JP4688048B2

JP4688048B2 - Chuck device

Info

Publication number: JP4688048B2
Application number: JP2006028781A
Authority: JP
Inventors: 幸正中村
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2026-02-06
Also published as: JP2007203441A

Description

本発明はワーク加工用の工作機械に搭載されるチャック装置であって、特にチャック変形を起こし易い肉厚の薄いワークを把持するのに好適なチャック装置に関する。 The present invention relates to a chuck device mounted on a machine tool for machining a workpiece, and more particularly to a chuck device suitable for gripping a thin workpiece that easily causes chuck deformation.

研削加工機等の工作機械でワークを加工する場合、工作機械の主軸に装着したチャックでワークを把持して行われている。加工前のワークは通常その軸方向（厚み）寸法が不揃いであるため、チャックに把持したワークの端面を位置決めする必要がある。従来、このチャックによるワークの位置決めについては、ワークを配給するローダーのプッシャーを基準にしてワークをチャックに挿入し、チャック内の軸方向にスライド可能なストッパに押し当てながら爪でクランプしていた。このストッパは、ばねによりワークの方向に付勢されて位置決めされている（例えば、特許文献１参照）。 When a workpiece is machined by a machine tool such as a grinding machine, the workpiece is gripped by a chuck attached to the spindle of the machine tool. Since the workpieces before machining are usually uneven in the axial direction (thickness), it is necessary to position the end face of the workpiece held by the chuck. Conventionally, with respect to the positioning of the workpiece by this chuck, the workpiece is inserted into the chuck with reference to the pusher of the loader that distributes the workpiece, and clamped with a claw while being pressed against a stopper that is slidable in the axial direction in the chuck. The stopper is urged and positioned in the direction of the workpiece by a spring (see, for example, Patent Document 1).

実開平５−３０４号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-304

ところが、従来のチャックによるワークの位置決めにあっては、以下のような問題があった。 However, there have been the following problems in positioning a workpiece with a conventional chuck.

チャックの爪はストッパのばね力に逆らってワークが動かなくなるような力でクランプするので、特に肉厚が薄いワークの場合、クランプ時にチャック変形が生じてしまう。一方、チャック変形を防ぐためにストッパのばね力を弱めると、ローダーのプッシャーへの押し付け力が不充分になり、クランプ位置がばらつくことがある。しかも肉厚の薄いワークにおいてはストッパがワークの姿勢を規制する役割を果たさなくなり、ワークが傾いた状態でクランプされてしまう。よって、高精度な加工を行うことができないという問題があった。 Since the chuck pawls are clamped with such a force that the workpiece does not move against the spring force of the stopper, especially when the workpiece is thin, chuck deformation occurs during clamping. On the other hand, if the spring force of the stopper is weakened to prevent chuck deformation, the pressing force of the loader against the pusher becomes insufficient, and the clamp position may vary. Moreover, in a thin workpiece, the stopper does not play the role of regulating the posture of the workpiece, and the workpiece is clamped in a tilted state. Therefore, there is a problem that high-precision processing cannot be performed.

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、特にチャック変形を起こし易い肉厚の薄いワークであっても正確な位置決めが可能なチャック装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a chuck device capable of accurate positioning even for a thin workpiece that easily causes chuck deformation. .

本発明は上記の目的を達成するため、工作機械の主軸に搭載されるチャック装置であって、上記主軸の軸線と直交する方向に開閉し、開時にワークを挿入又は解放するとともに閉時にワークを把持する第１のチャック機構部と、上記主軸の軸線方向にスライド可能に支持され、上記主軸の先端側に向かって上記ワークを付勢するスライドストッパと、上記主軸の軸線と直交する方向に開閉し、開時に上記スライドストッパを解放するとともに閉時に上記スライドストッパを把持してそのスライド動作を規制する第２のチャック機構部と、上記第１のチャック機構部と上記第２のチャック機構部とに所定力を付与して両チャック機構部を開けるように駆動し、かつ、その所定力を解除したときに上記第１のチャック機構部よりも先に上記第２のチャック機構部を閉じるように駆動する駆動機構部と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a chuck device mounted on a spindle of a machine tool, which opens and closes in a direction perpendicular to the axis of the spindle, inserts or releases a workpiece when opened, and opens a workpiece when closed. A first chuck mechanism that grips, a slide stopper that is slidably supported in the axial direction of the main shaft, and that urges the workpiece toward the distal end side of the main shaft, and that opens and closes in a direction perpendicular to the axis of the main shaft A second chuck mechanism portion that releases the slide stopper when opened and holds the slide stopper when closed and restricts the sliding motion; the first chuck mechanism portion; and the second chuck mechanism portion; Is applied with a predetermined force to open both chuck mechanism portions, and when the predetermined force is released, the second chuck mechanism portion is preceded by the second chuck mechanism portion. A drive mechanism for driving to close the jack mechanism, characterized by comprising a.

また、本発明は上記構成を備えたチャック装置において、上記第１のチャック機構部と上記第２のチャック機構部は共に、所定の押圧力を受けて弾性変形するダイヤフラムと、上記ダイヤフラムの表面に放射状に設けられ、当該ダイヤフラムの弾性変形時に拡がって弾性復帰時に元に戻る複数個の爪と、から構成されたダイヤフラムチャックであることを特徴とする。 According to the present invention, in the chuck device having the above-described configuration, the first chuck mechanism and the second chuck mechanism are both elastically deformed by receiving a predetermined pressing force, and a surface of the diaphragm. A diaphragm chuck comprising a plurality of claws provided radially and expanding when the diaphragm is elastically deformed and returning to its original state when the diaphragm is restored.

また、本発明は上記第１のチャック機構部と上記第２のチャック機構部をダイヤフラムチャックにしたチャック装置において、上記駆動機構部は、上記主軸の軸線方向にスライド可能に支持されるとともに、上記主軸内に供給される圧縮エアーの圧力を受けて、上記第１のチャック機構部を構成するダイヤフラムと上記第２のチャック機構部を構成するダイヤフラムとを押圧する一つのピストンであることを特徴とする。 According to the present invention, in the chuck device in which the first chuck mechanism section and the second chuck mechanism section are diaphragm chucks, the drive mechanism section is supported slidably in the axial direction of the main shaft, and It is a piston that receives the pressure of compressed air supplied into the main shaft and presses the diaphragm constituting the first chuck mechanism and the diaphragm constituting the second chuck mechanism. To do.

また、本発明は上記駆動機構部を一つのピストンで構成したチャック装置において、上記駆動機構部は、上記ピストンと上記ダイヤフラムとの間に着脱自在に装着されたスペーサを有することを特徴とする。 According to the present invention, in the chuck device in which the drive mechanism portion is constituted by a single piston, the drive mechanism portion includes a spacer that is detachably mounted between the piston and the diaphragm.

本発明のチャック装置によれば、以下のような効果が得られる。 According to the chuck device of the present invention, the following effects can be obtained.

第１のチャック機構部によってワークを把持する前に、第２のチャック機構部によってスライドストッパが把持されてそのスライド動作が規制される。したがって、ワークを把持する際にスライドストッパの軸方向にばね力が作用しないので、ワークのクランプ力が必要最小限で済み、肉厚の薄いワークを把持しても変形が生じない。よって、正確な位置決めが可能になり、高精度な加工を行うことができる。 Before the workpiece is gripped by the first chuck mechanism, the slide stopper is gripped by the second chuck mechanism and the sliding operation is restricted. Therefore, since the spring force does not act in the axial direction of the slide stopper when gripping the workpiece, the clamping force of the workpiece is minimal, and deformation does not occur even when a thin workpiece is gripped. Therefore, accurate positioning is possible and high-precision processing can be performed.

また、第２のチャック機構部によってスライドストッパにおけるワークに近接した位置が把持されるので、センタリングが向上するとともに振れが抑えられてワークの把持姿勢が安定する。 In addition, since the position close to the workpiece in the slide stopper is gripped by the second chuck mechanism, centering is improved and vibration is suppressed, and the gripping posture of the workpiece is stabilized.

また、第１のチャック機構部と第２のチャック機構部を開閉させる駆動機構部を一つのピストンによって構成することができるので、チャック装置の内部構造が簡素化し、これにより設計変更に際しての製造コストが抑えられる。 In addition, since the drive mechanism for opening and closing the first chuck mechanism and the second chuck mechanism can be configured by a single piston, the internal structure of the chuck device is simplified, thereby reducing the manufacturing cost when the design is changed. Is suppressed.

さらに、駆動機構部においてピストンとダイヤフラムとの間に装着されるスペーサの厚みを変更することにより、第１のチャック機構部と第２のチャック機構部との間の開閉タイミングを調整できる。したがって、ワークに合わせてタイミング調整したチャック機構部とスペーサをセットにして用意しておけば、ワークが変わってもそのセットを変更するだけで容易に対応することができる。よって、ワーク変更の度に毎回位置決め調整を行う必要もなく作業者の負担が軽減される。 Further, the opening / closing timing between the first chuck mechanism and the second chuck mechanism can be adjusted by changing the thickness of the spacer mounted between the piston and the diaphragm in the drive mechanism. Therefore, if a chuck mechanism portion and a spacer whose timing is adjusted according to the workpiece are prepared as a set, even if the workpiece changes, it is possible to easily cope with the change by changing the set. Therefore, it is not necessary to perform positioning adjustment every time the workpiece is changed, and the burden on the operator is reduced.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１は本実施形態のチャック装置を搭載した工作機械の主要部を示す断面図、図２は同チャック装置を正面から見た平面図、図３は同チャック装置の動作説明図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the main part of a machine tool equipped with the chuck device of the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of the chuck device viewed from the front, and FIG. 3 is an operation explanatory view of the chuck device.

まず、本実施形態のチャック装置の構成を説明する。 First, the configuration of the chuck device of this embodiment will be described.

図１において、本実施形態ではワーク加工用の工作機械１として研削加工機の一部を示しており、この研削加工機の主軸２にチャック装置１０が搭載される。研削加工機の主軸２はボールベアリング３の内輪に取り付けられていて、その軸心周りに回転可能に構成されている。したがって、主軸２が回転するとそれに伴ってチャック装置１０も主軸２の軸心周りに回転するようになっている。そしてローダー４で配給されたワークＷをチャック装置１０で把持しながら回転させ、図示しない研削用砥石を送り込んでワークＷの端面を研削加工するというものである。 In FIG. 1, in this embodiment, a part of a grinding machine is shown as a machine tool 1 for machining a workpiece, and a chuck device 10 is mounted on a main shaft 2 of the grinding machine. The main shaft 2 of the grinding machine is attached to the inner ring of the ball bearing 3 and is configured to be rotatable around its axis. Therefore, when the main shaft 2 rotates, the chuck device 10 rotates around the axis of the main shaft 2 accordingly. Then, the workpiece W distributed by the loader 4 is rotated while being gripped by the chuck device 10, and a grinding wheel (not shown) is fed to grind the end surface of the workpiece W.

本実施形態のチャック装置１０は、以下に説明する第１のチャック機構部２０と、スライドストッパ３０と、第２のチャック機構部４０と、駆動機構部５０とを備えて構成されている。 The chuck device 10 of the present embodiment includes a first chuck mechanism unit 20, a slide stopper 30, a second chuck mechanism unit 40, and a drive mechanism unit 50 described below.

第１のチャック機構部２０は主軸２の軸線と直交する方向に開閉し、開時にワークＷを挿入又は解放するとともに閉時にワークＷを把持する機能を有している。このチャック機構部は円形ドーム状の外側ダイヤフラム２１と、外側ダイヤフラム２１の表面に一体化されたワーク把持爪２２とから構成されたダイヤフラムチャックである。図２に示すようにワーク把持爪２２は外側ダイヤフラム２１の表面に放射状かつ等角度で複数個（本実施形態では３個）設けられている。 The first chuck mechanism unit 20 opens and closes in a direction perpendicular to the axis of the main shaft 2 and has a function of inserting or releasing the workpiece W when opened and gripping the workpiece W when closed. The chuck mechanism is a diaphragm chuck including a circular dome-shaped outer diaphragm 21 and a work gripping claw 22 integrated on the surface of the outer diaphragm 21. As shown in FIG. 2, a plurality of workpiece gripping claws 22 are provided on the surface of the outer diaphragm 21 in a radial and equiangular manner (three in this embodiment).

外側ダイヤフラム２１は内側から所定の押圧力を受けると外側に弾性変形し、この弾性変形時に３個のワーク把持爪２２，２２，…がその中心から外側へと拡がる。このとき第１のチャック機構部２０が開の状態になりワークＷが挿入又は解放される。一方、所定の押圧力を解除すると外側ダイヤフラム２１が弾性復帰し、この弾性復帰時に３個のワーク把持爪２２，２２，…が元の位置に戻る。このとき第１のチャック機構部２０は閉の状態になりワークＷが把持される。 When the outer diaphragm 21 receives a predetermined pressing force from the inner side, the outer diaphragm 21 is elastically deformed to the outer side, and at the time of the elastic deformation, the three workpiece gripping claws 22, 22,. At this time, the first chuck mechanism 20 is opened, and the workpiece W is inserted or released. On the other hand, when the predetermined pressing force is released, the outer diaphragm 21 is elastically restored, and the three workpiece gripping claws 22, 22,... At this time, the first chuck mechanism unit 20 is closed and the workpiece W is gripped.

スライドストッパ３０は主軸２の軸線方向にスライド可能に支持され、主軸２の先端側に向かってワークＷを付勢する機能を有している。このストッパは主軸２の中心に固定されたシリンダ３１と、シリンダ内にスライド可能に支持されたロッド３２と、シリンダ内底部に嵌着されてロッド３２を押圧するスプリング３３とを備えてなる。なお、シリンダ内底部にはエアー供給路３４が開通しており、この供給路から供給したエアーをロッド中心に貫通したエアー通路３５を通じてロッド先端からワークＷに吹き付けることで、ロッド先端面とワーク端面との間に残留した研削屑等を除去できるようになっている。 The slide stopper 30 is supported so as to be slidable in the axial direction of the main shaft 2, and has a function of urging the workpiece W toward the distal end side of the main shaft 2. The stopper includes a cylinder 31 fixed to the center of the main shaft 2, a rod 32 slidably supported in the cylinder, and a spring 33 that is fitted to the bottom of the cylinder and presses the rod 32. An air supply path 34 is opened at the bottom of the cylinder, and the air supplied from the supply path is blown from the tip of the rod to the work W through an air passage 35 penetrating the center of the rod. Grinding debris and the like remaining between the two can be removed.

第２のチャック機構部４０は主軸２の軸線と直交する方向に開閉し、開時にスライドストッパ３０を解放するとともに閉時にスライドストッパ３０を把持してそのスライド動作を規制する機能を有している。このチャック機構部もまた第１のチャック機構部２０と同様なダイヤフラムチャックであり、円形ドーム状の内側ダイヤフラム４１と、内側ダイヤフラム４１の表面に一体化されたストッパ把持爪４２とから構成されている。図２に示すようにストッパ把持爪４２は内側ダイヤフラム４１の表面にワーク把持爪２２に重ならないよう放射状かつ等角度で複数個（本実施形態では３個）設けられている。 The second chuck mechanism section 40 has a function of opening and closing in a direction perpendicular to the axis of the main shaft 2, releasing the slide stopper 30 when opened, and holding the slide stopper 30 when closed to restrict its sliding operation. . This chuck mechanism portion is also a diaphragm chuck similar to the first chuck mechanism portion 20 and is composed of a circular dome-shaped inner diaphragm 41 and a stopper gripping claw 42 integrated on the surface of the inner diaphragm 41. . As shown in FIG. 2, a plurality (three in this embodiment) of stopper gripping claws 42 are provided on the surface of the inner diaphragm 41 in a radial and equiangular manner so as not to overlap the workpiece gripping claws 22.

内側ダイヤフラム４１は内側から所定の押圧力を受けると外側に弾性変形し、この弾性変形時に３個のストッパ把持爪４２，４２，…がその中心から外側へと拡がる。このとき第２のチャック機構部４０は開の状態であるので、スライドストッパ３０は規制されておらず軸方向へ自由にスライド動作が可能である。一方、所定の押圧力を解除すると内側ダイヤフラム４１が弾性復帰し、この弾性復帰時に３個のストッパ把持爪４２，４２，…が元の位置に戻る。このとき第２のチャック機構部４０は閉の状態になり、スライドストッパ３０におけるワークＷに近接した位置が把持され、その軸方向へのスライド動作が規制される。 When the inner diaphragm 41 receives a predetermined pressing force from the inner side, the inner diaphragm 41 is elastically deformed outward, and at the time of the elastic deformation, the three stopper gripping claws 42, 42,... At this time, since the second chuck mechanism section 40 is in an open state, the slide stopper 30 is not restricted and can freely slide in the axial direction. On the other hand, when the predetermined pressing force is released, the inner diaphragm 41 is elastically restored, and the three stopper gripping claws 42, 42,... At this time, the second chuck mechanism section 40 is closed, the position of the slide stopper 30 close to the workpiece W is gripped, and the sliding operation in the axial direction is restricted.

駆動機構部５０は第１のチャック機構部２０と第２のチャック機構部４０とに所定力を付与して両チャック機構部を開けるように駆動する機能と、その所定力を解除したときに第１のチャック機構部２０よりも先に第２のチャック機構部４０を閉じるように駆動する機能を有している。この機構部はエアー駆動機構であり、主軸２の軸線方向にスライド可能に支持された一つのピストン５１を備え、ピストン５１は互いに外径の異なる大中小３つの径部（大径部５１ａ、中径部５１ｂ、小径部５１ｃ）から構成される。図のように大径部５１ａは主軸２とシリンダ３１との間の空間部に嵌め込まれ、中径部５１ｂは着脱自在な円環状のスペーサ５２を挟んで内側ダイヤフラム４１の薄肉部に当接し、小径部５１ｃは外側ダイヤフラム２１の薄肉部に直接当接している。 The drive mechanism unit 50 applies a predetermined force to the first chuck mechanism unit 20 and the second chuck mechanism unit 40 so as to open both chuck mechanism units, and when the predetermined force is released, It has a function of driving the second chuck mechanism unit 40 to be closed before the first chuck mechanism unit 20. This mechanism is an air drive mechanism, and includes a single piston 51 slidably supported in the axial direction of the main shaft 2, and the piston 51 has three large, medium, and small diameter portions (large diameter portion 51a, It is comprised from the diameter part 51b and the small diameter part 51c). As shown in the figure, the large-diameter portion 51a is fitted into the space between the main shaft 2 and the cylinder 31, and the medium-diameter portion 51b is in contact with the thin portion of the inner diaphragm 41 with a removable annular spacer 52 interposed therebetween. The small diameter part 51 c is in direct contact with the thin part of the outer diaphragm 21.

主軸２の内部にはチャック開用のエアー通路５３が設けられており、この通路の一端は図示しない工場内のエアー供給配管に開口し、その他端は主軸２とシリンダ３１とピストン５１によって仕切られた加圧室５４に開口している。なお、加圧室５４を密閉空間とするため、主軸２とピストン５１との間はＯリング５５によってシールされている。 An air passage 53 for opening the chuck is provided inside the main shaft 2. One end of this passage opens to an air supply pipe in a factory (not shown), and the other end is partitioned by the main shaft 2, the cylinder 31 and the piston 51. The pressurizing chamber 54 is opened. In order to make the pressurizing chamber 54 a sealed space, the main shaft 2 and the piston 51 are sealed by an O-ring 55.

したがって、工場内のエアー供給配管から圧縮エアーを供給すると、その圧縮エアーはエアー通路５３を通って加圧室５４に供給され、ピストン５１を前方へとスライド動作させる推進力となる。この圧縮エアーによる推進力を受けてピストン５１が前方へとスライド動作すると、小径部５１ｃに押圧された外側ダイヤフラム２１の薄肉部が外側へと撓み変形し、ワーク把持爪２２が拡がって第１のチャック機構部２０が開いた状態になる。このとき中径部５１ｂに押圧された内側ダイヤフラム４１の薄肉部も同様に外側へと撓み変形し、ストッパ把持爪４２が拡がって第２のチャック機構部４０が開いた状態になる。 Therefore, when compressed air is supplied from an air supply pipe in the factory, the compressed air is supplied to the pressurizing chamber 54 through the air passage 53, and becomes a propulsive force that causes the piston 51 to slide forward. When the piston 51 slides forward in response to the propulsive force generated by the compressed air, the thin portion of the outer diaphragm 21 pressed by the small diameter portion 51c is bent and deformed to the outside, and the workpiece gripping claws 22 expand and the first gripping claw 22 expands. The chuck mechanism 20 is opened. At this time, the thin-walled portion of the inner diaphragm 41 pressed by the middle diameter portion 51b is similarly bent outward and the stopper gripping claws 42 are expanded to open the second chuck mechanism portion 40.

その一方、圧縮エアーの供給を停止して大気に開放すると、外側ダイヤフラム２１の薄肉部と内側ダイヤフラム４１の薄肉部が共に弾性復帰して元の形に戻る。この弾性復帰力によってピストン５１が後方位置に押し戻され、その結果として、第１のチャック機構部２０と第２のチャック機構部４０が共に閉じた状態になるように構成されている。 On the other hand, when the supply of compressed air is stopped and released to the atmosphere, the thin portion of the outer diaphragm 21 and the thin portion of the inner diaphragm 41 are both elastically restored and return to their original shape. With this elastic return force, the piston 51 is pushed back to the rear position, and as a result, the first chuck mechanism unit 20 and the second chuck mechanism unit 40 are both closed.

なお、チャック機構部を閉じる際には、第１のチャック機構部２０よりも先に第２のチャック機構部４０が閉じるようになっている。そのタイミングについては、着脱自在に装着されたスペーサ５２の厚みを変更することによって調整される。 When closing the chuck mechanism, the second chuck mechanism 40 is closed before the first chuck mechanism 20. The timing is adjusted by changing the thickness of the spacer 52 that is detachably mounted.

すなわち、スペーサ５２の厚みを減少させた場合、その減少分だけ２枚のダイヤフラムが完全に元の形状に復帰するまでのタイミングにずれが生じる。つまり、圧縮エアーに押されてピストン５１が前進したとき、小径部５１ｃが外側ダイヤフラム２１を押し出し始めるタイミングよりも中径部５１ｂが内側ダイヤフラム４１を押し出し始めるタイミングの方が遅くなる。これとは逆に、圧縮エアーの押圧力が解除されたときには、内側ダイヤフラム４１が中径部５１ｂを元の位置まで押し戻し終わるタイミングよりも外側ダイヤフラム２１が小径部５１ｃを元の位置まで押し戻し終わるタイミングの方が遅くなる。このようにして、第１のチャック機構部２０よりも先に第２のチャック機構部４０が閉じるように構成されている。 That is, when the thickness of the spacer 52 is decreased, the timing until the two diaphragms completely return to the original shape is shifted by the decrease. That is, when the piston 51 moves forward by being pushed by the compressed air, the timing at which the medium diameter portion 51b starts to push out the inner diaphragm 41 is later than the timing at which the small diameter portion 51c starts to push out the outer diaphragm 21. On the contrary, when the pressing force of the compressed air is released, the timing when the outer diaphragm 21 finishes pushing the small diameter portion 51c back to the original position than the timing when the inner diaphragm 41 finishes pushing the middle diameter portion 51b back to the original position. Is slower. In this way, the second chuck mechanism unit 40 is configured to be closed before the first chuck mechanism unit 20.

以上が本実施形態のチャック装置の構成であるが、次にその動作を説明する。 The above is the configuration of the chuck device of the present embodiment. Next, the operation will be described.

図１において、この研削加工機１を用いてワークＷを研削加工する際には、チャック装置１０でワークＷを把持する。 In FIG. 1, when the workpiece W is ground using the grinding machine 1, the workpiece W is gripped by the chuck device 10.

まず、チャック装置１０において、工場内のエアー供給配管からエアー通路５３の内部に所定圧の圧縮エアーを供給する。これにより圧縮エアーはエアー通路５３から加圧室５４に供給され、ピストン５１を前進させる推進力が得られる。 First, in the chuck device 10, compressed air having a predetermined pressure is supplied into the air passage 53 from an air supply pipe in the factory. Thereby, the compressed air is supplied from the air passage 53 to the pressurizing chamber 54, and a driving force for moving the piston 51 forward is obtained.

ピストン５１が所定ストローク前進すると、２つのチャック機構部は、図３（ア）に示す「全開」状態になる。すなわち、小径部５１ｃに押圧された外側ダイヤフラム２１の薄肉部が外側へと撓み変形し、これに伴いワーク把持爪２２が拡がって第１のチャック機構部２０が開いた状態になる。このとき中径部５１ｂに押圧された内側ダイヤフラム４１の薄肉部も同様に外側へと撓み変形し、これに伴いストッパ把持爪４２が拡がって第２のチャック機構部４０も開いた状態になる。 When the piston 51 advances by a predetermined stroke, the two chuck mechanism portions are in the “fully open” state shown in FIG. That is, the thin portion of the outer diaphragm 21 pressed by the small diameter portion 51c bends and deforms outward, and accordingly, the workpiece gripping claws 22 expand and the first chuck mechanism portion 20 opens. At this time, the thin portion of the inner diaphragm 41 pressed by the middle diameter portion 51b is similarly bent outward and the stopper gripping claws 42 are expanded to open the second chuck mechanism portion 40.

このように、第１のチャック機構部２０と第２のチャック機構部４０が共に開いた状態において、ローダー４を前方移動させてプッシャー５に保持したワークＷを配給する。ここで、ワークＷの厚み寸法に応じて位置決め部材６の長さ寸法があらかじめ設定されている。そしてプッシャー５で保持したワークＷをスライドストッパ３０のロッド先端に突き当てると、ワークＷはスプリング３３のばね力によりロッド３２で前方に付勢される。これにより位置決め部材６の先端面を基準面として軸方向に正確な位置決めができる。 As described above, in a state where the first chuck mechanism unit 20 and the second chuck mechanism unit 40 are both opened, the loader 4 is moved forward to distribute the work W held by the pusher 5. Here, the length dimension of the positioning member 6 is set in advance according to the thickness dimension of the workpiece W. When the workpiece W held by the pusher 5 is abutted against the rod tip of the slide stopper 30, the workpiece W is urged forward by the rod 32 by the spring force of the spring 33. Thus, accurate positioning in the axial direction can be performed with the tip surface of the positioning member 6 as a reference surface.

次に、ワークＷを軸方向に位置決めした状態で、エアー供給配管からの圧縮エアーの供給を停止する。これにより加圧室５４内の圧縮エアーが大気に開放され、ピストン５１を前進させる推進力がなくなる。 Next, the supply of compressed air from the air supply pipe is stopped with the workpiece W positioned in the axial direction. As a result, the compressed air in the pressurizing chamber 54 is released to the atmosphere, and the propulsive force that moves the piston 51 forward is lost.

ピストン５１を前進させる推進力がなくなると、弾性変形していた外側ダイヤフラム２１の薄肉部と内側ダイヤフラム４１の薄肉部が自身の弾性力によって復帰して元の形に戻る。この弾性復帰力によって両ダイヤフラムに当接しているピストン５１が後方に押し戻され、その結果として、第１のチャック機構部２０と第２のチャック機構部４０が共に閉じた状態になる。ここで第１のチャック機構部２０と第２のチャック機構部４０の動作タイミングは以下の通りとなる。 When the driving force for advancing the piston 51 is lost, the thin portion of the outer diaphragm 21 and the thin portion of the inner diaphragm 41 that have been elastically deformed return to their original shape by their own elastic force. The piston 51 in contact with both diaphragms is pushed back by this elastic return force, and as a result, both the first chuck mechanism 20 and the second chuck mechanism 40 are closed. Here, the operation timing of the first chuck mechanism section 20 and the second chuck mechanism section 40 is as follows.

まず、ピストン５１が中間位置付近まで後退した状態においては、２つのチャック機構部は、図３（イ）に示す「半開」状態になる。すなわち、上述したように外側ダイヤフラム２１が完全に元の形状に戻るまでのタイミングよりも内側ダイヤフラム４１が完全に元の形状に戻るまでのタイミングの方が速い。このため、第１のチャック機構部２０のワーク把持爪２２よりも第２のチャック機構部４０のストッパ把持爪４２の方が先に閉じてスライドストッパ３０をクランプするので、スライドストッパ３０の軸方向へのスライド動作が規制される。 First, in a state where the piston 51 is retracted to the vicinity of the intermediate position, the two chuck mechanism portions are in the “half-open” state shown in FIG. That is, as described above, the timing until the inner diaphragm 41 completely returns to the original shape is faster than the timing until the outer diaphragm 21 completely returns to the original shape. For this reason, the stopper gripping claws 42 of the second chuck mechanism portion 40 are closed earlier than the workpiece gripping claws 22 of the first chuck mechanism portion 20 to clamp the slide stopper 30, so the axial direction of the slide stopper 30 The sliding motion to is regulated.

そして、最終的にピストン５１が元の基準位置まで後退すると、２つのチャック機構部は、図３（ウ）に示す「全閉」状態になる。すなわち、外側ダイヤフラム２１が完全に元の形状に戻り、ワーク把持爪２２が閉じてワークＷをクランプする。この際、スライドストッパ３０は上述した通りストッパ把持爪４２によってクランプされており、スライドストッパ３０の軸方向にスプリング３３のばね力が作用しないので、このばね力を相殺するためにワークＷのクランプ力を大きく設定する必要がない。よって、ソフトなクランプ力でワークＷを把持できる。 When the piston 51 finally moves back to the original reference position, the two chuck mechanism portions are in the “fully closed” state shown in FIG. That is, the outer diaphragm 21 completely returns to its original shape, the work gripping claws 22 are closed, and the work W is clamped. At this time, the slide stopper 30 is clamped by the stopper gripping claws 42 as described above, and the spring force of the spring 33 does not act in the axial direction of the slide stopper 30, so the clamping force of the workpiece W is offset to cancel this spring force. There is no need to set a large value. Therefore, the workpiece W can be gripped with a soft clamping force.

最後に、ワークＷを把持した状態で、ローダー４を後方移動させてプッシャー５をワークＷから抜き取り、ローダー４を反対方向へと旋回させる。これによりワークＷの研削加工面が現れるので、チャック装置１０を主軸２の軸心周りに回転させ、図示しない研削用砥石を送り込んでワークＷの研削加工面を研削加工すればよい。 Finally, with the workpiece W gripped, the loader 4 is moved backward to remove the pusher 5 from the workpiece W, and the loader 4 is turned in the opposite direction. As a result, the grinding surface of the workpiece W appears. Therefore, the chuck device 10 is rotated around the axis of the main shaft 2 and a grinding wheel (not shown) is fed to grind the grinding surface of the workpiece W.

以上説明した通り、本実施形態のチャック装置１０によれば、ワークＷを把持する際に第１のチャック機構部２０よりも先に第２のチャック機構部４０が閉じてあらかじめスライドストッパ３０の動きを規制するようになっている。このため、ワークＷのクランプ力が必要最小限で済み、肉厚の薄いワークＷの場合であってもソフトなクランプ力でワークＷを把持でき、クランプ時の変形を防止できるという効果が得られる。また、スライドストッパ３０はワークＷに近接した位置で把持されるので、センタリングが向上するとともに振れが抑えられてワークＷの把持姿勢が安定するという効果もある。 As described above, according to the chuck device 10 of the present embodiment, when the workpiece W is gripped, the second chuck mechanism unit 40 is closed before the first chuck mechanism unit 20 and the slide stopper 30 moves in advance. Is to regulate. For this reason, the clamping force of the workpiece W can be minimized, and even when the workpiece W is thin, the workpiece W can be gripped with a soft clamping force, and deformation at the time of clamping can be prevented. . In addition, since the slide stopper 30 is gripped at a position close to the workpiece W, there is an effect that centering is improved and vibration is suppressed and the gripping posture of the workpiece W is stabilized.

さらには、第１のチャック機構部２０と第２のチャック機構部４０を開閉させる駆動機構部５０が一つのピストン５１によって構成されているので、チャック装置１０の内部構造が複雑化することがなく、設計変更に際してコストアップを招くこともない。また、駆動機構部５０においてピストン５１と内側ダイヤフラム４１との間に着脱可能に装着されるスペーサ５２の厚みを適宜変更することにより、第１のチャック機構部２０と第２のチャック機構部４０との間の開閉タイミングを調整できる。よって、ワークＷに合わせてタイミングを調整したチャック機構部とスペーサ５２をセットにして用意しておけば、ワークＷの種類や加工箇所が変わってもそのセットを変更するだけで容易に対応することができる。 Furthermore, since the drive mechanism 50 that opens and closes the first chuck mechanism 20 and the second chuck mechanism 40 is constituted by a single piston 51, the internal structure of the chuck device 10 is not complicated. In addition, there is no cost increase when the design is changed. In addition, by appropriately changing the thickness of the spacer 52 that is detachably mounted between the piston 51 and the inner diaphragm 41 in the drive mechanism 50, the first chuck mechanism 20 and the second chuck mechanism 40 The opening and closing timing can be adjusted. Therefore, if the chuck mechanism and the spacer 52 whose timing is adjusted in accordance with the workpiece W are prepared as a set, even if the type or processing location of the workpiece W changes, it is possible to easily cope with the change of the set. Can do.

本実施形態のチャック装置を搭載した工作機械の主要部を示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the machine tool carrying the chuck device of this embodiment. 図１のチャック装置を正面から見た平面図。The top view which looked at the chuck | zipper apparatus of FIG. 1 from the front. 図１のチャック装置の動作説明図。Operation | movement explanatory drawing of the chuck apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

Ｗワーク
１工作機械（研削加工機）
２主軸
３ボールベアリング
４ローダー
５プッシャー
６位置決め部材
１０チャック装置
２０第１のチャック機構部
２１外側ダイヤフラム
２２ワーク把持爪
３０スライドストッパ
３１シリンダ
３２ロッド
３３スプリング
３４エアー供給路
３５エアー通路
４０第２のチャック機構部
４１内側ダイヤフラム
４２ストッパ把持爪
５０駆動機構部
５１ピストン
５２スペーサ
５３エアー通路
５４加圧室
５５Ｏリング W Work 1 Machine tool (grinding machine)
2 Main shaft 3 Ball bearing 4 Loader 5 Pusher 6 Positioning member 10 Chuck device 20 First chuck mechanism 21 Outer diaphragm 22 Work gripping claw 30 Slide stopper 31 Cylinder 32 Rod 33 Spring 34 Air supply path 35 Air path 40 Second chuck Mechanism part 41 Inner diaphragm 42 Stopper gripping claw 50 Drive mechanism part 51 Piston 52 Spacer 53 Air passage 54 Pressurizing chamber 55 O-ring

Claims

工作機械の主軸に搭載されるチャック装置であって、
上記主軸の軸線と直交する方向に開閉し、開時にワークを挿入又は解放するとともに閉時にワークを把持する第１のチャック機構部と、
上記主軸の軸線方向にスライド可能に支持され、上記主軸の先端側に向かって上記ワークを付勢するスライドストッパと、
上記主軸の軸線と直交する方向に開閉し、開時に上記スライドストッパを解放するとともに閉時に上記スライドストッパを把持してそのスライド動作を規制する第２のチャック機構部と、
上記第１のチャック機構部と上記第２のチャック機構部とに所定力を付与して両チャック機構部を開けるように駆動し、かつ、その所定力を解除したときに上記第１のチャック機構部よりも先に上記第２のチャック機構部を閉じるように駆動する駆動機構部と、を備えた
ことを特徴とするチャック装置。 A chuck device mounted on a spindle of a machine tool,
A first chuck mechanism that opens and closes in a direction perpendicular to the axis of the main shaft, inserts or releases the workpiece when opened, and grips the workpiece when closed;
A slide stopper supported so as to be slidable in the axial direction of the spindle, and biasing the workpiece toward the tip side of the spindle;
A second chuck mechanism that opens and closes in a direction perpendicular to the axis of the main shaft, releases the slide stopper when opened, holds the slide stopper when closed, and restricts the sliding movement;
The first chuck mechanism is driven when a predetermined force is applied to the first chuck mechanism and the second chuck mechanism to open both chuck mechanisms and the predetermined force is released. And a drive mechanism unit that drives the second chuck mechanism unit to close the second chuck mechanism unit before the unit.

上記第１のチャック機構部と上記第２のチャック機構部は共に、
所定の押圧力を受けて弾性変形するダイヤフラムと、
上記ダイヤフラムの表面に放射状に設けられ、当該ダイヤフラムの弾性変形時に拡がって弾性復帰時に元に戻る複数個の爪と、から構成されたダイヤフラムチャックである
ことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。 Both the first chuck mechanism and the second chuck mechanism are
A diaphragm that is elastically deformed under a predetermined pressing force;
2. The chuck according to claim 1, wherein the chuck comprises a plurality of claws radially provided on the surface of the diaphragm and expanding when the diaphragm is elastically deformed and returning to its original state when the diaphragm is elastically restored. 3. apparatus.

上記駆動機構部は、
上記主軸の軸線方向にスライド可能に支持されるとともに、上記主軸内に供給される圧縮エアーの圧力を受けて、上記第１のチャック機構部を構成するダイヤフラムと上記第２のチャック機構部を構成するダイヤフラムとを押圧する一つのピストンである
ことを特徴とする請求項２に記載のチャック装置。 The drive mechanism is
The diaphragm constituting the first chuck mechanism and the second chuck mechanism are configured to be supported slidably in the axial direction of the spindle and receiving the pressure of compressed air supplied into the spindle. The chuck device according to claim 2, wherein the chuck device is a single piston that presses against the diaphragm.

上記駆動機構部は、
上記ピストンと上記ダイヤフラムとの間に着脱自在に装着されたスペーサを有する
ことを特徴とする請求項３に記載のチャック装置。 The drive mechanism is
The chuck device according to claim 3, further comprising a spacer detachably mounted between the piston and the diaphragm.