(57)【要約】【課題】  オートローダの位置決め精度に依存することなく、ピストンの芯出し精度を高める。【解決手段】  チャック本体２に設けたワークロケータ２０に、ワークＷの基準内面と嵌合して芯出し可能な芯出し部２２と、その芯出し部２２より小径で、ワークＷの基準内面を芯出し部２２へ導くガイド部２３とを設けると共に、ワークロケータ２０の周縁に設けた切欠部２４内に、上下動可能で且つコイルバネ２６によって上方へ付勢されて、ワークロケータ２０へ嵌合されたワークＷを、基準内面がガイド部２３に対応する仮受位置で保持可能な仮受部材２５を設けて、クランプ部１６は、オートローダによって仮受位置にセットされたワークＷを下方へ引き込んで、ワークＷの基準内面を芯出し部２２に嵌合可能とした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック本体に、円筒状のワークを嵌合させて位置決め可能なリング状のワークロケータと、そのワークロケータによって位置決めされたワークを保持可能なクランプ手段とを設けたワーク保持用チャックであって、
ワークロケータの外周に、ワークの基準内面と嵌合して芯出し可能な芯出し部と、その芯出し部より小径で、ワークの基準内面を芯出し部へ導くガイド部とを設ける一方、チャック本体側に、基準内面がガイド部に対応する仮受位置にワークを保持可能で、且つ仮受位置からのワークのチャック本体側への移動を許容可能な仮受部材を設けて、クランプ手段は、仮受位置のワークを保持してチャック本体側へ引き込み、ワークの基準内面を芯出し部に嵌合させる動作を行うことを特徴とするワーク保持用チャック。
【請求項２】
クランプ手段が、チャック本体内で軸方向へ前後移動可能に設けられたスライド体と、ワークロケータを貫通し、ワークロケータの半径方向へ開閉可能にスライド体に設けられ、半径方向外側に開いた状態で仮受位置にあるワークに係止可能な一対のクランプ部とを備えて成る請求項１に記載のワーク保持用チャック。
【請求項３】
クランプ手段は、ワークの取出し方向へ所定のストローク移動してワークをワークロケータの芯出し部から離脱させる請求項１又は２に記載のワーク保持用チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関におけるピストン等の円筒状のワークをクランプするために用いられるワーク保持用チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストン等の円筒状のワークを保持するチャックの構造として、まず特許文献１には、チャック本体の前端に、径方向と長手（軸線）方向の基準面を備えた基準板（ワークロケータ）を取り付け、被加工物（ピストン）の開口端部を基準面に嵌め込み、チャック本体内に設けた一対のフィンガを、ドローボルト及び摺動板の前進によって開閉動作させ、フィンガが開いた際には、ピストン内側のボスにフィンガの係止部が係合して基準板に締め付けるようにした構造が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ピストンの外径を把持するレバーを備えたチャック本体の前面に、円環状のベース（ワークロケータ）が取り付けてあり、ローダによって未加工のピストンの開口端部をベース外周に嵌入する構造が記載されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、チャック本体の前面に円環状のベース（ワークロケータ）が取り付けてあり、ローダによってピストンの開口端部をベース外周に嵌入し、ピストンに挿入したピストンピンを、連結杆の後退によって閉動作するフィンガにより軸線後方に引き込んでピストンをチャックする構造が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】実開昭５２−１６０８８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１５０２０９号公報
【特許文献３】特公昭４６−３５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３では、ピストンは、その開口端の基準内面をチャック側に設けた径方向の基準内面（芯出し部）に嵌め込んで芯出しが行なわれている。この場合、ワークとしてのピストンは、自動化のためにオートローダにより芯出し部まで挿入するのが一般的であるが、このようにオートローダにより直接、ピストンを芯出し部に嵌め込む構成では，ピストンの芯出し精度はオートローダの位置決め精度に依存し、オートローダの位置決め精度以上の高精度での芯出しは望めない。芯出し部と基準内面との嵌合をオートローダの位置決め精度以上の高精度とした時、その高い精度でオートローダの位置決めができず、両者をはめ込むことができないのである。
【０００７】
そこで、本発明は、オートローダの位置決め精度に依存することなく、ピストンの芯出し精度を高めることのできるワーク保持用チャックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ワークロケータの外周に、ワークの基準内面と嵌合して芯出し可能な芯出し部と、その芯出し部より小径で、ワークの基準内面を芯出し部へ導くガイド部とを設ける一方、チャック本体側に、基準内面がガイド部に対応する仮受位置にワークを保持可能で、且つ仮受位置からのワークのチャック本体側への移動を許容可能な仮受部材を設けて、クランプ手段は、仮受位置のワークを保持してチャック本体側へ引き込み、ワークの基準内面を芯出し部に嵌合させる動作を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、ワークロケータによるワークの芯出しに好適なクランプ手段とするために、クランプ手段を、チャック本体内で軸方向へ前後移動可能に設けられたスライド体と、ワークロケータを貫通し、ワークロケータの半径方向へ開閉可能にスライド体に設けられ、半径方向外側に開いた状態で仮受位置にあるワークに係止可能な一対のクランプ部とを備えて成る構成としたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の目的に加えて、ワークロケータの芯出し部に嵌合したワークをローダに負担を掛けずにアンクランプ可能とするために、クランプ手段は、ワークの取出し方向へ所定のストローク移動してワークをワークロケータの芯出し部から離脱させる構成としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ワークロケータの芯出し部によってワークの芯出しが行われるため、オートローダの位置決め精度に依存することなく、芯出し部による高い精度で芯出しが可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、ワークロケータによるワークの芯出しに好適なクランプ手段を得ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２の効果に加えて、アンクランプ時には、まずクランプ手段のストローク移動でワークを芯出し部から強制的に抜いているので、芯出し部と基準内面とが精度よく嵌るものであっても、ローダに負担をかけることなく確実にアンクランプできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のワーク保持用チャックの一例を示す平面図、図２はＡ−Ａ線断面図、図３はＢ−Ｂ線の一部拡大断面図で、ワーク保持用チャック１は、軸線を上下方向とした主軸３０の上端に固定されるバックプレート３と、そのバックプレート３上に固定される筒状のボディ４と、ボディ４の上面に固定されるフロントプレート５とからなるチャック本体２に、クランプ手段６を備えている。
まず、クランプ手段６について説明する。チャック本体２の上面には、一対のトップジョー７，７が設けられている。このトップジョー７，７は、後述のマスタジョー８，８に夫々連結され、マスタジョー８，８と共にチャック本体２の半径方向へ開閉移動するようになっている。
【００１２】
また、ボディ４内には、連結スリーブ１４を介して図示しない第１シリンダによって上下動する円筒状のスライド体９が設けられている。このスライド体９の上部は、幅狭部９ａに形成され、この幅狭部９ａにスライド体９の半径方向にマスタジョー８，８のガイド溝９ｂが設けてあり、そのガイド溝９ｂにマスタジョー８，８が半径方向に開閉するように案内されている。
一方、チャック本体２の軸心には、ドローバー１５を介して図示しない第２シリンダによって上下動する駆動部材１０が設けられ、その駆動部材１０に、一対のウェッジ部材１１，１１が連結され、各ウェッジ部材１１の上部には、上方へ行くに従って軸心から離れるように傾斜するくさび部１２が夫々形成されている。このくさび部１２，１２が、くさび部１２と同じ傾斜角度で形成されたマスタジョー８，８の下面のウェッジ溝１３，１３に噛み合っている。よって、マスタジョー８，８は、ウェッジ部材１１，１１の上下動に伴うくさび部１２とウェッジ溝１３との摺接により、半径方向へスライドすることになる。
【００１３】
そして、トップジョー７，７におけるチャック本体２の軸心側の端部には、クランプ部１６，１６が上方へ向けて突設され、後述するワークロケータ２０の中心孔を貫通してワークロケータ２０の上側に突出している。各クランプ部１６は、夫々外面に、下方へ行くに従って外方へ突出するように傾斜するクランプピース１７を取着して、クランプピース１７を含む側面形状を、後述するワークＷのピン孔４１に遊挿可能な円形状としている。１８は、トップジョー７の半径方向外側面に当接するように設けられ、下端にウェイト１９を備えたカウンタバランス機構で、チャック本体２の回転時にクランプ部１６，１６に作用する遠心力を打ち消し、遠心力がクランプ部１６を介してワークに作用するのを防止する。
【００１４】
なお、ここで用いるワークＷは、図４に示すように、上端を閉塞した円筒状のピストンで、下方には、コネクティングロッドの挿入溝４０が形成されると共に、その挿入溝４０と直交状に、コネクティングロッドを連結するピン取付用のピン孔４１が形成されている。４２，４２は、挿入溝４０の両端を閉塞する格好で円弧状に形成される一対の側壁部で、この側壁部４２，４２の内周面下方部には、同心円上に位置する基準内面４３，４３と、その下方で基準内面４３，４３よりも大径の逃がし面４４，４４とが夫々形成され、基準内面４３，４３の上方には、基準内面４３と直交する当接面４５，４５が夫々形成されている。
【００１５】
一方、チャック本体２において、フロントプレート５の上面には、リング状のワークロケータ２０が、ワークロケータ２０と一体形成された取付部２７により取り付けられている。ワークロケータ２０には、図３及び図６等にも示す如く、上面に、ワークＷの当接面４５，４５が当接してその軸線方向の位置を定める４つのストッパ２１，２１・・が設けられると共に、外周面に、ストッパ２１への当接状態でワークＷの基準内面４３，４３部分で側壁部４２，４２が嵌合して芯出し可能な環状の芯出し部２２と、その芯出し部２２の上側で、芯出し部２２よりも小径のガイド部２３とが夫々形成されている。ガイド部２３の直径は，芯出し部２２の直径寸法（ワークＷの基準内面４３，４３の円の直径寸法）に対して，０．１ｍｍ程度小径となっている。
【００１６】
また、ワークロケータ２０の側面には、半円状の切欠部２４，２４が点対称に一対設けられ、各切欠部２４に嵌入する格好で、上端を閉塞した小筒状の仮受部材２５が、夫々切欠部２４に沿って上下方向へ移動可能に配されている。この仮受部材２５は、内設されたコイルバネ２６によって上方へ付勢されており、仮受部材２５下端の引掛部２５ａが、切欠部２４の下端段部に当接することにより仮受部材２５の突出位置が規制される。この引掛部２５ａが切欠部２４の下端段部に当接する突出位置は、ワークＷを後述の仮受位置Ｐ１に保持する位置であり、コイルバネ２６のバネ力は、ワークＷを仮受位置Ｐ１に対応する突出位置の仮受部材２５上に自重により載置したときに下方に撓まず、ワークＷの重量を充分負荷してワークＷを仮受位置Ｐ１に保持できる強さに設定されている。取付部２７，２７には、仮受部材２５の側面に向けて回り止めピン２８が螺合され、この回り止めピン２８が、仮受部材２５の側面に形成した溝２９に係合して仮受部材２５の回り止めを図っている。
なお、ワークＷのワークロケータ２０への嵌合状態では、図３に示すように、仮受部材２５はワークＷの側壁部４２，４２の下端によってコイルバネ２６の付勢に抗して下方へ押し込まれ、当該位置のワークＷに対して上方への付勢力を与えることになる。
【００１７】
以上の如く構成されたワーク保持用チャック１において、ワークＷをクランプする場合、まず、スライド体９を上昇端に位置させ、且つ駆動部材１０を軸線上方に移動させる。すると、トップジョー７，７が、くさび部１２とウェッジ溝１３との案内によって夫々半径方向内側に移動して、クランプ部１６，１６をチャック本体２の軸心側へ互いに接近させ、ワークＷのセットを許容する状態となる（図５）。ここで、ワークＷをオートローダ３１により、クランプ部１６，１６が挿入溝４０に挿入されてピン孔４１に対向する姿勢となるように供給して側壁部４２，４２をワークロケータ２０に外装した後、ワークＷを開放させる。するとワークＷの側壁部４２，４２の下端が仮受部材２５，２５上に載置される。このとき、コイルバネ２６のバネ力が前述のように充分大きく設定されているので、ワークＷは、引掛部２５ａが切欠部２４の下端に当接している突出位置にある仮受部材２５，２５により、図６に示す仮受位置Ｐ１に保持される。
【００１８】
この仮受位置Ｐ１で、ワークＷの基準内面４３，４３は、それより僅かに小径のワークロケータ２０のガイド部２３の外側に位置し、基準内面４３，４３の下端と、ワークロケータ２０の芯出し部２２の上端との間は、距離Ｌｔだけ離れる一方、ワークＷの当接面４５とストッパ２１の上面との間は距離Ｌｏだけ離れている（Ｌｏ＞Ｌｔ）。
【００１９】
次に，駆動部材１０を軸線下方に移動させて、トップジョー７，７を外方へスライドさせると、同時に外方へスライドする各クランプ部１６がワークＷのピン孔４１に嵌入する。この嵌入状態で、クランプ部１６とピン孔４１との間には、上下に夫々隙間Ｌ１，Ｌ２が生じるように設定されている（Ｌｏ＞Ｌ１）。
ここで、スライド体９を引込ストローク（＝Ｌ２＋Ｌｏ）軸線下方に移動させると、各クランプピース１７の下端がピン孔４１の下端に当接し、ワークＷを軸線下方に引き込む。この動作により、ワークＷの基準内面４３，４３がワークロケータ２０の芯出し部２２に嵌合すると共に、ワークＷの当接面４５，４５がストッパ２１に当接してワークＷのクランプ状態となり（図７）、加工が可能となる。このクランプ状態では、芯出し部２２に対する基準内面４３，４３の掛り量は（Ｌｏ−Ｌｔ）である。
【００２０】
ワークＷの加工が終了すると、アンクランプ動作を行なう。まず引込ストローク（＝Ｌ２＋Ｌｏ）と同じだけスライド体９を軸線上方に移動させる。すると、図７の状態から、各クランプ部１６の上端がピン孔４１の上端に当接してワークＷを押し上げ、図８のように（Ｌｏ−Ｌ１）だけワークＷが持ち上がる。図６の隙間Ｌ１と距離Ｌｔとの関係が、Ｌｔ＞Ｌ１に設定されているため，このクランプ部１６の上昇により、クランプ状態の時の掛り量（Ｌｏ−Ｌｔ）以上にワークＷが持ち上がり、ワークＷの基準内面４３，４３が芯出し部２２から引抜かれる（図８）。その後、コイルバネ２６の付勢力で仮受部材２５を介してワークＷが押し上げられて、ワークＷは、図６の仮受位置Ｐ１に戻る。この状態でオートローダ３１がワークＷを把握し、最後に駆動部材１０を軸線上方に移動させ、各クランプ部１６をピン孔４１から半径方向内側に離脱させる。こうしてアンクランプ状態となったワークＷは、オートローダ３１により取り出される。
【００２１】
このように、上記形態のワーク保持用チャック１によれば、ワークロケータ２０の外周に、ワークＷの基準内面４３と嵌合して芯出し可能な芯出し部２２と、その芯出し部２２より小径で、ワークＷの基準内面４３を芯出し部２２へ導くガイド部２３とを設ける一方、チャック本体２側に、基準内面４３がガイド部２３に対応する仮受位置Ｐ１にワークＷを保持可能で、且つ仮受位置Ｐ１からのワークＷのチャック本体２側への移動を許容可能な仮受部材２５を設けて、クランプ手段６は、仮受位置Ｐ１のワークＷを保持してチャック本体２側へ引き込み、ワークＷの基準内面４３を芯出し部２２に嵌合させる動作を行うようにしたことで、ワークロケータ２０の芯出し部２２によってワークＷの芯出しが行われ、オートローダ３１の位置決め精度に依存することなく、芯出し部２２による高い精度で芯出しが可能となる。
【００２２】
また、クランプ手段６を、チャック本体２内で軸方向へ前後移動可能に設けられたスライド体９と、ワークロケータ２０を貫通し、ワークロケータ２０の半径方向へ開閉可能にスライド体９に設けられ、半径方向外側に開いた状態で仮受位置Ｐ１にあるワークＷに係止可能な一対のクランプ部１６，１６とを備えて成る構成としたことで、ワークロケータ２０によるワークＷの芯出しに好適なクランプ手段を得ることができる。
そして、クランプ手段６は、ワークＷの取出し方向へ所定のストローク移動してワークＷをワークロケータ２０の芯出し部２２から離脱させる構成としているから、芯出し部２２と基準内面４３とが精度良く嵌まるものであっても、オートローダ３１に負担をかけることなく確実にアンクランプできる。
【００２３】
なお、上記形態では、上向きの主軸にセットされるワーク保持用チャックを開示しているが、横向きや下向きの主軸であっても本発明は適用可能である。
また、仮受部材の数や形状は、上記形態に限定するものではなく、ワークロケータの周方向へ３個以上を均等に配置したり、円筒状でなく円弧状やリング状に形成したりしても良い。さらに、ワークロケータの周縁に配置する構造に限らず、ワークの仮受が可能な位置であれば、ワークロケータから出没可能に設けることもできるし、ワークロケータから離れてフロントプレートに設けることもできる。
【００２４】
一方、ワークロケータに設けるガイド部や芯出し部も、ワークロケータの周面へ連続状に形成するものに限らず、周方向へ断続状となるように突設したり、ガイド部をテーパ状や多段径に形成したり等、ワークの内周面形状に合わせて適宜形状変更可能である。
さらに、クランプ手段も、トップジョーに形成したクランプ部の開閉による構造に限らず、従来の技術で紹介したフィンガや楔部材を用いたもの等、ワークをクランプして軸方向に所定のストローク移動可能であれば、上記形態の構造に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ワーク保持用チャックの平面図である。
【図２】クランプ状態における図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】クランプ状態における図１のＢ−Ｂ線に沿う一部拡大断面図である。
【図４】（Ａ）はワークの底面図、（Ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】クランプ時のクランプ部の動作を示す説明図である。
【図６】クランプ動作を示す説明図（仮受位置）で、左はクランプ部とピン孔との位置関係を、右は図３の円内部分の動作を夫々示す。
【図７】クランプ動作を示す説明図（クランプ位置）で、左はクランプ部とピン孔との位置関係を、右は図３の円内部分の動作を夫々示す。
【図８】アンクランプ動作を示す説明図で、左はクランプ部とピン孔との位置関係を、右は図３の円内部分の動作を夫々示す。
【符号の説明】
【００２６】
１‥ワーク保持用チャック、２‥チャック本体、６‥クランプ手段、７‥トップジョー、９‥スライド体、１０‥駆動部材、１１‥ウェッジ部材、１６‥クランプ部、２０‥ワークロケータ、２１‥ストッパ、２２‥芯出し部、２３‥ガイド部、２５‥仮受部材、３０‥主軸、３１‥オートローダ、Ｗ‥ワーク、４１‥ピン孔、４２‥側壁部、４３‥基準内面、４４‥逃がし面、４５‥当接面。
【図１】
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【図２】
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【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】
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