JP2012066355A

JP2012066355A - 工作機械におけるワーク固定用チャック装置および円筒状ワークの周面加工方法

Info

Publication number: JP2012066355A
Application number: JP2010213911A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kokuni; 弘典小国; Naoki Tetsu; 直樹鉄
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】ワークの芯出しを極めて短時間に行なうことができるようにしたチャック装置を提供する。
【解決手段】円筒部２の開口端部内にマグネットチャック３を取り付ける。マグネットチャック３に吸着支持される円筒状ワークＷの内径面を挟持する内径挟持アーム８およびワークＷの外径面を挟持する外径挟持アーム９を有し、後端部において一体化された複数のチャックアーム７を、周方向に間隔をおいて設け、それぞれの後端部を揺動自在に支持する。主軸１の軸心上にバー挿入孔５を形成し、ドローバー６の前後動によりリンク機構１１を介して半径方向に揺動させ、半径方向内方への揺動時に外径挟持アーム９でワークＷの外径面を挟持してワークＷを芯出し、また、半径方向外方への揺動時に内径挟持アーム８でワークＷの内径面を挟持してワークＷを芯出し、チャックアーム７の挟持力とマグネットチャック３の吸着力とによって、ワークＷの固定時の安定化を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、研削盤や旋盤等の工作機械におけるワーク固定用のチャック装置およびそのチャック装置により挟持された円筒状ワークの周面加工方法に関する。

軸受軌道輪のような円筒状ワークの内径面あるいは外径面を研削する場合、主軸の先端部に取り付けられたマグネットチャックによってワークを吸着支持するようにした研削盤が一般に採用される。

上記のような研削盤においては、マグネットチャックによってワークを吸着支持した後、ワークの中心を主軸の中心に一致させる芯出し作業が行なわれる。その芯出し作業を人手で行なうと、非常に手間がかかり、作業性に問題がある。

そのような問題点を解決するため、特許文献１に記載されたチャック装置においては、マグネットチャックに吸着支持されるワークの周囲にフロントシューとリアシューを設け、それぞれのシューにワークの外径面を支持するローラを設け、コントロールパネルに入力されたワーク中心位置のデータに基づいてそれぞれのローラを位置調整するようにしている。

特開２００３−１２７０４３号公報

ところで、特許文献１に記載されたチャック装置においては、コントロールパネルやそのコントロールパネルからの出力信号によって回転制御されるサーボモータを駆動源としてそれぞれのローラをマグネットチャックの半径方向に移動させる移動機構を必要とするため、コストが高く、ワークが異なる大きさのワークに変更される都度、そのワーク中心位置のデータをコントロールパネルに入力しなければならないという不都合がある。

また、ローラの移動機構として、サーボモータによりねじ軸を回転し、そのねじ軸にねじ係合したナットの軸方向への移動によってローラの位置を調整するようにしているため、ねじ軸の一回転当たりのローラの移動量が小さく、ワークの外径が大幅に変更すると、ローラをマグネットチャックの半径方向に大きく位置調整する必要があり、芯出しに時間を要するという不都合もある。

この発明の課題は、ワークの芯出しを極めて短時間に行なうことができるようにした簡単な構成の工作機械におけるワーク固定用チャック装置およびそのチャック装置により挟持された円筒状ワークの周面加工方法を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明に係る工作機械におけるワーク固定用チャック装置においては、円筒部を先端部に有し、その円筒部の開口端から軸方向に延びる複数のスロットが周方向に間隔をおいて形成され、軸心上に軸方向のバー挿入孔が形成された主軸と、前記円筒部の開口端部内に固定されたワーク吸着用のリング状のマグネットチャックと、そのマグネットチャックに一端面が吸着支持される円筒状のワークの内部に先端部が配置される内径挟持アームおよび前記スロット内に長さ方向の一部が挿入されて先端部が前記ワークの外周囲に配置される外径挟持アームを有し、その内径挟持アームと外径挟持アームが前記円筒部内に位置する後端部において一体化され、その後端部を中心にして円筒部の半径方向に揺動可能な前記スロットと同数のチャックアームと、前記主軸のバー挿入孔内に挿入されて前後動されるドローバーと、そのドローバーの前後運動を複数のチャックアームの揺動運動に変換するリンク機構とからなる構成を採用したのである。

上記の構成からなる工作機械のワーク固定用チャック装置において、マグネットチャックが円筒状ワークの端面を吸着支持する状態でドローバーを前後動させると、複数のチャックアームのそれぞれが円筒部の半径方向に揺動する。そのチャックアームが半径方向内方に向けて揺動すると、外径挟持アームの先端部がワークの外径面を挟持し、また、半径方向外方に向けて揺動すると、内径挟持アームの先端部がワークの内径面を挟持する。

このとき、複数のチャックアームは、円筒部の周方向に間隔をおいて設けられているため、それぞれのチャックアームの外径挟持アームや内径挟持アームによってワークが挟持されると同時に、ワークは芯出しされることになる。また、ワークはマグネットチャックによる吸着力と挟持アームの挟持力によって固定されるため、安定した固定状態とされる。

この発明に係る円筒状ワークの周面加工方法においては、ドローバーの前後動により半径方向に揺動するチャックアームの内径挟持アームによりワークの内径面を挟持し、または、外径挟持アームによりワークの外径面を挟持し、その挟持により芯出しされたワークを主軸と共に回転させ、前記チャックアームによる挟持側の周面と反対側の周面を機械加工する構成を採用したのである。ここで、機械加工とは、研削加工や旋削加工をいう。

この発明に係る工作機械のワーク固定用チャック装置において、リンク機構として、ドローバーの先端部周囲に設けられた複数の放射状配置のアームによってそのドローバーに連結されたスライドリングと、そのスライドリングに一端部が連結され、他端部が前記チャックアームの揺動中心から先端側に片寄った位置に連結されたチャックアームと同数のリンクとからなるものを採用することができる。

上記の構成からなるリンク機構の採用において、リンクの他端部は、外径挟持アームに連結してもよく、あるいは、内径挟持アームに連結してもよい。

ここで、チャックアームの数を３本とし、そのチャックアームを周方向に１２０°の間隔をおいて設けることにより、円筒状のワークを高精度に芯出しすることができると共に、強固に固定することができる。

この発明においては、上記のように、ドローバーを前後動させると円筒部の周方向に間隔をおいて設けられた複数のチャックアームのそれぞれが半径方向に揺動し、そのチャックアームが半径方向内方に向けて揺動すると、外径挟持アームがマグネットチャックに吸着支持されたワークの外径面を挟持してワークを芯出しし、また、半径方向外方に向けて揺動すると、内径挟持アームがワークの内径面を挟持してワークを芯出しするため、ワークを短時間に芯出しすることができる。

また、マグネットチャックによって吸着支持されたワークを複数のチャックアームにより挟持するようにしたため、ワークを強固に固定することができ、研削や旋削の際の機械加工時の加工応力によってワークが半径方向にズレ動くという不都合はなく、ワークの内径面や外径面を極めて高精度に機械加工することができる。

さらに、チャックアームの揺動によってワークの外径面と内径面の一方を挟持することができ、そのチャックアームの揺動方向を切り換えることによってワークの挟持面を変更することができるため、内径面および外径面を効果的に加工することができる。

その他、ドローバーによりリンク機構を介して複数のチャックアームを揺動させる部品点数の少ない簡単な構成であるため、コストの安いチャック装置を提供することができる。

この発明に係る工作機械におけるワーク固定用チャック装置の実施の形態を示す縦断面図図１の右側面図図１のIII−III線に沿った断面図ワークの内径面を挟持した状態の縦断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、回転駆動される主軸１は、先端部に円筒部２を有し、その円筒部２の先端開口部内にリング状のマグネットチャック３が固定されている。

円筒部２には、先端面から軸方向に延びる３本のスロット４が周方向に１２０°の間隔をおいて形成されている。一方、主軸１には軸心上にバー挿入孔５が形成され、そのバー挿入孔５にドローバー６が組込まれている。

ドローバー６は軸方向に移動自在とされ、図示省略した駆動装置によって前後動されるようになっている。ここで、同図の矢印で示す方向の移動を前進動といい、その反対方向への移動を後退動という。

図１乃至図３に示すように、円筒部２内には上記スロット４と同数のチャックアーム７が組込まれている。チャックアーム７は、マグネットチャック３に吸着支持される円筒状ワークＷの内径面を挟持する内径挟持アーム８および上記ワークＷの外径面を挟持する外径挟持アーム９を有し、その内径挟持アーム８と外径挟持アーム９は後端部において一体化され、上記内径挟持アーム８の先端部には外径挟持アーム９の先端部に向く挟持爪８ａが形成され、外径挟持アーム９の先端部には内径挟持アーム８の先端部に向く挟持爪９ａが形成されている。

チャックアーム７は、内径挟持アーム８の先端の挟持爪８ａがマグネットチャック３に吸着支持されるワークＷの内部に位置し、かつ、外径挟持アーム９の長さ方向の一部がスロット４内に挿入されて先端の挟持爪９ａが上記ワークＷの外周囲に位置する組込みとされている。

また、チャックアーム７は、円筒部２に両端部が支持された軸１０によって後端部が支持され、その軸１０を中心にして円筒部２の半径方向に揺動自在とされている。

ドローバー６と複数のチャックアーム７の相互間には、そのドローバー６の前後動をチャックアーム７の揺動運動に変換するリンク機構１１が設けられている。

リンク機構１１は、ドローバー６の先端部周囲に設けられた複数の放射状配置のアーム１２と、そのアーム１２によりドローバー６に連結されてそのドローバー６と同軸上に配置されたスライドリング１３と、そのスライドリング１３の外径面に設けられた連結片１４に一端部が連結され、他端部が上記外径挟持アーム９の揺動中心から先端側に片寄った位置に連結されたチャックアーム７と同数のリンク１５とからなり、上記ドローバー６が前後動すると、複数のチャックアーム７が同時に同方向に揺動するようになっている。

実施の形態で示すワーク固定用チャック装置は上記の構造からなり、いま、ドローバー６を図１の矢印で示す方向に前進動させると、リンク１５が外径挟持アーム９との連結部に押圧力を付与するため、複数のチャックアーム７のそれぞれが軸１０を中心にして円筒部２の半径方向内方に向けて揺動する。このとき、マグネットチャック３にワークＷの一端面が吸着されていると、そのワークＷはチャックアーム７の外径挟持アーム９の挟持爪９ａで外径面が挟持されることになる。

ここで、複数のチャックアーム７は円筒部２の周方向に等間隔に設けられ、それぞれのチャックアーム７が半径方向内方に向けて同時に同じ角度揺動するため、ワークＷは複数のチャックアーム７のそれぞれの外径挟持アーム９の挟持爪９ａで外径面が挟持されると同時に芯出しが行なわれて、主軸１と同軸上に配置されることになる。

上記と逆に、ドローバー６を後退動させると、リンク１５が外径挟持アーム９との連結部に引張り力を付与するため、複数のチャックアーム７のそれぞれが軸１０を中心にして円筒部２の半径方向外方に向けて揺動する。このとき、図４に示すように、マグネットチャック３にワークＷの一端面が吸着されていると、そのワークＷはチャックアーム７の内径挟持アーム８の挟持爪８ａで内径面が挟持されることになる。

この場合も、上記と同様に、複数のチャックアーム７のそれぞれが半径方向外方に向けて同時に同じ角度揺動するため、ワークＷは複数のチャックアーム７のそれぞれの内径挟持アーム８の挟持爪８ａで内径面が挟持されると同時に芯出しが行なわれて、主軸１と同軸上に配置されることになる。

ワークＷの内径面を研削し、あるいは、旋削する機械加工に際しては、図１に示すように、マグネットチャック３によって吸着支持されたワークＷの外径面を外径挟持アーム９の挟持爪９ａで挟持する状態で、そのワークＷを主軸１と共に回転し、そのワーク内径面を研削砥石等の内径加工用工具Ｔ_１で研削等の機械加工を行なう。

また、ワークＷの外径面の機械加工に際しては、図４に示すように、マグネットチャック３によって吸着支持されたワークＷの内径面を内径挟持アーム８の挟持爪８ａで挟持する状態で、そのワークＷを主軸１と共に回転し、そのワーク外径面を研削砥石等の外径加工用工具Ｔ_２で研削等の機械加工を行なう。

ここで、ワークＷは、上記のように、チャックアーム７の挟持により芯出しされ、そのチャックアーム７の挟持力とマグネットチャック３の吸着力とによって固定状態とされているため、安定した強固な固定状態にあり、研削や旋削の際の加工応力によってワークＷが半径方向にズレ動くという不都合はなく、ワークＷの内径面および外径面を極めて高精度に機械加工することができる。

また、チャックアーム７によってワークＷの外径面と内径面を挟持することができ、上記チャックアーム７を揺動させることによって挟持面の切り換えを行なうことができるため、ワークＷの内径面の機械加工後に外径面を直ちに機械加工し、あるいは、外径面の機械加工後に内径面の機械加工を直ちに行なうことができ、内径面および外径面を能率よく機械加工することができる。

実施の形態では、スライドリング１３と外径挟持アーム９とをリンク１５で連結したが、スライドリング１３と内径挟持アーム８とをリンクで連結し、ドローバー６の前進動によりチャックアーム７を半径方向外方に揺動させ、後退動によりチャックアーム７を半径方向内方に揺動させるようにしてもよい。

また、チャックアーム７の数を３本としたが、３本に限定されず、３本以上あればよい。

１主軸
２円筒部
３マグネットチャック
４スロット
５バー挿入孔
６ドローバー
７チャックアーム
８内径挟持アーム
９外径挟持アーム
１１リンク機構
１２アーム
１３スライドリング
１５リンク

Claims

円筒部を先端部に有し、その円筒部の開口端から軸方向に延びる複数のスロットが周方向に間隔をおいて形成され、軸心上に軸方向のバー挿入孔が形成された主軸と、前記円筒部の開口端部内に固定されたワーク吸着用のリング状のマグネットチャックと、そのマグネットチャックに一端面が吸着支持される円筒状のワークの内部に先端部が配置される内径挟持アームおよび前記スロット内に長さ方向の一部が挿入されて先端部が前記ワークの外周囲に配置される外径挟持アームを有し、その内径挟持アームと外径挟持アームが前記円筒部内に位置する後端部において一体化され、その後端部を中心にして円筒部の半径方向に揺動可能な前記スロットと同数のチャックアームと、前記主軸のバー挿入孔内に挿入されて前後動されるドローバーと、そのドローバーの前後運動を複数のチャックアームの揺動運動に変換するリンク機構とからなる工作機械におけるワーク固定用チャック装置。
前記チャックアームが、３本とされ、その３本のチャックアームが周方向に１２０°の間隔をおいて設けられた請求項１に記載の工作機械におけるワーク固定用チャック装置。
前記リンク機構が、ドローバーの先端部周囲に設けられた複数の放射状配置のアームによってそのドローバーに連結されたスライドリングと、そのスライドリングに一端部が連結され、他端部が前記外径挟持アームの揺動中心から先端側に片寄った位置に連結されたチャックアームと同数のリンクとからなる請求項１又は２に記載の工作機械におけるワーク固定用チャック装置。
前記リンク機構が、ドローバーの先端部周囲に設けられた複数の放射状配置のアームによってそのドローバーに連結されたスライドリングと、そのスライドリングに一端部が連結され、他端部が前記内径挟持アームの揺動中心から先端側に片寄った位置に連結されたチャックアームと同数のリンクとからなる請求項１又は２に記載の工作機械におけるワーク固定用チャック装置。
前記マグネットチャックで吸着支持されるワークの外径面が機械加工される場合に、そのワークの内径面を前記内径挟持チャックで挟持する構成とされた請求項１乃至４のいずれかの項に記載の工作機械におけるワーク固定用チャック装置。
前記マグネットチャックで吸着支持されるワークの内径面が機械加工される場合に、そのワークの外径面を前記外径挟持チャックで挟持する構成とされた請求項１乃至４のいずれかの項に記載の工作機械におけるワーク固定用チャック装置。
請求項１乃至６のいずれかの項に記載の工作機械におけるワーク固定用チャック装置のマグネットチャックによって円筒状のワークの一端面を吸着支持し、ドローバーの前後動により半径方向に揺動するチャックアームの内径挟持アームによりワークの内径面を挟持し、または、外径挟持アームによりワークの外径面を挟持し、その挟持により芯出しされたワークを主軸と共に回転させ、前記チャックアームによる挟持側の周面と反対側の周面を機械加工するようにした円筒状ワークの周面加工方法。