JP3061722B2 - チャック装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジンバルブ
等の長尺状ワークの両端部を同時に加工する場合に適し
たチャック装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、長尺状ワークの両端を同時に加工
するような時のワークのチャック装置として、本出願人
は既に実公平１−１２８９０号のような装置を提案して
いる。

【０００３】この装置は、筒状の固定ケーシング内の一
端側に固定されるサブケーシングと、固定ケーシング内
で移動自在となり且つ皿バネによってサブケーシング側
に付勢される筒状の可動ケーシングと、この可動ケーシ
ングの筒内で移動自在な長尺のコレットを備え、この長
尺のコレットの両端部外周にテーパ部を設けてそれぞれ
拡縮自在にするとともに、一端側のテーパ部を可動ケー
シング内周のテーパガイド部に係合させ、他端側のテー
パ部をサブケーシングの内周のテーパガイド部に係合さ
せてワークの両端をクランプするようにしている。

【０００４】そして、前記皿バネによって可動ケーシン
グを介してコレットをサブケーシング側に付勢すること
で、コレットの一端側テーパ部をサブケーシングのテー
パガイドで締付けるとともに、他端側テーパ部を可動ケ
ーシングのテーパガイドで締付けてクランプし、また、
解放する時は、皿バネの付勢力に抗して可動ケーシング
をサブケーシングから遠ざかる方向に押圧して移動させ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置のような場合、クランプ力は可動ケーシングを付勢
する皿バネ力によって左右されるため、コレットの摩耗
等の影響がクランプ力の低下に大きく影響し、クランプ
力を一定に保持するためにはシムの調整を頻繁に行う必
要があった。

【０００６】また、コレットの係合部が一端側はサブケ
ーシングのような固定基準であり、他端側は可動ケーシ
ングのような摺動部品基準であるため、ワークの保持精
度が部品精度に大きく影響するとともに、特に可動ケー
シングとコレットの間のように両方とも可動部品である
時は両者の係合部に摩耗が生じやすいという問題があっ
た。

【０００７】更に長尺のコレットの両端部にテーパ部が
形成されているため、一端側の密着性は良好であっても
他端側が摩耗して密着性が低下すると、役に立たなくな
るという問題もあった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題点を改善し信頼性あるチャック装置を提供するため、
クランプ用シリンダと、このクランプ用シリンダ内の中
間部に共通の流体室を形成すべく配設される一対のクラ
ンプ用ピストンと、クランプ用シリンダの両端部に固定
され且つ中央部にテーパガイド孔を有する一対の基準部
材と、クランプ用ピストンをお互いに接近する方向に付
勢する付勢手段と、各クランプ用ピストンに係止され且
つ外周部にテーパ部を有する一対のコレットと、共通の
流体室に連通するアンクランプ用シリンダと、このアン
クランプ用シリンダ内に配設されるアンクランプ用ピス
トンを設け、クランプ用ピストンが付勢手段によって付
勢された状態にある時に、各コレット外周のテーパ部と
各基準部材のテーパガイド孔を係合させ、流体室の内圧
を高めて各クランプ用ピストンをお互いに離反する方向
に移動させて、各コレット外周のテーパ部と各基準部材
のテーパガイド孔を離脱させることで、長尺状ワークの
両端部をクランプするチャック装置において、付勢手段
は、各基準部材と当該側のクランプ用ピストンとの間に
縮装される複数のコイルスプリングで大径のクランク用
ピストンを均等に押すように構成し、アンクランプ用シ
リンダは、その軸がクランプ用シリンダの軸と平行にな
るように配列したものであり、且つアンクランプ用シリ
ンダ並びにアンクランプ用ピストンを複数組配置したこ
とを特徴とする。

【０００９】

【００１０】

【作用】一対のコレットでワークの両端部をクランプす
ることで、両方のテーパ部の密着性が向上し、しかも片
方のコレットのみを単独で交換出来る。

【００１１】また、一対の基準部材のテーパガイド孔は
共に固定基準となるため、クランプ精度に対する部品の
摩耗とか部品精度の影響が少ない。

【００１２】また、皿バネのかわりにコイルバネを使用
することで、コレット部が摩耗してもクランプ力の低下
が少なく、シム調整等の手間も不用である。しかも、複
数のコイルバネとすることで、長手方向のコンパクト化
が図れる。

【００１３】

【実施例】本発明のチャック装置の実施例について添付
した図面に基づき説明する。図１は本発明のチャック装
置の内部構造を示す断面図、図２は図１のＡ視による装
置の背面図である。

【００１４】本発明のチャック装置は、図１に示すよう
な長尺用ワークとしてのエンジンバルブＷの両端部をク
ランプして回転させ、傘部の背面側周面部Ｗａとステム
基端部Ｗｂを同時に加工するような加工機１に適用され
ている。

【００１５】すなわち、この加工機１は、不図示の駆動
部によって回転自在なインデックス軸部２と、インデッ
クス軸部２と一体に回転するインデックス本体３を備
え、このインデックス本体３には、インデックス軸部２
を中心にしてほぼ対称位置に一対のケーシング１０、１
０（一方側は図示省略）が固定され、各ケーシング１０
には夫々回転体４が組込まれている。

【００１６】そして、本発明のチャック装置５は各回転
体４、４に組込まれ、夫々のチャック装置５、５でエン
ジンバルブＷ、Ｗをクランプし得るようにされるととも
に、インデックス軸部２周りにインデックス本体３を回
転させて、例えば一方側の回転体４のチャック装置５が
クランプするエンジンバルブＷを加工位置に臨ませた
際、他方側の回転体４のチャック装置５がクランプする
エンジンバルブＷを装着・払出位置に臨ませることが出
来るようにしている。

【００１７】また、インデックス軸部２の中心には、該
インデックス軸部２に対して回転自在なスピンドル軸６
が設けられ、このスピンドル軸６の先端に固着された歯
車７がアイドルギヤ８に噛合している。そしてこのアイ
ドルギヤ８は前記回転体４の歯車９に噛合している。

【００１８】回転体４は、ケーシング１０に対して軸受
１１を介して回転自在なクランプ用シリンダ１２と、こ
のクランプ用シリンダ１２の軸方向中間部外周に固着さ
れる前記歯車９と、前後の軸受１１の外側を覆うリング
プレート状のカバー１３、１３を備え、前記スピンドル
軸６の回転がアイドルギヤ８から歯車９に伝達される
と、ケーシング１０に対してクランプ用シリンダ１２が
回転自在になるようにしている。

【００１９】そして、各クランプ用シリンダ１２の前面
と後面には、それぞれ基準部材１４、１５が取付けら
れ、これら基準部材１４、１５の中央には、それぞれ外
側に向けて孔径が拡がるテーパガイド孔１４ａが設けら
れている。

【００２０】また、クランプ用シリンダ１２内には中心
部に貫通孔を有する左右一対のクランプ用ピストン１
６、１７が設けられている。

【００２１】そして、これらクランプ用ピストン１６、
１７の各対向面側には、内径部附近からお互いに相手側
の方向に張り出すフランジ１６ａ、１７ａが設けられ、
一方側のフランジ１６ａの外周面と、他方側のフランジ
１７ａの内周面とはシール部材を介して摺接している。
そして、各クランプ用ピストン１６、１７で挟まれる環
状の空間部を、後述する流体室１９として密閉状に構成
している。

【００２２】また、各クランプ用ピストン１６、１７の
反対面側には、実施例では６箇所の円形凹部が設けら
れ、この円形凹部内にはコイルスプリング２０、…が縮
装されている。そして、このコイルスプリング２０、…
の一方側を基準部材１４、１５の内面に当接させること
で、各クランプ用ピストン１６、１７をお互いに接近さ
せる方向に付勢している。

【００２３】ここで、各クランプ用ピストン１６、１７
の貫通孔内には、夫々筒状のコレット２１、２２が係止
されている。

【００２４】つまり、これらコレット２１、２２の筒内
にはエンジンバルブＷが挿通可能とされ、また基端側外
周部に設けた係止突起がクランプ用ピストン１６、１７
の貫通孔内面の凹部に係合して、クランプ用ピストン１
６、１７と一体的に移動するようにしている。

【００２５】また、コレット２１、２２の先端側には、
外側に向かって外径が拡がるテーパ部２１ａ、２２ａが
設けられ、また、このテーパ部２１ａ、２２ａには、図
２に示すように、円周方向に３箇所の割溝ｓを形成して
同部を拡縮自在にしている。

【００２６】このため、前記コイルスプリング２０によ
って両方のクランプ用ピストン１６、１７が接近方向に
付勢されると、各クランプ用ピストン１６、１７に係止
されるコレット２１、２２も夫々内側に付勢され、各先
端のテーパ部２１ａ、２２ａが基準部材１４、１５のテ
ーパガイド孔１４ａ、１５ａに圧接して同部が縮径す
る。つまり、コレット２１、２２に挿入されたエンジン
バルブＷは、テーパ部２１ａ、２２ａの縮径によってク
ランプされる。

【００２７】ところで、前記クランプ用シリンダ１２に
は複数（実施例では４箇所）のアンクランプ用シリンダ
２３、…を形成し、内部にアンクランプ用ピストン２
４、…を配設している。

【００２８】そして、これらアンクランプ用シリンダ２
３、…と前記流体室１９を連通路２５、…によって連通
させ、アンクランプ用シリンダ２３、…と流体室１９内
に封入されるオイル等の流体の圧力をアンクランプ用ピ
ストン２４、…の進退動で変化させるようにしている。

【００２９】そして、不図示の操作ロッドでアンクラン
プ用ピストン２４、…を前進させて流体室１９の内圧を
高めた際、両方のクランプ用ピストン１６、１７がコイ
ルスプリング２０圧に抗して離反方向に移動するように
し、コレット２１、２２のテーパ部２１ａ、２２ａと基
準部材１４、１５のテーパガイド孔１４ａ、１５ａの係
合を解くようにしている。

【００３０】この際、アンクランプ用ピストン２４、…
による流体室１９の増圧効果を高めるため、アンクラン
プ用シリンダ２３、…の断面積の合計（アンクランプ用
ピストン２４、…の前面面積の合計）に対して、環状の
流体室１９の断面積（流体圧がクランプ用ピストン１６
（１７）を押圧する面積）を充分大きくして、クランプ
用ピストン１６（１７）の移動ストロークよりも圧力の
増加を重視するようにしている。

【００３１】また、各コレット２１、２２の前面には、
コレット２１、２２の突出ストロークを規制するための
各ストッパ２６、２６を設けている。

【００３２】尚、アンクランプ用シリンダ２３の端部に
は、オイル等の流体からエアを抜くためのエア抜き用盲
栓２７を設けている。

【００３３】以上のように構成したチャック装置の操作
の概要について説明する。

【００３４】インデックス本体３に組込まれた一対の回
転体４のうち、一方側の回転体４が加工位置に臨んだ
際、他方側の回転体４は装着・払出位置に臨んで加工の
終えたエンジンバルブＷを払出すとともに、新たなエン
ジンバルブＷをクランプする。

【００３５】このため、この装着・払出位置には、エン
ジンバルブＷを図１中左側から押込んで挿入する不図示
の押込み部材と、図中右側から押圧して払出す不図示の
払出し部材が設けられ、また、この払出し部材と同じ側
には、アンクランプ用ピストン２４、…を押圧する不図
示の操作ロッドを設けている。

【００３６】そして、エンジンバルブＷをクランプする
際は、アンクランプ用ピストン２４、…を前進させるこ
とで、各クランプ用ピストン１６、１７を離反方向に移
動させ、各クランプ用ピストン１６、１７に係止される
コレット２１、２２を外側に前進させてテーパ部２１
ａ、２２ａとテーパガイド孔１４ａ、１５ａの係合を外
して行う。つまり、この状態はコレット２１、２２のテ
ーパ部２１ａ、２２ａが拡径した状態にある。

【００３７】そして、このような状態でエンジンバルブ
Ｗをステム側から挿入し、アンクランプ用シリンダ２
４、…を後退させれば、各クランプ用ピストン１６、１
７（コレット２１、２２）はコイルスプリング２０、…
の力で内側に引き込まれ、テーパ部２１ａ、２２ａがテ
ーパガイド孔１４ａ、１５ａに係合して縮径し、２箇所
でクランプする。

【００３８】この際、テーパガイド孔１４ａ、１５ａは
いずれも固定基準であるため、テーパ部２１ａ、２２ａ
との密着度は部品精度等に左右されず、しかもコレット
２１、２２は左右独立であるため、いずれも密着度を良
好に保つことが出来る。

【００３９】また、従来の皿バネに変えてコイルスプリ
ング２０、…を使用していることから、コレット２１、
２２が摩耗しても付勢力は殆ど変化せず、シム調整等の
手間がかからない。

【００４０】しかも、複数のコイルスプリング２０、…
を配設することで、チャック装置の長手方向のコンパク
ト化が図られている。

【００４１】そして、このように両端部をクランプされ
たエンジンバルブＷは、インデックス本体３の回転によ
って加工位置に臨み、スピンドル軸６の回転によって軸
周りに回転させられながら加工され、その後、再びイン
デックスされて装着・払出位置で払い出される。

【００４２】尚、本チャック装置５でクランプしたエン
ジンバルブＷを加工した場合の真円度は、従来４μ程度
であったものが３μ以内で加工出来ることが実証され、
また、耐久性については、従来の使用限度が役１０万回
程度であったものが、３６万回程度に増えた。また、コ
レットの交換も、従来６０分程度必要であったものが、
２０分程度で済むようになった。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明のチャック装置は、
長尺状のワークの両端をクランプする際、一対のコレッ
トで独立してクランプするようにしたため、コレットの
テーパ部の密着性が向上し、加工精度が向上する。しか
も片方のコレットのみを単独で交換出来るので便利であ
る。また、コレットのテーパ部に係合する一対の基準部
材のテーパガイド孔は共に固定基準であるため、クラン
プ精度に対する部品の摩耗とか部品精度の影響が少な
い。また、皿バネのかわりにコイルバネを使用している
ことから、コレット部が摩耗してもクランプ力の低下が
少なく、シム調整等の手間も不用である。更に、複数の
コイルバネとすることで、長手方向のコンパクト化が図
れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチャック装置の内部構造を示す断面図

【図２】図１のＡ視による装置の背面図

【符号の説明】

５ チャック装置 １２ クランプ用シリンダ １４、１５ 基準部材 １４ａ、１５ａ テーパガイド孔 １６、１７ クランプ用ピストン １９ 流体室 ２０ コイルスプリング ２１、２２ コレット ２１ａ、２２ａ テーパ部 ２３ アンクランプ用シリンダ ２４ アンクランプ用ピストン Ｗ エンジンバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−274805（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−56409（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 31/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランプ用シリンダと、このクランプ用
   シリンダ内の中間部に共通の流体室を形成すべく配設さ
   れる一対のクランプ用ピストンと、前記クランプ用シリ
   ンダの両端部に固定され且つ中央部にテーパガイド孔を
   有する一対の基準部材と、前記クランプ用ピストンをお
   互いに接近する方向に付勢する付勢手段と、前記各クラ
   ンプ用ピストンに係止され且つ外周部にテーパ部を有す
   る一対のコレットと、前記共通の流体室に連通するアン
   クランプ用シリンダと、このアンクランプ用シリンダ内
   に配設されるアンクランプ用ピストンを備え、前記クラ
   ンプ用ピストンが付勢手段によって付勢された状態にあ
   る時に、前記各コレット外周のテーパ部と各基準部材の
   テーパガイド孔を係合させ、前記流体室の内圧を高めて
   各クランプ用ピストンをお互いに離反する方向に移動さ
   せて、各コレット外周のテーパ部と各基準部材のテーパ
   ガイド孔を離脱させることで、長尺状ワークの両端部を
   クランプするチャック装置において、 前記付勢手段は、各基準部材と当該側のクランプ用ピス
   トンとの間に縮装される複数のコイルスプリングで大径
   のクランク用ピストンを均等に押すように構成し、 前記アンクランプ用シリンダは、その軸が前記クランプ
   用シリンダの軸と平行になるように配列したものであ
   り、 且つ前記アンクランプ用シリンダ並びにアンクランプ用
   ピストンを複数組配置した ことを特徴とするチャック装
   置。