JP4132025B2 - 工作機械のチャック駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばねじ送り機構のような駆動力を増力するための駆動力増力機構を適用した工作機械のチャック駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動装置の駆動力を増力させる従来の駆動力増力機構としては、例えばねじ送り機構や各種リンク機構がある。
ねじ送り機構は、ねじの螺入力を利用して回転力を進退動作に変換して駆動力を増力する機構であるし、リンク機構はカムを利用したもの或いはテコの原理を利用したもの等が利用されている。
また、工作機械のチャック駆動装置はエアシリンダや油圧シリンダを用いた引き形チャックの構成が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工作機械のチャックは大きなクランプ力が求められており、上記エアシリンダによる引き形チャックの構成はシリンダ径に自ずと限界があるため、十分なクランプ力を得ることができなかった。また油圧シリンダを用いた場合には、シリンダ全体或いはシリンダ内のピストンがチャックと共に回転しなければならず、所謂回転シリンダを用いることになるが、この場合油漏れが発生したり、或いはそれを防止するためのシール構造による回転数上限に制限を受けることになっていた。
そこで、上述するような駆動力増力機構を用いてクランプ力を増大させる構成が考えられるが、上記ねじ送り機構やリンク機構等の従来の増力機構は、増力する割合を任意に設定することができなかった。また、板カム等を用いて増力することは可能であるが、その場合は非回転部から回転部へ推力を伝達する軸受等への負荷が大きくなるため、容易に利用できる構成ではなかった。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、増力の比率を任意に変更可能な駆動力増力機構を用いてシリンダの進退動作によるチャック引張り力を効果的に増力するチャック駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、工作機械の主軸に装着されるチャックを開閉駆動するチャック駆動装置であって、前記主軸に第１溝カムを設けた筒体を覆設すると共に主軸の前記第１溝カムに相対する位置に第１溝カムとは異なる形状の第２溝カムを設け、前記主軸内に配置されてチャックを引張り操作するためのドローバーにカラーを外嵌すると共に該カラーに前記第１溝カム及び第２溝カムの双方に係合して力を伝達するカムフォロアを設け、更に前記第１溝カムと第２溝カムとを主軸軸線方向に相対移動させるための駆動手段を有し、該駆動手段が発生する一定の駆動力を第１溝カム及び第２溝カムに加えて、双方の溝カムから受ける力を前記カムフォロアに伝達して、前記カラーに対する駆動力を増力してドローバーのチャック引張り力を増力することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る工作機械のチャック駆動装置の１例を示す説明図であり、図２はその要部拡大図である。図において、１は工作機械の主軸、２は主軸先端に設けられてワークを把持するチャック、３はチャック２を引張り操作してワークを固定操作するドローバーであり、主軸基部１ａにはチャック駆動装置の要部である駆動力増力機構４が形成されている。
【０００８】
主軸１は円筒状に形成され、内部空間の主軸中心軸Ｍ上にはドローバー３が挿入配置されている。また、主軸１の基部１ａには同様に筒形状の筒体５が摺動可能に覆設され、この筒体５と主軸基部１ａの互いに係合する位置に図３に示すような溝カムが軸線Ｍに対して対称位置に２ヶ所形成されている。図３において、（ａ）は筒体５に形成された第１溝カム７を示し、（ｂ）は主軸基部１ａに形成された第２溝カム８を示し、矢印Ｚは主軸１の軸線方向（中心軸Ｍの方向）を示している。
【０００９】
第１溝カム７は、主軸軸線Ｍに対して略６０度傾斜させた第１直線部７ａと略３０度傾斜させた第２直線部７ｂとを連結して略へ字状に形成されている。また、第２溝カム８は、主軸軸線Ｍに平行に形成した直線部８ａの一端に軸線方向に対して略８５度傾斜した方向に形成した曲げ部８ｂを設けて形成されている。
【００１０】
また、主軸１内に配置されたドローバー３の基端部である主軸基部１ａの内部には同様に円筒状の移動部材としてのカラー９が外嵌されている。このカラー９は前後端部に軸受１３，１３を設けてドローバー３に装着され、ドローバー３の円周方向に回転可能に装着される。そして、第１溝カム７及び第２溝カム８内に挿入係合されて双方のカムの作用で移動するカムフォロア１０を有している。
カムフォロア１０は、棒状の軸体１０ａ周囲に第１溝カム７と係合して回転移動する第１のローラ１０ｂ、及び第２溝カム８と係合して回転移動する第２のローラ１０ｃを有し、双方の溝カム内をスムーズに移動するよう形成されている。
【００１１】
また、１４は駆動手段としてのエアシリンダであり、エアシリンダ本体１４ａは軸受１５ａを介して主軸１に回転自在に連結されている。そして、エアシリンダ１４の出力軸１４ｂは軸受１５ｂを介して筒体５に回転自在に連結されている。
尚、主軸１と筒体５の間には、第１溝カム７及び第２溝カム８が互いに回転しないように、且つ主軸１の中心線方向に移動可能とするためのキー１１が設けられている。
【００１２】
次に、上記構成のチャック駆動装置の作用を説明する。エアシリンダ１４の進退作用により筒体５及び主軸１は駆動されて主軸軸線Ｍの方向に相対移動する。尚、実際には主軸は軸線Ｍの方向に移動することがなく、筒体５のみ移動することになる。
この時、第１溝カム７に係合している第１のローラ１０ｂは第１溝カム７にガイドされて移動するし、第２のローラ１０ｃは第２溝カム８にガイドされて移動する。但し、第１及び第２のローラ１０ｂ，１０ｃは軸体１０ａで連結されているので、第１溝カム７を有する筒体５と第２溝カム８を有する主軸１が相対的に移動する。
【００１３】
こうして、カラー９が主軸円周方向に加えて主軸中心線方向に駆動され、軸受１３を介してドローバー３を主軸中心線方向へ駆動する。そして、ドローバー３はチャック２の開閉駆動をする。
例えば、エアシリンダ１４が伸長動作した場合、筒体５は主軸後方となる図示左方向に引張られる。そのためカムフォロア１０は第１溝カム７内を図示右上方に移動すると共に、第２溝カム８内を図示右方に移動し、この作用で生ずる力がドローバー３に伝達される。
【００１４】
このように構成することで、チャック２の爪がワークに接触するまでの低推力で動作可能な前半の範囲では、カムフォロア１０は第１溝カム７の第１直線部７ａ、及び第２溝カム８の直線部８ａに係合して移動するため、ドローバー３は主軸中心線方向に増力されずに駆動される。そして、後半部分の動作範囲では、カムフォロア１０は第１溝カム７の第２直線部７ｂ、及び第２溝カム８の曲げ部８ｂに係合して移動するため、カムフォロア１０が第２溝カム８により螺旋状に駆動される。即ちチャック２の爪がワークに接触して保持力としてバネなどの弾性体、又は圧縮性流体等の変形、圧縮を生じせしめる高推力が必要となる動作範囲では、増力された中心軸方向の力がドローバー３に加わりチャック２に大きな把持力を発生させることができる。
【００１５】
また、エアシリンダ１４は図示されない主軸台本体からの回転止め支持され、主軸１が回転しても回転することがないので、エアシリンダを回転シリンダとする必要が無くなる。そのため、エアシリンダに替えて油圧シリンダを用いても良く、油圧の漏れ等の対策が必要なくなり、カムにより効果的に増力するので、高速且つ高圧のチャック駆動が可能となる。
【００１６】
尚、上記駆動力増力機構はチャック駆動装置を例に説明したが、円筒以外の平板等に溝カムを設けて増力装置として用いることもでき、シリンダー等の駆動力を増力する機構として幅広く利用することができる。その際、溝カムの形状はへ字状である必要はなく、例えば３段に折曲げ形成しても良いし、大きくアールを設けて直線部同士を連結して形成することもでき、用途に応じて最適に設計すればよい。そうすることで、駆動力の増力を任意に変更できる。
また、上記実施形態では溝カムとカムフォロアの組を２つ設けているが、更に多く設けても良く、駆動手段の駆動力を分散でき、１個あたりのカムフォロアの負担を軽減できる。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る工作機械のチャック駆動装置によれば、第１及び第２溝カムを所定の形状に形成することで、駆動力の増力を任意に変更することが可能となり、例えばチャックの爪がワークに接触するまでは低推力で移動させ、チャックの爪がワークに接触して高推力を必要とする動作範囲では増力された力をドローバーに加えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の１例を示す工作機械のチャック駆動装置の説明図である。
【図２】 図１の要部拡大図である。
【図３】 （ａ）は第１溝カムの平面図である。
（ｂ）は第２溝カムの平面図である。
【符号の説明】
１・・主軸、１ａ・・主軸基部、２・・チャック、３・・ドローバー、４・・駆動力増力機構、５・・筒体、７・・第１溝カム、７ａ・・第１直線部、７ｂ・・第２直線部、８・・第２溝カム、８ａ・・直線部、８ｂ・・曲げ部、９・・移動部材としてのカラー、１０・・カムフォロア、１４・・駆動手段としてのエアシリンダ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばねじ送り機構のような駆動力を増力するための駆動力増力機構を適用した工作機械のチャック駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動装置の駆動力を増力させる従来の駆動力増力機構としては、例えばねじ送り機構や各種リンク機構がある。
ねじ送り機構は、ねじの螺入力を利用して回転力を進退動作に変換して駆動力を増力する機構であるし、リンク機構はカムを利用したもの或いはテコの原理を利用したもの等が利用されている。
また、工作機械のチャック駆動装置はエアシリンダや油圧シリンダを用いた引き形チャックの構成が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工作機械のチャックは大きなクランプ力が求められており、上記エアシリンダによる引き形チャックの構成はシリンダ径に自ずと限界があるため、十分なクランプ力を得ることができなかった。また油圧シリンダを用いた場合には、シリンダ全体或いはシリンダ内のピストンがチャックと共に回転しなければならず、所謂回転シリンダを用いることになるが、この場合油漏れが発生したり、或いはそれを防止するためのシール構造による回転数上限に制限を受けることになっていた。
そこで、上述するような駆動力増力機構を用いてクランプ力を増大させる構成が考えられるが、上記ねじ送り機構やリンク機構等の従来の増力機構は、増力する割合を任意に設定することができなかった。また、板カム等を用いて増力することは可能であるが、その場合は非回転部から回転部へ推力を伝達する軸受等への負荷が大きくなるため、容易に利用できる構成ではなかった。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、増力の比率を任意に変更可能な駆動力増力機構を用いてシリンダの進退動作によるチャック引張り力を効果的に増力するチャック駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、工作機械の主軸に装着されるチャックを開閉駆動するチャック駆動装置であって、前記主軸に第１溝カムを設けた筒体を覆設すると共に主軸の前記第１溝カムに相対する位置に第１溝カムとは異なる形状の第２溝カムを設け、前記主軸内に配置されてチャックを引張り操作するためのドローバーにカラーを外嵌すると共に該カラーに前記第１溝カム及び第２溝カムの双方に係合して力を伝達するカムフォロアを設け、更に前記第１溝カムと第２溝カムとを主軸軸線方向に相対移動させるための駆動手段を有し、該駆動手段が発生する一定の駆動力を第１溝カム及び第２溝カムに加えて、双方の溝カムから受ける力を前記カムフォロアに伝達して、前記カラーに対する駆動力を増力してドローバーのチャック引張り力を増力することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る工作機械のチャック駆動装置の１例を示す説明図であり、図２はその要部拡大図である。図において、１は工作機械の主軸、２は主軸先端に設けられてワークを把持するチャック、３はチャック２を引張り操作してワークを固定操作するドローバーであり、主軸基部１ａにはチャック駆動装置の要部である駆動力増力機構４が形成されている。
【０００８】
主軸１は円筒状に形成され、内部空間の主軸中心軸Ｍ上にはドローバー３が挿入配置されている。また、主軸１の基部１ａには同様に筒形状の筒体５が摺動可能に覆設され、この筒体５と主軸基部１ａの互いに係合する位置に図３に示すような溝カムが軸線Ｍに対して対称位置に２ヶ所形成されている。図３において、（ａ）は筒体５に形成された第１溝カム７を示し、（ｂ）は主軸基部１ａに形成された第２溝カム８を示し、矢印Ｚは主軸１の軸線方向（中心軸Ｍの方向）を示している。
【０００９】
第１溝カム７は、主軸軸線Ｍに対して略６０度傾斜させた第１直線部７ａと略３０度傾斜させた第２直線部７ｂとを連結して略へ字状に形成されている。また、第２溝カム８は、主軸軸線Ｍに平行に形成した直線部８ａの一端に軸線方向に対して略８５度傾斜した方向に形成した曲げ部８ｂを設けて形成されている。
【００１０】
また、主軸１内に配置されたドローバー３の基端部である主軸基部１ａの内部には同様に円筒状の移動部材としてのカラー９が外嵌されている。このカラー９は前後端部に軸受１３，１３を設けてドローバー３に装着され、ドローバー３の円周方向に回転可能に装着される。そして、第１溝カム７及び第２溝カム８内に挿入係合されて双方のカムの作用で移動するカムフォロア１０を有している。
カムフォロア１０は、棒状の軸体１０ａ周囲に第１溝カム７と係合して回転移動する第１のローラ１０ｂ、及び第２溝カム８と係合して回転移動する第２のローラ１０ｃを有し、双方の溝カム内をスムーズに移動するよう形成されている。
【００１１】
また、１４は駆動手段としてのエアシリンダであり、エアシリンダ本体１４ａは軸受１５ａを介して主軸１に回転自在に連結されている。そして、エアシリンダ１４の出力軸１４ｂは軸受１５ｂを介して筒体５に回転自在に連結されている。
尚、主軸１と筒体５の間には、第１溝カム７及び第２溝カム８が互いに回転しないように、且つ主軸１の中心線方向に移動可能とするためのキー１１が設けられている。
【００１２】
次に、上記構成のチャック駆動装置の作用を説明する。エアシリンダ１４の進退作用により筒体５及び主軸１は駆動されて主軸軸線Ｍの方向に相対移動する。尚、実際には主軸は軸線Ｍの方向に移動することがなく、筒体５のみ移動することになる。
この時、第１溝カム７に係合している第１のローラ１０ｂは第１溝カム７にガイドされて移動するし、第２のローラ１０ｃは第２溝カム８にガイドされて移動する。但し、第１及び第２のローラ１０ｂ，１０ｃは軸体１０ａで連結されているので、第１溝カム７を有する筒体５と第２溝カム８を有する主軸１が相対的に移動する。
【００１３】
こうして、カラー９が主軸円周方向に加えて主軸中心線方向に駆動され、軸受１３を介してドローバー３を主軸中心線方向へ駆動する。そして、ドローバー３はチャック２の開閉駆動をする。
例えば、エアシリンダ１４が伸長動作した場合、筒体５は主軸後方となる図示左方向に引張られる。そのためカムフォロア１０は第１溝カム７内を図示右上方に移動すると共に、第２溝カム８内を図示右方に移動し、この作用で生ずる力がドローバー３に伝達される。
【００１４】
このように構成することで、チャック２の爪がワークに接触するまでの低推力で動作可能な前半の範囲では、カムフォロア１０は第１溝カム７の第１直線部７ａ、及び第２溝カム８の直線部８ａに係合して移動するため、ドローバー３は主軸中心線方向に増力されずに駆動される。そして、後半部分の動作範囲では、カムフォロア１０は第１溝カム７の第２直線部７ｂ、及び第２溝カム８の曲げ部８ｂに係合して移動するため、カムフォロア１０が第２溝カム８により螺旋状に駆動される。即ちチャック２の爪がワークに接触して保持力としてバネなどの弾性体、又は圧縮性流体等の変形、圧縮を生じせしめる高推力が必要となる動作範囲では、増力された中心軸方向の力がドローバー３に加わりチャック２に大きな把持力を発生させることができる。
【００１５】
また、エアシリンダ１４は図示されない主軸台本体からの回転止め支持され、主軸１が回転しても回転することがないので、エアシリンダを回転シリンダとする必要が無くなる。そのため、エアシリンダに替えて油圧シリンダを用いても良く、油圧の漏れ等の対策が必要なくなり、カムにより効果的に増力するので、高速且つ高圧のチャック駆動が可能となる。
【００１６】
尚、上記駆動力増力機構はチャック駆動装置を例に説明したが、円筒以外の平板等に溝カムを設けて増力装置として用いることもでき、シリンダー等の駆動力を増力する機構として幅広く利用することができる。その際、溝カムの形状はへ字状である必要はなく、例えば３段に折曲げ形成しても良いし、大きくアールを設けて直線部同士を連結して形成することもでき、用途に応じて最適に設計すればよい。そうすることで、駆動力の増力を任意に変更できる。
また、上記実施形態では溝カムとカムフォロアの組を２つ設けているが、更に多く設けても良く、駆動手段の駆動力を分散でき、１個あたりのカムフォロアの負担を軽減できる。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る工作機械のチャック駆動装置によれば、第１及び第２溝カムを所定の形状に形成することで、駆動力の増力を任意に変更することが可能となり、例えばチャックの爪がワークに接触するまでは低推力で移動させ、チャックの爪がワークに接触して高推力を必要とする動作範囲では増力された力をドローバーに加えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の１例を示す工作機械のチャック駆動装置の説明図である。
【図２】 図１の要部拡大図である。
【図３】 （ａ）は第１溝カムの平面図である。
（ｂ）は第２溝カムの平面図である。
【符号の説明】
１・・主軸、１ａ・・主軸基部、２・・チャック、３・・ドローバー、４・・駆動力増力機構、５・・筒体、７・・第１溝カム、７ａ・・第１直線部、７ｂ・・第２直線部、８・・第２溝カム、８ａ・・直線部、８ｂ・・曲げ部、９・・移動部材としてのカラー、１０・・カムフォロア、１４・・駆動手段としてのエアシリンダ。
Claims (1)
- 工作機械の主軸に装着されるチャックを開閉駆動するチャック駆動装置であって、
前記主軸に第１溝カムを設けた筒体を覆設すると共に主軸の前記第１溝カムに相対する位置に第１溝カムとは異なる形状の第２溝カムを設け、前記主軸内に配置されてチャックを引張り操作するためのドローバーにカラーを外嵌すると共に該カラーに前記第１溝カム及び第２溝カムの双方に係合して力を伝達するカムフォロアを設け、更に前記第１溝カムと第２溝カムとを主軸軸線方向に相対移動させるための駆動手段を有し、
該駆動手段が発生する一定の駆動力を第１溝カム及び第２溝カムに加えて、双方の溝カムから受ける力を前記カムフォロアに伝達して、前記カラーに対する駆動力を増力してドローバーのチャック引張り力を増力することを特徴とする工作機械のチャック駆動装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002149663A JP4132025B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 工作機械のチャック駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002149663A JP4132025B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 工作機械のチャック駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003340617A JP2003340617A (ja) | 2003-12-02 |
| JP4132025B2 true JP4132025B2 (ja) | 2008-08-13 |
Family
ID=29767753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002149663A Expired - Fee Related JP4132025B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | 工作機械のチャック駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP4132025B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0676033U (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-25 | 新潟カートン株式会社 | 収納箱 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101999330B1 (ko) | 2018-02-01 | 2019-07-11 | 칸워크홀딩 주식회사 | 공작기계의 빌트인 타입 전기 구동 시스템 및 그 작동방법 |
-
2002
- 2002-05-23 JP JP2002149663A patent/JP4132025B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0676033U (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-25 | 新潟カートン株式会社 | 収納箱 |
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| JP2003340617A (ja) | 2003-12-02 |
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