JPH08168906A - 精密チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械等においてくさび作用により被加工
物を把持するチャックに係り、特に、良好な把握制度と
強大な把握力が得られるチャックを得ること。 【構成】 一体構造のボディと、ボディの軸方向への移
動が自在なるピストンと、ボディに案内され軸方向へ摺
動移動すると共に円周方向へ間隔を隔てて設けた複数の
ウェッジと、ウェッジの夫々に係合し、且つボディに案
内されて半径方向へ摺動移動する複数のジョウとを有
し、ジョウはピストンの作動に連動しながら軸方向へ作
動する複数のウェッジによって半径方向へ作動せしめら
れ、さらに、それぞれのウェッジが、摺動条および摺動
条の軸方向長さの範囲内に形成されているくさびとから
なり、前記摺動条に備える案内面をボディの対応する案
内面が常に支持する構造になすと共に、くさびとジョウ
とが互に係合する軸方向の係合部を摺動条に備える軸方
向における案内面全範囲の中間に常に位置させてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械等においてく
さび作用により被加工物を把持するチャックに係り、特
に、良好な把握制度と強大な把握力が得られるように構
成した精密チャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は先に、くさび部によるくさび
作用でもってジョウの開閉動作を行わしめるくさび式チ
ャックに関し、いくつかの提案をなしている。しかし、
その何れの提案もくさび部が力学的な面から検討してみ
るに脆弱であり、把握精度から検討してみるに不完全な
構造であることが明らかとなったのである。

【０００３】この点に関して図１４乃至図１６を用いて
説明する。図において、１１ｇは図示しないスピンドル
にその後部が装着されるボディであって、中心部には軸
心Ｘ方向に沿ってのみ摺動変位自在なプランジャ１５ｇ
が内挿されており、また前部にはその半径方向にのみ摺
動変位自在なマスタージョウ１６ｇ・・・が内挿せしめ
られている。前記プランジャ１５ｇは、図１５に示すよ
うに、全体形状を略円筒形状になすと共に摺動部が軸心
Ｘ方向の端面からさらに外方に向けてその摺動周面５０
を延長させるが如く延長部５１・・・を設けて形成され
ている。そして、この摺動部に到達する断面Ｔ字形の嵌
合溝５２・・・を軸心Ｘに対し斜状に削設することによ
って、並列に相対向する２つのくさび部２２ｇ・２２ｇ
がその張り出した部分が片持ち梁の状態に形成せしめら
れるのである。更にこのくさび部２２ｇ・２２ｇにはそ
の先端が溝の傾斜に沿わせて切欠される切欠部５３・・
が形成される 一方、前記マスタージョウ１６ｇは図１６に示す如く略
直方体形状をなしており、後面側５４の中央から突出す
る張出部５５を備え、且つ張出部５５の位置する両側面
には溝２７ｇ・・が刻設されている。

【０００４】かくして形成された各溝２７ｇ・・には前
記くさび部２２ｇ・２２ｇにおける相互に対向する内側
寄りの部位がマスタージョウ１６ｇの両側面を挟む態様
で嵌挿されるのであり、この際のマスタージョウ１６ｇ
の溝２７ｇ・・の形状は、プランジャ１５ｇの嵌合溝５
２の形状と符合する。即ち、図１５のプランジャ１５ｇ
の嵌合溝５２に対してはマスタージョ１６ｇの溝２７ｇ
・・が両側面において同じ肉厚を残す形状の並設された
ものを用いるのであり、他方図１６のマスタージョウ１
６ｇの如く両側面において肉厚が前面にかけて漸増する
溝２７ｇ・・の刻設されているものに対してはプランジ
ャ１５ｇの嵌合溝５２における対向する両側面５５・５
５の間隔もまた延長部５１に向けて漸増となるものを用
いるのである。

【０００５】また、図１４中５６はボディ１１ｇにマス
タージョウ１６ｇを組み付ける際に必要な空所であり、
更に１７はマスタージョ１６ｇにボルト接合されたトッ
プジョウである。

【０００６】かかる構成のチャックの作用は、マスター
ジョウ１６ｇ・・・を開閉動作、すなわち半径方向へ摺
動変位させるには、プランジャ１５ｇを軸心Ｘに沿って
変位させるべく、図示しないドローバァによってプラン
ジャ１５ｇに変位力を付与する。 今、その変位力を矢
印Ｎ側へ（矢印の反対側へ）付与すると、相対向するく
さび部２２ｇ・２２ｇの張り出した対向寄り側位置に形
成された摺動面５７・５７（摺動面５７ａ・５７ａ）が
マスタージョウ１６ｇの摺動面５９・５９（摺動面５９
ａ・５９ａ）を押圧してマスタージョウ１６ａに閉方向
力（開方向力）を付与することからマスタージョ１６ｇ
はボディ１１の半径方向内方（外方）に向けてへ摺動変
位する。そして、このマスタージョウ１６ｇの摺動変位
と連動して移動するトップショウ１７が工作物の外径
（内径）を把握する状態に到達したならば、マスタージ
ョウ１６ｇはプランジャ１５ｇのくさび部２２ｇ・２２
ｇによってその閉方向力（開方向力）が受け止められ且
つチャックが工作物を把握している間、その位置が保持
せしめられる。

【０００７】このとき、マスタージョウ１６ｇの摺動面
５９・５９（摺動面５９ａ・・）は各くさび部２２ｇ・
２２ｇの摺動面５７・５７（摺動面５７ａ・５７ａ）を
ボディ１１の半径方向外方（内方）へ押圧するが、矢印
Ｎ側（矢印Ｎの反対側）への変位力により定位置を保持
せしめられたプランジャ１５ｇと同体の摺動面５７・５
７（摺動面５７ａ・５７ａ）は摺動面５９・５９（摺動
面５９ａ・・）の押圧力を確実に支承してベアリング面
を構成した状態となっている。しかして、相対向するく
さび部２２ｇ・２２ｇは張り出した対向寄り側位置に形
成された摺動面５７・５７（摺動面５７ａ・５７ａ）に
押圧力をうけた状態でマスタージョウ１６ｇを把握位置
に保持することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来チャッ
クのような相当な変形量を前提とした上で部品の破壊を
防止する技術思想とは別な変形量を最小限となさしめる
構造となして把握制度を向上させる技術思想に基くもの
であり、この技術思想によって前述した従来のものにお
ける問題点を克服し、鋭敏なジョウの移動をなし得ると
ともに、良好な把握制度と強大な把握力を達成して高速
回転域に対応できる精密チャックを提供することを目的
とする。さらに詳細には、本発明は、従来に見られない
優れた把握制度を得るためにボディによるウェッジの支
持を確実にするに際し異なる加工手段と加工手順による
ことなく精密に加工された堅牢なボディにより強固に行
なうことのできる精密チャックを提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は特に摺動条に備
える案内面を前記ボディの対応する案内面が常に支持す
る構造になすと共に、前記くさびと前記ジョウとが互に
係合する軸方向の係合部を前記摺動条に備える軸方向に
おける案内面全範囲の中間に常に位置させてなる。

【００１０】

【実施例】本発明の具体的な第一実施例を図１乃至図７
に基づいて詳細に説明する。 図４は本発明に係るくさ
び式のチャックＧの縦断面図を示し、このチャックＧは
一体構造のボディ部とこのボディ部に対して相対変位す
る可動部とに大別され、前記ボディ部はボディ１１と、
このボディ１１を図示しないスピンドルに装着するアダ
プタ１２及びボディ１１内に切り屑や粉塵の侵入を防止
するカバア１３からなり、また前記可動部はピストン１
４と、ウェッジ１５・・・と、マスタージョウ１６・・
・及びトップジョウ１７・・・からなる。前記ボディ１
１には軸心Ｘを中心とする摺動内周面１８が形成されて
おり、この摺動内周面１８のさらに半径方向外側に等角
配置の摺動穴１９・・・が複数穿設されている。また、
ボディ１１の前部には図５の如き断面Ｔ字状の案内溝２
０・・・が前面を開口した状態で半径方向に沿って複数
設けられている。

【００１１】前記摺動穴１９に嵌挿されるウエッジ１５
は図２に示すように、並列に相対向する二つのくさび部
２２・２２の基部２３・２３が一体に結合されたフオー
クエンド形状に構成されており、このくさび部２２・２
２の対向する内側部位には前端から後端にかけて漸高す
る且つ相対的に漸挟する断面矩形のくさび２４・２４が
それぞれ刻設されており、また前記くさび部２２・２２
の対向する外側部位には上下面が前記摺動穴１９によっ
て支承される断面矩形の摺動条２５・２５がそれぞれ設
けられている。また、２１はピストン１４を介してウエ
ッジ１５に、図示しないドローバアからの摺動変位力を
伝達するための突条であり、先端は円弧上になされてい
る。

【００１２】前記マスタージョウ１６は、案内溝２０に
図４及び図５の如く嵌挿されていて、チャックＧの半径
方向へ摺動変位することにより開閉動作する。このマス
タージョウ１６の詳細は図６に示すとおりであり、全体
が略直方体形状をしており、その両側面２６・２６には
前記各くさび部２２・２２におけるくさび２４・２４が
嵌挿するための嵌合溝２７・２７がくさび２４・２４の
配置形状に符合するように前端から後端へかけて漸高す
る且つ漸挟する形状に刻設されている。更に、このマス
タージョウ１６の横断面形状をＴ字形になし、後方の幅
広部２８の滑動面を案内溝２０と嵌合させて半径方向へ
変位する際の案内面となす一方、前方の幅挟部２９の滑
動面３４・３４も案内面となし、且つ、さらに前方をボ
ディ１１の外方へ突出せしめ、前面のセレーション部３
０にトップジョウ１７を固定する。

【００１３】このマスタージョウ１６と前記ウエッジ１
５の嵌合態様は図１に示す如くである。

【００１４】前記ピストン１４は前部に小径の突出部３
１を有し、この摺動部３２の外周面が中央部に大径の摺
動部３２を有しボディ１１の摺動内周面１８によって案
内される。この摺動部３２の外周面には前記ウエッジ１
５・・・に設けられた突上２１・・・が嵌合するための
係合溝３３が施削されている。また、後部にはボス３４
が突設されており、内方にネジが形成されていて、この
ネジに図示しないドローバァが螺合せしめられる。この
ピストン１４は大７図に示すように３等分位置を夫々三
ヵ月状に削滅し、ピストン１４を先行させてボディ１１
内へ挿入した後であってもこの三ヵ月状の削除部分をウ
エッジ１５の組込み空隙に利用しウエッジ１５・・・の
突条２１・・・をピストン１４の係合溝３３に組み込む
ことが出来るようなしてある。

【００１５】次に、上記第一実施例の作用を説明する。
図示しないドローバァでピストン１４を図４の矢印Ｑ側
へ引張すると、この引張力は係合溝３３と突条２１とを
介して各ウエッジ１５に伝達され且つ各ウエッジ両側の
摺動条２５・２５が摺動穴１９に案内され、同様に矢印
Ｑ側へ変位する。即ち、図３に示すように、各くさび部
２２・２２におけるくさび２４・２４の滑動面３５・３
５とマスタージョウ１６の嵌合溝２７・２７の滑動面３
４・３４とが摺動しながら相対変位することになり、マ
スタージョウ１６はくさび作用でもって半径方向内方へ
変位する。これによって、マスタージョ１６に固定され
ているトップジョウ１７は工作物の外径を把握すること
ができる。

【００１６】このとき、前記くさび２４・２４の滑動面
３５・３５はマスタージョウ１６の嵌合溝２７・２７の
滑動面３４・３４を半径方向の内方へ向けて押圧する
が、くさび部２２・２２に設けられた摺動条２５・２５
の摺動面３６・３６は、ボディ１１に設けられた摺動穴
１９の摺動面３８・３８に支承されて外周ベアリング面
を構成している。これを力学的に説明すればピストン１
４の引張力によって発生するくさび２４の変位力Ｒがマ
スタージョウ１６の開方向へ向けて付与される一方、同
じ大きさで反対方向の反作用力Ｐを摺動条２５が受け続
けることになる。換言すれば各くさび部２２・２２はＭ
なる捩じりモーメントを受け回転変位しようとするが、
各くさび部２２・２２の一体結合された基部２３・２３
によりその変位を好適に阻止されることになる。

【００１７】したがって、摺動条２５．２５の滑動面３
６・３６を摺動穴１９・１９の摺動面３８・３８で支持
し、捩じりモーメントＭに対しても変位しないくさび部
２２・２２は、マスタージョウ１６の開方向力を剪断応
力として受けることができるのである。

【００１８】一方、ピストン１４を矢印Ｑの反対側へ引
張すると、この引張力は前述同様に係合溝３３と突条２
１とを介して各ウエッジ１５に伝達され且つ各ウエッジ
両側の摺動条２５・２５が摺動穴１９に案内され、矢印
Ｑの反対側へ変位する。即ち、各くさび部２２・２２に
おけるくさび２４・２４の滑動面３５ａ・３５ａとマス
タージョウ１６の嵌合溝２７・２７の滑動面３４ａ・３
４ａとが摺動しながら相対変位することになり、マスタ
ージョウ１６はくさび作用でもって半径方向外方へ変位
する。これによって、マスタージョ１６に固定されてい
るトップジョウ１７は工作物の内径を把握することがで
きる。

【００１９】このとき、前記くさび２４・２４の滑動面
３５ａ・３５ａはマスタージョウ１６の嵌合溝２７・２
７の滑動面３４ａ・３４ａを半径方向の外方へ向けて押
圧するが、くさび部２２・２２に設けられた摺動条２５
・２５の摺動面３６ａ・３６ａは、ボディ１１に設けら
れた摺動穴１９の摺動面３８ａ・３８ａに支承されて内
周ベアリング面を構成している。これを前述同様に力学
的に説明すればピストン１４の引張力によって発生する
くさび２４の変位力Ｒａがマスタージョウ１６の閉方向
へ向けて付与される一方、同じ大きさで反対方向の反作
用力Ｐａを摺動条２５が受け続けることになる。換言す
れば各くさび部２２・２２はＭａなる捩じりモーメント
を受け回転変位しようとするが、各くさび部２２・２２
の一体結合された基部２３・２３によりその変位を好適
に阻止されることになる。

【００２０】したがって、捩じりモーメントＭａに対し
ても捩じりモーメントＭを受けた場合と同様にくさび部
２２・２２は、マスタージョウ１６の閉方向力を剪断応
力として受けることができるのである。

【００２１】しかして、くさび部２２・２２の剪断力に
よる撓みはマスタージョウ１６とボディ１１との相互間
距離内でしか起こらず力学的な剛性を十分に与えること
により撓みが皆無となるのである。

【００２２】またボディ１１がウエッジ１５支持するに
際しては、マスタージョウ１６の半径方向変位力を荷重
に、マスタージョウ１６の軸心Ｘ方向両側に位置するボ
ディ部を支点にする２点支持構造となすのが好ましい。

【００２３】なお、本例においてピストン１４とウエッ
ジ１５とを別体にしたことはこれらを一体としたものに
比べてボディの剛性を大きくし、且つ軽量とする著効を
奏するのである。

【００２４】以上の説明から明らかのようにウエッジ１
５の構成を、くさび部２２・２２の各基部２３・２３が
フォークエンド形状に一体結合されたものとなすとき
は、２つのくさび部２２・２２の捩じりモーメントが各
基部２３・２３に偶力として作用するのであり、この偶
力に十分耐え得る基部結合強度とすることによって、基
部２３・２３がフォークエンド形状に一体結合されてい
ない従来のものでは到底達成不可能とされていた高精度
な高把握力が得られるのである。

【００２５】かかる作用効果の得られるフォークエンド
形状のくさび部２２・２２は、種々の態様のものが考え
られ、図８のように各くさび部２２ａ・２２ａを円筒体
から削り出した構成とすることもできれば、また図９の
ように各くさび部２２ａ・２２ｂの断面形状を台形のく
さび２４ｂ・２４ｂと半楕円形の摺動条２５ｂ・２５ｂ
とを隣接させた態様とすることもできる。

【００２６】また、図１０乃至図１２には、本発明の具
体例である第二実施例を示し、第一実施例におけるウェ
ッジ１５とピストン１４とを一体にしてジョウ作動体Ｊ
を構成した点が特徴であり、相対向するくさび部２２ｃ
・２２ｃには第一実施例と同様にくさび２４ｃ・２４ｃ
と摺動条２５ｃ・２５ｃとが隣接して形成されている。

【００２７】次に、本発明の利点をさらに助長するくさ
び部周辺の嵌合形態を、図１３で説明する。まず各くさ
び２４ｄ・２４ｄの縦断面形状が夫々台形であることか
ら、各台形の側変傾斜の効用によってマスタージョウ１
６ｄとくさび２４ｄ・２４ｄとの相互間隙が第一実施例
と同じ隙量という条件ならば、マスタージョウ１６ｄの
開閉方向への遊動変位量が減少せしめられるという利点
があり、また半円形の摺動条２５ｄ・２５ｄは摺動穴１
９ａ・１９ａの側壁曲面と密着してくさび部２２ｄ・２
２ｄの側方への変位を阻止することになる。ここで、重
要なことはくさび部２２ｄ・２２ｄの開閉方向力がくさ
び２４ｄ・２４ｄに作用するとその作用力は矢印Ｓの方
向に作用し、この作用力は半円形の側壁曲面における上
部円弧面で受け止められ、くさび部２２ｄ・２２ｄは一
層大きな剛性をもって作用力を支えることができるよう
になる。

【００２８】しかも、作用力が摺動穴１９ａの側壁曲面
の曲面中心を通るときは（矢印Ｓが曲面中心を通とき
は）この作用力が上部円弧面に直行することからくさび
部２２ｄ・２２ｄには全く捩じりモーメント負荷が生じ
ず、即ちくさび部２２ｄ・２２ｄの各基部に何らの偶力
も生じない。

【００２９】この事はくさび部２２ｄ・２２ｄの台形の
側変傾斜に代えて摺動穴１９ａ・１９ａの曲面中心と同
心の曲面になすとさらに改善されたくさび部形状となる
ことを暗示している。

【００３０】なお、各実施例で共通する部位には内容の
理解を容易にするため同一符合を付してある。

【００３１】

【発明の効果】叙上の構成から明らかなように、本発明
によれば、ウェッジはジョウの作用力を極めて安定よく
荷担できることから、チャックの把握精度と把握力とを
一層向上させ得るという著効がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチャックにおけるくさび部周辺の
嵌合態様を示す斜視図。

【図２】ジョウ作動体の斜視図。

【図３】チャックにおけるくさび部周辺の嵌合態様を示
し図４のＡ−Ａ矢視の主要部を表す一部縦断面図。

【図４】チャックの縦断面図。

【図５】マスタージョウが内嵌される案内溝の断面形状
を示す図。

【図６】マスタージョウの斜視図。

【図７】ピストンの斜視図。

【図８】くさび部の他の嵌合態様を示す断面図。

【図９】くさび部の他の嵌合態様を示す断面図。

【図１０】他の実施例を示すチャックの一部断面図。

【図１１】図１０のチャックに装着されるジョウ作動体
を示す斜視図。

【図１２】図１０のＣ−Ｃ矢視断面図。

【図１３】最良のくさび部嵌合態様を示す断面図。

【図１４】従来のチャックを示す縦断面図。

【図１５】プランジャの斜視図。

【図１６】マスタージョウの斜視図。

【符号の説明】

Ｊ： ジョウ作動体 Ｓ：作用力 １１：ボディ １６、１６ｄ：ジョウ（マスタージョウ） １９：摺動穴 ２０：案内溝 ２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ：くさび部 ２４、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ：くさび ２５、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ：くさび ２７：嵌合溝 ３６、３６ａ：摺動条の摺動面（内、外径把握を含む） ３８、３８ａ：摺動条の摺動面（内、外径把握を含む） ３６、３６ａ：ベアリング面（内周、外周を含む）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一体構造のボディと、該ボディに設け、
   且つ軸方向への移動が自在なるピストンと、前記ボディ
   に案内され軸方向へ摺動移動すると共に円周方向へ間隔
   を隔てて設けた複数のウェッジと、該ウェッジの夫々に
   係合し、且つ前記ボディに案内されて半径方向へ摺動移
   動する複数のジョウとを有し、該ジョウは前記ピストン
   の作動に連動しながら軸方向へ作動する複数のウェッジ
   によって半径方向へ作動せしめられ、さらに、前記それ
   ぞれのウェッジが摺動条と該摺動条の軸方向長さの範囲
   内に形成されているくさびとから形成されているチャッ
   クにおいて、前記摺動条に備える案内面を前記ボディの
   対応する案内面が常に支持する構造になすと共に、前記
   くさびと前記ジョウとが互に係合する軸方向の係合部を
   前記摺動条に備える軸方向における案内面全範囲の中間
   に常に位置させてなる精密チャック。