(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸前部に、主軸と同心に位置され先端を円錐状となされたセンタ部材と、このセンタ部材を取り巻くように位置されたシリンダ部及びピストン部を備えていて、このピストン部に同体状に支持され且つ、前側にチャック爪を形成され且つ、このチャック爪が前記シリンダ部に対する前記ピストン部の遊動により主軸半径方向に若干の遊動可能となされ且つ、全体が前記シリンダ部及び前記ピストン部を介して前後へ移動可能に案内されたコレットと、前記シリンダ部及び前記ピストン部を備え且つこのコレットを前後へ駆動するものとなされているコレット駆動部とを装設すると共に、このコレット駆動部の前側に主軸と同体状に固定された環状支持面部を設け、この環状支持面部の前面に、このコレットをこれの半径方向へ拡縮変形させるためのテーパ孔を具備したコレットガイドを任意な主軸半径方向の若干の変位可能に係着し、また前記環状支持面部と前記コレットガイドとの間に、前記コレットガイドを前記環状支持面部から離れる向きへ押圧するものとした圧縮スプリングと、コレットガイドを環状支持面部に対し任意な主軸半径方向へ円滑に変位させるためのボール案内手段とを装着するほか、前記圧縮スプリングは前記環状支持面部に形成されたスプリング装着穴の内方に装着されており、前記ピストン部が後側へ移動したときにコレットガイドの後面が圧縮スプリングの弾力に抗して後側へ変位され前記環状支持面部に圧接されることを特徴とする研削盤のチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸と同心に位置され先端を円錐状となされたセンタと、ワークの一端部を把持するものとしたコレットとを備えた研削盤のチャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の研削盤のチャック装置周辺を示すが、この図に示すように、主軸２と同心に設けた主軸台センタ３の先端を軸状ワークｗのセンタ穴ｎに嵌合させると同時に、コレット４に軸状ワークｗの一端部外周面ｍを把持させるようになしたチャック装置は既に存在している（例えば特開２０００−２５４８０３号公報参照）。
これによれば、軸状ワークｗが主軸台センタ３とコレット４の双方により主軸２と同体状に支持されるものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のチャック装置に於いては、コレット４がこれの周囲部材により強固に支持され実質的には主軸半径方向へ遊動しない構造となっている。
即ち、例えば図４に示すものでは、コレット４は後端部を主軸２と同体状に固定されたコレット駆動部５の本体フレーム５ａに固定され、且つ、先端部を前後移動のみ許容されたコレットガイド２１のテーパ穴ｈで支持され、全体として、主軸半径方向の遊動が生じないものとなされている。
【０００４】
このようなチャック装置で軸状ワークｗを支持した場合は次のような弊害が生じ得るのである。
即ち、軸状ワークｗのセンタ穴ｎとその外周面ｍとが同心となっていないとき、コレット４の把握力が軸状ワークｗの支持位置決定に強く影響することに起因して、チャック装置に把持された状態の軸状ワークｗのセンタ穴ｎの心が主軸台センタ３の心に正確に合致していない状態が生じる。
【０００５】
また何らかの原因で主軸台センタ３の心とコレット４の心が正確に合致してない状態が生じたときには、たとえ軸状ワークｗのセンタ穴ｎの心とその外周面ｍの心とが正確に合致していたとしても、先と同様に、コレット４の把握力が軸状ワークｗの支持位置決定に強く影響することに起因して、チャック装置に把持された状態の軸状ワークｗのセンタ穴ｎの心が主軸台センタ３の芯に正確に合致してない状態が生じるのである。
【０００６】
本発明は、斯かる弊害の発生を阻止して高精度な加工を可能とする研削盤のチャック装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、主軸前部に、主軸と同心に位置され先端を円錐状となされたセンタ部材と、このセンタ部材を取り巻くように位置されたシリンダ部及びピストン部を備えていて、このピストン部に同体状に支持され且つ、前側にチャック爪を形成され且つ、このチャック爪が前記シリンダ部に対する前記ピストン部の遊動により主軸半径方向に若干の遊動可能となされ且つ、全体が前記シリンダ部及び前記ピストン部を介して前後へ移動可能に案内されたコレットと、前記シリンダ部及び前記ピストン部を備え且つこのコレットを前後へ駆動するものとなされているコレット駆動部とを装設すると共に、このコレット駆動部の前側に主軸と同体状に固定された環状支持面部を設け、この環状支持面部の前面に、このコレットをこれの半径方向へ拡縮変形させるためのテーパ孔を具備したコレットガイドを任意な主軸半径方向の若干の変位可能に係着し、また前記環状支持面部と前記コレットガイドとの間に、前記コレットガイドを前記環状支持面部から離れる向きへ押圧するものとした圧縮スプリングと、コレットガイドを環状支持面部に対し任意な主軸半径方向へ円滑に変位させるためのボール案内手段とを装着するほか、前記圧縮スプリングは前記環状支持面部に形成されたスプリング装着穴の内方に装着されており、前記ピストン部が後側へ移動したときにコレットガイドの後面が圧縮スプリングの弾力に抗して後側へ変位され前記環状支持面部に圧接される構成となす。
【０００８】
この発明に於いて、軸状ワークを主軸に固定させる際、コレットを拡径状態として、これの内方に軸状ワークの一端部を差し込み、この一端部の端面に形成されたセンタ穴をセンタ部材の円錐状部の先端に押し当てるのであり、この状態の下で、コレット駆動部を作動させて、コレットを主軸後側へ駆動変位させる。この変位により、コレットはコレットガイドとの関係で縮径状態に変形されて軸状ワークの外周面を把持し、さらに軸状ワークのセンタ穴をセンタ部材の円錐状部に強く押し当てるものとなる。この押当て状態のとき、コレットは主軸半径方向へ比較的小さな力で変位する状態にあり、一方、センタ部材の円錐状部は軸状ワークのセンタ穴との係合作用により強制的に軸状ワークをこれのセンタ穴とセンタ部材とが同心となるように移動させようとするのであり、従って、軸状ワークはコレットの把持力に関連した過度の影響を受けることなく位置決めされ、センタ部材とコレットとにより軸状ワークのセンタ穴とセンタ部材とを同心となされた状態で締結状に把持されるものとなり、さらにコレットにより主軸との相対回転を確実に規制された状態となる。
【００１０】
さらには、コレットが軸状ワークを把持するときの、コレットガイドの主軸半径方向変位が円滑に行われるのであり、従って軸状ワークはコレットによる把持力の影響を受け難くなり正確にセンタ部材と同心に位置されるものとなる。また前記圧縮スプリングは外方を前記環状支持面部及び前記コレットガイドで覆われた状態となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明を実施した研削盤に関するものであり、図１はチャック装置及びこれに固定される軸状ワーク等の側面視断面図、図２はチャック装置を正面から見た図、図３はコレットを示しＡは平面図で、Ｂは正面図である。
【００１２】
図１に於いて、１は図示しない作業テーブルに支持された主軸台フレームで、２はこの主軸台フレーム１に回転駆動可能に支持された横向きの主軸である。主軸２の前部には、先部を円錐状となされたセンタ部材（主軸台センタ）３が同心状に固定されている。
そして、４は主軸台センタ３を取り巻くように配置されたコレットであり、５はこのコレット４を前後方向ｆ１へ駆動変位させるものとしたコレット駆動部である。
【００１３】
コレット４は、全体を円筒形状となし、図３等に示すように両端部間部分４ａの肉厚を他部分よりも小さくなし、前側適当長さ範囲に複数のスリットａを形成してスリット間部分をチャック爪４ｂ部となし、前端部外周面を雄テーパ面ｂとなし、後端部外周部を雄ねじ部４ｃとなすほか、最上部のスリットａの最奥部に案内用長孔ｃを設けたものとなしてある。
【００１４】
コレット駆動部５は主軸台センタ３やコレット４を取り巻く円筒形状となされてあって、主軸２の前端部端面ｄに嵌合部６ａ及びボルト７を介して固定された後端部材６、この後端部材６の前面側に固定されたシリンダ部７、及び、シリンダ部７内に前後移動可能に嵌挿されたピストン部８からなっている。
【００１５】
この駆動部５の各部を説明すると、シリンダ部７は、後端部材６に外筒部材９及び、後面部を具備した内筒部材１０をボルト１１、１２で固定すると共に、外筒部材９の前端面に前端部材１３をボルト１４で固定したものとなしてあり、またピストン部８はシリンダ部７の外筒部材９と内筒部材１０とで若干の遊動可能に案内される大径筒状部８ａと、前端部材１３の内孔部分で若干の遊動可能に案内される小径筒状部８ｂとを備えるほか、小径筒状部８ｂの内周面にコレット４の雄ネジ部４ｃを螺着される雌ネジ部８ｃを形成したものとなしてある。
【００１６】
この際、シリンダ部７の前端部材１３と、ピストン部８の小径筒状部８ｂとの間には、ピストン部８の主軸２回り変位を規制するためのピン部材１５が前端部材１３及びピストン部８に一線状に形成された直状孔内に相対摺動自在に嵌挿されている。ｅ１はピストン部８の後側に形成されたシリンダ室、ｅ２はピストン部８の前側に形成されたシリンダ室であり、ｇは圧力油の流通される油路である。そして、１６は前端部材１３の半径方向部位に形成された透孔に螺着した位置決めボルトであり、この位置決めボルト１６の先端小径部１６ａはコレット４の回り止め用長孔ｃに挿入されてコレット４のシリンダ部７に対する前後変位を許容して主軸２回りの相対回転を確実に規制するものとなされている。なお、１７は前端部材１３に装着されたＯリング、１８及び１９はピストン部８の大径筒状部８ａに装着されたＯリングである。
【００１７】
上記駆動部５の前側には環状支持面部２０が設けてあり、この支持面部２０は前端部材１３の前面側にボルト３０で主軸２と同体状に固定され、前面に平坦な支持面を形成されている。そして、この環状支持面部２０の前面側には、コレット４の雄テーパ面ｂに外嵌されるテーパ孔ｈを具備したコレットガイド２１が設けてある。
【００１８】
このコレットガイド２１は、環状支持面部２０上に於いて任意な主軸半径方向へ例えば０．５ｍｍ程度自由に変位し得るように装着するのであり、このため環状支持面部２０の外周縁近傍の複数箇所（図示例では３箇所）に径大頭部を有し案内軸部２２ａを具備したスタッドボルト２２を固設し、一方ではコレットガイド２１に、これらスタッドボルト２２に対応させてこれらスタッドボルト２２の案内軸部２２ａよりも少し大きな径で前記径大頭部よりも小さな径となされた透孔ｉを設け、これら透孔ｉに案内軸部２２ａを内挿している。この際、コレットガイド２１は環状支持面部２０に対し若干の前後移動可能となすのがよい。
【００１９】
環状支持面部２０の前面には環状溝ｊが形成してあり、この環状溝ｊの底面の特定半径周方向箇所に適当数のスプリング装着穴ｋを設け、これら装着穴ｋのそれぞれに圧縮スプリング２３を装着しており、これら圧縮スプリング２３の前端部に円環状の押し板２４を配置し、この押し板２４の前後移動を環状溝ｊの内周面に案内させている。
【００２０】
そして環状溝ｊ内の押し板２４の前面側にはボール案内手段２５が設けてあり、このボール案内手段２５はボール保持輪２７、及びこの保持輪２７に保持された多数のボール２８からなり、この際、これらボール２８は圧縮スプリング２３の弾力でコレットガイド２１の後面に押圧された状態となされる。３１は環状溝ｊに内嵌されたシール部材である。
【００２１】
２９は図示しない作業台に前後移動可能に支持された心押台センタであり、このセンタ２９は先部を円錐状となされている
【００２２】
次に上記研削盤のチャック装置の使用例及び作動について説明する。
チャック装置に把持される軸状ワークｗは任意なもので差し支えないが、この使用例では、外周面ｍをセンタレス加工により粗加工された後に、センタ穴修正機で各端面にセンタ穴ｎを修正されたものであって、センタ穴ｎの心と外周面ｍの心とが加工誤差に起因して合致しておらず、これらの心間距離が例えば０．１ｍｍであるものとする。
【００２３】
この軸状ワークｗをチャック装置に把握させる際は、図示しない油路を通じて一方のシリンダ室ｅ１に圧力油を供給し、他方のシリンダ室ｅ２内は大気に開放させる。これにより、ピストン部８は図１の中心線ＣＬより上側範囲に示すようにコレット４と共に主軸２前側ｆ１１へ向け移動される。この移動により、チャック爪４ｂ群は自身の弾性により拡径変形した状態となる。この状態の下で、軸状ワークｗの一端部をコレット４の内孔内に挿入し、この挿入された側のセンタ穴ｎに主軸台センタ３の円錐状部先端を嵌合させ、一方ではこの軸状ワークｗの他側のセンタ穴ｎに心押台センタ２９の円錐状部先端を嵌合させて強く押し当てる。これにより、軸状ワークｗは主軸台センタ３と心押台センタ２９のそれぞれの円錐状部の案内作用によりこれらセンタ３、２９とほぼ同心に位置調整された状態となる。
【００２４】
この後、油路ｇを通じて前記他方のシリンダ室ｅ２に圧力油を供給し、前記一方のシリンダ室ｅ１内を大気に開放させる。これによりピストン部８は図１の中心線ＣＬより下側範囲に示すようにコレット４と共に主軸２後側ｆ１２へ向け移動され、コレット４のチャック爪４群がコレットガイド２１のテーパ穴ｈ内を主軸後側ｆ１２へ移動する。
【００２５】
ピストン部８の主軸２後側ｆ１２への移動の初期には、コレット４の雄テーパ面ｂがテーパ穴ｈに圧接したときコレットガイド２１の後面がボール案内手段２５を介して圧縮スプリング２３の弾力で支持されるため、コレットガイド２１の後面は環状支持面部２０の前面に強く接するものとならない。またチャック爪４ｂ群は雄テーパ面ｂとテーパ穴ｈによる楔作用で縮径変形され軸状ワークｗの外周面ｍを適当な力で把持し、且つ、軸状ワークｗのセンタ穴ｎはピストン部８の後向き駆動力により主軸台センタ３の円錐状部先端に強く押圧されるものとなる。従って、軸状ワークｗは主軸台センタ３と心押台センタ２９によりこれらセンタ３、２９と同心となるように支持される傾向となり、一方、コレットガイド２１は軸状ワークｗの外周面ｍによりその主軸半径方向位置を規定される傾向となり、これら傾向の相互作用により、コレットガイド２１はボール案内手段２５に案内されつつ、コレットガイド２１の心が主軸台センタ３や心押台センタ２９の心に対しほぼ０．１ｍｍだけ離間するように相対変位するのである。
【００２６】
この際、ピストン部８がシリンダ部７に対し若干の遊動可能となされていること、及び、コレットガイド２１がボール案内手段２５により任意な主軸半径方向へ円滑に変位するように案内されていることにより、コレット４のチャック爪４ｂ群は比較的小さな力で主軸半径方向へ移動され、主軸台センタ３や心押台センタ２９に無理な力を及ぼすものとならない。
【００２７】
そしてピストン部８の主軸２後側ｆ１２への移動の後期には、ピストン部８の後向き駆動力が圧縮スプリング２３の弾力よりも大きくなり、コレットガイド２１はこれの心が主軸台センタ３や心押台センタ２９の心から主軸半径方向へほぼ０．１ｍｍ変位した状態でその後面を環状支持面部２０の前面の平坦な支持面に圧接される。この際、チャック爪４ｂ群は軸状ワークｗの外周面ｍ上をその把持状態摩擦力に抗して必要なだけ滑動して各部の相対位置が調整される。そして、シリンダ室ｅ２内の圧力油により、ピストン部８が移動端に達し、この状態ではコレットガイド２１の後面は環状支持面部２０の前面の平坦な支持面に強大な力で圧接され、またチャック爪４ｂ群は雄テーパ面ｂとテーパ穴ｈの楔作用による強大な縮径方向の力で軸状ワークｗの外周面ｍを把持した状態となり、軸状ワークｗはコレット４と主軸台センタ３で締結状に把持される。このとき軸状ワークｗの心は主軸台センタ３及び心押台センタ２９の心に正確に合致した状態となるのであり、実際には、例えば、主軸台センタ３の心とセンタ穴ｎの心との主軸半径方向の離間寸法は凡そ１〜３μｍ程度に収まるものとなり、実際上無視し得るものである。
【００２８】
ここまではセンタ穴ｎの心と外周面ｍの心とが合致していない軸状ワークｗをチャック装置に把持させる場合について説明したのであるが、センタ穴ｎと外周面ｍとが正確に同心となされた軸状ワークｗであっても、主軸台センタ３とコレット４とが何らかの原因で無視できない心ずれ状態となっている場合に於いては上記したところに準じた作用が得られるのであって、即ち、コレット４及び主軸台センタ３が軸状ワークｗを締結状に把持したとき、コレット４のチャック爪４ｂ群が軸状ワークｗの外周面ｍの主軸半径方向変位を許容するため、軸状ワークｗのセンタ穴ｎの心は主軸台センタ３の心と正確に合致された状態となる。
【００２９】
上記のようにチャック装置に軸状ワークｗを把持させた後は、主軸２に図示しないモータの回転動力を伝達させて軸状ワークｗを回転させ、これの外周面ｍに動力回転される研削砥石ｔを当接させることにより、その研削が開始される。この研削中には、軸状ワークｗに加工反力による回転力が作用し、軸状ワークｗを主軸２に対し回転させようとするが、この回転力は雄テーパ面ｂとテーパ穴ｈとの摩擦、コレットガイド２１と環状支持面部２０との摩擦、及び、位置決めボルト１６と案内用長穴ｃとの係止作用等により確実に支持されるものとなり、軸状ワークｗは主軸２と完全な一体状態を保持される。
チャック装置に把持された軸状ワークｗを取り外すときは、これをチャック装置に把持させるときの逆の手順を実施すればよい。
なお、上記実施例では研削盤に本発明を実施した場合を示したが、これに限定するものではなく、他の工作機械に実施することも差し支えない。
【００３０】
上記した本発明によれば、センタ部材を取り巻くように位置されたシリンダ部及びピストン部を備えていて、このピストン部に同体状に支持され且つ、前側にチャック爪を形成され且つ、このチャック爪が前記シリンダ部に対する前記ピストン部の遊動により主軸半径方向に若干の遊動可能となされ且つ、全体が前記シリンダ部及び前記ピストン部を介して前後へ移動可能に案内されたコレットと、前記シリンダ部及び前記ピストン部を備え且つこのコレットを前後へ駆動するものとなされているコレット駆動部とを装設したもので、チャック装置に軸状部材を把持させるとき、センタ部材に位置決めされる軸状ワークに、コレットの把持力と関連した主軸半径方向力の影響が過度に及ぶのを回避できるため、センタ孔と外周面とが同心でないような軸状部材であっても、或いはセンタ部材（主軸台センタ）とコレットとが正確な同心配置となっていなくても、簡易な操作により、この軸状部材をこれのセンタ孔とセンタ部材（主軸台センタ）とが正確な同心配置となるように且つ主軸との相対回転変位を規制するための大きな対抗力の得られるように強固に把持させることのできるものとなる。
【００３１】
またコレットが軸状ワークを把持するとき、コレットガイドの主軸半径方向変位が円滑に行われるため、軸状ワークのセンタ穴を従来よりも正確にセンタ部材と同心に位置させることができるのである。
またピストン部８の主軸２後側ｆ１２への移動の初期であってコレットガイド２１の心が主軸台センタ３や心押台センタ２９の心に対し相対変位するときにおいて、ピストン部と同体状に移動されるコレット４の雄テーパ面ｂがテーパ穴ｈに圧接したときコレットガイド２１の後面がボール案内手段２５を介して圧縮スプリング２３の弾力で支持されるようになるため、コレットガイド２１の後面が環状支持面部２０の前面に強く接するものとならない構造が得られるのである。
またピストン部８の主軸２後側ｆ１２への移動の後期には、シリンダ室ｅ２内の圧力油により、ピストン部８が移動端に達し、コレットガイド２１の後面が環状支持面部２０の前面に強大な力で圧接されるようになる。
さらには、圧縮スプリング２３の外方が環状支持面部２０及びコレットガイド２１で覆われたものとなすことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施した研削盤のチャック装置及びこれに固定される軸状ワーク等の側面視断面図である。
【図２】  前記研削盤のチャック装置を前面側から見た図である。
【図３】  前記研削盤のコレットを示しＡは平面図で、Ｂは正面図である。
【図４】  従来の研削盤のチャック装置周辺の側面視断面図である。
【符号の説明】
２  主軸
３  センタ部材
４  コレット
５  コレット駆動部
２０  環状支持面部
２１  コレットガイド
２３  圧縮スプリング
２５  ボール案内手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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