、該ベベルギヤ１３と噛合す
   る手動用ピニオンベベルギヤー１４をチャック本体１に
   設けた請求項１又は２記載の自動スクロールパワーチャ
   ック。