JP2009209987A - ロックナット及びロックナットを備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の主軸チャック開閉機構のレバーホルダの位置を変更するに際し、簡単な作業で迅速かつ正確に均等な力で締め付け、解除が可能で、かつ、傾斜や偏心なく雄ネジ部に固定することができるロックナットを提供すること。
【解決手段】貫通孔１１６内を摺動可能なロックピン１２０を内周面側に押圧するロックナット１１０において、貫通孔１１６がナット本体１１１に放射状に複数設けられており、ロックリング１３０が複数のロックピン１２０を同時に押圧するようにナット本体１１１の外周面上を軸方向に進退可能に設けられていること。
【選択図】図６

Description

本発明は、自由な位置でネジ部材に固定可能なロックナット及びロックナットを備えた工作機械に関するものである。

従来、図１０に示すように、工作機械の主軸チャック開閉機構５００として、主軸外方に設けられたアクチュエータによって作動するリンク５５０と、リンク５５０によって主軸の軸方向に移動可能な作動カム５６０と、作動カム５６０によって揺動可能に構成された一対のレバー５７０と、レバー５７０の揺動軸を支持するレバーホルダ５９０を有したものが知られている（例えば、特許文献１等参照。）。

一対のレバー５７０の各々は、作動カム５６０がチャック５８０から離れる方向に移動することによって開き、第１スリーブ５９１と第２スリーブ５９２とを介して第３スリーブ５９３をチャック５８０の方向に押し、これにより第３スリーブ５９３はワークを把持できるようにチャック５８０を閉じる。

一方、作動カム５６０がアクチュエータによってチャック５８０の方向に移動することによりレバー５７０が閉じ、スプリング５９４の作用で第１乃至第３スリーブ５９１、５９２、５９３がチャック５８０から離れる方向に移動してチャック５８０が開く。
なお、上記のような押し型コレットチャックの開閉機構のほか、図示しない引き型コレットチャックの開閉機構も、レバーホルダの力の伝達方向の違いに伴う各構成要素の違いはあるが、押し型コレットチャックの開閉機構と同様に、レバーボルダやアクチュエータを備える。

そして、上記開閉動作を行う際のレバーホルダ５９０の位置決めを行うロックナット５１０が主軸後端部に装着されている。

従来のロックナット５１０としては、図１１に示すように、ナット本体５１１の外周側から内周面に設けられた雌ネジ部５１２まで貫通する貫通孔５１６を有し、該貫通孔５１６を摺動可能なロックピン５２０と、該ロックピン５２０を雌ネジ部５１２側に押圧する押圧手段５３０を有したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
前記貫通孔５１６は一部にネジ溝５１７が切られており、押圧手段５３０は、該ネジ溝５１７に沿って螺進して前記ロックピン５２０を雌ネジ部５１２側に押圧する。

そして、ロックナット５１０は雌ネジ部５１２が主軸の雄ネジ部分に螺合して進退可能で、前記押圧手段５３０によりロックピン５２０を雌ネジ部５１２側に押圧して主軸の雄ネジ部分を強固に押圧することにより、自由な位置で強固に固定可能に構成されている。
特開２００７−２２９８８７号公報（第２頁、図４） 特開昭５３−９２０７９号公報（第１頁、図２）

このような従来の工作機械の主軸チャック開閉機構は、ワーク径の変更に伴うチャックの交換やチャック把持力の調整等のためにレバーホルダの位置の変更をユーザーサイドで頻繁に行う必要があり、ロックナットの固定、移動をできる限り簡単な作業で行うことが可能な構成であることが望ましい。
一方、ロックピンを主軸の雄ネジ部に押し付けた際にロックナット自体が主軸に対して傾斜したり偏心したりして固定されると、回転する主軸が振動する原因となり、安定した主軸の高速回転を阻害するという問題があった。
しかしながら、ロックピンの締め付け、解除の作業の簡略化のためにロックピンを一か所のみとした場合、ロックナット自体を傾斜したり偏心したりすることなく主軸に固定することは容易ではない。また、ロックナットの円周上に複数のロックピンを設けた場合、ロックピンの押圧手段を個別に操作する必要があるため、締め付け、解除の作業は非常に手数がかかるとともに、ロックナットの傾斜や偏心をなくすために全てのロックピンを均等な力でバランスよく締め付ける必要があり、面倒な調整が必要であった。

本請求項１に係る発明は、ナット本体と、該ナット本体の外周面から内周面まで貫通する貫通孔と、該貫通孔内を摺動可能なロックピンと、該ロックピンを内周面側に押圧する押圧手段を有するロックナットにおいて、前記貫通孔が、前記ナット本体に複数設けられて、前記押圧手段が、前記ナット本体の外周面上を軸方向に移動可能に螺合されるとともに前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入されたロックピン側と接し、移動により各ロックピンを同時に押圧する傾斜部を有するロックリングにより構成されていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたロックナットの構成に加えて、押圧手段が、前記ロックピンと前記傾斜部との間に介設される球状の押圧体を有することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項２に記載されたロックナットの構成に加えて、前記押圧体が、前記ロックピンとは別体の球状体からなることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項２に記載されたロックナットの構成に加えて、前記押圧体が、前記ロックピンの側端部に一体的に形成されていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載されたロックナットの構成に加えて、前記ロックピン及び前記貫通孔との間に、前記ナット本体に対する前記ロックピンの姿勢を規定する姿勢維持手段を設けたことにより、前記課題を解決するものである。

本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載されたロックナットの構成に加えて、前記貫通孔が、前記ナット本体に等間隔に３か所以上設けられていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のロックナットが主軸に装着されたことにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る発明のロックナットは、ロックリンクを締め込む動作のみで複数のロックピンを同時に均等な力で雄ネジ部に押し付けることができ、簡単な作業で迅速にロックナットを傾斜や偏心なく雄ネジ部に固定、解除することができる。

本請求項２に係る発明のロックナットは、請求項１に係るロックナットが奏する効果に加えて、前記押圧手段が、前記ロックピンと前記傾斜部との間に介設される球状の押圧体を有することにより、ロックリングの傾斜面と球状の押圧体が点接触となるため、摩擦や引っかかりが生じることなくロックリングをスムースに締め込むことができる。

本請求項３に係る発明のロックナットは、請求項２に係るロックナットが奏する効果に加えて、前記押圧体が、前記ロックピンとは別体の球状体であることにより、押圧体に適宜の材料を選択することにより、ロックピン及びロックリングとの摺動による摩耗を防止したり、押圧体の直径を選択して各ロックピンの押し付け力のバランスを調整したりすることができる。

本請求項４に係る発明のロックナットは、請求項２に係るロックナットが奏する効果に加えて、前記押圧体が、前記ロックピンの側端部に一体的に形成されていることにより、ロックナットの構成部品を少なくすることができる。

本請求項５に係る発明のロックナットは、請求項１乃至請求項４のいずれかに係るロックナットが奏する効果に加えて、前記ロックピン及び前記貫通孔との間に、前記ナット本体に対する前記ロックピンの姿勢を規定する姿勢維持手段を設けたことにより、ロックナットの内周面のネジ溝とロックピンの内周面側のネジ溝がずれることがなく、ロックナットを雄ネジ部材に取り付ける際にロックピンや雄ネジ部のネジ溝を破損すること等を防止することができる。

本請求項６に係る発明のロックナットは、請求項１乃至請求項５のいずれかに係るロックナットが奏する効果に加えて、前記貫通孔が、前記ナット本体に等間隔に３か所以上設けられていることにより、複数のロックピンが雄ネジ部をバランスよく押し付けロックナット自体の傾斜や偏心をより確実に防止することができる。

本請求項７に係る発明の工作機械は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のロックナットが主軸に装着されたことにより、簡単な作業で迅速にロックナットを固定、解除することができるとともに、複数のロックピンを同時に均等な力で雄ネジ部に押し付けることができるため、ロックナットが傾斜したり偏心したりすることなく主軸に装着されて主軸の振れや振動が防止され、安定した主軸の高速回転を阻害することなく、ワーク径の変更に伴うチャックの交換やチャック把持力の調整を簡単な作業で迅速かつ正確に行うことができる。

まず、図１に示すように、本発明の一実施例であるロックナットを備えた工作機械の主軸チャック開閉機構１００は、主軸外方に設けられたアクチュエータによって作動するリンク１５０と、リンク１５０によって主軸の軸方向に移動可能な作動カム１６０と、作動カム１６０によって揺動可能に構成された一対のレバー１７０と、レバー１７０の揺動軸を支持するレバーホルダ１９０を有している。
一対のレバー１７０の各々は、作動カム１６０がチャック１８０から離れる方向に移動したときに開き、第１スリーブ１９１をチャック１８０の方向に押し、それにより第１スリーブ１９１に当接する第２スリーブ１９２、さらに、第２スリーブ１９２に当接する第３スリーブ１９３もチャック１８０の方向に移動し、第３スリーブ１９３によってワークを把持できるようにチャック１８０が閉じる。

一方、作動カム１６０がアクチュエータによってチャック１８０の方向に移動することによってレバー１７０が閉じ、スプリング１９４の作用で第１乃至第３スリーブ１９１、１９２、１９３がチャック１８０から離れる方向に移動してチャック１８０が開く。

上記レバーホルダ１９０は、主軸の後方側にスライド自在に外嵌されている。レバーホルダ１９０の後方には、ロックナット１１０が、主軸に螺合装着されている。
そして、上記開閉動作を行う際、レバーホルダ１９０は、ロックナット１１０と当接して位置決めされる。

図２乃至図６に示すように、ロックナット１１０は、ロックナット本体１１１、ロックリング１３０、ロックピン１２０及び球状の押圧体１４０から構成されている。
ロックナット本体１１１は内周面に雌ネジ部１１２を有し、該雌ネジ部１１２が工作機械の主軸後端部に設けられた雄ネジ部分に螺合して装着される。
そして、ロックナット本体１１１の外周面の主軸先端側（図面左方）にはロックナット本体１１１を回転させる把持部１１３を有し、該把持部１１３には３か所に工具等を係合するための切欠き溝１１４を有している。

ロックナット本体１１１の外周面は主軸後端側（図面右方）が、把持部１１３よりも小径に形成された小径部をなす。該小径部には雄ネジ部１１５が形成され、該雄ネジ部１１５にロックリング１３０が螺合されている。
そして、小径部からロックナット本体１１１の内周面まで貫通する貫通孔１１６がロックナット本体１１１の三か所に放射状に等間隔に設けられ、貫通孔１１６内には内周面側にロックピン１２０が、外周面側にロックピン１２０とは別体の鋼球からなる押圧体１４０が摺動可能に収容されている。

ロックピン１２０は、内周面側先端にはロックナット１１０の雌ネジ部１１２のネジ溝と一体に連続するネジ溝１２１が設けられており、外周面側は球状の押圧体１４０に点接触するように平面形状に形成されている。
貫通孔１１６とロックピン１２０とは回転不能な断面形状を有し、雌ネジ部１１２のネジ溝とロックピン１２０のネジ溝１２１とが一体に連続するようにロックピン１２０の回転位置が位置決めされ、ロックナット本体１１１に対するロックピン１２０の姿勢が規定されている。
ロックピン１２０の姿勢を前記のように規定する姿勢維持手段が、本実施形態においては貫通孔１１６とロックピン１２０の断面形状によって構成されている。回転不能な断面形状は、矩形、楕円形等いかなる断面形状でも良い。

ロックリング１３０は、内周面には主軸後端側（図面右方）にロックナット本体１１１の雄ネジ部１１５に螺合する雌ネジ部１３１と、主軸先端側（図面左方）に球状の押圧体１４０と接する傾斜面１３２が設けられ、外周面にはロックリング１３０を回転させる把持部１３３を有する。該把持部１３３には３か所に工具等を係合するための切欠き溝１３４が形成されている。

このように構成されたロックナット１１０を、主軸後端部の雄ネジ部分に螺合させ、ロックナット本体１１１に対してロックリング１３０を締め込み方向に回転させると、ロックリング１３０の傾斜面１３２が軸方向に移動し、押圧体１４０を介してロックピン１２０をロックナット１１０の内周面方向に同時に押圧する。主軸後端部の雄ネジ部分が三か所のロックピン１２０により放射状の三方向から同時に均等に押圧され、ロックナット１１０は傾斜や偏心することなく強固に定位置に固定される。

この時、ロックリング１３０の傾斜面１３２とロックピン１２０の間に押圧体１４０が介在することにより、傾斜面１３２と押圧体１４０とが点接触し、ロックピン１２０と押圧体１４０とが点接触し、ロックリンク１３０の傾斜面１３２が押圧体１４０と周方向に摩擦しながら押圧しても摩擦による影響は非常に少なく、摩耗したり引きずって振動したりすることなく内周面方向への力成分のみがスムースにロックピン１２０に伝えられる。

また、ロックリング１３０を緩め方向に回転移動させることでロックピン１２０の押圧力は容易に解除される。ワーク径の変更等に伴うチャック１８０の交換やチャック把持力の調整等により、レバーホルダ１９０の位置を調整する際には、前記のようにロックピン１２０の押圧力を解除し、ロックナット本体１１１を回転させてロックナット１１０を主軸後端部の雄ネジ部分の必要な位置に移動し、再び前述の手順で固定する。

ロックナット本体１１１及びロックリング１３０の外周面は、それぞれ手作業あるいは工具等で回転可能な形状であればよく、外周面の形状を円周面に工具を係合可能な切欠きを設けたものとしても、ローレット加工等を施したものとしても良く、六角形等の多角形状としても良い。

このように、本発明の一実施例であるロックナット１１０は簡単な構成で取り扱いも容易であり、複数のロックピン１２０を簡単な作業で迅速かつ均等な力で締め付け、解除が可能で、かつ、傾斜や偏心なく雄ネジ部に固定することができる。
なお、雄ネジ部１１５の貫通孔１１６が開口する位置付近はロックリング１３０の傾斜面１３２が対向するため、ネジ溝が切られている必要はない。

また、図７に示すように、貫通孔１１６内に外周側先端に押圧体となる球状の接触部２２２が一体的に形成されたロックピン２００を収容しても良い。
そして、本実施例によれば、ロックリング１３０の傾斜面１３２とロックピン２２０の接触部２２２が直接点接触となり、ロックリンク１３０の傾斜面１３２が接触部２２２と周方向に摩擦しながら押圧しても摩擦による影響は少なく、部品点数が少ないより単純な構成で、摩耗したり振動したりすることなく内周面方向への力成分のみがスムースにロックピン２２０に伝えられる。

図８、図９に示すように、ナット本体に対するロックピンの姿勢を規定する姿勢維持手段として、ロックピン３２０の押圧体１４０側に一部切欠いた円形断面形状のフランジ部３２３を設け、該フランジ部３２３と同一断面形状を備えた段部１１７を貫通孔１１６に設け、フランジ部３２３が段部１１７に収容される構造としても良い。
そして、本実施例によれば、フランジ部３２３の切欠き面Ｂと該切欠き面Ｂと接する段部１１７の当接面Ａとによって、フランジ部３２３が段部１１７内で回転不能となるため、ロックピン３２０が貫通孔１１６内で回転することなく姿勢が規定され、ナット本体１１０の内周面のネジ溝とロックピン３２０の内周面側のネジ溝３２１がずれることがなく、かつ、ロックピン３２０がナット本体１１０の内周側に脱落するのを防止できる。なお段部１１７はロックピン３２０が主軸後端部の雄ネジ部分を押圧するように貫通孔１１６内を移動できる程度の深さを備えている。
なお、図７乃至図９において、図６と同一符号は同一部品を示し、同一の機能については詳細な説明を省略する。

上記各実施例のロックナットは、工作機械における主軸チャック開閉機構のレバーホルダの位置調整に用いるものであるが、他の構成部材の位置調整や固定に用いても良く、工作機械以外の機械装置においても、ネジ軸上で構成部材の移動や固定を行う用途に本発明のロックナットを用いれば、簡単な作業で迅速かつ正確に均等な力で締め付け、解除を行うことができるという効果を発揮することができる。

本発明の一実施例であるロックナットを備えた工作機械の主軸チャック開閉機構の断面図。 本発明の一実施例であるロックナットの全体斜視図。 図２のロックナットのナット本体の斜視図。 図２のロックナットのロックリングの斜視図。 図２のロックナットの正面図。 図５のロックナットのＡ−Ａ断面図。 本発明の他の実施例であるロックナットの断面図。 本発明のさらに他の実施例であるロックナットの一部断面図。 図８のロックナットに挿入するロックピンの説明図。 従来のロックナットを備えた工作機械の主軸チャック開閉機構の断面図。 本発明のロックナットの一部断面図。

符号の説明

１００， ５００ ・・・主軸チャック開閉機構
１１０， ５１０ ・・・ロックナット
１１１， ５１１ ・・・ナット本体
１１２， ５１２ ・・・雌ネジ部
１１３， ・・・把持部
１１４， ・・・切欠き溝
１１５， ・・・雄ネジ部
１１６， ５１６ ・・・貫通孔
１１７ ・・・段部
５１７ ・・・ネジ溝
１２０，２２０，３２０，５２０ ・・・ロックピン
１２１，２２１，３２１ ・・・ネジ溝
２２２ ・・・接触部
３２３ ・・・フランジ部
１３０ ・・・ロックリング
１３１ ・・・雌ネジ部
１３２ ・・・傾斜面
１３３ ・・・把持部
１３４ ・・・切欠き溝
１４０ ・・・押圧体
５３０ ・・・押圧手段
１５０， ５５０ ・・・リンク
１６０， ５６０ ・・・作動カム
１７０， ５７０ ・・・レバー
１８０， ５８０ ・・・チャック
１９０， ５９０ ・・・レバーホルダ
１９１， ５９１ ・・・第１スリーブ
１９２， ５９２ ・・・第３スリーブ
１９３， ５９３ ・・・第３スリーブ
１９４， ５９４ ・・・スプリング

Claims (7)

1. ナット本体と、該ナット本体の外周面から内周面まで貫通する貫通孔と、該貫通孔内を摺動可能なロックピンと、該ロックピンを内周面側に押圧する押圧手段を有するロックナットにおいて、
   前記貫通孔が、前記ナット本体に複数設けられて、
   前記押圧手段が、前記ナット本体の外周面上を軸方向に移動可能に螺合されるとともに前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入されたロックピン側と接し、移動により各ロックピンを同時に押圧する傾斜部を有するロックリングにより構成されていることを特徴とするロックナット。
2. 前記押圧手段が、前記ロックピンと前記傾斜部との間に介設される球状の押圧体を有することを特徴とする請求項１に記載のロックナット。
3. 前記押圧体が、前記ロックピンとは別体の球状体からなることを特徴とする請求項２に記載のロックナット。
4. 前記押圧体が、前記ロックピンの側端部に一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のロックナット。
5. 前記ロックピン及び前記貫通孔との間に、前記ナット本体に対する前記ロックピンの姿勢を規定する姿勢維持手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のロックナット。
6. 前記貫通孔が、前記ナット本体に等間隔に３か所以上設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のロックナット。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のロックナットが主軸に装着されたことを特徴とする工作機械。

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