JP4639488B2 - 工作機械のチャック装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、円筒状被加工面を有しかつ円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されているワークを主軸前端に取付ける工作機械のチャック装置に関する。
【０００２】
この明細書において、図１の右側を前、これと反対側を後というものとする。
【０００３】
【従来の技術の発明が解決しようとする課題】
円筒状被加工面を有しかつ円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されているワークを主軸前端に取付ける工作機械のチャック装置としては、従来、主軸前端に設けられ、かつ前端にワーク支持面を有するワーク位置決め部材と、主軸前端にワーク位置決め部材よりも前方に突出するように設けられ、かつワークの取付け用貫通穴に挿通させられる中空状ワーク取付け軸と、ワークを把持して取付け軸を取付け用貫通穴に通し、ワークを取付け軸に仮装着するローダと、ワーク位置決め部材のワーク支持面に当接させられたワークを取付け軸に固定するクランプとを備えたものが用いられていた。ところで、ワークの被加工面の加工精度を高めるためには、ワーク取付け軸の外径と、ワークの取付け用貫通穴の内径との隙間を微小にしなければならず、その結果ローダではワークがワーク位置決め部材のワーク支持面に当接するまでワークを取付け軸に対して押し込むことは困難であり、そのためローダでワークを装着するものでは上記隙間を大きくする必要があり、結果としてワークの取付け用貫通穴の内径と研削加工部の同軸精度を高めることができなかった。一方、この同軸精度を高めるために上記隙間を微小にした場合には、ローダによる装着ができないので、作業者が手作業でワークを装着しており、自動化、省人化の妨げとなっていた。
【０００４】
また、偏心軸受の軌道輪のように、複数の円筒状被加工面を有し、これらの円筒状被加工面が取付け用貫通穴に対して異なる方向に偏心し、かつ取付け用貫通穴の長さ方向にずれているワークの場合、従来のチャック装置ではワーク取付け軸を主軸に対して偏心させていた。
【０００５】
このチャック装置を備えた工作機械による上記偏心軸受の軌道輪のようなワークの研削加工は、第１の円筒状被加工面が主軸回転中心線上に来るように、ローダまたは作業者によりワークを把持して取付け軸を取付け用貫通穴に通し、ワークを取付け軸に仮装着する第１の工程と、プッシャによりワークを後方に押し込んでワーク位置決め部材のワーク支持面に当接させる第２の工程と、クランプによりワークをワーク取付け軸に固定する第３の工程と、工具によりワークの第１の円筒状被加工面を研削加工する第４の工程と、クランプによるワークの取付け軸への固定を解除した後、ワークをワーク取付け軸から引き抜く第５の工程とを含み、第１〜第５の工程を全ての円筒状被加工面について順次繰返すことにより、行われていた。
【０００６】
しかしながら、この場合、１つの円筒状被加工面に研削加工を施す度ごとにワークの取付け軸への取付けおよび取外しを行わなければならず、その作業が面倒であるという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、非加工時間であるワークの装着時間を短縮しうるとともに、高精度の加工を行いうる工作機械のチャック装置を提供することにある。
【０００８】
この発明の他の目的は、取付け用貫通穴に対して異なる方向に偏心し、かつ取付け用貫通穴の長さ方向にずれた複数の円筒状被加工面を外周に有しているワークに対する加工を簡単に行うことができる工作機械のチャック装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による工作機械のチャック装置は、円筒状被加工面を有しかつ円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されているワークを主軸前端に取付ける工作機械のチャック装置であって、主軸前端に設けられ、かつ前端にワーク支持面を有するワーク位置決め部材と、主軸前端にワーク位置決め部材よりも前方に突出するように設けられ、かつワークの取付け用貫通穴に挿通させられるワーク保持部、ワーク保持部よりも前方に設けられるとともにワーク保持部よりも小径の小径部、ならびにワーク保持部と小径部との間および小径部よりも前方の部分にそれぞれ設けられるとともに前方に向かって縮径されたテーパ部を有する中空状ワーク取付け軸と、ワーク取付け軸の内部に前後方向に移動自在に配置された操作ロッドと、操作ロッドを前後方向に移動させるロッド駆動手段と、操作ロッドに設けられ、かつ操作ロッドの移動によりワーク取付け軸の外周面から径方向内方に退入した退避位置と、同外周面から径方向外方に突出した突出位置との間で切り替えられるワーク固定手段とを備えており、ワーク固定手段が、長さの中間部において操作ロッドに１つのピンにより枢着され、かつ長さの両端部によってワークをワーク位置決め部材のワーク支持面側に押圧するようになされた１つの回転体からなり、ワーク取付け軸の周壁に回転体が通過しうるスリットが形成され、回転体は、その退避位置において全体がワーク取付け軸内に位置し、かつ退避位置からの操作ロッドの後方への移動により退避位置から回転してその両端部がスリットを通ってワーク取付け軸から外方に突出することにより突出位置に切り替えられるとともに、突出位置からの操作ロッドの前方への移動により回転体が突出位置から回転してその両端部がスリットを通ってワーク取付け軸の内方に入ることにより退避位置に切り替えられ、ワークが、突出位置にある回転体の両端部と、位置決め部材のワーク支持面とによって挟着されるようになされているものである。
【００１０】
請求項１の発明のチャック装置によるワークの取付けは次のようにして行われる。予め、操作ロッドを前進させ、ワーク固定手段を退避位置に切り替えておく。この状態で、まずローダによりワークを把持して、あるいは手でワークを把持して取付け軸を取付け用貫通穴に通し、ワークを取付け軸に仮装着する。ついで、操作ロッドを後方に移動させ、ワーク固定手段を突出位置に切り替える。さらに、操作ロッドを後方に移動させると、ワーク固定手段がワークに係合するとともにワークを後方に押圧し、これによりワークがワーク位置決め部材のワーク支持面に当接させられるとともにワーク位置決め部材とワーク固定手段とによって挟着される。こうして、ワークがワーク取付け軸に固定される。
【００１１】
そして、この発明のチャック装置によれば、ワーク取付け軸が、ワークの取付け用貫通穴に挿通させられるワーク保持部、ワーク保持部よりも前方に設けられたワーク保持部よりも小径の小径部、ならびにワーク保持部と小径部との間および小径部よりも前方の部分にそれぞれ設けられるとともに前方に向かって縮径されたテーパ部を有するので、小径部および２つのテーパ部の働きにより、ワーク取付け軸のワーク保持部への装着をスムーズに行うことができ、ワーク保持部の外径とワークの取付け用貫通穴の内径との隙間を微小にしたとしてもワーク装着時間を短縮することが可能になる。しかも、ワーク保持部の外径とワークの取付け用貫通穴の内径との隙間を微小にすることができるので、高精度の加工を行うことができる。
【００１２】
請求項２の発明による工作機械のチャック装置は、請求項１の発明において、ワーク取付け軸が主軸に対して偏心しており、ワーク固定手段が退避位置に切り替えられた状態でワーク取付け軸に装着されたワークをワーク取付け軸の回りに回転させるワーク回転手段を備えているものである。
【００１３】
この場合、複数の円筒状被加工面を有するとともに円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されており、全ての円筒状被加工面が取付け用貫通穴に対して異なる方向に偏心しかつ取付け用貫通穴の長さ方向にずれているワークであっても、以下に述べるようにして、ワークに比較的簡単に加工を施すことができる。すなわち、まず第１の円筒状被加工面の中心線が主軸回転中心線上に来るように、請求項１の発明の場合と同様にしてワークをワーク取付け軸に固定し、第１の円筒状被加工面に加工を施す。ついで、操作ロッドを前進させてワーク固定手段を退避位置に切り替える。ついで、ワーク回転手段により、ワークをワーク取付け軸の回りに回転させ、第２の円筒状被加工面を主軸回転中心線上に位置させる。その後、操作ロッドを後方に移動させて再度ワークをワーク取付け軸に固定し、第２に円筒状被加工面に加工を施す。このような操作を全ての円筒状被加工面について順次繰返して行うことにより、ワークの全ての円筒状被加工面に研削加工を施すことができる。したがって、ワークの各円筒状被加工面の加工の度ごとにワークのワーク取付け軸への取付けおよび取外しを行う必要がなく、ワークの加工を簡単に行うことができる。
【００１４】
請求項３の発明による工作機械のチャック装置は、請求項２の発明において、ワーク取付け軸の主軸に対する偏心量を調整する偏心量調整手段を備えていることがある。この場合、各円筒状被加工面の取付け用貫通穴に対する偏心量が若干異なっているワークであっても、偏心量調整手段によりワーク取付け軸の主軸に対する偏心量を調整することによって、各円筒状被加工面に加工を施すことが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１の上下を上下といい、図５および図６の左右を左右というものとする。
【００１６】
図１はこの発明のチャック装置を備えた工作機械を示し、図２〜図１１はその要部を示す。
【００１７】
図１において、主軸台（図示略）の固定ハウジング(1)に、中空状主軸(2)が、複数の転がり軸受(3)(4)(5)を介して軸方向に移動しないが回転しうるように支持されている。これらの転がり軸受(3)(4)(5)により、ラジアル荷重およびスラスト荷重の両方が受けられる。主軸(2)は、固定ハウジング(1)の外部に設置された主軸モータ(6)により、モータ軸(6a)に固定された駆動側スプロケット(7)、主軸(2)後端部に固定された従動側スプロケット(8)、および両スプロケット(7)(8)に掛け渡されたベルト(9)からなるベルト伝動装置を介して回転させられるようになっている。
【００１８】
そして、この実施形態は、この発明によるチャック装置を、前後方向にずれた２つの円筒状被加工面(W1)(W2)を有するとともに円筒状被加工面(W1)(W2)の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴(W3)が形成されており、２つの円筒状被加工面(W1)(W2)が取付け用貫通穴(W3)に対して１８０度異なる方向に同量偏心しているワーク(W)（図２および図３参照）を主軸(2)前端に取付けるのに適用したものである。
【００１９】
図２および図３に示すように、主軸(2)内に、前後方向に伸びる横断面円形のスリーブ(11)が、主軸(2)停止時に主軸(2)に対して前後方向に移動しないが回転しうるように同軸上に配されている。スリーブ(11)内に前後方向に伸びる横断面円形のドローバー(12)がスリーブ(11)に対して前後方向に移動しうるように同軸上に配されている。スリーブ(11)の後端部にはその１直径上に位置しかつ前後方向に長い上下１対の長穴(13)が形成されており、ドローバー(12)に貫通状に固定されたピン(14)の両端部がこれらの長穴(13)内に前後方向に移動自在に通されるとともに、主軸(2)内に前後方向に移動自在に配されたカラー(15)に固定されている。したがって、ドローバー(12)はスリーブ(11)とともに回転するとともに、スリーブ(11)に対して前後方向に移動するようになっている。カラー(15)は、カラー(15)と主軸(2)内の前端部に配されたばね受け(16)との間においてスリーブ(11)の周囲に装着された圧縮コイルばね(17)により主軸(2)に対して常に後方に付勢されており、これによりドローバー(12)も主軸(2)に対して常に後方に付勢されている。ばね受け(16)と主軸(2)内の前端に固定されたカラー(18)との間にスラスト軸受(19)が配されており、ばね受け(16)がカラー(18)に対して回転しうるようになっている。スリーブ(11)の前端部はラジアル転がり軸受(21)を介してカラー(18)に回転自在に支持され、これによりスリーブ(11)が主軸(2)停止時に主軸(2)に対して回転しうるようになっている。
【００２０】
主軸(2)の前端にチャック(22)が設けられている。チャック(22)は、カバー(23)の前端面に固定され、かつ前端面がワーク支持面(24a)となされたワーク位置決め部材(24)と、カバー(23)内に同心状に配され、かつ前部がワーク位置決め部材(24)よりも前方に突出した中空状ワーク取付け軸(25)とを備えている。
【００２１】
カバー(23)は、主軸(2)の前端に固定された円筒状の後部構成体(26)と、後部構成体(26)の前端に、これに対して上下方向、すなわち主軸(2)の軸線方向と直角をなす方向に移動しうるように取付けられた円筒状の中間部構成体(27)と、中間部構成体(27)の前端にねじ止めされた円筒状の前部構成体(28)とよりなる。後部構成体(26)の前端に外向きフランジ(26a)が一体に形成され、外向きフランジ(26a)の前面に中間部構成体保持リング(29)がねじ止めされている。保持リング(29)の前縁に内向きフランジ(29a)が一体に形成されており、この内向きフランジ(29a)が中間部構成体(27)の後端に一体に形成された外向きフランジ(27a)と係合することにより、中間部構成体(27)が後部構成体(26)に取付けられている。中間部構成体(27)の後端面に、上下方向、すなわち主軸(2)の軸線方向と直角をなす方向に伸びる複数のキー(31)が固定されるとともに、これらのキー(31)が後部構成体(26)の前端面に形成されたガイドみぞ(32)内に摺動自在にはまっている。保持リング(29)に、これを径方向に回転自在に貫通した偏心量調整ボルト(33)が、その軸方向には移動しないように取付けられ、このボルト(33)が中間部構成体(27)の外向きフランジ(27a)の外周面に形成されたねじ穴(34)にねじはめられており、ボルト(33)を回転させることにより中間部構成体(27)が後部構成体(26)に対して主軸(2)の軸線方向と直角をなす方向に移動させられるようになっている。また、保持リング(29)の内向きフランジ(29a)に、これを前後方向に貫通したねじ穴(35)が形成され、このねじ穴(35)に後方からクランプボルト(36)がねじはめられ、クランプボルト(36)の先端が中間部構成体(27)の外向きフランジ(27a)に当接することによって、中間部構成体(27)が任意の位置で後部構成体(26)に固定されるようになっている。前部構成体(28)の前端に内向きフランジ(28a)が一体に形成され、内向きフランジ(28a)の前面にワーク位置決め部材(24)がねじ止めされている。
【００２２】
前後方向に伸びる支持筒(37)の長さの中間部が、カバー(23)の中間部構成体(27)の前端に一体に形成された内向きフランジ(27b)の内周縁部に固定されている。支持筒(37)の前端部にワーク取付け軸(25)の後端部がねじ合されており、これにより、ワーク取付け軸(25)が支持筒(37)を介して内向きフランジ(27b)に支持されている。
【００２３】
図１１に示すように、ワーク取付け軸(25)の前部は、ワーク位置決め部材(24)の中央部に形成された前後方向の貫通穴(24b)を通ってワーク位置決め部材(24)の前方に突出している。ワーク位置決め部材(24)の貫通穴(24b)の内径は、ワーク取付け軸(25)の外径よりも大きくなっており、ワーク位置決め部材(24)とワーク取付け軸(25)との間に、ワーク取付け軸(25)に装着されたワーク(W)を取付け軸(25)の回りに回転させる円筒状のワーク回転部材(38)が、両者に対して回転しうるように配置されている。ワーク取付け軸(25)におけるワーク位置決め部材(24)から前方に突出した部分に、ワーク(W)の取付け用貫通穴(W3)内に挿通させられるワーク保持部(25a)と、ワーク保持部(25a)の前方に位置しかつワーク保持部(25a)よりも小径の小径部(25b)と、ワーク保持部(25a)と小径部(25b)との間および小径部(25b)よりも前方の部分にそれぞれ位置しかつ前方に向かって縮径されたテーパ部(25c)(25d)とが設けられている。ワーク保持部(25a)の外径とワーク(W)の取付け用貫通穴(W3)の内径との間には微小な隙間が形成されるようになっている。小径部(25b)および２つのテーパ部(25c)(25d)は、ワーク(W)のはめ被せを容易に行うことができるために設けられている。
【００２４】
図９に示すように、ワーク取付け軸(25)におけるワーク位置決め部材(24)よりも前方に突出した部分の周壁外周面の上下両側部分に、前後方向に伸びる２つの凹みぞ(39)が形成されている。上側の凹みぞ(39)の底壁部分に、前後方向に長い２つのスリット(41)(42)が前後に間隔をおいて形成されており、前後のスリット(41)(42)間の部分に当接部(43)が設けられている。下側の凹みぞ(39)の底壁部分に、前後方向に長い１つのスリット(44)が形成されている。このスリット(44)の前端は、上側の前部スリット(41)の前端よりも前方に位置している。ワーク取付け軸(25)の周壁の右側部分に前後方向に長い長穴(45)が形成されている。長穴(45)の前端部に、その幅よりも大きい内径を有する円形穴部(46)が形成されている。
【００２５】
ワーク取付け軸(25)の内部に、操作ロッド(47)が前後方向に移動自在に配置されている。操作ロッド(47)にはその前端面から垂直状のすり割り(48)が入れられている。すり割り(48)内には長方形状のワーク固定用板状回転体(49)（ワーク固定手段）が配され、その長さの中間部において左右方向に伸びる水平ピン(51)により操作ロッド(47)におけるすり割り(48)の両側部分に枢着されている。水平ピン(51)の左右両端部は操作ロッド(47)よりも左右両側方に突出しており、ワーク取付け軸(25)の長穴(45)内に摺動自在にはまっている。回転体(49)は、操作ロッド(47)の移動により、ワーク取付け軸(25)内に位置する退避位置（図１０参照）と、両端部がスリットを通ってワーク取付け軸(25)の外方に突出した突出位置（図７および図９参照）との間で切り替えられるようになされている。回転体(49)が突出位置に来たとき、その一方の長辺部は垂直状となる。また、回転体(49)が突出位置に来たときの他方の長辺部の上部には、下方に向かって後方に傾斜した切欠き(52)が形成されている。回転体(49)が突出位置に来たときの切欠き(52)の上側の縁部を第１傾斜縁部(52a)という。切欠き(52)における第１傾斜縁部(52a)と対向した縁部における切欠き(52)の開口側端部に切欠き(52)内方に突出した突起(53)が形成されている。そして、回転体(49)が突出位置に位置しているときに操作ロッド(47)が前方に移動すると、ワーク取付け軸(25)の当接部(43)が回転体(49)の第１傾斜縁部(52a)に当たり、回転体(49)が図７および図９に示す状態から同図反時計方向に回転させられ、退避位置に切り替えられる。一方、回転体(49)が退避位置に位置しているときに操作ロッド(47)が後方に移動すると、ワーク取付け軸(25)の当接部(43)が回転体(49)の突起(53)に当たり、回転体(49)が図１０に示す状態から同図時計方向に回転させられ、突出位置に切り替えられる。
【００２６】
図３および図４に示すように、操作ロッド(47)の後端部は、支持筒(37)内に前後方向に移動自在に配置された継ぎロッド(54)の前端部にねじ合されている。継ぎロッド(54)の後端部は支持筒(37)よりも後方に突出し、その先端部に大径部(54a)が設けられている。
【００２７】
主軸(2)内に配置されたスリーブ(11)の前端部は主軸(2)よりも前方に突出してカバー(23)内に入り込んでおり、ここにカラー(55)が取付けられるとともに、キー(56)によりスリーブ(11)と一体に回転するようになっている。
【００２８】
カラー(55)の前側に、円筒状体(57)がカラーと同心状に配置されている。円筒状体(57)の前後両端にそれぞれ外向きフランジ(57a)(57b)が一体に形成され、後部外向きフランジ(57b)がカラー(55)の前端に一体に形成された外向きフランジ(55a)にねじ止めされている。カラー(55)の外向きフランジ(55a)と円筒状体(57)の後部外向きフランジ(57b)とは、キー(58)により一体に回転するようになっている。円筒状体(57)の前部外向きフランジ(57a)の前面に径方向に伸びるみぞ(59)が形成されている。円筒状体(57)内に、ドローバー(12)の後方への移動を継ぎロッド(54)に伝える円柱状の伝動部材(61)が、円筒状体(57)に対して回転自在に配置されている。伝動部材(61)には、その外周面の上部から下方に伸びる有底穴(61a)（図５参照）が形成されている。伝動部材(61)における有底穴(61a)の前後両側部分に、それぞれその上端から略Ｕ字状の切欠き(61b)(61c)が形成されている。後側の切欠き(61c)に、ドローバー(12)の前端部に形成された小径部(12a)が摺動自在にはめ入れられている。ドローバー(12)の小径部(12a)よりも前側の部分は、伝動部材(61)の有底穴(61a)の内面における切欠き(61c)の左右両側部分に係合している。また、ドローバー(12)の小径部(12a)の長さは切欠き(61c)の前後方向の幅と等しく、小径部(12a)よりも後側の部分は、伝動部材(61)の後面における切欠き(61c)の左右両側部分に係合している。前側の切欠き(61b)に、継ぎロッド(54)の大径部(54a)よりも前側の部分が摺動自在にはめ入れられている。継ぎロッド(54)の大径部(54a)は、伝動部材(61)の有底穴(61a)の内面における切欠き(61b)の左右両側部分に係合している。したがって、ドローバー(12)が後方に移動すると伝動部材(61)が後方に移動して継ぎロッド(54)が後方に移動し、ドローバー(12)が前方に移動すると伝動部材(61)が前方に移動して継ぎロッド(54)が前方に移動するようになっている。なお、支持筒(37)に一体に形成された後方突出部(37a)が伝動部材(61)の前後の切欠き(61b)(61c)内に位置しており、これにより円筒状体(57)が回転したさいに伝動部材(61)が円筒状体(57)に対して回転し、伝動部材(61)の姿勢が変わらないようになっている。
【００２９】
支持筒(37)の外側にラジアル転がり軸受(63)を介して、前端部外周面に歯車(64)が形成された中空軸(65)が回転自在に取付けられている。中空軸(65)の後端に外向きフランジ(65a)が一体に形成され、外向きフランジ(65a)の後面に、前後方向に伸びる水平軸の回りに回転自在となるようにローラ(66)が取付けられている。ローラ(66)は、円筒状体(57)の後部フランジ(57b)のみぞ(59)内に転動自在に入れられている。中空軸(65)の歯車(64)に、中間部構成体(27)の内向きフランジ(27b)に回転自在に支持された軸(67)の後端部に固定された歯車(68)が噛み合っている。また、軸(67)の前端部にも歯車(69)が固定されており、この歯車(69)は、前部構成体(28)の内向きフランジ(28a)の内周面と支持筒(37)の外周面との間に両者に対して回転しうるように配置された伝動筒(71)の後端部外周面に形成された歯車(72)と噛み合っている。伝動筒(71)の前端面には複数の爪（図示略）が形成され、これらの爪がワーク回転部材(38)の後端に後方突出状に一体に形成された円筒部(38a)の後端面に形成された複数の爪（図示略）に噛み合っている。
【００３０】
したがって、スリーブ(11)が回転するとカラー(55)および円筒状体(57)がこれと一体に回転し、円筒状体(57)の回転がみぞ(59)とローラ(66)を介して中空軸(65)に伝えられ、中空軸(65)の回転が歯車(64)(68)(69)(72)を介して伝動筒(71)に伝わり、伝動筒(71)の回転が爪を介してワーク回転部材(38)に伝わり、その結果ワーク回転部材(38)が回転するようになっている。
【００３１】
図８に示すように、ワーク回転部材(38)の前端にキー(73)が前方突出状に一体に形成されており、このキー(73)がワーク(W)の取付け用貫通穴(W3)の内周面に形成されたキーみぞ(74)にはめ入れられている。したがって、ワーク回転部材(38)が回転すると、ワーク(W)がワーク取付け軸(25)の回りに回転する。
【００３２】
図６に示すように、伝動筒(71)の歯車(72)に径方向外方に突出するようにブロック(75)がねじ止めされている。前部構成体(28)の周壁の上部における歯車(69)の左右両側部分にそれぞれ上下方向に伸びるねじ穴(76)が貫通状に形成され、ねじ穴(76)に片ねじボルト(77)が、そのねじ部(77a)が上側に来るようにねじはめられている。そして、ブロック(75)が片ねじボルト(77)に当たることによって、歯車(72)および伝動筒(71)、すなわちワーク回転部材(38)およびワーク(W)の回転が規制される。片ねじボルト(77)のねじ部(77a)にナット(78)がねじはめられており、ナット(78)の位置を変えることにより、片ねじボルト(77)の前部構成体(28)内への突出量が調整されるようになっており、その結果ワーク回転部材(38)およびワーク(W)の回転量が調整されるようになっている。
【００３３】
図１および図２に示すように、主軸(2)後端部に固定されたスプロケット(8)に、円筒状支え(79)を介して揺動シリンダ(81)が取付けられている。揺動シリンダ(81)は、前後方向に伸びる水平軸線の回りに回転しうる中空状シャフト(82)を備えており、ドローバー(12)の後端部は中空状シャフト(82)を通って揺動シリンダ(81)の後方まで伸びている。中空状シャフト(82)の前端部とドローバー(12)とはスプライン継手（図示略）を介して連結されており、ドローバー(12)は中空状シャフト(82)に対して軸方向に移動しうるが回転はせず、その結果ドローバー(12)が揺動シリンダ(81)によって回転させられるようになっている。
【００３４】
揺動シリンダ(81)の後方にドローバー(12)を前方に押圧する油圧シリンダ(83)が配され、図示しない支えを介して固定ハウジング(1)に取付けられている。油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)の前端はドローバー(12)の後端に当接するようになっている。油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)が前進してドローバー(12)の後端に当接すると、圧縮コイルばね(17)の付勢力に抗してドローバー(12)が前方に移動させられ、ピストンロッド(83a)が後退すると、圧縮コイルばね(17)の付勢力によりドローバー(12)が後方に移動する。
【００３５】
上述したような構成のチャック装置を備えた工作機械によるワーク(W)の加工は次のようにして行われる。
【００３６】
予め、偏心量調整ボルト(33)により、カバー(23)の中間部構成体(27)を主軸(2)の回転中心線に対して所定量偏心させておき、支持筒(37)を介してワーク取付け軸(25)を、主軸(2)に対してワーク(W)における円筒状被加工面(W1)(W2)の取付け用貫通穴(W3)に対する偏心量と等しくなるように偏心させておく。
【００３７】
そして、まず油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を前進させることによりドローバー(12)を前方に移動させておく。すると、伝動部材(61)の働きにより継ぎロッド(54)を介して操作ロッド(47)が前方に移動し、回転体(49)が退避位置に切り替えられる。この状態で、ローダによりワーク(W)を把持して、あるいは手でワーク(W)を把持して取付け軸(25)を取付け用貫通穴(W3)に通し、ワーク(W)を取付け軸(25)に仮装着する（図１０参照）。ここで、取付け軸(25)は、前端のテーパ部(25d)により容易にワーク(W)の取付け用貫通穴(W3)に挿通されるとともに、小径部(25b)において取付け軸(25)および貫通穴(W3)が同軸となされ、さらにテーパ部(25c)により保持部(25a)が容易に貫通穴(W3)に挿通される。このとき、ワーク(W)の後側の第１の円筒状被加工面(W1)の中心線が主軸(2)の回転中心線上に来るようにしておく。また、このときブロック(75)が一方の片ねじボルト(77)に当たった状態にある。なお、ナット(78)の片ねじボルト(77)へのねじはめ量を調整しておくことにより、ブロック(75)が一方の片ねじボルト(77)に当たった状態から伝動筒(71)が１８０度回転したさいに、ブロック(75)が他方の片ねじボルト(77)に当たるようにしておく。ついで、油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を後退させると、圧縮コイルばね(17)の付勢力によりドローバー(12)が後方に移動し、伝動部材(61)の働きにより継ぎロッド(54)を介して操作ロッド(47)が後方に移動する。操作ロッド(47)が後方に移動する初期の段階において、ワーク取付け軸(25)の当接部(43)が回転体(49)の突起(53)に当たることにより、回転体(49)は突出位置に切り替えられ、その一方の長辺部が垂直状態となる。さらに、操作ロッド(47)が後方に移動すると、回転体(49)の一方の長辺部がワーク(W)の前端面に係合するとともに、回転体(49)がワーク(W)を後方に押圧し、これによりワーク(W)がワーク位置決め部材(24)のワーク支持面(24a)に当接させられるとともに、ワーク位置決め部材(24)と回転体(49)とによって挟着される。また、ワーク回転部材(38)のキー(73)がワーク(W)のキーみぞ(74)内に押し込まれる。なお、剛性が高く、位置決め精度が良いローダの場合には、ワーク(W)のキーみぞ(74)とキー(73)の位相が合っていれば、ローダによりワーク(W)をワーク支持面(24a)まで一気に押し込むことができる。一方、ローダのアームが長いなど比較的剛性が低く、位置決め精度が劣る場合には、回転体(49)を突出位置に切り替える前に図示しないプッシャを用いることもできる。こうして、ワーク(W)がワーク取付け軸(25)に固定される。そして、図示しない工具により、ワーク(W)の第１の円筒状被加工面(W1)に研削加工を施す。
【００３８】
第１の円筒状被加工面(W1)への研削加工が終了すると、油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を前進させ、ドローバー(12)を圧縮コイルばね(17)の付勢力に抗して前方に移動させる。ドローバー(12)が前方に移動すると、伝動部材(61)の働きにより継ぎロッド(54)を介して操作ロッド(47)が前方に移動し、ワーク取付け軸(25)の当接部(43)が回転体(49)の第１傾斜縁部(52a)を押し、これにより回転体(49)が退避位置に切り替えられる。この状態で、揺動シリンダ(81)によりドローバー(12)を介してスリーブ(11)を回転させる。スリーブ(11)の回転は、カラー(55)、円筒状体(57)、中空軸(65)および歯車軸(67)を介して伝動筒(71)に伝えられ、伝動筒(71)が回転する。このとき、伝動筒(71)は、ブロック(75)が他方の片ねじボルト(77)に当たるまで１８０度回転する。伝動筒(71)が回転すると、爪の噛み合いによりワーク回転部材(38)が回転する。その結果、キー(73)とキーみぞ(74)とのはまり合いによりワーク(W)がワーク取付け軸(25)の回りに１８０度回転し、第２の円筒状被加工面(W2)の中心線が主軸(2)の回転中心線上に来る。この状態で、油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を後退させることによって、ドローバー(12)を後方に移動させ、上述したのと同様にしてワーク取付け軸(25)にワーク(W)を固定する。そして、図示しない工具により、ワーク(W)の第２の円筒状被加工面(W2)に研削加工を施す。
【００３９】
２つの円筒状被加工面(W1)(W2)に研削加工を施した後は、油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を前進させることによりドローバー(12)を前方に移動させ、上述したのと同様にして回転体(49)を退避位置に切り替える。最後に、適当な手段でワーク(W)をワーク取付け軸(25)から引き抜く。こうして、ワーク(W)への研削加工が終了する。
【００４０】
なお、上述したようなワーク(W)への加工中、圧縮コイルばね(17)が伸縮することにより圧縮コイルばね(17)に捩じれが発生するが、この捩じれは、スラスト軸受(19)の働きによりばね受け(16)がカラー(18)に対して回転することによって吸収される。
【００４１】
上記実施形態においては、ワーク(W)の２つの円筒状被加工面(W1)(W2)は、１８０度異なる方向に偏心しているが、２つの円筒状被加工面(W1)(W2)の偏心方向はこれに限るものではない。この場合、ブロック(75)が２つの片ねじボルト(77)に当たる間の伝動筒(71)の回転角度が、上記偏心方向に合致したものにしておく。また、上記実施形態においては、ワーク(W)が偏心方向の異なる２つの円筒状被加工面(W1)(W2)を有しているが、この発明のチャック装置は、偏心方向の異なる３以上の円筒状被加工面を有するワークにも適用可能である。この場合、上述したような操作を全ての円筒状被加工面について順次繰返して行うことにより、ワークの全ての円筒状被加工面に研削加工を施すことができる。なお、この場合には、ドローバー(12)を回転させる手段としては、揺動シリンダ(81)に代えて他の適当な装置を用いるようにする。また、伝動筒(71)の回転量を規制する片ねじボルト(77)は取外しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のチャック装置を備えた工作機械を示す一部切欠き側面図である。
【図２】 図１の要部を拡大して示す一部切欠き部分側面図である。
【図３】 図２の要部を拡大して示す部分縦断面図である。
【図４】 図３の要部拡大図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【図６】 図３のVI−VI線拡大断面図である。
【図７】 図３の図４とは異なった要部を示す拡大図である。
【図８】 図７のVII−VII線断面図である。
【図９】 ワークを省略して示すワーク取付け軸の一部切欠き斜視図である。
【図１０】 回転体が退避位置にある状態の図７相当の図である。
【図１１】 ワークだけを切断して示す図７相当の図である。
【符号の説明】
(2)：主軸
(12)：ドローバー
(17)：圧縮コイルばね
(24)：ワーク位置決め部材
(24a)：ワーク支持面
(25)：ワーク取付け軸
(25a)：ワーク保持部
(25b)：小径部
(25c)(25d)：テーパ部
(33)：偏心量調整ボルト
(34)：ねじ穴
(38)：ワーク回転部材
(42)(44)：スリット
(47)：操作ロッド
(49)：回転体（ワーク固定手段）
(54)：継ぎロッド
(61)：伝動部材
(73)：キー
(74)：キーみぞ
(83)：油圧シリンダ
(W)：ワーク
(W3)：取付け用貫通穴
【発明の属する技術分野】
この発明は、円筒状被加工面を有しかつ円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されているワークを主軸前端に取付ける工作機械のチャック装置に関する。
【０００２】
この明細書において、図１の右側を前、これと反対側を後というものとする。
【０００３】
【従来の技術の発明が解決しようとする課題】
円筒状被加工面を有しかつ円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されているワークを主軸前端に取付ける工作機械のチャック装置としては、従来、主軸前端に設けられ、かつ前端にワーク支持面を有するワーク位置決め部材と、主軸前端にワーク位置決め部材よりも前方に突出するように設けられ、かつワークの取付け用貫通穴に挿通させられる中空状ワーク取付け軸と、ワークを把持して取付け軸を取付け用貫通穴に通し、ワークを取付け軸に仮装着するローダと、ワーク位置決め部材のワーク支持面に当接させられたワークを取付け軸に固定するクランプとを備えたものが用いられていた。ところで、ワークの被加工面の加工精度を高めるためには、ワーク取付け軸の外径と、ワークの取付け用貫通穴の内径との隙間を微小にしなければならず、その結果ローダではワークがワーク位置決め部材のワーク支持面に当接するまでワークを取付け軸に対して押し込むことは困難であり、そのためローダでワークを装着するものでは上記隙間を大きくする必要があり、結果としてワークの取付け用貫通穴の内径と研削加工部の同軸精度を高めることができなかった。一方、この同軸精度を高めるために上記隙間を微小にした場合には、ローダによる装着ができないので、作業者が手作業でワークを装着しており、自動化、省人化の妨げとなっていた。
【０００４】
また、偏心軸受の軌道輪のように、複数の円筒状被加工面を有し、これらの円筒状被加工面が取付け用貫通穴に対して異なる方向に偏心し、かつ取付け用貫通穴の長さ方向にずれているワークの場合、従来のチャック装置ではワーク取付け軸を主軸に対して偏心させていた。
【０００５】
このチャック装置を備えた工作機械による上記偏心軸受の軌道輪のようなワークの研削加工は、第１の円筒状被加工面が主軸回転中心線上に来るように、ローダまたは作業者によりワークを把持して取付け軸を取付け用貫通穴に通し、ワークを取付け軸に仮装着する第１の工程と、プッシャによりワークを後方に押し込んでワーク位置決め部材のワーク支持面に当接させる第２の工程と、クランプによりワークをワーク取付け軸に固定する第３の工程と、工具によりワークの第１の円筒状被加工面を研削加工する第４の工程と、クランプによるワークの取付け軸への固定を解除した後、ワークをワーク取付け軸から引き抜く第５の工程とを含み、第１〜第５の工程を全ての円筒状被加工面について順次繰返すことにより、行われていた。
【０００６】
しかしながら、この場合、１つの円筒状被加工面に研削加工を施す度ごとにワークの取付け軸への取付けおよび取外しを行わなければならず、その作業が面倒であるという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、非加工時間であるワークの装着時間を短縮しうるとともに、高精度の加工を行いうる工作機械のチャック装置を提供することにある。
【０００８】
この発明の他の目的は、取付け用貫通穴に対して異なる方向に偏心し、かつ取付け用貫通穴の長さ方向にずれた複数の円筒状被加工面を外周に有しているワークに対する加工を簡単に行うことができる工作機械のチャック装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による工作機械のチャック装置は、円筒状被加工面を有しかつ円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されているワークを主軸前端に取付ける工作機械のチャック装置であって、主軸前端に設けられ、かつ前端にワーク支持面を有するワーク位置決め部材と、主軸前端にワーク位置決め部材よりも前方に突出するように設けられ、かつワークの取付け用貫通穴に挿通させられるワーク保持部、ワーク保持部よりも前方に設けられるとともにワーク保持部よりも小径の小径部、ならびにワーク保持部と小径部との間および小径部よりも前方の部分にそれぞれ設けられるとともに前方に向かって縮径されたテーパ部を有する中空状ワーク取付け軸と、ワーク取付け軸の内部に前後方向に移動自在に配置された操作ロッドと、操作ロッドを前後方向に移動させるロッド駆動手段と、操作ロッドに設けられ、かつ操作ロッドの移動によりワーク取付け軸の外周面から径方向内方に退入した退避位置と、同外周面から径方向外方に突出した突出位置との間で切り替えられるワーク固定手段とを備えており、ワーク固定手段が、長さの中間部において操作ロッドに１つのピンにより枢着され、かつ長さの両端部によってワークをワーク位置決め部材のワーク支持面側に押圧するようになされた１つの回転体からなり、ワーク取付け軸の周壁に回転体が通過しうるスリットが形成され、回転体は、その退避位置において全体がワーク取付け軸内に位置し、かつ退避位置からの操作ロッドの後方への移動により退避位置から回転してその両端部がスリットを通ってワーク取付け軸から外方に突出することにより突出位置に切り替えられるとともに、突出位置からの操作ロッドの前方への移動により回転体が突出位置から回転してその両端部がスリットを通ってワーク取付け軸の内方に入ることにより退避位置に切り替えられ、ワークが、突出位置にある回転体の両端部と、位置決め部材のワーク支持面とによって挟着されるようになされているものである。
【００１０】
請求項１の発明のチャック装置によるワークの取付けは次のようにして行われる。予め、操作ロッドを前進させ、ワーク固定手段を退避位置に切り替えておく。この状態で、まずローダによりワークを把持して、あるいは手でワークを把持して取付け軸を取付け用貫通穴に通し、ワークを取付け軸に仮装着する。ついで、操作ロッドを後方に移動させ、ワーク固定手段を突出位置に切り替える。さらに、操作ロッドを後方に移動させると、ワーク固定手段がワークに係合するとともにワークを後方に押圧し、これによりワークがワーク位置決め部材のワーク支持面に当接させられるとともにワーク位置決め部材とワーク固定手段とによって挟着される。こうして、ワークがワーク取付け軸に固定される。
【００１１】
そして、この発明のチャック装置によれば、ワーク取付け軸が、ワークの取付け用貫通穴に挿通させられるワーク保持部、ワーク保持部よりも前方に設けられたワーク保持部よりも小径の小径部、ならびにワーク保持部と小径部との間および小径部よりも前方の部分にそれぞれ設けられるとともに前方に向かって縮径されたテーパ部を有するので、小径部および２つのテーパ部の働きにより、ワーク取付け軸のワーク保持部への装着をスムーズに行うことができ、ワーク保持部の外径とワークの取付け用貫通穴の内径との隙間を微小にしたとしてもワーク装着時間を短縮することが可能になる。しかも、ワーク保持部の外径とワークの取付け用貫通穴の内径との隙間を微小にすることができるので、高精度の加工を行うことができる。
【００１２】
請求項２の発明による工作機械のチャック装置は、請求項１の発明において、ワーク取付け軸が主軸に対して偏心しており、ワーク固定手段が退避位置に切り替えられた状態でワーク取付け軸に装着されたワークをワーク取付け軸の回りに回転させるワーク回転手段を備えているものである。
【００１３】
この場合、複数の円筒状被加工面を有するとともに円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されており、全ての円筒状被加工面が取付け用貫通穴に対して異なる方向に偏心しかつ取付け用貫通穴の長さ方向にずれているワークであっても、以下に述べるようにして、ワークに比較的簡単に加工を施すことができる。すなわち、まず第１の円筒状被加工面の中心線が主軸回転中心線上に来るように、請求項１の発明の場合と同様にしてワークをワーク取付け軸に固定し、第１の円筒状被加工面に加工を施す。ついで、操作ロッドを前進させてワーク固定手段を退避位置に切り替える。ついで、ワーク回転手段により、ワークをワーク取付け軸の回りに回転させ、第２の円筒状被加工面を主軸回転中心線上に位置させる。その後、操作ロッドを後方に移動させて再度ワークをワーク取付け軸に固定し、第２に円筒状被加工面に加工を施す。このような操作を全ての円筒状被加工面について順次繰返して行うことにより、ワークの全ての円筒状被加工面に研削加工を施すことができる。したがって、ワークの各円筒状被加工面の加工の度ごとにワークのワーク取付け軸への取付けおよび取外しを行う必要がなく、ワークの加工を簡単に行うことができる。
【００１４】
請求項３の発明による工作機械のチャック装置は、請求項２の発明において、ワーク取付け軸の主軸に対する偏心量を調整する偏心量調整手段を備えていることがある。この場合、各円筒状被加工面の取付け用貫通穴に対する偏心量が若干異なっているワークであっても、偏心量調整手段によりワーク取付け軸の主軸に対する偏心量を調整することによって、各円筒状被加工面に加工を施すことが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１の上下を上下といい、図５および図６の左右を左右というものとする。
【００１６】
図１はこの発明のチャック装置を備えた工作機械を示し、図２〜図１１はその要部を示す。
【００１７】
図１において、主軸台（図示略）の固定ハウジング(1)に、中空状主軸(2)が、複数の転がり軸受(3)(4)(5)を介して軸方向に移動しないが回転しうるように支持されている。これらの転がり軸受(3)(4)(5)により、ラジアル荷重およびスラスト荷重の両方が受けられる。主軸(2)は、固定ハウジング(1)の外部に設置された主軸モータ(6)により、モータ軸(6a)に固定された駆動側スプロケット(7)、主軸(2)後端部に固定された従動側スプロケット(8)、および両スプロケット(7)(8)に掛け渡されたベルト(9)からなるベルト伝動装置を介して回転させられるようになっている。
【００１８】
そして、この実施形態は、この発明によるチャック装置を、前後方向にずれた２つの円筒状被加工面(W1)(W2)を有するとともに円筒状被加工面(W1)(W2)の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴(W3)が形成されており、２つの円筒状被加工面(W1)(W2)が取付け用貫通穴(W3)に対して１８０度異なる方向に同量偏心しているワーク(W)（図２および図３参照）を主軸(2)前端に取付けるのに適用したものである。
【００１９】
図２および図３に示すように、主軸(2)内に、前後方向に伸びる横断面円形のスリーブ(11)が、主軸(2)停止時に主軸(2)に対して前後方向に移動しないが回転しうるように同軸上に配されている。スリーブ(11)内に前後方向に伸びる横断面円形のドローバー(12)がスリーブ(11)に対して前後方向に移動しうるように同軸上に配されている。スリーブ(11)の後端部にはその１直径上に位置しかつ前後方向に長い上下１対の長穴(13)が形成されており、ドローバー(12)に貫通状に固定されたピン(14)の両端部がこれらの長穴(13)内に前後方向に移動自在に通されるとともに、主軸(2)内に前後方向に移動自在に配されたカラー(15)に固定されている。したがって、ドローバー(12)はスリーブ(11)とともに回転するとともに、スリーブ(11)に対して前後方向に移動するようになっている。カラー(15)は、カラー(15)と主軸(2)内の前端部に配されたばね受け(16)との間においてスリーブ(11)の周囲に装着された圧縮コイルばね(17)により主軸(2)に対して常に後方に付勢されており、これによりドローバー(12)も主軸(2)に対して常に後方に付勢されている。ばね受け(16)と主軸(2)内の前端に固定されたカラー(18)との間にスラスト軸受(19)が配されており、ばね受け(16)がカラー(18)に対して回転しうるようになっている。スリーブ(11)の前端部はラジアル転がり軸受(21)を介してカラー(18)に回転自在に支持され、これによりスリーブ(11)が主軸(2)停止時に主軸(2)に対して回転しうるようになっている。
【００２０】
主軸(2)の前端にチャック(22)が設けられている。チャック(22)は、カバー(23)の前端面に固定され、かつ前端面がワーク支持面(24a)となされたワーク位置決め部材(24)と、カバー(23)内に同心状に配され、かつ前部がワーク位置決め部材(24)よりも前方に突出した中空状ワーク取付け軸(25)とを備えている。
【００２１】
カバー(23)は、主軸(2)の前端に固定された円筒状の後部構成体(26)と、後部構成体(26)の前端に、これに対して上下方向、すなわち主軸(2)の軸線方向と直角をなす方向に移動しうるように取付けられた円筒状の中間部構成体(27)と、中間部構成体(27)の前端にねじ止めされた円筒状の前部構成体(28)とよりなる。後部構成体(26)の前端に外向きフランジ(26a)が一体に形成され、外向きフランジ(26a)の前面に中間部構成体保持リング(29)がねじ止めされている。保持リング(29)の前縁に内向きフランジ(29a)が一体に形成されており、この内向きフランジ(29a)が中間部構成体(27)の後端に一体に形成された外向きフランジ(27a)と係合することにより、中間部構成体(27)が後部構成体(26)に取付けられている。中間部構成体(27)の後端面に、上下方向、すなわち主軸(2)の軸線方向と直角をなす方向に伸びる複数のキー(31)が固定されるとともに、これらのキー(31)が後部構成体(26)の前端面に形成されたガイドみぞ(32)内に摺動自在にはまっている。保持リング(29)に、これを径方向に回転自在に貫通した偏心量調整ボルト(33)が、その軸方向には移動しないように取付けられ、このボルト(33)が中間部構成体(27)の外向きフランジ(27a)の外周面に形成されたねじ穴(34)にねじはめられており、ボルト(33)を回転させることにより中間部構成体(27)が後部構成体(26)に対して主軸(2)の軸線方向と直角をなす方向に移動させられるようになっている。また、保持リング(29)の内向きフランジ(29a)に、これを前後方向に貫通したねじ穴(35)が形成され、このねじ穴(35)に後方からクランプボルト(36)がねじはめられ、クランプボルト(36)の先端が中間部構成体(27)の外向きフランジ(27a)に当接することによって、中間部構成体(27)が任意の位置で後部構成体(26)に固定されるようになっている。前部構成体(28)の前端に内向きフランジ(28a)が一体に形成され、内向きフランジ(28a)の前面にワーク位置決め部材(24)がねじ止めされている。
【００２２】
前後方向に伸びる支持筒(37)の長さの中間部が、カバー(23)の中間部構成体(27)の前端に一体に形成された内向きフランジ(27b)の内周縁部に固定されている。支持筒(37)の前端部にワーク取付け軸(25)の後端部がねじ合されており、これにより、ワーク取付け軸(25)が支持筒(37)を介して内向きフランジ(27b)に支持されている。
【００２３】
図１１に示すように、ワーク取付け軸(25)の前部は、ワーク位置決め部材(24)の中央部に形成された前後方向の貫通穴(24b)を通ってワーク位置決め部材(24)の前方に突出している。ワーク位置決め部材(24)の貫通穴(24b)の内径は、ワーク取付け軸(25)の外径よりも大きくなっており、ワーク位置決め部材(24)とワーク取付け軸(25)との間に、ワーク取付け軸(25)に装着されたワーク(W)を取付け軸(25)の回りに回転させる円筒状のワーク回転部材(38)が、両者に対して回転しうるように配置されている。ワーク取付け軸(25)におけるワーク位置決め部材(24)から前方に突出した部分に、ワーク(W)の取付け用貫通穴(W3)内に挿通させられるワーク保持部(25a)と、ワーク保持部(25a)の前方に位置しかつワーク保持部(25a)よりも小径の小径部(25b)と、ワーク保持部(25a)と小径部(25b)との間および小径部(25b)よりも前方の部分にそれぞれ位置しかつ前方に向かって縮径されたテーパ部(25c)(25d)とが設けられている。ワーク保持部(25a)の外径とワーク(W)の取付け用貫通穴(W3)の内径との間には微小な隙間が形成されるようになっている。小径部(25b)および２つのテーパ部(25c)(25d)は、ワーク(W)のはめ被せを容易に行うことができるために設けられている。
【００２４】
図９に示すように、ワーク取付け軸(25)におけるワーク位置決め部材(24)よりも前方に突出した部分の周壁外周面の上下両側部分に、前後方向に伸びる２つの凹みぞ(39)が形成されている。上側の凹みぞ(39)の底壁部分に、前後方向に長い２つのスリット(41)(42)が前後に間隔をおいて形成されており、前後のスリット(41)(42)間の部分に当接部(43)が設けられている。下側の凹みぞ(39)の底壁部分に、前後方向に長い１つのスリット(44)が形成されている。このスリット(44)の前端は、上側の前部スリット(41)の前端よりも前方に位置している。ワーク取付け軸(25)の周壁の右側部分に前後方向に長い長穴(45)が形成されている。長穴(45)の前端部に、その幅よりも大きい内径を有する円形穴部(46)が形成されている。
【００２５】
ワーク取付け軸(25)の内部に、操作ロッド(47)が前後方向に移動自在に配置されている。操作ロッド(47)にはその前端面から垂直状のすり割り(48)が入れられている。すり割り(48)内には長方形状のワーク固定用板状回転体(49)（ワーク固定手段）が配され、その長さの中間部において左右方向に伸びる水平ピン(51)により操作ロッド(47)におけるすり割り(48)の両側部分に枢着されている。水平ピン(51)の左右両端部は操作ロッド(47)よりも左右両側方に突出しており、ワーク取付け軸(25)の長穴(45)内に摺動自在にはまっている。回転体(49)は、操作ロッド(47)の移動により、ワーク取付け軸(25)内に位置する退避位置（図１０参照）と、両端部がスリットを通ってワーク取付け軸(25)の外方に突出した突出位置（図７および図９参照）との間で切り替えられるようになされている。回転体(49)が突出位置に来たとき、その一方の長辺部は垂直状となる。また、回転体(49)が突出位置に来たときの他方の長辺部の上部には、下方に向かって後方に傾斜した切欠き(52)が形成されている。回転体(49)が突出位置に来たときの切欠き(52)の上側の縁部を第１傾斜縁部(52a)という。切欠き(52)における第１傾斜縁部(52a)と対向した縁部における切欠き(52)の開口側端部に切欠き(52)内方に突出した突起(53)が形成されている。そして、回転体(49)が突出位置に位置しているときに操作ロッド(47)が前方に移動すると、ワーク取付け軸(25)の当接部(43)が回転体(49)の第１傾斜縁部(52a)に当たり、回転体(49)が図７および図９に示す状態から同図反時計方向に回転させられ、退避位置に切り替えられる。一方、回転体(49)が退避位置に位置しているときに操作ロッド(47)が後方に移動すると、ワーク取付け軸(25)の当接部(43)が回転体(49)の突起(53)に当たり、回転体(49)が図１０に示す状態から同図時計方向に回転させられ、突出位置に切り替えられる。
【００２６】
図３および図４に示すように、操作ロッド(47)の後端部は、支持筒(37)内に前後方向に移動自在に配置された継ぎロッド(54)の前端部にねじ合されている。継ぎロッド(54)の後端部は支持筒(37)よりも後方に突出し、その先端部に大径部(54a)が設けられている。
【００２７】
主軸(2)内に配置されたスリーブ(11)の前端部は主軸(2)よりも前方に突出してカバー(23)内に入り込んでおり、ここにカラー(55)が取付けられるとともに、キー(56)によりスリーブ(11)と一体に回転するようになっている。
【００２８】
カラー(55)の前側に、円筒状体(57)がカラーと同心状に配置されている。円筒状体(57)の前後両端にそれぞれ外向きフランジ(57a)(57b)が一体に形成され、後部外向きフランジ(57b)がカラー(55)の前端に一体に形成された外向きフランジ(55a)にねじ止めされている。カラー(55)の外向きフランジ(55a)と円筒状体(57)の後部外向きフランジ(57b)とは、キー(58)により一体に回転するようになっている。円筒状体(57)の前部外向きフランジ(57a)の前面に径方向に伸びるみぞ(59)が形成されている。円筒状体(57)内に、ドローバー(12)の後方への移動を継ぎロッド(54)に伝える円柱状の伝動部材(61)が、円筒状体(57)に対して回転自在に配置されている。伝動部材(61)には、その外周面の上部から下方に伸びる有底穴(61a)（図５参照）が形成されている。伝動部材(61)における有底穴(61a)の前後両側部分に、それぞれその上端から略Ｕ字状の切欠き(61b)(61c)が形成されている。後側の切欠き(61c)に、ドローバー(12)の前端部に形成された小径部(12a)が摺動自在にはめ入れられている。ドローバー(12)の小径部(12a)よりも前側の部分は、伝動部材(61)の有底穴(61a)の内面における切欠き(61c)の左右両側部分に係合している。また、ドローバー(12)の小径部(12a)の長さは切欠き(61c)の前後方向の幅と等しく、小径部(12a)よりも後側の部分は、伝動部材(61)の後面における切欠き(61c)の左右両側部分に係合している。前側の切欠き(61b)に、継ぎロッド(54)の大径部(54a)よりも前側の部分が摺動自在にはめ入れられている。継ぎロッド(54)の大径部(54a)は、伝動部材(61)の有底穴(61a)の内面における切欠き(61b)の左右両側部分に係合している。したがって、ドローバー(12)が後方に移動すると伝動部材(61)が後方に移動して継ぎロッド(54)が後方に移動し、ドローバー(12)が前方に移動すると伝動部材(61)が前方に移動して継ぎロッド(54)が前方に移動するようになっている。なお、支持筒(37)に一体に形成された後方突出部(37a)が伝動部材(61)の前後の切欠き(61b)(61c)内に位置しており、これにより円筒状体(57)が回転したさいに伝動部材(61)が円筒状体(57)に対して回転し、伝動部材(61)の姿勢が変わらないようになっている。
【００２９】
支持筒(37)の外側にラジアル転がり軸受(63)を介して、前端部外周面に歯車(64)が形成された中空軸(65)が回転自在に取付けられている。中空軸(65)の後端に外向きフランジ(65a)が一体に形成され、外向きフランジ(65a)の後面に、前後方向に伸びる水平軸の回りに回転自在となるようにローラ(66)が取付けられている。ローラ(66)は、円筒状体(57)の後部フランジ(57b)のみぞ(59)内に転動自在に入れられている。中空軸(65)の歯車(64)に、中間部構成体(27)の内向きフランジ(27b)に回転自在に支持された軸(67)の後端部に固定された歯車(68)が噛み合っている。また、軸(67)の前端部にも歯車(69)が固定されており、この歯車(69)は、前部構成体(28)の内向きフランジ(28a)の内周面と支持筒(37)の外周面との間に両者に対して回転しうるように配置された伝動筒(71)の後端部外周面に形成された歯車(72)と噛み合っている。伝動筒(71)の前端面には複数の爪（図示略）が形成され、これらの爪がワーク回転部材(38)の後端に後方突出状に一体に形成された円筒部(38a)の後端面に形成された複数の爪（図示略）に噛み合っている。
【００３０】
したがって、スリーブ(11)が回転するとカラー(55)および円筒状体(57)がこれと一体に回転し、円筒状体(57)の回転がみぞ(59)とローラ(66)を介して中空軸(65)に伝えられ、中空軸(65)の回転が歯車(64)(68)(69)(72)を介して伝動筒(71)に伝わり、伝動筒(71)の回転が爪を介してワーク回転部材(38)に伝わり、その結果ワーク回転部材(38)が回転するようになっている。
【００３１】
図８に示すように、ワーク回転部材(38)の前端にキー(73)が前方突出状に一体に形成されており、このキー(73)がワーク(W)の取付け用貫通穴(W3)の内周面に形成されたキーみぞ(74)にはめ入れられている。したがって、ワーク回転部材(38)が回転すると、ワーク(W)がワーク取付け軸(25)の回りに回転する。
【００３２】
図６に示すように、伝動筒(71)の歯車(72)に径方向外方に突出するようにブロック(75)がねじ止めされている。前部構成体(28)の周壁の上部における歯車(69)の左右両側部分にそれぞれ上下方向に伸びるねじ穴(76)が貫通状に形成され、ねじ穴(76)に片ねじボルト(77)が、そのねじ部(77a)が上側に来るようにねじはめられている。そして、ブロック(75)が片ねじボルト(77)に当たることによって、歯車(72)および伝動筒(71)、すなわちワーク回転部材(38)およびワーク(W)の回転が規制される。片ねじボルト(77)のねじ部(77a)にナット(78)がねじはめられており、ナット(78)の位置を変えることにより、片ねじボルト(77)の前部構成体(28)内への突出量が調整されるようになっており、その結果ワーク回転部材(38)およびワーク(W)の回転量が調整されるようになっている。
【００３３】
図１および図２に示すように、主軸(2)後端部に固定されたスプロケット(8)に、円筒状支え(79)を介して揺動シリンダ(81)が取付けられている。揺動シリンダ(81)は、前後方向に伸びる水平軸線の回りに回転しうる中空状シャフト(82)を備えており、ドローバー(12)の後端部は中空状シャフト(82)を通って揺動シリンダ(81)の後方まで伸びている。中空状シャフト(82)の前端部とドローバー(12)とはスプライン継手（図示略）を介して連結されており、ドローバー(12)は中空状シャフト(82)に対して軸方向に移動しうるが回転はせず、その結果ドローバー(12)が揺動シリンダ(81)によって回転させられるようになっている。
【００３４】
揺動シリンダ(81)の後方にドローバー(12)を前方に押圧する油圧シリンダ(83)が配され、図示しない支えを介して固定ハウジング(1)に取付けられている。油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)の前端はドローバー(12)の後端に当接するようになっている。油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)が前進してドローバー(12)の後端に当接すると、圧縮コイルばね(17)の付勢力に抗してドローバー(12)が前方に移動させられ、ピストンロッド(83a)が後退すると、圧縮コイルばね(17)の付勢力によりドローバー(12)が後方に移動する。
【００３５】
上述したような構成のチャック装置を備えた工作機械によるワーク(W)の加工は次のようにして行われる。
【００３６】
予め、偏心量調整ボルト(33)により、カバー(23)の中間部構成体(27)を主軸(2)の回転中心線に対して所定量偏心させておき、支持筒(37)を介してワーク取付け軸(25)を、主軸(2)に対してワーク(W)における円筒状被加工面(W1)(W2)の取付け用貫通穴(W3)に対する偏心量と等しくなるように偏心させておく。
【００３７】
そして、まず油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を前進させることによりドローバー(12)を前方に移動させておく。すると、伝動部材(61)の働きにより継ぎロッド(54)を介して操作ロッド(47)が前方に移動し、回転体(49)が退避位置に切り替えられる。この状態で、ローダによりワーク(W)を把持して、あるいは手でワーク(W)を把持して取付け軸(25)を取付け用貫通穴(W3)に通し、ワーク(W)を取付け軸(25)に仮装着する（図１０参照）。ここで、取付け軸(25)は、前端のテーパ部(25d)により容易にワーク(W)の取付け用貫通穴(W3)に挿通されるとともに、小径部(25b)において取付け軸(25)および貫通穴(W3)が同軸となされ、さらにテーパ部(25c)により保持部(25a)が容易に貫通穴(W3)に挿通される。このとき、ワーク(W)の後側の第１の円筒状被加工面(W1)の中心線が主軸(2)の回転中心線上に来るようにしておく。また、このときブロック(75)が一方の片ねじボルト(77)に当たった状態にある。なお、ナット(78)の片ねじボルト(77)へのねじはめ量を調整しておくことにより、ブロック(75)が一方の片ねじボルト(77)に当たった状態から伝動筒(71)が１８０度回転したさいに、ブロック(75)が他方の片ねじボルト(77)に当たるようにしておく。ついで、油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を後退させると、圧縮コイルばね(17)の付勢力によりドローバー(12)が後方に移動し、伝動部材(61)の働きにより継ぎロッド(54)を介して操作ロッド(47)が後方に移動する。操作ロッド(47)が後方に移動する初期の段階において、ワーク取付け軸(25)の当接部(43)が回転体(49)の突起(53)に当たることにより、回転体(49)は突出位置に切り替えられ、その一方の長辺部が垂直状態となる。さらに、操作ロッド(47)が後方に移動すると、回転体(49)の一方の長辺部がワーク(W)の前端面に係合するとともに、回転体(49)がワーク(W)を後方に押圧し、これによりワーク(W)がワーク位置決め部材(24)のワーク支持面(24a)に当接させられるとともに、ワーク位置決め部材(24)と回転体(49)とによって挟着される。また、ワーク回転部材(38)のキー(73)がワーク(W)のキーみぞ(74)内に押し込まれる。なお、剛性が高く、位置決め精度が良いローダの場合には、ワーク(W)のキーみぞ(74)とキー(73)の位相が合っていれば、ローダによりワーク(W)をワーク支持面(24a)まで一気に押し込むことができる。一方、ローダのアームが長いなど比較的剛性が低く、位置決め精度が劣る場合には、回転体(49)を突出位置に切り替える前に図示しないプッシャを用いることもできる。こうして、ワーク(W)がワーク取付け軸(25)に固定される。そして、図示しない工具により、ワーク(W)の第１の円筒状被加工面(W1)に研削加工を施す。
【００３８】
第１の円筒状被加工面(W1)への研削加工が終了すると、油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を前進させ、ドローバー(12)を圧縮コイルばね(17)の付勢力に抗して前方に移動させる。ドローバー(12)が前方に移動すると、伝動部材(61)の働きにより継ぎロッド(54)を介して操作ロッド(47)が前方に移動し、ワーク取付け軸(25)の当接部(43)が回転体(49)の第１傾斜縁部(52a)を押し、これにより回転体(49)が退避位置に切り替えられる。この状態で、揺動シリンダ(81)によりドローバー(12)を介してスリーブ(11)を回転させる。スリーブ(11)の回転は、カラー(55)、円筒状体(57)、中空軸(65)および歯車軸(67)を介して伝動筒(71)に伝えられ、伝動筒(71)が回転する。このとき、伝動筒(71)は、ブロック(75)が他方の片ねじボルト(77)に当たるまで１８０度回転する。伝動筒(71)が回転すると、爪の噛み合いによりワーク回転部材(38)が回転する。その結果、キー(73)とキーみぞ(74)とのはまり合いによりワーク(W)がワーク取付け軸(25)の回りに１８０度回転し、第２の円筒状被加工面(W2)の中心線が主軸(2)の回転中心線上に来る。この状態で、油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を後退させることによって、ドローバー(12)を後方に移動させ、上述したのと同様にしてワーク取付け軸(25)にワーク(W)を固定する。そして、図示しない工具により、ワーク(W)の第２の円筒状被加工面(W2)に研削加工を施す。
【００３９】
２つの円筒状被加工面(W1)(W2)に研削加工を施した後は、油圧シリンダ(83)のピストンロッド(83a)を前進させることによりドローバー(12)を前方に移動させ、上述したのと同様にして回転体(49)を退避位置に切り替える。最後に、適当な手段でワーク(W)をワーク取付け軸(25)から引き抜く。こうして、ワーク(W)への研削加工が終了する。
【００４０】
なお、上述したようなワーク(W)への加工中、圧縮コイルばね(17)が伸縮することにより圧縮コイルばね(17)に捩じれが発生するが、この捩じれは、スラスト軸受(19)の働きによりばね受け(16)がカラー(18)に対して回転することによって吸収される。
【００４１】
上記実施形態においては、ワーク(W)の２つの円筒状被加工面(W1)(W2)は、１８０度異なる方向に偏心しているが、２つの円筒状被加工面(W1)(W2)の偏心方向はこれに限るものではない。この場合、ブロック(75)が２つの片ねじボルト(77)に当たる間の伝動筒(71)の回転角度が、上記偏心方向に合致したものにしておく。また、上記実施形態においては、ワーク(W)が偏心方向の異なる２つの円筒状被加工面(W1)(W2)を有しているが、この発明のチャック装置は、偏心方向の異なる３以上の円筒状被加工面を有するワークにも適用可能である。この場合、上述したような操作を全ての円筒状被加工面について順次繰返して行うことにより、ワークの全ての円筒状被加工面に研削加工を施すことができる。なお、この場合には、ドローバー(12)を回転させる手段としては、揺動シリンダ(81)に代えて他の適当な装置を用いるようにする。また、伝動筒(71)の回転量を規制する片ねじボルト(77)は取外しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のチャック装置を備えた工作機械を示す一部切欠き側面図である。
【図２】 図１の要部を拡大して示す一部切欠き部分側面図である。
【図３】 図２の要部を拡大して示す部分縦断面図である。
【図４】 図３の要部拡大図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【図６】 図３のVI−VI線拡大断面図である。
【図７】 図３の図４とは異なった要部を示す拡大図である。
【図８】 図７のVII−VII線断面図である。
【図９】 ワークを省略して示すワーク取付け軸の一部切欠き斜視図である。
【図１０】 回転体が退避位置にある状態の図７相当の図である。
【図１１】 ワークだけを切断して示す図７相当の図である。
【符号の説明】
(2)：主軸
(12)：ドローバー
(17)：圧縮コイルばね
(24)：ワーク位置決め部材
(24a)：ワーク支持面
(25)：ワーク取付け軸
(25a)：ワーク保持部
(25b)：小径部
(25c)(25d)：テーパ部
(33)：偏心量調整ボルト
(34)：ねじ穴
(38)：ワーク回転部材
(42)(44)：スリット
(47)：操作ロッド
(49)：回転体（ワーク固定手段）
(54)：継ぎロッド
(61)：伝動部材
(73)：キー
(74)：キーみぞ
(83)：油圧シリンダ
(W)：ワーク
(W3)：取付け用貫通穴
Claims (3)
- 円筒状被加工面を有しかつ円筒状被加工面の軸線方向に伸びる取付け用貫通穴が形成されているワークを主軸前端に取付ける工作機械のチャック装置であって、
主軸前端に設けられ、かつ前端にワーク支持面を有するワーク位置決め部材と、
主軸前端にワーク位置決め部材よりも前方に突出するように設けられ、かつワークの取付け用貫通穴に挿通させられるワーク保持部、ワーク保持部よりも前方に設けられるとともにワーク保持部よりも小径の小径部、ならびにワーク保持部と小径部との間および小径部よりも前方の部分にそれぞれ設けられるとともに前方に向かって縮径されたテーパ部を有する中空状ワーク取付け軸と、
ワーク取付け軸の内部に前後方向に移動自在に配置された操作ロッドと、
操作ロッドを前後方向に移動させるロッド駆動手段と、
操作ロッドに設けられ、かつ操作ロッドの移動によりワーク取付け軸の外周面から径方向内方に退入した退避位置と、同外周面から径方向外方に突出した突出位置との間で切り替えられるワーク固定手段とを備えており、
ワーク固定手段が、長さの中間部において操作ロッドに１つのピンにより枢着され、かつ長さの両端部によってワークをワーク位置決め部材のワーク支持面側に押圧するようになされた１つの回転体からなり、ワーク取付け軸の周壁に回転体が通過しうるスリットが形成され、回転体は、その退避位置において全体がワーク取付け軸内に位置し、かつ退避位置からの操作ロッドの後方への移動により退避位置から回転してその両端部がスリットを通ってワーク取付け軸から外方に突出することにより突出位置に切り替えられるとともに、突出位置からの操作ロッドの前方への移動により回転体が突出位置から回転してその両端部がスリットを通ってワーク取付け軸の内方に入ることにより退避位置に切り替えられ、ワークが、突出位置にある回転体の両端部と、位置決め部材のワーク支持面とによって挟着されるようになされている工作機械のチャック装置。 - ワーク取付け軸が主軸に対して偏心しており、ワーク固定手段が退避位置に切り替えられた状態でワーク取付け軸に装着されたワークをワーク取付け軸の回りに回転させるワーク回転手段を備えている請求項１の工作機械のチャック装置。
- ワーク取付け軸の主軸に対する偏心量を調整する偏心量調整手段を備えている請求項２の工作機械のチャック装置。
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