(57)【要約】【課題】チャックによるワークの真円度の悪化および幅方向の変形を少なくする。【解決手段】半径方向の開口(2)を円周方向に複数形成した中空球状のワークＷを保持するためのチャック方法であって、前記開口(2)に爪22を進入させることにより、ワークＷの端面８と前記開口(2)の壁面５とを幅方向にクランプする。ワークＷの一例として、６または８つの開口すなわち窓２をもった等速ジョイントのケージが挙げられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向の開口を円周方向に複数形成した中空球状のワークを保持するためのものであって、前記開口に半径方向に爪を進入させて、前記開口の側壁とワーク端面とを幅方向にクランプするチャック方法。
【請求項２】
前記ワークが６個または８個の開口を有する等速ジョイントのケージである請求項１のチャック方法。
【請求項３】
４つの爪を有し、ワークは８つの開口を有する請求項１または２のチャック方法。
【請求項４】
３つの爪を有し、ワークは６つの開口を有する請求項１または２のチャック方法。
【請求項５】
２つの爪を有し、ワークは６または８つの開口を有する請求項１または２のチャック方法。
【請求項６】
前記爪が着脱可能である請求項１から５のいずれか１項のチャック方法。
【請求項７】
前記爪を前記ワークの回転軸線方向に移動させるための駆動機構を有する請求項１から６のいずれか１項のチャック方法。
【請求項８】
前記駆動機構に流体圧シリンダを使用し、各爪を個別に駆動するようにした請求項７のチャック方法。
【請求項９】
ワークを受け止める受け面をもったストッパブロックと、前記ストッパブロックと同心で前記ストッパブロックに対して軸方向移動可能なスリーブと、前記スリーブを前記受け面から離れる向きに弾性的に押すばねとを有する請求項２のチャック方法。
【請求項１０】
コレットの先端に半径方向外向きに爪を設け、ワークの開口に半径方向内側から爪を進入させるようにした請求項１または２のチャック方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はチャック方法に関する。例えば、等速ジョイントの構成要素であるケージなど、半径方向の開口を円周方向に複数形成した中空球状のワークを、その外周面または内周面を加工する際に保持するために利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
工作機械、例えば旋盤では、締め付け調整可動部材を介してワークをクランプするためのチャック機構により主軸にワークを固定し、ワークを主軸と共に回転させて加工を行う。通常、ワークをクランプする爪の数は３または４である。このようなチャック機構において、ワークの種類に応じてチャックを段取りする場合、ワークをクランプする爪と、ワークを主軸に対して押し当てるストッパ部分とを交換する必要がある。この場合の段取り効率などを考慮した技術が特許文献１、２に記載されている。
【０００３】
等速ジョイントの構成要素であるケージには、トルク伝達要素としてのボールを収容するための開口すなわち窓（ポケットとも呼ばれる）が設けてあり、窓の数は６または８が一般的である。図９に、６つの窓２をもったケージの例を示す。このケージ１は中空球状で、外周面４は凸球面状、内周面６は凹球面状である。ケージ１の両端面８は回転軸線に垂直なリング状の平面である。円周方向に６つの窓２が等配してあり、隣り合った窓２の間の部分は柱１０と呼ばれる。
【０００４】
ケージ１を使用する等速ジョイントの一例について述べるならば、図１０に示す等速ジョイントの場合、アウタジョイントメンバとしての外輪１１０と、インナジョイントメンバとしての内輪１２０と、トルク伝達要素としてのボール１２８と、ボールを保持するためのケージ１を有する。外輪１１０はマウス部１１２とステム部１１８とからなり、ステム部１１８で原動軸または従動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部１１２は凹球面状の内周面１１４を有し、その内周面に円周方向に等間隔に複数のボール溝１１６が形成してある。内輪１２０は軸心部に形成したスプラインまたはセレーション孔１２２で従動軸または原動軸とトルク伝達可能に接続すうようになっている。内輪１２０は凸球面状の外周面１２４を有し、その外周面１２４に円周方向に等間隔に複数のボール溝１２６が形成してある。外輪１１０のボール溝１１６と内輪１２０のボール溝１２６は対をなし、各対のボール溝１１６、１２６間に１個ずつ、ボール１２８が組み込んである。ケージ１は図９を参照して上に述べた形状をしており、外輪１１０の内周面１１４と内輪１２０の外周面１２４との間に介在させてある。ケージ１によってすべてのボール１２８は同一平面内に保持される。
【０００５】
図１０の等速ジョイントは角度変位のみ可能な固定式等速ジョイントであって、ケージ１の外周面と内周面は同心となっている。角度変位だけでなく軸方向変位（プランジング）も可能なしゅう動式等速ジョイントに分類されるダブルオフセットでもケージを使用するが、ダブルオフセット型等速ジョイント用のケージは、凸球面状の外周面部分と凹球面状の内周面部分は中心がオフセットさせてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３１５０８７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７５４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ケージ１を加工する際に、ケージ１の外周面を半径方向外側から、または内周面を半径方向内側から、３つ爪などでクランプすると、ケージ１の半径方向に変形が生じ、ケージ１の真円度が悪化するという問題がある。また、ケージ１の端面８を幅方向にクランプすると、ケージの窓２部分の剛性が比較的低いことから窓２部分に変形が生じ、外周面４、内周面６の球面がひずむ、あるいは心の位置がずれるといった問題がある。
【０００８】
ケージ１の外周面４および内周面６の加工精度いかんは等速ジョイントの機能、品質に影響を及ぼす。例えば、図１０の等速ジョイントの場合、ケージ１の外周面４は等速ジョイントの外輪１１０の内周面１１４と球面接触し、ケージ１の内周面６は内輪１２０の外周面１２４と球面接触して、トルク伝達要素としてのボール１２８を同一平面内に保持する働きをし、等速ジョイントの等速性を担保するうえで重要な役割を果たすものである。
【０００９】
この発明の目的は、等速ジョイント用ケージのように半径方向の開口を円周方向に複数形成した中空球状のワークをチャックすることによる真円度の悪化や幅方向の変形を少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、ワークの端面と開口の壁面とを、ワークの幅方向にクランプすることで課題を解決したものである。すなわち、この発明のチャック方法は、半径方向の開口を円周方向に複数形成した中空球状のワークを保持するためのものであって、前記開口に半径方向に爪を進入させて、前記開口の側壁とワーク端面とを幅方向にクランプすることを特徴とするものである（請求項１）。ワークの内周面を加工する場合は開口に半径方向外側から爪を挿入し、ワークの外周面を加工する場合は開口に半径方向内側から爪を挿入するとよい。なお、対象とするワークが回転軸線に対して垂直な端面をもった形状であって、端面間を幅と称することから「幅方向」の語を用いたが、ここにいう幅方向とはワークの軸方向と同義である。
【００１１】
ワークの一例として、６または８つの開口すなわち窓をもった等速ジョイントのケージが挙げられる（請求項２）。
【００１２】
チャッキングの態様を例示するならば、外径加工の場合、次の４通りが考えられる。
（１）４つの爪を有するチャック装置で８つの窓をもったワーク（以下、８窓ワークと呼ぶこともある。）をチャックする（請求項３）。
（２）３つの爪を有するチャック装置で６つの窓をもったワーク（以下、６窓ワークと呼ぶこともある。）をチャックする（請求項４）。
（３）２つの爪を有するチャック装置で６窓ワークまたは８窓ワークをチャックする（請求項５）。
（４）４つの爪を有するチャックで、６窓ワークと８窓ワークを同一のチャックで、つまりチャック本体の段取り替えなしに、チャックする。８窓ワークの場合、９０°間隔で４つの窓を４つの爪でそれぞれクランプする。６窓ワークの場合、２つの爪については先端クランプ部分が２股に分岐した爪を使用することによって合計６つのクランプ部を設け、６つの窓すべてをクランプする。爪を交換することにより、６窓ワークと８窓ワークを同一の旋盤で加工することができる。６窓ワーク、８窓ワークのいずれにあっても、ワークの４箇所以上をクランプし、クランプ時のワーク変形を抑える。チャックのサイズは、既存の４つ爪チャックと同等のサイズであり、安価に製作できる。
【００１３】
内径加工の場合のチャッキングの態様を例示するならば、コレットの先端に半径方向外向きに爪を設け、ワークの開口部に半径方向内側から爪を進入させる（請求項１０）。例えば、コレットチャックにより、６個または８個の爪をコレット先端に装着し、６または８つの窓をもったワークを把握する。
【００１４】
前記爪を着脱可能とすることにより、段取り替えが容易となる（請求項６）。
【００１５】
前記爪を前記ワークの回転軸線方向に移動させるための駆動機構を設ける（請求項７）。駆動機構の具体例としては、機械的な機構、あるいは、油圧や空気圧を利用した流体圧シリンダを採用することができる。
【００１６】
前記駆動機構に流体圧シリンダを使用し、各爪を個別に駆動するようにしてもよい（請求項８）。互いに独立した流体圧シリンダによって駆動する駆動機構を採用することで、各爪の駆動力を調整することが可能となり、すべての爪によるクランプ力を均一にすることができる。
【００１７】
ワークの端面を受け止める受け面をもったストッパブロックと、前記ストッパブロックと同心で前記ストッパブロックに対して軸方向移動可能なスリーブと、前記スリーブを前記受け面から離れる向きに押すばねとを有してもよい（請求項９）。ストッパブロックの受け面にワークの端面を押し付けると、ワークの外周面がスリーブの内周面と当たり、ワークの心出しが行われる。このようにワークの心出しが容易に行えるため、作業能率が向上するばかりでなく加工精度も向上する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、ワークをチャックする際に、真円度の悪化および幅方向の変形を低減させることができる。ワークが等速ジョイントのケージである場合について述べるならば、ケージの端面をストッパブロックに当て、ケージの開口すなわち窓の中に爪を挿入してストッパブロック側に引き込むことで、ケージを幅方向にクランプする。このようにワークを幅方向にクランプすることにより、ワーク真円度に悪影響を与えることがなく、あるいは影響を緩和することができる。また、ストッパブロックに当てる端面と、爪を当てる窓の壁面との間の部分は、開口が存在せず、連続したリング状のワークの一部とみなすことができるため、幅方向の変形が生じたとしても均一になる。
【００１９】
さらに、ケージを加工する際に重要となる内周面および外周面の球面形状は、主に窓から非基準面側にかけての部分が重要となる。この発明によるチャック装置では、ストッパブロックに当てる端面すなわち基準面と窓との間の部分にチャックによる変形が生じ得るが、窓から非基準面側にかけてはチャックによる変形はほとんど生じない。そのため、内周面、外周面の球面形状のひずみを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）は第１実施例を示す縦断面略図、（Ｂ）は部分拡大図である。
【図２】図１の装置の正面略図である。
【図３】第２実施例を示す、図２に対応する正面略図である。
【図４】第３実施例を示す、図２に対応する正面略図である。
【図５】第４実施例を示す、図２に対応する正面略図である。
【図６】第５実施例を示す、図２に対応する正面略図である。
【図７】第６実施例を示す、図１（Ａ）に対応する縦断面略図である。
【図８】図７の装置の正面略図である。
【図９】（Ａ）はワークの一例を示すケージの斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。
【図１０】等速ジョイントの一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、等速ジョイントのケージがワークである場合を例にとってこの発明の実施の形態を説明する。
図１および図２に示す第１実施例は４つ爪チャックの例である。このチャック装置により、ワークＷの８つある窓２のうち、９０°おきに４つの窓２に爪２２を進入させてクランプする。図２から分かるように、４つの爪２２が９０°間隔で放射状に配置してある。各爪２２は二等辺三角形に近い台形状で、先端部分をワークＷの窓２に進入しやすくしてある。図１から分かるように、爪２２の先端部分は、ワークＷの窓２の壁面５に当てるための平坦面２２ｂと、その平坦面に対して鋭角をなして背面に連なる逃げ面２２ｃとが設けてある。爪２２はプランジャ１６の先端に着脱可能に固定してある。例えば、長穴２４にプランジャ１６を通してナット１７で固定する。
【００２２】
プランジャ１６はチャック本体１０に軸方向移動可能に支持されている。プランジャ１６を軸方向に進退駆動するための駆動機構２０が設けてある。駆動機構には、たとえば旋盤主軸に有する油圧引き込み機構との接続などがあげられる。図１では、プランジャ１６と結合したピストン１８をシリンダ１４内に進退可能に収容した流体圧シリンダを用いる駆動機構２０が模式的に例示してある。
【００２３】
この種のチャック装置において周知のとおり、チャック本体１０のエンドプレート１２と爪２２の接触部分はテーパ形状になっており、駆動機構２０が作動すると、爪２２は図１の軸方向に移動すると同時に図２の半径方向にも移動する。図２は爪２２がワークＷの窓２に進入してワークＷをクランプしている状態を示しているが、図１の矢印ｍ、ｎは、その状態に至るまでの爪２２の移動軌跡を表している。すなわち、爪２２は、斜め下向きの矢印ｍが示すようにその先端がワークＷの外側まで退避した待機位置から斜めに移動して先端をワークＷの窓２に進入させ、引き続き横向きの矢印ｎが示すように軸方向に移動してワークＷをクランプするに至る。
【００２４】
チャック本体１０は、旋盤の主軸に固定するようになっている。チャック本体１０の軸心部分には、ワークＷの端面を受ける受け面２５を形成したストッパブロック２６が設けてある。ストッパブロック２６の外周にはガイドスリーブ２８が軸方向移動可能に取り付けてある。ガイドスリーブ２８の円筒形状の内周面をストッパブロック２６の円筒形状の外周面とはめ合わせてある。ガイドスリーブ２８の内端側（図１の左側）には圧縮コイルばね３０が介在させてあり、圧縮コイルばね３０はガイドスリーブ２８を爪２２側に向けて弾性的に押す作用をする。図示は省略したが、ガイドスリーブ２８の爪２２側への移動はカラーと干渉することによって規制される。すなわち、ガイドスリーブ２８はストッパブロック２６の外周に遊嵌してあり、カラーによって規制された所定のストロークだけ軸方向に移動可能になっている。
【００２５】
ワークＷの一方の端面８をストッパブロック２６の受け面２５に押し当てると、ガイドスリーブ２８が進出してワークＷの端部外周面に係合する。これにより、ワークＷは仮保持された状態となる。このとき、ストッパブロック２６の受け面２５にワークＷの端面８を押し当てることで、同時にワークＷの心出しが完了するため、心出し作業が非常に容易である。つまり、爪２２でワークＷを受け面２５に押し付けると、ワークＷの心が出ていない場合には、ワークＷの凸球面状の外周面がガイドスリーブ２８の内周面に倣うようにしてガイドスリーブ２８とワークＷの端面と受け面２５との間ですべり、その結果、心出しが行なわれる。なお、ガイドスリーブ２８が逃げては心出しができないため、圧縮コイルばね３０のばね力は、心出しが可能なように設定する必要がある。
【００２６】
次に、駆動装置２０を作動させてプランジャ１６を退入させることにより、爪２２が図２の半径方向内側に移動してワークＷの窓２に進入し（このとき爪２２に逃げ面２２ｃが設けてあることでワークＷとの干渉が避けられる）、そして爪２２の先端の平坦面２２ｂが窓２の壁面５に当たるに至る。この時点で、ワークＷは、ストッパブロック２６と爪２２とで、幅方向（軸方向）に保持されたことになる。ストッパブロック２６の受け面２５がワークＷの一方の端面８に当たり、その端面８側の窓２の壁面５に爪２２が当たって、ワークＷを幅方向からクランプする（図１、図２、図９参照）。
【００２７】
図３に示す第２実施例は、３つ爪チャックで６窓ワークをクランプするときの例である。ワークＷの６つある窓のうち、１２０°ずつ３つの窓に爪２２を進入させてクランプする。その他の構成および作用は上述の第１実施例の場合と実質的に同じである。
【００２８】
図４に示す第３実施例は２つ爪チャックの例で、６窓ワークと８窓ワークを同一のチャック装置でクランプすることができる。すなわち、図示するように１８０°ずつ２つの窓に爪２２を進入させてクランプする。その他の構成および作用は上述の第１実施例の場合と実質的に同じである。
【００２９】
図５に示す第４実施例および図６に示す第５実施例は、４つ爪チャックを基本として、６窓ワークと８窓ワークを同一のチャックで把握できるようにした例である。図５に示すように、８窓ワークＷを加工するときは、８つある窓のうち、９０°間隔で４つの窓をチャック装置の爪２２によりクランプする。６窓ワークＷを加工するときは、４つ爪チャックの０°と１８０°の位相に位置する爪２２で、ワークＷの０°と１８０°の位相にある窓を把握する。
【００３０】
図６に示すように、４つ爪チャックの９０°と２７０°の位相には、先端把握部分が２股に分岐した爪２２ａを取り付け、９０°と２７０°の位相に位置する窓をそれぞれクランプする。このような爪２２ａを使用することにより、４つ爪チャックで、６窓ワークと８窓ワークを、爪を交換するだけでクランプすることができる。したがって、段取り替えが簡単で、作業能率が向上する。
【００３１】
なお、６窓ワークをクランプする際、４つの爪が同じ大きさの駆動力で動かされる場合、０°と１８０°の位相にある窓と、それ以外の窓とではクランプ力が異なり、ワークＷに変形が生じる可能性がある。その対策としては、４つの爪２２を互いに独立した流体圧シリンダ（１４、１８、図１参照）によって駆動する駆動機構を採用して各爪２２の駆動力を調整することで、６つの窓すべての把握力を均一にすることができる。
【００３２】
図７および図８に示す第６実施例は、コレットチャックタイプとした例である。コレットの先端部分に、半径方向外側に突出した爪３２を取り付け、この爪３２をワークＷの窓に挿入することで、ワークＷを把握する。複数の爪３２を円環状に配置し、弾性変形を利用して拡径／縮径できるようにしてある。爪３２群の内側にはスライダ３４が軸方向移動可能に挿入してある。各爪３２は内側にテーパ面を有し、スライダ３４は外側にテーパ面を有し、スライダ３４を軸方向に移動させることによって爪３２群を拡径または縮径させるようになっている。チャック本体１０の軸心部にはストッパブロック３６が固定してある。
【００３３】
ストッパブロック３６は先端外周に段差が設けてあり、その段差部分でワークＷの端面と端部内周面を受けるようになっている。この場合、図７に示すように、旋盤主軸側と接続された駆動装置を作動させることにより、爪３２群を縮径させた状態でワークＷ内に挿入し、続いて爪３２群を拡径させて各爪３２をワークＷの窓に進入させるとともに爪３２の先端（既述の爪２２の平坦面２２ｂに相当）を窓の壁面に当てる。この時点で、ワークＷは、ストッパブロック３６と爪３２とで、幅方向（軸方向）に保持されたことになる。述べたような爪３２の動きを図７における矢印が表している。すなわち、斜め上向きの矢印が示すように拡径しながら図の左側に向かって軸方向に移動し、引き続き横向き矢印が示すように図の左側に向かって軸方向に移動する。
【符号の説明】
【００３４】
１０  チャック本体
１２  エンドプレート
１４  シリンダ
１６  プランジャ
１８  ピストン
２０  駆動機構
２２、２２ａ  爪
２４  長穴
２５  受け面
２６  ストッパブロック
２８  スリーブ
３０  圧縮コイルばね
３２  爪（コレット）
３４  スライダ
３６  ストッパブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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