特許 6703455 チャック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6703455

(24)【登録日】2020年5月12日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】チャック

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/173 20060101AFI20200525BHJP

   B23B 31/12 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   B23B31/173 Z

   B23B31/12 E

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-149308(P2016-149308)

(22)【出願日】2016年7月29日

(65)【公開番号】特開2018-15851(P2018-15851A)

(43)【公開日】2018年2月1日

【審査請求日】2019年6月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】506249772

【氏名又は名称】石井 祥友

(73)【特許権者】

【識別番号】592110602

【氏名又は名称】株式会社九州工具製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100077470

【弁理士】

【氏名又は名称】玉利 冨二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100067116

【弁理士】

【氏名又は名称】立川 登紀雄

(72)【発明者】

【氏名】石井 祥友

(72)【発明者】

【氏名】石井 政人

(72)【発明者】

【氏名】溝口 靖

【審査官】 中里 翔平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１８８５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２６６１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３９２６４４６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１３６２１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平５−２５３７１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ３１／１７３

Ｂ２３Ｂ ３１／１２

Ｂ２３Ｂ ３１／１６

Ｂ２３Ｂ ３１／１７７

Ｂ２３Ｑ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械の回転主軸の前端取付座に取付手段を介し着脱自在に支持したチャック本体と、このチャック本体内に設けた中空室と、この中空室内に前後方向に往復スライドするように組み込んだピストンと、上記中空室の上記ピストンの後方室に連通して圧入エアーにより前記ピストンを前方にスライドさせるように設けた第１エアー流入通路と、上記中空室の上記ピストンの前方室に連通して圧入エアーにより前記ピストンを後方にスライドさせるように設けた第２エアー流入通路と、上記中空室の前端面と上記チャック本体の前端面とが連通すると共に、前記チャック本体の軸芯の周りの少なくとも三等分位置で、かつ前方に登り勾配になるように設けた透孔と、この各透孔にエアー漏れ防止及び回転阻止手段を施してスライド自在に貫通したロッドと、上記ピストンのスライドを上記ロッドに伝達するように前記ピストンの前端と前記ロッドの末端とに設けた係合伝達手段と、上記各ロッドの先端から前方に突出させてワークの外周をクランプするように設けたワークの外掴み爪とからなることを特徴とするチャック。

【請求項2】

工作機械の回転主軸の前端取付座に取付手段を介し着脱自在に支持したチャック本体と、このチャック本体内に設けた中空室と、この中空室内に前後方向に往復スライドするように組み込んだピストンと、上記中空室の上記ピストンの後方室に連通して圧入エアーにより前記ピストンを前方にスライドさせるように設けた第１エアー流入通路と、上記中空室の上記ピストンの前方室に連通して圧入エアーにより前記ピストンを後方にスライドさせるように設けた第２エアー流入通路と、上記中空室の前端面と上記チャック本体の前端面とが連通すると共に、前記チャック本体の軸芯の周りの少なくとも三等分位置で、かつ前方に下り勾配になるように設けた透孔と、この各透孔にエアー漏れ防止及び回転阻止手段を施してスライド自在に貫通したロッドと、上記ピストンのスライドを上記ロッドに伝達するように前記ピストンの前端と前記ロッドの末端とに設けた係合伝達手段と、上記各ロッドの先端から前方に突出させてワークの内周を掴むように設けたワークの内掴み爪とからなることを特徴とするチャック。

【請求項3】

前記ピストンの後退方向のエアーの圧入が何らかの要因によりストップすると、中空室内に後退方向にピストンを押し戻す弾性部材を組み込んだことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャック。

【請求項4】

前記各ロッドの先端から前方に突出内径支承面と外掴み爪の掴み面との距離がそれぞれ同一になる支承突部を設けて、この支承突部で外径が同心円の成形治具を抱き込むようにしたことを特徴とする請求項１に記載のチャック。

【請求項5】

前記各ロッドの先端から前方に突出外径支承面と内掴み爪の掴み面との距離がそれぞれ同一になる支承突部を設けて、この支承突部で内径が同心円の成形治具を保持するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のチャック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、工作機械に使用するチャックに関する。

【背景技術】

【0002】

旋盤などの工作機械の主軸に取り付けて使用すると共に、前後方向のスライド運動によって軸芯周りの複数の傾斜孔のガイドによりマスタージョウ（シャフト）をスライドさせて、このマスタージョウの爪を拡径方向、縮径方向に移動することで、ワークを掴むようにした構成は、既に知られている（例えば、特許文献１，２，３及び４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５５２４０３４号公報

【特許文献2】特許第５７６９４９５号公報

【特許文献3】特開２０１５−６６６５５号公報

【特許文献4】特開平５−２５３７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１，２及び３の構成は、いずれもドローバー方式で、この発明のシリンダ方式とは基本的に全く異なる。すなわち、各部の構成が相違する。

【0005】

次に、特許文献４の構成は、機械主軸の後端に回転流体圧シリンダー（ドローバー）を取り付ける必要があるので、大型化すると共に、高価で、かつ交換などはできない。

【0006】

また、油圧のため、力が強すぎ、かつ圧力調整が大変難しい問題があると共に、ワークの変更などによりチャック交換変更には、大変大掛かりで、かつ時間もかかるため不向きとなる問題があった。

【0007】

さらには、特許文献４の回転流体圧シリンダ部とチャック部の交換は、ワークが多種少数であれば対応しずらいため、専用機的な設備しか利用できないことになり、応用範囲が狭まる問題もあった。
そこで、この発明は、上述の問題を解消したチャックを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、この発明は、工作機械の回転主軸の前端取付座に取付手段を介し着脱自在に支持したチャック本体と、このチャック本体内に設けた中空室と、この中空室内に前後方向に往復スライドするように組み込んだピストンと、上記中空室の上記ピストンの後方室に連通して圧入エアーにより前記ピストンを前方にスライドさせるように設けた第１エアー流入通路と、上記中空室の上記ピストンの前方室に連通して圧入エアーにより前記ピストンを後方にスライドさせるように設けた第２エアー流入通路と、上記中空室の前端面と上記チャック本体の前端面とが連通すると共に、前記チャック本体の軸芯の周りの少なくとも三等分位置で、かつ前方に登り勾配になるように設けた透孔と、この各透孔にエアー漏れ防止及び回転阻止手段を施してスライド自在に貫通したロッドと、上記ピストンのスライドを上記ロッドに伝達するように前記ピストンの前端と前記ロッドの末端とに設けた係合伝達手段と、上記各ロッドの先端から前方に突出させてワークの外周をクランプするように設けたワークの外掴み爪とからなる構成を採用する。

【0009】

また、工作機械の回転主軸の前端取付座に取付手段を介し着脱自在に支持したチャック本体と、このチャック本体内に設けた中空室と、この中空室内に前後方向に往復スライドするように組み込んだピストンと、上記中空室の上記ピストンの後方室に連通して圧入エアーにより前記ピストンを前方にスライドさせるように設けた第１エアー流入通路と、上記中空室の上記ピストンの前方室に連通して圧入エアーにより前記ピストンを後方にスライドさせるように設けた第２エアー流入通路と、上記中空室の前端面と上記チャック本体の前端面とが連通すると共に、前記チャック本体の軸芯の周りの少なくとも三等分位置で、かつ前方に下り勾配になるように設けた透孔と、この各透孔にエアー漏れ防止及び回転阻止手段を施してスライド自在に貫通したロッドと、上記ピストンのスライドを上記ロッドに伝達するように前記ピストンの前端と前記ロッドの末端とに設けた係合伝達手段と、上記各ロッドの先端から前方に突出させてワークの内周を掴むように設けたワークの内掴み爪とからなる構成を採用する。

【0010】

さらに、ピストンの後退方向のエアーの圧入が何らかの要因によりストップすると、中空室内に後退方向にピストンを押し戻す弾性部材を組み込んだ安全機構としての構成を採用する。

【0011】

また、各ロッドの先端から前方に突出内径支承面と外掴み爪の掴み面との距離がそれぞれ同一になる支承突部を設けて、この支承突部で外径が同心円の成形治具を抱き込むようにした構成を採用する。

【0012】

さらに、各ロッドの先端から前方に突出外径支承面と内掴み爪の掴み面との距離がそれぞれ同一になる支承突部を設けて、この支承突部で内径が同心円の成形治具を保持するようにした構成を採用する。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、この発明のチャックによれば、第２エアー流入通路からエアーを圧入して後方にピストンをスライドすることで、係合伝達手段を介し連結された各ロッドを後方にスライドさせる。

【0014】

すると、前方に登り勾配の各透孔により各ロッドの先端が中心方向に（縮径方向）に移動し、この移動にともない各ロッドの先端の外掴み爪が中心方向に引き寄せられ、この引き寄せにともないワークの外周を外掴み爪でクランプすることができる。

【0015】

このため、エアー圧の調整が容易で、ワークの保持力、切削条件などを自由に変更可能になると共に、シンプルなため故障しにくいなどの利点以外に、周知の機構が主軸の後端に回転流体圧シリンダ（ドローバ）を取り付ける方式のためによる大型で、かつ高価になる以外に交換できない不都合や、油圧のため、力が強すぎ、かつ圧力調整が大変難しいといった問題をなくすることができる特有の効果がある。

【0016】

また、第２エアー流入通路からエアーを圧入して後方にピストンをスライドすることで、係合伝達手段を介し連結された各ロッドを後方にスライドさせる。

【0017】

すると、前方に下り勾配の各透孔により各ロッドの先端が中心の反対方向に（拡径方向）に移動し、この移動にともない各ロッドの先端内掴み爪が中心の反対方向に移動し、この移動にともないワークの内周を内掴み爪でクランプすることができるので、前述の外掴み爪と同様な特有の効果がある。

【0018】

そして、外掴み方式と内掴み方式との変換に際しても、回転主軸の前端取付座に対し取付手段を介し取り付けてあるチャック本体を交換するのみで、極めて簡単、迅速にでき、かつ機構への稼働率を低下させることがない。

【0019】

さらに、外掴み方式や内掴み方式のチャックのピストンに中空室内の後方に（ピストンを）押し戻す押圧用弾性部材を組み込んであるので、停電その他の何らかの要因によりエアー圧が低下、作用しなくなると、弾性部材の弾力でピストンを後方室に向け押し戻す。

【0020】

このため、ワークのクランプ状態を維持して、ワークの損傷やワーク加工側のトラブルの発生原因などをなくする特有の効果がある。

【0021】

また、外掴み爪の支承突部で外径が同心円の成形治具を抱き込み、内掴み爪の支承突部で内径が同心円の成形治具を抱き込むようにしてあるので、使用する成形治具により外掴み爪や内掴み爪を定位置かつ、それぞれ（爪）を均一な位置に拘束することができる。
このため、研磨や切削による修正作業を能率よくかつ正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】この発明の第１の実施形態を示す全体の側面図である。

【図2】同上の要部を示す縦断拡大側面図である。

【図3】同上の正面図である。

【図4】同上の縦断拡大正面図である。

【図5】ワークのクランプ解除を示す縦断拡大側面図である。

【図6】第２の実施形態の要部を示す縦断拡大側面図である。

【図7】同上の正面図である。

【図8】外掴み爪の仕上げ加工及び修正の実施例を示す縦断拡大側面図である。

【図9】内掴み爪の仕上げ加工及び修正の実施例を示す縦断拡大側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

次に、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
第１の実施形態の図１から図４に示すチャックは、図１及び図２に示すように、工作機械Ｘの回転主軸Ｙ（エアーチューブ）の前端取付座Ｚに取付手段Ａを介しチャック本体Ｂ１を着脱自在に取り付ける。

【0024】

上記の取付手段Ａによる取り付けは、図１に示すように、取付座Ｚにチャック本体Ｂ１の末端の端板１を重ねて、端板１の孔２に挿入したボルト３を、取付座Ｚのネジ穴４にねじ込んで行う。

【0025】

また、チャック本体Ｂ１内に中空室５を設けて、この中空室５内には、前後方向に往復スライドするピストン６が組み込んである。

【0026】

さらに、中空室５のピストン６の後方室７には、前方にピストン６をスライドさせる第１エアー流入通路８が、中空室５のピストン６の前方室９には、後方にピストン６をスライドさせる第２エアー流入通路１０がそれぞれ設けてある。

【0027】

上記の第１エアー流入通路８及び第２エアー流入通路１０には、周知の方式（図１参照）の工作機械Ｘの後側無回転ジャーナル部１１の各流入口１２からのエアーの供給を受け、この供給を受けたエアーを流入口１２に接続されたチューブ（図示省略）を中空の回転主軸Ｙ内を通して、第１エアー流入通路８、第２エアー流入通路１０に接続してエアーの供給を受けるようになっている。

【0028】

また、中空室５の前端面とチャック本体Ｂ１の前端面とが連通すると共に、チャック本体Ｂ１の軸芯の周りの少なくとも三等分位置で、かつ前方（チャック本体Ｂ１の前端面に向け）に登り勾配の透孔１３を設け、この各透孔１３には、エアー漏れ防止及び回転阻止手段を施したスライド自在のロッド１４が貫通させてある。

【0029】

上記エアー漏れ防止手段としては、図示の場合、ロッド１４の外周面に設けてある環状溝１５にＯリング１６を嵌め込み、回転阻止手段としては、図示の場合、ロッド１４の周面軸線方向の長溝１７にチャック本体Ｂ１の外周面からねじ込んだビス１８の先端を嵌入させて目的を達成した。

【0030】

さらに、ピストン６のスライドにともない、ロッド１４もスライドするように係合伝達手段Ｃを介し伝達するようにしてある。

【0031】

上記の係合伝達手段Ｃとしては、図示の場合、ピストン６に設けた凸部１９を、ロッド１４の末端側周面に設けてある凹部２０に嵌め込んで係合させたが、限定されない。

【0032】

また、各ロッド１４の先端には、それぞれが中心方向に突出してワークＷの外周面を掴む外掴み爪２１が設けてある。

【0033】

図中２２は、各ロッド１４の先端に外掴み爪２１を固定する取付具、２３は、チャック本体Ｂ１の前端面中心にボルト２４により取り付けるストッパで、このストッパ２３は、外掴み爪２１によりクランプするワークＷの正確な停止位置を決めるようになる。

【0034】

上記のように構成すると、ストッパ２３に端面が当接するようにワークＷを供給する。
この状況下で、第２エアー流入通路１０から前方室９内にエアーを圧入すると、各ロッド１４が後方にスライドする。

【0035】

このスライドにともない透孔１３の勾配により各ロッド１４の先端が中心方向に移動し、この中心方向の移動により中心方向に移動する外掴み爪２１でワークＷの外周をクランプする。

【0036】

なお、ワークＷのクランプを解除するには、第１エアー流入通路８から中空室５の後方室７にエアーを圧入すればよい。

【0037】

上記エアーの圧入にともないピストン６と共に各ロッド１４を前方にスライドし、このスライドにともない透孔１３の勾配で各ロッド１４の先端が外方向に移動し、この移動により図５に示すようにワークＷの外周面に対し外掴み爪２１が離反する。

【0038】

次に、第２の実施形態を図６、７に基づいて説明する。
第１の実施形態の図１と同様に、工作機械Ｘの回転主軸Ｙの前端取付座Ｚに取付手段Ａを介しチャック本体Ｂ２を着脱自在に取り付ける。

【0039】

図６に示す第２実施形態では、図１に示す第１実施形態の工作機械Ｘ、回転主軸Ｙ及び取付手段Ａを介し取り付ける取付座Ｚと同様につき図示省略し、取付手段Ａの構成及び取付方法についても同様につき詳細な説明を省略する。

【0040】

上記チャック本体Ｂ２には、第１の実施形態と同様の内部に中空室５を設けて、この中空室５に前後方向にスライドするピストン６を組み込み、中空室５のピストン６の後方室７には、前方にピストン６をスライドさせる第１エアー流入通路８が、中空室５のピストン６の前方室９には、後方にピストン６をスライドさせる第２エアー流入通路１０がそれぞれ接続してある。

【0041】

上記第１エアー流入通路８及び第２エアー流入通路１０へのエアーの供給方式の構成は、第１の実施形態と同様につき詳細な説明を省略する。

【0042】

また、チャック本体Ｂ２の中空室５の前端面とチャック本体Ｂ２の前端面とが連通すると共に、チャック本体Ｂ２の軸芯の周りの少なくとも三等分位置で、かつ前方（チャック本体Ｂ２の前端面に向け）に下り勾配の透孔３１を設け、この各透孔３１には、エアー漏れ防止及び回転阻止手段を施したスライド自在なロッド３２が貫通させてある。

【0043】

上記のエアー漏れ防止手段及び回転防止手段は、第１の実施形態と同様につき詳細な説明を省略する。

【0044】

さらに、ピストン６のスライドにともない各ロッド３２もスライドするように係合伝達手段Ｃを介し伝達するようにしてある。
上記の係合伝達手段Ｃは、第１の実施形態と同様につき詳細な説明を省略する。

【0045】

また、各ロッド３２の先端には、ストッパ２３に当接するように供給したワークＷの内周を内掴みする内掴み爪３３が設けてある。

【0046】

上記の内掴み爪３３は、第１の実施形態の外掴み爪２１と同様に、ロッド３２に締付具２２を介し内掴み爪３３を取り付けてある。

【0047】

そして、内掴み爪３３は、ワークＷの内周を掴むため、図６に示すように、ロッド３２に取り付けたベース部の各中心方向内端から前方に水平の掴み部を突出させてＬ型の形状になっている。

【0048】

上記のように構成すると、ストッパ２３に端面が当接するようにワークＷを供給する。
この状況下で第２エアー流入通路１０から前方室９内にエアーを圧入すると、各ロッド３２が後方にスライドする。

【0049】

このスライドにともない透孔３１の勾配により、各ロッド３２の先端が外周（外径）方向に移動し、この外周（外径）方向の移動により外周（外径）方向に移動する内掴み爪３３でワークＷの内周をクランプする。

【0050】

なお、ワークＷのクランプを解除するには、第１エアー流入通路８から中空室５の後方室７にエアーを圧入すればよい。

【0051】

この圧入にともない、ピストン６と共に各ロッド３２が前方にスライドし、このスライドにともない各内掴み爪３３が中心方向に移動するので、解除できる。

【0052】

次に、第３の実施形態を図２、５、６に基づいて説明する。
ピストン６の後退方向のエアーの圧入（第２エアー流入通路１０からのエアー圧入）が何らかの要因（例えばポンプの運転中の停電やエアー回路の損傷などによる）によりストップすると、安全機構として、後方室７の方向にピストン６を常に押し戻すように、中空室５に弾性部材４１を組み込む。

【0053】

上記の弾性部材４１としては、図示の場合、中空室５の前端壁（前方室９側）に末端を支持させた突軸４２にコイルバネの一端部を嵌装して支持すると共に、ピストン６の前方室９側端面にコイルバネの他端を当接したが、限定されず、例えば軸状のゴム材などを使用して目的を達成することもある。
なお、弾性部材４１は、図示の場合、複数の点在位置に配置しておく。

【0054】

上記のように構成すると、各ロッド１４、３２の後退圧力の作用が何らかの影響で働かなくなると、弾性部材４１の弾性がピストン６に作用して、後方室７側にピストン６を押し戻し続ける。

【0055】

このため、ワークＷに対する内掴み爪３３、外掴み爪２１によるクランプを維持（持続）する。

【0056】

次に、第４の実施形態を図８に基づいて説明する。
図８に示すように、各ロッド１４の先端から前方に突出して、内径側の支承面５１と外掴み爪２１の掴み面との（チャック本体Ｂ１の中心との）距離が同一になる支承突部５２を設けておく。

【0057】

この各支承突部５２の内側に内径が同心円の外爪用の成形治具５３を嵌め込み（図８参照）、その後にピストン６に作用させるエアー圧により各ロッド１４を後退させながら、成形治具５３の外径を支承突部５２でクランプする。
しかして、各内掴み爪２１の掴み面を研磨や切削加工して、成形（修正）する。

【0058】

次に、第５の実施形態を図９に基づいて説明する。
図９に示すように、各ロッド３２の先端から前方に突出して、外径側の支承面５４と内掴み爪３３の掴み面との（チャック本体Ｂ２の中心との）距離が均一になる支承突部５５を設けておく。

【0059】

この支承突部５５の外径に内径が同心円の内爪用の成形治具５６を嵌め込み（図９参照）、その後にピストン６に作用させるエアー圧により各ロッド３２を後退させながら、成形治具５６の内径を支承面５４でクランプする。
しかして、各外掴み爪３３の掴み面を研磨や切削加工して成形（修正）する。

【符号の説明】

【0060】

Ｘ 工作機械
Ｙ 回転主軸
Ｚ 取付座
Ａ 取付手段
Ｂ１，Ｂ２ チャック本体
Ｃ 係合伝達手段
Ｗ ワーク
１ 端板
２ 孔
３ ボルト
４ ネジ孔
５ 中空室
６ ピストン
７ 後方室
８ 第１エアー流入通路
９ 前方室
１０ 第２エアー流入通路
１１ ジャーナル部
１２ 流入口
１３ 透孔
１４ ロッド
１５ 環状溝
１６ Ｏリング
１７ 長溝
１８ ビス
１９ 凸部
２０ 凹部
２１ 外掴み爪
２２ 取付具
２３ ストッパ
２４ ボルト
３１ 透孔
３２ ロッド
３３ 内掴み爪
４１ 弾性部材
４２ 突軸
５１ 支承面
５２ 支承突部
５３ 成形治具
５４ 支承面
５５ 支承突部
５６ 成形治具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】