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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-24
(45)【発行日】2022-02-01
(54)【発明の名称】チャック及び工作機械
(51)【国際特許分類】
   B23B 31/16 20060101AFI20220125BHJP
   B23B 31/10 20060101ALI20220125BHJP
【FI】
B23B31/16 D
B23B31/10 B
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2021182735
(22)【出願日】2021-11-09
【審査請求日】2021-11-24
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000241588
【氏名又は名称】豊和工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(74)【代理人】
【識別番号】100121142
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 恭一
(72)【発明者】
【氏名】早川 祥弘
【審査官】増山 慎也
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2019/021513(WO,A1)
【文献】特開2000-288809(JP,A)
【文献】特開2020-62710(JP,A)
【文献】特開2009-12155(JP,A)
【文献】欧州特許第1052045(EP,B1)
【文献】米国特許第6478311(US,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23B31/10、16
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
工作機械の回転軸に設けられ、前面に複数の取付溝が径方向に形成された円盤状のチャック本体と、
各前記取付溝内に前記径方向へ移動可能に設けられると共に、前記径方向に貫通して前面側に開口する収容溝をそれぞれ備えたマスタジョーと、
各前記収容溝内に前方への抜け止め状態で収容されるジョーナットと、
各前記マスタジョーの前面に当接させた状態で位置決めされるトップジョーと、
各前記トップジョーを前方から貫通して前記ジョーナットに緊締される2本のボルトと、を含んでなるチャックであって、
前記ジョーナットは、前記径方向で各ボルト毎に分割された2つの分割ナットからなると共に、
各前記分割ナットは、前記収容溝への収容状態で前記収容溝の開口を介して前方へ突出する楔部を備え、各前記トップジョーの後面には、前記楔部が嵌合する嵌合溝が前記径方向に形成されており、
何れか一方の前記分割ナットの前記楔部において、前記チャック本体の周方向での両側面のうち、何れか一方の側面には、前記ボルトの緊締に伴う前記一方の分割ナットの回転によって前記収容溝の内面に当接する第1当接部が、他方の側面には、前記回転に伴って前記嵌合溝の内面に当接する第2当接部が、前記ボルトを中心とする点対称位置にそれぞれ形成されて、
前記第1当接部と前記第2当接部との当接に伴い、前記トップジョーが前記マスタジョーに対して前記周方向に位置決めされることを特徴とするチャック。
【請求項2】
回転軸に、請求項に記載のチャックを備えてなる工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、工作機械に用いられてワークを保持するチャックと、当該チャックを備えた工作機械とに関する。
【背景技術】
【0002】
ワークを回転させて加工を行うNC旋盤等の工作機械には、ワークを保持するチャックが設けられている。このチャックは、ワークの把持爪として、正面視で径方向にスライドする複数のマスタジョーと、マスタジョーの前面にボルトで固定されるトップジョーとを備えている。マスタジョーへのトップジョーの固定は、特許文献1に開示されるように、マスタジョーに設けたT字溝内に、同じくT字状のジョーナットを収容し、T字溝から前方へ突出するジョーナットの脚部を、トップジョーの背面に設けた嵌合溝に嵌合させた状態で、トップジョーを2本のボルトで脚部に緊締することによって行われている。
特に、特許文献1では、トップジョーを正確に位置決めするために、トップジョーの嵌合溝を、後面に設けたセレーションに対して傾く方向へ延びるように形成し、トップジョーを取り付ける際には、傾いた嵌合溝に対してジョーナットの一方の対角部位を接触させてジョーナットを傾かせ、他方の対角部位をマスタジョーのT字溝の内面に近接させて互いの隙間を小さくすることで、周方向の位置ずれ量を減少させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第6345375号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献1のチャックにおいて、ジョーナットは、2本のボルトを緊締するために径方向へ長く形成されるため、マスタジョーのT字溝に挿入する際にこじれ等が発生して挿入に時間がかかってしまう。
また、トップジョーを位置決めするために回転させるジョーナットとT字溝の内面との隙間に高い精度が必要となり、ジョーナットの幅が設定より長くなると、セレーションがうまく噛み合わず、位置決めが行えなくなるおそれがある。
【0005】
そこで、本開示は、ジョーナットに厳密な精度管理が不要となり、マスタジョーへのトップジョーの固定作業を短時間で容易に行うことができるチャック及び工作機械を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本開示の第1の構成は、工作機械の回転軸に設けられ、前面に複数の取付溝が径方向に形成された円盤状のチャック本体と、
各前記取付溝内に前記径方向へ移動可能に設けられると共に、前記径方向に貫通して前面側に開口する収容溝をそれぞれ備えたマスタジョーと、
各前記収容溝内に前方への抜け止め状態で収容されるジョーナットと、
各前記マスタジョーの前面に当接させた状態で位置決めされるトップジョーと、
各前記トップジョーを前方から貫通して前記ジョーナットに緊締される2本のボルトと、を含んでなるチャックであって、
前記ジョーナットは、前記径方向で各ボルト毎に分割された2つの分割ナットからなると共に、
各前記分割ナットは、前記収容溝への収容状態で前記収容溝の開口を介して前方へ突出する楔部を備え、各前記トップジョーの後面には、前記楔部が嵌合する嵌合溝が前記径方向に形成されており、
何れか一方の前記分割ナットの前記楔部において、前記チャック本体の周方向での両側面のうち、何れか一方の側面には、前記ボルトの緊締に伴う前記一方の分割ナットの回転によって前記収容溝の内面に当接する第1当接部が、他方の側面には、前記回転に伴って前記嵌合溝の内面に当接する第2当接部が、前記ボルトを中心とする点対称位置にそれぞれ形成されて、
前記第1当接部と前記第2当接部との当接に伴い、前記トップジョーが前記マスタジョーに対して前記周方向に位置決めされることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第2の構成は、工作機械であって、回転軸に、第1の構成に記載のチャックを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、ジョーナットに厳密な精度管理をしなくても両分割ナットを介してトップジョーをマスタジョーへ確実に固定することができる。また、トップジョーの仮組みがスムーズに行えるため、トップジョーの固定作業に係る時間も短縮可能となる。
特に、何れか一方の分割ナットの楔部に第1、第2当接部を設けたことで、当該分割ナットを緊締すると、トップジョーがマスタジョーに対して自動的に位置決めされ、その後の他方の分割ナットの緊締でトップジョーの固定が完了する手順となり、トップジョーが適正位置で固定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】チャックの一部を示す斜視図である。
図2】チャックの一部を示す分解斜視図である。
図3】トップジョーの固定手順を示す説明図で、(A)は、ジョーナットの挿入直後での図1のZ矢視、(B)はA-A矢視、(C)はB-B矢視をそれぞれ示す。
図4】トップジョーの固定手順を示す説明図で、(A)は、第1分割ナットの固定状態でのZ矢視、(B)はC-C矢視、(C)はD-D矢視をそれぞれ示す。
図5】トップジョーの固定手順を示す説明図で、(A)は、第2分割ナットの固定状態でのZ矢視(第1分割ナットは省略)、(B)はE-E矢視をそれぞれ示す。
図6】変更例のチャックの一部を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、工作機械の一例であるNC旋盤Mに用いられるチャックの一部を示す斜視図、図2はその分解斜視図である。
チャック1は、図示しない主軸の先端に設けられ、正面視が円形状のチャック本体2と、チャック本体2に設けられる3つのマスタジョー3,3・・と、各マスタジョー3の前側(図1,2の右下側)にそれぞれ固定される3つのトップジョー4,4・・と、を備えている。図1,2ではマスタジョー3及びトップジョー4は1つのみ示している。
チャック本体2には、径方向に形成されてチャック本体2の前面及び周面に開口する3つの取付溝5,5・・が形成されている。各取付溝5は、周方向の幅が広い後側の幅広溝6と、周方向の幅が狭い前側の幅狭溝7とを含む横断面T字状となっている。幅狭溝7はチャック本体2の前面に開口している。
【0010】
マスタジョー3は、取付溝5に嵌合する横断面T字状で、幅狭溝7に嵌合する基部8と、基部8から周方向両側に張り出して幅広溝6に嵌合する一対の張出部9,9とを備えている。基部8は、幅狭溝7を貫通してチャック本体2の前方に突出している。
基部8内には、後述するジョーナット20の収容溝10が形成されている。収容溝10は、取付溝5と同様に、周方向の幅が広い後側の第1溝部11と、周方向の幅が狭い前側の第2溝部12とを含む横断面T字状となっている。収容溝10を除く基部8の前面には、セレーション13が形成されている。
各マスタジョー3は、チャック本体2の軸心に設けた図示しないプランジャの進退動によって取付溝5内で放射方向へ移動可能となっている。ここではプランジャが後退すると、各マスタジョー3が軸心側へ移動してトップジョー4を一体に移動させてワークをクランプする。プランジャが前進すると、各マスタジョー3が外周側へ移動してワークをアンクランプする。
【0011】
トップジョー4は、チャック本体2の径方向に延びる直方体状で、周方向の幅はマスタジョー3の基部8と同じとなっている。トップジョー4の後面には、収容溝10の第2溝部12と同じ幅の嵌合溝14が径方向に形成されている。嵌合溝14を除くトップジョー4の後面には、セレーション15が形成されている。
トップジョー4には、前方から2本のボルト16,16が挿通するボルト穴17,17が、径方向に2つ並べて貫通形成されている。ボルト穴17,17は、トップジョー4の後面では嵌合溝14内に開口している。ボルト穴17,17を挿通させたボルト16,16が、マスタジョー3の収容溝10に収容されたジョーナット20に締結されることで、トップジョー4はマスタジョー3に固定される。
【0012】
ジョーナット20は、径方向外側の第1分割ナット21と、径方向内側の第2分割ナット22との2つに分割されている。第1、第2分割ナット21,22は、それぞれボルト16が螺合する1つのネジ穴23を備えている。
第1、第2分割ナット21,22は、マスタジョー3の収容溝10に嵌合する横断面T字状で、第1溝部11に収容される幅広の頭部24と、第2溝部12に収容される幅狭の楔部25とを備えている。楔部25の前面にネジ穴23が開口している。但し、第1、第2分割ナット21,22の径方向の長さは、第2分割ナット22よりも第1分割ナット21の方が短く、第1分割ナット21は、正面視形状が矩形となっている。第2分割ナット22は、チャック本体2の中心側の端部が、正面視半円形状となっている。
また、第1分割ナット21の楔部25において、一方の側面の前端には、上下方向に切除部26が形成されている。これにより、前端を除く同側面には、第1当接部27が形成されている。楔部25における他方の側面には、前端を除いて上下方向に切除部28が形成されている。これにより、同側面の前端には、第1当接部27よりも前後幅が小さい第2当接部29が形成されている。第1当接部27と第2当接部29とは、正面視で、ネジ穴23を中心とした点対称位置に配置されている。
【0013】
以上の如く構成されたチャック1及びNC旋盤Mにおいて、トップジョー4をマスタジョー3に固定する際、まず、第1分割ナット21と第2分割ナット22とを径方向に並べた状態で、各分割ナット21,22の楔部25をトップジョー4の嵌合溝14に嵌合させて、ボルト穴17,17を挿通させた2本のボルト16,16を各ネジ穴23に螺合させる。これによりトップジョー4と各分割ナット21,22とがボルト16,16によって仮組みされる。
そして、第2分割ナット22を先にしてジョーナット20を、マスタジョー3の収容溝10に径方向外側から収容させる。このとき、両分割ナット21,22は、両者が一体の従来のジョーナットよりも径方向に短いため、収容溝10へスムーズに収容でき、途中でこじれたり引っ掛かったりしにくくなる。
【0014】
次に、マスタジョー3のセレーション13にトップジョー4のセレーション15を係合させてトップジョー4を径方向に位置決めする。すると、図3(A)に示すように、各分割ナット21,22の頭部24が収容溝10の第1溝部11内に、楔部25が第2溝部12内にそれぞれ収容されて前方への抜け止めがなされる。
この抜け止め状態で、各楔部25の前端は、それぞれ第2溝部12を貫通して嵌合溝14内に位置している。第1分割ナット21の第1当接部27は、収容溝10の第2溝部12の内面に近接し、第2当接部29は、嵌合溝14の内面に当接又は近接した状態となる。
【0015】
次に、第1分割ナット21に螺合するボルト16をねじ込む。すると、図4に示すように、ボルト16のねじ込みに伴って第1分割ナット21が、同図(B)(C)において右回転し、第1当接部27の図示下側の角部を第2溝部12の内面に当接させると共に、第2当接部29の図示上側の角部を嵌合溝14の内面に当接させる。すると、マスタジョー3に対してトップジョー4が同図(A)のように右側に移動して位置決めされる。
そして、ボルト16の緊締が終了すると、第1分割ナット21の頭部24が前方へ引き込まれて第1溝部11の前側内面に当接し、トップジョー4をマスタジョー3に押し付ける。
【0016】
次に、第2分割ナット21に螺合するボルト16をねじ込む。すると、図5に示すように、ボルト16のねじ込みに伴って第2分割ナット22が、同図(B)において右回転し、楔部25の図示右上の角部が第2溝部12及び嵌合溝14の内面に当接する。なお、第2分割ナット22は第1分割ナット21よりも径方向に長いため、楔部25の左下の角部は第2溝部12及び嵌合溝14の内面に当接しない。また、ボルト16を緊締する回転トルクが第1分割ナット21と同じであれば、緊締時に回転しようとする力は、第2分割ナット22の方が第1分割ナット21よりも小さくなる。よって、第1分割ナット21で位置決めされたトップジョー4がずれることがない。
そして、ボルト16の緊締が終了すると、第2分割ナット22の頭部24が前方へ引き込まれて第1溝部11の前側内面に当接し、トップジョー4をマスタジョー3に押し付ける。よって、トップジョー4は、マスタジョー3に固定される。
【0017】
この状態でトップジョー4の径方向内側の端部を、チャックするワークに合わせて、例えば半円形状等に切削加工する。よって、ワークに合わせてトップジョー4を別のものに交換して再び同じトップジョー4を取り付けるような場合、第1、第2分割ナット21,22によって同じ精度で取り付けできる。すなわち、トップジョー4の着脱を繰り返しても再現性が高くなる。
なお、トップジョー4を交換する際、セレーション13,15同士の係合が外れるまでボルト16,16を緩めることになるが、第1、第2分割ナット21,22の楔部25がトップジョー14の嵌合溝14に挿入されていれば回り止めされるため、2つの分割ナットを用いても向きがばらばらになることはない。仮に、楔部25が嵌合溝14から抜けるまでボルト16を緩めたとしても、第1、第2分割ナット21,22の間の径方向の隙間が小さいため、互いに干渉して回り止めされる。
【0018】
このように、上記形態のチャック1及びNC旋盤Mは、前面に3つの取付溝5が径方向に形成された円盤状のチャック本体2と、各取付溝5内に径方向へ移動可能に設けられると共に、径方向に貫通して前面側に開口する収容溝10をそれぞれ備えたマスタジョー3と、各収容溝10内に前方への抜け止め状態で収容されるジョーナット20と、各マスタジョー3の前面に当接させた状態で位置決めされるトップジョー4と、各トップジョー4を前方から貫通してジョーナット20に緊締される2本のボルト16,16とを含んでなり、ジョーナット20が、径方向で各ボルト16毎に分割された2つの第1、第2分割ナット21,22からなる構成となっている。
この構成によれば、ジョーナット20に厳密な精度管理をしなくても両分割ナット21,22を介してトップジョー4をマスタジョー3へ確実に固定することができる。また、トップジョー4の仮組みがスムーズに行えるため、トップジョー4の固定作業に係る時間も短縮可能となる。
【0019】
特に、各分割ナット21,22は、収容溝10への収容状態で収容溝10の開口を介して前方へ突出する楔部25を備え、各トップジョー4の後面には、楔部25が嵌合する嵌合溝14が形成されている。そして、第1分割ナット21の楔部25において、チャック本体2の周方向での両側面のうち、何れか一方の側面には、ボルト16の緊締に伴う第1分割ナット21の回転によって収容溝10の内面に当接する第1当接部27が、他方の側面には、回転に伴って嵌合溝14の内面に当接する第2当接部29が、ボルト16を中心とする点対称位置にそれぞれ形成されて、第1当接部27と第2当接部29との当接に伴い、トップジョー4がマスタジョー3に対して周方向に位置決めされる。
よって、第1分割ナット21を緊締すると、トップジョー4がマスタジョー3に対して自動的に位置決めされ、その後の第2分割ナット22の緊締でトップジョー4の固定が完了する手順となり、トップジョー4が適正位置で固定可能となる。
【0020】
以下、変更例を説明する。
第1、第2当接部の位置及び形状は、第1分割ナットの回転に伴って収容溝の内面と嵌合溝の内面とにそれぞれ当接可能であれば、上記形態に限らない。例えば各当接部は、図6に示すように、上記形態と左右逆に設けてもよいし、どちらも同じ形状としてもよい。また、各当接部は、各溝の内面に当接する角部にのみ突起状に設けてもよい。
上記形態では、第1分割ナットに第1、第2当接部を設けているが、第2分割ナットに両当接部を設けてもよい。
上記形態では、マスタジョー及びトップジョーを3つ備えたチャックを例示しているが、この数は適宜増減可能である。
工作機械としては、NC旋盤に限らず、回転軸にワークを把持するチャックを備えたものであれば、複合加工機等にも本開示は採用可能である。
【符号の説明】
【0021】
1・・チャック、2・・チャック本体、3・・マスタジョー、4・・トップジョー、5・・取付溝、10・・収容溝、11・・第1溝部、12・・第2溝部、13,15・・セレーション、14・・嵌合溝、16・・ボルト、17・・ボルト穴、20・・ジョーナット、21・・第1分割ナット、22・・第2分割ナット、23・・ネジ穴、24・・頭部、25・・楔部、26,28・・切除部、27・・第1当接部、29・・第2当接部、M・・NC旋盤。
【要約】
【課題】厳密な精度管理が不要となり、マスタジョーへのトップジョーの固定作業を短時間で容易に行うことができるチャックを提供する。
【解決手段】工作機械の回転軸に設けられるチャック1は、前面に複数の取付溝5が径方向に形成された円盤状のチャック本体2と、各取付溝5内へ径方向へ移動可能に設けられると共に、径方向に貫通して前面側に開口する収容溝10をそれぞれ備えたマスタジョー3と、各収容溝10内に前方への抜け止め状態で収容されるジョーナット20と、各マスタジョー3の前面に当接させた状態で位置決めされるトップジョー4と、各トップジョー4を前方から貫通してジョーナット20に緊締される2本のボルト16,16とを含んでなり、ジョーナット20は、径方向で各ボルト16毎に分割された2つの第1、第2分割ナット21,22からなる構成となっている。
【選択図】図2
図1
図2
図3
図4
図5
図6