JPH0369642B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） 産業上の利用分野 本願は加工物をジヨー（マスター及びトツプジ
ヨーの双方を総称してジヨーと称す）にて把握
し、高速にて回転させながら切削等の加工を行な
うチヤツクに係り、高速回転時にジヨーに作用す
る遠心力により低下せんとする把持力を補償し、
よつて把持力の低下を防止するとともに回転を停
止した時の把持力の増大を防止するものである。
尚チヤツクは周知のように、チヤツク本体に複数
本のジヨーを取付け、これを高速回転させるもの
であるからジヨーの停止位置はランダムで一定し
ない。したがつて本願明細書の全文において、上
下又は左右等の方向を指定した場合は、後記にて
詳記する第１図のＰの位置にあるジヨーを基準と
するものである。

従来技術 チヤツクを高速回転させると、ジヨーに作用す
る遠心力により把持力が低下することは広く知ら
れている。例えば通称６吋チヤツクと呼んでいる
外径160mmのウエツジ型チヤツクについて、回転
の上昇に伴なう把持力の低下を実測した結果、第
６，７図ａ曲線のように2000回転／分を越えると
急激に把持力で低下し、4000回転／分以上の高速
回転になると把持力が、機械加工中の加工物を適
切に保持する能力を危倶する程度にまで減少す
る。

このようにジヨーに作用する遠心力に対処する
ために、従来多数の解決手段が提案されており、
これ等を作動形式によつて大別すると、後方重錘
型、側方重錘型、クランク重錘型となり、第１の
グループとしては実開昭52−119581号、米国特許
第2729459号、同第2657068号、同第4047723号が
あり、次の第２グループとしては、実開昭51−
45176号、米国特許第2828134号、同第2982558号
が、又最後のグループとしては、特開昭51−
118181号（米国特許第3984114号）、米国特許第
3370859号がある。然しながら上記した従来装置
の全ては作動方式の違いはあるものの、その何れ
もがジヨーに作用する遠心力によつてジヨーが半
径方向に逃げる分だけチヤツク本体内に装着した
平衡重錘の遠心力の反力でジヨーを軸心方向へ押
し戻してバランスさせジヨーに作用する遠心力を
相殺するようにしている。

チヤツクのジヨーに作用する遠心力による把持
力の低下を考察するに、チヤツクの回転によりジ
ヨーに遠心力が作用すると、チヤツク本体のマス
タージヨー装着溝に嵌つているマスタージヨーの
嵌合部に中心、即ち第５図における０を中心にし
てジヨーを矢印Ｍ方向に回動するモーメントが働
らいてジヨー先端が浮上り、通常「浮上り現象」
と呼んでいる弾性変形を起してその分だけ把持力
は低下する。この浮上り現象はジヨーの弾性変形
の範囲なので回転を止めると旧に復し最初に把持
した初期把持力に戻る。しかるに平衡重錘の遠心
力による反力を軸心方向に作用させる上記従来の
バランスチヤツクは、マスタージヨーの嵌合部の
中心（第５図の０）よりチヤツク本体側を第５図
の矢印Ａのように軸心方向に押し戻しているため
にジヨーは前記浮上り現象のまま、寧ろ浮上り現
象を助長するようにしてジヨーを軸心方向へ押し
戻し、最初に把持した把持力に平衡重錘の反力分
だけ増締めしてジヨーに作用する遠心力を相殺し
て把持力を補償している。そのために回転を止め
ると、ジヨーの浮上り現象による把持力の低下に
相当する把持力だけが旧に復し、最初に把持した
初期把持力よりも回転を止めたときの終期把持力
は、平衡重錘の反力で補償した分だけ把持力が増
大する。因みに発明者が後方重錘型の６吋のウエ
ツジ型バランスチヤツク（米国特許第4047723号
を実施したチヤツク）について、回転の上昇に伴
なう把持力の低下と、回転を止めたときの終期把
持力を実測した結果、第７図ｂ曲線のように把持
力は低下し、ｃ曲線の如く復帰し、終期把持力は
初期把持力の約50％増となる。更に発明者が現在
我国で実用に供されている各種バランスチヤツク
について実測した結果、チヤツクの型式と平衡重
錘の重量により第７図の把持力と回転数の曲線は
変るけれども、終期把持力が初期把持力の1.4〜
1.9倍のものが殆んどであり、平衡重錘の重量を
重くし、回転の上昇に伴ない把持力を増すように
したクランク重錘型バランスチヤツク（米国特許
第3370859号を実施したチヤツク）のパツド方式
においては、終期把持力が初期把持力の２倍を越
えるものもある。

このように従来のバランスチヤツクは、加工物
の切削が終つた後で強大な把持力で加工物を締付
けるために加工物は加工後に変形をするので、精
度の要する加工物や薄肉の加工物を把持するチヤ
ツクには使用出来ない欠点がある。就中、ダイキ
ヤスト、銅、アルミ等の軽合金鋳物類は高速回転
を必要とするにも拘らず加工後の変形のために使
用が制限される。そしてこの加工後の変形を考慮
し、最初に加工物を把持したときの初期把持力を
小さくすれば、当然のことながら回転中の把持力
も小さくなり、重切削をすることができなくな
る。従つて従来のバランスチヤツクは、例えば、
棒材や粗加工のように加工後の変形を問題にしな
いような加工物若しくは回転を止めたときの終期
把持力による変形を問題にしない加工物にのみ用
いられ、用途が制約されていた。

そこで、従来上記バランスチヤツクの問題点を
解決するために、特公昭58−58163号公報（特開
昭56−139809号公報）や特開昭57−114304号公報
に示されているように、ジヨーに作用する遠心力
により低下しようとするジヨーの把持力を補償す
る平衡重錘の遠心力が、マスタージヨーの外周近
辺の背面部に作用してマスタージヨーを前方に押
すように構成したり、マスタージヨーのチヤツク
中心側端部に作用してマスタージヨーを後方へ引
つ張るように構成し、回転中はジヨーに作用する
遠心力により低下しようとする把持力を保証して
その低下を防止し、回転を止めたときは初期把持
力に戻り加工物の変形を招かないようにしたもの
が提案されている。

ところが、上記特公昭58−58163号公報に示さ
れているチヤツクにあつては、平衡重錘にチヤツ
ク回転軸線に対して直角な方向の孔を設けてその
孔に重錘支持ピンを嵌挿しているので、平衡重錘
の前後方向の長さを軸支の為に長くする必要があ
り、前後寸法の小さいチヤツク本体には実施し難
い問題があり、また平衡重錘に作用する遠心力を
大きくしようとするとチヤツク本体の剛性が大き
く低下し、小型のチヤツクに実施できない問題点
があつた。また、上記特開昭57−114304号公報に
示されているチヤツクにあつては、マスタージヨ
ーのチヤツク中心側端部を後方へ引つ張るもので
あるので、マスタジヨーの背面に大きな張出部が
要求され、その結果チヤツク本体にはその張出部
を収納するための大きな空間が要求され、チヤツ
ク本体の剛性が低下して小型のチヤツクに実施し
難い問題点があつた。

この発明は、上記従来の装置における問題点を
解決し、小型のチヤツクにも容易に実施できるよ
うにしたもので、チヤツク本体前面の半径方向の
装着溝にマスタジヨーを摺動自在に装着し、その
マスタージヨーの前面にトツプジヨーを取付け、
流体圧シリンダの作動によつてマスタージヨーを
摺動させてトツプジヨーを半径方向へ移動させる
チヤツクにおいて、チヤツク本体には上記各装着
溝の外周側端部から後方へ延びている主錘収納室
とその主錘収納室の前端部からチヤツク中心方向
へ延びている支脚収納室から成る重錘収納室を設
け、その重錘収納室には上記主錘収納室に収納さ
れている主錘部とその主錘部の前端部からチヤツ
ク中心方向へ延びて主錘収納室に収容されている
主脚部から成る平衡重錘を装着し、その平衡重錘
の主錘部前面にマスタージヨーの背面部に当接可
能な当接部を設け、平衡重錘の支脚部の背面とそ
の背面に対向するチヤツク本体の対向面との何れ
か一方に支持凹部を設け、他方にはその支持凹部
に係合して支脚部を傾動自在に支持可能な重錘支
持ピンを設けたことを特徴としている。

実施例 第１〜３図は本願実施例を示し、以下に述べる
チヤツク１の基本的構成は全て従来と同様であ
り、又本願の要旨ではないので概略的な説明に止
め詳細は省略する。

チヤツク本体１ａの前面には放射状に複数本
（図面では３本）のマスタージヨー２の装着溝３
が削設され、該装着溝３の夫々にはマスタージヨ
ー２が摺動可能に挿入されている。マスタージヨ
ー２の前面には位置決め用の切欠部５が設けら
れ、この切欠部５にトツプジヨー４の背面に設け
られた位置決め用の突起６を嵌合して位置決めし
た後、ボルト７にてトツプジヨー４をマスタージ
ヨー２に固着してジヨー８が構成され、またマス
タージヨー２の半径方向の内端即ち下端面にはＴ
字状をなすテーパー突起部９が形成されている。
１０はウエツジプランジヤーで、本体１ａの孔１
１内に長手方向に摺動自在に嵌挿し、その外周に
上記テーパー突起部９と摺動自在に係合するＴ字
状のテーパー溝１０ａが設けられている。ウエツ
ジプランジヤー１０の後端には図示しないドロー
バーが螺着され、該ドローバーが流体圧作動のシ
リンダーにより往復動され、これによつてジヨー
８がチヤツク本体１ａの半径方向に上下に摺動
し、加工物の把持解放を行なう。

以上の如きウエツジ型のチヤツクにおいて、本
願の把持力補償装置１００は次の如くである。図
中１２は重錘収納室で、該収納室１２はチヤツク
本体１ａの背面側からマスタージヨーの装着溝３
に対応し、かつ、これと連通するようにして本体
１ａの外周部１ｂを切欠いた主錘収納室１３と、
第３図に示すように主錘収納室１３の前端部の略
中央から半径方向に垂下し、前面側のみが装着溝
３に連通している支脚収納室１４とからなり、従
つて重錘収納室１２の第３図に示す前面形状は、
弦月状の主錘収納室１３とこれから垂下する支脚
収納室１４とにより傘状をなし、第２図に示す側
面形状は逆Ｌ字状となり、後記において詳記する
ようにチヤツク本体１ａの切欠を可及的に小さく
し、然かも最も有効な補償効果が得られるように
している。

次に、平衡重錘１５は次の如くである。平衡重
錘１５は上記重錘収納室１２に収納されるもので
あるから、当然に重錘収納室１５に対応した傘型
をなしている。即ち１６は主錘部で、上面が弧状
で下面側が平面となつた弦月状をなし、その前面
側の中央部で出来る限り弧状面に近接させて当接
部１６ａが設けられている。次に１７は支脚部
で、主錘部１６正面側の中央で、かつ、その前面
側に片寄つた位置に垂設され、その前面側下端に
上記主錘部１６と同様に当接部１７ａが、又背面
側の下端部近辺には支持凹部として例示する球面
状の支持凹陥１８が設けられており、上記の如く
構成された平衡重錘１５の各部の寸法は次のよう
に設定されている。主錘部１６上面の弧状部分の
半径は、チヤツク本体１ａの半径より少しく小さ
くし、最大限であつても両者が等しい直径とす
る。主錘部１６と支脚部１７との前面側から背面
側まで（第２図）の長さは、夫夫主錘収納室１３
と支脚収納室１４の同方向迄の長さより短かく、
又支脚部１７の上下方向の長さは図面に示すよう
に平衡重錘１５を重錘収納室１２に収納した時
に、支脚部１７の下端と支脚収納室１４との間に
間隔１４ａが生ずるように設定する。最後に支脚
部１７の前面側の巾は第３図において左右方向の
ガタ付きをなくするために、可能な限り支脚収納
室１４の巾に近付ける。

１９は頂部が球形をなす補助重錘で、第３図に
おいて重錘収納室１３の中心から左右等間隔に穿
つた収納室２０内に、ゴム板等の弾性パツド２１
を介し上下に遊動可能に収納されている。以上の
如くにおいて平衡重錘１５は支脚部１７を支脚収
納室１４に収納し、主錘部１６の下面両側部を補
助重錘１９の頂部に載置するようにして重錘収納
室１２内に収納される。２２は重錘支持ピンで、
先端が前記支脚部１７の背面側に穿つた支持凹陥
１８に適合する大きさの球形状の支承部２２ａと
なつており、チヤツク本体１ａの背面側より重錘
収納室１２の支脚収納室１４内に向けて螺合し、
先端の支承部２２ａを支脚部１７の支持凹陥１８
に嵌合することにより支脚部１７は、恰もユニバ
ーサルジヨイントの如く方向性がなく関節状の滑
合状態に保持される。２３は蓋板でチヤツク本体
１ａの背面側に取付けられ、本体１ａの背面と外
周面１ｂに開口している重錘収納室１２を掩い、
その背面側内周面２３ａを少しく切削し、平衡重
錘１５が回動する際に支障を来たさないようにし
ている。上記したようにして平衡重錘１５を重錘
収納室１２に収納すると、主錘部１６の前面に設
けた当接部１６ａがマスタージヨー２の背面側で
その外周端近辺に、支脚部１７の当接部１７ａも
マスタージヨー２の背面側に当接し、平衡重錘１
５は上記二点と弾性パツド２１の弾性により弾力
的に補助重錘１９に支えられ、重錘収納室１２内
でがたつく事がない。又平衡重錘１５は前記した
関係寸法に設定されているので、上記のようにし
て重錘収納室１２内に収納されると、主錘部１６
の上面及び背面側と蓋板２３との間、更に支脚部
１７の下端及び背面側と支脚収納室１４との間に
夫々間隙１３ａ，１４ａを生じ、遠心力による平
衡重錘１５の回動を可能としている。

図示しない流体圧シリンダーの作動により、従
来と同様にジヨー８が半径方向の内方に移動して
ワークを把持する。この状態でチヤツクが回転す
ると、ジヨー８に作用する遠心力により第５図に
示すようなモーメントＭが作用し、ジヨー８を第
２図において反時計方向に回動せんとするので、
ジヨー８の下端（ワークの把持面）が浮上る所謂
浮上り現象が起きて把持力が低下し、これは回転
数が高速となるに伴なつて更に顕著となる。然し
ながら本願においてはチヤツクが回転すると、当
然に平衡重錘１５と補助重錘１９の双方にも遠心
力が作用し、支脚支持ピン２２を中心として平衡
重錘１５を第２図において時計方向に回転せんと
するモーメントと、補助重錘１９が主錘部１６を
押し上げんとするモーメントとが働きその双方の
モーメントＢ（第５図）によつてジヨー８の背面
部を押圧する。即ち以上の現象は、平衡重錘１５
と補助重錘１９に作用する遠心力のモーメントＢ
がジヨー８に作用するモーメントＭを打削す方向
に作用してジヨー８の浮上り現象を防止し、高速
回転に伴なう把持力の低下を補償するので、加工
中にジヨー８の把持力が極端に低下する欠点は除
かれる。

次にチヤツクの回転を停止すると、ジヨー８に
遠心力が作用しなくなるのでジヨー８の把持力は
最初にワークを把持した初期把持力に復し、又当
然に平衡重錘１５と補助重錘１９とによるモーメ
ントＢも消去するので、ジヨー８を第５図におい
てＡ方向に押し下げて把持力の補償を行なう従来
装置のように、回転を止めてもＡ方向からジヨー
８を押圧するモーメントが残留し、初期把持力に
残留モーメントによる把持力が付加された把持力
が増大する従来の欠点もともに除かれ、把持され
た加工物が加工後に変形することがない。

本出願人が、本願の上記実施例を実施した６吋
チヤツクにより、回転に伴なう把持力の低下と回
転を停止した時の終期把持力を実測した結果は、
高速回転を行なうにつれて第６図ｄ曲線に示すよ
うに把持力は僅かに低下するが、把持力の補償を
行なわないチヤツクの場合のａ曲線のように急速
に低下することなく、ジヨー８をＡ方向に押し下
げる従来のバランスチヤツクと同等の補償効果が
得られる。一方回転数を低下させると、把持力ｅ
曲線は上記ｄ曲線に沿つて旧に復し、回転が停止
した時の終期把持力は初期把持力と等しくなる事
が確認され、従来のバランスチヤツクのように平
衡重錘にて補償された把持力が残留し、終期把持
力が異常に増大することがない。

上記した本願の実施例において、平衡重錘１５
の形状を傘型としこれと別個に設けた補助重錘１
９で遠心力を補助しているが、本願の実施はこれ
に限定されるものではない。即ち、主錘部１６の
下面に主錘部１６と一体に補助重錘１９を垂設
し、平衡重錘１５の重量を増加させるようにして
も同様の補償効果が得られ、尚この場合には収納
室２０の直径を図示よりも大とし、収納室２０内
での補助重錘１９の回動を可能にする。又上記し
た傘型の平衡重錘１５と補助重錘１９を使用した
実施例は、チヤツクが比較的小型で、大きな重錘
収納室１２を設けることによりチヤツク本体の剛
性を低下させる虞れのある場合に特に有効である
が、チヤツクが大型で剛性の低下を考えることが
ない時には、補助重錘１９を使用することなく所
望の重量が得られる大型の傘型平衡重錘を使用す
るか、傘型に限定することなく任意の形状を有す
るブロツク状にても本願の目的を達する。要する
に平衡重錘１５は、チヤツクの回転による遠心力
によつて回動してジヨー８の背面側を押し、低下
する把持力を補償するものであればその形状は問
わない。又上記実施例において、平衡重錘１５は
重錘支持ピン２２によつて支承されているが、支
持ピン２２を支承することなく平衡重錘１５の支
脚部１７に支承部２２ａ相当の突起を、支脚部収
納室１４の前面側に支持凹陥１８相当の凹部を
（これと逆でも可）設けて平衡重錘１５を支承し
てもよい。

最後に第４図は、平衡重錘１５の支承方法の他
の実施例で、支脚部１７にこれを前後に貫通する
支持凹部として例示する支持孔１８ａを穿ち、一
方支持ピン２２の先端を支持孔１８ａに適合する
直径を持つた球形の支承部２２ｂとなし、この支
承部２２ｂを上記支持孔１８ａに嵌合することに
より平衡重錘１５を滑合状態に支持する。

効 果 以上において詳述したように、本願はチヤツク
本体の背面側から打込んだ支持ピンにより平衡重
錘を滑合的に支承したことにより、平衡重錘の遠
心力による回動は極めて円滑で、良く所期の目的
を達して低下せんとするジヨーの把持力を補償す
るとともに終期把持力の増大を防止するばかりで
なく、従来のバランスチヤツクのようにチヤツク
本体の外周から、第１図において左右方向の横軸
で平衡重錘を支承するものと異なり、支承部分を
小さくすることが可能となり、大型は当然ながら
小型のチヤツクにおいても本体の剛性を低下させ
ることがなく適用可能であり、又流体圧を使用し
ない手締チヤツクにも使用し得る等有用な発明で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願実施例を示し、第１図は正面図、第
２図は第１図Ａ−Ａ線断面図で、把持の解放状態
を示し、第３図は第２図のＢ−Ｂ線断面図、第４
図は他の実施例の断面図、第５図は原理説明図、
第６図は本願を実施した６吋チヤツクの把持力の
変化を示す線図、第７図は従来の６吋チヤツクの
把持力の変化を示す線図である。 １……チヤツク、１ａ……チヤツク本体、３…
…装着溝、８……ジヨー、１２……重錘収納室、
１５……平衡重錘、１６……主錘部、１７……支
脚部、１８……支持凹陥、１８ａ……支承孔、１
９……補助重錘、２２……重錘支持ピン、２２，
２２ａ……支承部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チヤツク本体前面の半径方向の装着溝にマス
   タジヨーを摺動自在に装着し、そのマスタージヨ
   ーの前面にトツプジヨーを取付け、流体圧シリン
   ダの作動によつてマスタージヨーを摺動させてト
   ツプジヨーを半径方向へ移動させるチヤツクにお
   いて、チヤツク本体には上記各装着溝の外周側端
   部から後方へ延びている主錘収納室とその主錘収
   納室の前端部からチヤツク中心方向へ延びている
   支脚収納室から成る重錘収納室を設け、その重錘
   収納室には上記主錘収納室に収納されている主錘
   部とその主錘部の前端部からチヤツク中心方向へ
   延びて支脚収納室に収容されている支脚部から成
   る平衡重錘を装着し、その平衡重錘の主錘部前面
   にマスタージヨーの背面部に当接可能な当接部を
   設け、平衡重錘の支脚部の背面とその背面に対向
   するチヤツク本体の対向面との何れか一方に支持
   凹部を設け、他方にはその支持凹部に係合して支
   脚部を傾動自在に支持可能な重錘支持ピンを設け
   て成るバランスチヤツク。 ２ チヤツク本体前面の半径方向の装着溝にマス
   タジヨーを摺動自在に装着し、そのマスタージヨ
   ーの前面にトツプジヨーを取付け、流体圧シリン
   ダの作動によつてマスタージヨーを摺動させてト
   ツプジヨーを半径方向へ移動させるチヤツクにお
   いて、チヤツク本体には上記各装着溝の外周側端
   部から後方へ延びている広幅の主錘収納室とその
   主錘収納室の前端部中央からチヤツク中心方向へ
   延びている細幅の支脚収納室から成る重錘収納室
   を設け、その重錘収納室には上記主錘収納室に収
   納されている主錘部とその主錘部の前端部からチ
   ヤツク中心方向へ延びて支脚収納室に収容されて
   いる支脚部から成る平衡重錘を装着し、その平衡
   重錘の主錘部前面にマスタージヨーの背面部に当
   接可能な当接部を設け、平衡重錘の支脚部の背面
   とその背面に対向するチヤツク本体の対向面との
   何れか一方に支持凹部を設け、他方にはその支持
   凹部に係合して支脚部を傾動自在に支持可能な重
   錘支持ピンを設け、更にチヤツク本体には上記支
   脚部の後方部の両側に夫々主錘収納室に開口する
   半径方向の収納室を設け、これらの収納室に主錘
   部の内側面に対向する補助重錘を夫々遊動可能に
   嵌装して成るバランスチヤツク。