JP2579750B2

JP2579750B2 - くさび式チヤツク

Info

Publication number: JP2579750B2
Application number: JP61057200A
Authority: JP
Inventors: 義仁黒木; 達栄沢口
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPS62213906A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、工作機械に用いるくさび式チャックのジョ
ウ作動体に関し、特にチャックの把握精度と把握力に直
接影響するくさび部の強化が図られるようにしたことを
特徴とする。

従来の技術本出願人は先に、くさび部によるくさび作用でもって
ジョウの開閉動作を行わしめるくさび式チャックに関
し、いくつかの提案をなしている。しかし、その何れの
提案も力学的な面から検討してみるにくさび部が脆弱で
あり、把握精度から検討してみるに構造が不完全である
ことが明らかとなったのである。

この点に関して第14図乃至第16図を用いて説明する。
図において、11gは図示しないスピンドルにその後部が
装着されるボディであって、中心部には軸心Ｘ方向に沿
ってのみ摺動変位自在なプランジャ15gが内挿されてお
り、また前部にはその半径方向にのみ摺動変位自在なマ
スタージョウ16g・・・が内挿せしめられている。前記
プランジャ15gは、第15図に示すように、全体形状を略
円筒形状になすと共に摺動部が軸心Ｘ方向の端面からさ
らに外方に向けてその摺動周面50を延長させるが如く延
長部51・・・を設けて形成されている。そして、この摺
動部に到達する断面Ｔ字形の嵌合溝52・・・を軸心Ｘ方
向に対し斜状に削設することによって、並列に相対向す
る２つのくさび部22g・22gがその張り出した部分が片持
ち梁の状態に形成せしめられるのである。更にこのくさ
び部22g・22gにはその先端が溝の傾斜に沿わせて切欠さ
れる切欠部53・・が形成される。

一方、前記マスタージョウ16gは第16図に示す如く略
直方体形状をなしており、後面側54の中央から突出する
張出部55を備え、且つ張出部55の位置する両側面には溝
27g・・が刻設されている。

かくして形成された各溝27g・・には前記くさび部22g
・22gにおける相互に対向する内側寄りの部位がマスタ
ージョウ16gの両側面を挟む態様で嵌挿されるのであ
り、この際のマスタージョウ16gの溝27g・・の形状は、
プランジャ15gの嵌合溝52の形状と符合する。即ち、第1
5図のプランジャ15gの嵌合溝52に対してはマスタージョ
ウ16gの溝27g・・が両側面において同じ肉厚を残す形状
の並設されたものを用いるのであり、他方第16図のマス
タージョウ16gの如く両側面において肉厚が前面にかけ
て漸増する溝27g・・の刻設されているものに対しては
プランジャ15gの嵌合溝52における対向する両側面55・5
5の間隔もまた延長部51に向けて漸増となるものを用い
るのである。

また、第14図中56はボディ11gにマスタージョウ16gを
組み付ける際に必要な空所であり、更に17はマスタージ
ョウ16gにボルト接合されたトップジョウである。

かかる構成のチャックの作用は、マスタージョウ16g
・・・を開閉動作、すなわち半径方向の内方又は外方へ
摺動変位させるには、プランジャ15gを軸心Ｘ方向に沿
って変位させるべく、図示しないドローバァによってプ
ランジャ15gに変位力を付与する。今、その変位力を矢
印Ｎ側へ（矢印の反対側へ）付与すると、相対向するく
さび部22g・22gの張り出した対向寄り側位置に形成され
た摺動面57・57（摺動面57a・57a）がマスタージョウ16
gの摺動面59・59（摺動面59a・59a）を押圧してマスタ
ージョウ16gに閉方向力（開方向力）を付与することか
らマスタージョウ16gはボディ11の半径方向内方（外
方）に向けて摺動変位する。そして、このマスタージョ
ウ16gの摺動変位と連動して移動するトップジョウ17が
工作物の外径（内径）を把握する状態に到達したなら
ば、マスタージョウ16gはプランジャ15gのくさび部22g
・22gによってその閉方向力（開方向力）が受け止めら
れ且つチャックが工作物を把握している間、その位置が
保持せしめられる。

このとき、マスタージョウ16gの摺動面59・59（摺動
面59a・・）は各くさび部22g・22gの摺動面57・57（摺
動面57a・57a）をボディ11の半径方向外方（内方）へ押
圧するが、矢印Ｎ側（矢印Ｎの反対側）への変位力によ
り定位置を保持せしめられたプランジャ15gと同体の摺
動面57・57（摺動面57a・57a）は摺動面59・59（摺動面
59a・・）の押圧力を確実に支承してベアリング面を構
成した状態となっている。しかして、相対向するくさび
部22g・22gは張り出した対向寄り側位置に形成された摺
動面57・57（摺動面57a・57a）に押圧力をうけた状態で
マスタージョウ16gを把握位置に保持することになる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、この種のくさび式チャックにあって
は、プランジャ15gのくさび部22gの開閉方向力が、相対
向する２つのくさび部22g・22gの張り出した対向寄り側
位置に作用することからくさび部22g・22gには張り出し
長さを曲げ半径とする曲げ力Mg（第15図参照）が作用す
ることになるのである。また、くさび部22g・22gの開閉
方向力によってプランジャの軸方向前方においても曲げ
力が作用し、当然半径方向への撓みを生じさせるのであ
る。この場合、各くさび部22g・22gは前記曲げ力に対し
各々の断面係数でもって力学的には対抗することから各
くさび部22g・22gは、夫々半径方向へ別々の異なった曲
げ力を受けて撓むのである。

本発明は、上記問題点を解消するために、相対向する
２つのくさび部がボディで確実に支承されることによっ
てくさび部の撓み量を最小限となすくさび式チャックを
提供することが目的である。

問題点を解決するための手段上記した目的を達成するために、本発明は以下の構成
からなるくさび式チャックに特徴を有する。

即ち、一体ボディとプランジャとジョウからなるくさ
び式チャックであって、一体ボディは摺動条を支持する
内周面を備える摺動穴をその軸方向に有し、プランジャ
はくさび部と基部とを有するウエッジとピストンにより
構成され、該くさび部は軸方向に延在するとともに、く
さび部の円周方向内側にジョウの両側面の嵌合溝に嵌挿
されるくさびを備え、該くさびの軸方向長さはジョウの
嵌合溝の軸方向長さよりはるかに長く、上記くさび部は
ジョウの嵌合溝を挟んで円周方向に相対向する形状であ
って、その円周方向外側には、ボディの摺動穴に嵌挿さ
れかつ摺動穴の軸方向において常にジョウの嵌合溝の前
後両側で支持される摺動条を備え、該摺動条は、摺動穴
に支持される摺動面を備えるとともに、上記ジョウはそ
の両側面に２つの嵌合溝を備えていることを特徴とする
くさび式チャックである。

実施例本発明の具体的な第一実施例を第１図乃至第７図に基
づいて詳細に説明する。

第４図は本発明に係るくさび式のチャックＧの縦断面
図を示し、このチャックＧはボディ部とこのボディ部に
対して相対変位する可動部とに大別され、前記ボディ部
は一体に形成されたボディ11と、このボディ11を図示し
ないスピンドルに装着するアダプタ12及びボディ11内に
切り屑や粉塵の侵入を防止するカバア13からなり、また
前記可動部はピストン14とウエッジ15・・・とからなる
プランジャＫと、マスタージョウ16・・・及びトップジ
ョウ17・・・からなる。前記ボディ11には軸心Ｘを中心
とする摺動内周面18が形成されており、この摺動内周面
18のさらに半径方向外側に等角配置の摺動穴19・・・が
ボディ11の前端面近傍まで複数穿設されている。またボ
ディ11の前部には第５図の如き断面Ｔ字状の案内溝20・
・・が前面を開口した状態で半径方向に沿って複数設け
られている。

前記摺動穴19に嵌挿されるウエッジ15は第２図に示す
ように、並列に相対向する二つのくさび部22・22の基部
23・23が一体に結合された二又のフオークエンド形状に
構成されており、このくさび部22・22の対向する内側部
位には前端から後端にかけて漸高する且つ相対的に漸挟
する断面矩形のくさび24・24がそれぞれ刻設されてお
り、また前記くさび部22・22の対向する外側部位には上
下面が前記摺動穴19によって支承される断面矩形の摺動
条25・25がそれぞれ設けられている。また、21はピスト
ン14を介してウエッジ15に、図示しないドローバアから
の摺動変位力を伝達するための突条であり、先端は円弧
上になされている。

前記マスタージョウ16は、案内溝20に第４図及び第５
図の如く嵌挿されていて、チャックＧの半径方向へ摺動
変位することにより開閉動作する。このマスタージョウ
16の詳細は第６図に示すとおりであり、全体が略直方体
形状をしており、その両側面26・26には前記各くさび部
22・22におけるくさび24・24を嵌挿するための嵌合溝27
・27がくさび24・24の配置形状に符合するように前端か
ら後端へかけて漸高し且つ漸拡する形状に刻設されてい
る。更に、このマスタージョウ16の横断面形状をＴ字状
になし、後方の幅広部28の滑動面を案内溝20の幅広部と
嵌合させて半径方向へ変位する際の案内面となす一方、
前方の幅狭部29の滑動面も案内面となし、且つ、さらに
前方をボディ11の外方へ突出せしめ、前面のセレーショ
ン部30にトップジョウ17を固定する。

このマスタージョウ16と前記ウエッジ15の嵌合態様は
第１図に示す如くであり、くさび部22、22がマスタージ
ョウ16をボディ11の円周方向に挟んで対向されており、
またくさび部22、22がマスタージョウ16の嵌合溝27を越
えて前方へ延在されている。

第７図はピストン14であり、前部に小径の突出部31を
有し、中央部に大径の摺動部32を有しボディ11の摺動内
周面18によって案内される。この摺動部32の外周面には
前記ウエッジ15・・・に設けられた突条21・・・が嵌合
するための係合溝33が旋削されている。また、後部には
ボス39が突設されており、内方にネジが形成されてい
て、このネジに図示しないドローバァが螺合せしめられ
る。このピストン14は第７図に示すように３等分位置を
夫々三ヵ月状に削除し、ピストン14を先行させてボディ
11内へ挿入した後であってもこの三ヵ月状の削除部分を
ウエッジ15の組込み空隙に利用したウエッジ15・・・の
突条21・・・をピストン14の係合溝33に組み込むことが
出来るようなしてある。

次に、上記第一実施例の作用を説明する。

図示しないドローバァでピストン14を第４図の矢印Ｑ
側へ引張すると、この引張力は係合溝33と突条21とを介
して各ウエッジ15に伝達され且つ各ウエッジ両側の摺動
条25・25が摺動穴19に案内され、同様に矢印Ｑ側へ変位
する。即ち、第３図に示すように、各くさび部22・22に
おけるくさび24・24の滑動面35・35とマスタージョウ16
の嵌合溝27・27の滑動面34・34とが摺動しながら相対変
位することになり、マスタージョウ16はくさび作用でも
って半径方向内方へ変位する。これによって、マスター
ジョウ16に固定されているトップジョウ17は工作物の外
径を把握することができる。

このとき、前記くさび24・24の滑動面35・35はマスタ
ージョウ16の嵌合溝27・27の滑動面34・34を半径方向の
内方へ向けて押圧するが、この押圧力の反力を受けてく
さび部22・22に設けられた摺動条25・25の摺動面36・36
は、ボディ11に設けられた摺動穴19の摺動面38・38に支
承されて外周ベアリング面を構成している。これを力学
的に説明すればピストン14の引張力によって発生するく
さび24の変位力Ｒがマスタージョウ16の開方向へ向けて
付与される一方、同じ大きさで反対方向の反作用力Ｐを
摺動条25が受け続けることになる。換言すれば各くさび
部22・22はＭなる捩じりモーメントを受け回転変位しよ
うとするが、各くさび部22・22の一体結合された基部2
3.23によりその変位を好適に阻止されることになる。ま
た、くさび部22、22は軸方向前方においても曲げモーメ
ントを受けるが、マスタージョウ16の嵌合溝27、27をは
さんでボディ11の軸方向前方位置と後方位置にて支承さ
れる両端支持状態により半径方向の変位が阻止されるこ
とになる。

したがって、摺動条25.25の滑動面36・36を摺動穴19
・19の摺動面38・38で支持し、捩じりモーメントＭに対
しても又曲げモーメントに対しても変位しないくさび部
22・22は、マスタージョウ16の開方向力を剪断応力とし
て受けることができるのである。

一方、ピストン14を矢印Ｑの反対側へ押圧すると、こ
の押圧力は前述同様に係合溝33と突条21とを介して各ウ
エッジ15に伝達され且つ各ウエッジ両側の摺動条25・25
が摺動穴19に案内され、矢印Ｑの反対側へ変位する。即
ち、各くさび部22・22におけるくさび24.24の滑動面35a
・35aとマスタージョウ16の嵌合溝27・27の滑動面34a・
34aとが摺動しながら相対変位することになり、マスタ
ージョウ16はくさび作用でもって半径方向外方へ変位す
る。これによって、マスタージョウ16に固定されている
トップジョウ17は工作物の内径を把握することができ
る。

このとき、前記くさび24・24の滑動面35a・35aはマス
タージョウ16の嵌合溝27・27の滑動面34a・34aを半径方
向の外方へ向けて押圧するが、この押圧力の反力を受け
てくさび部22・22に設けられた摺動条25・25の摺動面36
a・36aは、ボディ11に設けられた摺動穴19の摺動面38a
・38aに支承されて内周ベアリング面を構成している。
これを前述同様に力学的に説明すればピストン14の押圧
力によって発生するくさび24の変位力Raがマスタージョ
ウ16の閉方向へ向けて付与される一方、同じ大きさで反
対方向の反作用力Paを摺動条２が受け続けることにな
る。換言すれば各くさび部22・22はMaになる捩じりモー
メントを受け回転変位しようとするが、各くさび部22・
22の一体結合された基部23・23によりその変位を好適に
阻止されることになる。また、くさび部22g・22gは軸方
向前方においても曲げモーメントを受けるが、マスター
ジョウ16の嵌合溝27、27をはさんでボディ11の軸方向前
方位置と後方位置にて支承される両端支持状態により半
径方向の変位が阻止されることになる。

したがって、捩じりモーメントMaに対しても又曲げモ
ーメントに対しても前述の外径把握時と同様にくさび部
22・22は、マスタージョウ16の閉方向力を剪断応力とし
て受けることができるのである。

しかして、くさび部22・22の剪断力による撓みはマス
タージョウ16とボディ11との相互間距離内でしか起こら
ず力学的な剛性を十分に与えることにより撓みが皆無と
なるのである。

なお、本例においてピストン14とウエッジ15とを別体
にしたことはこれらを一体としたものに比べてボディの
剛性を大きくし、且つ軽量とする著効を奏するのであ
る。

また、ウエッジ15の構成を、くさび部22・22の各基部
23・23が二又のフォークエンド形状に一体結合されたも
のとなすときは、２つのくさび部22・22の捩じりモーメ
ントが各基部23・23に偶力として作用するのであり、こ
の偶力に十分耐え得る基部結合強度とすることによっ
て、基部23・23が二又のフォークエンド形状に一体結合
されていない従来のものでは到底達成不可能とされてい
た高精度な高把握力が得られるのである。かかる作用効
果の得られるウエッジのくさび部22・22は、種々の態様
のものが考えられ、第８図のように各くさび部22a・22a
を円筒体から削り出した構成とすることもできれば、ま
た第９図のように各くさび部22a・22bの断面形状を台形
のくさび24b・24bと半楕円形の摺動条25b・25bとを隣接
させた態様とすることもできる。

第10図乃至第12図には、本発明の具体例である第二実
施例を示し、第一実施例におけるウエッジ15とピストン
14のを一体にしてプランジャＪを構成した点が特徴であ
り、相対向するくさび部22c・22cには第一実施例と同様
にくさび24c・24cの摺動条25c・25cとが隣接して形成さ
れている。

次に、本発明の利点をさらに助長するくさび部周辺の
嵌合形態を、第13図で説明する。まず各くさび24d・24d
の横断面形状は夫々台形であり、また摺動条25d、25dは
円弧状である。円弧状の摺動条25d・25dは摺動穴19a・1
9aの側壁曲面と密着するためくさび22d・22dは側方への
変位を阻止されることになる。ここで、重要なことはく
さび部22d・22dの開閉方向力がくさび24d・24dに作用す
るとその作用力は矢印Ｓの方向に作用し、この作用力は
半円形の側壁曲面における上部円弧面で受け止められ、
くさび部22d・22dは一層大きな剛性をもって作用力を支
えることができるようになる。

しかも、作用力が摺動穴19aの側壁曲面の曲面中心を
通るときは（矢印Ｓが曲面中心を通るときは）この作用
力が上部円弧面に直行することからくさび部22d・22dに
は全く捩じりモーメント負荷が生じず、即ちくさび部22
d・22dの各基部に何らの偶力も生じないこととなる。

この事はくさび部22d・22dの台形の側変傾斜に代えて
摺動穴19a・19aの曲面中心と同心の曲面になすとさらに
改善されたくさび部形状となることを暗示している。

従って、これらの場合は対向する２つのくさび部の基
部を連結する必要もなくなるのである。

なお、各実施例で共通する部位には内容の理解を容易
にするため同一符合を付してある。

発明の効果本発明によれば、各くさび部22・22がジョウ（マスタ
ージョウ16）の開閉方向の作用力を受け止める際、各く
さび部22・22に発生する各モーメントに対して強靭に対
抗でき、これによってくさび部22・22の剛性は飛躍的に
増大し、チャックの把握精度と把握力とを一層向上させ
得るという効果がある。

加えて高い把握力により遠心力による把握力減少の割
合は少なく、従来にない高速回転域での使用を可能にす
ると共に負荷の大きい重切削加工にも対応できるという
効果も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るチャックにおけるウエッジとマス
タージョウの嵌合態様を示す斜視図である。第２図は同じくウエッジの斜視図である。第３図は同じくチャックにおけるくさび部周辺の嵌合態
様を示し第４図のＡ−Ａ矢視の主要部を表す一部横断面
図である。第４図は同じくチャックの縦断面図である。第５図は同じくマスタージョウが内嵌される案内溝の断
面形状を示す図である。第６図は同じくマスタージョウの斜視図である。第７図は同じくピストンの斜視図である。第８、第９図は同じくくさび部の他の嵌合態様を示す横
断面図である。第10図は同じく他の実施例を示すチャックの一部縦断面
図である。第11図は第10図のチャックに装着されるプランジャを示
す斜視図である。第12図は第10図のＣ−Ｃ矢視断面図である。第13図は最良のくさび部嵌合態様を示す断面図である。第14図は従来のチャックを示す縦断面図である。第15図は同じくプランジャの斜視図である。第16図は同じくマスタージョウの斜視図である。符号の説明Ｊ、K:プランジャ S:作用力 11:ボディ 16、16d:ジョウ（マスタージョウ） 19:摺動穴 20:案内溝 22、22a、22b、22c、22d:くさび部 24、24b、24c、24d:くさび 25、25b、25c、25d:摺動条 27:嵌合溝 36、36a:摺動条の摺動面 38、38a:摺動穴の摺動面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−42182（ＪＰ，Ａ) 実公昭57−23058（ＪＰ，Ｙ２) 実公昭57−25763（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一体のボディと、該ボディの軸方向へ可動
に配置されたプランジャと、前記ボディの半径方向へ形
成した案内溝に摺動自在に嵌挿されたジョウとからな
り、該ジョウを前記プランジャの軸方向移動に伴うくさ
び作用によって前記ボディの半径方向外方・内方に開閉
するくさび式チャックであって、一体ボディは摺動条を
支持する内周面を備える摺動穴をその軸方向に有し、プ
ランジャはくさび部と基部とを有するウエッジとピスト
ンにより構成され、該くさび部は軸方向に延在するとと
もに、くさび部の円周方向内側にジョウの両側面の嵌合
溝に嵌挿されるくさびを備え、該くさびの軸方向長さは
ジョウの嵌合溝の軸方向長さよりはるかに長く、上記く
さび部はジョウを挟んで円周方向に相対向する形状であ
って、その円周方向外側には、ボディの摺動穴に嵌挿さ
れかつ摺動穴の軸方向において常にジョウの嵌合溝の前
後両側で支持される摺動条を備え、該摺動条は、摺動穴
に支持される摺動面を備えるとともに、上記ジョウはそ
の両側面に２つの嵌合溝を備えていることを特徴とする
くさび式チャック。
【請求項２】ウエッジの基部が連結された二又のフォー
クエンド形状であることを特徴とする請求項１に記載の
チャック。
【請求項３】互いに嵌合する摺動条と摺動穴との摺動面
は、その断面が円弧状であることを特徴とする請求項１
に記載のチャック。
【請求項４】くさびとジョウの嵌合溝との嵌合形状が断
面台形の凹凸状であることを特徴とする請求項３に記載
のチャック。
【請求項５】摺動穴は一体ボディの半径方向中央部位に
位置し、該摺動穴の内周面は摺動条の内、外両面を支持
する２つの面を備え、摺動条は支持される摺動面を半径
方向内方、外方へ共に備えることを特徴とする請求項１
に記載のチャック。
【請求項６】前記プランジャは、ウエッジとピストンと
が別体構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項
５に記載のチャック。