JP3916616B2 - チャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、旋盤等の工作機械に用いられるチャック装置に関する。

一般に使用されている旋盤やＮＣ旋盤等の工作機械において、工作物を主軸に対し締付け調整可能な可動部材を介して把持固定するためのチャック装置を備え、工作物を爪部で把持して主軸と共に回転させて加工を行うのが通例である。

通常、被工作物を把持する爪部の数は、３または４備えるものが多く、爪部の駆動方式によって連動式、単動式に分類され、３つ爪スクロールチャック、４つ爪単動チャックなどが挙げられる。

３つ爪スクロールチャックは、円筒形を対象とする被把持部を有する工作物を固定する場合に一般的に利用されるのが通例である。

また、突起部アリとアリ溝を横向きにした構造で、可動部材となるマスタージョーにチャック爪手段の爪部となる上爪の組合せにおいて、爪部となる上爪の凹所（アリ溝）を突起部アリとなる固定突起と移動突起を係合させて上爪をマスタージョーに添設し、移動突起を上動させ移動突起と固定突起とが互いに突っ張るようにして上爪をマスタージョーに締着するという公報が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平３−１４９１０８号公報

しかしながら、上述の従来例では、例えば被工作物（ワーク）をチャッキング後、油圧、または空圧等の流体圧駆動の作用、或いは手動操作により締め付け調整機能を有する可動部材を介して保持状態を確固にするシステムが一般的であるが、爪部の交換に際しては、所定の複数（３つ爪チャックで少なくとも６本以上）の締結用ボルトを緊緩して締付たり、緩めたりする作業が不可欠であり、次のワークを加工するための段取り作業等、頻繁に交換が必要な作業では、その時間的なロスが大きいなどの問題がある。

また、特許文献１の例では、構造が複雑、段取り操作が簡単でない、既存のマスタージョーが利用できない、従ってコスト高につながる等々の問題がある。

本発明は、上述の点に着目して成されたもので、ワークに当接して把持する爪部と爪部を支持する爪部支持部材とを相互に係合するアリとアリ溝を用い、チャック装置本体の外周側から簡単に装脱可能な構成とし、既存の可動部材（マスタージョー）がそのまま利用できて製作費は廉価であり、作業内容を簡素化し、交換作業時間を短縮し、且つ生産効率を向上し得る工作機械に用いるチャック装置を提供することを目的とする。

本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）ワークの大きさに合わせてチャック装置本体内で半径方向に移動可能な可動部材に前記ワークを把持するチャック爪手段を複数、装脱可能に装着して成るチャック装置であって、前記チャック爪手段はワークを把持する時に当接する当接面と直交する面に沿って溝状凹部となるアリ溝を有するブロック片を成す爪部と、該爪部のアリ溝に対し係合して摺動嵌合可能な突起部アリを有する爪部支持部材とから成り、該爪部支持部材は中間連結部材と締結ネジ部材で螺合締結されると共に前記チャック装置本体の可動部材に鋸歯状の突起縁部を形成する係止部を介して係合固定可能であり、前記突起部アリはチャック装置本体の半径方向に平行して配設され、突起部アリの表面所定部位に出没自在の押圧係止用の係止ネジ部材を螺合して収容する収容ネジ孔を穿設して前記係止ネジ部材を螺合上下動自在に設けると共に、爪部のアリ溝内において、前記爪部支持部材に設けられた押圧係止用の係止ネジ部材と係合する部位に、前記係止ネジ部材を回動操作する際の工具を緩挿可能な前記係止ネジ部材の頭部の外径よりも小径の挿通穴を貫設し、更に爪部のワーク当接面と対向する反対側の背面と同一面側の前記爪部支持部材の所定部位に回動開閉自在の爪部係止手段を設け、前記爪部を爪部支持部材に摺動嵌合した後、前記爪部係止手段を所定方向に回転して前記爪部を係止し、チャック時のワーク把持力に抗し得る構成とすると共に、前記係止ネジ部材の頭部を出っ張る方向に回転突出させてアリ溝内側の係合面を押圧し、前記係止ネジ部材と前記爪部係止手段との作用により前記爪部支持部材に対し前記爪部を所定位置で係止固定可能とする構成としたチャック装置。

（２）爪部係止手段は、突縁部を有する鍔形状部とボルト部とからなり、該ボルト部を緊緩して鍔形状部を回動・固定自在の構成とした前項（１）記載のチャック装置。

（３）前記爪部と爪部支持部材とに設けられた相互に係合する突起部アリとアリ溝は、チャック装置本体の半径方向に沿って一側から他側に向かって平行な二辺を有し平面的に見て四辺形となる矩形を呈する前項（１）記載のチャック装置。

本発明によれば、ワークに当接して把持する爪部と爪部を支持する爪部支持部材とを相互に係合する突起状のアリとアリ溝を用いて嵌脱自在の構成とすると共に、既存の可動部材（マスタージョー）のまま利用できて製作費は廉価であり、爪部の固定方法も極めて簡単であり、作業内容を簡素化すると共に、交換作業時間を短縮し、処理能力と同時に生産効率を向上し得るという効果を呈する。

以下、本発明に係るチャック装置の実施の形態を説明する。

図１は、実施の形態における爪部と爪部支持部材の構成の一例を示す説明図であり、（ａ）は爪部平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は爪部を裏側から見た斜視図、（ｅ）は平面図、（ｆ）はワーク当接面と反対側の背面図、（ｇ）はＡ−Ａ断面図、（ｈ）はＢ−Ｂ断面図、（ｉ）は爪部を上から見た斜視図、（ｊ）は爪部支持部材を上方背面側から見た斜視図、図２は、爪部支持部材をチャック装置本体に装着した状態を示す説明図、（ａ）は正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ拡大断面図、図３は、チャック装置本体に装着した爪部支持部材に爪部を嵌合装着し、爪部係止手段を回動して爪部を係止した状態を示す外周側から見た正面図、図４（ａ）、（ｂ）は、爪部係止手段の形状の例を示す説明図、図５は、爪部と爪部支持部材の嵌合部形状の他の例を示す断面図であり、（ａ）は嵌合部の断面がＴ字形状の例を示す断面図、（ｂ）は嵌合部の断面がアリ・アリ溝類似形状の例を示す断面図である。

旋盤等の工作機械において、図２及び図３に示すように、被工作物（以下ワークと称す）を、締め付け調整機能を有する可動部材２及び中間連結部材７を介して把持する複数の爪部支持部材５をチャック装置本体１の回転中心を基準にチャック装置本体１の半径方向に放射状に配設して成り、ワークの大きさに合わせてチャック装置本体１内で、半径方向に移動可能な可動部材２に前記ワークを把持するチャック爪手段３を装脱可能に装着して成るチャック装置であって、チャック爪手段３はワークを把持する時に当接する当接面４ａと直交する面に沿って溝状凹部となるアリ溝４ｂを有するブロック片を成す爪部４と、該爪部４のアリ溝４ｂに対し係合して摺動嵌合可能な突起部アリ５ａを有する爪部支持部材５とから成り、該爪部支持部材５は中間連結部材７と締結ネジ部材６で螺合締結されると共に前記チャック装置本体１の可動部材２に鋸歯状の突起縁部を形成する係止部９を介して係合固定可能であり、前記突起部アリ５ａはチャック装置本体１の半径方向に平行して配設され、突起部アリ５ａの表面所定部位に出没自在の押圧係止用の係止ネジ部材８を螺合して収容する収容ネジ孔８ｂを穿設して前記係止ネジ部材８を螺合上下動自在に設けると共に、爪部４のアリ溝４ｂ内において、前記爪部支持部材５に設けられた押圧係止用の係止ネジ部材８と係合する部位に、前記係止ネジ部材８を回動操作する際の工具を緩挿可能な前記係止ネジ部材８の頭部８ａの外径よりも小径の挿通穴１０を貫設し、更にワーク当接面４ａと対向する反対側の背面４ｃに回動開閉自在の爪部係止手段１２を設け、前記爪部４を爪部支持部材５に摺動嵌合した後、前記爪部係止手段１２を所定方向、例えば、図３に示すように、横向きの伏せていた状態から矢印ロの方向に回転して前記爪部４を係止し、チャック時のワーク把持力に抗し得る構成とすると共に、前記係止ネジ部材８の頭部８ａを突出させてアリ溝４ｂ内側の係合面を押圧し、前記爪部支持部材５に対し前記爪部４を所定位置で係止固定可能とする構成としてある。

爪部係止手段１２は、突縁部１３ａを有する鍔形状部１３とボルト部１４とからなり、該ボルト部１４を緊緩して鍔形状部１３を回動・固定自在である。

尚、前記爪部４と爪部支持部材５とに設けられた相互に係合する突起部アリ５ａとアリ溝４ｂは、チャック装置本体１の半径方向に沿って一側から他側に向かって平行な二辺を有し平面的に見て四辺形となる矩形を呈する。

他の符号について、２ａは可動部材２の上面に在って、爪部支持部材５の底面両縁部に設けられた鋸歯状の突起縁部を形成する係止部９と噛合って係止固定可能な可動部材係合面である。６ａは爪部支持部材５と中間連結部材７とを螺合締結する締結ネジ部材６の六角穴付き頭部であり、また８ａは爪部支持部材５に対し係止ネジ部材８を所定方向に回転して爪部支持部材５の表面に出っ張らせて爪部４のアリ溝４ｂの面に係合押圧して爪部４を係合固定させる係止ネジ部材８の六角穴付き頭部である。６ｂは爪部支持部材５に穿設された締結ネジ部材６の中間連結部材と締結する際の貫通穴である。１１は爪部支持部材５の底面に突起部アリとアリ溝の方向に平行して設けられ、且つ可動部材２のスライド方向と同一の中間連結部材７の係合凸部と摺動嵌合可能な長溝凹部である。

更に、爪部支持部材５の構造について説明すれば、爪部支持部材５はアリ溝４ｂに係合する等角台形状の突起部アリ５ａを有し、平面で見て一側から他側に向かって平行な二辺を有する矩形を呈する。

尚、突起部アリとアリ溝の組合せを逆にして、爪部に突起部アリを、爪部支持部材にアリ溝を設けるようにしても良い。

上述の構成及び図面を参照して作用を説明する。

先ず、旋盤等の工作機械のチャック装置本体１に作業プログラムに従って所定のワークの仕様に基づき、チャッキング寸法に合わせて所定の爪部４を選択し、例えば、３つ爪スクロールチャックの場合は、選択した前記爪部４に見合った爪部支持部材５を３つ用意し、前記チャック装置本体１に装着された締め付け調整機能を有する可動部材２を介して爪部支持部材５を中間連結部材７に、予め前記３つの爪部支持部材５をボルト等の締結ネジ部材６で螺合締結しておく。

この爪部支持部材５を装着する際、可動部材２の上面２ａに対し、爪部支持部材５を所望のワークサイズを目標に位置決めし、締結ネジ部材６を貫通穴６ｂに挿通し、爪部支持部材５の底面に設けられた鋸歯状の突起縁部を形成する係止部９と可動部材２の上面２ａとが噛合った状態で締結ネジ部材６をねじ込んで締付けることで、爪部支持部材５とチャック装置本体１の可動部材２とが中間連結部材７を介して固定される。

爪部４は、チャック装置本体１の回転中心を通る半径に沿って設けられた移動軸上を周縁部外周側から中心に向かって摺動嵌合可能であって、本実施例では図２（ａ）に示すように、チャック装置本体１の外周側から矢印イに沿って爪部支持部材５に対し爪部４を被嵌するようにスライドして嵌合し、前記爪部４のワーク当接面４ａと反対側の背面４ｃが前記爪部支持部材５の外側端部を通過した状態を所定位置として、係止ネジ部材８と爪部係止手段１２を作用させて爪部支持部材５に対し爪部４を係合固定可能な構成である。

例えば、図１に示すように、３カ所に設けた係止ネジ部材８をそれぞれ所定方向に回転して爪部支持部材５の表面に前記係止ネジ部材８の頭部８ａを出っ張らせて爪部４のアリ溝４ｂの内側面の係合部位に押圧固定すると共に、爪部係止手段１２の鍔形状部１３を横向きに伏せた状態から図３に示すように矢印ロの方向に回転して突縁部１３ａを爪部４の背面４ｃの所定部位に引っ掛けるようにあてがい、ボルト部１４を回転し、締め付けて固定する。この爪部係止手段１２によりチャッキング時の把持力に抗してワークを固定出来る。

３つのチャック爪手段３を以上のようにして構成し、ワークの大きさに応じてチャック装置本体１の可動部材（マスタージョー）を作動させてワークを把持し所定の加工操作が実施される。

即ち、爪部４を爪部支持部材５に押圧固定するために、係止ネジ部材８を頭部８ａが出っ張る方向に、例えば係止ネジ部材８が逆ネジであれば右に回転させれば良く、通常のネジが切ってあれば左回りに工具を回転してやれば良い。

爪部係止手段１２は、実施例で示した形状に限定するものではなく、図４（ｂ）に示すように、Ｕ字形状としても良い。

また、１３ｂは、鍔形状部１３を回動する際の摘み部であり、操作者の指が掛かる程度の大きさがあればよく、丸棒を取り付けてもよく、形状を限定するものではなく、またこの摘み部１３ｂは取り付けなくても良い。要はワークを把持したときに、把持力を支えるだけの反力を維持できる強度を有し、突縁部１３ａが開閉自在であって爪部４の着脱時に邪魔にならない形状であれば良い。

以上説明したように、極めて簡単な操作で加工前の段取り操作が完了する。

また、爪部４と爪部支持部材５との嵌合部形状は、アリとアリ溝の組合せ以外に、図５（ａ）に示すように、断面形状がＴ字形状とこれに嵌合する凹部との組合せや、（ｂ）に示すように、等角台形状の両側尖端部を半ば切り取ったアリ類似形状とこれに嵌合する凹部との組合せとなるアリ・アリ溝類似形状の組合せとしても良い。

この状態で、チャック装置本体１を回転させて加工操作を実施することが出来る。

以上説明したように、加工前の段取り作業が非常に簡素化され、省力化と同時に、段取り工程の所要時間を大幅に短縮できるようになった。

また、本実施例ではチャックの爪の数を３つの場合で説明したが、４つ爪の場合も応用可能であることは勿論である。

発明の効果で説明した通り、産業上の利用可能性については改めて説明するまでもないので省略する。

爪部と爪部支持部材の構成の一例を示す説明図、（ａ）爪部平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）爪部を裏側から見た斜視図、（ｅ）爪部支持部材の平面図、（ｆ）爪部支持部材の背面図、（ｇ）Ａ−Ａ断面図、（ｈ）Ｂ−Ｂ断面図、（ｉ）爪部を背面側上から見た斜視図、（ｊ）爪部支持部材を背面側上から見た斜視図 爪部支持部材をチャック装置本体に装着した状態を示す説明図、（ａ）正面図、（ｂ）Ｃ−Ｃ拡大断面図 チャック装置本体に装着した爪部支持部材に爪部を嵌合装着し、爪部係止手段を回動して爪部を係止した状態を示す外周側から見た正面図 （ａ）、（ｂ）爪部係止手段の形状の例を示す説明図 爪部と爪部支持部材の嵌合部形状の他の例を示す断面図、（ａ）嵌合部の断面がＴ字形状の例を示す断面図、（ｂ）嵌合部の断面がアリ・アリ溝類似形状の例を示す断面図

符号の説明

１ チャック装置本体
２ 可動部材
３ チャック爪手段
４ 爪部
４ａ 当接面（ワーク当接面）
４ｂ アリ溝
４ｃ 背面
５ 爪部支持部材
５ａ 突起部アリ
６ 締結ネジ部材
７ 中間連結部材
８ 係止ネジ部材
８ａ 頭部
８ｂ 収容ネジ穴
９ 係止部（鋸歯状の突起縁部）
１０ 挿通穴
１１ 長溝凹部
１２ 爪部係止手段
１３ 鍔形状部
１３ａ 突縁部
１３ｂ 摘み部
１４ ボルト部

Claims (3)

1. ワークの大きさに合わせてチャック装置本体内で半径方向に移動可能な可動部材に前記ワークを把持するチャック爪手段を複数、装脱可能に装着して成るチャック装置であって、前記チャック爪手段はワークを把持する時に当接する当接面と直交する面に沿って溝状凹部となるアリ溝を有するブロック片を成す爪部と、該爪部のアリ溝に対し係合して摺動嵌合可能な突起部アリを有する爪部支持部材とから成り、該爪部支持部材は中間連結部材と締結ネジ部材で螺合締結されると共に前記チャック装置本体の可動部材に鋸歯状の突起縁部を形成する係止部を介して係合固定可能であり、前記突起部アリはチャック装置本体の半径方向に平行して配設され、突起部アリの表面所定部位に出没自在の押圧係止用の係止ネジ部材を螺合して収容する収容ネジ孔を穿設して前記係止ネジ部材を螺合上下動自在に設けると共に、爪部のアリ溝内において、前記爪部支持部材に設けられた押圧係止用の係止ネジ部材と係合する部位に、前記係止ネジ部材を回動操作する際の工具を緩挿可能な前記係止ネジ部材の頭部の外径よりも小径の挿通穴を貫設し、更に爪部のワーク当接面と対向する反対側の背面と同一面側の前記爪部支持部材の所定部位に回動開閉自在の爪部係止手段を設け、前記爪部を爪部支持部材に摺動嵌合した後、前記爪部係止手段を所定方向に回転して前記爪部を係止し、チャック時のワーク把持力に抗し得る構成とすると共に、前記係止ネジ部材の頭部を出っ張る方向に回転突出させてアリ溝内側の係合面を押圧し、前記係止ネジ部材と前記爪部係止手段との作用により前記爪部支持部材に対し前記爪部を所定位置で係止固定可能とすることを特徴とするチャック装置。
2. 爪部係止手段は、突縁部を有する鍔形状部とボルト部とからなり、該ボルト部を緊緩して鍔形状部を回動・固定自在の構成としたことを特徴とする請求項１記載のチャック装置。
3. 前記爪部と爪部支持部材とに設けられた相互に係合する突起部アリとアリ溝は、チャック装置本体の半径方向に沿って一側から他側に向かって平行な二辺を有し平面的に見て四辺形となる矩形を呈することを特徴とする請求項１記載のチャック装置。

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