(57)【要約】【課題】本発明は腐食性及び浸透性の強いクーラント液影響を受けず、また内部の流体が外部に流出しないチャックを提供することを課題とする。【解決手段】チャック本体９内部に一体化した肉薄部４を設け、内部に密封された流体３からの圧力によって、薄肉部４を変形させて、貼付皿２を把持する。肉薄部４は、チャック本体９と一体化されているので高圧が加わっても外部に漏れることは無い。【選択図】    図１
2004291196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械のチャックにおいて、
内部に流体を密封した把持手段と、
前記把持手段と一体化しており、該把持手段内部の流体からの圧力によって変形する薄肉手段と、
を備えることを特徴とするチャック。
【請求項２】
前記把持手段内部の流体に対して圧力を加えるピストン手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のチャック。
【請求項３】
前記ピストン手段は、前記把持手段内部の流体に対して圧力を加える部分の面積が、チャック外部から圧力を受ける部分の面積より小さいことを特徴とする請求項２に記載のチャック。
【請求項４】
前記把持手段内部の流体に対して圧力を加える圧力ネジ手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のチャック。
【請求項５】
前記肉薄手段を複数備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のチャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械加工分野や精密測定分野等で用いられる工作機械や測定機械に、ワークや工具を装着する為に用いられるチャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械等で用いられるチャックとしては、油圧チャック、エアチャック、コレットチャック等が従来から知られている。
油圧チャックやエアチャックの例としては、例えば特許文献１のものがある。
【０００３】
図６に特許文献１のチャックの正面断面図、図７に図６の側面図、図８に図６の要部上視図を示す。
同図において、チャック本体１０３はスピンドル１０１の先端に固着されており、油圧によってプランジャ１０２を前後に動作することにより、チャックマスタージョー１０４に取り付けた３つの爪１０５を開閉させて爪１０５でワークを把持する。
【０００４】
またコレットチャックの例としては、例えば特許文献２のものがある。
図９に特許文献２のコレットチャックの構成を示す。
同図のコレットチャック１１１は、スピンドル１１２に取り付けられ、コレットチャック１１１をピストンとして構成されたコレット開閉装置１１３の前後動作により前後させ、コレット１１４の摺動によりコレット１１４を開閉してスピンドル１１２のテーパ部に嵌め込んだワークを把持する。
【０００５】
また液圧式チャック装置としては、特許文献３や特許文献４の発明がある。
図１０に従来の液圧チャックの構成の概略を示す。
円筒状のチャック本体１２１には膨張リング１２９が装着されており、これは固定リング１２８により固定されている。ワークや工具等の被把持体はこのチャック本体１２１に微小隙間を有した形で嵌め込まれる。
【０００６】
チャック本体１２１には内部に空間部があり、そこに油等の流体１２２が充填されており、シール１２５及び圧力ネジ１２６により圧力１２３を発生させると、膨張リング１２９を半径方向に膨張部分１２４のように弾性変形して、被把持体であるワークまたは工具との隙間を無くして押圧固定する。
【０００７】
【特許文献１】
実開平１−１５６８０５号公報（第６頁、第１図、第２図、第３図）
【特許文献２】
実開平１−１０１７１１号公報（第６−７頁、第２図）
【特許文献３】
特公昭３８−２４２９０号公報（第２頁、第１図）
【特許文献４】
実開平５−９３７０５号公報（第３頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のチャックには以下のような問題点がある。
油圧チャックやエアチャックは、腐食性や浸透性が強いクーラント液を用いると、マスタージョー１０４とプランジャ１０２の間隙にクーラント液が浸透して固着してしまい、動作不良を起こす。また、コレットチャックの場合は、コレットチャック１１１とスピンドル１１２の間隙にやはりクーラント液が浸透し固着してしまう為、ワークを把持した際ワークが振れてしまい精度上不良が生じる。
【０００９】
液圧チャックの場合には、腐食性や浸透性が強いクーラント液を用いてもこのような問題は生じないが、従来の液圧チャックでは、ワークや工貝等の被把持体の内径部とチャック装置のチャック筒部の間でのみ連結係合するため、被把持体の側端面に倒れを生じたままで把持される場合も多く、被把持体を正確にセッティングし難いという問題点がある。
【００１０】
また、チャック装置の構造がチャック本体１２１、固定リング１２８及び膨張リング１２９から構成されているので、押圧力がかかった時に膨張リング１２９とチャック本体１２１との間に隙間が生じて、内部の液体１２２が漏れてしまう。これにより押圧力が減少し、ワークや工具等の被把持体の把持精度がバラツクという問題点がある。
【００１１】
更に、液圧チャックの製造において、チャック本体１２１、固定リング１２８及び膨張リング１２９の部品に高精度な加工が求められる為、各部品の製作は難易度が高くなるので、液圧チャックは高価なものになってしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、腐食性及び浸透性の強いクーラント液を使う際、クーラント液の影響を受けず、また把持力の調整が可能で、高精度な把持が長時間可能となるチャックを提供することを課題とする。
【００１２】
また剛性が高く、被把持体を正確にかつ容易に把持することができ、かつ高精度に能率よく位置決めできる、チャックを提供することを課題とする。
更に安価に製造が可能なチャックを提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による工作機械のチャックは、把持手段及び薄肉手段を備える。
把持手段は、内部に流体を密封した構成を持つ。
薄肉手段は、前記把持手段と一体化しており、該把持手段内部の流体からの圧力によって変形する。
【００１４】
これにより、前記流体に圧力が加わると前記肉薄手段が変形して被把持体を把持する。また、この時、流体に加える圧力によって、把持力を調整することが出来、また肉薄手段は、把持手段と一体化しているので圧力を加えても内部の流体が外部に漏れることはない。
【００１５】
また前記把持手段内部の流体に対して圧力を加えるピストン手段若しくは圧力ネジ手段を備える構成とすることが出来る。
この場合、ピストン手段若しくは圧力ネジ手段に加える圧力を制御することによって把持力を調節することが出来る。
【００１６】
また前記ピストン手段は、前記把持手段内部の流体に対して圧力を加える部分の面積が、チャック外部から圧力を受ける部分の面積より小さいこと構成とすることが出来る。
これによって、ピストン手段に小さな圧力を加えれば前記肉薄手段を変形させて被把持体を把持することが出来る。
【００１７】
また前記肉薄手段を複数備え、複数の線接触にて被把持体をより精度良く把持することが出来る構成とすることも出来る。
また本発明のチャックは、外周に可動部が無い為、腐食性及び浸透性の強いクーラント液を用いても、把持力の調整が可能で高精度な把持が長時間行なうことが出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の実施形態のチャックの構成を示す断面図である。尚図１は、ワーク１をワックスで貼り付けた貼付皿２をチャックで把持した場合を示している。
【００１９】
第１の実施形態のチャックは、把持部のチャック本体と一体化した薄肉部を設け、これを内部に密閉した流体により内側より膨張させることによって、微小隙間にて嵌合しているワークを貼り付けた貼付皿を薄肉の把持部の外径膨張により高精度に把持する構成となっている。この構成によって、被把持体を把持する力を流体に加える圧力で調節することが出来る。また、薄肉部はチャック本体と一体化しているので流体に大きな圧力を加えても、その圧力によってチャック内部の流体が外部に漏れることはない。
【００２０】
図１に示した第１の実施形態のチャックは、チャック本体９とチャックフタ１５をボルト１７でネジ止めする構成となっている。そして、チャックフタ１５からチャック本体１の先端部２１まで内部に細径部８を設け、チャック本体９の先端部２１に薄肉部４を構成する。この時先端部２１はやや厚くする。チャック本体１とチャックフタ１５の間にはＯリング１４が設けてあり、チャック本体１とチャックフタ１５との間の隙間から内部の流体物が外部に流出するのを防いでいる。尚Ｏリング１８は、チャックと不図示の配管を接続した際に、チャックフタ１５と配管の間から流体３が漏れないようにするために設けてある。
【００２１】
チャックフタ１５には油導入口１６が配設されており、この油導入口１６から油等の流体３をチャック本体内９に充填する。
そしてこの油導入口１６に不図示の配管を接続して、チャックフタ１５の油導入口１６より高圧の流体３をチャック本体９内に導入する。この不図示の配管から流体３にＣ方向に圧力を加えると、薄肉部４に内側より圧力が加えられる。その結果、薄肉部４がＡ方向に変形し、先端部２１が膨張して貼付皿２との隙間が無くなることにより、貼付皿２は把持される。逆に流体の圧力が小さくなれば、先端部２１はＢ方向に変形して貼付皿２に対する把持力は小さくなる。よって配管に設けられた不図示の圧力制御弁によって、流体に加える圧力を変化させれば、所望の把持力によって貼付皿２を把持することが出来る。
【００２２】
また薄肉部４は、チャック本体１と一体化しているので、流体に大きな圧力を加えても、流体３がチャックの外部に流出することは無く、精度の高い把持力を維持することが出来る。
次に第２の実施形態のチャックについて説明する。
【００２３】
図２は、第２の実施形態のチャックの構成を示す断面図である。尚図２では、図１と実質的に同一機能を有する構成要素に対しては、同一の番号が付されている。
第２の実施形態のチャックは、チャック本体１内部に、ピストン１１を備え、このピストン１１によって、内部の流体３に圧力を与えて薄肉部４を変形させる構成となっている。
【００２４】
図２のチャックは、Ｏリング６とバックアップリング７及びピストンシール１２を嵌合したピストン１１が、ピストン先端部５がチャック本体９に設けられた細径部８に挿入される形でチャック本体９に嵌合され、ピストン１１がＺＡ、ＺＢ方向に摺動可能な構成を持つ。
【００２５】
細径部８薄肉部４とピストン先端部５との間には、ピストン１１内に設けられた流体導入部２０から流体３が充填され、栓１３によって封入されている。そして、Ｏリング６及びバックアップリング７によって、この流体３の皿バネ１０側への漏れを防止している。
【００２６】
またチャック本体９とピストン１１との間に皿バネ１０を、チャックフタ１５とチャック本体９をボルト１７で締め付けることにより狭持する。これによって、ピストン１１は皿バネ１０により常時、ＺＡ方向に押圧されている。またＯリング１４をチャック本体９とチャックフタ１５の間へ挿入して、流体の外部への漏れを防止し、更にシール１２によって、皿バネ１０側への漏れを防止する。
【００２７】
このような構成のチャックに対して、油導入口１６に不図示の配管を接続して、チャックフタ１５の油導入口１６より低圧の油等の流体をチャック本体９内に導入し、流体によってピストン１１に圧力を加える。
ピストン１１に加えられた圧力は、不図示の配管から圧力が加わるピストン１１の太径と内部の流体３に圧力を伝えるピストン先端部５の細径の割合に応じた比率の増圧機構により増圧されて、流体３によって薄肉部４に対して内側より加えられる。その結果、薄肉部４が膨張してＡ方向に変形し、貼付皿２が把持される。逆に流体によるピストン１１への圧力が小さくなれば、先端部２１はＢ方向に変形して貼付皿２に対する把持力は小さくなる。よって配管に設けられた不図示の圧力制御弁によって、流体に加える圧力を変化させれば、所望の把持力によって貼付皿２を把持することが出来る。
【００２８】
上記したピストン１１の太径：細径の比が１１．４：１とすれば、配管内の流体の圧力は、薄肉部４に加わる圧力の１／１１．４で良いので、例えば図１に示したチャックでの流体の圧力を４００ｋｇ／ｃｍ２  とすれば、図２のチャックで配管からピストン１１に加える圧力は３５ｋｇ／ｃｍ２  程度の低圧で良い。よって効率が良く、且つ配管外れ等の事故の際も低圧なので図１の構成より安全性が高い。
【００２９】
図３は、図２に示したチャックをスピンドルに装着した場合の構成を示す図である。
同図において、チャック３１はスピンドル３２にボルト１９によって固定されている。またスピンドル３２はベアリング３３により回動自在に支持されている。また、ワーク１にクーラント液４０が供給できるように、チャック３１の周辺には、クーラントノズル４１が配設されている。チャック３１には、不図示の回転継手によって配管と接続されており、この配管からの低圧の流体をチャック３１に導入し、流体によって加えられる圧力によってチャック３１は貼付皿３１を把持する。
【００３０】
図３において、不図示のモータ及びベルトにより回転力を与えると、スピンドル３２及びチャック３１が回転し、チャック３１に把持されているワーク１が主軸台３４の軸心上で回転する。
この状態において、クーラント液４０をワーク１に供給しながら、工具や回転砥石等をワーク１に接触させればワーク１を所望の形に成形加工することができる。
【００３１】
このように、図２に示したチャックを用いた場合、薄肉部の内部に密閉されている流体により、薄肉部を均等に外側へ膨張させることができ、貼付皿２を振れ精度良く把持することができる。また、チャックに加える圧力を制御することによって把持力の調整が可能である。よって、このチャックを用いてワークや工具を把持して加工を行なえば、良質な加工品を提供する事ができる。
【００３２】
また、チャックの外周に可動部が無い為、腐食性や浸透性のあるクーラントを使用しても影響が無く、長寿を長く保てる。また遠心力の影響を受けず、高速回転にも対応可能である。
更に、チャックに導入される流体は低圧なので、事故の時でも安全性が高い。また低圧なので、取り扱いが平易であり、修理やメンテナンスを容易に行なうことが出来る。
【００３３】
またチャックに導入される流体は低圧な為、接続に用いる回転継手に安価なものを用いることが出来る。
次に第３の実施形態のチャックについて説明する。
図４は第３の実施形態のチャックの構成の概略を示す断面図である。
【００３４】
第３の実施形態のチャックは、２箇所の薄肉部を持つ構成となっている。これにより、被把持体を線接触によって把持する。
図４において、チャック本体４１には、圧力軸４７が装着固定されており、チャック本体４１と圧力軸４７との間には空間部が形成されている。またチャック本体４１の内面部には円周上に２箇所の薄肉部４４−１、４４−２が形成されている。
【００３５】
空間部には非圧縮性の液体等の流体４２が充填されており、圧力軸４８の軸心のネジ部に、シール４６が先端部に装着された圧力ネジ４７が回転自在に装着されている。この圧力ネジ４７により、非圧縮性の流体４２をチャック内に密封している。
【００３６】
このような構成において、ワークや工具等の被把持体の内径部をチャック本体４１に装着して、圧力ネジ４７下端部にある不図示の六角穴もしくはプラス・マイナス用ドライバ用の溝を工具等を用いて回転させることにより、非圧縮性の流体４２に圧力４３を発生させる。
【００３７】
発生した圧力４３はチャック本体４３の内面部に一様に圧力が加えられ、チャック本体４１の薄肉部４４−１、４４−２は半径方向の外側に、膨張部４５−１、４５−２のように弾性変形する。
これにより、ワークや工具等の被把持体を、膨張部４５による複数の線接触によって固定できるため、被把持体を正確にかつ容易にセッティングすることが出来、被把持体の位置決めチャッキングを高精度に行なえる。
【００３８】
また、チャックの外観部がシンプルな構造となっているため、耐久性や、剛性が高く、また安価にチャックを製造することが出来る。
尚この第３の実施形態のチャックは、圧力ネジ４６によって流体に圧力を加える構成となっているが、第１の実施形態の様に、配管を接続し直接薄肉部に圧力を加える構成としても、第２の実施形態の様にチャック内部にピストンを設け、ピストンによって薄肉部に圧力を加える構成としてもよい。或いは、第１の実施形態や第２の実施形態のチャックでも、配管に設けた圧力制御弁によって流体の圧力を変えるのではなく、第３の実施形態のようにネジの開け締めによって圧力を変更する構成としてもよい。
【００３９】
図５は、薄肉部４４を３つ設けた場合の第３の実施形態のチャックの構成の概略を示す断面図である。尚図５では、図４の構成要素に対応するものは図４と同一の符号が付してある。また以下の説明では、図４の構成の場合と異なる部分のみを説明し、同一の点については説明を省略する。
【００４０】
図５において、チャック本体５１の内面部には、円周上に３箇所の薄肉部４４−１〜４４−３が形成されている。
図４の場合と同様、不図示のワークや工具等の被把持体の内径部をチャック本体４１に装着して、圧力ネジ４７下端部にある不図示の六角穴もしくはプラス・マイナス用ドライバ用の溝を工具等を用いて回転させることにより、非圧縮性の流体４２に圧力４３を発生させると、この圧力４３はチャック本体４１の内面部に一様に加わり、チャック本体４１の薄肉部４４−１〜４４−３は半径方向の外側に、膨張部４５−１〜４５−３のように弾性変形する。
【００４１】
これにより、ワークや工具等の被把持体を膨張部４５によって２〜３線接触にて固定できるため、被把持体をより正確にセッティングすることができ、被把持体の位置決めチャッキングを高精度に行なえる。
このように第３の実施形態のチャックでは、剛性の被把持体を正確にかつ容易にセッティングすることができ、また被把持体の位置決めチャッキングを複数の線接触にて高精度に行うことが可能となる。
【００４２】
尚上記例では、薄肉部４４を２乃至３備える構成であったが、４つ以上の薄肉部４４を備え、４線接触以上によって被把持対を把持する構成としてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、内部に密閉されている流体により薄肉部を外側へ膨張させることによって、被把持体を振れ精度良く把持することができる。よって、このチャックを用いてワークや工具を把持して加工を行なえば、良質な加工品を提供する事ができる。
【００４４】
また、外周に可動部が無い為、腐食性や浸透性のあるクーラントを使用しても影響が無く、長寿を長く保てる。また遠心力の影響を受けず、高速回転にも対応可能である。
更に、このような構成の為、遠心力の影響を受けず、高速回転にも対応可能である。
【００４５】
また、内部にピストンを設ける構成の場合、チャックに導入される流体は低圧なので、事故の時でも安全性が高い。また低圧なので、取り扱いが平易であり、修理やメンテナンスを容易に行なうことが出来る。
更に、チャックに導入される流体は低圧な為、接続に用いる回転継手に安価なものを用いることが出来る。
【００４６】
また複数の薄肉部を設けることによって、複数の線接触にて被把持体を固定できるため、被把持体をより正確にセッティングすることができ、被把持体の位置決めを高精度に行なえる。
更にまた、チャック外観部がシンプルな構造となっているため、耐久性や、剛性が高く、また安価にチャックを製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のチャックの構成を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態のチャックの構成を示す断面図である。
【図３】第２の実施形態のチャックをスピンドルに装着した場合の構成を示す図である。
【図４】第３の実施形態のチャックの構成の概略を示す断面図である。
【図５】薄肉部を３つ設けた場合の第３の実施形態のチャックの構成の概略を示す断面図である。
【図６】特許文献１のチャックの正面断面図である。
【図７】特許文献１のチャックの側面図である。
【図８】特許文献１のチャックの要部上視図である。
【図９】特許文献２のコレットチャックの構成を示す図である。
【図１０】従来の液圧チャックの構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
１  ワーク
２  貼付皿
３、４２、１２２  流体
４、４４  薄肉部
５  ピストン先端部
６、１４、１８  Ｏリング
７  バックアップリング
８  細径部
９、４１、１０３、１２１  チャック本体
１０  皿バネ
１１  ピストン
１２、４６  シール
１３  栓
１５  チャックフタ
１６  油導入部
１７  ボルト
１９  取り付けボルト
２０  流体導入部
３１  チャック
３２、１０１、１１２  スピンドル
３３  ベアリング
３４  主軸台
４３  圧力
４５  膨張部
４７  圧力ネジ
４８  圧力軸
１０２  プランジャ
１０４  チャックマスタージョー
１１１  コレットチャック
１１３  コレット開閉装置
１１４  コレット
１２３  圧力
１２４  膨張部分
１２５  シール
１２６  圧力ネジ
１２８  固定リング
１２９  膨張リング
【図１】
2004291196.tif 000003
【図２】
2004291196.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004291196.tif 000010
【図９】
2004291196.tif 000011
【図１０】
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