JP4927459B2

JP4927459B2 - チャックの把持爪交換装置

Info

Publication number: JP4927459B2
Application number: JP2006179459A
Authority: JP
Inventors: 政人石井; 凱敬大田; 祥友石井
Original assignee: 政人石井; 凱敬大田
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: JP2008006537A

Description

この発明は、加工部品を内掴み或いは外掴みする形式のチャックで、把持爪（親爪に対する爪）の交換が極めて迅速に行うことができるようにした交換装置に関する。

ダイヤフラムなどの反力発生体の反力を利用して、上記反力発生体に設けてある複数の把持爪により加工部品を内掴み或いは外掴みするようにしたチャックがある（特許文献１、特許文献２）。

また、ハンドルの回動操作によって組み込んである回転伝達機構を介し表面の中心と周縁とを結ぶ線上で親爪を移動させながら加工物を内掴み或いは外掴みするスクロールチャックがある（特許文献３）。
特開平５−１０４３１２号公報特許第２９５５５４２号公報特開平１０−１５６６０８号公報

ところで、特許文献１及び２の構造の把持爪は、ダイヤフラムの前面の周縁部にそれぞれねじ込むボルトを介し取付けてある。

このボルトを介し取付ける要因は、内掴み、外掴みによる把持爪の把持面を内方或いは外方に向けるための交換や、ダイヤフラムの変形による把持爪のわずかな移動（微動）での挟持、挟持解除を行うため、加工部品の内径や外径が変るその都度把持面の突出度合いの異なる把持爪を選択して変換するためにある。

又特許文献３のスクロールチャックにあっても、各親爪の前面にボルトを介し取付ける把持爪（子爪とも称す）の把持面を、内掴み、外掴みにより向きをかえて使用する。

しかしながら、把持爪の向きの変更や交換に際し、その都度緩めたボルトを取り外し、次いで取り外したボルトを介し向きの変更や交換した把持爪を取付けるので、著しく手数がかかり、特に１つの把持爪に対し２本或いは２本以上のボルトを使用するので、取り外し、取付けに長時間かかる。

このため、工作機械の稼働率が大幅に低下する問題があった。

そこで、この発明は、把持爪の取り外、取付が瞬時にできるようにして、上述の問題を解消することにある。

上記の課題を解決するために、この発明は、工作機械のスピンドルと共に回転する回転体と、この回転体内に設けてある中空室に組み込むと共に、通路から供給する流体によりスライドするピストンと、このピストンのスライドにともない反力に抗して変形させる反力作用体と、この反力作用体の前面に上記反力作用体の反力に抗した変形にともない掴み位置から退避するように設けた把持爪とからなるチャックにおいて、上記反力作用体の前面上記把持爪の配置位置に前記把持爪の押し込み端が開放し、かつ底にストッパを有する角筒状のガイドを設け、このガイドの前壁に表裏面が貫通して上記把持爪の押し込み方向に沿う長孔を設け、上記ガイドの後壁に上記長孔の上記把持爪の押し込み方向端側と先細りのテーパー部の先端とが合致すると共に、上記長孔の方向に突出力の付与した出没ピンを設け、上記把持爪に上記ストッパと前記把持爪の末端とが当接する押し込み終了時点に上記ピンの先端部が嵌入する透孔を設けると共に、この透孔の上記ピン側の縁に上記テーパー部の圧接用テーパー拡開部を設け、上記把持爪の後面の押し込み先行端縁から上記透孔方向に向けて上記ピンの押し戻し用のテーパー面部を設けた構成を採用する。

チャックに於ける中心に対し接近離反移動する各親爪の子爪取り付け面に子爪用の把持爪の押し込み端が開放し、かつ底にストッパを有する角筒状のガイドを設け、このガイドの前壁に表裏面が貫通して上記前記把持爪の押し込み方向に沿う長孔を設け、上記ガイドの後壁に上記長孔の上記把持爪の押し込み方向端側と先細りのテーパー部の先端とが合致すると共に、上記長孔の方向に突出力の付与した出没ピンを設け、上記把持爪に上記ストッパと前記把持爪の末端とが当接する押し込み終了時点に上記ピンの先端部が嵌入する透孔を設けると共に、この透孔の上記ピン側の縁に上記テーパー部の圧接用テーパー拡開部を設け、上記把持爪の後面押し込み先行端縁から上記透孔の方向に向けて上記ピンの押し戻し用のテーパー面部を設けた構成を採用する。

すると長孔に嵌入した操作軸によりピンを押し込み、押し込み状況下で操作軸を把持爪の脱出方向に移動させることで、脱出方向に移動させる把持爪の透孔の拡開部と押し込まれたピンのテーパー部との接触が開放され、操作軸を引き抜くことでガイドから把持爪を抜き取ることができる。

ガイドに把持爪を押し込むことで、ピンのテーパー部と把持爪のテーパー面部との当接によりピンを没入させ、没入したピンの先端と透孔の拡開部とが合致すると、付与突出力により自動的に透孔の拡開部の一部にテーパー部を圧接してストッパに末端を当接するように把持爪を押し込んで把持爪の取付けができる。

以上のように、この発明の把持爪の交換装置によれば、操作軸によりピンを押し込んで、この状況下で操作軸を把持爪の脱出方向にスライドさせることで、ピンのテーパー部と把持爪のテーパー面部とでピンを押し戻し、その後操作軸を引き抜いたのち脱出方向に把持爪をスライドさせることで把持爪の抜き取りができ、抜き取った後のガイドに交換用の把持爪を押し込むことで、テーパー面部とテーパー部とでピンを押し戻し、押し込まれたピンの先端と透孔とが合致すると、付与突出力によって自動的にピンを押し戻しながら、拡開部の周面一部とピンのテーパー部との接触にともない把持爪を押し込みながら、この押し込みにともないストッパに把持爪の末端を押し付けて一定の位置に把持爪の取付けができる。

このため、把持爪の交換が極めて迅速にできると共に、把持爪の交換精度も向上し、取付け位置が一定であるため工作機械の稼働率の大幅な低下をなくすることができる。

また把持爪にテーパー面部を設けてあるので、把持爪の押し込みにともないピンのテーパー部とテーパー面部との当接によるピンのスムーズな押し戻し（没入方向への）ができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

この発明の第１の実施形態では、図１から図７に示すように、工作機械のスピンドル１と共に回転する回転体２内に中空室３には、通路４から供給する流体圧により回転体２の前面に向けスライドするピストン５が組み込まれている。

また、回転体２の前面には、ピストン５の供給流体圧によるスライドにともない反力に抗して変形させる反力作用体６が設けてある。

上記の反力作用体６としては、図１、２、４に示すように回転体２に前面を開放させて中空室３を設けて、この中空室３の開放面を閉鎖するように周縁にＯリング８を介在して円板状の反力発生用のダイヤフラム７を嵌装すると共に、中空室３内のセンターの膨出部９にボルト１０を介しダイヤフラム７の中央部を固定し、供給流体圧によるピストン５の図２右方向の前進にともないピストン５の周縁部前面とダイヤフラム７の周縁部後面（内面）との接触によりダイヤフラム７の周縁部が、掴みを解除するように反力に抗して退避させるようにしたが、限定されず、例えば図６、７に示すように回転体２の前面周縁の等間隔位置に中空室３を設けて、この中空室３に通路４から供給する流体圧により回転体２の前面に向けスライドするピストン５を組み込むと共に、回転体２の前面各ピストン５に対向する位置に反力作用体６としての側面Ｕ字状のバネ鋼板１１の一片側をボルト１２を介し取付け、回転体２の前面中心から突出するセンター軸１３に対し中心をスライド自在に嵌装した円板１４の周縁前面をバネ鋼板１１の他片の端部後面に接触させ、流体圧の供給にともなうピストン５の前方（図６右方向）へのスライドによりピストン５の中心から前方に突出する突出軸１５が円板１４の周縁部を介しバネ鋼板１１の他片の端部を押し出して、押し出した他片側を掴みを解除するように反力に抗して退避させるようになっている。

なお、センター軸１３にボルト１６を介し加工部品Ａの位置決めストッパ板１７を固定して、このストッパ板１７にボルト２０を介し固定したガイドピン１８を円板１４の透孔１９に貫通させて、円板１４の前後方向のスライドをガイドするようになっている。

また、反力作用体６（ダイヤフラム７やバネ鋼板１１）の把持爪２１の配置位置には、把持爪２１の押し込み端が開放する角筒状のガイド２２が設けてある。

上記のガイド２２は、図示の場合、加工部品Ａを外掴みするため、回転体２の中心方向に向く端面を開放させ、開放端の反対側を閉鎖して、閉鎖部分を押し込んだ把持爪２１のストッパ２３とする。

勿論、内掴みの場合、ガイド２２の開放端を回転体２の周面方向に向けておく。

なお、ガイド２２は、ボルト２４を介し反力作用体６に取付けている。

上記把持爪２１の途中に前面と後面とが貫通する透孔２５が設けてあり、ガイド２２の前面壁には、両端が回転体２の中心と周面方向に位置する長孔２６が設けてある。

その際、押し込んだ把持爪２１がストッパ２３に当接したとき、透孔２５の孔壁と、長孔２６のストッパ２３側端の孔壁とが同レベルで合致するようになっている。

さらに、ガイド２２の後壁には、ストッパ２３に当接する迄押し込んだ把持爪２１の透孔２５に合致する凹入孔２７を設けて、この凹入孔２７に挿入した出没スライドするピン２８には、バネ２９により透孔２５の方向に押し出す突出力が付与してある。

また、ピン２８の先端外周に先細りのテーパー部３０を設けておく。

勿論、透孔２５のピン２８の先端側の角縁に図示のように角落部による拡開部５１を設けておく。

すると、押し戻されたピン２８のテーパー部３０が拡開部５１に嵌入し、嵌入にともない拡開部５１の把持爪２１の末端側周面の一部にテーパー部３０が圧接（押し付けられる）すると、押し付けにともないストッパ２３に把持爪２１の末端を押し付けるので、把持爪２１の取付け位置が決定（一定になる）される。

さらに、把持爪２１のピン２８側後面の挿入先行端縁から内方に順次浅くなるテーパー面部３１を設けておく。

すると、把持爪２１の押し込みにともないピン２８の先端がテーパー面部３１に嵌り込み、次いで順次浅くなるテーパー面部３１によってひっかかりがなく、スムーズにピン２８を押し戻すことができる。

なお、ガイド２２は、図３に示すように座材４１と溝形のカバー材４２とからなり、座材４１とカバー材４２とで角筒状の挿入路４３を形成し、両者はボルト２４を介し取付ける。

図中４４は、加工部品Ａの補助クランプ装置（公知につき構成の説明を省略する）である。

上記のように構成すると、把持爪２１の交換（加工部品Ａの径の変更にともなう掴み面の突出度合いの相違により選択して使用するため）に際し、まず図８に示すように長孔２６から透孔２５内に操作するＢを嵌入してピン２８を押し込む。

すると、押し込んだピン２８の先端が透孔２５から脱出して、ピン２８と透孔２５との係合関係が解除される。

この状況下で把持している操作軸Ｂを長孔２６の一端側から他端縁迄スライドすると、図９に示すように、透孔２５に嵌入している操作軸Ｂによって把持爪２１を強制的に脱出方向へスライドさせる。

このとき、押し込んだピン２８の先端面が把持爪２１の板面に当面して押し込んだ状態を維持する。

しかして、操作軸Ｂを抜き取ったのち、把持爪２１の凹入孔４５に軸の先を嵌入して、把持爪２１を抜き取る。

把持爪２１を抜き取ると、ピン２８は付与突出力によって突出する。

交換した把持爪２１の取付けは、図１０に示すように、ガイド２２に把持爪２１を押し込む。

押し込みにともないテーパー面部３１とテーパー部３０との接触（図１０に示す）によってピン２８を押し戻し、そしてストッパ２３に把持爪２１の押し込み端面が当接する迄押し込む。

押し込み終了にともない把持爪２１とピン２８の先端との接触がなくなるので、付与突出力によってピン２８の先端部が透孔２５に自動的に嵌入する。

このとき、拡開部５１の周面一部にピン２８のテーパー部３０が圧接し、この圧接によってストッパ２３に把持爪２１の末端を押し付けて、ガイド２２内での把持爪２１の移動が皆無（がたつきがない）になる。すなわち安定した取付け状態を維持する。

その結果、ガイド２２に対する把持爪２１の取り付けが完了する。

このため、把持爪２１の交換が極めて迅速にできて、手数のかかるボルトを緩め、緩めたボルトを取り外したのち、把持爪を交換してボルトを締め付ける作業が不要になる。

図中４７は加工部品Ａの有無や不正確な状態のセットを検出する着座センサー、４８は中空室３のピストン５の前面に流体圧を作用させる通路である。

この発明の第２の実施形態では、図１１に示すように、チャックＣの各摺動する親爪６１の表面にガイド２２を設けて、このガイド２２に子爪としての把持爪２１を交換自在、すなわち、第１の実施形態と同様の方式によって取付ける。

すると、親爪に対し子爪を一々ボルトで取付けるための手数のかかる作業が不要になる。

上記親爪６１に対するガイド２２は、ボルト６２を介し取付けられており、ガイド２２には、第１の実施形態と同様の把持爪２１の挿入端を開放させてあり、そして、前面壁に長孔２６を設けると共に、テーパー部３０を有するピン２８、ピン２８に突出力を付与するバネ２９が組み込んである。

また、把持爪２１には、第１の実施形態と同様のテーパー面部３１、交換の際に使用する凹入孔４５（図示省略）が設けてある。

上記ガイド２２、突出力を付与したピン２８の組み込み、凹入部４５やテーパー面部３１は、第１の実施形態と同様につき構成の説明を省略する。

そして、把持爪２１の取り付け、取り外しの交換手順も第１の実施形態と同様につき説明を省略する。

すると、ボルトを用いた取付けのための著しく手数のかかる交換作業が不要になる。

なお、チャックＣは、周知のようにスピンドルと共に回転する回転体７１内にハンドルにより回転するスクロール７２が組み込まれており、回転体７１の表面の複数の放射状のガイド７３に親爪６１をスライド自在に係合（図示省略）すると共に、スクロール７２に親爪６１の裏面の歯部（図示省略）を噛み合わせてある。

なお、チャックＣにあっても、ガイド２２の把持爪２１の挿入（押し込み）、引き抜き開放端を、回転体７１の中心方向や外周方向に位置させて、内掴み、外掴みとすることができる。

上記のチャックＣは、スクロール形式を示したが、スクロールチャックに限定されず、その他の形式のチャックの把持爪の交換に適用することができる。

この発明の第１の実施形態を示す正面図同上の縦断側面図ガイドの分解斜視図要部の縦断拡大側面図同拡大正面図反力作用体の他の例を示す縦断拡大側面図同上の正面図把持爪の交換の作用を示す縦断側面図同縦断側面図同縦断側面図第２の実施形態のチャックを示す一部切欠正面図

符号の説明

Ａ加工部品
Ｂ操作軸
１スピンドル
２回転体
３中空室
４通路
５ピストン
６反力作用体
７ダイヤフラム
９膨出部
１０、１２、１６、２０、２４ボルト
１１バネ鋼板
１３センター軸
１４円板
１５突出軸
１７ストッパ板
１８ガイドピン
１９透孔
２１把持爪
２２ガイド
２３ストッパ
２５透孔
２６長孔
２７凹入孔
２８ピン
２９バネ
３０テーパー部
３１テーパー面部
４５凹入孔
５１拡開部
Ｃチャック
６１親爪
６２ボルト
７１回転体
７２スクロール
７３ガイド

Claims

工作機械のスピンドルと共に回転する回転体と、この回転体内に設けてある中空室に組み込むと共に、通路から供給する流体によりスライドするピストンと、このピストンのスライドにともない反力に抗して変形させる反力作用体と、この反力作用体の前面に上記反力作用体の反力に抗した変形にともない掴み位置から退避するように設けた把持爪とからなるチャックにおいて、上記反力作用体の前面上記把持爪の配置位置に前記把持爪の押し込み端が開放し、かつ底にストッパを有する角筒状のガイドを設け、このガイドの前壁に表裏面が貫通して上記把持爪の押し込み方向に沿う長孔を設け、上記ガイドの後壁に上記長孔の上記把持爪の押し込み方向端側と先細りのテーパー部の先端とが合致すると共に、上記長孔の方向に突出力の付与した出没ピンを設け、上記把持爪に上記ストッパと前記把持爪の末端とが当接する押し込み終了時点に上記ピンの先端部が嵌入する透孔を設けると共に、この透孔の上記ピン側の縁に上記テーパー部の圧接用テーパー拡開部を設け、上記把持爪の後面の押し込み先行端縁から上記透孔方向に向けて上記ピンの押し戻し用のテーパー面部を設けたことを特徴とするチャックの把持爪交換装置。
チャックに於いて、中心に対し接近離反移動する各親爪の子爪取り付け面に子爪用の把持爪の押し込み端が開放し、かつ底にストッパを有する角筒状のガイドを設け、このガイドの前壁に表裏面が貫通して上記前記把持爪の押し込み方向に沿う長孔を設け、上記ガイドの後壁に上記長孔の上記把持爪の押し込み方向端側と先細りのテーパー部の先端とが合致すると共に、上記長孔の方向に突出力の付与した出没ピンを設け、上記把持爪に上記ストッパと前記把持爪の末端とが当接する押し込み終了時点に上記ピンの先端部が嵌入する透孔を設けると共に、この透孔の上記ピン側の縁に上記テーパー部の圧接用テーパー拡開部を設け、上記把持爪の後面押し込み先行端縁から上記透孔の方向に向けて上記ピンの押し戻し用のテーパー面部を設けたことを特徴とするチャックの把持爪交換装置。