JPS6023921B2 - チヤツク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械の主軸に取り付けてワークを把持する
チャック装置の改良に関するものであり、特に偏肉のあ
るパイプ材を偏心した状態で把持する時、全ての爪が均
等な力で把持するようにしたチャックに関するものであ
り、また径のばらつきが大きいワークを、一定の強い力
で把持するようにしたチャックに関するものである。

従釆の径のばらつきが大きいワークを把持するチャック
には、大別して油圧力又は空圧力で把持するものと、ば
ね力で把持し解放動作に油圧力又は空圧力を利用するも
のとがある。

前者の方式は、径のばらつきがあっても一定の強い把握
力が得られるメリットがあるが、回転するチャックと油
圧源とをロータリーバルブで連結しなくてはならず、該
ロータリーバルブの隙間からの漏れ油の回収の問題と、
シリンダ部とロータリーバルブ部の発熱の問題がある。

しかもこの方式は、特にチャック径が大きくなると、多
量の漏れ油が発生するため、油の回収装置と油圧源が大
がかりなものとなり、またロータリーバルブ部の周速も
大きくなるため発熱量も大きくなって、不適当なものと
なる。後者の方式は、油の回収問題や発熱の問題は無い
が、ワーク径のばらつきがあると把握力が変動する上に
、爪のストロークを多く必要とするものでは大きな把握
力が得られない不具合点がある。

本発明のチャックは、上記した従来のチャックの不具合
点を解決したものであって、その基本的な考え方は、爪
がワークの外周表面に当俵するまでの半径方向の長い移
動距離を流体圧シリンダ装置によって行ない、爪がワー
ク外周表面に軽く当接した後、強力なばねによって爪を
強く締め付けるようにしたものである。従って、最終的
にワークに爪を押し付ける強力なばねは、爪がワーク外
周表面に軽く当綾した後の、僅かな距離だけ爪を半径方
向に移動させるだけの復原量があれば済むから、一定し
た僅かな復原量のところで爪を押し付けることが出釆る
為、ワーク径のばらつきがあっても強力で一定した把握
力が得られる構造である。

また、流体圧は、爪をワーク外周表面に軽く当援させる
時と、ばね力に抗して爪を解放する時に使用するだけで
あって、主軸の回転中は使用しないから、漏れ流体の回
収問題や発熱問題が一切生じない。本発明のチャックの
具体的構造は、チャックボディに半径方向に進退可能に
設けられた複数個の爪と、主軸軸線方向の移動により爪
がワークの外周表面に当綾するまで半径方向内側に移動
させる爪と同数の第１の手段（第１のくさび体）であっ
て、半径方向にも移動可能なものと、前記第１の手段を
主軸軸線方向に移動させる第１の流体圧シリンダ装置と
、前記爪がワークの外周表面に当綾した後、主軸軸線方
向の移動により前記第１の手段（第１のくさび体）を介
して爪をワークに対して強く押し付ける第２の手段（第
２のくさび体）と、該第２の手段（第２のくさび体）を
主軸軸線方向にかつ爪をワークに押し付ける方向に付勢
する‘まねと、前記第２の手段（第２のくさび体）を主
軸軸線方向に前記ばね力に抗して爪の押し付け力を解除
する方向に移動させる第２の流体圧シＩＪンダ装置とか
ら構成されるものである。

従って、本発明のチャックは、通常のセルフセンターリ
ングチャックに適用できるだけではなく、前記第１の手
段（第１のくさび体）を駆動する第１の流体圧シリンダ
装置を爪の数だけ設ければ、偏肉のあるパイプ材のよう
に外蓬付法が不同でセンタが個○した鋳、鍛造品を確実
に、しかも一定の把握力で強力に把持するいわゆるコン
ペンセーテイグチャックとしても使用できる等、幅広い
用途が期待できる。

以下本発明のチャックの実施例を図面に基ずし、て詳細
に説明する。

第１図及び第２図は、ホロー型のコンペンセーティング
チャックに本発明を適用した第１の実施例を示すもので
あり、特に大径の長いパイプ材を確実に把持するのに適
したものである。

ハウジング１に回転可能に鞠承された主軸２の前端フラ
ンジ部２Ａに、エンドカバー３がボルトで止められ、エ
ンドカバー３の前側に張り出すように円筒形のチャック
ボディ４がボルト締めされている。チャックボディ４の
前端面には、後記する爪およびくさび体を案内するフロ
ントカバ−５がボルトで止められ、フロントカバー５と
エンドカバー３の間には、小径の円筒形のスリーブ６が
はさみ込まれている。スリーブ６とチャックボディ４と
の間に形成された円筒形の空間は、第２のシリンダ７を
形成し、該第２のシリンダ７には、円筒形の第２のピス
トン８が主軸軸線方向に摺動可能に挿鼓されている。第
２のピストン８には、主軸軸線に平行に爪と同数（４個
）の第１のシリンダ９が９０度間隔で形成され、第１の
シリンダ９には各々第１のピストン１０が摺動可能に挿
隊されている。チャックボディ４に形成されたボート１
１Ａ，１．１Ｂ，１１Ｃは、各々第２のシリンダ７の後
部シリンダ室、第１のシリンダ９の後部シリンダ室、第
１のシリンダ９の前部シリンダ室に通じている。

ハウジング１から前方に延びる円筒形のブラケツト１２
には、ボート１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが形成され、圧力
流体が供給された際にチャックボディ４の外周に密着す
るりング状のゴムシールを介して、ボート１１Ａ，１１
Ｂ，１１Ｃに通じるロータリーバルブを形成している。
フロントカバー５に９０度間隔で主軸軸線に平行に穿孔
された４個の孔１４内には、心棒１５Ａ，１５Ｂが各々
挿入され、心棒１５Ａ，１５Ｂには皿ばね１６が多数積
み重ねてある。

心棒１５Ａ，１５Ｂはねじ１７によって軸方向の若干の
移動ができるように連結され、心棒１５Ｂの右端はカバ
ー１８によって止められている。従って、皿ばね１６は
、カバー１８と第２のピストン８の前端面との間で心棒
１５Ａ，１５Ｂを突っ張り、第２のピストン８に左方向
に向う付勢力を与えている。フロントカバー５に９０度
間隔で半径方向に形成された４個の案内溝１９には、各
々断面が矩形の爪２０が半径方向にのみ酒勤可能に挿入
され、各爪２０の上面にはワーク径の大小によって取り
替えるパッド２１がボルトで止められている。爪２０の
前面と後面は、フロントカバー５とスリーブ６の前面に
よって案内されている。爪２０の下面には、主軸軸線に
対してある角度（本発明の実施例では１５度）鏡し、た
鏡斜面２０Ａが形成されている。前記案内溝１９には第
１のくさび体２２が、主軸軸線方向及び半径方向に摺動
可能に挿入されており、第１のくさび体２２上面の煩斜
面２２Ａが爪２０の傾斜面２０Ａと摺動可能に接合して
いる。しかも第１のくさび体２２上面のＴ型突起２３が
爪２０のＴ型簿２４に摺動可能に挿入されている。前記
した第２のピストン８はチャックボディ４の前端付近ま
で延びて、第２のくさび体２５を形成している。

第２のくさび体２５には、９０度間隔に第１のくさび体
２２の幅で煩斜面（本発明の実施例では５度）２５Ａが
形成されており、前記第１のくさび体２２下面の煩斜面
２２Ｂと摺動可能に接合している。しかも、第２のくさ
び体２５の外周から半径方向に打ち込まれ、止めねじで
抜け止めされたピン２６先端のＴ型突起２６Ａが、第１
のくさび体２２下面に形成されたＴ型溝２７に摺動可能
に挿入されて、第１のくさび体２２が第２のくさび体２
５から離脱するのを防止している。前記第１のピストン
１０及び第１のくさび体２２には、各々主軸軸線に平行
な貫通孔２８，２９が穿孔され、両端に鋼球３０Ａ，３
０Ｂがねじ込まれた連結榛３１が挿入されている。

鋼球３０Ａと第１のピストン１０との接合面及び鋼球３
０Ｂと第１のくさび体２２との接合面は、円錐形に形成
されており（第５図参照）、貫通孔２８と２９の軸心の
ずれを補償している。従って、第１のピストン１０が主
軸軸線と平行に左方に移動して第１のくさび体２２を左
方に引っ張ると、第１のくさび体２２は第２のくさび体
２５の５度の懐斜面２５Ａに沿って移動することが可能
となる。また、鋼球３０Ａ，３０Ｂを第１のピストン１
０および第１のくさび体２２に封じ込めるカバー３２Ａ
，３２Ｂの内面も円錐形に形成されているので、右行す
る場合にも両者は一体的に移動する。次に上記した本発
明の第１の実施例の動作を説明する。初期状態ではボー
ト１１Ａ，１１Ｂに圧力流体を供給し、ボート１１Ｃを
タンク側に接続しておく。この状態が第１図で、４個の
第１のピストン１０および第２のピストン８が前進端に
あつて、４個の爪２０が全て一杯に開いた状態にある。
ワークがチャックに挿入された後、ボート１１Ｃに圧力
流体に供給し、ボート１１８をタンク側に接続すれば（
ボート１１Ａには圧力流体を供給したまま）、４個の第
１のピストン１０が全て左方に移動し、第１のくさび体
２２の左方へ移動によって爪２０が４個共閉じる。ワー
クの径のばらつきや偏心によって、爪２０がワーク外周
表面に当る時の爪の突出量が異なるので、第１のピスト
ン１０及び第１のくさび体２２の停止位瞳は各々の爪に
よって異なり、４個の爪２川ま軽くワークを把握する。
次にタイマーのタイムアップ信号により、ポ−ト１１Ａ
をタンク側に接続すると、第２のピストン８は皿ばね１
６の復原力により僅かだけ左方に移動し、第２のくさび
体２５を同量だけ左方に動かす。

従って４個の第１のくさび体２２は同時に僅かな量だけ
半径方向内側に移動して、４個の爪２０をワーク外周表
面に強く押し付け、ワークを把握する。皿ばね１６の復
原量は、爪２０がワーク外周表面に軽く当った後、強く
締め付けるだけの僅かな量で済むから、皿ばね１６の力
の強い所を利用でき、また強く締め付ける時の皿はね１
６の復原量が一定しているから、常に一定の把握力で把
握できる。もちろん、主軸２を回転させる際は、ボート
１１Ｃもタンク側に接続し、一切流体圧は供給しなくて
済む。また、第１のくさび体２２のくさび角は、実施例
では１０度であり、くさび両面に作用する摩擦角の合計
よりもはるかに小さいから、爪２０を強く締め付けた時
も、主軸２の回転切削中も、第１のくさび体２２は絶対
に戻らない。加工が終ったら、ボート１１Ａ，１１Ｂに
圧力流体が供給すれば、第２のピストン８が前進して第
２のくさび体２５と４個の第１のくさび体２２との間が
若干ゆるんだ後、第１のくさび体２２が前進して爪２０
を開き、ワークの把握動作が完了する。第６図は、爪２
０と第１のくさび体２２の変形例を示すものであって、
始めに軽く爪２０をワーク外周表面に押し付ける時の、
爪２０の半径方向の把握ストロークを大きくすることに
より、第１のくさび体２２の軸線方向のストロ−クが小
さくても済むようにしたもので、爪２０の把握速度が大
きくなる。

すなわち、第１のくさび体２２の上面および爪２０下面
の互いに接合する煩斜面を、煩斜の大きい部分３３Ａ，
３３Ｂと煩斜の小さい部分３４Ａ，３４Ｂの２種類で構
成すれば、第１のくさび体２２の主軸軸線方向の僅かな
移動でまず爪２０が半径方向に大きなストローク移動し
た後、頃斜の小さい部分３４Ｂと３４Ａが接合するから
、その後第２のくさび体２５で強く締め付けて主軸を回
転しても、第１のくさび体２２は戻らない。第３図及び
第４図は、ホロ−型のセルフセンターリングチャックに
本発明を適用した第２の実施例を示すものであり、第１
の実施例と基本的に異なる所は、第１の実施例では爪２
０を最初に軽く押し付ける第１のピストン１０が爪２０
と同数設瞳してあるのに対して、第２の実施例では１個
の第１のピストンで４個の爪２０を共通に押し付けるよ
うにした点にある。

第１の実施例と同じ構造部分については同じ番号で示し
、ここでは構造の異なる部分についてのみ説明する。

第２のピストン８には円筒形（ドーナツ形）の第１のシ
リンダ３５が形成され、該第１のシリンダ３５には主軸
軸線方向に沼動可能に円筒形（ドーナツ形）の第１のピ
ストン３６が挿入されている。第１のピストン３６と第
１のくさび体２２とは、各々両端に鋼球３０Ａ，３０Ｂ
がねじ込まれた連結綾３１によって連結されている。そ
の他の部分の構造は、第１の実施例と全く同一である。
ワークがチャックに挿入された後、ボート１１Ｃに圧力
流体を供給し、ボート１１Ｂをタンク側に援競すれば、
第１のピストン３６が左方に移動して、４個の第１のく
さび体２２が同時に左方に移動し、４個の爪２０を同時
に閉じる。

爪２０がワークの外周表面に軽く当った後、タイマ−の
タイムアップ信号により、ボート１１Ａをタンク側に接
続すると、第２のピストン８が皿ばね１６の復原力によ
り僅かに左方に移動して、前記第１の実施例と同様に４
個の爪２０をワーク外周表面に強く押し付けて、ワーク
を把握する。次に、ホロ−型のコンペンセーティングチ
ヤツクに本発明に適用した第３の実施例について、第７
図、第８図を参照しながら説明する。

第１の実施例と第３の実施例との基本的な差異は、第２
のくさび体を爪２０ごとに各々設置し、しかも第２のピ
ストン８に対して相対的に半径方向に可動すると共に、
縦付け時に第２のくさび体に生ず縦付け反力をチャック
ボディ４側で受けるよう‘した点にある。すなわち、フ
ロントカバー５に９０度間隔で半万向に形成された４個
の案内溝１９には、各々１のくさび体３７が主軸軸線方
向及び半径方向‘摺動可能に挿入されている。

第１のくさび体３の上面３７Ａは、爪２０下面の懐斜面
２０Ａと合する頭斜面を形成し、下面３７Ｂは主軸軸線
‘平行な面になっている。第１のピストン１０先のＴ型
突起１０Ａは、第１のくさび体３７のＴ溝３８に挿入さ
れ、第１のくさび体３７が半径向に僅か動くのを許容し
ている。チャックボディ４と第２のピストン８を半径向
に貫通して、９０度間隔に４個の円柱３９が挿され、外
周にねじが形成されてキャップ４０‘こつて半径方向の
位置が調節される。

円柱３９‘は、主軸軸線に平行で断面が矩形の案内溝４
１力形成され、案内溝４１には第２の〈ごび体４２第３
のくさび体４３が積み重ねて挿入されてしろ。第２のく
さび体４２の上面と下面には、ケジに入った複数個のロ
ーラー４４が配置され、た第２のくさび体４２の前後面
は第２のピストー８‘こはさみ込まれている。さらに、
第３の〈ミ体４３の前後面はフロントカバー５によって
は、み込まれている為、半径方向にのみ摺動可能でつて
、その主軸軸線に平行な上面４３Ａが第１くさび体３７
の下面３７Ｂと接触している。円柱３９の下方には第３
のシリンダ４５が形これ、第３のピストン４６が半径方
向に酒勤可に挿入されている。第３のシリンダ４５の上
部′リンダ室はボート１１Ａと通路４７を介して蓮、し
ている。また、ばね４８が第３のピストン４６を半径方
向内側に付勢している。第１のくさび３７の下面には、
鋸歯状の３個のノッチ４９が成され、該ノッチ４９には
まり込む先端円錐形ピン５０が、少しずつピッチをずら
して４個、柱３９に半径方向沼動可能に挿入されている
。ヒン５０は、各々ばね５１によって半径方向内側‘付
勢されているが、ピン５０の後端が第３のピトン４６を
隊通して、その先端にナットが取り・レナてあるので、
第３のシリンダ４５の上部シリンダ室に圧力流体が供給
されている間は、ピン５０は図に示すように引き込まれ
ていて、第１のくさび体３７の移動を妨げない。次に本
発明の第３の実施例の動作について説明すると、第１の
実施例と同様に、初期状態ではボート１１Ａ，１１Ｂに
圧力流体を供給し、ボート１１Ｃをタンク側に接続して
おく。

この状態が第７図、第８図で、４個の第１のピストン１
０および第２のピストン８が前進端にあって、４個の爪
２０が全て一杯に開いた状態にある。また、ポ−ト１１
Ａから通路４７を通して、第３のシリンダ４５の上部シ
リング室に圧力流体が供給されているので、ピン５０は
全て引き込まれている。ワ−クがチャックに挿入された
後、ボート１１Ｃに圧力流体を供給し、ボート１１Ｂを
タンク側に接続すれば、４個の第１のピストン１０が全
て左方へ移動し、第１のくさび体３７の左方への移動に
よって爪２０が４個共閉じる。ワーク径のばらつきや偏
心によって、爪２０がワーク外周表面に当る時の爪の突
出量が異なるので、第１のピストン１０及び第１のくさ
び体３７の停止位置は各々の爪によって異なり、４個の
爪２０は軽くワークを把握する。タイマーのタイムアッ
プ信号により、ボート１１Ａをタンク側に接続すると、
第３のピストン４６かばね４８の付勢力によって前進し
、ばね５１の付勢力によってピン５０のうちのいくつか
がノッチ４９に飛び込み、第１のくさび体３７の主軸軸
線方向の移動を妨げる。

同時に第２のピストン８は皿ばね１６の復原力により僅
かだけ左方に移動し、４個の第２のくさび体４２を同時
に同量だけ左方に動かす。従って、４個の第３のくさび
体４３は同時に僅かな量だけ半径方向内側に移動し、第
１のくさび体３７を介して爪２０をワーク外周表面に強
く押し付け、ワークを把握する。ワークを把握した時の
反力は、第１のくさび体３７下面３７Ｂ→第３のくさび
体４３の上面４３Ａ→第２のくさび体４２上面のローラ
ー４４→第２のくさび体４２下面のローラー４４→円柱
３９を介してチャックボディ４に伝えられる。加工が終
ったら、第１の実施例と同様に、ボート１１Ａ，１１８
に圧力流体を供給すれば、まず第３のピストン４６が後
退してピン５０をノッチ４９から抜き、次に第２のピス
トン８が前進して第２のくさび体４２と第３のくさび体
４３、及び第３のくさび体４３と第１のくさび体３７と
の間が若干ゆるんだ後、第１のくさび体３７が前進して
爪２０を開き、ワークの把握動作が完了する。

本発明の上記した実施例においては、爪が４個の場合に
ついて説明したが、必要に応じて爪の数を４個以上にし
たり４個以下にしたり任意に選択できる。以上述べた如
く、本発明は実施例に示された構成に限定されるもので
はなく、請求の範囲に記載された本発明の技術思想を逸
脱しない範囲内での変更は予期されるところである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のチャックの第１の実施例を
示し、第１図は縦断面図、第２図は一部を断面した正面
図、第３図および第４図は本発明のチャックの第２の実
施例を示し、第３図は縦断面図、第４図は一部を断面し
た正面図、第５図は連結棒と第１のくさび体との接合部
を示す拡大断面図、第６図は爪と第１のくさび体の傾斜
面の変形例を示す斜視図、第７図および第８図は本発明
のチャックの第３の実施例を示し、第７図は縦断面図、
第８図は第７図のＡ−Ａ断面図である。 図において、１……ハウジング、２……主軸、４……チ
ヤツクボデイ、５……フロントカバー、７……第２のシ
リンダ、８……第２のピストン、９……第１のシリンダ
、１０……第１のピストン、１６・・・・・・皿ばね、
１９・・…・案内溝、２０・・・・・・爪、２２・・・
・・・第１のくさび体、２５・・・・・・第２のくさび
体、３５……第１のシリンダ、３６……第１のピストン
、３７……第１のくさび体、３９……円柱、４２・・・
・・・第２のくさび体、４３・・・・・・第３のくさび
体、４５……第３のシリンダ、４６……第３のピストン
。第１図 第６図 第Ｚ図 第４図 第５図 第３図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チヤツクボデイと、該チヤツクボデイに半径方向に
   往復摺動可能に設けられた複数の爪と、該複数の爪と係
   合しチヤツクボデイの中心軸線を含む平面内で移動可能
   で且つ該軸線方向の移動により各爪がワーク外周に軽く
   当接するまで半径方向内側に移動可能な複数の第１のく
   さび体と、該第１のくさび体を前記軸線方向に移動させ
   低圧力に設定された第１の流体圧シリンダ装置と、該第
   １の流体圧シリンダ装置のピストンと前記複数の第１の
   くさび体を連結し移動の伝達を行なう移動連結手段と、
   前記複数の第１のくさび体と係合し前記軸線方向に移動
   可能で前記複数の爪がワーク外周に軽く当接した後各爪
   をワークに対して強固に押し付け可能な第２のくさび体
   と、該第２のくさび体を前記軸線方向に且つ各爪をワー
   クに強固な押し付ける方向に付勢するバネと、前記第１
   の流体圧シリンダ装置を内包し前記第２のくさび体を前
   記軸線方向に前記バネ力に抗して爪の押し付け力を解除
   する方向に移動させ高圧力に設定された第２の流体圧シ
   リンダ装置とから構成されるチヤツク。