卡盘装置的制作方法

本发明涉及一种安装在车床等机床上使用的卡盘装置。

背景技术：

例如，在专利文献1中公开的一种已知的卡盘装置，在其主爪的一端安装有可拆装的顶爪，并且在其中间部形成球形部分。该球形部分嵌合在所述摆动支撑孔上，其中，球形部分的外周面在所述摆动支撑孔的内周面上是可滑动且表面接触的。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本专利第2011－251347号公报

技术实现要素：

【发明所要解决的问题】

在专利文献1中所述的卡盘装置中，由于主爪的球形部分是通过与卡盘主体不同的构件的衬套而支撑的，因此会有诸如衬套本身加工时的差异、衬套安装在卡盘主体上的差异，又或者利用各个顶爪把持工件时发生的对于卡盘主体的衬套的微小的位置偏差、以及由于衬套本身变形等造成的难以稳定地把持和高精度地把持的问题发生。

此外，专利文献1中所述的卡盘装置，其除了卡盘主体以外还需要衬套，并且部件数量过多，因此具有加工工序以及组装工时的增加而造成制造成本提高的问题。

更进一步地，为了能够把持各种形状的工件，具有将在卡盘主体前面部分形成的导向孔扩大，使卡盘装置被制作成通过将工件的一部分插入到这个导向孔内的状态以把持工件的要求。

本发明是鉴于上述情况而被提出的。其目的在于，提供一种能够兼具稳定的把持和高精度的把持，同时在把持工件时限制尽可能少的、价格低廉的卡盘装置。

【为了解决问题的手段】

根据本发明，提供一种卡盘装置，其特征自傲与，包含卡盘主体和主爪；其中，所述卡盘主体具有多个摆动支撑孔，所述摆动支撑孔设置成可围绕所述卡盘主体的旋转轴中心旋转；在所述主爪的一端可拆装地设置有顶爪，且所述主爪是以可滑动的表面接触的方式嵌合在所述摆动支撑孔中的。

本发明的特征在于，卡盘主体不通过衬套而是被设置成直接支撑主爪的结构。也就是说，由于在卡盘主体不需要安装如专利文献1所述的衬套来支撑各个主爪，从而不会造成衬套本身在加工是的差异、以及向卡盘主体部分安装衬套时的差异对把持动作以及把持精度上的影响，又或者，不会发生在使用各个顶爪把持工件时由于相对于卡盘主体的衬套的位置偏差等问题，从而不会影响把持动作以及把持精度。此外，由于支撑卡盘主体的主爪部分的厚度变厚而刚性提高，各个主爪的摆动动作稳定从而各个顶爪的把持动作和把持精度变好。由此，能够使卡盘装置同时兼备稳定的把持动作和高把持精度的优点。此外，由于在装置上没有设置如专利文献1所述的衬套，从而能够减少部件数量的同时，降低加工工时以及组装工时，从而能够提供价格低廉的装置。更进一步地，由于不需要在各个主爪的周围设置如专利文献1所述的衬套，能够将其空余出来的部分用来使卡盘主体上的导向孔的内周面的位置靠近各个摆动支撑孔从而能够进一步扩大导向孔，通过向这个导向孔中一边插入工件的一部分一边把持工件，从而可以减少把持工件时的限制。

以下，对本发明的各种实施方式进行举例说明。以下所述实施方式可以相互组合。

优选地，所述诱导支撑孔，在其的内周面上具有凹部，所述主爪，在其中间部具有凸部，所述凹部的内周面与所述凸部的外周面嵌合。

优选地，所述凹部是以所述摆动支撑孔的中心线为中心呈环状延伸的截面弯曲状的环状凹槽部，所述凸部是呈球状的球形部。

优选地，环状凹槽部在所述收容空间的反侧具有出入口开口部，所述出入口开口部，其内径呈与所述球形部分的外径对应的圆形，使所述球形部分相对于所述环状凹槽部进出，在其周缘形成有朝向该出入开口部的内侧的一方突出的突出部，所述球形部分在其外周面具有接触回避部，所述接触回避部是，当所述球形部分经过所述出入开口部插入到所述环状凹槽部时，构成为能够避免与所述突出部的接触的方式，通过将所述球形部分以所述接触回避部与所述突出部对应的姿态从所述出入开口部插入到所述环状凹槽部，同时使其围绕所述环状凹槽部的中心线旋转，所述球形部分外周面的除了所述接触回避部的部分与所述突出部对应，成为所述球形部分嵌合于所述环状凹槽部的状态。

优选地，所述卡盘主体包括一体加工而成的壳体和密封所述壳体开口部分的盖体组成。

优选地，还包括柱塞，所述柱塞收容在所述摆动支撑孔的收容空间中，且具有与所述各个主爪的另一端侧分别连接的多个连接部件，所述各个连接部件通过沿所述旋转轴中心的滑动动作，按压所述各个主爪的另一端侧，以使所述各个主爪的一端侧相对于所述旋转轴中心接近或离开，从而使所述各个顶爪把持工件，或者解除对所述工件的把持状态。

优选地，在所述壳体的前面形成有环状阶梯部，所述环状阶梯部沿着所述摆动支撑孔的开口周缘延伸，且嵌入密封部件而密封所述壳体与所述主爪之间的间隙。

【附图说明】

图1是本发明的实施方式所涉及的卡盘装置的斜视图。

图2是图1中ii－ii线的截面图。

图3是图2中iii－iii线的截面图。

图4是本发明的实施方式所涉及的卡盘装置的一部分的分解斜视图。

图5是从卡盘主体的前面部的一侧观察卡盘主体中的摆动支撑孔的示意图，附图中所表示的是将主爪的球形部分插入到摆动支撑孔前的状态。

图6是从卡盘主体的前面部的一侧观察卡盘主体中的摆动支撑孔的示意图，附图中所表示的是将主爪的球形部分插入到摆动支撑孔后，以摆动支撑孔的中心线为中心旋转90度后的状态。

【具体实施方式】

以下，将参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1表示的是本发明的实施方式所涉及的卡盘装置1。该卡盘装置1安装在车床等机床上使用，包含金属制的卡盘主体2，所述卡盘主体2是以中心轴作为旋转轴中心c1，围绕该旋转轴中心c1可旋转的，且呈圆盘形状。

该卡盘主体2包括：圆筒中心线与所述旋转轴中心c1一致的有底的圆筒状的壳体2a、以及密封该壳体2a的开口部分的缘板状的盖体2b；其中，在所述壳体2a与所述盖体2b包围的部分，如图3所示，形成有从旋转轴中心c1的延长方向上看呈放射状的收容空间s1。

所述壳体2a是一体成型的，由呈缘板状的前面部2a、以及由该前面部2a的外周缘部沿旋转轴中心c1延伸的圆筒状的周壁部2b构成。

在所述周壁部2b的内周面形成有鼓出部21，向旋转轴中心c1的延长方向看，鼓出部21是略呈山形状的鼓出的，且围绕所述旋转轴中心c1等间隔地形成3个。

沿着与旋转轴中心c1相同的方向延伸的固定孔21b穿过所述鼓出部21的基端侧形成，通过利用所述固定孔21b可以在机床的心轴(未图示)上使用连接螺栓b1对卡盘主体2进行固定。

在所述周壁部2b的内周面上的所述各个鼓出部21之间等间隔地形成3个弯曲凹部22，所述弯曲凹部22是与旋转轴中心c1正交的截面呈凹状的。

所述各个弯曲凹部22在与所述旋转轴中心c1正交的截面上呈平缓的弯曲的形状，同时在与所述旋转轴中心c1相同的方向上笔直地延伸。

在3个弯曲凹部22中的一个内周面上形成有沿所述旋转轴中心c1相互平行地延伸的一对儿平坦面部22a，且所述对儿平坦面部22a是在所述卡盘主体2的圆周方向彼此相对的。

在与所述前面部2a的所述旋转轴中心c1相对应的位置，如图2所示，形成有与所述旋转轴中心c1相同方向延伸且连通所述收容空间s1的截面为圆形的第1导向孔23a。

此外，在所述前面部2a的所述第1导向孔23a周围(围绕旋转轴中心c1)，如图3所示，等间隔地形成3个摆动支撑孔24，所述摆动支撑孔24与所述旋转轴中心c1相同方向延伸且连通所述收容空间s1的。

更进一步地，在所述前面部2a，如图4所示，形成有沿所述摆动支撑孔24的开口周缘延伸的圆环状的第1环状阶梯部25、以及沿所述第1环状阶梯部25的开口周缘延伸的第2环状阶梯部26，其中所述第2环状阶梯部26在向旋转轴中心c1的延长方向看时呈矩形。

在所述各个摆动支撑孔24的内周面，如图4所示，在所述各个第1环状阶梯部25连续地形成有环绕所述摆动支撑孔24的中心线呈环状的截面为弯曲状的环状凹槽部27(权利要求中所提及的「凹部」的一个例子)。

在所述环状凹槽部27上的所述收容空间s1的相反侧形成有圆形的出入开口部27a，其中，所述出入开口部27a的内周面是沿着所述旋转轴中心c1笔直地延伸的。

在所述出入开口部27a的开口周缘上，在所述卡盘主体2的径向相反的位置上形成一对儿朝所述出入开口部27a的内侧突出的突条部27b(突出部)，所述各个突条部27b是向所述向旋转轴中心c1的延长方向看呈圆弧形状。

在所述出入开口部27a内周面上的所述卡盘主体2的圆周方向的一侧的中间部，如图3所示，形成有卡合凹部27c，卡合凹部27c是向所述向旋转轴中心c1的延长方向看凹陷成截面为大致三角形的形状，且是沿着所述旋转轴中心c1延伸的沟槽状。

更进一步地，在所述前面部2a的外周部分围绕旋转轴中心c1等间隔地形成3个连通孔28，所述连通孔28是在与前面部2a的径向正交的方向上的，且沿着与旋转轴中心c1正交的方向笔直延伸的。

各个连通孔28与各个摆动支撑孔24分别对应，各个连通孔28的一端面对各个环状凹槽部27内周面的卡合凹部27c的位置开口，同时各个连通孔28的另一端在卡盘主体2的外周面开口。

在所述各个连通孔28内周面上的前面部2a的外周面侧形成内螺纹部28a。

在所述盖体2b的中心部分，如图2所示，与所述第1导向孔23a相对的位置上形成有在所述旋转轴中心c1相同方向上延伸且连通所述收容空间s1的截面为圆形第2导向孔23b。

此外，在与所述盖体2b的所述各个摆动支撑孔24对应的位置上，如图2所示，形成3个圆环沟槽部2c，所述圆环沟槽部2c是向所述旋转轴中心c1的延长方向看呈环状的。

在所述收容空间s1内，如图3所示，收容向所述向旋转轴中心c1的延长方向看呈放射状的柱塞3。

所述柱塞3包含位于所述旋转轴中心c1的滑动轴部31、以及向所述向旋转轴中心c1的延长方向看从所述滑动轴部31的中间部外周面呈放射状伸出的3个伸出部32；其中，所述各个伸出部32位于所述各个弯曲凹部22的内侧。

所述滑动轴部31的一端侧可滑动地嵌合插入到在所述壳体2a的前面部2a上形成的所述第1导向孔23a，其另一端侧可滑动地嵌合插入到在所述盖体2b上形成的所述第2导向孔23b；通过所述第1和第2导向孔23a、23b引导所述滑动轴部31，从而可以是所述柱塞3沿着所述旋转轴中心c1滑动。

在所述滑动轴部31的一端侧的大致一半的一侧形成有在所述滑动轴部31的一端开口的螺栓引导部31a。

另一方面，在所述滑动轴部31的另一端侧形成有向所述滑动轴部31的另一端开口且与所述螺栓引导部31a连通的螺栓插入孔31b，通过所述螺栓引导部31a使插入到所述螺栓插入孔31b的连接螺栓b2，可以使所述柱塞3固定在机床的拉杆(未图示)上。

此外，在位于形成有所述两个平坦面部22a的所述弯曲凹部22的内侧的伸出部32的外周面上，形成有在所述各个平坦面部22a上可滑动的相接的一对定位面部32a，介由所述两个定位面部32a来进行所述柱塞3的在所述旋转轴中心c1的周围的定位。

在所述各个伸出部32的中央处形成在与所述旋转轴中心c1相同方向上延伸且贯通的旋转支撑孔33，所述旋转支撑孔33的内周面是围绕所述旋转支撑孔33的中心线呈环状延伸的截面为弯曲状的凹槽。

在所述各个旋转支撑孔33中嵌合环部件34(连接部件)，所述环部件34的中央形成有贯通孔34a。

所述环部件34的外周面构成为环绕所述环部件34的中心线呈环状延伸的截面为弯曲状的突条形状，且在所述旋转支撑孔33的内周面上可滑动地表面接触。

在所述卡盘主体2上，如图2所示，安装有从侧面看略呈t字形状的3个主爪4。

该主爪4包括：设置在所述主爪4的一端侧，沿所述卡盘主体2的径向延伸的安装部41、在所述主爪4的中间部连续地安装在所述安装部41上的球形部分42(权利要求中的「凸部」的一个例子)、以及设置在所述主爪4的另一端侧，随着远离所述球形部分42而逐渐向所述旋转轴中心c1的一侧倾斜延伸的圆棒状的倾斜轴部43。

在所述安装部41上，截面略呈t字形状的安装沟槽41a向所述卡盘主体2的径向延伸，在所述安装沟槽41a中嵌入截面略呈t字形状的被连接棒44。

在所述被连接棒44上通过连接螺栓b3可拆装地安装有块状的顶爪10。

所述球形部分42的外径与所述出入开口部27a的内径相对应，所述球形部分42构成为可以通过所述出入开口部27a自由进出所述环状凹槽部27的方式。

在所述球形部分42上的所述卡盘主体2的两个周向侧面上，如图3所示，形成有一对儿接触回避部42a。

所述两个接触回避部42a是与所述环状凹槽部27上的突条部27b的形状相对应的阶梯状的底部浅的凹面部，其底面具有平缓的弯曲面且向所述卡盘主体2的径向外侧略微伸出。

所述两个接触回避部42a之间的尺寸大小与所述卡盘主体2的环状凹槽部27上的两个突条部27b的突出端之间的尺寸大小相对应。

也就是说，所述环状凹槽部27上的突条部27b的突出端之间的尺寸大小设定为比所述球形部分42的外径小，如图4和图5所示，将所述球形部分42以所述各个接触回避部42a对应所述各个突条部27b的姿态从所述收容空间s1相反侧插入到所述环状凹槽部27后，所述各个接触回避部42a即可以避免与所述各个突条部27b接触，同时所述出入开口部27a的内周面引导所述球形部分42的外周面使所述球形部分42插入到所述环状凹槽部27中。

此外，当将所述球形部分42插入到所述环状凹槽部27中时，通过将所述球形部分42围绕所述环状凹槽部27的中心线旋转90，如图6所示，所述球形部分42的外周面的除了所述接触回避部42a的部分与所述各个突条部27b相对应，从而所述球形部分42的外周面能够以可滑动地与所述环状凹槽部27的内周面表面接触的方式，将所述球形部分4嵌合于所述环状凹槽部27。

在所述球形部分42形成有穿过所述球形部分42的中心且在所述各个接触回避部42a的中央部分分别开口的直线状的销插入孔42b，在所述球形部分42嵌合在所述环状凹槽部27的状态下，所述销插入孔42b的一端开口与所述卡合凹部27c相对应，所述销插入孔42b的另一端开口与所述连通孔28相对应。

所述倾斜轴部43，如图2所示，可滑动地嵌合插入到所述环部件34的贯通孔34a中。

也就是说，所述柱塞3是通过所述各个环部件34连接在所述各个主爪4的另一端侧的。

此外，在所述倾斜轴部43上形成有向所述安装部41相反侧开口的收容凹部43a。

在所述主爪4的内部形成作业孔4a，所述作业孔4a是穿过所述球形部分42的中央部分且在所述倾斜轴部43的中心轴上略呈直线状延伸的作业孔4a，所述作业孔4a的一端想向所述安装沟槽41a的中间部开口，所述作业孔4a的另一端向所述收容凹部43a的底面中央部开口。

在所述作业孔4a的一端侧内周面形成有螺纹部4b，在所述螺纹部4b上螺合第1固定螺丝4c。

在所述第1环状阶梯部25，如图2和如图4所示，嵌入呈圆环状的橡胶制的密封部件8，所述密封部件8密封所述卡盘主体2与所述主爪4之间的空间。应当指出，密封部件8可以是由橡胶材料制作而成的，也可以是由硅材料制作而成的。

在所述密封部件8上的所述卡盘主体2的相反侧形成有沿着所述密封部件8的外周缘部呈环状延伸的第3环状阶梯部8a。

在所述第2环状阶梯部26与所述第3环状阶梯部8a形成的沟槽部分嵌入盖板9，通过将所述盖板9用连接螺栓b4连接在卡盘主体2上，从而将所述密封部件8安装在所述卡盘主体2上。

所述主爪4上的所述倾斜轴部43的收容凹部43a的内侧，如图2所示，收容有第1螺旋弹簧6和从侧面看略呈t字形状的滑动部件7。

所述滑动部件7是由细长的棒状部件7a以及在所述棒状部件7a的一端连续地设置的缘板状的檐部件7b构成。

所述棒状部件7a以可滑动的方式嵌合插入到所述作业孔4a的另一端侧，所述滑动部件7通过滑动操作在所述收容空间s1中进退。

所述第1螺旋弹簧6卷绕在所述滑动部件7的棒状部件7a上，且所述滑动部件7的檐部件7b与所述收容凹部43a的底面接触。所述第1螺旋弹簧6，以所述滑动部件7进入到所述收容空间s1中且所述檐部件7b与被所述盖体2b的圆环沟槽部2c包围的部分相接触的方式，推动所述滑动部件7。

在所述各个主爪4上，如图3和如图4所示，安装有旋转调节构造5。

所述旋转调节构造5是由可滑动地插入到所述销插入孔42b中的销51、被收容在所述连通孔2中的垫圈52、第2螺旋弹簧53，以及螺合在所述内螺纹部28a的第2固定螺丝54构成。

所述销51的前端侧是朝向其前端逐渐变窄的截面大致为三角形，且其形状与所述卡合凹部27c的形状相对应。

此外，所述销51的前端侧从所述销插入孔42b的一侧的开口部分向外突出，所述销51的基端侧从所述销插入孔42b的另一侧的开口部分向外突出，通过所述垫圈52与所述第2螺旋弹簧53接触。

所述销51通过所述第2螺旋弹簧53的推力被推压在所述卡合凹部27c的一侧，从而使所述销51的前端部分嵌合在所述卡合凹部27c中。

当将所述柱塞3沿所述旋转轴中心c1的任意一个方向滑动后，所述各个环部件34可以相对于所述各个旋转支撑孔33滑动，同时将所述各个主爪4的另一端侧朝向接近所述旋转轴中心c1的方向，或朝向从所述旋转轴中心c1离开的方向按压。更进一步地，被所述各个环部件34按压的各个主爪4，其另一端侧通过相对所述各个环部件34滑动，同时以所述销51(球形部分42)为中心摇动，从而使所述各个主爪4的一端侧相对于所述旋转轴中心c1接近或分离，通过这种方式，所述各个顶爪10可以把持工件w1，或者可以解除对所述工件w1的把持的状态。

此外，主爪4，如图3所示，若各个顶爪10把持工件w1时对主爪4向围绕所述摆动支撑孔24的中心线施加力的话，则可以稍微围绕环状凹槽部27的中心线旋转在销51外周面与连通孔28内周面之间形成的间隙相对应的量。应当指出，当解除各个顶爪10对工件w1的把持状态后，主爪4通过第2螺旋弹簧53的推力可以围绕环状凹槽部27的中心线旋转到原始位置。

以上，根据本发明的实施方式，由于不需要在卡盘主体2安装如专利文献1所述的衬套支撑各个主爪4，因此衬套本身加工时的差异以及对卡盘的主体部分组装衬套的差异不会影响对把持动作和把持精度，又或者不会发生用各个顶爪10把持工件w1时发生的相对于卡盘的主体部分衬套的位置发生偏离的问题，以至于不会影响把持动作和把持精度。此外，由于支撑卡盘主体2的主爪4的部分的厚度变厚而刚性提高，可以使各个主爪4的摇摆动作稳定从而改善各个顶爪10的把持动作和把持精度。由此，能够得到同时具有稳定的把持动作和把持精度的卡盘装置1。此外，由于在卡盘装置1上没有如专利文献1所述的衬套，因此可以减少部品数量从而减少加工工时和组装工时，能够得到价位低廉的卡盘装置1。更进一步地，由于不需要在各个主爪4周围设置如专利文献1所述的衬套，能够将其空余出来的部分用来使卡盘主体2上的第1导向孔23a的内周面的位置更加接近各个摆动支撑孔24，从而能够进一步扩大第1导向孔23a，通过一边向这个第1导向孔23a插入工件w1的一部分一边对工件w1进行把持，从而可以减少把持工件w1时的限制。

此外，只需要按照顺序执行将主爪4的球形部分42插入到环状凹槽部27中的动作、以及围绕环状凹槽部27的中心线旋转的动作，就可以以球形部分42的外周面可滑动地与环状凹槽部27的内周面表面接触的状态，将球形部分42嵌合在环状凹槽部27中，为了将球形部分42嵌合在环状凹槽部27中，不需要另行准备除主爪4以及卡盘主体2以外的其他部件，从而可以得到低成本的卡盘装置1。

更进一步地，密封衬套和主爪之间的密封部件8与专利文献1所述的结构相比较，由于不存在要求密封部件8的外形必须小于衬套的外形的限制，因此可以将密封部件8的外形和厚度的尺寸大小设计得比专利文献1所述的结构大，从而能够提高密封部件8的耐久性。

应当指出，在本发明的实施方式中，在环状凹槽部27上是设置有一对儿突条部27b，然而这个突条部27b可以不是一对的，也可以是1个或3个以上。

【工业适用性】

本发明适用于安装在车床等机床上使用的卡盘装置。

以上，对本发明的实施方式及其变形例进行说明，这些仅仅是作为一个例子被提出，而不是为了限定本发明的范围为目的的。这些新颖的实施方式，也可以通过其他各种实施方式实施，只要是在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以是进行适当的省略，替换和改变。这些实施方式和变形例均包含在本发明的范围和主旨内，并且包含在如权利要求所记载的发明及其同等范围内。

【符号说明】

1卡盘装置

2卡盘主体

2a壳体

2b盖体

3柱塞

4主爪

8密封部件

10顶爪

24摆动支撑孔

25第1环状阶梯部

27环状凹槽部

27a出入开口部

27b突条部(突出部)

34环部件(连接部件)

42球形部分

42a接触回避部

c1旋转轴中心

s1收容空间

w1工件。