JP2009184083A - 心補償型チャック - Google Patents

Abstract

【課題】 各把握爪のアンクランプ位置におけるチャック軸線に対する偏りを防止して、ワークの取付を容易に行なえるようにした心補償型チャックを提供する。
【解決手段】 把握爪３２をアンクランプ位置Ｄに移動させる時に、駆動部材９の前進によってフランジ部材１４の外径部１４ｂを、内側円筒空間５ａを形成するフロントボディ３の内径円筒壁３ｂと前壁３ａとの交差部にフランジ部材１４との係合部として形成した円錐状のテーパー面３ｃに当接させ、フランジ部材１４のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動に変換し、チャック軸線ＣＬ上からチャック半径方向に偏ったフランジ部材中心軸線ＦＣＬをチャック軸線ＣＬに向かって移動させる。これにより、把握爪３２のアンクランプ位置Ｄにおいてフランジ部材中心軸線ＦＣＬをチャック軸線ＣＬと一致させて、各把握爪３２のアンクランプ位置Ｄがチャック軸線ＣＬに対して偏らないようにする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、心補償型チャックに関する。

チャック本体に、チャック半径方向に移動可能な複数の爪開閉部材を設け、各爪開閉部材の先端には把握爪が装着され、チャック本体の内側円筒空間に設けたチャック軸線方向に移動可能な駆動部材と、駆動部材にチャック半径方向に移動可能に取付けたフランジ部材により、各爪開閉部材を移動させて各把握爪をワークに対してクランプ位置とアンクランプ位置に移動させる心補償型チャックとして、非特許文献１に記載のコンペンセーティングチャックおよび揺動形コンペンセーティングチャックや、特許文献１の図６（ｂ）に記載のコンペンセーティング（心補償型）チャックが知られている。

これらのチャックは、端面に加工基準となるセンタ孔を有するワークを、チャック本体に備えたセンタにそのセンタ孔を保持させてチャックに取付けて、センタ孔基準で加工を行なう場合に使用され、爪開閉部材をチャック半径方向に移動させて把握爪でワーク外径をクランプする際に、その爪開閉部材と係合するフランジ部材がワーク外径に合わせてチャック半径方向へ追従して動くことを許容している。この追従により把握爪でクランプするワーク外径が加工基準であるセンタ孔に対して偏心していても、すなわちチャック軸線に対して偏心していても、各把握爪がワーク外径に対して均等なクランプ力でクランプできるようになっている。
特開２００６−１０２８５８号公報 「豊和工業 豊和パワーチャックカタログ ＣＡＴ．４０５３Ｌ」、豊和工業株式会社、Ｐ４９

特許文献１の図６（ｂ）および、非特許文献１に記載の心補償型チャックは、ワーク外径が加工基準であるセンタ孔に対して偏心したワークを把握爪でクランプした後にアンクランプを行なうと、チャックの回転停止位置によっては、フランジ部材と把握爪の自重が作用し、チャック軸線に対してフランジ部材がチャック半径方向へ偏ったままアンクランプが行なわれる為、各把握爪のアンクランプ位置がチャック軸線に対して偏ってしまう。心補償型チャックは、チャック本体に備えたセンタにワークのセンタ孔を保持させてワークを取付ける必要がある為、各把握爪のアンクランプ位置がチャック軸線に対して偏っていると次加工ワークを取付にくいといった問題があった。特にロボットやオートローダーを使って長尺ワークの取付・取外しを行なわせた際に、ワークをチャックへ取付ける時のワーク外径と各把握爪とのすきまが不均一になるので両者が干渉するおそれがあった。非特許文献１に記載の揺動形コンペンセーティングチャックは、チャック半径方向へ偏っていたフランジ部材を、フランジ部材と係合する各爪開閉部材に設けられた作動部材のバネ力によって、チャック軸線上に戻す手段を備えている。しかしながら、各作動部材のバネ力のばらつきやフランジ部材と駆動部材との間の摺動抵抗により、フランジ部材がチャック軸線上まで完全に戻されないことがあり、その結果、各把握爪のアンクランプ位置がチャック軸線に対して偏ってしまうという問題があった。

また、各把握爪のアンクランプ位置がチャック軸線に対して偏ると、各把握爪のクランプストローク（把握爪のアンクランプ位置からクランプ位置までの移動量）がアンバランスになるので、把握爪のクランプ繰り返し精度の低下を招くおそれがあり、ワークの加工精度に影響を及ぼすおそれがあった。
本発明は、上記問題点に鑑み、各把握爪のアンクランプ位置におけるチャック軸線に対する偏りを防止して、ワークの取付を容易に行なえるようにした心補償型チャックを提供することを目的とする。

本願発明は、チャック本体に、チャック半径方向に移動可能な複数の爪開閉部材を設け、各爪開閉部材の先端には把握爪が装着され、チャック本体の内側円筒空間に設けたチャック軸線方向に移動可能な駆動部材と、駆動部材にチャック半径方向に移動可能に取付けたフランジ部材により、各爪開閉部材を移動させて各把握爪をワークに対してクランプ位置とアンクランプ位置に移動させる心補償型チャックにおいて、各把握爪をアンクランプ位置に移動させる時に、前記駆動部材のチャック軸線方向移動で前記フランジ部材と前記内側円筒空間に形成した係合部とを係合させて成るフランジ部材のチャック半径方向移動手段により、チャック半径方向に偏ったフランジ部材の中心軸線をチャック軸線上に移動させ、各把握爪のアンクランプ位置がチャック軸線に対して偏らないようにしたことを特徴とする（請求項１）。

また、本発明の前記フランジ部材のチャック半径方向移動手段は、前記内側円筒空間の内径円筒壁と内側円筒空間の前壁または後壁との交差部に、該フランジ部材との係合部として円錐状のテーパー面を形成し、前記駆動部材のチャック軸線方向移動でフランジ部材の外径部を該テーパー面に当接させ、フランジ部材のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動に変換して成ることを特徴とする（請求項２）。

また、本発明の前記フランジ部材のチャック半径方向移動手段は、フランジ部材の内径部に円錐状のテーパー面を形成し、前記内側円筒空間の前壁に該テーパー面との係合部として凸部を形成し、前記駆動部材のチャック軸線方向移動でテーパー面を該凸部に当接させ、フランジ部材のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動に変換して成ることを特徴とする（請求項３）。

本願の請求項１の発明によれば、外径がセンタ孔に対して偏心したワークをクランプすることで、フランジ部材がチャック軸線上からチャック半径方向に偏っても、各把握爪をアンクランプ位置に移動させる時に、駆動部材のチャック軸線方向移動でフランジ部材と内側円筒空間に形成した係合部とを係合させて成るフランジ部材のチャック半径方向移動手段により、チャック半径方向に偏ったフランジ部材の中心軸線をチャック軸線上に移動させ、各把握爪のアンクランプ位置がチャック軸線に対して偏らないようにしたので、次加工ワークをチャック本体に備えたセンタにワークのセンタ孔を保持させて取付けることが容易に行える。特にロボットやオートローダーを使ってチャックに長尺ワークの取付・取外しを行なわせた際に、ワークをチャックへ取付ける時のワーク外径と各把握爪とのすきまが均一になるので有効である。

また、本願の請求項２の発明によれば、フランジ部材のチャック半径方向移動手段は、内側円筒空間の内径円筒壁と内側円筒空間の前壁または後壁の交差部に、該フランジ部材との係合部として円錐状のテーパー面を形成し、駆動部材のチャック軸線方向移動でフランジ部材の外径部を該テーパー面に当接させ、フランジ部材のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動動作に変換するので、動作が確実であるとともに複雑な動作変換機構が不要であり、構造が簡単で安価となる。

また、本願の請求項３の発明によれば、フランジ部材のチャック半径方向移動手段は、フランジ部材の内径部に円錐状のテーパー面を形成し、内側円筒空間の前壁に該テーパー面との係合部として凸部を形成し、駆動部材のチャック軸線方向移動でテーパー面を該凸部に当接させ、フランジ部材のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動に変換することにより、上記本願の請求項２の発明と同等の効果が得られる。

以下、本発明の実施形態となる心補償型チャック（以下、チャックという）について図面を基に説明する。
図１は、チャック１Ａの正面図であり、図２は、そのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。また、図３は、チャック１Ａが外径に対してセンタ孔が偏心したワークＷをクランプした時の状態を示した断面図であり、図４は、同ワークＷをアンクランプした時の状態を示した断面図である。また、図５は、図３をＸ矢視した正面図の要部で、ワークＷと各把握爪３２のクランプ位置Ｃにおける位置関係を示した図である。また、図６は、図４をＹ矢視した正面図の要部で、ワークＷと各把握爪３２のアンクランプ位置Ｄにおける位置関係を示した図である。

チャック１Ａのチャック本体２は、フロントボディ３とバックプレート４とから構成されている。フロントボディ３とバックプレート４は、夫々内側中央部分が窪んでおり、フロントボディ３の後部は、図示しない取付ボルトによってバックプレート４で塞がれて内側円筒空間５ａが形成されている。内側円筒空間５ａは、後述する駆動部材９の構成部材であるフランジ部材１４の収納部となっており、フロントボディ３の内径円筒壁３ｂと前壁３ａの交差部に円錐状のテーパー面３ｃが形成されている。内側円筒空間５ａの回りには円周方向に等間隔で放射状に配置した複数（本発明の実施形態では３つ）の矩形のガイド孔５ｂが穿設されている。ガイド孔５ｂは、後述する爪開閉部材２８の収容部となっており、前方へ開口するように設けられた開口部３０を備えている。バックプレート４には、フロントボディ３との嵌合部にシール部材６が設けられ、外部からの切削液等の浸入と、内側円筒空間５ａとガイド孔５ｂから成る内側空間５内部に溜められた潤滑油の流出を防いでいる。

フロントボディ３とバックプレート４のチャック軸線ＣＬ上には夫々貫通孔７，８が穿設されており、夫々の貫通孔７，８に跨って駆動部材９が前後摺動自在に装着されている。駆動部材９は、外径にはフランジ部１０ａを、内側には段付孔１０ｂを設けた筒状部材１０とねじ部材１１とナット部材１２と締付部材１３とフランジ部材１４とから構成されている。フランジ部材１４は、筒状部材１０の中間部外周に、締付部材１３と筒状部材１０のフランジ部１０ａによりチャック半径方向に摺動自在に挟着されている。フランジ部材１４の外径には、爪開閉部材２８の後端部分の作用部２８ａに係合する傾斜したカム面１４ａが３箇所形成され夫々爪開閉部材２８と係合している。

筒状部材１０の中心部のチャック軸線ＣＬ上に穿設された段付孔１０ｂの大径孔１０ｃには、フロントボディ３に穿設された支持孔７をフロントボディ３前面から塞ぐように、案内部材１５が挿通され、その段付外径部１５ａを支持孔７の前部段付孔７ａに嵌挿し、取付ボルト１６でフロントボディ３に固定されている。案内部材１５のチャック軸線ＣＬ上に穿設された収容孔１７には、バネ部材１８とそのバネ力によりチャック軸線ＣＬ方向前方へ付勢された軸部材１９が摺動自在に嵌挿され、軸部材１９は、案内部材１５に取付ボルト２０で固着されたガイド部材２１の端面２１ａにより衝止され、その先端部であるセンタ１９ａは、ガイド部材２１の貫通孔２１ｂによりガイドされている。軸部材１９は、センタ１９ａでワークＷのセンタ孔ＣＨを保持させて、ワークＷをセンタ孔ＣＨ基準で加工するためにチャック１Ａ内に設けられている。筒状部材１０は、案内部材１５と案内部材１５に嵌着されたキー２２によって、チャック本体２と共にの回転するようになっている。

案内部材１５とフロントボディ３の嵌合部、および軸部材１９の摺動部には、夫々シール部材２３，２４を介在させて外部からの切削液等の浸入を防止している。また、締付部材１３とバックプレート４の嵌合部である支持孔８、締付部材１３と筒状部材１０の嵌合部、および筒状部材１０とフロントボディ３の嵌合部である支持孔７にも夫々シール部材２５，２６，２７を介在させて内側空間５内部の潤滑油の流出を防いでいる。

各爪開閉部材２８は、フロントボディ３に穿設されたガイド孔５ｂ内に、ガイド孔５ｂを横切るように設けた支持軸３１によってチャック半径方向に揺動可能に枢支されており、各ガイド孔５ｂの開口部３０から突出する爪開閉部材２８の先端には、把握爪３２が取付ボルト３３で固定されている。各爪開閉部材２８の後端部はカム面１４ａに係合する作用部２８ａとなっており、駆動部材９に挟着した部フランジ材１４の後退でカム面１４ａと作用部２８ａを係合させ、各爪開閉部材２８の先端をチャック半径方向内方に揺動し、各把握爪３２がクランプ位置Ｃに移動するようになっている。尚、各把握爪３２のクランプ位置Ｃは、クランプするワークＷの外径寸法によって変化する。

各爪開閉部材２８の後端には、内装するバネ部材３６によってチャック半径方向外方に向かって付勢される作動部材３４が備えられている。各爪開閉部材２８の後端部の作用部２８ａはバネ部材３４のバネ力によりフランジ部材１４のカム面１４ａに押付けられ、作動部材３４の先端はフロントボディ３に螺着したねじ部材３７に当接されている。フランジ部材１４が前進すると作動部材３４の作用により、各爪開閉部材２８の先端はチャック半径方向外方に揺動し、各把握爪３２がアンクランプ位置Ｄに移動するようになっている。

各爪開閉部材２８のガイド部材３９との摺接部は球面部３８に形成されており、ガイド孔５ｂの開口部３０には、各爪開閉部材２８の球面部３８をガイドするガイド部材３９が挿入されている。ガイド部材３９は、爪開閉部材２８の先端部分側の球面部３８と相対的に摺動可能な球面形状の内周面４０を備えている。ガイド孔５ｂの開口部３０とガイド部材３９の嵌合部、およびガイド部材３９の内周面４０と爪開閉部材２８の球面部３８との摺接部には、外部からの切削液等の浸入や内側空間５からの潤滑油の流出を防止するためのシール部材４１，４２が夫々介在してある。

以上のように構成されたチャック１Ａは、チャック本体２に備えた取付ボルト４３により旋盤等の主軸部４４前端に固着され、主軸部４４の回転と共にチャック本体２が回転するようになっている。そして、主軸部４４後端に設置された回転シリンダ(図示しない)のピストン(図示しない)にコネクチングロッド４５を介して駆動部材９が連結され、ピストンの作動により駆動部材９がチャック軸線ＣＬ方向に前後移動し、フランジ部材１４と作動部材３４の作用で各爪開閉部材２８先端をチャック半径方向内方・外方に揺動し、各把握爪３２がクランプ位置Ｃとアンクランプ位置Ｄに移動するようになっている。

チャック１Ａは、センタ孔ＣＨ基準での加工を必要とするワークＷを加工する場合に用いられる。加工されるワークＷは、端面に加工基準となるセンタ孔ＣＨを有しており、そのセンタ孔ＣＨをセンタ１９ａに保持させてチャック１Ａに取付けることにより、センタ孔ＣＨ基準での加工を可能としている。ワークＷは、把握爪３２でクランプされる外径がセンタ孔ＣＨに対して偏心していることがある。このようなワークＷの外径を把握爪３２でクランプすると、爪開閉部材２８と係合するフランジ部材１４は、チャック半径方向に摺動自在に設けられているので、ワークＷ外径の、センタ孔ＣＨに対する偏心量Ｈで示す範囲で、ワークＷ外径に合わせてチャック半径方向へ追従して動くようになっている。この追従により把握爪３２でクランプされるワークＷ外径がセンタ孔ＣＨに対して偏心していても、すなわちチャック軸線ＣＬに対して偏心していても、図５に示すように各把握爪３２がワークＷ外径に対して均等なクランプ力でワークＷ外径をクランプできるようになっている。図５は、チャック１Ａのチャック軸線ＣＬからワーク中心軸線ＷＣＬが上下に夫々偏心量Ｈ分ずれた状態にあるワークＷを把握爪３２がクランプした状態を示しており、この時の各把握爪３２のクランプ位置Ｃは、ワーク中心軸線ＷＣＬに対して同心円上にある。

チャック１Ａは、センタ孔ＣＨに対して外径が偏心したワークＷを把握爪３２でクランプさせると、上記のように部フランジ材１４がチャック半径方向へ動き、フランジ部材中心軸線ＣＣＬがチャック軸線ＣＬに対して偏った状態でクランプされる。チャック１Ａは、この状態（図３および図５の状態）から把握爪３２をアンクランプ位置Ｄに移動させる時に、駆動部材９の前進によってフランジ部材１４の外径部１４ｂを、内側円筒空間５ａを形成するフロントボディ３の内径円筒壁３ｂと前壁３ａとの交差部にフランジ部材１４との係合部として形成した円錐状のテーパー面３ｃに当接させ、フランジ部材１４のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動に変換し、チャック軸線ＣＬ上からチャック半径方向に偏ったフランジ部材中心軸線ＦＣＬをチャック軸線ＣＬに向かって移動させる。これにより把握爪３２のアンクランプ位置Ｄにおいて、フランジ部材中心軸線ＦＣＬは必ずチャック軸線ＣＬ上にあるので、把握爪３２のアンクランプ位置Ｄはチャック軸線ＣＬに対して偏らないようになっている。尚、フランジ部材１４の外径部１４ｂと、その係合部である円錐状のテーパー面３ｃは、特許請求の範囲の請求項２にいうフランジ部材のチャック半径方向移動手段２９ａに相当するものである。

以上によりチャック１Ａは、ワークＷのセンタ孔ＣＨをセンタ１９ａに保持させながら把握爪３２でワークＷ外径をクランプさせることが容易となり、チャック１ＡへのワークＷの取付取外し作業の能率を向上させることができる。特にロボットやオートローダーを使ってチャック１Ａに長尺ワークの取付・取外しを行なわせた際に、図６に示すようにワークＷ外径と各把握爪３２とのすきまＳが均一であれば、ワークＷをチャック１Ａへ取付ける時の把握爪３２とワークＷ外径との干渉によるロボットやオートローダーの異常停止や、ワークＷ着脱時のキズ付きによる不良品の発生を抑えることができ、生産性の高い自動化を行なうことができる。また、各把握爪３２のアンクランプ位置Ｄがチャック軸線ＣＬに対して偏らないので、各把握爪３２のクランプストロークのアンバランス量が少なくなり、把握爪３２のクランプ繰り返し精度が良くなるのでワークＷの加工精度を向上させることができる。

また、前記テーパー面３ｃに、駆動部材９の前進によってフランジ部材１４の外径部１４ｂを当接させてフランジ部材１４のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動に変換し、チャック軸線ＣＬ上からチャック半径方向に偏ったフランジ部材中心軸線ＦＣＬをチャック軸線ＣＬに向かって移動させるという簡単な構造なので、動作が確実であるとともに複雑な動作変換機構が不要であり、安価に実施することが可能となる。
尚、上記のチャック１Ａは、駆動部材９を前進してアンクランプするチャックであるが、駆動部材９を後退させてアンクランプするチャックにおいても、内側円筒空間５ａのバックプレート４の内径円筒壁４ｂと後壁４ａの交差部に、フランジ部材との係合部としてテーパー面を設けることで実施可能である。

テーパー面３ｃは、本発明の実施形態のようにフロントボディ３に一体成形しても良いし、別部材としてフロントボディ３に固着しても良い。同様に、駆動部材９を後退させてアンクランプするチャックにおいても、テーパー面をバックプレート４の内径円筒壁４ｂと後壁４ａの交差部に一体成形しても良いし、別部材としてバックプレート４に固着しても良い。別部材とすることでフロントボディ３やバックプレート４を追加工して流用することが可能なので、既製品を改造して使用する場合に経済的である。

次に、本発明の第２の実施形態となる心補償型チャック（以下、チャックという）について図面を基に説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態であるチャック１Ｂの要部の断面図である。尚、前記実施形態と同一の部分には同一の符号を付けて説明を省略する。
チャック１Ｂは、フランジ部材１４の前側内径部に円錐状のテーパー面１４ｃを形成し、内側円筒空間５ａのフロントボディ３の前壁３ａに該テーパー面１４ｃと係合する係合部として凸部３ｄを成形して、駆動部材９のチャック軸線ＣＬ方向移動でテーパー面１４ｃを凸部３ｄに当接させ、フランジ部材１４のチャック軸線ＣＬ方向移動をチャック半径方向移動に変換し、チャック軸線ＣＬ上からチャック半径方向に偏ったフランジ部材中心軸線ＦＣＬをチャック軸線ＣＬに向かって移動させて前記実施形態と同様の作用効果を得るものである。尚、円錐状のテーパー面１４ｃと、その係合部である凸部３ｄは、特許請求の範囲の請求項３にいうフランジ部材のチャック半径方向移動手段２９ｂに相当するものである。

前記凸部３ｄは、図７のようにフロントボディ３に一体成形しても良いし、別部材としてフロントボディ３に固着しても良い。
これにより、フロントボディ３を追加工して流用することが可能なので、既製品を改造して使用する場合に経済的である。

本発明の実施形態を示すチャックの正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の実施形態を示すチャックの断面図である。 本発明の実施形態を示すチャックの断面図である。 図３をＸ矢視した要部正面図である。 図４をＹ矢視した要部正面図である。 本発明の第２の実施形態を示すチャックの要部断面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ チャック
２ チャック本体
３ａ 前壁
３ｂ 内径円筒壁
３ｃ テーパー面（係合部）
３ｄ 凸部（係合部）
４ａ 後壁
５ａ 内側円筒空間
９ 駆動部材
１４ フランジ部材
１４ｂ 外径部
１４ｃ テーパー面
２８ 爪開閉部材
２９ａ，２９ｂ フランジ部材のチャック半径方向移動手段
３２ 把握爪
Ｃ 把握爪のクランプ位置
Ｄ 把握爪のアンクランプ位置
ＣＬ チャック軸線
ＦＣＬ フランジ部材中心軸線
ＷＣＬ ワーク中心軸線
Ｗ ワーク
ＣＨ センタ孔
Ｈ 偏心量
Ｓ すきま

Claims (3)

1. チャック本体に、チャック半径方向に移動可能な複数の爪開閉部材を設け、各爪開閉部材の先端には把握爪が装着され、チャック本体の内側円筒空間に設けたチャック軸線方向に移動可能な駆動部材と、駆動部材にチャック半径方向に移動可能に取付けたフランジ部材により、各爪開閉部材を移動させて各把握爪をワークに対してクランプ位置とアンクランプ位置に移動させる心補償型チャックにおいて、各把握爪をアンクランプ位置に移動させる時に、前記駆動部材のチャック軸線方向移動で前記フランジ部材と前記内側円筒空間に形成した係合部とを係合させて成るフランジ部材のチャック半径方向移動手段により、チャック半径方向に偏ったフランジ部材の中心軸線をチャック軸線上に移動させ、各把握爪のアンクランプ位置がチャック軸線に対して偏らないようにしたことを特徴とする心補償型チャック。
2. 前記フランジ部材のチャック半径方向移動手段は、前記内側円筒空間の内径円筒壁と内側円筒空間の前壁または後壁との交差部に、該フランジ部材との係合部として円錐状のテーパー面を形成し、前記駆動部材のチャック軸線方向移動でフランジ部材の外径部を該テーパー面に当接させ、フランジ部材のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動に変換して成ることを特徴とする請求項１に記載の心補償型チャック。
3. 前記フランジ部材のチャック半径方向移動手段は、フランジ部材の内径部に円錐状のテーパー面を形成し、前記内側円筒空間の前壁に該テーパー面との係合部として凸部を形成し、前記駆動部材のチャック軸線方向移動でテーパー面を該凸部に当接させ、フランジ部材のチャック軸線方向移動をチャック半径方向移動に変換して成ることを特徴とする請求項１に記載の心補償型チャック。

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