JP7280049B2

JP7280049B2 - チャック装置

Info

Publication number: JP7280049B2
Application number: JP2019012647A
Authority: JP
Inventors: 敏隆木村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2039-01-29
Also published as: JP2020116723A

Description

本発明は、棒状ワークの斜めの挿入が可能なチャック装置に関する。

工作機械では、主軸チャックにワークがクランプされ、回転するそのワークに対して切削工具が当てられるなどして所定の加工が自動で行われる。従って、加工時には主軸チャックにワークが適切にクランプされていることが必要である。加工対象となるワークは、その形状が様々であり、例えばシャフトのような棒状のものがある。下記特許文献１には、そうした棒状ワークを把持する従来のチャック装置が開示されている。そのチャック装置では、チャック本体の挿入穴に棒状ワークが入れられ、その際、チャック本体の手前に位置するＶブロックに棒状ワークが支持される。また、棒状ワークを下側で支えるＶブロックに対して、上方にはクランプ部を備えた揺動可能なクランプアームが設けられている。そこで、クランプアームが揺動する方向（下方）にバネ力を受けることにより、上からクランプ部材が棒状ワークを押え付け、Ｖブロックとの間で棒状ワークの把持が行われる。

特開２０１４－００８５４５号公報実公昭４７－０１６０４９号公報

前記特許文献１で示された棒状ワークは、コンプレッサシャフト等のような偏心シャフトである。偏心した棒状ワークは、同文献には記載されていないが、加工時に位相合わせが必要になるため、チャック装置によってはＶブロックの手前に位相位置決め用の位置決めブロックが設けられている。ところが、そうしたチャック装置は、棒状ワークを真っ直ぐに挿入すると位置決めブロックが引っ掛かってしまい、斜めにしても奥行きが深いためチャック爪に当たって挿入することができない。これはチャックストロークが小さいため十分な隙間が無いことが原因であるが、問題解消のためにはチャックストロークを大きくしたチャック装置を製造する必要が生じる。しかし、それでは工作機械のコストを上げてしまうことになる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、棒状ワークの斜めの挿入が可能なチャック装置を提供することを目的とする。

本発明に係るチャック装置は、回転軸に沿って棒状ワークの挿入穴が形成されたチャック本体部と、前記挿入穴の挿入手前側に固定され、前記棒状ワークを下から支えるワーク支持部材と、前記ワーク支持部材の挿入手前側に固定され、前記棒状ワークの位相位置決めを行う位置決め部材と、前記棒状ワークを前記ワーク支持部材側に上方から押え込むチャック爪が、前記回転軸に直交する軸部材によって揺動自在に取り付けられた把持部と、前記挿入穴の挿入手前側が挿入奥側より常時広くなるように前記チャック爪の角度を調整する角度調整機構と、を有し、前記角度調整機構は、前記軸部材より挿入奥側において前記チャック爪を上方から前記ワーク支持部材側に付勢する付勢部材と、前記軸部材より挿入手前側において上方から押し当てることにより前記チャック爪の角度を調整する調整手段とを有する。

前記構成によれば、チャック本体部の挿入穴に棒状ワークを挿入する際、挿入穴の手前側に固定されたワーク支持部材と位置決め部材とがあり、チャック爪のストロークが小さい場合であっても、揺動自在なチャック爪が傾斜した姿勢になって挿入部分が広くなることにより棒状ワークの斜めの挿入が可能になる。

チャック装置の一実施形態を示した正面側の斜視図である。チャック装置の一実施形態を示した断面図である。チャック装置の一実施形態を示した正面図である。棒状ワークの挿入時におけるチャック装置のワーククランプ部分を示した図である。棒状ワークのクランプ時におけるチャック装置のワーククランプ部分を示した図である。

本発明に係るチャック装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、工作機械の主軸装置に組み付けられたチャック装置を例に挙げて説明する。図１は、本実施形態のチャック装置を示した正面側の斜視図であり、図２は、そのチャック装置を示した断面図である。また、図３は、チャック装置の正面図である。工作機械の主軸装置では、主軸台内部にスピンドル３１が回転自在に組み付けられ、そのスピンドル３１の先端部にワークＷを把持するチャック装置１が組み付けられている。

主軸装置では、スピンドル３１の内部にドローバ３２が同軸上に組み付けられ、アクチュエータの出力をそのドローバ３２を介して伝達することにより、チャック装置１に構成されたチャック機構を介してチャック爪１５の開閉が行われるようになっている。そして、主軸装置は、スピンドルモータの回転がスピンドル３１を介して伝達され、チャック装置１に把持されたワークＷに対し加工時の回転が与えられる。工作機械では、こうして回転するワークＷに対して切削工具が当てられるようにして加工が行われる。

本実施形態の工作機械で加工される被加工物は、軸方向に長い円柱形状であって偏心したワーク（以下、棒状ワークＷとする）であり、チャック装置１はそうした棒状ワークＷに対応した構造を有している。チャック装置１は、回転軸Ｏに沿って棒棒状ワークＷがチャック本体２２の内部に入り込むように挿入穴１１が形成され、挿入穴１１の手前側には棒状ワークＷを下から支えるワーク支持部材１２が、チャック本体２２の前方に突き出すようにして固定されている。そのワーク支持部材１２はＶ字溝を有するＶブロックであり、棒状ワークＷに当たるクランプ部１２１が左右両側に設けられている。

棒状ワークＷは偏心しているため、ワーク支持部材１２に置かれた場合に位相合わせが必要になる。そのため、棒状ワークＷの端部には軸方向に沿った切欠き１０１が形成され、チャック装置１には切欠き１０１に入り込む位置決め部材１３が形成されている。位置決め部材１３は、ワーク支持部材１２の前部に固定され、上方に向けて位置決め突起１３１が突き出している。切欠き１０１は細幅の溝形状であって、そこに位置決め突起１３１が入ることにより、棒状ワークＷの回転方向の位置決めが行われるようになっている。

次に、チャック装置１は、回転軸Ｏの軸線方向に見た場合、棒状ワークＷの下側を左右２方向からクランプ部１２１で支えるワーク支持部材１２に対し、上方から棒状ワークＷを押え込むチャック爪１５が設けられている。本実施形態のチャック爪１５は、棒状ワークＷに当てられるクランプ部１５１，１５２を前後２箇所に備えたブロック体であって、そのクランプ部１５１，１５２が前後に傾くシーソーのように軸部材１６によって揺動自在に取り付けられている。そして、チャック爪１５は、チャック本体２２側に固定された保持ブロック１７の凹部１７１内に入れられ、チャック装置１の回転軸Ｏに直交する水平方向の軸部材１６に軸支されている。

チャック装置１は、保持ブロック１７が変位することによって、そこに軸支されたチャック爪１５が棒状ワークＷをクランプおよびアンクランプすることとなる。そうした動作を実現するため、チャック装置１には、スピンドル３１にベース部材２１が固定されて回転可能に支持されるほか、ベース２１やチャック本体２２の内部にドローバ３２が挿入され、そのドローバ３２に連結された筒状の操作部材２３がアクチュエータによって軸方向に変位するよう構成されている。

詳しく図示しないが、チャック本体２２には操作部材２３の軸方向の変位を受け、例えば前記特許文献２のチャック装置のように、Ｔ溝に対して摺動自在に挿入されたＴナツトが軸方向に変位することにより、保持ブロック１７が径方向に変位するようにしたチャック機構が構成されている。よって、チャック爪１５は、保持ブロック１７との間に設けられた軸部材１６に支持されて径方向に変位し、棒状ワークＷに対するクランプおよびアンクランプが行われるようになっている。

ところで、本実施形態のチャック装置１は、特許文献２に記載されている従来のチャック装置と同様に、チャック爪１５が揺動自在な構成となっている。しかし、同文献においてチャック爪を揺動させるようにした機構は、クランプ時にワークを引き込むための構造である。具体的には、チャック爪（クランプ爪）の手前側を押圧部材（本爪）がワークに押え付ける際、チャック爪が揺動することによってワークを挿入方向奥へと引き込む方向に力が作用する構成となっている。

これに対して本実施形態のチャック装置１は、棒状ワークＷにおける斜め方向の挿入を可能にしたものである。ここで、図４及び図５は、図２に示したチャック装置１のワーククランプ部分を拡大した図であり、図４には棒状ワークＷの挿入時が示され、図５には棒状ワークＷのクランプ時が示されている。チャック装置１のクランプ時は、径方向（図２の上下方向）に保持ブロック１７が変位し、押え付ける力が軸部材１６を介してチャック爪１５に伝達され、前後のクランプ部１５１，１５２で棒状ワークＷをクランプするよう構成されている。

従って、図５に示すクランプ時には、軸部材１６を介して伝わるクランプ力がチャック爪１５の前後のクランプ部１５１，１５２に分散し、棒状ワークＷの前後の位置に作用するようになっている。チャック爪１５は、軸部材１６に支持され揺動自在である。そのため、作業者が棒状ワークＷを挿入する際にはチャック爪１５の手前側を持ち上げることができ、棒状ワークＷの傾けた挿入が可能になる。しかし、本実施形態のチャック装置１では、通常時に挿入部が常に広くなるような構成がとられている。

チャック爪１５が組み込まれた保持ブロック１７は、凹部１７１の底に相当するガイド面７１１がチャック装置１の前面側に向けて上方に傾斜している。一方、チャック爪１５は、ガイド面７１１に対面する上面５１１と下側のクランプ部１５１，１５２のワーク押圧面とが平行である。そのため、図４に示すように、上面５１１がガイド面７１１の傾斜に倣うことにより、前側のクランプ部１５１がクランプ部１５２より上方、つまり回転軸Ｏからの距離が大きくなる。チャック装置１は、こうしてクランプ時よりもアンクランプ時にワークの挿入部が広くなるようにした姿勢が可能になる。

そして、ワークの挿入部が常時広くなるようにスプリング１８が用いられている。保持ブロック１７にはガイド面７１１に取付け穴が形成され、そこに挿入されたスプリング１８によってチャック爪１５が付勢されている。スプリング１８は、軸部材１６よりも奥の位置でチャック爪１５を下方に付勢するため、シーソーのように揺動自在に取り付けられたチャック爪１５は前側のクランプ部１５１が上がり、チャック装置１の挿入部が広げられた状態になる。

また、保持ブロック１７は、ガイド面７１１に開口するようにネジ孔が形成され、そこに調整ネジ１９が挿入されている。その調整ネジ１９は、軸部材１６より手前側に位置し、先端がガイド面７１１から下方に突き出している。そうした調整ネジ１９の先端にはスプリング１８によって持ち上げられたチャック爪１５の前側上面が当てられることとなる。従って、ガイド面７１１から突き出た調整ネジ１９の突き出し量によって、通常状態におけるチャック爪１５の角度つまりチャック装置１の挿入部の開き具合が調整できるようになっている。

続いて、本実施形態のチャック装置１の作用について説明する。工作機械で棒状ワークＷの加工を行う場合には、作業者によって棒状ワークＷがチャック装置１の挿入穴１１の内部へと差し込まれる。その際、チャック爪１５は、図４に示すように手前側のクランプ部１５１が上がり、チャック装置１の挿入部が広がっている。そこで、棒状ワークＷは、傾斜したクランプ部１５１，１５２の傾きに合わせて斜めにして入れることが可能になる。挿入後は、棒状ワークＷがワーク支持部材１２に載せられ、端部の切欠き１０１が位置決め部材１３の突起１３１に嵌め合わせられる。中心軸Ｏ１が回転軸Ｏとズレを生じる棒状チャックＷは、位置決め部材１３によって位相位置決めが行われる。

作業者による棒状ワークＷの挿入が完了したチャック装置１では、その棒状ワークＷに対するクランプが行われる。チャック装置１は、ドローバ３２が引かれることによりチャック機構の動作を介して保持ブロック１７が回転軸Ｏ方向に変位し、軸部材１６を介してチャック爪１５のクランプ部１５１，１５２が棒状ワークＷに当てられる。アンクランプ時に傾いているチャック爪１５は、奥のクランプ部１５２から手前側のクランプ部１５１が順番に押え付けることになり、ワーク支持部材１２との間で棒状ワークＷをクランプする。そして、中心軸Ｏ１が回転軸Ｏと平行になって把持された棒状ワークＷは、チャック装置１とともに回転して切削加工などが行われる。

よって、本実施形態によれば、チャック爪１５のストロークが小さいチャック装置１であっても棒状ワークＷの挿入が可能になる。すなわち、ワーク支持部材１２とチャック爪１５との間隔が狭く、その手前に位置決め部材１３が存在していたとしても、チャック爪１５の揺動が棒状ワークＷを斜めにした挿入を可能にする。軸部材１６にチャック爪１５を支持した構成は、従来のチャック装置の一部を改良することによって実現できるため、チャック装置１のコストを抑えることができる。また、チャック装置１は、スプリング１８によって広い挿入部が通常形態となっているため、作業者は棒状ワークＷを簡単に挿入することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１…チャック装置１１…挿入穴１２…ワーク支持部材１３…位置決め部材１５…チャック爪１６…軸部材１７…保持ブロック１８…スプリング１９…調整ネジ２２…チャック本体１０１…切欠き１５１，１５２…クランプ部１７１…凹部Ｗ…棒状ワーク

Claims

回転軸に沿って棒状ワークの挿入穴が形成されたチャック本体部と、
前記挿入穴の挿入手前側に固定され、前記棒状ワークを下から支えるワーク支持部材と、
前記ワーク支持部材の挿入手前側に固定され、前記棒状ワークの位相位置決めを行う位置決め部材と、
前記棒状ワークを前記ワーク支持部材側に上方から押え込むチャック爪が、前記回転軸に直交する軸部材によって揺動自在に取り付けられた把持部と、
前記挿入穴の挿入手前側が挿入奥側より常時広くなるように前記チャック爪の角度を調整する角度調整機構と、
を有し、
前記角度調整機構は、前記軸部材より挿入奥側において前記チャック爪を上方から前記ワーク支持部材側に付勢する付勢部材と、前記軸部材より挿入手前側において上方から押し当てることにより前記チャック爪の角度を調整する調整手段とを有するチャック装置。
前記チャック爪は、保持ブロックに対して前記軸部材によって支持され、前記調整手段は、前記保持ブロックに形成されたネジ孔に挿入され、前記保持ブロックの下面から突き出された調整ネジである請求項１に記載のチャック装置。