(57)【要約】【課題】主軸に固定したアダプタにチャック本体を高精度に位置決め可能であってアダプタにチャック本体を圧縮スプリングのクランプ力で固定可能であってチャック本体にワークをガススプリングの付勢力で把持可能なチャック装置を提供すること。【解決手段】工作機械の主軸に装着されるチャック装置１において、チャック取付用アダプタ２と、チャック本体１０１と、位置決め機構７０と、クランプ機構８と、回転力伝達機構７０と、チャック機構１０５とを有し、チャック機構は、チャック本体に径方向へ移動可能に装備された複数のジョウ部材と、チャック本体の内部に設けられたガススプリング１１５と、ガススプリングの出力部材１１７から出力される主軸軸心と平行方向に駆動する駆動力を複数のジョウ部材を径方向へ駆動する把持力に変換する開閉機構１１０と、チャック本体内に形成されガススプリングのガス作動室１１９に連通されたガスチャンバーとを備えた。【選択図】  図１
2009248196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸に着脱可能に装着されるチャック装置において、
前記主軸の先端に固定されたチャック取付用アダプタと、
このアダプタに着脱可能に固定されるチャック本体と、
前記アダプタにチャック本体を主軸の軸心と平行方向と前記軸心と直交する方向とに位置決めする位置決め機構と、
前記アダプタにチャック本体を固定解除可能に固定するクランプ力を発生させる圧縮スプリングを備えたクランプ機構と、
前記アダプタからチャック本体に回転力を伝達可能な回転力伝達機構と、
前記チャック本体に設けられたワーク把持用のチャック機構とを有し、
前記チャック機構は、チャック本体に径方向へ移動可能に装備された複数のジョウ部材と、チャック本体の内部に設けられたガススプリングと、前記ガススプリングの出力部材から出力される主軸軸心と平行方向に駆動する駆動力を複数のジョウ部材を径方向へ駆動する把持力に変換する開閉機構と、前記チャック本体内に形成され圧縮ガスが充填されたガスチャンバーであって前記ガススプリングのガス作動室に連通されたガスチャンバーとを備えたことを特徴とするチャック装置。
【請求項２】
前記位置決め機構は、前記アダプタに形成されたテーパ係合雄部と、このテーパ係合雄部に係合するようにチャック本体に形成されたテーパ係合雌部とを備え、前記テーパ係合雄部とテーパ係合雌部の少なくとも一方が径方向への弾性変形を介して他方に密着状に係合するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
【請求項３】
前記位置決め機構は、前記アダプタの環状部に形成された着座面と、前記チャック本体に形成されて前記着座面に当接する当接部とを備え、前記テーパ係合雄部とテーパ係合雌部が密着状に係合した状態のとき前記当接部が前記着座面に当接することを特徴とする請求項２に記載のチャック装置。
【請求項４】
前記テーパ係合雄部は、主軸の軸心と直交する断面が外側へ凸の複数の円弧状角部を有する多角形に形成され且つチャック本体側ほど小径化するように構成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載のチャック装置。
【請求項５】
前記回転力伝達機構は、前記テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とで構成されたことを特徴とする請求項４に記載のチャック装置。
【請求項６】
前記クランプ機構は、前記アダプタとチャック本体に設けられたボールロック機構と、前記圧縮スプリングと、この圧縮スプリングの付勢力で主軸側へ付勢されるバネ受け部材とを備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のチャック装置。
【請求項７】
前記チャック機構は、前記バネ受け部材内に挿通状に設けられた操作ロッドであって、前記ガススプリングのピストン部材を把持解除側へ操作可能な操作ロッドを備えたことを特徴とする請求項６に記載のチャック装置。
【請求項８】
前記ガススプリングのピストン部材に、圧縮ガス充填用バルブを設けたことを特徴とする請求項６に記載のチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸に装着可能なチャック装置に関し、ワークを把持した状態で主軸から分離可能に構成したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸に装着可能なチャック装置として種々のチャック装置が実用化されている。 チャック装置によりワークを把持したまま、主軸から取り外すことができれば、切削加工したワークの寸法測定をしてから主軸に再度固定して残りの切削加工を施したり、或いは、そのワーク付きのチャック装置を別の工作機械の主軸に取り付け、別の切削加工を施したりすることが可能となる。その結果、切削加工の精度を高めたり、工作機械の稼働率を高めたり、複数種のワークを共通の切削加工ラインに流す等の混流生産を可能にしたりすることが可能になる。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のチャッキング治具においては、チャック本体の後部に主軸のテーパ穴に嵌合可能なテーパ軸部を設け、チャック本体の前端部に、３つのジョウ部材を含むチャック機構を設け、チャック本体内に圧縮エアを封入した圧縮エアスプリングと、この圧縮エアを充填した圧縮エアアキュムレータであって圧縮エアスプリングのエア作動室に連通した圧縮エアアキュムレータを設けてある。チャッキング治具は、圧縮エアスプリングの付勢力により３つのジョウ部材でワークを把持した状態で、チャッキング治具を主軸から取り外すことができる。
【０００４】
特許文献２に記載のチャック交換装置においては、チャック本体と主軸側のアダプタに２系統の流体給排用カプラ機構を設け、アダプタとチャック本体に設けたドグクラッチ的なカップリングを当接させ、チャック本体の後部中央の係止穴にアダプタ側の引き込みブロックを嵌入させて係止させることによりチャック本体をアダプタに固定可能に構成してある。
【０００５】
また、チャック本体に、３つのジョウ部材を駆動する為の流体圧シリンダを設け、この流体圧シリンダの前室と後室に前記２つの流体給排用カプラ機構と、２系統のチェックバルブを介して加圧流体を給排可能に構成し、チャック本体内に、流体圧シリンダの前室に連通された加圧流体アキュムレータと、流体圧シリンダの後室に連通された加圧流体アキュムレータとを設けてある。このチャック交換装置においても、流体圧シリンダの駆動力により複数のジョウ部材でワークを把持した状態で、チャック交換装置をアダプタから取り外すことが可能である。
【特許文献１】実公昭６２−２８３２４号公報
【特許文献２】特開平１０−１３８０１７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のチャッキング治具では、チャック本体のテーパ軸部の前端にある鍔部の端面を主軸の先端に当接させる構成でないから、チャック本体を主軸にその軸心方向に高精度に位置決めできない。そのため、切削加工の途中で、チャッキング治具を主軸から取り外してワークの寸法測定を行ってから、再度チャッキング治具を元の主軸又は別の主軸に装着してワークを再度切削加工する際の切削加工精度を確保することができない。
【０００７】
特許文献２のチャック本体内の流体圧シリンダが加圧流体を封入した構造のガススプリングではなく、その前室と後室に加圧流体を給排可能に構成してあるため、工作機械の主軸内に２系統の流体通路を形成しなければならず、主軸の構造が複雑化する。
しかも、ワーク把持の為に後室の加圧流体を排出するときに、後室に連通された加圧流体アキュムレータの加圧流体も排出されてしまうし、また、前室の加圧流体を排出するときに、前室に連通された加圧流体アキュムレータの加圧流体も排出されてしまうため、加圧流体アキュムレータが殆ど機能しない。
【０００８】
しかも、小型のドグクラッチ的なクラッチ機構を介して、アダプタにチャック本体を位置決めし、主軸の回転力をチャック本体に伝達する構造であるため、チャック本体をアダプタに３次元的に高精度に位置決めできず、主軸から強い回転力を伝達するのに適していない。
【０００９】
本発明の目的は、工作機械の主軸に固定したアダプタにチャック本体を高精度に位置決め可能なチャック装置、アダプタにチャック本体を圧縮スプリングのクランプ力で固定可能なチャック装置、チャック本体にワークをガススプリングの付勢力で把持可能なチャック装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のチャック装置は、工作機械の主軸に着脱可能に装着されるチャック装置において、前記主軸の先端に固定されたチャック取付用アダプタと、このアダプタに着脱可能に固定されるチャック本体と、前記アダプタにチャック本体を主軸の軸心と平行方向と前記軸心と直交する方向とに位置決めする位置決め機構と、前記アダプタにチャック本体を固定解除可能に固定するクランプ力を発生させる圧縮スプリングを備えたクランプ機構と、前記アダプタからチャック本体に回転力を伝達可能な回転力伝達機構と、前記チャック本体に設けられたワーク把持用のチャック機構とを有し、前記チャック機構は、チャック本体に径方向へ移動可能に装備された複数のジョウ部材と、チャック本体の内部に設けられたガススプリングと、前記ガススプリングの出力部材から出力される主軸軸心と平行方向に駆動する駆動力を複数のジョウ部材を径方向へ駆動する把持力に変換する開閉機構と、前記チャック本体内に形成され圧縮ガスが充填されたガスチャンバーであって前記ガススプリングのガス作動室に連通されたガスチャンバーとを備えたことを特徴としている。
【００１１】
チャック本体に設けるチャック機構がガススプリングの駆動力でワークを把持する構成であり、チャック本体内にガススプリングに連通されたガスチャンバーを設けたため、クランプ機構をアンクランプすることで、チャック機構でワークを把持した状態でチャック本体をアダプタから取り外すことができ、再度アダプタにチャック本体を固定することができる。
【００１２】
請求項２のチャック装置は、請求項１の発明において、前記位置決め機構は、前記アダプタに形成されたテーパ係合雄部と、このテーパ係合雄部に係合するようにチャック本体に形成されたテーパ係合雌部とを備え、前記テーパ係合雄部とテーパ係合雌部の少なくとも一方が径方向への弾性変形を介して他方に密着状に係合するように構成されたことを特徴としている。
【００１３】
請求項３のチャック装置は、請求項２の発明において、前記位置決め機構は、前記アダプタの環状部に形成された着座面と、前記チャック本体に形成されて前記着座面に当接する当接部とを備え、前記テーパ係合雄部とテーパ係合雌部が密着状に係合した状態のとき前記当接部が前記着座面に当接することを特徴としている。
【００１４】
請求項４のチャック装置は、請求項２又は３の発明において、前記テーパ係合雄部は、主軸の軸心と直交する断面が外側へ凸の複数の円弧状角部を有する多角形に形成され且つチャック本体側ほど小径化するように構成されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項５のチャック装置は、請求項４の発明において、前記回転力伝達機構は、前記テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とで構成されたことを特徴としている。
【００１６】
請求項６のクランプ装置は、請求項１〜５の何れかの発明において、前記クランプ機構は、前記アダプタとチャック本体に設けられたボールロック機構と、前記圧縮スプリングと、この圧縮スプリングの付勢力で主軸側へ付勢されるバネ受け部材とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項７のチャック装置は、請求項６の発明において、前記チャック機構は、前記バネ受け部材内に挿通状に設けられた操作ロッドであって、前記ガススプリングのピストン部材を把持解除側へ操作可能な操作ロッドを備えたことを特徴としている。
【００１８】
請求項８のチャック装置は、請求項６の発明において、前記ガススプリングのピストン部材に、圧縮ガス充填用バルブを設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、チャック取付用アダプタと、位置決め機構と、クランプ機構と、回転力伝達機構と、ワーク把持用のチャック機構とを設け、このチャック機構は、複数のジョウ部材と、複数のジョウ部材を把持する力を発生するガススプリングと、開閉機構と、ガスチャンバーとを備えているため、アダプタにチャック本体を高精度に位置決めしてクランプ機構により固定することができる。また、チャック本体に設けた複数のジョウ部材をガススプリングで駆動することでワークを強固に把持することができ、このワーク把持状態のままチャック本体をアダプタから取り外すことができる。
【００２０】
クランプ機構は、クランプ力を発生させる圧縮スプリングを有するため、主軸内にクランプ力発生のための流体通路を形成する必要がなく、主軸の内部構造を簡単化することができる。複数のジョウ部材を開閉機構を介してガススプリングにより駆動する構成であるから、チャック本体をアダプタから分離した状態でも、ワーク把持を維持することができる。ガススプリングのガス作動室に連通したガスチャンバーをチャック本体内に設けたため、ガススプリングの、つまりチャック機構の信頼性を確保できる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、位置決め機構は、アダプタに形成されたテーパ係合雄部と、チャック本体に形成されたテーパ係合雌部を備え、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部の少なくとも一方が径方向への弾性変形を介して他方に密着状に係合するように構成されたため、主軸の軸心と直交する方向への位置決め精度を高めることができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、アダプタに形成された着座面と、チャック本体に形成され且つテーパ係合雄部とテーパ係合雌部が密着状に係合した状態のとき着座面に当接する当接部を備えているため、アダプタに対してチャック本体を３次元的に位置決めできる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、テーパ係合雄部は、主軸の軸心と直交する断面が外側へ凸の複数の円弧状角部を有する多角形に形成され且つチャック本体側ほど小径化するように構成したため、請求項５のように、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とでアダプタからチャック本体に回転力を伝達する回転力伝達機構を構成することができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、アダプタからチャック本体に回転力を伝達可能な回転力伝達機構は、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部とで構成されたため、テーパ係合雄部とテーパ係合雌部との大きな接触面を介して大きな回転力を伝達可能な回転力伝達機構となる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、クランプ機構は、アダプタとチャック本体に設けられたボールロック機構と、前記圧縮スプリングと、この圧縮スプリングの付勢力で主軸側へ付勢されるバネ受け部材とを備えているため、クランプ状態を持続する信頼性に優れる。
【００２６】
請求項７の発明によれば、チャック機構は、バネ受け部材内に挿通状に設けられた操作ロッドであって、ガススプリングのピストン部材を把持解除側へ操作可能な操作ロッドを備えたため、操作ロッドを把持解除側へ押圧操作することで、ワークの把持を解除することができる。
【００２７】
請求項８の発明によれば、ガススプリングのピストン部材に、圧縮ガス充填用バルブを設けたため、チャック本体の中心部に圧縮ガス充填用バルブを設けることが可能となり、チャック本体の重心位置がチャック本体の中心からずれることがないから、アンバランスな遠心力が発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係るチャック装置を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明に係るチャック装置１は、工作機械の主軸８０に着脱可能に装着されるチャック装置１である。図１〜図７に示すように、このチャック装置１は、主軸８０の先端に固定されたチャック取付用アダプタ２と、このアダプタ２に着脱可能に固定されるチャック本体１０１と、アダプタ２にチャック本体１０１を主軸８０の軸心と平行方向と軸心と直交する方向とに位置決めする位置決め機構７０と、アダプタ２にチャック本体１０１を固定解除可能に固定するクランプ力を発生させる圧縮スプリング２１を備えたクランプ機構８と、アダプタ２からチャック本体１０１に回転力を伝達可能な回転力伝達機構７２と、チャック本体１０１に設けられたワーク把持用のチャック機構１０５とを有する。尚、以下の説明では、主軸８０の先端側（図１の右方）を前方とし、図１の左方を後方として説明する。
【００３０】
図１，図５〜図７に示すように、前記アダプタ２は、 主軸８０の先端に図示外の複数のボルトで固定されたアダプタベース５と、このアダプタベース５に複数のボルト７で固定されたアダプタ本体６とを有する。アダプタベース５は、円柱状の部材で、中心部分には軸穴５ａが形成され、また後面側には円形凹部５ｂが形成され、前面側にも所定の深さのある円形凹部５ｃが形成されている。
【００３１】
図６，図７に示すように、アダプタ本体６は、前端側の円板部６ａと、この円板部６ａの後端から後方へ突出する後部筒６ｃと、円板部６ａの前端から前方へ突出する前部筒６ｂとを一体形成したものである。後部筒６ｃは円形凹部５ｃに内嵌され、後部筒６ｃには後方へ開口したシリンダ穴１６が形成されている。前部筒６ｂの後部にはテーパ係合雄部  １１が形成され、また、前部筒６ｂの前部にはクランプ用筒部１２が形成されている。
図３，図４に示すように、チャック本体１０１は、チャック本体部材１０２と、このチャック本体部材１０２の後端面に固定されたリング部材４とを有する。
【００３２】
図１，図３〜図７に示すように、位置決め機構７０は、アダプタ本体６に形成されたテーパ係合雄部１１と、このテーパ係合雄部１１に係合するようにチャック本体１０１のリング部材４に形成されたテーパ係合雌部１３とを備え、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の少なくとも一方が径方向への弾性変形を介して他方に密着状に係合するように構成されている。但し、本実施例の場合、リング部材４の径方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３とが密着状に係合するように構成されている。
【００３３】
位置決め機構７０は、アダプタ本体６の環状部６ｄに形成された着座面１０と、リング部材４に形成されて着座面１０に当接する当接部９とを備え、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３が密着状に係合した状態のとき当接部９が着座面１０に当接する。但し、前記着座面１０は、連続的な環状に形成してもよいし、不連続に分断された環状に形成してもよい。
【００３４】
テーパ係合雄部１１は、主軸８０の軸心と直交する断面が外側へ凸の複数の円弧状角部１１ａを有する正八角形に形成され且つチャック本体１０１側（前方）ほど小径化するように構成されている（図７参照）。前記正八角形の円弧状角部１１ａと円弧状角部１１ａの間の各辺部分１１ｂは、直線よりも外側へ膨らんだ緩やかな円弧形に形成されている。但し、前記の円弧形に限らず、直線的に形成してもよい。同様に、図３，図４に示すように、テーパ係合雌部１３は、主軸８０の軸心と直交する断面が外側へ凸の複数の円弧状角部１３ａを有する正八角形に形成され且つ前方ほど小径化するように構成されている。回転力伝達機構７２は、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３とで構成されている。
【００３５】
図１，図３，図６に示すように、クランプ機構８は、アダプタ本体６の前部筒６ｂとリング部材４に設けられたボールロック機構１５と、クランプ力を発生する圧縮スプリング２１と、この圧縮スプリング２１の付勢力で主軸８０側へ付勢されるピストン部材１７（これがバネ受け部材に相当する）と、クランプ解除用のカラー３５と、前部筒６ｂの内部に前後方向へ摺動自在に装着され且つピストン部材１７の前側軸部１７ａに固定された円板部材２６とを備えている。
【００３６】
前記ボールロック機構１５は、 前部筒６ｂのクランプ用筒部１２に形成された８つの保持穴２３と、これら保持穴２３に径方向へ可動に夫々保持された８つの鋼球２４と、これら鋼球２４を夫々受け止めるようにリング部材４の前端の内周部分に形成された８つの傾斜溝２５と、８つの鋼球２４に対応するように円板部材２６の外周面に形成された８つの凹部２２などを有する。
【００３７】
保持穴２３は、正八角形の辺の中央部に対応する位置に形成されている。傾斜溝２５はリング部材４の前端面に対して前方ほど大径化するように約４５°傾斜している。傾斜溝２５の溝底は鋼球２４が部分的に係合して円弧で接触可能な部分円筒面に形成されている。凹部２２は前部筒６ｂの外周外へ突出しないように退避した鋼球２４を部分的に収容可能な退避凹部２８と、この退避凹部２８から前方へ連続し前方ほど大径化する傾斜凹部２７であって鋼球２４を傾斜溝２５に押圧させる傾斜凹部２７とからなる。但し、８つの凹部２２は周方向に連続的に形成してもよい。
【００３８】
図１，図６に示すように、ピストン部材１７は、後部筒６ｃのシリンダ穴１６に可動に装着され且つ環状のバネ収容室２０を形成するピストン部１７ｂと、このピストン部１７ｂから後方へ延びる後側軸部１７ｃと、ピストン部１７ｂから前方へ延びる前側軸部１７ａとを一体形成したものである。ピストン部材１７の中心部には、チャック機構１０５の操作ロッド１３０が可動に挿入されるロッド孔１７ｄが形成されている。圧縮スプリング２１は、バネ収容室２０に圧縮状態に収容された皿バネ積層体からなり、この圧縮スプリング２１によりピストン部材１７が後方へ強力に弾性付勢され、ボールロック機構１５を介してリング部材４つまりチャック本体１０１がアダプタ本体６に固定される。
【００３９】
円板部材２６は前側軸部１７ａの前端部に外嵌されて環状ナット２９により前側軸部１７ａに固定されている。カラー３５は、操作ロッド１３０と後側軸部１７ｃに可動に外嵌され、カラー３５の後壁３５ａがプッシュ部材８５に当接している。主軸８０の内部には、操作ロッド１３０を前方へ押動可能なプッシュロッド８２と、このプッシュロッド８２に外嵌されたパイプ状のプッシュ部材８５とが軸方向に可動に装着されており、プッシュロッド８２の前端が操作ロッド１３０の後端に当接し、プッシュ部材８５の前端がカラー３５の後端に当接している。プッシュ部材８５でカラー３５とピストン部材１７と円板部材２６を前方へ押動させることにより、鋼球２４を退避凹部２８に部分的に退避させて、ボールロック機構１５がクランプ解除される。
【００４０】
図６に示すように、アダプタ本体６の円板部６ａと、円板部材２６との間には環状で軸方向に偏平なエア室３０が形成され、このエア室３０へはプッシュロッド８２と操作ロッド１３０内に形成されたエア通路（図示略）から加圧エアが供給可能に構成されている。
テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の間をエアブローする為、エア室３０に連通した８つの傾斜状の第１ノズル３３がテーパ係合雄部１１の壁部に形成されている。着座面１０と当接部９間をエアブローする為、エア室３０に連通した８つのエア通路３２と、これらエア通路３２に夫々連通した径方向向きの８つの第２ノズル３２ａとが形成されている。
【００４１】
図１〜図４に示すように、チャック機構１０５は、チャック本体部材１０２に径方向へ移動可能に装備された３つのマスタジョウ１０６と、これらマスタジョウ１０６に夫々固定された３つの把持爪１０７と、チャック本体部材１０２の内部に設けられ主軸８０の軸心と平行で且つ後方向きの駆動力を出力するガススプリング１１５と、このガススプリング１１５の出力部材１１７から出力される駆動力を３組のマスタジョウ１０６と把持爪１０７を径方向へ駆動する把持力に変換する開閉機構１１０と、チャック本体部材１０２内に形成され圧縮ガスが充填された例えば３つのガスチャンバー１２０であってガススプリング１１５のガス作動室１１９に連通された３つのガスチャンバー１２０とを備えている。マスタジョウ１０６と把持爪１０７がジョウ部材に相当する。
【００４２】
マスタジョウ１０６は、主軸８０の軸心と直交する径方向向きに配設され、３つのマスタジョウ１０６は周方向に１２０°間隔で配置されている。マスタジョウ１０６は、チャック本体部材１０２に形成された径方向向きの十文字溝１０２ａに径方向へ移動可能に装着されている。把持爪１０７は、マスタジョウ１０６に形成されたＴ溝１０６ａに装着されたＴ形部材１０８を有し、把持爪１０７に挿通させた２つのボルト１０９をＴ形部材１０８に螺合することでマスタジョウ１０６に位置調節可能に固定されている。
【００４３】
開閉機構１１０は、チャック本体部材１０２の前端側部分の中央部分に前後移動可能に装着された可動部材１１１と、この可動部材１１１に前方ほど中心側へ移行するように傾斜状に形成された断面がほぼＴ形の３つの係合溝１１２であって、３つのマスタジョウ１０６に対応するように形成された３つの係合溝１１２と、３つのマスタジョウ１０６の端部に夫々形成された３つの係合溝１１２に係合された係合部１１４とを有する。ガススプリング１１５により可動部材１１１が後方へ駆動されると、開閉機構１１０を介して３つのマスタジョウ１０６が中心側へ駆動され、３つの把持爪１０７によりワークＷを把持する。操作ロッド１３０がプッシュロッド８２で前方へ駆動されると、３つのマスタジョウ１０６が中心から離隔する方向へ駆動され、ワークＷの把持が解除される。開閉機構１１０の前方には、塞ぎ板１１３が複数のボルト１１３ａによりチャック本体部材１０２に固定されている。
尚、マスタジョウ１０６には係合溝１１２と係合部１１３間の摺動部にグリスを供給する為のグリスニップル１０６ｂと、グリス通路１０６ｃとが形成されている。
【００４４】
図３，図４に示すように、ガススプリング１１５は、チャック本体部材１０２に形成されたシリンダ穴１１６と、このシリンダ穴１１６内に可動に装着された出力部材１１７と、シリンダ穴１１６の後端部を塞ぐ封鎖部材１１８と、シリンダ穴１１６のうちの出力部材１１７の前側のガス作動室１１９に充填された圧縮窒素ガス（例えば、ガス圧約７〜１０ＭＰａ）とを有する。前記出力部材１１７は、ピストン部材１１７ａと、このピストン部材１１７ａの軸状部の内部に組み込まれて一体的に固定された軸部材１１７ｂとで構成され、軸部材１１７ｂの前端部分が開閉機構１１０の可動部材１１１に螺合されている。
【００４５】
チャック本体部材１０２の内部には、３つの円柱形のガスチャンバー１２０が周方向３等分位置に形成され（図４参照）、ガスチャンバー１２０の後端は封鎖部材１２２で封鎖されている。各ガスチャンバー１２０には圧縮窒素ガスが充填されており、各ガスチャンバー１２０はガス通路１２３によりガス作動室１１９に連通されている。ガス作動室１１９と３つのガスチャンバー１２０に圧縮窒素ガスを充填するために、軸部材１１７ｂの中心部にガス通路１２５が形成され、このガス通路１２５がガス通路１２６によりガス作動室１１９に連通されており、軸部材１１７ｂの後部にはガス充填用バルブ１２８が設けられている。
【００４６】
図１に示すように、チャック機構１０５は、ピストン部材１７内に挿通状に設けられた操作ロッド１３０であって、ガススプリング１１５の出力部材１１７を把持解除側へ操作可能な前記操作ロッド１３０を備えている。
【００４７】
次に、このチャック装置１の作用、効果について説明する。
チャック機構１０５が設けられたチャック本体１０１をアダプタ２に装着する際には、プッシュ部材８５によりピストン部材１７を前方へ押動してクランプ機構８をクランプ解除状態に切換えた状態で、チャック本体１０１をアダプタ２に装着し、テーパ係合雌部１３をテーパ係合雄部１１に係合させ、プッシュ部材８５を後退させる。
【００４８】
すると、圧縮スプリング２１の弾性力によりピストン部材１７が後方へ駆動され、傾斜凹部２７により鋼球２４が外側へ駆動されて傾斜溝２５に押圧され、テーパ係合雌部１３の径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状態になり、且つリング部材４の当接部９がアダプタ本体６の着座面１０に密着したクランプ状態になる。
【００４９】
このように、アダプタ２にチャック本体１０１を高精度に位置決めしてクランプ機構８により固定することができる。クランプ機構８は、クランプ力を発生させる圧縮スプリング２１を有するため、主軸８０内にクランプ力発生のための流体通路を形成する必要がなく、主軸８０の内部構造を簡単化することができる。クランプ機構８は、ボールロック機構１５と、圧縮スプリング２１と、この圧縮スプリング２１の付勢力で主軸８０側へ付勢されるピストン部材１７とを備えているため、クランプ状態を持続する信頼性に優れる。
【００５０】
テーパ係合雌部１３の径方向への弾性変形を介してテーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合するように構成したため、主軸８０の軸心と直交する方向への位置決め精度を高めることができる。アダプタ２に形成された着座面１０と、チャック本体１０１に形成され且つテーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３が密着状に係合した状態のとき着座面１０に当接する当接部９を備えているため、アダプタ２に対してチャック本体１０１を３次元的に位置決めできる。
【００５１】
テーパ係合雄部１１は、主軸８０の軸心と直交する断面が外側へ凸の複数の円弧状角部１１ａを有する多角形に形成され且つチャック本体１０１側ほど小径化するように構成したため、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３とでアダプタ２からチャック本体１０１に回転力を伝達可能な回転力伝達機構７２を構成することができ、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３との大きな接触面を介して大きな回転力を伝達可能な回転力伝達機構７２となる。
【００５２】
チャック機構１０５によりワークを把持する際には、最初プッシュロッド８２と操作ロッド１３０により軸部材１１７ｂを前方へ駆動し、３つのマスタジョウ１０６を外側へ開かせてからワークＷをセットし、その後プッシュロッド８２と操作ロッド１３０を後退させると、ガススプリング１１５の駆動力により出力部材１１７が後方へ駆動され、開閉機構１１０を介して３つのマスタジョウ１０６が中心側へ駆動され、３つの把持爪１０７でワークＷの外周面が把持される。
【００５３】
チャック本体１０１に設けた複数のマスタジョウ１０６をガススプリング１１５で強力に駆動するため、ワークＷを強固に把持することができ、このワーク把持状態のままチャック本体１０１をアダプタ２から取り外すことができる。
ガススプリング１１５をチャック本体１０１内に組み込んであるため、チャック本体１０１をアダプタ２から分離した状態でも、ワーク把持を維持することができる。ガススプリング１１５のガス作動室１１８に連通した３つのガスチャンバー１２０をチャック本体１０１内に設けたため、ガススプリング１１５の信頼性、チャック機構１０５の信頼性を確保できる。
【００５４】
ガススプリング１１５の出力部材１１７を把持解除側へ操作可能な操作ロッド１３０を備えたため、操作ロッド１３０を把持解除側へ押圧操作することで、ワークＷの把持を解除することができる。ガススプリング１１５の出力部材１１７に、つまり、チャック本体１０１の中心部に圧縮ガス充填用バルブ１２８を設けるため、チャック本体１０１の重心位置がチャック本体１０１の中心からずれることがないから、アンバランスな遠心力が発生することがない。
【実施例２】
【００５５】
前記実施例１を部分的に変更した例について説明する。但し、前記実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、アダプタ本体６Ａには、主軸８０の軸心に対して対称に位置する水平な１対の位置決めピン４０が固定され、リング部材４Ａには位置決めピン４０が挿入される１対のピン穴４１が形成されている。位置決めピン４０の先端部分にはコーン状のテーパ部４０ａが形成されている。これら位置決めピン４０をピン穴４１に嵌合させることで、アダプタ本体６に対するチャック本体１０１の軸心回りの回転位相が正しく位置決めされる。
【００５６】
それ故、リング部材４Ａのテーパ係合雌部１３をアダプタ本体６Ａのテーパ係合雄部１１に係合させる際に、テーパ係合雌部１３の複数の角部がテーパ係合雄部１１の複数の角部に一致させた状態に回転位相を合わせることができる。しかも、回転位相を合わせない状態では、テーパ係合雌部１３をテーパ係合雄部１１に係合させることができないため、回転位相の不一致のまま係合させることで発生する、テーパ係合雌部１３やテーパ係合雄部１１の損傷を防止することができる。尚、アダプタ本体６Ａにではなくチャック本体１０１にピン穴を設けても良いし、ピン４０が挿入される切欠き部を設けても良い。
【実施例３】
【００５７】
前記実施例１を部分的に変更した例について説明する。但し、前記実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
図９に示すように、チャック本体１０１をＡＴＣ（自動工具交換装置）のアーム部材で把持する為に、リング部材４Ｂの外周部に断面台形状の把持溝４４が形成されている。
【実施例４】
【００５８】
前記実施例１を部分的に変更した例について説明する。但し、前記実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
図１０，図１１に示すように、リング部材４Ｃは、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際の弾性変形を促進する弾性変形促進部５０を有する。この弾性変形促進部５０は、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部に前端開放状に形成された平面視にて円弧状の８つの円弧溝５１を備えている。円弧溝５１と隣接する円弧溝５１の間には、円弧溝５１の周方向長さとほぼ等しい周方向長さのリブ壁５３が形成され、８つの円弧溝５１の内側にはある程度の剛性を有する環状壁５５が形成されている。８つの円弧溝５１の後面側には環状壁５５と同程度の厚さの後壁５６が形成されている。尚、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部に後端開放状に形成された平面視にて円弧状の８つの円弧溝を備えても良い。
【００５９】
テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際には、８つのリブ壁５３と環状壁５５の径拡大方向への弾性変形を介して密着状に係合し、主軸８０の軸心と平行な方向と軸心と直交する方向に精度よく位置決め可能になっている。尚、リブ壁５３は、鉛直断面における正八角形の角部に対応する周方向位置に形成されている。円弧溝５１の数は８つに限定されず、８つ未満でもよく、９つ以上でもよい。
【００６０】
このように、弾性変形促進部５０を設けたため、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際に、テーパ係合雌部１３を囲繞する環状壁５２の径拡大方向への弾性変形を促進することができる。しかも、全周に対する複数のリブ壁５３の合計長さの比率を適切に設定することにより、８つのリブ壁５３と環状壁５２の剛性と弾性変形性を適切に設定することができるため、設計の自由度に優れる。
【実施例５】
【００６１】
前記実施例１を部分的に変更した例について説明する。但し、前記実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
弾性変形促進部５０の種々の変更形態を図１２，図１３に基づいて説明するが、図１２，図１３においては、リング部材４のみを図示し、右方を前方チャック本体１０１側とし、左方を後方アダプタ２側として説明する。
【００６２】
図１２に示す第１例のリング部材４Ｄでは、テーパ係合雌部１３がテーパ係合雄部１１に密着状に係合する際の弾性変形を促進する弾性変形促進部５０Ａを有する。この弾性変形促進部５０Ａは、テーパ係合雌部１３を囲繞する壁部に形成された後端解放状の環状溝５７を備えている。この環状溝５７の断面形状は径方向の幅が小さな矩形状である。テーパ係合雌部１３と環状溝５７の間には、径拡大方向へ弾性変形可能で且つある程度の剛性を有する環状壁５８が形成されている。環状壁５８の径方向の厚さを適切に設定することにより、環状壁５８の剛性と弾性変形性を適切に設定することができるため、設計の自由度に優れる。テーパ係合雌部１３の外周側の環状壁５８に形成された複数（例えば、２つ又は４つ）の切欠き部５９が形成されている。尚、複数の切欠き部５９の代わりに複数のスリットが形成されても良いし、環状溝５７より内周側の環状壁５８と環状溝５７の前方近傍部に上下方向に偏平に形成された環状溝が形成されても良い
【００６３】
図１３に示す第２例のリング部材４Ｅには、弾性変形促進部５０Ｂとして、前記と同様の環状溝５７に加えて、環状溝５７の内周側の環状壁５８に形成された複数（例えば、８つ）の矩形の開口穴６２が形成されている。
【実施例６】
【００６４】
前記実施例１を部分的に変更した例について説明する。但し、前記実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の種々の変更形態について説明する。
図１４は第１例のアダプタ本体６Ｂの正面図であり、アダプタ本体６Ｂでは、テーパ係合雄部１１Ａが前方ほど小径化するように構成され、テーパ係合雄部１１Ａの鉛直断面が外側へ凸の６つの円弧状角部１１ａＡを有する正六角形に形成され、このテーパ係合雄部１１Ａはアダプタ本体６Ｂに一体的に形成されている。リング部材４のテーパ係合雌部１３は、径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ａに密着状に係合する形状に形成されている。
【００６５】
テーパ係合雄部１１Ａとテーパ係合雌部（図示略）の鉛直断面が６つの円弧状角部１１ａＡを有する正六角形であるため、非円形の多角形でありながら円形に近い形状であるから、テーパ係合雄部１１Ａとテーパ係合雌部における壁部の無駄や空間の無駄が非常に少なく、装置を小型化する上で有利であり、製作コスト面でも有利である。
【００６６】
図１５は第２例のアダプタ本体６Ｃの正面図であり、このアダプタ本体６Ｃでは、テーパ係合雄部１１Ｂが前方ほど小径化するように構成され、テーパ係合雄部１１Ｂの鉛直断面が外側へ凸の４つの円弧状角部１１ａＢを有する正四角形に形成され、このテーパ係合雄部１１Ｂはアダプタ本体６Ｃに一体的に形成されている。リング部材４のテーパ係合雌部（図示略）は、径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ｂに密着状に係合可能な形状に形成されている。
【実施例７】
【００６７】
前記実施例１を部分的に変更した例について説明する。但し、前記実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
図１６は第１例のアダプタ本体６Ｄの正面図であり、このアダプタ本体６Ｄでは、テーパ係合雄部１１Ｃが前方ほど小径化するように構成され、テーパ係合雄部１１Ｃの鉛直断面が外側へ凸の８つの円弧状角部１１aＣを有する正八角形に形成され、８つの円弧状角部１１aＣ間の各辺部分に形成されたテーパ部１１ｂＡがストレート状に夫々形成され、このテーパ係合雄部１１Ｃはアダプタ本体６Ｄに一体的に形成されている。リング部材４のテーパ係合雌部（図示略）は、径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ｃに密着状に係合可能な形状に形成されている。
【００６８】
図１７は第２例のアダプタ本体６Ｅの正面図であり、このアダプタ本体６Ｅでは、テーパ係合雄部１１Ｄが前方ほど小径化するように構成され、テーパ係合雄部１１Ｄの鉛直断面が外側へ凸の６つの円弧状角部１１aＤを有する正六角形に形成され、６つの円弧状角部１１aＤ間の各辺部分にテーパ部１１ｂＢがストレート状に夫々形成され、このテーパ係合雄部１１Ｄはアダプタ本体６Ｅに一体的に形成されている。リング部材４のテーパ係合雌部（図示略）は、径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ｄに密着状に係合可能な形状に形成されている。
【００６９】
図１８は第３例のアダプタ本体６Ｆの正面図であり、このアダプタ本体６Ｆでは、テーパ係合雄部１１Ｅが前方ほど小径化するように構成され、テーパ係合雄部１１Ｅの鉛直断面が外側へ凸の４つの円弧状角部１１aＥを有する正四角形に形成され、４つの円弧状角部１１aＥ間の各辺部分にテーパ部１１ｂＣがストレート状に夫々形成され、このテーパ係合雄部１１Ｅはアダプタ本体６Ｆに一体的に形成されている。リング部材４のテーパ係合雌部（図示略）は、径拡大方向への弾性変形を介してテーパ係合雄部１１Ｅに密着状に係合可能な形状に形成されている。
【００７０】
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
１］テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３は、円弧状の角部において密着しない構造にしても良い。
２］テーパ係合雄部１１が径縮小方向への弾性変形を介してテーパ係合雌部１３に密着状に係合するように構成しても良いし、テーパ係合雄部１１とテーパ係合雌部１３の両方が径方向へ弾性変形して密着状に係合するように構成しても良い。
３］ボールロック機構１５の鋼球は必ずしも８つ設ける必要はなく、多角形の形状に対応してその数を適宜変更しても良い。
４］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１に係るチャック装置の断面図である。
【図２】チャック本体の正面図である。
【図３】チャック本体の断面図である。
【図４】チャック本体の後面図である。
【図５】チャック取付用アダプタの側面図である。
【図６】チャック取付用アダプタの断面図である。
【図７】チャック取付用アダプタの正面図である。
【図８】実施例２のチャック装置の断面図である。
【図９】実施例３のチャック装置の断面図である。
【図１０】実施例４のリング部材の断面図である。
【図１１】実施例４のリング部材の正面図である。
【図１２】実施例５の第１例のリング部材の断面図である。
【図１３】実施例５の第２例のリング部材の断面図である。
【図１４】実施例６の第１例のアダプタの正面図である。
【図１５】実施例６の第２例のアダプタの正面図である。
【図１６】実施例７の第１例のアダプタの正面図である。
【図１７】実施例７の第２例のアダプタの正面図である。
【図１８】実施例７の第３例のアダプタの正面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１     チャック装置
２     チャック取付用アダプタ
４，４Ａ〜４Ｅ       リング部材
６，６Ａ〜６Ｆ       アダプタ本体
８            クランプ機構
９            当接部
１０          着座面
１１，１１Ａ〜１１Ｅ        テーパ係合雄部
１１ａ，１１ａＡ〜１１ａＥ  円弧状角部
１３          テーパ係合雌部
１３ａ        円弧状角部
１５          ボールロック機構
１７          ピストン部材
２１          圧縮スプリング
５０，５０Ａ，５０Ｂ        弾性変形促進部
７０          位置決め機構
７２          回転力伝達機構
８０          主軸
８２          プッシュロッド
１０１        チャック本体
１０２        チャック本体部材
１０５        チャック機構
１０６        マスタジョウ
１０７        把持爪
１１０        開閉機構
１１１        可動部材
１１５        ガススプリング
１１７        出力部材
１１９        ガス作動室
１２０        ガスチャンバー
１２３        ガス通路
１２８        ガス充填用バルブ
１３０        操作ロッド
【図１】
2009248196.tif 000003
【図２】
2009248196.tif 000004
【図３】
2009248196.tif 000005
【図４】
2009248196.tif 000006
【図５】
2009248196.tif 000007
【図６】
2009248196.tif 000008
【図７】
2009248196.tif 000009
【図８】
2009248196.tif 000010
【図９】
2009248196.tif 000011
【図１０】
2009248196.tif 000012
【図１１】
2009248196.tif 000013
【図１２】
2009248196.tif 000014
【図１３】
2009248196.tif 000015
【図１４】
2009248196.tif 000016
【図１５】
2009248196.tif 000017
【図１６】
2009248196.tif 000018
【図１７】
2009248196.tif 000019
【図１８】
2009248196.tif 000020