JPH081414A - 工作機械のチャック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークを把持した状態のチャックが主軸に着
脱自在に装着されるチャック装置において、チャックに
よるワーク把持力がワークに応じて調整可能で、様々な
ワークに対応できる工作機械のチャック装置を提供する
こと。 【構成】 チャック１は、前面にワークＷを把持する爪
４が設けられ、後面に主軸側Ｓ及び段取り側Ｄに対する
取付け部５，６ａが設けられているチャック本体２と、
チャック本体２の中心軸線部を貫通して回転不能かつ摺
動自在に設けられ、軸方向へ移動して爪４を開閉させる
爪開閉軸７と、チャック本体２に設けられ、爪開閉軸７
をロックして爪４をワーク把持状態に保持するロック機
構８と、ロック機構８の作動手段２４，２５とを備えて
いる。一方、主軸Ｓ側及び段取り側Ｄには、チャック本
体２を着脱自在にクランプするクランプ手段４０と、爪
開閉軸７と係合して、これを軸方向へ移動させる爪開閉
軸駆動手段５０とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを把持した状態
のチャックが旋盤などの主軸に着脱自在に装着される工
作機械のチャック装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】旋盤の主軸に固着されたチャックに対す
るワークの着脱作業は通常、作業者もしくはローダ等に
よって行なわれている。しかし、薄肉ワークにおいては
ローダによる自動取付けが困難で、またワーク装着精度
が要求される場合には心出し作業が必要となり、作業者
による装着作業は時間を要し、作業効率を低下させる原
因となっていた。

【０００３】このような問題を解決するものとして、機
外にてワークをチャックに取付け心出し作業等を行な
い、ワークを把持した状態のチャックを主軸に着脱可能
としたチャック装置は知られている（例えば、実開昭５
９−１８３７０７号公報、特開昭６１−２１９５４７号
公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した実開
昭５９−１８３７０７号公報に記載のものにおいては、
ばねを用いてワークをチャックに把持させているので、
ワークの重量、形状などに対応する把持力（クランプ
力）の設定範囲が小さく、またチャック前側より手作業
にて行なうため把持力の調整が困難であった。一方、特
開昭６１−２１９５４７号公報に記載のものにおいて
は、ワークを把持したチャックを主軸に装着し、該主軸
の爪開閉駆動装置によってワークを把持させた時の把持
力と、段取り側における前記ばねによるワークの把持力
とに差があり、このワーク把持力の差によってワークの
装着精度が変化し、加工精度に影響を及ぼすという問題
があった。また、重量ワークに対応するためには前記ば
ねを大きくする必要があり、装置自体が大型化するとい
う問題があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、上記した従来装置と同様に、機外の段取り側におい
てワークをチャックに把持させることにより作業能率及
び機械稼働率を向上させ得るものであり乍ら、チャック
による把持力がワークに応じて広範囲にかつ自動的に調
整可能で、しかも、主軸側及び段取り側におけるワーク
把持力と、ワークの交換又は搬送途中におけるワーク把
持力との間に差が生じず、様々なワークに対応すること
ができる工作機械のチャック装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ワークを把持したチャックが工作機械の
主軸側及び段取り側に着脱自在に装着されるチャック装
置であって、前記チャックは、前面にワークを把持する
爪が設けられ、後面に主軸側及び段取り側に対する取付
け部が設けられているチャック本体と、前記チャック本
体の中心軸線部を貫通して摺動自在に設けられ、軸方向
へ移動して前記爪を開閉させる爪開閉軸と、前記チャッ
ク本体に設けられ、前記爪開閉軸をロックして前記爪を
ワーク把持状態に保持するロック機構とを備え、かつ、
前記ロック機構の作動手段が、前記チャック本体を把持
して交換又は搬送するアームに設けられている。

【０００７】なお、前記ロック機構の作動手段は、前記
チャック本体に設けてもよい。

【０００８】一方、前記主軸側及び段取り側には、前記
チャック本体を着脱自在にクランプするクランプ手段
と、前記爪開閉軸と係合して、これを軸方向へ移動させ
る爪開閉軸駆動手段とが設けられている。

【０００９】

【作用】チャック本体を段取り側のクランプ手段により
クランプした状態で爪開閉軸を爪開閉軸駆動手段により
軸方向へ移動させ、これに連動する爪によりワークを任
意の把持力で把持させる。このワーク把持状態で前記爪
開閉軸がロック機構によりロックされ、前記爪はワーク
把持状態に保持される。続いて、前記爪開閉軸と前記爪
開閉軸駆動手段とを離脱させると共に、前記クランプ手
段をアンクランプ状態に戻し、ワークを把持した前記チ
ャック本体を交換アーム、ロボットハンドその他適宜の
搬送手段により主軸側へ移送させる。そして、主軸側の
クランプ手段により前記チャック本体をクランプしたの
ち、その爪開閉軸を主軸側の爪開閉軸駆動手段に係合さ
せ、軸方向へ押引してワーク把持力を保持した状態で、
前記ロック機構のロックを解除する。このようにして、
主軸側のチャック本体についてもその過程でワーク把持
力が維持される。また、前記爪によるワークの把持力は
ワークの重量、形状に応じて自動的に設定され、主軸側
及び段取り側におけるワーク把持力と、ワーク交換又は
搬送途中におけるワーク把持力とに差が生じない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１１】図１は本発明に係るチャック装置を備えた
旋盤の主軸側を示す縦断正面図、図２は段取り側と主軸
側要部を示す縦断正面図である。チャック装置は、主軸
Ｓに装着されるチャック１と段取り装置Ｄに装着される
チャック１′とが、それぞれワークＷを把持した状態で
交換アーム３０により１８０度旋回して交換されるよう
になっている。チャック１とチャック１′は同一の構成
を有しているので、以下においてはチャック１について
のみ説明する。

【００１２】チャック１は、チャック本体２と、該チャ
ック本体２の前面にマスタジョー３を介して半径方向へ
摺動自在に取り付けられた複数の爪４と、チャック本体
２の後端面周縁部分に固着され、主軸Ｓの前端面に固着
されたカップリング４３に噛合する環状のカップリング
５と、チャック本体２の後端面の中央部分に設けられ、
後述する主軸Ｓのクランプ軸４１が係合する円形凹部６
と、チャック本体２の中心軸線部分を貫通して回転不能
かつ摺動自在に設けられ、軸方向へ移動して爪４を開閉
させる爪開閉軸７と、チャック本体２に設けられ、爪開
閉軸７をロックして爪４をワーク把持状態に保持するロ
ック機構８とを備えている。円形凹部６には、図４に示
すように、開口周縁部分に４つの係合爪６ａが周方向へ
一定間隔をおいて半径方向に突設されている。爪開閉軸
７はチャック本体２の前面側へ突出する小径軸部７ａを
有し、該軸部７ａに皿ばね９を介してウエッジプランジ
ャ１０が取り付けられている。皿ばね９は、後述するロ
ック機構８により爪開閉軸７を軸方向にロックして、爪
４をワーク把持状態に保持し、後述する爪開閉軸駆動軸
５１による爪開閉軸７の引張力又は押圧力を解除した時
に、爪開閉軸７がワーク把持力を低下させる方向へ若干
移動することがあっても、ワーク把持力を補償するよう
にばね圧を作用させる。ウエッジプランジャ１０はマス
タジョー３に係合しており、爪開閉軸７が軸方向へ移動
すると、ウエッジプランジャ１０及びマスタジョー３を
介して爪４が半径方向へ移動し、開閉するようになって
いる。また、爪開閉軸７の後端部分は円形凹部６より後
方へ突出し、該突出軸部７ｂの外周面には、後述する爪
開閉軸駆動軸５１が係脱自在に係合する係止環１１が軸
方向へ一定間隔をおいて複数列に設けられている。各係
止環１１には、図６に示すように、３つの切欠き部１１
ａが設けられている。

【００１３】ロック機構８は、図３に良く示されている
ように、チャック本体２の中央部分に設けた空腔部１２
内に爪開閉軸７を両側から挟み付けるように対向配置さ
れた一対のクランプ板１３，１３と、両クランプ板１
３，１３と空腔部１２内面のテーパ案内面１４との間に
介装された一対の楔板１５，１５と、両楔板１５，１５
を両端から押圧支持する押圧部材１６，１７と、チャッ
ク本体２の直径方向に相対向し空腔部１２まで貫通する
２つの透孔１８，１９に摺動自在に嵌挿されたロック軸
２０及びアンロック軸２１とを備えており、ロック軸２
０及びアンロック軸２１は、それぞれ内端に設けたフラ
ンジ部によりチャック本体２から外側へ抜け出るのを阻
止されていると共に、押圧部材１６，１７との間に介装
したばね２２，２３によって、ロック軸２０と押圧部材
１６が、また、アンロック軸２１と押圧部材１７が互い
に離間する方向へ付勢されている。また、楔板１５とク
ランプ板１３との間及び楔板１５とテーパ案内面１４と
の間にはニードル２６が介装され、両楔板１５，１５が
スムーズに動くようになっている。

【００１４】図３は、爪開閉軸７がチャック本体２に対
してロックされていないアンロック状態を示しており、
このアンロック状態において爪開閉軸７が軸方向に移動
して爪４を開閉させ、該爪４によりワークＷを把持した
状態で爪開閉軸７をロック機構８によりロックする。ま
た、ロック機構８の作動手段であるロック軸２０を作動
して爪開閉軸７をチャック本体２にロックする作動シリ
ンダ２４と、アンロック軸２１を作動して爪開閉軸７を
ロック状態からアンロック状態に戻す作動シリンダ２５
は、交換アーム３０に設けられている。

【００１５】交換アーム３０は、図２に示すように、公
知の駆動手段によって１８０度旋回及び軸方向に移動駆
動される駆動軸３１に中央部分が固着され、両端部分に
チャック１及びチャック１′を保持するためのチャック
挿入孔３２，３２′が設けられている。そして、各チャ
ック挿入孔３２，３２′の内壁部分に前述した作動シリ
ンダ２４及び２５がそれぞれロック軸２０及びアンロッ
ク軸２１と対向するように配設されている。作動シリン
ダ２４及び２５は、ピストンロッド２４ａ及び２５ａが
突出してロック軸２０及びアンロック軸２１を押圧作動
すると共に、チャック１及び１′を交換アーム３０に支
持固定させる役割をも兼ねている。また、チャック挿入
孔３２，３２′の主軸Ｓ側及び段取り装置Ｄ側の内周縁
部にはテーパ壁面３３，３３′が設けられている。テー
パ壁面３３は、チャック１を主軸Ｓに対してクランプ
時、主軸台の前カバー３４と密接嵌合して切削油や切粉
の侵入を防ぐ作用をしている。同様に、テーパ壁面３
３′は、チャック１′を段取り装置Ｄに対してクランプ
時、その前カバー３４′と密接嵌合して切削油や切粉の
侵入を防ぐ作用をしている。

【００１６】主軸Ｓ側及び段取り装置Ｄにはそれぞれ、
チャック１，１′のチャック本体２を着脱自在にクラン
プするクランプ装置４０，４０′と、爪開閉軸７に係合
してこれを軸方向へ移動させる爪開閉軸駆動装置５０，
５０′とが設けられている。クランプ装置４０，４０′
及び爪開閉軸駆動装置５０，５０′はそれぞれ実質的に
同一の構成を有しているので、以下においてはクランプ
装置４０及び爪開閉軸駆動装置５０についてのみ説明す
る。

【００１７】クランプ装置４０は、主軸Ｓの貫通孔に軸
方向移動自在に、かつ回転可能に挿通された筒状のクラ
ンプ軸４１と、主軸Ｓの後方からクランプ軸４１を軸方
向に押引駆動するクランプ用シリンダ４２と、主軸Ｓの
前端面に固着され、チャック本体２のカップリング５と
噛合するカップリング４３とを備えている。

【００１８】図４に良く示されているように、クランプ
軸４１の先端部外周には、４つの押圧爪４４が周方向に
一定間隔をおいて半径方向に突設されており、クランプ
軸４１が前方に移動し旋回した状態で、該押圧爪４４に
チャック本体２の係合爪６ａ間の切欠き部分が嵌入し、
所定角度回転変位して係合爪６ａと係合するようになっ
ている。また、クランプ軸４１の外周面には、図５に示
すように周方向へ傾斜して延びるカム溝４５が設けら
れ、該カム溝４５に主軸Ｓの内壁に固着突設したピン４
６が係合しており（図１参照）、クランプ軸４１が軸方
向へ移動するに伴って係合爪６ａと係合離脱するため前
記所定角度だけ回転変位せしめられるようになってい
る。

【００１９】爪開閉軸駆動装置５０は、クランプ軸４１
の貫通孔に軸方向移動自在に、かつ回転可能に挿通され
た爪開閉軸駆動軸５１と、主軸Ｓの後方から爪開閉軸駆
動軸５１を軸方向に押引駆動する開閉用シリンダ５２
と、チャック１の爪開閉軸７と駆動軸５１との連結時に
該爪開閉軸駆動軸５１を所定角度回転駆動させる回転駆
動装置５３とを備えている。

【００２０】爪開閉軸駆動軸５１の先端部にはチャック
１の爪開閉軸７の後端突出軸部７ｂが嵌入する連結穴５
４が設けられ、該連結穴５４の内壁面に周方向に一定間
隔をおいて３つの係止爪５５が設けられている（図６参
照）。該係止爪５５は爪開閉軸７の係止環１１と等しい
ピッチで軸方向へ複数列に設けられていて、連結時に爪
開閉軸７がどの位置にあっても係止爪５５と係止環１１
とが係合するようにしてある。爪開閉軸駆動軸５１の後
端部にはフランジ部５６と後述する回転駆動装置５３に
係合離脱するクラッチ歯５７とが設けられている。

【００２１】開閉用シリンダ５２のピストン５８は、軸
線方向に貫通する挿通孔５９を有し、該挿通孔５９の内
周部に拡径部６０と、その両側に配置したばね収容室６
１，６１とが設けられている。爪開閉軸駆動軸５１の後
端部はピストン５８の挿通孔５９に挿通され、フランジ
部５６が拡径部６０に嵌合し、該拡径部６０の範囲内で
軸方向へ摺動自在で、かつ回転可能であると共に、ばね
収容室６１，６１に縮装したばね６２，６２により、フ
ランジ部５６を両側から押し付けて、爪開閉軸駆動軸５
１が拡径部６０内で中立状態に支持されている。このよ
うなフランジ部５６とばね６２，６２を設けたのは、次
のような理由による。すなわち、クランプ装置４０によ
りチャック本体２を主軸Ｓにクランプした状態におい
て、ピストン５８が往復作動し、フランジ部５６を介し
て爪開閉軸駆動軸５１を押引駆動させ、該駆動軸５１の
係止爪５５及び係止環１１を介して連結した爪開閉軸７
を軸方向へ移動させることにより、爪４を開閉させてワ
ークＷが把持されるのであるが、このとき爪開閉軸７の
位置は、ワークＷの径によりチャック本体２に対して任
意に変化する。このため、係止環１１と係止爪５５を複
数列設けてあるが、係止環１１と係止爪５５が同一周上
に位置する場合には両者は係合できないので、このとき
爪開閉軸駆動軸５１が軸方向へ変位し、その位置ずれを
両ばね６２，６２によって吸収させ、係止環１１に係止
爪５５を係合させるようにしているのである。その結
果、係止爪５５と係止環１１が確実に係合し、爪開閉軸
駆動軸５１が爪開閉軸７と連結する。

【００２２】回転駆動装置５３は、爪開閉軸駆動軸５１
の後方に配設され、固定支持部材６５に回転自在に支承
された筒状の回転軸６６を有し、該回転軸６６内に作動
軸６７が軸方向へ摺動のみ自在に嵌挿されている。該作
動軸６７は、先端に爪開閉軸駆動軸５１のクラッチ歯５
７に噛合するクラッチ歯６８が設けられており、回転軸
６６に内装したばね６９によって後方へ付勢されている
と共に、回転軸６６の後部に連設したシリンダ７０によ
りばね６９に抗して前進駆動させることによって、クラ
ッチ歯６８がクラッチ歯５７に噛合するようになってい
る。シリンダ７０には回転継手７１を介して圧油が供給
される。一方、回転軸６６は駆動歯車装置７２によって
回転され、該回転軸６６と一緒に回転する作動軸６７が
噛合しているクラッチ歯６８とクラッチ歯５７を介して
爪開閉軸駆動軸５１を所定角度だけ回転させることによ
り、係止爪５５と係止環１１が係合又は離脱するように
なっている。

【００２３】前述したように、段取り装置Ｄのクランプ
装置４０′及び爪開閉軸駆動装置５０′は、主軸Ｓ側の
クランプ装置４０及び爪開閉軸駆動装置５０と同一の構
成を有しているので、詳細については省略するが、主軸
Ｓ側の開閉用シリンダ５２と段取り装置Ｄの開閉用シリ
ンダ５２′（図２参照）へ供給される圧油の圧力（これ
によって爪４，４′によるワークＷの把持力が決ま
る。）はワークＷに応じてそれぞれ任意に調整すること
ができ、段取り装置Ｄにおいて設定された圧力が主軸Ｓ
側の開閉用シリンダ５２に自動的に設定されるようにな
っている。したがって、段取り装置Ｄの開閉用シリンダ
５２′で設定された爪４′の把持力はチャック１′が主
軸Ｓに装着されても変化することがない。しかも、チャ
ック１′によるワーク把持状態において爪開閉軸７をロ
ックするので、ワークの交換動作中においてもワーク把
持力を一定に保つことができる。

【００２４】上記した実施例では、爪開閉軸７のロック
機構８を作動する作動シリンダ２４，２５を交換アーム
３０に設けたが、図７に示すように、作動シリンダ２
４，２５をチャック本体２に内蔵してもよい。この場
合、チャック１を主軸Ｓに装着すると、チャック本体２
に設けた圧油供給路８１，８２の入口に設けられたカプ
ラー８３が、主軸Ｓに設けた油路８４，８５の出口に設
けられたもれないカプラー８６に接続され、所定圧の圧
油が油路８１，８２を通じて作動シリンダ２４，２５に
供給される。一方、チャック１を主軸Ｓから離脱すると
同時に、もれないカプラー８３及び８６が閉じるように
構成されている。なお、段取り装置Ｄも同様の構造とす
る。このような構成を採用すると、通常のロボットハン
ドを用いてチャック１を交換、搬送するのに好都合であ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のチャック
装置は、チャック本体に摺動自在に設けた爪開閉軸を主
軸側及び段取り側の爪開閉軸駆動手段により軸方向へ移
動させ、これに連動する爪でワークを把持させた状態で
前記爪開閉軸が前記チャック本体に設けたロック機構に
よりロックされ、前記爪をワーク把持状態に保持するよ
うに構成したから、前記爪によるワーク把持力はワーク
に対応して広範囲にかつ自動的に設定され、しかも主軸
側及び段取り側におけるワーク把持力と、ワークの交換
又は搬送途中におけるワーク把持力との間に差が生じな
い。したがって、装着精度を向上させ、ひいては精度の
高い加工がきわめて能率良く行なえる。

【００２６】また、チャック装置全体がコンパクトに構
成でき、チャック交換あるいは搬送動作を含む取扱上に
おいて大変有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチャック装置を備えた旋盤の主軸
側を示す縦断正面図である。

【図２】同段取り装置と主軸側の要部を示す縦断正面図
である。

【図３】同チャックの中央部縦断面図である。

【図４】図１の４−４線に沿う要部拡大断面図である。

【図５】同クランプ軸の要部平面図である。

【図６】図１の６−６線に沿う要部拡大断面図である。

【図７】別の実施例を示す要部縦断正面図である。

【符号の説明】

１ チャック ２ チャック本体 ４ 爪 ５，４３ カップリング ６ａ 係合爪 ７ 爪開閉軸 ８ ロック機構 １１ 係止環 ２０ ロック軸 ２１ アンロック軸 ２４，２５ 作動シリンダ ４０，４０′ クランプ装置 ４１ クランプ軸 ４４ 押圧爪 ４５ カム溝 ４６ ピン ５０，５０′ 爪開閉軸駆動装置 ５１ 爪開閉軸駆動軸 ５２ 開閉用シリンダ ５３ 回転駆動装置 ５４ 連結穴 ５５ 係止爪

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを把持したチャックが工作機械の
   主軸側及び段取り側に着脱自在に装着されるチャック装
   置であって、 前記チャックは、 前面にワークを把持する爪が設けられ、後面に主軸側及
   び段取り側に対する取付け部が設けられているチャック
   本体と、 前記チャック本体の中心軸線部を貫通して摺動自在に設
   けられ、軸方向へ移動して前記爪を開閉させる爪開閉軸
   と、 前記チャック本体に設けられ、前記爪開閉軸をロックし
   て前記爪をワーク把持状態に保持するロック機構とを備
   え、 かつ、前記ロック機構の作動手段が、前記チャック本体
   を把持して交換又は搬送するアームに設けられている工
   作機械のチャック装置。
2. 【請求項２】ワークを把持したチャックが工作機械の主
   軸側及び段取り側に着脱自在に装着されるチャック装置
   であって、 前記チャックは、 前面にワークを把持する爪が設けられ、後面に主軸側及
   び段取り側に対する取付け部が設けられているチャック
   本体と、 前記チャック本体の中心軸線部を貫通して摺動自在に設
   けられ、軸方向へ移動して前記爪を開閉させる爪開閉軸
   と、 前記チャック本体に設けられ、前記爪開閉軸をロックし
   て前記爪をワーク把持状態に保持するロック機構とを備
   え、 かつ、前記ロック機構の作動手段が、前記チャック本体
   に設けられている工作機械のチャック装置。
3. 【請求項３】 前記主軸側及び段取り側には、前記チャ
   ック本体を着脱自在にクランプするクランプ手段と、前
   記爪開閉軸と係合して、これを軸方向へ移動させる爪開
   閉軸駆動手段とが設けられている請求項１又は２記載の
   工作機械のチャック装置。