(57)【要約】【課題】ワークの両端部を加工する場合であってもワークを反転させることなくその両端部を正確に且つ作業効率を向上させることができるチャック機構およびそのチャック機構を備えた旋盤装置を提供することを課題とする。【解決手段】ワークＷが内部に挿入される筒状の回転体１０と、前記回転体１０を回転可能に支持する固定体２０と、前記ワークＷを前記回転体１０とともに回転可能に挟持させる挟持手段３０とを備えたチャック機構であって、前記挟持手段３０は、前記回転体１０の内部において回転軸線Ｌと離れる方向または回転軸線Ｌと近づく方向へ変位可能に配置されており、且つ外周面にテーパ面３１ａを有する第１爪部材３１と、前記回転体１０の側壁内に形成した空間１１において直線方向へ変位可能に配置されており、且つ前記第１爪部材３１のテーパ面３１ａと摺接したテーパ面３２ａを有するクランプリング３２とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが内部に挿入される筒状の回転体と、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、前記ワークを前記回転体とともに回転可能に挟持させる挟持手段とを備えたチャック機構であって、
前記挟持手段は、
前記回転体の内部において回転軸線と離れる方向または回転軸線と近づく方向へ変位可能に配置されており、且つ外周面にテーパ面を有する第１爪部材と、前記回転体の側壁内に形成した空間において直線方向へ変位可能に配置されており、且つ前記第１爪部材のテーパ面と摺接したテーパ面を有するクランプリングとを備えていることを特徴とするチャック機構。
【請求項２】
請求項１に記載のチャック機構であって、
前記第１爪部材を前記回転軸線と離れる方向へ付勢させる弾性部材を備えていることを特徴とするチャック機構。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか１項に記載のチャック機構であって、
前記空間の内部に油を供給することで前記クランプリングを変位させることを特徴とするチャック機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のチャック機構であって、
前記第１爪部材は、前記回転軸線側の端部に第２爪部材を有するとともに、前記第２爪部材を介して前記ワークを挟持することを特徴とするチャック機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のチャック機構であって、
前記第１爪部材を前記回転体の回転軸線に対して放射状に取り囲むように複数配置し、
前記各第１爪部材は、前記ワークの外周に対して放射状に押圧することで前記ワークを挟持することを特徴とするチャック機構。
【請求項６】
請求項５に記載のチャック機構であって、
前記クランプリングは、前記回転軸線を中心とするリング形状に形成してあり、且つ前記複数の第１爪部材のテーパ面と同時に摺接する複数のテーパ面を有することを特徴とするチャック機構。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のチャック機構を備えた旋盤装置であって、
第１旋削手段と、前記第１旋削手段に対して前記チャック機構を介して対向するように第２旋削手段とを備え、
前記第１旋削手段と前記第２旋削手段とは、前記挟持手段によって外周面を挟持されたワークの両端から旋削することを特徴とする旋盤装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャック機構およびそのチャック機構を備えた旋盤装置に関し、詳しくは柱状または筒状のワークの外周面をチャック機構によって挟持し、その挟持した状態でワークの軸方向両端部を同時に旋削する旋盤装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、柱状または筒状のワークの軸方向両端部に切削、研削などの加工を加える場合、例えば旋盤を使用して加工する方法が知られている。この加工方法では、旋盤のチャック機構によってワークの軸方向両端部の一端側を挟持し他端側を加工していた。そして加工が終了すると、従業者はワークをチャック機構から取り外して反転させて他端側を再度チャック機構に挟持させて先ほどと同様にして一端側を加工していた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開昭４８−３０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した加工方法を使用してワークを加工すると、以下に記す問題点を有していた。
第１の問題点として、従業者がワークを反転させて再度チャック機構に挟持させているため、反転作業に時間を要していた。そのため作業効率が低下していた。
また第２の問題点として、従業者がワークを反転させて再度チャック機構に挟持させているため、反転の前後でワークの回転軸線（回転軸芯）がずれることがあった。そのため反転後にワークを加工する際にワークに誤差が生じることがあった。
また第３の問題点として、従業者がワークの両端部で同じ加工作業を繰り返すため加工工数が２倍必要だった。そのため作業効率が低下していた。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ワークの両端部を加工する場合であってもワークを反転させることなくその両端部を正確に且つ作業効率を向上させることができるチャック機構およびそのチャック機構を備えた旋盤装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのチャック機構である。
請求項１に記載のチャック機構は、ワークが内部に挿入される筒状の回転体と、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、前記ワークを前記回転体とともに回転可能に挟持させる挟持手段とを備えたチャック機構である。そして前記挟持手段は、第１爪部材とクランプリングとによって構成されている。第１爪部材は、前記回転体の内部において回転軸線と離れる方向または回転軸線と近づく方向（以下、この方向を「半径方向」と記す）へ変位可能に配置されており、且つ外周面にテーパ面を有している。またクランプリングは、前記回転体の側壁内に形成した空間において直線方向へ変位可能に配置されており、且つ前記第１爪部材のテーパ面と摺接したテーパ面を有している構成である。この構成によれば、前記クランプリングのテーパ面を前記第１爪部材のテーパ面へ摺動させながら押し込み変位させることによって、前記第１爪部材を前記半径方向の内側へ変位させることができる。そのためワークを回転体の内部に挿入した状態で、挟持手段によってワークの外周面を挟持しながらワークを回転させることができる。したがってワークの端面を挟持することなくワークを回転させることができる。
【０００７】
また本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのチャック機構である。
請求項２に記載のチャック機構は、請求項１に記載のチャック機構であって、前記第１爪部材を前記回転軸線と離れる方向へ付勢させる弾性部材を備えている構成である。この構成によれば、ワークを挟持するときのみ弾性部材の付勢力に抗して第１爪部材を回転軸線と近づく方向へ力を作用させればよい。そしてワークを挟持状態から解放状態へと移行させる場合には、第１爪部材を回転軸線と近づく方向へ作用させた力を解除すれば弾性部材の付勢力によってワークを解放させることができる。そのため簡単な構成でワークを挟持および挟持の解放をすることができる。
【０００８】
また本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりのチャック機構である。
請求項３に記載のチャック機構は、請求項１〜２のいずれか１項に記載のチャック機構であって、前記空間の内部に油を供給することで前記クランプリングを変位させる構成である。この構成によれば油圧によって簡単にクランプリングを変位させることができる。
【０００９】
また本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりのチャック機構である。
請求項４に記載のチャック機構は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のチャック機構であって、前記第１爪部材は、前記回転軸線側の端部に第２爪部材を有するとともに、前記第２爪部材を介して前記ワークを挟持する構成である。この構成によれば異なるサイズのワークを挟持したい場合であっても、第２爪部材のサイズを変更すれば第１爪部材のサイズを変更する必要はない。例えば、大きいサイズのワークを挟持したい場合には第２爪部材のサイズを小さいものに取り替えればよい。そのため簡単な構成で各種サイズのワークを挟持することができる。
【００１０】
また本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりのチャック機構である。
請求項５に記載のチャック機構は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のチャック機構であって、前記第１爪部材を前記回転体の回転軸線に対して放射状に取り囲むように複数配置している。そして前記各第１爪部材は、前記ワークの外周に対して放射状に押圧することで前記ワークを挟持する構成である。この構成によれば、ワークは外周面から均等に力を受けて挟持される。そのためワークの回転軸線がずれることなく安定してワークを回転させることができる。
【００１１】
また本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりのチャック機構である。
請求項６に記載のチャック機構は、請求項５に記載のチャック機構であって、前記クランプリングは、前記回転軸線を中心とするリング形状に形成してあり、且つ前記複数の第１爪部材のテーパ面と同時に摺接する複数のテーパ面を有する構成である。この構成によれば、クランプリングのテーパ面と複数の第１爪部材の各テーパ面はそれぞれ対応するように設けてある。そのためクランプリングを変位させることによって複数の第１爪部材を同時に変位させることができる。そのためテーパリングによって各第１爪部材を同量変位させることができる。したがってワークの安定挟持に繋げることができる。
【００１２】
また本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの旋盤装置である。
請求項７に記載の旋盤装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のチャック機構を備えた旋盤装置であって、第１旋削手段と、前記第１旋削手段に対して前記チャック機構を介して対向するように第２旋削手段とを備えている。そして前記第１旋削手段と前記第２旋削手段とは、前記挟持手段によって外周面を挟持されたワークの両端から旋削する構成である。この構成によれば、ワークの軸方向両端部を同時に加工することができる。そのため作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明のチャック機構４０を備えた旋盤装置１の正面図である。なおチャック機構４０のみ断面図の状態で記載している。図２は、本発明のチャック機構４０を備えた旋盤装置１の側面図である。図３は、本発明のチャック機構４０の拡大図である。図４は、本発明のチャック機構４０の中心を回転軸線Ｌに対して垂直に交わる面で切った断面図（図１における、Ａ−Ａ断面図）である。図５は、本発明のチャック機構４０における第１爪部材３１および第２爪部材３５の拡大図であり、各爪部材３１、３５の変位状態がワークを挟持していない場合の変位状態について説明する図である。図６は、本発明のチャック機構４０における第１爪部材３１および第２爪部材３５の拡大図であり、各爪部材３１、３５の変位状態がワークを挟持している場合の変位状態について説明する図である。
【００１４】
まず旋盤装置１の全体構成について説明する。図１の正面図および図２の側面図に示すように、旋盤装置１は基台５０と、その基台５０の上面に設けられたチャック機構４０と、そのチャック機構４０を介して対向するように設けられた第１旋削手段７０と第２旋削手段８０と、回転駆動手段６０とによって大別されて構成されている。以下に、これら各構成について図３〜６を参照してそれぞれ説明する。
【００１５】
チャック機構４０（図３、図６参照）は、ワークＷが内部に挿入される筒状の回転体１０と、その回転体１０を回転可能に支持する固定体２０と、ワークＷを回転体１０とともに回転可能に挟持させる挟持手段３０とによって構成されている。回転体１０は回転軸線Ｌ方向に貫通する中空部を有し、この中空部の中にワークＷを挿入する。この中空部の内壁には第１凹面１４ａを凹底面とする第１凹部１４が設けてある。さらに、この第１凹面１４ａには第２凹面１５ａを凹底面とする第２凹部１５が設けてある。そして、第１凹部１４には後述する第１爪部材３１が嵌合するように、また第２凹部１５には後述する第１爪部材３１の突部３１ｆが嵌合するようになっている。また回転体１０はプーリ１３の内部に配置されており、プーリ１３の回転に伴って一体となって回転する構造である。固定体２０も回転体１０と同様に回転軸線Ｌ方向に貫通する中空部を有し、その中空部には、回転体１０がテーパベアリング５１（外輪５１ａ、コロ５１ｂ、内輪５１ｃ）により回転可能に支持されている。また挟持手段３０は、第１爪部材３１とクランプリング３２とによって構成されている。
【００１６】
第１爪部材３１（図３、図６参照）は、ワークＷを挟持する側の面３１ｂ（以下、「挟持面３１ｂ」と記す）は、その反対面（以下、「反挟持面３１ｃ」と記す）と比較して回転軸線Ｌ方向に張り出しており、この張り出しによって外周面にテーパ面３１ａ、３１ａを２面形成している。また反挟持面３１ｃから円筒状に突出した突部３１ｆが形成してある。また挟持面３１ｂと反挟持面３１ｃに対して垂直に貫通するとともに突部３１ｆの円筒内に至るように一体となった貫通孔３１ｄ（図３、図６において、係止ボルト３３が貫通孔３１ｄへ挿入されている）が形成してある。そして、弾性部材３４（以下、「コイルスプリング３４」と記す）を外周に配置した係止ボルト３３（例えば、六角穴付きボルト）を挟持面３１ｂ側から貫通孔３１ｄへ貫通させ係止ボルト３３の先端を回転体１０の内面へ係止させる。すなわち係止ボルト３３をコイルスプリング３４へ挿入した状態で第１爪部材３１の挟持面３１ｂ側から貫通孔３１ｄへ挿入して、係止ボルト３３の先端を回転体１０の内壁にボルト止めしている状態である。ここで係止ボルト３３と回転軸線Ｌは垂直となるように設定される。また反挟持面３１ｃ側の貫通孔３１ｄの周縁部には鍔３１ｅが形成してある。そのためコイルスプリング３４座は鍔３１ｅと係止ボルト３３の頭部３３ａにそれぞれ当接している。また第１爪部材３１は、回転軸線Ｌ側の端部（図３、図６において、挟持面３１ｂ側の端部）に第２爪部材３５を備えている。そして第１爪部材３１と第２爪部材３５とは、図示しないが接合手段（例えば、ボルト接続など）によって一体となるように接合されている。また第２爪部材３５の第１爪部材３１と当接する側の面には凹部３５ａが形成してあり、係止ボルト３３の頭部３３ａを嵌合可能となっている。このようにして第１爪部材３１と第２爪部材３５とは一体状態で、係止ボルト３３とコイルスプリング３４とによって回転体１０の内壁から配吊状態となり回転体１０の内側（筒状の内部）における半径方向（図３において、上下方向）を変位可能となっている。また、このように第２爪部材３５を設けておけば、ワークＷのサイズが異なる場合であっても第１爪部材３１を取り替えることなく第２爪部材３５を取り替えるのみで各種サイズのワークＷに対応可能となる。また第１爪部材３１と第２爪部材３５とは、図４に示すように回転軸線Ｌを中心に放射状に６０度の等間隔を有するように複数配置（図４において、６本配置）されている。
【００１７】
クランプリング３２は、回転軸線Ｌを中心とするリング状に形成された部材であり左右対照に一対配置されている。また、クランプリング３２の一端（第１爪部材３１側の端部）には複数のテーパ面３２ａを形成し他端（回転体１０の両端部側）には周縁状にシール部３２ｂを有している。ここで複数のテーパ面３２ａとは、複数の第１爪部材３１のテーパ面３１ａを同時に摺接させるためのテーパ面３２ａである。そのため本実施例の場合では、第１爪部材３１を６本設けているため、クランプリング３２のテーパ面３２ａは回転軸線Ｌを中心に放射状に６０度の等間隔を有するように６面配置されている。またクランプリング３２は、回転体１０の側壁内に形成した空間１１を直線方向（図３において、回転軸線Ｌと平行方向）に変位可能に配置されている。そのためクランプリング３２の変位によって第１爪部材３１のテーパ面３１ａを摺動させて第１爪部材３１を半径方向の内側へ変位させることができる。すなわちクランプリング３２の直線方向の移動を第１爪部材３１の半径方向への移動へと変換できる。また、この空間１１はクランプリング３２に形成されたシール部３２ｂによって第１空間１１ａと第２空間１１ｂとに分割されている。また第１空間１１ａには第１配管１２ａが接続され、第２空間１１ｂには第２配管１２ｂが接続されている。そして各配管１２ａ、１２ｂの他端は、油圧ユニット（図示しない）に接続されている。そして各配管１２ａ、１２ｂ内部に油圧差を設けることによって、クランプリング３２を空間１１内部で変位させることができる。なお、この図３において、各構成機器は左右対象であり且つ上下対照の構造となっていることは言うまでもない。
【００１８】
第１旋削手段７０および第２旋削手段８０（図１参照）は、刃物、刃物台、刃物台送り機構などからそれぞれ構成されている。そして第１旋削手段７０および第２旋削手段８０は回転軸線Ｌ上にチャック機構４０を介して対向するように基台５０上面に配置されている。なお、刃物台送り機構によって、刃物台は基台５０上面を水平方向および垂直方向に移動可能となっている。
【００１９】
回転駆動手段６０（図２参照）は、例えばモータであり回転軸にプーリ６１を有している。この回転駆動手段６０のプーリ６１と回転体１０の外周面のプーリ１３とは、回転伝達手段（例えば、Ｖベルト）６２を介して接続してある。そのため回転駆動手段６０の回転は、回転伝達手段６２を介して回転体１０へ伝達される。もちろん回転伝達手段６２はＶベルトに限られるものでなく、チェーンであっても構わない。その場合にはプーリ１３、６１の代わりにスプロケットなどを使用する。
【００２０】
続いて、この旋盤装置１を使用してワークＷを挟持する方法について説明する。なお図５はワークＷを挟持していない状態を表しており、図６はワークＷを挟持している状態を表している。まず図５に示す状態では、第１配管１２ａ内の油圧を第２配管１２ｂ内の油圧より高めた状態にする。このようにすればクランプリング３２は油圧の低い側に変位していく。すなわちクランプリング３２は第１の空間１１ａ側から第２空間１１ｂ側へ向けて移動（図５において、右方向へ移動）する。この状態ではクランプリング３２のテーパ面３２ａから第１爪部材３１のテーパ面３１ａに対して押込力などは作用していない。そのため第１爪部材３１の反挟持面３１ｃと第１凹部１４の凹底面１４ａとは当接状態であり、また第１爪部材３１の突部３１ｆの端面３１ｇと第２凹部１５の凹底面１５ａとは当接状態であり、係止ボルト３３の頭部３３ａの端部は、第２爪部材３５の凹部３５ａに嵌合されている。そして第２爪部材３５とワークＷとの間には隙Ｃを有している。この隙Ｃからも明らかなように、この状態でワークＷは挟持されていない。
【００２１】
次に図６に示す状態では、図５に示した油圧状態と逆にして第１配管１２ａ内の油圧を第２配管１２ｂ内の油圧より低めた状態にする。このようにすればクランプリング３２は油圧の低い側に変位していく。すなわちクランプリング３２は第２の空間１１ｂ側から第１空間１１ａ側へ向けて移動（図６において、左方向へ移動）する。この状態ではクランプリング３２のテーパ面３２ａから第１爪部材３１のテーパ面３１ａに対して押込力が作用する。このように押込力が作用すると、第１爪部材３１は回転軸線Ｌ方向（図６において、下方向）に向けて押し込まれていく。なお、このように第１爪部材３１を回転軸線Ｌ方向に向けて押し込むためには、コイルスプリング３４を縮める必要があり、クランプリング３２はコイルスプリング３４の弾性力に勝る押込力を必要とする。このように第１爪部材３１を押し込んでいくと、第２爪部材３５の先端がワークＷを押し込んでいき隙Ｃをつめる。既に説明したように第１爪部材３１、第２爪部材３５は放射状に複数配置されており、各々の爪部材３１、３５の変位はクランプリング３２を介して同期するためにワークＷには放射状に押し込み力が作用して、結果的にワークＷは挟持されることになる。もちろん各第１爪部材３１ごとに使用されるコイルスプリング３４の各種特性は同一であるとういことは言うまでもない。
【００２２】
また、このようにワークＷを挟持した状態（図６の状態）からワークＷを挟持していない状態（図５の状態）に戻すには、図５に示した油圧状態にすればよい。そうすればコイルスプリング３４の弾性力によって第１爪部材３１と第２爪部材３５は半径方向の外側（図５において、上側）へ戻される。
【００２３】
以上のように、本旋盤装置１によればワークＷの掴みかえを行うことなく、ワークＷの軸方向両端部を同時に加工することができる。また掴みかえを行わないため、ワークＷの端面平行度を向上させることができる。またワークＷの端面と内径の直角度を向上させることができる。またワークＷの外径と内径の偏肉について同精度に仕上げることができる。また第１爪部材３１は回転体１０の第１凹部１４と嵌合状態で摺動するため、第１爪部材３１は回転体１０に対して回転軸線Ｌ方向のブレを発生させないようにすることができる。また同様に第１爪部材３１の突部３１ｆは回転体１０の第２凹部１５と嵌合状態で摺動するため、第１爪部材３１は回転体１０に対して回転軸線Ｌと垂直方向（図４において、両矢印方向）のブレを発生させないようにすることができる。そのため第１爪部材３１は回転体１０に対して節度感よく支持された状態となりワークＷの安定挟持に繋げることができる。
【００２４】
また本発明のチャック機構４０は、実施例で説明した構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施例では、第１爪部材３１と第２爪部材３５とは、回転軸線Ｌを中心に放射状に６０度の等間隔を有するように６本配置されている例を説明した。しかし、これに限定されるものでなく１本、２本、３本、４本でも構わない。
【００２５】
また本発明のチャック機構４０は、左右１対のクランプリング３２によって６本の第１爪部材３１を左右方向からそれぞれ押し込む構成を説明した。しかし、これに限定されるものでなくクランプリング３２の代わりに６本の第１爪部材３１ごとに対応する押込体を設ける構成でも構わない。その場合にはチャック機構４０には、左右併せて１２個の押込体が必要となる。そして油圧によって各押込体は同期状態で変位される構成となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明のチャック機構４０を備えた旋盤装置１の正面図である。
【図２】図２は、本発明のチャック機構４０を備えた旋盤装置１の側面図である。
【図３】図３は、本発明のチャック機構４０の拡大図である。
【図４】図４は、本発明のチャック機構４０の中心を回転軸線Ｌに対して垂直に交わる面で切った断面図（図１における、Ａ−Ａ断面図）である。
【図５】図５は、本発明のチャック機構４０における第１爪部材３１および第２爪部材３５の拡大図であり、各爪部材３１、３５の変位状態がワークを挟持していない場合の変位状態について説明する図である。
【図６】図６は、本発明のチャック機構４０における第１爪部材３１および第２爪部材３５の拡大図であり、各爪部材３１、３５の変位状態がワークを挟持している場合の変位状態について説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１        旋盤装置
１０      回転体
１１      空間
２０      固定体
３０      挟持手段
３１      第１爪部材
３１ａ    テーパ面
３２      クランプリング
３２ａ    テーパ面
３４      弾性部材（コイルスプリング）
３５      第２爪部材
４０      チャック機構
７０      第１旋削手段
８０      第２旋削手段
Ｌ        回転軸線
Ｗ        ワーク
【図１】
2006035357.tif 000003
【図２】
2006035357.tif 000004
【図３】
2006035357.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006035357.tif 000007
【図６】
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