(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックボディの前後２位置にそれぞれ多数のマスタージョウをチャック半径方向へ移動可能に支持し、前側の３つのマスタージョウにワークを芯出しする前芯出ジョウを設け、前側の残り複数のマスタージョウに前芯出ジョウより遅れてワークを把握する前把握ジョウを設け、後側の３つのマスタージョウにワークを芯出しする後芯出ジョウを設け、後側の残り複数のマスタージョウに後芯出ジョウより遅れてワークを把握する後把握ジョウを設け、全部のマスタージョウにチャック軸線方向に長いウエッジバーを楔部を介し長手方向へ移動可能に結合し、チャックボディに、ウエッジバーを案内する案内孔を形成するとともに、ウエッジバーをチャック軸線方向へ駆動する駆動機構を設け、前記駆動機構を、全部のウエッジバーが貫通する第１スパイダと、第１スパイダをチャック軸線方向へ駆動する駆動部材と、前芯出ジョウに連なる各ウエッジバーをチャック軸線方向へ一体移動可能に連結する第２スパイダと、後芯出ジョウに連なる各ウエッジバーをチャック軸線方向へ一体移動可能に連結する第３スパイダと、第１スパイダの動力を第２スパイダに伝える第１バネ部材と、第１スパイダの動力を第３スパイダに伝える第２バネ部材と、第１スパイダの動力を前後の把握ジョウに連なる各ウエッジバーにそれぞれ別々に伝える第３バネ部材とから構成したことを特徴とするチャック。
【請求項２】
第１、第２及び第３スパイダに、ウエッジバーがチャック半径方向の隙間を介して貫通する孔を形成した請求項１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、薄肉円筒ワークの把握に好適なチャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄肉円筒ワークは軟弱で歪みやすいため、従来から、チャック円周方向に多数の把握部を配列して、把握力を分散させる技術が提案されている。例えば、特開平１０−２４９６１４号公報（第１従来例）には、チャックボディに多数の油圧シリンダを放射状に配列し、各シリンダのロッドでワークを把握するチャックが示されている。特公昭５７−４６９６４号公報（第２従来例）には、チャック軸線方向の１箇所に９個の把握爪を配設し、そのうち３個の把握爪がワークを芯出しするまで、残り６個の把握爪を変位可能に設けたチャックが示されている。実開昭５５−３１５３２号公報（第３従来例）には、チャック中心軸に垂直な複数の平面上に、それぞれ揺動する３つの把握爪を配置し、これらの把握爪により芯出しと把握とを行って、各平面内においてワークの中心と把握中心とが一致するようにしたチャックが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１従来例のチャックによると、油圧シリンダが放射状に配列されているので、高速回転時に、遠心力がピストンに作用して把握力を低下させる問題点があった。第２従来例のチャックによると、全ての把握爪がチャック軸線方向の１箇所に配設されていため、チャック軸線方向に長いワークを重切削する場合に、切削抵抗によるモーメントに対して充分な剛性を確保できない問題点があった。第３従来例のチャックでは、各垂直面内の各３つの把握爪はそれぞれ半径方向に等距離移動して把握するものであるから、このように等距離移動する把握爪をそれ以上追加しても、ワーク外径精度のバラツキによりワークを把握できない把握爪が発生することになり、ワークを均一に把握できない。また、１つの把握箇所における把握荷重を小さくするために、各平面内に位置するそれぞれ３つの把握爪の把握部を揺動するようにして、ワーク把握箇所を６点としているが、把握箇所をそれ以上とすることはできず、一層の重切削には向かない問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、遠心力による把握力の低下を抑え、剛性を高め、外径寸法にバラツキのあるワークを精度よく把握して、高速回転、重切削、高精度加工に適応でき、特に薄肉円筒ワークの把握に好適なチャックを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明によるチャックは、チャックボディの前後２位置にそれぞれ多数のマスタージョウをチャック半径方向へ移動可能に支持し、前側の３つのマスタージョウにワークを芯出しする前芯出ジョウを設け、前側の残り複数のマスタージョウに前芯出ジョウより遅れてワークを把握する前把握ジョウを設け、後側の３つのマスタージョウにワークを芯出しする後芯出ジョウを設け、後側の残り複数のマスタージョウに後芯出ジョウより遅れてワークを把握する後把握ジョウを設け、全部のマスタージョウにチャック軸線方向に長いウエッジバーを楔部を介し長手方向へ移動可能に結合し、チャックボディに、ウエッジバーを案内する案内孔を形成するとともに、ウエッジバーをチャック軸線方向へ駆動する駆動機構を設け、前記駆動機構を、全部のウエッジバーが貫通する第１スパイダと、第１スパイダをチャック軸線方向へ駆動する駆動部材と、前芯出ジョウに連なる各ウエッジバーをチャック軸線方向へ一体移動可能に連結する第２スパイダと、後芯出ジョウに連なる各ウエッジバーをチャック軸線方向へ一体移動可能に連結する第３スパイダと、第１スパイダの動力を第２スパイダに伝える第１バネ部材と、第１スパイダの動力を第３スパイダに伝える第２バネ部材と、第１スパイダの動力を前後の把握ジョウに連なる各ウエッジバーにそれぞれ別々に伝える第３バネ部材とから構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明によるチャックは、チャックボディとウエッジバーとの間の摩擦力を有効利用して、遠心力による把握力の低下を確実に防止するために、第１、第２及び第３スパイダに、ウエッジバーがチャック半径方向の隙間を介して貫通する孔を形成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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〜図４に示すように、この実施形態のチャックにおいては、チャックボディ１の前部に保持筒２が一体的に突設され、保持筒２の外周に防塵カップ３が嵌着されている。チャックボディ１の後端面にはバックプレート４がボルト５で組み付けられ、バックプレート４に複数の孔６（図２参照）が形成され、孔６に挿入されるボルト７によってチャックが旋盤等の主軸に取り付けられる。
【００１０】
保持筒２の前端部には、円周方向に９個の前孔９が４０°の等角度間隔をおいてチャック半径方向に貫設され、各前孔９に前マスタージョウ１０が摺動可能に挿入されている。保持筒２の後端部には、円周方向に９個の後孔１１が前孔９と２０°異なる位相に４０°の等角度間隔をおいてチャック半径方向に貫設され、各後孔１１に後マスタージョウ１２が摺動可能に挿入されている。これにより、チャックボディ１の前後２位置に全部で１８本のマスタージョウ１０，１２がチャック軸線周りの異なる位相に２０°の等角度間隔をおいて配列されている（図３参照）。
【００１１】
９本の前マスタージョウ１０のうち、１２０°の等角度間隔をおいて位置する３本のマスタージョウ１０Ａには、薄肉円筒ワークＷの前端を芯出しする前芯出ジョウ１４が設けられている。残り６本の前マスタージョウ１０には、前芯出ジョウ１４より遅れてワークＷの前端を把握する前把握ジョウ１５が設けられている。これらのジョウ１４，１５はホルダ１６の内面に固着され、ホルダ１６はスペーサ１７を介しボルト１８により前マスタージョウ１０の内端に取り付けられている。
【００１２】
なお、スペーサ１７の厚みを調節することにより、マスタージョウ１０（１０Ａ）に対するジョウ１４，１５の半径方向の取付位置が、把握するワークの外径寸法に合わせて設定されている。
【００１３】
９本の後マスタージョウ１２のうち、１２０°の等角度間隔をおいて位置する３本の後マスタージョウ１２Ａには、薄肉円筒ワークＷの後端を芯出しする後芯出ジョウ２１が設けられ、残り６本の後マスタージョウ１２には、後芯出ジョウ２１より遅れてワークＷの後端を把握する後把握ジョウ２２が設けられている。これらのジョウ２１，２２は、前側のジョウ１４，１５と同様の取付構造により後マスタージョウ１２の内端に取り付けられている。
【００１４】
前後のマスタージョウ１０（１０Ａ），１２（１２Ａ）にはチャック軸線方向に長いウエッジバー２４が組み付けられ、チャックボディ１の保持筒２に各ウエッジバー２４を別々にチャック軸線方向へ摺動自在に案内する案内孔２５が形成されている。図６及び図７に示すように、ウエッジバー２４の前端部には扁平部２６が形成され、扁平部２６の両側面に突条楔部２７が前下がりの斜状に突設されている。マスタージョウ１０，１２には扁平部２６が嵌合する半径方向溝２８が形成され、半径方向溝２８に突条楔部２７に噛み合う溝状楔部２９が凹設されている。
【００１５】
そして、ウエッジバー２４は全部のマスタージョウ１０，１２に楔部２７，２９を介して長手方向へ摺動可能に結合され、各マスタージョウ１０，１２がウエッジバー２４の後退時に閉鎖され、前進時に開放される。なお、芯出ジョウ１４，２１に連なる６本のウエッジバー２４と、把握ジョウ１５，２２に連なる１２本のウエッジバー２４とでは、楔部２７，２９のチャック軸線方向の噛合位置が僅かに相違し、ウエッジバー２４の前進端で、把握ジョウ１５，２２が芯出ジョウ１４，２１より僅かに大径の円周上に位置し、ウエッジバー２４の後退時に、把握ジョウ１５，２２が芯出ジョウ１４，２１より遅れてワークＷを把握するようになっている。
【００１６】
図１、図２に示すように、チャックボディ１の内部には、各ウエッジバー２４をチャック軸線方向へ駆動する駆動機構３２が設置されている。駆動機構３２は３つのスパイダ３３，３４，３５をチャック軸線方向へ移動可能に備え、中間の第１スパイダ３３はチャックボディ１に固定したガイド部材３６の小径部により案内され、後側の第２スパイダ３４は第１スパイダ３３のボス部により案内され、前側の第３スパイダ３５はガイド部材３６の大径部によって案内される。
【００１７】
第１スパイダ３３のボス部はボルト３８によりドロースクリュー３９に結合され、ドロースクリュー３９は図示しない外部アクチュエータ（例えば、主軸側に設置された回転シリンダ）に連結され、このドロースクリュー３９により第１スパイダ３３をチャック軸線方向へ駆動する駆動部材が構成されている。また、第１スパイダ３３の外周部には１８個の孔４０が形成され、各孔４０に全部のウエッジバー２４がチャック半径方向の隙間（案内孔２５とウエッジバー２４との摺動隙間より大きい隙間）ｇを介して別々に貫通されている。
【００１８】
図５に示すように、第２スパイダ３４には３個の孔４１が形成され、各孔４１に前芯出ジョウ１４に連なる３本のウエッジバー２４の後端がチャック半径方向の隙間ｇを介し別々に貫通されている。第２スパイダ３４の背面側には抜止板４４が配置され、ボルト４３で各ウエッジバー２４の後端面に固定されている。第１スパイダ３３と第２スパイダ３４との間のウエッジバー２４には第１圧縮バネ４５が嵌挿され、そのばね力により第２スパイダ３４が後方へ押されて抜止板４４に当接されている。この構成により、前芯出ジョウ１４に連なる３本のウエッジバー２４が第２スパイダ３４にチャック軸線方向へ一体移動可能に連結され、第１スパイダ３３の動力が第１圧縮バネ４５を介して第２スパイダ３４に伝えられる。
【００１９】
図１に示すように、第３スパイダ３５には１８個の孔４２が形成され、各孔４２に全部のウエッジバー２４がチャック半径方向の隙間ｇを介して別々に貫通され、そのうち後芯出ジョウ２１に連なる３本のウエッジバー２４は中間部の鍔部４６及びネジ４８により第３スパイダ３５にチャック軸線方向へ一体移動可能に連結されている。これら３本のウエッジバー２４の後端にはバネ受け４７が設けられ、バネ受け４７と第１スパイダ３３との間のウエッジバー２４に第２圧縮バネ４９が嵌挿され、この圧縮バネ４９を介して第１スパイダ３３の動力が第３スパイダ３５に伝えられる。
【００２０】
一方、図２に示すように、前把握ジョウ１５及び後把握ジョウ２２に連なる計１２本のウエッジバー２４の後端には、バネ受け５０がボルト５１で固定され、第２スパイダ３４には、ウエッジバー２４の後退時にボルト５１の頭部を逃がす逃し孔５２が設けられている。そして、バネ受け５０と第１スパイダ３３との間のウエッジバー２４に第３圧縮バネ５３が嵌挿され、この圧縮バネ５３を介して第１スパイダ３３の動力が前後の把握ジョウ１５，２２に連なる１２本のウエッジバー２４にそれぞれ別々に伝達される。
【００２１】
なお、ガイド部材３６の内側にはワークストッパ５５がチャック軸線方向へ進退自在に収容され、主軸側の外部アクチュエータ（図示略）によりスクリューロッド５６及びドロースリーブ５７を介して駆動され、ワークＷをチャック軸線上で位置決めできるようになっている。
【００２２】
次に、上記のように構成されたチャックの作用について説明する。チャックの休止状態においては、ワークストッパ５５が後退端位置で停止し、ドロースクリュー３９及び第１スパイダ３３が前進端位置で停止し、全部の圧縮バネ４５，４９，５３が伸び、全部のウエッジバー２４が前進端位置で停止し、全部のマスタージョウ１０，１２がチャック半径方向外側に開き、全部のジョウ１４，１５，２１，２２が全開位置で停止している。
【００２３】
薄肉円筒ワークＷの加工に際しては、ワークストッパ５５を前進し、ワークＷを挿入してストッパ５５で位置決めしたのち、ドロースクリュー３９で第１スパイダ３３を後退する。これにより、図５に示すように、第１圧縮バネ４５を介し第２スパイダ３４が後退し、前芯出ジョウ１４に連なる３本のウエッジバー２４が後退し、楔部２７，２９の楔作用によって、３本の前マスタージョウ１０Ａが閉じ、３つの前芯出ジョウ１４がワークＷの前端３箇所を芯出しする。このとき、各ウエッジバー２４が第２スパイダ３４に一体移動可能に連結されているので、３つの前芯出ジョウ１４が同等量閉じて、ワークＷの前端を正確に芯出しすることができる。
【００２４】
また、第１スパイダ３３の後退により、図１に示すように、第２圧縮バネ４９を介し第３スパイダ３５が後退し、後芯出ジョウ２１に連なる３本のウエッジバー２４が後退し、楔部２７，２９の楔作用によって、３本の後マスタージョウ１２Ａが閉じ、３つの後芯出ジョウ２１がワークＷの後端３箇所を芯出しする。このときも、各ウエッジバー２４が第３スパイダ３５に一体移動可能に連結されているので、３つの後芯出ジョウ２１がチャック半径方向へ同等量閉じ、ワークＷの後端を前芯出ジョウ１４と同じタイミングで正確に芯出しすることができる。
【００２５】
ワークＷの芯出後には、第１スパイダ３３のさらなる後退により、図２に示すように、第３圧縮バネ５３を介し前後の把握ジョウ１５，２２に連なる１２本のウエッジバー２４が後退し、楔部２７，２９の楔作用によって、６本の前マスタージョウ１０と６本の後マスタージョウ１２とが同時に閉じる。そして、６つの前把握ジョウ１５がワークＷの前端６箇所を把握するとともに、６つの後把握ジョウ２２がワークＷの後端６箇所を把握する。このときは、第３圧縮バネ５３のバネ力が各ウエッジバー２４にそれぞれ別々に作用しているので、ワークＷの把握箇所に外径寸法のバラツキがある場合でも、これを第３圧縮バネ５３で吸収して、ワークＷの前後両端を把握ジョウ１５，２２によって精度よく把握でき、もって、旋盤等による高精度加工が可能となる。
【００２６】
また、把握ジョウ１５，２２と同時に前後の芯出ジョウ１４，２１もワークＷを把握するので、ワークＷの前端及び後端をそれぞれ９箇所ずつ強力に把握できて、旋盤等による重切削が可能となる。しかも、１８本のマスタージョウ１０，１２はチャック軸線周りの異なる位相に等角度間隔をおいて配列されているため、全部のジョウ１４，１５，２１，２２がワークＷの前端全周と後端全周とをそれぞれ均一な力で把握でき、薄肉円筒ワークＷの変形を確実に防止することができる。
【００２７】
この把握状態で、チャックを回転すると、マスタージョウ１０，１２に作用する遠心力により楔部２７，２９の楔作用を介してウエッジバー２４を前方へ移動させてジョウ１４，１５，２１，２２を開かせようとする。しかし、全部のウエッジバー２４が保持筒２の案内孔２５に挿入されるとともに、スパイダ３３，３４，３５の孔４０，４１，４２に隙間ｇを介して貫通されているので、ウエッジバー２４が遠心力で案内孔２５の内面に強く押し付けられ、チャックボディ１に大きな摩擦力が発生し、この摩擦力でウエッジバー２４のチャック軸線方向前方への移動が阻止される。従って、ジョウ１４，１５，２１，２２の把握力低下を確実に防止でき、もって、チャックの高速回転が可能となる。
【００２８】
なお、マスタージョウ１０，１２の本数及び配列間隔は前記実施形態に限定されるものではなく、ワークＷの外径寸法、厚さ寸法、材質等に応じて適宜に変更することができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、チャック各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、チャックボディの前後２位置にそれぞれ複数の芯出ジョウ及び把握ジョウを配列し、これらのジョウに連なるウエッジバーをチャックボディの案内孔に挿入したので、遠心力による把握力の低下を抑え、かつ剛性を高め、外形寸法にバラツキのあるワークをも精度よく把握して、重切削、高精度加工に適応させることができ、特に薄肉円筒ワークの把握に好適に使用可能となる。特に、芯出ジョウに連なるウエッジバーと、把握ジョウに連なるウエッジバーへの動力を別々に伝えるような駆動機構を有することにより、１つの駆動部材で芯出及び把握精度をより一層向上させて、薄肉円筒ワークを精度よく把握できる効果がある。
【００３２】
請求項２の発明によれば、３つのスパイダにウエッジバーをチャック半径方向の隙間を介して貫通したので、チャックボディとウエッジバーとの間の摩擦力を有効利用して、遠心力による把握力の低下を確実に防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すチャックの断面図である。
【図２】図１と異なる位相におけるチャックの断面図である。
【図３】図１のチャックの正面図である。
【図４】図３の中心部分の拡大図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１・・チャックボディ、１０・・前マスタージョウ、１２・・後マスタージョウ、１４・・前芯出ジョウ、１５・・前把握ジョウ、２１・・後芯出ジョウ、２２・・後把握ジョウ、２４・・ウエッジバー、２５・・案内孔、２７・・楔部、２９・・楔部、３２・・駆動機構、３３・・第１スパイダ、３４・・第２スパイダ、３５・・第３スパイダ、３９・・ドロースクリュー、４０，４１，４２・・孔、４５・・第１圧縮バネ、４９・・第２圧縮バネ、５３・・第３圧縮バネ、５５・・ワークストッパ、ｇ・・隙間、Ｗ・・ワーク。
【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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