JP2008246632A - フローティングチャック機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対向配置した一対のセンタ部材20にて回転軸Z1に沿って挟み込んだ円筒状のワークWを外周方向から挟む複数のクランプ爪41を備えたチャック本体部40と、回転軸Z1回りに回転する主軸12に固定されてセンタ部材20とともに回転するチャックベース部30とを備える。そして、チャックベース部30には、主軸12に固定される固定部と、回転軸Z1に直交するスライド面に沿ってスライド可能なスライド部とが設けられており、チャック本体部40がスライド部に固定され、チャック本体部40が芯ずれを吸収するようにスライド面に沿ってスライドする。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1に記載された従来技術では、ラジアル方向にフローティングできるダイヤフラムにクランプ爪を取り付け、ダイヤフラムの戻り変形によりクランプ爪部が自動的に求心移動するフローティングチャック構造が提案されている。
また、特許文献2に記載された従来技術では、各クランプ爪が油圧シリンダで駆動され、高速回転でも遠心力で把持力の低下を回避することができるフローティングチャックが提案されている。
また、特許文献3に記載された従来技術では、揺動アームとバネによりクランプ爪が求心移動するフローティングチャックが提案されている。
また、特許文献2に記載された従来技術は、クランプ爪部が自動求心移動する構造であり、油圧シリンダ機構でクランプ爪を駆動し、対象とするワークの径の範囲を広くすることができるが、構造が非常に複雑である。
また、特許文献3に記載された従来技術は、揺動アームにてクランプ爪部が自動求心移動する構造であり、クランプ爪で把持可能なワークの径の範囲が狭く、特許文献1と同様に、径の大きなワークの加工で使用したチャック(クランプ爪を備えたチャック)を、径の小さなワークの加工に使用できず、その場合はチャックを交換しており、非常に手間がかかる。
また、特許文献1及び3の機構では、クランプ爪の把持力が不均等になり易く、ワークWを歪ませる原因となり易い。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、クランプ爪で支持可能な径の範囲がより広く、且つ構造がよりシンプルなフローティングチャック機構を提供することを課題とする。
請求項1に記載のフローティングチャック機構は、対向して配置された一対のセンタ部材を通る回転軸に沿って円筒状のワークを両端部から前記センタ部材にて挟み込み、前記回転軸の回りに前記ワークを回転させるための主軸を前記両端部の少なくとも一方側に備えた加工装置において、前記主軸に設けられて前記ワークの外周方向から前記ワークを挟んで保持することで保持した前記ワークを前記回転軸の回りに回転させるとともに前記回転軸と前記ワークの外径の中心とのずれを示す芯ずれを吸収するフローティングチャック機構である。
そして、フローティングチャック機構は、前記ワークを外周方向から挟む複数のクランプ爪を備えたチャック本体部と、前記主軸に固定されて当該主軸とともに回転するチャックベース部とを備える。
そして、前記チャックベース部には、前記主軸に固定される固定部と、前記回転軸に直交するスライド面に沿ってスライド可能なスライド部とが設けられており、前記チャック本体部が前記スライド部に固定され、前記チャック本体部が前記芯ずれを吸収するように前記スライド面に沿ってスライドする。
請求項2に記載のフローティングチャック機構は、請求項1に記載のフローティングチャック機構であって、前記チャックベース部は、板状のプレート部材であり、前記プレート部材の複数個所に切欠溝が形成されていることで、前記固定部と、前記スライド部と、前記固定部に対して前記スライド部が前記スライド面に沿ってスライド可能となるように連結する平行リンク機構とが、前記スライド面内に形成されている。
請求項3に記載のフローティングチャック機構は、請求項1に記載のフローティングチャック機構であって、前記チャックベース部は、前記固定部と、前記スライド面に沿ってスライド可能に構成された平行リンク機構と、前記スライド部とを、前記回転軸の方向に連結して構成されている。
これにより、クランプ爪で支持可能な径の範囲がより広く、且つ構造がよりシンプルなフローティングチャック機構を容易に実現することができる。
なお、各図において、X軸、Y軸、Z軸は互いに直交しており、X軸とZ軸は水平方向を示し、Y軸は垂直方向を示している。また、Z軸は回転軸Z1の方向を示している。
主軸台1は、例えば加工装置の基台に固定される主軸台座10と、回転軸Z1回りに回転駆動可能な主軸12を備えている。主軸12における回転軸Z1と同軸上には、ワークWを支持する一対のセンタ部材20が設けられている。
主軸12には、チャック本体部40を取り付けるためのチャックベース部30が固定され、チャックベース部30にチャック本体部40が取り付けられている。チャックベース部30及びチャック本体部40には、センタ部材20及びワークWを挿通可能な貫通孔が、回転軸Z1と同軸に設けられている。
また、チャック本体部40には、ワークWを外周方向(回転軸Z1に直交する方向(なお、直交する方向に対して傾斜していてもよい))から挟み込むクランプ爪41が複数設けられている。
本実施の形態にて説明するフローティングチャック機構では、ワークWを両端部から挟み込む一対のセンタ部材20を必須としているが、この一対のセンタ部材20は回転しても固定であってもよく、回転する場合は双方のセンタ部材20が回転し、固定の場合は双方のセンタ部材20が固定である。
例えば、双方のセンタ部材20が固定の場合では、一方のセンタ部材側が主軸で他方のセンタ部材側が心押台という構成(図1の構成)と、双方のセンタ部材側が主軸という構成にすることができる。また、双方のセンタ部材20が回転する場合では、一方のセンタ部材側が主軸(センタ部材が主軸に固定)で他方のセンタ部材側が心押台(心押台側ではセンタ部材は駆動されず空転する)という構成と、双方のセンタ部材側が主軸(センタ部材が主軸に固定)という構成にすることができる。
一対のセンタ部材20は、回転軸Z1上に対向して配置され、ワークWの両端部から回転軸Z1方向に沿ってワークWを挟んで保持する。そして、チャック本体部40のクランプ爪41にて、ワークWの外周方向(回転軸Z1に直交する方向(なお、直交する方向に対して傾斜していてもよい))からワークWを挟んで保持(把持)する。
そして、主軸12は回転駆動可能であり、ワークWを把持したチャック本体部40と主軸12がワークWを回転軸Z1回りに回転させる。
ここで、クランプ爪41で保持するワークWの保持個所はワークWの外周部であり、ワークWにおける保持個所の外径寸法の精度が高く、外径の中心と回転中心(回転軸Z1)とが一致している場合は、図2の上図に示すように、センタ部材20とチャック本体部40とが回転軸Z1に対して同軸上に位置する。
しかし、ワークWにおける保持個所の外径寸法の精度が低く、外径の中心と回転中心(回転軸Z1)とが一致しない場合は、図2の下図に示すように、センタ部材20とチャック本体部40とが回転軸Z1に対して同軸上に位置しないことになる。このように、芯がずれていてもクランプ爪41でワークWを保持できる機構が、フローティングチャック機構である。
本実施の形態にて説明するフローティングチャック機構は、芯ずれの吸収としてクランプ爪41を移動するのでなく、クランプ爪41を備えているチャック本体部40を移動させる構造とした。これによって、クランプ爪41及びチャック本体部40の構造がシンプルであるとともに、クランプ爪41による保持可能な径の範囲が広い汎用のチャック本体部40を利用できる。
次に、図3を用いてチャックベース部30の構造を説明する。
図3の例に示すチャックベース部30は、所定の厚さの1枚の板状のプレート部材を用い、複数の切欠溝AA’、BB’〜HH’を設けて形成されている。切欠溝AA’は、位置Aを始点として位置A’を終点とする溝であり、他の溝も各始点の位置から対応する終点の位置までの溝である。
切欠溝AA’、BB’〜HH’の各々は、互いに繋がっていない。例えば、レーザ加工装置等で切欠溝AA’、BB’、CC’、DD’を形成することで、主軸固定領域31(固定部に相当)を構成する。また、同様に切欠溝EE’、FF’、GG’、HH’を形成することで、水平揺動領域32(スライド部に相当)と、垂直揺動領域33(スライド部に相当)を構成する。
図3の例に示すチャックベース部30では、主軸固定領域31と水平揺動領域32とが、4個の水平方向平行リンク機構XLにて接続された構成となる。同様に、水平揺動領域32と垂直揺動領域33とが、4個の垂直方向平行リンク機構YLにて接続された構成となる。
また、主軸固定領域31には、主軸12に取り付けるための取り付け孔が設けられており、垂直揺動領域33には、チャック本体部40を取り付けるための取り付け孔が設けられている。
上記に説明した構成を有することで、チャックベース部30では、主軸固定領域31に対して水平揺動領域32が相対的に水平方向(X軸方向)にスライド移動可能であり、水平揺動領域32に対して垂直揺動領域33が相対的に垂直方向(Y軸方向)にスライド移動可能である。
この移動の動作を図4の上段及び中段に記載した模式図で説明する。
図4の上段の模式図は、水平方向(X軸方向)にも垂直方向(Y軸方向)にもスライド移動していない状態を示している。主軸固定領域31と水平揺動領域32との間は、溝M12にて切り離されており、各領域は水平方向平行リンク機構XLにて接続されている。また、水平揺動領域32と垂直揺動領域33との間は、溝M23にて切り離されており、各領域は垂直方向平行リンク機構YLにて接続されている。
また、チャック本体部40を取り付けた垂直揺動領域33が主軸固定領域31に対して垂直方向にスライド移動する場合は、垂直方向平行リンク機構YLによって図4の中段右図のように動作する。この動作を図3の形状で示すと、図4の下段右図に示すものとなる。
このように、主軸固定領域31に対して、チャック本体部40を取り付けた垂直揺動領域33は、Z軸方向に平行な回転軸Z1に直交する面(スライド面に相当)に沿って、X軸方向(水平方向)、及びY軸方向(垂直方向)にスライド移動が可能である。
チャックベース部の構造は、図3に示すチャックベース部30の構造に限定されるものではなく、他の構造も考えられる。
例えば、図5の例に示すチャックベース部50は、主軸固定部材51(固定部に相当)と水平揺動部材52(スライド部に相当)と垂直揺動部材53(スライド部に相当)とをZ軸方向(回転軸の方向に相当)に連結して構成されている。
主軸固定部材51における水平揺動部材側に設けられたピンと水平方向平行リンク機構XLの孔とを嵌合させ、水平揺動部材52における主軸固定部材側に設けられたピンと水平方向平行リンク機構XLの孔とを嵌合させる。同様に、水平揺動部材52における垂直揺動部材側に設けられたピンと垂直方向平行リンク機構YLの孔とを嵌合させ、垂直揺動部材53における水平揺動部材側に設けられたピンと垂直方向平行リンク機構YLの孔とを嵌合させる。
上記に説明した構造にて、チャックベース部50は、主軸固定部材51に対して水平揺動部材52が水平方向(X軸方向)に相対的にスライド移動可能であり、更に、水平揺動部材52に対して垂直揺動部材53が垂直方向(Y軸方向)に相対的にスライド移動可能である。
なお、チャックベース部30(または50)は、回転軸Z1回りに回転する方向については高い剛性を有している。
まず、把持部の外径の中心が回転軸Z1と芯ずれしているワークWを両センタ部材20で支持する(両センタ部材20は回転軸Z1上に位置している)。
次に、クランプ爪41によるクランプ動作を開始する。
すると、まずクランプ爪41に近い側の把持部の外径部が当該クランプ爪41に接触し、チャック本体部40が取り付けられている垂直揺動領域33(垂直揺動部材53)がスライド移動を開始し(垂直方向及び水平方向に移動する)、チャック本体部40が求心移動してワークWのクランプが完了する。
また、クランプ爪に求心移動する複雑な機構を用いていないため、ワークWの把持力を均等とすることができ、ワークWの歪み等の発生を防止することができる。
このように、本実施の形態にて説明したフローティングチャック機構によれば、ワークWの歪みの発生を防止して、高精度に加工することができる。
また、シンプルな構造により、低コストで信頼性の高いフローティングチャック機構を実現することができる。
また、ワークWの把持部の外径寸法のばらつきや、外径の異なるワークWに対して、把持可能な径の範囲が広く、径に応じた交換回数がより少ないフローティングチャック機構を提供することができる。
また、本実施の形態にて説明したフローティングチャック機構は、研削盤の他にも、両センタ部材20にてワークWを支持する種々の工作機械に適用することが可能である。
10 主軸台座
12 主軸
20 センタ部材
30 チャックベース部
31 主軸固定領域(固定部)
32 水平揺動領域(スライド部)
33 垂直揺動領域(スライド部)
40 チャック本体部
41 クランプ爪
60 心押台
AA’〜HH’ 切欠溝
XL 水平方向平行リンク機構
YL 垂直方向平行リンク機構
Z1 回転軸
W ワーク
Claims (3)
- 対向して配置された一対のセンタ部材を通る回転軸に沿って円筒状のワークを両端部から前記センタ部材にて挟み込み、前記回転軸の回りに前記ワークを回転させるための主軸を前記両端部の少なくとも一方側に備えた加工装置において、
前記主軸に設けられて前記ワークの外周方向から前記ワークを挟んで保持することで保持した前記ワークを前記回転軸の回りに回転させるとともに前記回転軸と前記ワークの外径の中心とのずれを示す芯ずれを吸収するフローティングチャック機構であって、
前記ワークを外周方向から挟む複数のクランプ爪を備えたチャック本体部と、
前記主軸に固定されて当該主軸とともに回転するチャックベース部とを備え、
前記チャックベース部には、前記主軸に固定される固定部と、前記回転軸に直交するスライド面に沿ってスライド可能なスライド部とが設けられており、
前記チャック本体部が前記スライド部に固定され、前記チャック本体部が前記芯ずれを吸収するように前記スライド面に沿ってスライドする、
フローティングチャック機構。 - 請求項1に記載のフローティングチャック機構であって、
前記チャックベース部は、
板状のプレート部材であり、
前記プレート部材の複数個所に切欠溝が形成されていることで、前記固定部と、前記スライド部と、前記固定部に対して前記スライド部が前記スライド面に沿ってスライド可能となるように連結する平行リンク機構とが、前記スライド面内に形成されている、
フローティングチャック機構。 - 請求項1に記載のフローティングチャック機構であって、
前記チャックベース部は、
前記固定部と、前記スライド面に沿ってスライド可能に構成された平行リンク機構と、前記スライド部とを、前記回転軸の方向に連結して構成されている、
フローティングチャック機構。
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