WO2020110931A1 - チャック装置 - Google Patents
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- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/39—Jaw changers
Definitions
- the present invention relates to a chuck device having a jaw releasing mechanism that operates when the jaws are automatically replaced.
- Patent Document 1 by pressing the pressing pin that is in contact with the inclined surface of the lock pin (lock bolt) for preventing the jaw from coming off with the cylinder pin of the automatic jaw replacement device side, the lock pin is formed by the wedge action.
- the jaws are moved backwards against the urging force of the urging means so that the jaws can be replaced.
- the lock pin Since the lock pin is constantly urged to press it toward the jaw, it is necessary to increase the pushing force of the push pin in order to retract the lock pin by the wedge action as in Patent Document 1.
- a large device for pressing the pressing pin is required on the jaw automatic exchange unit side.
- the outer region of the chuck preferably has a space for the reason that the tool rest of the lathe (an example of a machine tool) approaches the vicinity of the chuck.
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a chuck device having a compact jaw releasing mechanism.
- the chuck main body, the plurality of jaws movably installed on the front surface of the chuck main body, and the front end side in the chuck main body can be engaged with the rear surface of each jaw.
- a lock pin provided, an urging means for constantly urging the lock pin toward the rear surface of each jaw, and an engagement between the lock pin and the jaw against the urging force of the lock pin by the urging means.
- a jaw releasing mechanism for releasing the engagement, wherein a rear end side of the lock pin is in a state of protruding from a rear side of the chuck main body portion, and the outer peripheral surface of the chuck main body portion.
- An outwardly extended pressed portion is provided, and the jaw releasing mechanism includes a linear moving mechanism, a lever mechanism, and a converting mechanism, and one end side of the lever mechanism has the linear mechanism via the converting mechanism.
- a force generated by the power from the linear motion mechanism is connected to a dynamic mechanism, the force is increased by the lever mechanism and the conversion mechanism, and the direction of the force is converted to be applied to the pressed portion.
- a chuck device is provided which releases the engagement of the lock pin.
- the force due to the power from the direct acting mechanism is increased by the lever mechanism and the converting mechanism, and the direction thereof is changed and applied to the pressed portion.
- the chuck device is the chuck device described above, wherein the jaw releasing mechanism is attached to the machine tool outside the chuck body with a gap from the chuck body.
- the chuck device is the chuck device described above, in which the output shaft direction of the linear motion mechanism is substantially perpendicular to the rotation axis direction of the chuck body.
- the lever mechanism includes a lever member, a fixed plate fixed to a machine tool, and a swing pin that swingably connects the fixed plate and the lever member. Is a chuck device.
- the conversion mechanism includes a wedge pin provided on an output shaft of the linear motion mechanism and a wedge groove provided on the lever member, and the conversion mechanism includes the output device.
- a chuck device configured to apply a force in a direction non-parallel to the axial direction of the output shaft to the lever member by moving the wedge pin in the wedge groove along with the axial movement of the shaft.
- the chuck device is the chuck device described above, wherein the wedge groove has an arc shape.
- the chuck device described above is provided with a cylindrical member that is rotatably fitted to the wedge pin, and the cylindrical member is engaged with the wedge groove. .
- FIG. 2A and 2B are sectional views taken along the line BB of FIG. 1, FIG. 2A shows a state in which the lock pin 12 and the jaw 20 are engaged, and FIG. 2B is a state in which the lock pin 12 and the jaw 20 are engaged. Shows the state of canceling.
- 3A to 3B are views of the jaw releasing mechanism 14 of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow A.
- FIG. 3A shows a state in which the jaw releasing mechanism 14 is not operating
- FIG. 3B shows jaw releasing mechanism.
- the state in which the mechanism 14 operates and the lock pin 12 is pushed out is shown.
- It is explanatory drawing which added the annotation to the enlarged view of the vicinity of the lever mechanism 30 and the conversion mechanism 40 of FIG. 3B. It is a figure showing the modification of jaw release mechanism 14 concerning the present invention.
- the direction parallel to the rotation axis L is “axial direction”
- the radial direction around the rotation axis L is “radial direction”
- the jaw 20 side with respect to the chuck device 10 is “front”.
- the other side is “rear”.
- the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified without departing from the scope of the effects of the present invention.
- the chuck device 10 of the present invention includes a chuck body 11, a lock pin 12, a pressed member (an example of a “pressed part”) 13, a jaw releasing mechanism 14, and the like. Be prepared. Specifically, the chuck device 10 is attached to a lathe (an example of a “machine tool”) and used for gripping a work. The chuck body 11 is attached to the main shaft of a lathe. The jaw releasing mechanism 14 is attached to the lathe 18 outside the chuck body 11 with a gap between the jaw body 11 and the chuck body 11 (in other words, the chuck body 11 does not interfere with the rotation of the chuck body 11). .. In this specification, the lathe 18 indicates a portion other than the main shaft (for example, the casing of the lathe 18). The main shaft of the lathe is rotatable with respect to the lathe 18.
- the chuck body 11 can be rotated about the rotation axis L by a rotation drive mechanism (motor or the like) not shown.
- a rotation drive mechanism motor or the like
- a plurality of jaws 20 are arranged on the front surface of the chuck body 11 at predetermined angular intervals in the rotation direction about the rotation axis L.
- each of the jaws 20 is attached to a jaw mounting groove 11a provided on the front side of the chuck body 11, and can be slid in the radial direction by being guided by the jaw mounting groove 11a. Has become.
- three jaws are arranged at intervals of 120 degrees in the rotation direction about the rotation axis L, but this configuration is an example until it gets tired, and not limited to this, two jaws are arranged at 180 degrees. May be arranged, or the four jaws may be arranged at intervals of 90 degrees, and other appropriate changes can be made.
- Each jaw 20 includes a top jaw 21 and a master jaw 22.
- the top jaw 21 is fixed to the master jaw 22.
- the master jaw 22 is provided with a cam groove 22a that is inclined so as to incline toward the rotation axis L side toward the front side in the axial direction.
- the cam groove 22a can be cam-connected to the cam protrusion 15a of the wedge plunger 15 housed in a slidable state in the axial direction (direction parallel to the rotation axis L) near the center of the chuck body 11. .. Therefore, when the wedge plunger 15 moves in the chuck body 11 in the axial direction, the movement in the axial direction is converted into the movement in the radial direction by the cam mechanism including the cam groove 22a and the cam projection 15a. It is slidable in the radial direction.
- the chuck device 10 of the present invention is configured such that the jaw 20 can be automatically replaced by an automatic jaw replacement device (robot or the like) not shown. Therefore, the jaw mounting groove 11a is provided until reaching the outer peripheral portion of the chuck body 11, and the jaw 20 mounted in the jaw mounting groove 11a can be pulled outward from the outer end portion of the jaw mounting groove 11a. I am able to do it.
- the pulling-out operation of the jaw 20 from the jaw mounting groove 11a is performed, for example, by the jaw automatic changing device side (robot) picking up the jaw.
- the wedge plunger 15 when the chuck device 10 performs the chucking operation (the operation of sliding the jaw 20 in the radial direction), the wedge plunger 15 causes the cam groove 22a of the master jaw 22 and the cam projection 15a of the wedge plunger 15 to move. Although the and are moved in the axial direction in the section where they are cam-connected, when the jaw 20 attached to the chuck device 10 is replaced, the wedge plunger 15 is cammed with the master jaw 22 as shown in FIG. It is retracted to the axial rear position until the connection is released.
- the lock pin 12 supports the jaw 20 at a predetermined position (exchange position) when the jaw 20 is replaced.
- a fitting convex portion 12a is provided on the front end portion of the lock pin 12, and as shown in FIG. 2, the fitting convex portion 12a is provided in the jaw 20 (the master jaw 22 in the present embodiment).
- the jaw 20 is supported by being fitted into the lock pin fitting recess 22c provided on the rear surface side, and the jaw 20 that has been moved to the replacement position in the jaw mounting groove 11a is prevented from moving from the replacement position. ..
- the lock pin is used not only for the above-mentioned supporting purpose but also for confirming the state in which the fitting protrusion 12a is fitted in the lock pin fitting concave portion 22c, and when it is considered that the lock pin fitting concave portion 12a is fitted, It is also used for safety confirmation such as entering the operation.
- the rear end of the lock pin 12 is made to project rearward from the rear surface side of the chuck body 11, and the pressed member 13 is fixed to the rear end thereof.
- the pressed member 13 is provided in the vicinity of the outer peripheral surface of the chuck body 11 so as to project outward from the outer peripheral surface.
- lock pin 12 is biased forward by the lock pin biasing means 17 (coil spring in this embodiment) so that the fitting convex portion 12a projects into the jaw mounting groove 11a.
- the jaw releasing mechanism 14 is attached to the lathe 18 outside the chuck body 11 so as to be able to press the pressed member 13.
- one chuck main body 11 is attached to the upper side when viewed from the front, and each jaw 20 is rotated to that position to drive the jaw release mechanism 14. It is possible to remove the jaws 20 one by one. Although the cost increases, depending on the case where there is enough space, each jaw 20 may be provided with the jaw releasing mechanism 14 so that all the jaws 20 can be removed in one operation.
- the jaw release mechanism 14 includes a linear motion mechanism 50 (reciprocating motion mechanism), a lever mechanism 30, a conversion mechanism 40, and the like.
- the lever mechanism 30 and the conversion mechanism 40 increase the force of the power from the linear motion mechanism 50, and the direction of the force is converted and applied to the pressed member 13, whereby the jaw 20 and the lock pin 12 are engaged with each other. It will be canceled.
- the linear motion mechanism 50 is attached to the lathe 18, and is provided with an output shaft 51 that can extend in one direction.
- the output shaft 51 is provided in a state substantially vertical to the rotation axis L. Thereby, the jaw releasing mechanism 14 can be made compact in the axial direction.
- the linear motion mechanism 50 is a mechanism capable of reciprocating the output shaft 51, and examples thereof include a cylinder mechanism and a screw feed mechanism.
- the output shaft 51 includes a piston rod 52 provided in the linear motion mechanism 50, and an expansion rod 53 attached so as to expand the piston rod 52.
- the output shaft 51 is composed of the piston rod 52 and the expansion rod 53 in the present embodiment, the output shaft 51 is not limited to this and may be composed of only the piston rod 52 depending on the size.
- the extension rod 53 is fixed to the piston rod 52 so that the axis of the piston rod 52 and the axis of the extension rod 53 match.
- the output shaft 51 is provided with a wedge pin 54.
- the wedge pin 54 is preferably provided near the tip of the output shaft 51.
- the wedge pin 54 is preferably provided so as to be orthogonal to the axis of the output shaft 51.
- the wedge pin 54 may be provided on the expansion rod 53 or the piston rod 52.
- One end of the lever mechanism 30 is connected to the linear motion mechanism 50 (more specifically, the output shaft 51 and the expansion rod 53) via the conversion mechanism 40, and the other end thereof swings with respect to the lathe 18. It is possible to install.
- the lever mechanism 30 includes a lever member 31, a fixed plate 32 fixed to a lathe, and a swing pin 33 that swingably connects the fixed plate 32 and the lever member 31.
- the lever member 31 is preferably substantially L-shaped.
- the swing pin 33 is preferably orthogonal to the fixed plate 32.
- the other end of the lever member 31 is fitted to the swing pin 33, and although the axial movement of the swing pin 33 is restricted by the retaining ring 34, it is in a swingable state. There is. That is, the lever member 31 is provided so as to be swingable with respect to the fixed plate 32 about the swing pin 33 (as a fulcrum).
- a wedge groove 35 is provided on one end side of the lever member 31, and the wedge groove 35 has an arc shape, and has a first wedge groove surface 35a on the lathe side and a second wedge groove on the opposite side to the lathe side.
- the groove surface 35b is provided.
- the wedge groove 35 is an arc-shaped groove, and this makes it possible to reduce the amount of change in the angle of the wedge groove surface 35a with respect to the axis of the piston rod 52 due to the swing of the lever member 31. Further, the force for pressing the pressed member 13 can be made constant regardless of the swing of the lever member 31. On the other hand, depending on the size and space, it is not limited to this, and a linearly inclined groove may be used. Further, the wedge groove 35 is not limited to the penetrating shape and may be a concave shape.
- the lathe-side outer edge portion of the lever member 31 (the lower side of the wedge groove 35 in FIG. 3 on the paper surface) is provided with a ridge acting point c portion which projects toward the lathe side and presses the pressed member 13. ing.
- the conversion mechanism 40 includes a wedge pin 54 and a wedge groove 35.
- the wedge pin 54 moves in the wedge groove 35 as the output shaft 51 moves in the axial direction, so that the conversion mechanism 40 is in a direction that is not parallel to the axial direction of the output shaft 51 (preferably orthogonal to the axial direction of the output shaft 51).
- a force in a direction (hereinafter, referred to as “vertical direction”) is applied to the lever member 31.
- the jaw releasing mechanism 14 As described above, when the linear motion mechanism 50 is driven to move the output shaft 51 toward the lever mechanism 30 side (the right side in the drawing of FIG. 3) along the axial direction, the output shaft 51 The wedge pin 54 provided at the position is moved along the first wedge groove surface 35a of the wedge groove 35. As a result, the lever member 31 rotates (increases force) toward the lathe with the swing pin 33 as the fulcrum a. At this time, the movement of the output shaft 51 in the axial direction is converted into the movement in the vertical direction, so that the ridge action point c portion presses the pressed member 13 by increasing the force.
- the force point b portion of the lever mechanism 30 (the contact portion between the wedge pin 54 and the first wedge groove surface 35a) is A pressing force F is applied in a direction orthogonal to the first wedge groove surface 35a.
- a component force F1 in the axial direction of the output shaft 51 and a component force F2 in the vertical direction act on the force point b.
- F2 is increased in force and acts on the lever mechanism 30.
- the jaw releasing mechanism 14 employs the lever mechanism 30, if the distance n from the fulcrum a portion to the convex strip action point c and the distance m from the fulcrum a portion to the force point b portion are used, the principle of leverage Thus, the increased F2 acts on the pressed member 13 as the increased F3 corresponding to the distance ratio m/n times.
- the distance ratio m/n is as close to 1 as possible, so the relationship between F2 and F3 is F2 ⁇ F3, but the boosting force to be applied to the target object, etc. It is also possible to further increase the boosting force by appropriately setting the distance ratio by.
- the jaw releasing mechanism 14 can be compactly attached to the outer region of the chuck body.
- the pressing force of the pressed member 13 can be appropriately set by adjusting the conversion mechanism 40 and the lever mechanism 30.
- the length of the jaw releasing mechanism 14 in the axial direction of the rotation axis L is preferably equal to or less than the length of the linear motion mechanism 50.
- the length of the jaw releasing mechanism 14 in the radial direction of the chuck body 11 is equal to or less than the width of the linear motion mechanism 50 (the length in the height direction of the linear motion mechanism 50 and the direction perpendicular to the axis of the output shaft 51).
- the axial length of the output shaft 51 may be set to a minimum size such that a predetermined pressing force can be applied to the pressed member 13 by the conversion mechanism 40 and the lever mechanism 30. With such a configuration, the jaw releasing mechanism 14 can be made compact, and a space can be secured in the outer region of the chuck body 11 so that the tool rest can approach the chuck.
- a cylindrical member 55 (bush) that is rotatably fitted to the wedge pin 54 is provided, and the cylindrical member 55 is in engagement with the wedge groove 35.
- the cylindrical member 55 can move while rotating around the wedge pin 54 along the first wedge groove surface 35a and the second wedge groove surface 35b of the wedge groove 35. Therefore, when the jaw releasing mechanism 14 operates, the wedge pin 54 and the wedge groove 35 relatively move under the contact pressure, but the wedge pin 54 can be rotated by the cylindrical member 55 rotatable with respect to the wedge pin 54.
- covering (fitting) the relative moving speed and moving amount of the cylindrical member 55 and the wedge groove 35 can be reduced, so that the wear amount of the wedge groove 35 can be reduced.
- the cylindrical member 55 is not limited to a bush, and may be a bearing or the like as long as it can be fitted in a rotatable state.
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Abstract
コンパクトなジョー解除機構を有するチャック装置を提供すること。 本発明によれば、チャック本体部と、該チャック本体部の前面に、径方向に移動可能に設置された複数のジョーと、前記チャック本体部内で前端側が前記各ジョーの後面と係合可能に設けられたロックピンと、前記ロックピンを前記各ジョーの後面側に常に付勢する付勢手段と、前記ロックピンを前記付勢手段による付勢力に抗して、前記ロックピンと前記ジョーとの係合を解除するジョー解除機構と、を備えた、チャック装置であって、前記ロックピンの後端側は、前記チャック本体部後方から突出した状態とされ、且つ、前記チャック本体部の外周面より外方に延在する被押圧部が設けられ、前記ジョー解除機構は、直動機構と、レバー機構と、変換機構とを備え、前記レバー機構の一端側は、前記変換機構を介して前記直動機構に連結され、前記直動機構からの動力による力が、前記レバー機構と前記変換機構とによって増力され、且つその方向が変換されて前記被押圧部に加えられ、それによって、前記ジョーと前記ロックピンの係合を解除することを特徴とするチャック装置が提供される。
Description
本発明は、ジョーを自動交換する際に作用するジョー解除機構を有するチャック装置に関する。
特許文献1では、ジョーの抜け出しを防ぐためのロックピン(ロックボルト)の傾斜面に当接された押圧ピンをジョー自動交換装置側のシリンダーピンで押し込んでいくことで、くさび作用によって、ロックピンを付勢手段の付勢力に抗って後方に移動させ、これによって、ジョーの交換を可能とする構成が開示されている。
ロックピンは、ジョー側へ押圧するように常時付勢されているため、特許文献1のように、くさび作用によってロックピンを後退させるには、押圧ピンを押す力は大きくする必要があり、それを実現しようとすると、押圧ピンを押圧する大型装置がジョー自動交換ユニット側に必要である。また、そのような大型装置はチャックの外部に設けなければならない問題がある。
一方で、チャックの外部領域は、旋盤(工作機械の一例)の刃物台がチャック近傍まで接近する等の理由でスペースがある方が好ましい。
一方で、チャックの外部領域は、旋盤(工作機械の一例)の刃物台がチャック近傍まで接近する等の理由でスペースがある方が好ましい。
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、コンパクトなジョー解除機構を有するチャック装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、チャック本体部と、該チャック本体部の前面に、径方向に移動可能に設置された複数のジョーと、前記チャック本体部内で前端側が前記各ジョーの後面と係合可能に設けられたロックピンと、前記ロックピンを前記各ジョーの後面側に常に付勢する付勢手段と、前記ロックピンを前記付勢手段による付勢力に抗して、前記ロックピンと前記ジョーとの係合を解除するジョー解除機構と、を備えた、チャック装置であって、前記ロックピンの後端側は、前記チャック本体部後方から突出した状態とされ、且つ、前記チャック本体部の外周面より外方に延在する被押圧部が設けられ、前記ジョー解除機構は、直動機構と、レバー機構と、変換機構とを備え、前記レバー機構の一端側は、前記変換機構を介して前記直動機構に連結され、前記直動機構からの動力による力が、前記レバー機構と前記変換機構とによって増力され、且つその方向が変換されて前記被押圧部に加えられ、それによって、前記ジョーと前記ロックピンの係合を解除することを特徴とするチャック装置が提供される。
本発明のチャック装置のジョー解除機構は、直動機構からの動力による力がレバー機構と変換機構とによって増力され、且つその方向が変換されて被押圧部に加えられるので、チャック本体部の外部領域にコンパクトに取り付けることができる。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記ジョー解除機構は、前記チャック本体部の外部に当該チャック本体部と隙間を有した状態で工作機械に取り付けられる、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記直動機構の出力軸方向は、前記チャック本体部の回転軸方向に対して略垂直な状態とされている、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記レバー機構は、レバー部材と、工作機械に固定される固定プレートと、該固定プレートと前記レバー部材とを揺動可能に連結する揺動ピンと、を備える、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記変換機構は、前記直動機構の出力軸に設けられたくさびピンと、前記レバー部材に設けられたくさび溝を備え、前記変換機構は、前記出力軸の軸方向移動に伴って前記くさびピンが前記くさび溝内を移動することによって前記出力軸の軸方向と非平行な方向の力を前記レバー部材に加えるように構成される、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記くさび溝は、円弧状である、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、当該くさびピンに対して回転可能な状態で嵌合される円筒部材を備え、該円筒部材が前記くさび溝と係合している、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記直動機構の出力軸方向は、前記チャック本体部の回転軸方向に対して略垂直な状態とされている、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記レバー機構は、レバー部材と、工作機械に固定される固定プレートと、該固定プレートと前記レバー部材とを揺動可能に連結する揺動ピンと、を備える、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記変換機構は、前記直動機構の出力軸に設けられたくさびピンと、前記レバー部材に設けられたくさび溝を備え、前記変換機構は、前記出力軸の軸方向移動に伴って前記くさびピンが前記くさび溝内を移動することによって前記出力軸の軸方向と非平行な方向の力を前記レバー部材に加えるように構成される、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、前記くさび溝は、円弧状である、チャック装置である。
好ましくは、前記記載のチャック装置であって、当該くさびピンに対して回転可能な状態で嵌合される円筒部材を備え、該円筒部材が前記くさび溝と係合している、チャック装置である。
以下、本発明のジョー解除機構の好適な実施態様について、図面を用いて具体的に説明する。なお、本実施態様における説明では、回転軸Lに平行な方向を「軸方向」、回転軸Lを中心とする半径方向を「径方向」、チャック装置10に対してジョー20側を「前」、その反対側を「後」とする。また、本発明は、以下の実施態様に限定されるものではないし、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
本発明のチャック装置10は、図1~図2に示すように、チャック本体部11と、ロックピン12と、被押圧部材(「被押圧部」の一例)13と、ジョー解除機構14等を備えたものとなっている。具体的には、チャック装置10は、旋盤(「工作機械」の一例)に取り付けられ、ワークを把持する用途で使用される。チャック本体部11は、旋盤の主軸に取り付けられる。ジョー解除機構14は、チャック本体部11の外部に、チャック本体部11と隙間を有した状態で(別の表現では、チャック本体部11が回転しても干渉しないように)旋盤18に取り付けられる。本明細書では、旋盤18は、主軸以外の部位(例えば、旋盤18の筐体)を示す。旋盤の主軸は、旋盤18に対して回転可能となっている。
チャック本体部11は、図示しない回転駆動機構(モータ等)によって、回転軸Lを中心として回転することができるようになっている。チャック本体部11の前面には、図1に示すように、複数のジョー20が回転軸Lを中心として回転方向に所定角度間隔で配されている。夫々のジョー20は、図2に示すように、チャック本体部11の前面側に設けられたジョー取付溝11aに取り付けられており、このジョー取付溝11aにガイドされることで径方向にスライド可能となっている。尚、本実施態様では3本のジョーが回転軸Lを中心として回転方向に120度間隔で配されているが、この構成は飽くまで一例であり、これに限らず2本のジョーが180度間隔で配されても良いし、4本のジョーが90度間隔で配されても良く、その他適宜変更を施すことができる。
それぞれのジョー20は、トップジョー21と、マスタージョー22を備える。トップジョー21は、マスタージョー22に固定されている。マスタージョー22は、軸方向前側にいくにつれて、回転軸L側に傾くような傾斜したカム溝22aを設けている。このカム溝22aは、チャック本体部11の中心付近で軸方向(回転軸Lに平行な方向)にスライド可能な状態で収容されたウェッジプランジャ15のカム凸条15aにカム連結可能となっている。このため、チャック本体部11内でウェッジプランジャ15が軸方向に移動すると、カム溝22aとカム凸条15aとからなるカム機構によって、軸方向の移動が径方向の移動に変換され、ジョー20が径方向にスライド可能となっている。
また、本発明のチャック装置10は、図示しないジョー自動交換装置(ロボット等)でジョー20を自動的に交換することが可能な構成となっている。このため、ジョー取付溝11aは、チャック本体部11の外周部に達するまで設けられており、ジョー取付溝11aに取り付けられたジョー20をジョー取付溝11aの外端部から外方に引き抜くことができるようにしている。ジョー取付溝11aからのジョー20の引き抜き動作は、例えば、ジョー自動交換装置側(ロボット)がジョーを取りにくることで行われる。
本実施態様においては、チャック装置10がチャック動作(ジョー20を径方向にスライドさせる動作)を行う際には、ウェッジプランジャ15が、マスタージョー22のカム溝22aとウェッジプランジャ15のカム凸条15aとがカム連結している区間で軸方向に移動されるものの、チャック装置10に取り付けたジョー20を交換する際には、図2に示すように、ウェッジプランジャ15が、マスタージョー22とのカム連結が外れるまで軸方向後方位置まで後退するようになっている。
ロックピン12は、ジョー20の交換時にジョー20を所定の位置(交換位置)で支持するものとなっている。本実施態様においては、ロックピン12の前端部に、嵌合用凸部12aを設けており、図2に示すように、この嵌合用凸部12aをジョー20(本実施態様においてはマスタージョー22)の後面側に設けられたロックピン嵌合凹部22cに嵌合させることにより、ジョー20を支持し、ジョー取付溝11aにおける交換位置まで移動されてきたジョー20が交換位置から動かないようにしている。また、ロックピンは上述の支持用途のみならず、ロックピン嵌合凹部22cに嵌合用凸部12aが嵌合された状態を確認させ、嵌合中とみなされた場合に、上述のカム連結の動作に入るといった安全確認用にも用いられている。
また、ロックピン12の後端部を、チャック本体部11の後面側から後方に突き出た状態とするとともに、その後端部に被押圧部材13を固定している。この被押圧部材13は、チャック本体部11の外周面付近であって、当該外周面よりも外方に突き出るように設けられている。
さらに、ロックピン12は、ロックピン付勢手段17(本実施態様においてはコイルバネ)によって、その嵌合用凸部12aがジョー取付溝11a内に突出するように前方に付勢された状態となっており、後述のジョー解除機構14を、被押圧部材13に押圧作用させることによって、ロックピン付勢手段17の付勢力に抗ってロックピン12を後退させることができるようになっている。
すなわち、図2Aに示すように、ロックピン12で支持されたジョー20を、ジョー自動交換装置を用いてジョー取付溝11aから外方に引き抜こうとする際には、ロックピン12を後退させて、嵌合用凸部12aをロックピン嵌合凹部22cから外す必要があり、ジョー解除機構14を被押圧部材13に押圧作用させることで、ロックピン12を強制的に後退させるようにしている。
(ジョー解除機構)
図1及び図3に示すように、ジョー解除機構14は、チャック本体部11の外部において、被押圧部材13を押圧可能に、旋盤18に取り付けられている。本実施態様では、図1に示すように、チャック本体部11を正面から見て上側に1つ取り付けられており、その位置に各ジョー20を回転させて、ジョー解除機構14を駆動することでジョー20を1個ずつ取り外すことが可能になっている。コストはあがるが、スペースに余裕がある場合などによっては、各ジョー20にジョー解除機構14を設け、全てのジョー20を1回の作業で取り外すようにしても良い。
図1及び図3に示すように、ジョー解除機構14は、チャック本体部11の外部において、被押圧部材13を押圧可能に、旋盤18に取り付けられている。本実施態様では、図1に示すように、チャック本体部11を正面から見て上側に1つ取り付けられており、その位置に各ジョー20を回転させて、ジョー解除機構14を駆動することでジョー20を1個ずつ取り外すことが可能になっている。コストはあがるが、スペースに余裕がある場合などによっては、各ジョー20にジョー解除機構14を設け、全てのジョー20を1回の作業で取り外すようにしても良い。
図3に示すように、ジョー解除機構14は、直動機構50(往復運動機構)、レバー機構30及び変換機構40等を備えている。レバー機構30と変換機構40とによって直動機構50からの動力による力が増力され、且つその方向が変換されて被押圧部材13に加えられ、それによって、ジョー20とロックピン12の係合が解除される。
直動機構50は、旋盤18に取り付けられており、一方向に伸長可能な出力軸51が設けられている。この出力軸51は、回転軸Lに対して略垂直な状態で設けられている。これによって、ジョー解除機構14を軸方向にコンパクトにすることができる。直動機構50は、出力軸51を往復運動させることができる機構であり、例えば、シリンダ機構やネジ送り機構が挙げられる。
出力軸51は、直動機構50に設けられたピストンロッド52と、そのピストンロッド52を拡張するように取り付けられた拡張ロッド53を備える。出力軸51は、本実施態様ではピストンロッド52と拡張ロッド53とで構成されているが、それに限らず、サイズによっては、ピストンロッド52のみの構成であっても構わない。拡張ロッド53は、ピストンロッド52の軸と拡張ロッド53の軸とが一致するようにピストンロッド52に固定されている。
出力軸51にはくさびピン54が設けられている。くさびピン54は、出力軸51の先端部の近傍に設けることが好ましい。また、くさびピン54は、出力軸51の軸と直交するように設けることが好ましい。くさびピン54は、拡張ロッド53に設けても、ピストンロッド52に設けても構わない。
レバー機構30は、一端側が変換機構40を介して直動機構50(より具体的には、出力軸51、拡張ロッド53)に連結されており、他端側は、旋盤18に対して揺動可能に取り付けられている。
具体的には、レバー機構30は、レバー部材31と、旋盤に固定される固定プレート32と、固定プレート32とレバー部材31とを揺動可能に連結する揺動ピン33を備える。レバー部材31は、好ましくは、略L字状である。揺動ピン33は、好ましくは、固定プレート32と直交する。
具体的には、レバー部材31の他端側は、揺動ピン33に嵌合され、止め輪34によって、揺動ピン33の軸方向の動きは規制されるものの揺動可能な状態となっている。すなわち、レバー部材31は、固定プレート32に対して、揺動ピン33を中心に(支点として)揺動可能に設けられている。
レバー部材31の一端側には、くさび溝35が設けられており、このくさび溝35は、円弧状であり、旋盤側の第1くさび溝面35aと、旋盤側とは反対側の第2くさび溝面35bを備える。本実施態様では、くさび溝35は、円弧状の溝としており、これによって、ピストンロッド52の軸に対するくさび溝面35aの角度がレバー部材31の揺動による変化量を小さくすることができる。また、レバー部材31の揺動に関わらず、被押圧部材13を押圧する力を一定とすることができる。一方で、サイズ・スペースなどによっては、これに限らず直線状の傾斜した溝にしても良い。また、くさび溝35は、貫通された形状に限らず、凹状形状であっても良い。
また、レバー部材31の旋盤側外縁部(図3のくさび溝35の紙面下側)には、旋盤側に向かって突出するとともに、被押圧部材13を押圧する凸条作用点c部が設けられている。
変換機構40は、くさびピン54と、くさび溝35を備える。変換機構40は、出力軸51の軸方向移動に伴ってくさびピン54がくさび溝35内を移動することによって出力軸51の軸方向と非平行な方向(好ましくは出力軸51の軸方向に直交する方向、以下、「鉛直方向」という。)の力をレバー部材31に加えるように構成されている。
このようなジョー解除機構14によれば、直動機構50を駆動して出力軸51を当該軸方向に沿ってレバー機構30側(図3の紙面右側)に向かって移動させると、出力軸51に設けられたくさびピン54が、くさび溝35の第1くさび溝面35aに沿って移動するようになる。それによって、レバー部材31は、揺動ピン33を支点aとして旋盤側に回転(増力)することとなる。このとき、出力軸51の軸方向の移動が鉛直方向の移動に変換されることで、凸条作用点c部が被押圧部材13を増力して押圧することとなる。
反対に、直動機構50を駆動して出力軸51を直動機構50内に戻るよう(図3の紙面左側)に移動させると、くさびピン54が、第2くさび溝面35bに沿って移動するようになる。それによって、レバー部材31は、揺動ピン33を支点aとして元の位置に回転して復帰することとなる。このとき、被押圧部材13を押圧する凸条作用点c部は押圧が解除され、被押圧部材13とは非接触状態となっている。それにより、チャック本体部11は回転可能となる。
具体的には、図4に示すように、出力軸51の軸方向の移動に伴って、レバー機構30の力点b部(くさびピン54と第1くさび溝面35aとの当接部)は、第1くさび溝面35aと直交する方向へ押圧力Fを受ける。それによって、力点b部には出力軸51の軸方向の分力F1と鉛直方向の分力F2が作用される。このとき、第1くさび溝面35aは出力軸51の軸に対して45°よりも小さい角度で形成されているため、F2は増力されてレバー機構30に作用する。
また、ジョー解除機構14は、レバー機構30を採用しているため、支点a部から凸条作用点c部までの距離nと支点a部から力点b部までの距離mとすると、梃子の原理により、増力されたF2は、距離比m/n倍に相当する増力されたF3として被押圧部材13に作用する。
本実施態様では、m≒nとしているため、距離比m/nは限りなく1に近いため、F2とF3との関係は、F2≒F3となっているが、被対象物へ付与する増力等によって距離比を適宜設定することで増力をさらに高めるようにしても構わない。
このように、変換機構40とレバー機構30とを組み合わせることで、ジョー解除機構14をチャック本体部の外部領域にコンパクトに取り付けることができる。
また、被押圧部材13の押圧力も変換機構40とレバー機構30との調整によって適宜設定することが可能となる。
また、第1くさび溝面35aと第2くさび溝面35bとを有するくさび溝35を設けることで、回転されたレバー部材31を元の位置に戻す機構(レバーの戻り機構)を別途設ける必要がなく、シンプルな構成にすることが可能となる。
回転軸Lの軸方向についての、ジョー解除機構14の長さは、直動機構50の長さ以下であることが好ましい。チャック本体部11の径方向についての、ジョー解除機構14の長さは、直動機構50の幅(直動機構50の高さ方向と出力軸51の軸に垂直な方向の長さ)以下であることが好ましい。出力軸51の軸方向の長さは、変換機構40及びレバー機構30によって所定の押圧力が被押圧部材13に付与できる構成となるようなサイズを最低限設けておけば良い。このような構成によれば、ジョー解除機構14をコンパクトにすることができ、チャック本体部11の外部領域に刃物台がチャックに近づくことができるだけのスペースを確保することができる。
さらに、図5に示すように、当該くさびピン54に対して回転可能な状態で嵌合される円筒部材55(ブッシュ)を備え、該円筒部材55はくさび溝35と係合状態となっていることが好ましい。これにより、円筒部材55は、くさび溝35の第1くさび溝面35a及び第2くさび溝面35bに沿って、くさびピン54周りを回転しながら移動することができる。したがって、ジョー解除機構14が動作するとき、くさびピン54とくさび溝35は、接触圧力が生じた状態で相対的に移動するが、くさびピン54に対して回転可能な円筒部材55でくさびピン54を覆う(嵌合させる)ことで、円筒部材55とくさび溝35との相対的な移動速度、移動量を小さくすることで、くさび溝35の摩耗量を小さくすることができる。また、くさびピン54の外周面と円筒部材55の内周面との隙間を小さくすることで、接触圧力を小さくし、くさびピン54の摩耗量を小さくすることができる。尚、円筒部材55は、ブッシュに限らず回転可能な状態で嵌合されるものであれば、ベアリング等でも構わない。
:10:チャック装置、:11:チャック本体部、:12:ロックピン、:13:被押圧部材、:14:ジョー解除機構、:20:ジョー、:30:レバー機構、:31:レバー部材、:32:固定プレート、:33:揺動ピン、:35:くさび溝、:35a:第1くさび溝面、:35b:第2くさび溝面、:40:変換機構、:50:直動機構、:51:出力軸、:54:くさびピン、:L:回転軸
Claims (7)
- チャック本体部と、
該チャック本体部の前面に、径方向に移動可能に設置された複数のジョーと、
前記チャック本体部内で前端側が前記各ジョーの後面と係合可能に設けられたロックピンと、
前記ロックピンを前記各ジョーの後面側に常に付勢する付勢手段と、
前記ロックピンを前記付勢手段による付勢力に抗して、前記ロックピンと前記ジョーとの係合を解除するジョー解除機構と、を備えた、チャック装置であって、
前記ロックピンの後端側は、前記チャック本体部後方から突出した状態とされ、且つ、前記チャック本体部の外周面より外方に延在する被押圧部が設けられ、
前記ジョー解除機構は、直動機構と、レバー機構と、変換機構とを備え、
前記レバー機構の一端側は、前記変換機構を介して前記直動機構に連結され、
前記直動機構からの動力による力が、前記レバー機構と前記変換機構とによって増力され、且つその方向が変換されて前記被押圧部に加えられ、それによって、前記ジョーと前記ロックピンの係合を解除することを特徴とするチャック装置。 - 請求項1に記載のチャック装置であって、
前記ジョー解除機構は、前記チャック本体部の外部に当該チャック本体部と隙間を有した状態で工作機械に取り付けられる、チャック装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のチャック装置であって、
前記直動機構の出力軸方向は、前記チャック本体部の回転軸方向に対して略垂直な状態とされている、チャック装置。 - 請求項1~請求項3の何れか1つに記載のチャック装置であって、
前記レバー機構は、レバー部材と、工作機械に固定される固定プレートと、該固定プレートと前記レバー部材とを揺動可能に連結する揺動ピンと、を備える、チャック装置。 - 請求項4に記載のチャック装置であって、
前記変換機構は、前記直動機構の出力軸に設けられたくさびピンと、前記レバー部材に設けられたくさび溝を備え、
前記変換機構は、前記出力軸の軸方向移動に伴って前記くさびピンが前記くさび溝内を移動することによって前記出力軸の軸方向と非平行な方向の力を前記レバー部材に加えるように構成される、チャック装置。 - 請求項5に記載のチャック装置であって、
前記くさび溝は、円弧状である、チャック装置。 - 請求項5又は請求項6に記載のチャック装置であって、
当該くさびピンに対して回転可能な状態で嵌合される円筒部材を備え、
該円筒部材が前記くさび溝と係合している、チャック装置。
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PCT/JP2019/045762 WO2020110931A1 (ja) | 2018-11-29 | 2019-11-22 | チャック装置 |
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JP2010259518A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Sansei R&D:Kk | 遊技機 |
JP2014237212A (ja) * | 2013-06-10 | 2014-12-18 | 株式会社北川鉄工所 | チャックのジョー自動交換装置 |
JP2015013338A (ja) * | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 株式会社北川鉄工所 | ジョーを自動交換するワーク把持装置。 |
-
2019
- 2019-11-22 WO PCT/JP2019/045762 patent/WO2020110931A1/ja active Application Filing
- 2019-11-22 JP JP2020557662A patent/JPWO2020110931A1/ja active Pending
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JP2015013338A (ja) * | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 株式会社北川鉄工所 | ジョーを自動交換するワーク把持装置。 |
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