JP2013141720A - 工作機械のチャック装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】工作機械におけるチャック装置において、モータの消費電力を抑制する。
【解決手段】ベアリング140(連係手段)によってピストン170(駆動部)を主軸210に対して回転可能に支持して、ピストン170によって生じる慣性力をモータ230の負荷としないようにし、モータ230の負荷を軽減し、工作機械の消費電力を抑制する。
【選択図】図1
【解決手段】ベアリング140(連係手段)によってピストン170(駆動部)を主軸210に対して回転可能に支持して、ピストン170によって生じる慣性力をモータ230の負荷としないようにし、モータ230の負荷を軽減し、工作機械の消費電力を抑制する。
【選択図】図1
Description
本発明は工作機械のチャック装置に関する。
従来、旋盤等の工作機械は、主軸に備えられたチャック装置により加工対象物(以下、ワークという。)を固定し、ワークを主軸とともに回転させるようになっている。
チャック装置は、閉じた状態でワークを主軸に固定し、開いた状態でワークを主軸から解放する開閉自在のチャックと、チャックを開閉させる駆動部とを備え、駆動部により主軸の軸線に沿って進退移動する例えばスリーブからなる操作部材を介してチャックの開閉を操作するように構成され、駆動部として例えばピストンを用いたものが知られている(特許文献1)。
ここで、チャック装置は主軸に一体的に装着されているため、ワークを加工する際に主軸を回転させると、ワークを固定したチャック装置自体も主軸と一体的に回転する。
主軸はモータによって駆動され、ピストンも主軸と一体的に回転するため、主軸を回転させる際の慣性モーメント(イナーシャ)が比較的大きく、主軸の応答性能の低下や、重量バランスの低下による回転時の振動、モータの消費電力が増大する等の問題点があった。
本発明に係る工作機械のチャック装置は、回転駆動される主軸に開閉自在に設けられたチャックと、前記チャックを開閉操作する操作部材と、前記操作部材を作動させる駆動部とを備え、前記駆動部を、前記主軸の軸線方向に沿って進退移動自在に設け、前記駆動部の移動により、前記操作部材を前記軸線方向に沿って進退移動させることによって前記チャックの開閉が行われる工作機械のチャック装置において、前記駆動部が、前記操作部材と一体的に前記軸線方向に沿って移動し、かつ前記主軸に対して回転するように、前記操作部材と前記駆動部とを連係する連係手段を設け、前記駆動部に対して、前記主軸が回転するように構成したことを特徴とする。
本発明に係る工作機械のチャック装置によれば、主軸の回転時に、ピストン等からなる駆動部が回転しないため、主軸の回転時の慣性モーメントを小さくすることができ、主軸の応答性能が向上する他、主軸の重量バランスが向上し、回転時の振動やモータの消費電力を抑制すること等ができる。
以下、本発明に係る工作機械のチャック装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る工作機械のチャック装置100を備えた工作機械の主軸部分200の長手方向に沿った縦断面図である。
主軸台240に、ベアリング(アンギュラ玉軸受け)250,260を介して中空状の主軸210が回転自在に支持されている。主軸台240内には、主軸210を回転させるビルトインモータ230が設けられている。
主軸210の先端には、筒状の第1スリーブ120が主軸の軸線Cに沿って進退移動自在に挿入されている。第1スリーブ120には、コレットチャック110が挿入されている。
コレットチャック110と第1スリーブ120との間にはコイルバネ150が設けられている。コイルバネ150の付勢力によって、コレットチャック110は主軸210の前方Fの端部に設けられたキャップ220に当接し、位置決めされている。
主軸210内には、第1スリーブの後方Rに、筒状の第2スリーブ130が軸線Cに沿って進退移動自在に挿入されている。第2スリーブ130には、長孔131が形成され、主軸210に固定されたピン270が長孔131に係合している。
主軸台240の後端には、シリンダ160が固定されている。シリンダ160内にはエアピストン170(以下、ピストン170という。)が挿入されている。ピストン170は、軸線Cに沿って進退移動する。第2スリーブ130は、主軸210の後端から突出し、ピストン170に挿入されている。ピストン170は、主軸210及び第2スリーブ130と同心で支持されている。
第2スリーブ130の後方Rの端部とピストン170との間には、軸線Cに沿って2つのベアリング(アンギュラ玉軸受け)140,140が並設されている。これら2つのベアリング140,140は、外輪142,142同士および内輪141,141同士が互いに接している。
また、これら2つのベアリング140,140は、ワーク10の繰り出し方向となる前側のベアリング140の内輪141が第2スリーブ130のフランジ側に当接するように、第2スリーブ130に螺合されたナット130aによってそれぞれ位置決めされているとともに、前側のベアリング140の外輪142がピストン170のボスの内端面側に当接するように、ピストン170に螺合されたナット170aによってそれぞれ位置決めされている。
したがって、ベアリング140は、軸線Cに沿った方向についてはピストン170と第2スリーブ130とを一体的に移動させるように連係し、軸線C回りの回転方向については、ピストン170と第2スリーブ130とを互いに回転可能とするように連係している。
シリンダ160の内部空間のうちピストン170の後方R側の端面が臨んだ空間内に高圧の空気を供給することによって、ピストン170が、コイルバネ150の弾性力に抗してシリンダ160の内部空間を前方Fの端部までストロークsだけ移動する。
ピストン170の移動によって、ベアリング140を介して第2スリーブ130が、軸線Cに沿って前方Fに移動し、第2スリーブ130を介して第1スリーブ120が軸線Cに沿って前方Fに移動する。
第1スリーブ120の移動によって、第1スリーブ120のテーパ状の内周面がコレット110の外周面のテーパを押圧し、コレットチャック110が閉じる。
シリンダ160に対する空気の供給を停止すると、コイルバネ150の付勢力によって、第1スリーブ120と第2スリーブ130とを介して、ピストン170がシリンダ160の内部空間の後方Rの端部に押し戻され、第1スリーブ120の内周面によるコレットチャック110のテーパの押圧が解除され、コレットチャック110が開く。
ピストン170の駆動によって、第1スリーブ120および第2スリーブ130からなる操作部材を、軸線Cに沿って移動作動させ、コレットチャック110を開閉する。
第1スリーブ120、第2スリーブ130およびコレットチャック110を通して主軸210内にワーク10を挿入し、コレットチャック110から突出させ、コレットチャック110を閉じることによってワーク10をチャックすることができる。
ワーク10をチャックした状態でモータ230により主軸210を回転させることによって、ワーク10を主軸210と一体的に回転させ、図示しないバイト等の加工工具によって加工することができる。
コレットチャック110、コイルバネ150、第1スリーブ120および第2スリーブ130は、コレットチャック110がキャップ220に押圧され、第2スリーブ130がピン270を介して回転方向について主軸210と一体的に係止されているため、主軸210と一体的に回転する。
ピストン170は、第2スリーブ130に対してベアリング140を介して支持されており、主軸210に対して回転するため、主軸210が回転した際に、主軸210と一体的に回転することはない。シリンダ160は主軸台240に一体的に固定されているため、主軸210の回転により回転することはない。
このように、本実施形態のチャック装置100は、モータ230が回転駆動したときであっても、ピストン170およびシリンダ160が主軸210と一体的に回転しないため、ワーク10を主軸210とともに回転させる際のモータ230の動力を、ピストンやシリンダを回転させていた従来のチャック装置を用いた工作機械のモータの動力よりも低減させることができる。
従来のチャック装置に比較して、ピストン170ンやシリンダ160が主軸210とともに回転しない本実施形態のチャック装置100では、主軸210の回転時の慣性モーメント(イナーシャ)は小さく、主軸210の応答速度が向上し、ワーク10を加工のために主軸210を一定回転数まで上昇させるのに要する時間や、回転状態から停止させるまでに要する時間等を従来に比べて短縮することができ、加工のサイクルタイムを短縮することができる。
なお本実施形態のチャック装置100においては、シリンダ160が主軸210と一体的に回転しないため、回転しない主軸台240などにシリンダ160を安定して支持させることができる。
また、従来のチャック装置では、主軸と一体的に回転するピストンおよびシリンダの、軸回りの重量分布を均一にして、回転を安定させる必要があるが、本実施形態のチャック装置100は、ピストン170およびシリンダ160が回転しないため、軸回りの重量分布の均一度合いを考慮することなく、それらの形状等を選択することができるため、ピストン170やシリンダ160の設計自由度を向上させることができる。
本実施形態のチャック装置100は、操作部材が2つのスリーブ120,130からなるが、2つのスリーブ120,130に代えて1つの長いスリーブを操作部材としてもよい。コレットチャックを軸線Cに沿って後方Rに向けて引くことで閉じる、いわゆる引型(PULL型)チャックに適用することもできる。
また、本実施形態のチャック装置100は、エアシリンダによってコレットチャック110を開閉させるものであるが、オイルやその他の液体を作動媒体としたシリンダを適用したものであってもよいし、その他、駆動部は、コレットチャック110を開閉させるように、操作部材を軸線Cに沿って移動作動させるものであれば如何なる構造のものであってもよい。
本実施形態のチャック装置100は、アンギュラ玉軸受けにより、ピストン170を主軸210に対して回転自在に支持しつつ、軸線Cに沿った移動に伴って生じるスラスト荷重を受けることができるが、他の形式の軸受け等を適用することもできる。例えば、円筒ころベアリングを適用してもよいし、スラストベアリングを適用することもできる。
スラストベアリングを適用する場合は、スラストベアリングの一方の端面を第2スリーブ130のフランジに接するように、かつスラストベアリングの他方の端面をピストン170に接するように配置した構成とすることで、ピストン170を回転可能に支持する構成を実現することができる。
また、ピストン170を回転可能に支持する構成としては、上述した各種ベアリングに限定するものではなく、滑り軸受けや流体軸受けなどを使用して構成することもできる。
なお、滑り軸受けや流体軸受を使用して、ピストン170を主軸210(第2スリーブ130)に対して回転自在に支持する場合は、ベアリング140に代えて、凹凸部等によってピストン170側と第2スリーブ130側とを係合させ、ピストン170と第2スリーブ130とを一体的に、主軸210の軸線方向に沿って移動させることができる。
10 ワーク
100 チャック装置
110 コレットチャック(チャック)
120 第1スリーブ(操作部材)
130 第2スリーブ(操作部材)
131 長孔
140 ベアリング(連係手段)
141 内輪
142 外輪
150 コイルバネ
160 シリンダ
170 エアピストン(駆動部)
200 主軸部分
210 主軸
220 キャップ
230 モータ
240 主軸台
250,260 ベアリング
270 ピン
C 軸線
F 前方
R 後方
s ストローク
100 チャック装置
110 コレットチャック(チャック)
120 第1スリーブ(操作部材)
130 第2スリーブ(操作部材)
131 長孔
140 ベアリング(連係手段)
141 内輪
142 外輪
150 コイルバネ
160 シリンダ
170 エアピストン(駆動部)
200 主軸部分
210 主軸
220 キャップ
230 モータ
240 主軸台
250,260 ベアリング
270 ピン
C 軸線
F 前方
R 後方
s ストローク
Claims (4)
- 回転駆動される主軸に開閉自在に設けられたチャックと、前記チャックを開閉操作する操作部材と、前記操作部材を作動させる駆動部とを備え、
前記駆動部を、前記主軸の軸線方向に沿って進退移動自在に設け、
前記駆動部の移動により、前記操作部材を前記軸線方向に沿って進退移動させることによって前記チャックの開閉が行われる工作機械のチャック装置において、
前記駆動部が、前記操作部材と一体的に前記軸線方向に沿って移動し、かつ前記主軸に対して回転するように、前記操作部材と前記駆動部とを連係する連係手段を設け、
前記駆動部に対して、前記主軸が回転するように構成したことを特徴とする工作機械のチャック装置。 - 前記操作部材を、前記主軸と一体的に回転するように前記主軸側に設け、前記駆動部を前記操作部材に回転自在に支持したことを特徴とする請求項1に記載の工作機械のチャック装置。
- 前記駆動部が、シリンダの内部空間に設けられ、前記軸線方向に沿って往復駆動されるピストンからなることを特徴とする請求項1または2に記載の工作機械のチャック装置。
- 前記連係手段がベアリングからなることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか1項に記載の工作機械のチャック装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012002718A JP2013141720A (ja) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | 工作機械のチャック装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2012002718A JP2013141720A (ja) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | 工作機械のチャック装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2013141720A true JP2013141720A (ja) | 2013-07-22 |
Family
ID=49038570
Family Applications (1)
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JP2012002718A Pending JP2013141720A (ja) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | 工作機械のチャック装置 |
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JP (1) | JP2013141720A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103878262A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-06-25 | 四川豪特设备有限公司 | 热旋压机工件夹紧结构 |
JP2015024446A (ja) * | 2013-07-24 | 2015-02-05 | 長野オートメーション株式会社 | チャック開閉装置およびそれを有する加工装置 |
JP2018164976A (ja) * | 2018-07-03 | 2018-10-25 | 長野オートメーション株式会社 | チャック開閉装置およびそれを有する加工装置 |
WO2020218130A1 (ja) * | 2019-04-26 | 2020-10-29 | 長野オートメーション株式会社 | 押し引き装置 |
JP2022510825A (ja) * | 2018-12-18 | 2022-01-28 | ワルター マシーネンバオ ゲーエムベーハー | 工作機械の軸配置 |
-
2012
- 2012-01-11 JP JP2012002718A patent/JP2013141720A/ja active Pending
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