(57)【要約】【課題】センタリングの繰り返し精度を向上させる。【解決手段】径方向把持機構２３は、当接部材７の周方向に等間隔に設けられた複数の径方向把持部２５を有し、各径方向把持部２５は、一端がベース部材５に固定され、径方向外側に延びて前側に折り返し、径方向内側に延びる板ばね２７と、板ばね２７の自由端に固定され、ワークを径方向外側から把持する抱き爪２９と、板ばね２７の自由端を後側に変位させて抱き爪２９によってワークを把持すると共に、板ばね２７の自由端を前側に変位させてワークを開放する係止部材３１及び油圧シリンダ１７と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸の先端に固定され、軸方向一方側端がワークと当接する柱状の当接部材と、該当接部材の径方向外側に配置され、ワークを径方向外側から把持又は開放する径方向把持手段と、上記当接部材と共にワークを軸方向に挟持又は開放する軸方向挟持手段と、を備えたチャック装置であって、
上記径方向把持手段は、上記当接部材の周方向に等間隔に設けられた複数の径方向把持部を有し、
該各径方向把持部は、
一端が主軸側に固定され、該一端から径方向外側に延びて軸方向一方側に折り返し、径方向内側に延びる板ばねと、
該板ばねの自由端に固定され、ワークを径方向外側から把持する把持具と、
上記板ばねの自由端を軸方向他方側に変位させて上記把持具によってワークを把持すると共に、上記板ばねの自由端を軸方向一方側に変位させてワークを開放する変位手段と、を有することを特徴とするチャック装置。
【請求項２】
請求項１に記載のチャック装置において、
上記変位手段は、
上記当接部材の径方向外側において軸方向に移動可能に設けられ、上記板ばねの自由端に係止する係止部材と、
該係止部材を軸方向に進退移動させる駆動手段と、を有することを特徴とするチャック装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のチャック装置において、
上記当接部材は、軸方向一方側に開口する開口部を有することを特徴とするチャック装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチャック装置において、
上記当接部材は、円筒状をなすことを特徴とするチャック装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチャック装置において、
上記径方向把持手段は、上記軸方向挟持手段とは独立に制御されることを特徴とするチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械においてワークを把持するチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ワークの内外周面や端面を加工する工作機械には、ワークを主軸側に把持するためのチャック装置が設けられている。このチャック装置によりワークを把持した状態でワークの加工が進められる。
【０００３】
特許文献１には、チャック装置の一例が開示されている。このチャック装置は、前後に延びる主軸を有し、主軸の先端側に薄肉のダイヤフラムが設けられている。このダイヤフラムの中央部には、ダイヤフラムの変形を容易にするために、貫通孔が形成されている。一方、ダイヤフラムの外周部には、複数のクランプ部材が周方向に等間隔に固定されている。各クランプ部材の先端には、ダイヤフラムの径方向内側に突出する抱き爪が形成されている。主軸の中心には、主軸と一体に回転する内側軸及び外側筒が同心状に配置され、これらは互いに独立して軸方向に移動する。内側軸の先端には操作部材が設けられ、この操作部材の先端にダイヤフラムの貫通孔の周縁部を押圧するプッシャが突設されている。
【０００４】
一方、外側筒の前端部には、ナットが螺着されると共に、この前端部の周囲にドーナツ板状の操作板が配置されている。この操作板の中央部は、ナットの後端面に形成された球面に揺動可能に係合されている。操作板には、操作軸の後端が相対回転可能に連結されている。操作軸は、基板に設けられたブッシュ及びダイヤフラムを貫通して先端側に突出し、その突出先端部に引き爪が固定されている。ダイヤフラムのすぐ前方には、バッキングプレートが配設されている。このバッキングプレートは、ダイヤフラムを貫通する取付軸を介して基板側に支持されている。
【０００５】
このような構成において、操作部材のプッシャが後退してダイヤフラムから離間することにより、ダイヤフラムに固定されている抱き爪がワークを側方から支える位置で保持される。また、プッシャがダイヤフラムの中央近傍部分を先端側に押圧することにより、ダイヤフラムが変形し、抱き爪がワークを解放する位置に切換えられる。このようにして、ワークが径方向に把持又は開放される。
【０００６】
一方、外側筒が後方に引込まれると、外側筒に操作板及び操作軸を介して連結されている引き爪も一体に後退し、引き爪とバッキングプレートとによってワークを前後方向に挟み込む。また、外側筒が前進すると、外側筒に操作板及び操作軸を介して連結されている引き爪もワークから前方に十分離間した位置に待避する。このようにして、ワークが軸方向に把持又は開放される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−６２６１５号公報（段落００２１欄〜００２８欄、図１乃至図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、チャック装置は、ワークの中心を主軸中心に合わせるセンタリング機能と、ワーク加工中にワークを所定位置に保持するクランプ機能を有している。特許文献１のチャック装置でセンタリングする際には、先ず、プッシャを前進させてダイヤフラムを押圧し、周方向に並ぶ複数の抱き爪を開き、これら抱き爪の内側にワークをセットする。次いで、プッシャを後退させてダイヤフラムを元の形状に戻し、抱き爪を閉じる。これにより、ワークが複数の抱き爪によって径方向に把持されてセンタリングされる。
【０００９】
ここで、ダイヤフラムは、弾性変形可能なように薄肉に形成される。しかし、薄肉に形成すると、プッシャの押圧によって割れる虞がある。そこで、ダイヤフラムは、プッシャで押圧される中心部に近づくに従って厚肉に形成されている。
【００１０】
しかしながら、上記の如く厚肉に形成すると、ダイヤフラムをダイヤフラムで押圧するたびにダイヤフラムの押圧される箇所が変化する。その結果、センタリングの繰り返し精度が低くなる虞がある。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センタリングの繰り返し精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は、ワークを径方向外側から把持する複数の把持具の把持位置又は開放位置の切り替えを板ばねで実現したものである。
【００１３】
具体的には、本発明は、工作機械の主軸の先端に固定され、軸方向一方側端がワークと当接する柱状の当接部材と、該当接部材の径方向外側に配置され、ワークを径方向外側から把持又は開放する径方向把持手段と、上記当接部材と共にワークを軸方向に挟持又は開放する軸方向挟持手段と、を備えたチャック装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１４】
すなわち、第１の発明は、上記径方向把持手段は、上記当接部材の周方向に等間隔に設けられた複数の径方向把持部を有し、該各径方向把持部は、一端が主軸側に固定され、該一端から径方向外側に延びて軸方向一方側に折り返し、径方向内側に延びる板ばねと、該板ばねの自由端に固定され、ワークを径方向外側から把持する把持具と、上記板ばねの自由端を軸方向他方側に変位させて上記把持具によってワークを把持すると共に、上記板ばねの自由端を軸方向一方側に変位させてワークを開放する変位手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
第１の発明によれば、複数の板ばねが互いに独立に設けられている。そのため、これら板ばねを比較的簡単に互いに同一形状とすることができる。したがって、径方向把持部を互いに略同一とすることができる。よって、各径方向把持部が同等の把持力でワークを把持することができる。その結果、センタリングの繰り返し精度を向上させることができる。
【００１６】
また、従来は、ダイヤフラム全体を一定の厚みで薄肉に形成するという比較的困難な作業を必要とした。これに対し、第１の発明によれば、複数の板ばねを互いに同一の形状に加工するという比較的簡単な作業で済む。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、上記変位手段は、上記当接部材の径方向外側において軸方向に移動可能に設けられ、上記板ばねの自由端に係止する係止部材と、該係止部材を軸方向に進退移動させる駆動手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
ワーク中心を主軸中心に合わせるには、把持具の位置を調整する必要がある。そこで、第２の発明によれば、上記の調整作業において、当接部材よりも大径のリング部材を用意し、このリング部材を当接部材の外側に嵌め、このリング部材を移動させることによって複数の係止部材を軸方向に同程度移動させることにより、全ての把持具の位置を同じ軸方向位置に調整することが可能となる。このように、リング部材を当接部材に嵌めて、その軸方向の位置を調整するという比較的簡単な作業で把持具の位置を調整することができる。
【００１９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記当接部材は、軸方向一方側に開口する開口部を有することを特徴とする。
【００２０】
第３の発明によれば、当接部材が軸方向一方側に開口する開口部を有しているので、この開口部にワークの表面粗さ等を検出するセンサを設けることができる。したがって、精度良くワークを仕上げることができる。
【００２１】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、上記当接部材は、円筒状をなすことを特徴とする。
【００２２】
第４の発明によれば、円筒状の当接部材がワークに当接するので、ワーク全周を軸方向に支持することができる。したがって、軸方向の支持剛性を向上させることができる。
【００２３】
第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、上記径方向把持手段は、上記軸方向挟持手段とは独立に制御されることを特徴とする。
【００２４】
第５の発明によれば、軸方向挟持手段でワークを挟持させない状態で、変位手段によって把持具を把持位置に変位させてワークをセンタリングし、次いで、軸方向挟持手段によってワークを軸方向に挟持し、最後に、各径方向把持部を制御してワークを開放する。これにより、ワークを精度良くセンタリングすることができると共に、ワークに径方向の歪みを生じさせることなく加工することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上、本発明によれば、センタリングの繰り返し精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るチャック装置を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係るチャック装置を示す正面図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係るチャック装置１を示す斜視図であり、図２は、チャック装置１の正面図である。また、図３は、図２のIII-III線断面図である。なお、図１，２では、後述する引き爪１５及び抱き爪２９の図示を省略している。
【００２９】
図３中、３は工作機械の主軸である。この主軸３の先端には、略円筒状のベース部材５が固定されている。ここで、主軸３の延びる方向を「前後方向」とし、ベース部材５が固定された側及びその反対側、すなわち図３の右側及び左側を、それぞれ「前側」及び「後側」とする。また、主軸３の径方向内側及び外側を、それぞれ単に「径方向内側」及び「径方向外側」とする。さらに、主軸３の軸方向周りの方向を「周方向」とする。
【００３０】
ベース部材５の中空部５ａには、前端面がワークＷと当接する略円筒状の当接部材７が配設されている。なお、図３では、ワークＷを仮想線で示している。当接部材７は、主軸３の前端面に固定された略円筒状の当接部材基端部８と、この当接部材基端部８の前端面に固定され、ワークＷと当接する略円環状の当接部材本体１０と、を有している。これら当接部材基端部８及び当接部材本体１０の中空部は、当接部材７の中空部７ａを構成し、この中空部７ａには、ワークＷの表面粗さ等を検出する各種のセンサ９が配置されている。これにより、ワークの仕上がり具合を直接検出することができるため、仕上がり精度を向上させることができる。
【００３１】
ベース部材５の前端面には、当接部材７と共にワークを前後方向で挟持又は開放する軸方向挟持機構１１（軸方向挟持手段）が設けられている。この軸方向挟持機構１１は、ベース部材５の前端面の外周部に周方向に１２０度間隔で配置された３つの軸方向挟持部１３，１３，１３を有している。
【００３２】
各軸方向挟持部１３は、ワークＷを前側から挟持する引き爪１５と、この引き爪１５を前後方向に進退移動させる油圧シリンダ１７と、を有している。この油圧シリンダ１７は、ベース部材５内に配設され、ピストンロッド１９がベース部材５から前側に突き出ている。このピストンロッド１９の先端に、引き爪１５の基端部がボルト締結され、引き爪１５が径方向内方に向かって後側に傾斜するように延びている。この引き爪１５の先端部は、当接部材７の当接部材本体１０と前後方向に対向している。そして、当接部材本体１０の前端面における引き爪１５に対応する箇所には、前方に突出する突起１０ａが形成されている。また、ピストンロッド１９の外周面の後端部には、溝２１が形成されており、この溝２１の後半部分が傾斜している一方、前半部分は前後方向に直線状に延びている。ベース部材５の内部には、この溝２１に嵌り込む図示しないピンが設けられており、ピストンロッド１９が前後方向に進退移動すると、これら溝２１及びピンにより、ピストンロッド１９がその軸周りに所定角度回転する。
【００３３】
そして、ピストンロッド１９が後側に引き込まれると、引き爪１５も一体に後退し、引き爪１５と当接部材本体１０と共にワークＷを前後方向に挟み込む挟持位置に保持される。より具体的には、引き爪１５は、当接部材本体１０の突起１０ａと共にワークＷを前後方向に挟み込む。ここで、この当接部材本体１０は、上記の如く円環状をなしているので、ワークＷを周方向全周に亘って前後方向に支持することができる。よって、前後方向における支持剛性を向上させることができる。
【００３４】
一方、ピストンロッド１９が前進すると、引き爪１５がワークの保持位置から前側に十分離間した待避位置に待避する。しかも、このとき、溝２１とピンとの作用でピストンロッド１９及び引き爪１５の角度位置が変位し、ワークを前方からセットする際にワークと干渉しない待避角度位置に切り替えられる。
【００３５】
一方、ベース部材５の前端面には、ワークを径方向外側から把持又は開放する径方向把持機構２３（径方向把持手段）が設けられている。この径方向把持機構２３は、ベース部材５の前端面の外周部に周方向に１２０度間隔で配置された３つの径方向把持部２５，２５，２５を有している。
【００３６】
各径方向把持部２５は、両側の軸方向挟持部１３，１３と６０度間隔をあけて配置され、ベース部材５の前端面に固定された板ばね２７を有している。板ばね２７は、例えばマルエージング鋼からなり、図３に示すように、径方向内側に開口する断面略コ字状をなしている。板ばね２７は、一端部がベース部材５の前端面にボルト締結され、径方向外側に一旦延びて前側に折り返し、径方向内側に延びて、他端部が自由端となっている。
【００３７】
板ばね２７の折り返し部分の外形は、断面矩形状をなしている。板ばね２７の内側にあるスリット２７ａは、上記折り返し部分に対応する箇所が断面円形をなし、この断面円形部分から径方向内側に向かって直線状に延びている。
【００３８】
板ばね２７の自由端部前端面には、ワークを径方向外側から把持する抱き爪２９（把持具）がボルト締結されている。上記自由端部前端面の径方向外側端には、位置決め突起２７ｂが形成されており、この位置決め突起２７ｂにより抱き爪２９の径方向位置が決定される。
【００３９】
一方、板ばね２７の径方向内側には、板ばね２７の自由端部の径方向内側端面に形成された係止突起２７ｃに係止する係止部材３１が配設されている。この係止部材３１は、板ばね２７と当接部材７との間に配設され、断面Ｌ字状の円筒状をなしており、当接部材７の外周面から径方向外側に延びて前側に折れ曲がっている。この折れ曲がり部分に径方向外側に開口する凹部３３が形成され、この凹部３３に係止突起２７ｃが嵌合している。
【００４０】
そして、係止部材３１の径方向内側端の後側には、上記油圧シリンダ１７と独立して制御される油圧シリンダ３５（駆動手段）が設けられており、ピストンロッド３７が当接部材基端部８とベース部材５との間の隙間に配設されている。このピストンロッド３７に係止部材３１の径方向内側端部がボルト締結されている。したがって、油圧シリンダ３５によって係止部材３１が前後方向に進退移動することにより、板ばね２７の自由端が前後に変位すると同時に径方向外側に傾斜する。これにより、抱き爪２９が径方向に変位する。
【００４１】
ワークＷを径方向把持機構２３によって把持する際には、先ず、ピストンロッド３７を進出させて抱き爪２９を径方向外側に変位させることによって抱き爪２９を開き、抱き爪２９の径方向内側にワークＷを配置する。次いで、ピストンロッド３７を後退させて抱き爪２９を径方向内側に変位させることによって抱き爪２９が閉じ、ワークＷが径方向外側から把持される。また、ワークＷが把持された状態でピストンロッド３７を進出させて抱き爪２９を径方向外側に変位させることによって抱き爪２９が開くことにより、ワークＷを開放させることができる。このように係止部材３１及び油圧シリンダ３５は、板ばね２７の自由端を径方向内側に変位させて抱き爪２９によってワークを把持すると共に、当該自由端を径方向外側に変位させてワークを開放する変位手段を構成している。
【００４２】
−発明の実施形態の効果−
上記実施形態によれば、複数の板ばね２７が互いに独立に設けられている。そのため、これら板ばね２７を比較的簡単に互いに同一形状とすることができる。したがって、径方向把持部２５を互いに略同一とすることができる。よって、各径方向把持部２５が同等の把持力でワークＷを把持することができる。その結果、センタリングの繰り返し精度を向上させることができる。
【００４３】
また、従来は、ダイヤフラム全体を一定の厚みで薄肉に形成するという比較的困難な作業を必要とした。これに対し、上記実施形態によれば、複数の板ばね２７を互いに同一の形状に加工という比較的簡単な作業で済む。
【００４４】
ところで、ワークＷの中心を主軸３の中心に合わせるには、抱き爪２９の位置を調整する必要がある。そこで、上記実施形態によれば、上記の調整作業において、当接部材基端部８から当接部材本体１０を取り外し、当接部材基端部８よりも大径のリング部材を用意し、このリング部材を当接部材基端部８の外側に嵌め、このリング部材を移動させることによって複数の係止部材３１を前後方向に同程度移動させることにより、全ての抱き爪２９の位置を同じ前後方向位置に調整することが可能となる。このように、リング部材を当接部材基端部８に嵌めて、その前後方向の位置を調整するという比較的簡単な作業で抱き爪２９の位置を調整することができる。
【００４５】
また、上記実施形態によれば、当接部材７が中空部７ａを有しているので、この中空部７ａにワークＷの表面粗さ等を検出するセンサ９を設けることができる。したがって、精度良くワークＷを仕上げることができる。
【００４６】
さらに、上記実施形態によれば、円環状の当接部材本体１０がワークＷに当接するので、ワークＷを周方向全周に亘って前後方向に支持することができる。したがって、前後方向の支持剛性を向上させることができる。
【００４７】
また、上記実施形態によれば、軸方向挟持機構１１でワークＷを挟持させない状態で、変位手段によって抱き爪２９を把持位置に変位させてワークＷをセンタリングし、次いで、軸方向挟持機構１１によってワークＷを前後方向に挟持し、最後に、各径方向把持部２５を制御してワークＷを開放する。これにより、ワークＷを精度良くセンタリングすることができると共に、ワークＷに径方向の歪みを生じさせることなく加工することができる。
【００４８】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、当接部材７が略円筒状をなしているが、これに限定されず、例えば柱状に形成されていてもよい。但し、その場合、当接部材７内にセンサ９を設置することができない。したがって、ワークＷの仕上がり精度向上の観点から、上記実施形態の如く当接部材７を筒状に構成するのが好ましい。
【００４９】
また、上記実施形態では、当接部材７が略円筒状をなし、中空部７ａが当該当接部材７を貫通しているが、これに限定されず、例えば当該中空部７ａが有底の穴で構成されてもよい。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、板ばね２７の自由端を油圧シリンダ３５によって変位させているが、これに限定されず、例えば油圧シリンダ以外の流体圧シリンダや電動シリンダ等の他のアクチュエータを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明に係るチャック装置は、センタリングの繰り返し精度を向上させる用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１      チャック装置
３      主軸
７      当接部材
１１    軸方向挟持機構（軸方向挟持手段）
１３    軸方向挟持部
１５    引き爪
１７    油圧シリンダ
１９    ピストンロッド
２３    径方向把持機構（径方向把持手段）
２５    径方向把持部
２７    板ばね
２９    抱き爪（把持具）
３１    係止部材
３５    油圧シリンダ
【図１】
2016043474.tif 000003
【図２】
2016043474.tif 000004
【図３】
2016043474.tif 000005