JP3846226B2 - チャック装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの加工時にその一部を把持するチャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークを機械加工（例えば研削）する場合、ワークはチャック装置により把持される。チャック装置は一般に、円筒形状を有しその軸線の周りに回転されるチャック本体と、該チャック本体に保持及び案内されワーク把持位置及びワーク開放位置に移動可能な爪部を有する複数の爪部材と、該爪部材を開閉駆動する駆動機構とを含む。そして、爪部材により把持され回転しているワークに所定の工具（例えば砥石）を接触させることにより、ワークの外周面が所定形状に加工される。
【０００３】
工具によるワークの加工時には、ワークからは切り粉が発生し、砥石からは砥粒が発生し、これらはノズルから加工部位に噴射されるクーラントに混入する。切り粉や砥粒が混入したクーラントはワークの加工部位の周辺に飛散し、爪部材とチャック本体の案内面との間の隙間に侵入することがある。その結果、案内面が傷つき、爪部材の円滑な移動が妨げられ、工具によるワークの加工が不十分となる。これを防止すべく、従来から種々の対策が施されている。
【０００４】
例えば、図５及び図６に示す従来のチャック装置はチャック本体７０と、一対の爪部材７４と、駆動機構７８と、ゴムカバー８４とを含む。チャック本体７０は円筒部７１と矩形板部７２とから成り、円筒部７１の中心にシリンダボアー７１ａが形成されている。各爪部材７４は矩形板部７２に保持及び案内され求心方向及び遠心方向（即ち半径方向）に移動する保持部７５と、該保持部７５から伸び矩形板部７２から突出し所定間隔で対向する爪部７６とを含む。
【０００５】
駆動機構７８は、円筒部７１のシリンダボアー７１ａに滑合されたピストン部７９と、保持部７５のテーパ面７５ａと係合するテーパ面８０ａを持つくさび部８０とを含む。ポート８２ａ、８２ｂを通してシリンダボアー７１ａに圧油を供排しピストン部７９を昇降させると、くさび部８０が一対の爪部材７４をワーク把持位置及びワーク開放位置に移動させる。
【０００６】
ゴムカバー８４は矩形底部８５と矩形壁部８６とを含み、矩形壁部８６が矩形板部７２に係止されている。矩形底部８５には、各爪部７６が貫通する一対の貫通孔８５ａと、貫通孔８５ａの両側に形成された伸縮可能な蛇腹部８５ｂ、８５ｃとが形成されている。
【０００７】
従来のチャック装置において、求心方向（図５において中央部に向かう方向）に移動した一対の爪部材７４によりワークＷを把持し、チャック本体７０が回転するとワークＷがその軸線の周りに回転する。回転するブラシ等８７をワークＷの加工部位に当接させ、ノズル８８からクーラントを噴射しつつ、加工部位を所定形状に加工する。
【０００８】
爪部材７４が求心方向に移動するとき、それに追従して矩形底部８５の中間部の蛇腹部８５ｂが縮み両側の蛇腹部８５ｃは伸びる。反対に、遠心方向に移動するときは、それに追従して中間部の蛇腹部８５ｂが伸び両側の蛇腹部８５ｃが縮む。これにより爪部材７４の移動時に、クーラント内に混入した切り粉や砥粒が、爪部７６と貫通孔８５ａの縁部との間に隙間からチャック本体７０内のテーパ面７５ａ、８０ａに侵入することを防止せんとしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のチャック装置は、比較的寸法が大きい（例えば２０μｍ以上）切り粉や砥粒のチャック本体内への侵入はゴムカバー８４によりある程度防止することができる。しかし、寸法が非常に小さい（例えば２０μｍ以下）切り粉や砥粒の侵入をゴムカバー８４により十分に阻止することは困難である。その理由は、爪部７６の移動方向と直交する方向の側面７６ａ、７６ｂにおいてシールしているからである。例えば爪部７６が求心方向に移動するとき、その内側面７６ａが縮む蛇腹部８５ｂの縁部に押圧されるので、両者間には隙間はでき難い。しかし、伸びる両側の蛇腹部８５ｃの縁部は爪部７６の外側面７６ｂに十分に追従することができず、両者間には隙間ができ易い。尚、爪部７６の遠心方向への移動時は、伸びる蛇腹部８５ｂの縁部は内側面７６ａに十分に追従することができず、両者間に隙間ができ易い。
【００１０】
クーラントに混入して上記隙間から侵入した切り粉や砥粒は保持部７５のテーパ面７５ａとくさび部８０のテーパ面８０ａとの間に侵入して、こられのテーパ面７５ａ、８０ａを傷付ける。その結果、くさび部７５の下降時における爪部材７４の移動（方向、量）が不正確となる。こうして、爪部材７４により把持されたワークＷのセット位置が変動し、ブラシ等８７による加工部位の加工が不十分、不正確となる。
【００１１】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、クーラント内に混入した非常に小さい寸法（例えば２０μｍ以下）切り粉や砥粒がチャック本体、特に爪部材の案内部の内部に侵入することを防止できるチャック装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、チャック本体の開口端部をカバーで覆い、カバーに形成した貫通孔に爪部を貫通させ、その上で爪部又は保持部の端面（爪部材の移動方向と平行な面）カバーとの間をシール部材でシールすることを思い付いて、本発明を完成した。
【００１３】
即ち、本発明のチャック装置は、円筒形状を有し、その軸線の周りに回転するチャック本体と；該チャック本体の内部に保持された保持部と、チャック本体の外部に位置しワークを把持する爪部と、チャック本体の端面を横切って保持部と爪部とを連結する首部とを含む複数の爪部材と；各爪部材を、爪部がワーク把持位置及びワーク開放位置をとるように開閉駆動する駆動機構と；チャック本体の開口端面を覆い、各首部が貫通する複数の貫通孔を有し、各貫通孔は各爪部材の開閉駆動時に各首部の移動を許容する形状及び大きさを持つカバーと；各首部と各貫通孔の周縁部との間の移動空間をシールする複数のシール部材と；とから成り、各前記シール部材は、中心部に内周面を有する中空円板形状のゴムからなり、該シール部材の該内周面は、前記首部の外周面に嵌合され、該シール部材の一方の面は、前記爪部の前記カバーと対向する面に押圧され、該シール部材のもう一方の面の外縁部には環状の小突条を形成してなり、前記小突条は前記カバーに押圧されて前記移動空間をシールすることを特徴とする。
【００１４】
ワークの把持時及び開放時、複数の爪部材の爪部はカバーの貫通孔内において求心方向及び遠心方向に移動する。このとき貫通孔は所定の大きさ、形状を持つので、その縁部が爪部の移動を妨げる心配はない。また、首部により保持されたシール部材は貫通孔の縁部に押圧され、切り粉や砥粒が混入したクーラントが首部と縁部との間の隙間からチャック本体内に侵入することを防止する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態は以下の通りである。
＜チャック本体＞
チャック本体は全体として円筒形状を持つことが望ましい。その中空部を利用して次述する爪部材や駆動機構等が配置される。チャック本体は単一又は複数の部材から成ることができ、ワークの加工時に回転機構によりその軸線の周りに回転される。
＜爪部材＞
爪部材は２個以上の任意の複数個設けることができ、通常各爪部材は同じ構成を持ち、互いに同期して求心方向及び遠心方向に移動即ち開閉する。各爪部材は保持部と、爪部と、首部とを持つ。保持部、爪部及び首部は単一の部材により形成しても、保持部及び爪部にそれぞれ対応する２個の部材により形成しても良い。保持部は、該チャック本体の案内面により軸方向に移動することなく半径方向内向き及び外向きに移動可能に案内され、これに首部を介して爪部を連結することが望ましい。首部は保持部及び爪部の端面よりも小さい横断面積を持ち、その結果保持部の端面と爪部の端面との間に環状空間が形成される。
【００１６】
爪部はチャック本体の外部に配置され、首部を介して連結された保持部の移動に伴いワークの把持時は求心方向に、解放時は遠心方向に移動する。爪部が求心方向に移動したとき爪部材はワーク把持位置をとり、遠心方向に移動したときワーク開放位置をとる。各爪部の求心方向前面にはワークの形状、長さに応じたワーク把持面を形成することができる。
【００１７】
爪部材が保持部に対応する第１部材と爪部に対応する第２部材とから成る場合、首部は保持部又は爪部に形成した突部から成ることができる。突部の周りに形成された環状空間を次述するシール部材の配置に利用することができる。
＜駆動機構＞
駆動機構はチャック本体の内部及び／又は外部に配置することができる。駆動機構は最終的に爪部を求心方向及び遠心方向に移動させる駆動力を爪部材に付与できれば良いが、保持部を求心方向及び遠心方向に移動させるのが好都合である。その場合、外部に配置されチャック本体の軸方向に移動するロッドと、内部に配置され該ロッドの軸方向移動を半径方向の移動に変換して保持部に伝達する変換兼伝達部材とで駆動機構を構成することができる。
＜カバー＞
カバーはチャック本体の開口端面を覆うものであり、開口端面に対応した形状を持ち、その一部においてチャック本体に取り付けられる。カバーは少なくとも開口端面を覆う部分を持てば良く、例えば円板形状とすることができる。また、円板形状の底部と、その周縁から直角方向に伸びる周壁部とから成る有底円筒形状とすることもできる。
【００１８】
カバーは爪部材の首部の貫通を許容する貫通孔を持つ。貫通孔の個数は首部の個数に等しく、貫通孔の形状、位置及び方向は首部の形状、位置及び方向に対応させることができる。但し、貫通孔は爪部材の駆動時に首部の移動を妨げないことが必要であり、そのために首部の移動方向において所定長さを持つ。本発明では、カバーは爪部材の移動時に弾性変形することは不要なので、弾性変形しない金属製とすることができる。
＜シール部材＞
シール部材は公知のシール材料（例えばゴム）から成り、爪部材の首部に取り付けられて首部と貫通孔の縁部との間の移動空間をシールする。なお、シール部材を直接移動空間に挿入することはできないので、首部に取り付けてカバーと爪部又は保持部との間に介在させる。何れの場合もシール部材は首部に取り付けられているので、爪部材の開閉駆動時は該爪部材と共に移動する。
【００１９】
シール部材の形状は首部及び貫通孔の形状に対応して決めることができる。例えば、シール部材を中空円板形状とし、その内径を首部の外径に等しく、その外径を貫通孔の最大径よりも大きくすることができる。このシール部材の内周面は首部の外周面に嵌合され、一端面は爪部又は保持部に押圧され、他端面はカバーの表面又は裏面に押圧される。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付した図１，図２，図３及び図４に基づいて説明する。ここで、図１は実施例に係るチャック装置の縦断面図、第２図は図１に対して直交する方向における縦断面図、図３は図１における３方向視図、図４は図１における要部拡大図ある。
【００２１】
チャック装置は、チャック本体１０、爪部材２５、駆動機構３４、カバー４２及びシール部材４７から成る。図１及び図２から明らかなように、チャック本体１０は第１ボディ１１と、該第１ボディ１１の上方にある第２ボディ１７と、該第１ボディ１１の下方にある第３ボディ２１を含む。
【００２２】
第１ボディ１１は軸方向において一方向に伸びる第１円筒部１２及び他方向に伸びる一対の突出部１３と、これらから半径方向外向きに伸びた第１円板部１４と、これから軸方向に伸びた周壁部１５とを持つ。第２ボディ１７は第２円筒部１８と、これから半径方向外向きに伸びた第２円板部１９とを持つ。第２円板部１９が第１円板部１４に重なり、第２円筒部１８が第１円筒部１２に嵌合されている。第３ボディ２１は環状の基部２２と、これから直径方向に伸びる一対の延長部２３とを含む。基部２２の上端部が第１ボディ１１の突出部１３に嵌合され、各延長部２３には半径方向に伸び貫通した長孔２３ａが形成されている。
【００２３】
爪部材２５は２個（一対）配置されており、チャック本体１０の軸線に対して対称な構成を持つ。爪部材２５は、チャック本体１０の内部にある保持部２６と、外部にある爪部２８と、両者間に位置しチャック本体１０の開口端面を通過する首部３０とを含む。保持部２６は直方体形状を持ち、基部２２の軸線方向と直交する方向に形成された下面（案内面）２２ａに案内されて半径方向内向き及び外向きに移動可能となっている。保持部２６の下面には横断面円形状の突部（首部）３０が１個形成されている。爪部２８は矩形板状の基部２８ａと、これからその板厚方向に伸びた半円形状の把持部２８ｂとから成る。基部２８ａがボルト２９により突部３０に連結され、把持部２８ｂは半分円形状の把持面２８ｃを持っている。
【００２４】
駆動機構３４は第１ボディ１１及び第２ボディ１２に挿通されたロッド部材３５と、該ロッド３５と爪部材３４との間に配置されたＬ字形状のクランク部材３７とを含む。ロッド部材３５の下端部に形成されたフランジ部３５ａが第１ボディ１１の基部１３の凹所１３ａの端面に当接可能となっている。ロッド部材３５は上端部に連結された駆動機構（不図示）により駆動されて、軸方向に昇降する。Ｌ字形状のクランク部材３７はその屈曲部においてピン３８により第１ボディ１１の突出部１３に枢着されており、該ピン３８の周りに枢動可能である。クランク部材３７の一方の腕部３９ａの先端に枢着されたころ部材４０ａがロッド部材３５に形成されたくぼみ３５ｂに係合し、他方の腕部３９ｂの先端に枢着されたころ部材４０ｂが保持部２６に形成されたくぼみ２６ａに係合している。よって、ロッド部材３５が軸方向に移動すると、クランク部材３７の枢動を介して、保持部２６即ち爪部材２５が半径方向に移動する。
【００２５】
カバー４２は薄い金属板から成り、円形状の底壁部４３と、その周縁部から直角に立ち上がった周壁部４４とを含む。底壁部４３は第１ボディ１１と同じ直径を持ち、チャック本体１０の開口端部を覆っている。底壁部４３にその中心部から等しい距離に形成され厚さ方向に貫通する一対の長孔（貫通孔）４３ａは、直径方向に長くこれと直交する方向に短い。長孔４３ａの短径は突部３０の外径にほぼ等しく選定され、長径は爪部材２５の駆動時における突部３０の移動を妨げないような寸法に選定されている。
【００２６】
底壁部４３と保持部２６との間には矩形板状の案内部材４５が介在されている。案内部材４５はその外周縁を底壁部４３に結合され、その中央部に形成された案内孔４５ａに突部３０が嵌入している。
【００２７】
シール部材４７は薄い板状のゴムから成り、中心部に中空孔４７ａが形成されて中空円板形状を持つ。図３及び図４から明らかなように、シール部材４７の内径は突部３０の外径即ち長孔４３ａの短径にほぼ等しく、その外径は長孔４３ａの長径よりも少し大きい。中空孔４７ａにおいて突部３０に嵌合され、中空孔４７ａの縁部が突部３０の外面に弾性的に接触し、その下端面４７ｂが基部２８ａの上面２８ｄに押圧されている。シール部材４７の上面４７ｃの外周縁に形成された環状の小突条４７ｄが底壁部４３の端面（下面）４３ｂに押圧されている。
【００２８】
次に、本実施例の作用効果について説明する。
【００２９】
ワークＷを把持するとき、ロッド３５が上昇され（矢印Ｆ参照）、クランク部材３７の一方の腕部３９ａが上方に移動される。これにより、右方のクランク部材３７が時計方向に、左方のクランク部材３７が反対時計方向にそれぞれ枢動し、他方の腕部３９ｂが求心方向（半径方向内向き）に移動する。この腕部３９ｂの移動は延長部２３の長孔２３ａにより許容される。
【００３０】
その結果、保持部２６が軸方向に移動することなく半径方向内向きに移動され、突部３０及びボルト２９を介して保持部２６に連結された爪部２８が同方向に移動する。このとき、突部３０の移動はカバー４２の長孔４３ａの長手方向両側の移動空間４３ｃにより許容される。その結果、爪部材２５はワーク把持位置（図１において右側の爪部材２５参照）に前進する。こうして、互いに接近した一対の爪部２８のワーク把持面２８ｃがワークＷを把持する。
【００３１】
爪部材２５の駆動時、突部３０に嵌合されたシール部材４７が該突部３０と一体的に移動する。このとき、シール部材４７の内周面４７ａは突部３０の外周面に嵌合され、下面４７ｂは基部２８ａの上面２８ｄに押圧されている。また、その上面４７ｃに形成された小突条４７ｄは所定圧力で底壁部４３の端面４３ｂに押圧された状態で該下面４２ａ上を摺動する。
【００３２】
このように、作動空間４３ｃを含む突部３０と長孔４３ａの縁部との間の隙間はシール部材４７により十分にシールされている。よって、ワークＷの加工時に爪部材２５の周辺に飛散する切り粉や砥粒が混入したクーラントが爪部材２５とカバー４２との間の軸方向隙間及び半径方向隙間、特に突部３０と貫通孔４３ａの縁部との間の隙間からチャック本体１０の内部、特に爪部材２５の保持部２６を案内する第３ボディ２３の下面２２ａに侵入することが防止される。
【００３３】
その後のチャック装置が回転され、爪部材２５により把持されたワークＷが回転する。回転するワークＷの所定の加工部位にブラシ８７（図５参照）を接触させて、加工部位を所定形状に加工する。
【００３４】
ワークＷの加工が終了した後、ロッド３５を下降させると、クランク部材３７が上述したのとは反対方向に枢動する。その結果、爪部材２５の保持部２６が半径方向外向きに移動し、突部３０及びボルト２９を介してこれに連結された爪部２８が同じ方向に移動する。これにより、爪部材２５はワーク開放位置（図１において左側の爪部材２５参照）に後退し、ワークＷを開放する。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明のチャック装置では、チャック本体内にある爪部材の保持部とチャック本体外にある爪部との間に他の部分よりも面積が小さい首部を形成した。そして、首部の移動を許容する形状及び長さを持つ貫通孔が形成されたカバーで開口端部を覆い、各首部に取り付けたシール部材で首部と貫通孔の周縁部との間の移動空間等をシールした。
【００３６】
従って、本発明によれば、切り粉等が混入したクーラントが首部と貫通孔との間の隙間からチャック本体の内部の爪部材の案内部等に侵入することが確実に防止できる。その結果、爪部材によりワークを所定状態に確実に把持することができ、工具によりワークに所定の加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】 図１に対して直交する方向における縦断面図である。
【図３】 図１における３方向視図（一部省略）である。
【図４】 図１における要部拡大図である。
【図５】 従来例の一つを示す縦断面図である。
【図６】 図５の６方向視図（一部省略）である。
【符号の説明】
１０：チャック本体 １１，１７，２１：ボディ
２２ａ：案内面 ２５：爪部材
２６：保持部 ２８：爪部
３０：首部 ３７：駆動機構
４２：カバー ４３ａ：貫通孔
４７：シール部材 Ｗ：ワーク

Claims (5)

1. 円筒形状を有し、その軸線の周りに回転するチャック本体と、
   該チャック本体の内部に保持された保持部と、該チャック本体の外部に位置しワークを把持する爪部と、該保持部と該爪部との間に位置し該チャック本体の端面を横切る首部とを含む複数の爪部材と、
   各前記爪部材を、前記爪部がワーク把持位置及びワーク開放位置をとるように開閉駆動する駆動機構と、
   前記チャック本体の開口端面を覆い、各前記首部が貫通する複数の貫通孔を有し、各該貫通孔は各前記爪部材の開閉駆動時に各該首部の移動を許容する形状及び大きさを持つカバーと、
   各前記首部に取り付けられ該首部と各前記貫通孔の周縁部との間の移動空間をシールする複数のシール部材とを含むチャック装置であって、
   各前記シール部材は、中心部に内周面を有する中空円板形状のゴムからなり、該シール部材の該内周面は、前記首部の外周面に嵌合され、該シール部材の一方の面は、前記爪部の前記カバーと対向する面に押圧され、該シール部材のもう一方の面の外縁部には環状の小突条を形成してなり、前記小突条は前記カバーに押圧されて前記移動空間をシールすることを特徴とするチャック装置。
2. 各前記保持部は前記チャック本体にその求心方向及び遠心方向に移動可能に保持されている請求項１記載のチャック装置。
3. 各前記首部は、前記保持部又は前記爪部に形成された突部から成る請求項２記載のチャック装置。
4. 各前記貫通孔は前記カバーの半径方向に長い長孔から成る請求項３記載のチャック装置。
5. 各前記シール部材は環状を有し、各前記首部に嵌合されその一端面を前記爪部に押圧され、その他端面を前記カバーに押圧されている請求項３記載のチャック装置。

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