(57)【要約】【課題】チャック自体の棒材把持機能を向上させることにより、棒材の回転時の振れを抑制し、棒材の加工精度を著しく向上させる。【解決手段】チャック１０は、筒状本体１２の軸線方向前後端にそれぞれ設けられる第１及び第２のすり割り部１４、１６を備える。第１のすり割り部１４は、３個のスリット１８により分割形成した各本体部分２０の外周の各テーパ面２２に径方向内方への圧力を加えることにより、内周の棒材把持面２４が縮径して棒材を固定的に把持する。第２のすり割り部１６は、筒状本体１２の後端領域に取付けられる内筒部材３０を備え、各々３個のスリット２６、３２により分割形成した本体部分２８及び内筒部分３４が、各本体部分２８の外周の雄ねじ部３８に径方向内方への圧力を加えることにより弾性的に撓んで、内筒部材３０の内周の棒材把持面４０によって棒材を把持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状本体に設けられる弾性変形可能な把持部を有し、該把持部に棒材を解放可能に把持できるチャックにおいて、前記把持部が、前記筒状本体の軸線方向に離間した複数箇所に設けられることを特徴とするチャック。
【請求項２】
前記把持部が、前記筒状本体の軸線方向一端に設けられる第１のすり割り部と、該筒状本体の軸線方向他端に設けられる第２のすり割り部とからなる請求項１に記載のチャック。
【請求項３】
前記第１及び第２のすり割り部の外周面に沿ってそれぞれテーパ面が形成される請求項２に記載のチャック。
【請求項４】
前記第１及び第２のすり割り部の一方の前記テーパ面が、雄ねじのねじ面からなる請求項３に記載のチャック。
【請求項５】
前記第１及び第２のすり割り部の一方の内周面に、対応のすり割り部を有する内筒部材が取付けられる請求項３又は４に記載のチャック。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャックと、該チャックの前記把持部を弾性変形させて該把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備することを特徴とする棒材把持装置。
【請求項７】
前記作動機構が、前記チャックの複数の前記把持部を互いに関連した動作で弾性変形させる請求項６に記載の棒材把持装置。
【請求項８】
前記作動機構が、前記チャックに同心に配置されて軸線方向へ移動可能なスリーブ部材と、該スリーブ部材を軸線方向へ移動させる駆動装置とを備える請求項６又は７に記載の棒材把持装置。
【請求項９】
請求項３に記載のチャックと、該チャックの前記把持部を弾性変形させて該把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備する棒材把持装置において、前記作動機構が、前記チャックの前記第１及び第２のすり割り部のそれぞれの前記テーパ面に脱離可能に係合するとともに係合時にそれらテーパ面を押圧する軸線方向移動可能な第１及び第２の作用面を備えることを特徴とする棒材把持装置。
【請求項１０】
請求項４に記載のチャックと、該チャックの前記把持部を弾性変形させて該把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備する棒材把持装置において、前記作動機構が、前記チャックの前記一方のテーパ面を構成する前記雄ねじに螺合する軸線方向移動可能な雌ねじと、該チャックの他方の前記テーパ面に脱離可能に係合するとともに係合時に該テーパ面を押圧する作用面とを備えることを特徴とする棒材把持装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の棒材把持装置を回転主軸に内蔵したことを特徴とする自動旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤等の工作機械に装備できる棒材把持用のチャック及びチャックを備えた棒材把持装置に関する。さらに本発明は、そのような棒材把持装置を備えた自動旋盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＣ旋盤等の、自動旋削加工を実施可能な工作機械（本明細書で自動旋盤と総称する）において、回転主軸に加工対象の棒状素材（棒材）を着脱自在に取付けるために、中空の筒状本体に弾性変形可能な把持部を形成してなるチャックと、チャックの把持部を弾性変形させて把持部に棒材を強固に把持させる作動機構とを備えた棒材把持装置を内蔵するものが知られている。チャックは通常、中空の回転主軸の内部先端に同心状に設置される。また作動機構は、主軸内に同心に収容される軸線方向移動可能な中空のスリーブ部材と、スリーブ部材を主軸内で軸線方向へ移動させる駆動装置とから構成される。
【０００３】
従来、この種の棒材把持装置では、把持部としてチャックの軸線方向一端に複数（通常は３個）のスリットを設けてすり割り部を形成し、作動機構がチャックのすり割り部の外周面に径方向内方への圧力を加えるように作動してすり割り部を縮径することにより、棒材を把持する構成が一般的である。この場合、チャックのすり割り部の外周面には、圧力を受けるためのテーパ面が形成される。
【０００４】
他方、作動機構は、スリーブ部材がチャックに固定的に連結される構成と、スリーブ部材がチャックに対して移動する構成とのいずれかが採用される。前者の構成では、チャックを包囲する主軸先端部分に、すり割り部外周のテーパ面に係合可能なテーパ状の作用面が形成され、棒材を把持する際には、スリーブ部材をチャックと共に主軸内へ引き込む方向へ変位させてテーパ面を作用面に押し付けることにより、把持圧力を得ている。また後者の構成では、スリーブ部材がチャックを包囲してその先端部分に、すり割り部外周のテーパ面に係合可能なテーパ状の作用面が形成され、棒材を把持する際には、スリーブ部材をチャックに対し主軸先端方向へ変位させて作用面をテーパ面に押し付けることにより、把持圧力を得ている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の棒材把持装置を備える自動旋盤において、長尺の棒材から連続して多数の製品を旋削形成する際には、回転主軸にその後端から棒材を挿入してチャックに供給し、棒材の所要の加工長さ部分を順次、チャックから突出させて加工を行う。このとき、チャックに把持された棒材の先端加工部分の旋削作業中に、棒材が本質的に有する撓みに起因して、高速回転する棒材の後方未加工部分に振れが生じることは知られている。また、この振れをさらに増大する要因として、一般に棒材が長さ方向に不均一な外径寸法を有するので、すり割り構造を有する把持部がその内周面の局部的環状領域（通常はチャック先端領域）でしか棒材を把持できない、という機械構造的要因を挙げることができる。
【０００６】
棒材に旋削加工中に生じる上記した振れの特徴として、チャック後方の未加工部分が回転主軸内で定常波のような回転（縄跳び現象とも称する）を生じることが知られている。このような現象が生じると、チャックから突出する棒材の先端加工部分が振動してその加工精度（寸法精度、同心度、円筒度、表面粗さ等）が悪化する。そこで従来、回転主軸の後方に、回転主軸に供給された棒材を回転可能に支承する棒材振れ止め装置を配備することにより、棒材の振れを排除する対策が採られている。しかし、製品に要求される加工精度によっては、そのような棒材振れ止め装置は過剰設備になる場合がある。また棒材振れ止め装置の配備は、機械機構の追加であるだけでなく、ＮＣ旋盤等による自動加工システムにおいては棒材振れ止め装置のための制御機構も必要になり、システム全体の複雑化及び設備コストの高騰を招く危惧がある。
【０００７】
ところで、チャックは一般に、その後端から挿入された棒材を前端の把持部で把持するために、把持部を除く部分には加工対象の棒材の外径よりも大きな内径が付与される。チャックの把持部は、無負荷状態では加工対象の棒材の外径よりも僅かに大きな内径を有し、縮径時にその内周面の局部的環状領域で棒材を把持する。このとき、上記した棒材の振れを低減するために、チャックの把持部以外の部分の内径寸法を縮小することも考えられるが、その場合にはチャック内部への棒材の挿入が困難にならない程度までしか内径寸法を縮小できない。したがって、このような構成で棒材の振れを十分に抑制することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、旋盤等の工作機械に装備できる棒材把持用のチャックにおいて、チャック自体の棒材把持機能を向上させることにより、棒材の回転時の振れを抑制することができ、以て棒材の加工精度を著しく向上させることができるチャックを提供することにある。
本発明の他の目的は、旋盤等の工作機械に装備できる棒材把持装置において、棒材の回転時の振れを抑制できる高性能のチャックを備え、工作機械の設備コストの高騰を回避できる棒材把持装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、そのような棒材把持装置を備え、自動加工システムの構造の複雑化を防止できる自動旋盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、筒状本体に設けられる弾性変形可能な把持部を有し、把持部に棒材を解放可能に把持できるチャックにおいて、把持部が、筒状本体の軸線方向に離間した複数箇所に設けられることを特徴とするチャックを提供する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチャックにおいて、把持部が、筒状本体の軸線方向一端に設けられる第１のすり割り部と、筒状本体の軸線方向他端に設けられる第２のすり割り部とからなるチャックを提供する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のチャックにおいて、第１及び第２のすり割り部の外周面に沿ってそれぞれテーパ面が形成されるチャックを提供する。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のチャックにおいて、第１及び第２のすり割り部の一方のテーパ面が、雄ねじのねじ面からなるチャックを提供する。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のチャックにおいて、第１及び第２のすり割り部の一方の内周面に、対応のすり割り部を有する内筒部材が取付けられるチャックを提供する。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャックと、チャックの把持部を弾性変形させて把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備することを特徴とする棒材把持装置を提供する。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の棒材把持装置において、作動機構が、チャックの複数の把持部を互いに関連した動作で弾性変形させる棒材把持装置を提供する。
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の棒材把持装置において、作動機構が、チャックに同心に配置されて軸線方向へ移動可能なスリーブ部材と、スリーブ部材を軸線方向へ移動させる駆動装置とを備える棒材把持装置を提供する。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項３に記載のチャックと、チャックの把持部を弾性変形させて把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備する棒材把持装置において、作動機構が、チャックの第１及び第２のすり割り部のそれぞれのテーパ面に脱離可能に係合するとともに係合時にそれらテーパ面を押圧する軸線方向移動可能な第１及び第２の作用面を備えることを特徴とする棒材把持装置を提供する。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項４に記載のチャックと、チャックの把持部を弾性変形させて把持部に棒材を解放可能に把持させる作動機構とを具備する棒材把持装置において、作動機構が、チャックの一方のテーパ面を構成する雄ねじに螺合する軸線方向移動可能な雌ねじと、チャックの他方のテーパ面に脱離可能に係合するとともに係合時にテーパ面を押圧する作用面とを備えることを特徴とする棒材把持装置を提供する。
請求項１１に記載の発明は、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の棒材把持装置を回転主軸に内蔵したことを特徴とする自動旋盤を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、旋盤等の工作機械に装備できるチャック自体の棒材把持機能を向上させて、棒材加工中に生じ得る棒材の回転振れを可及的に抑制することが可能になる。したがって、本発明のチャックを工作機械に装備すれば、棒材の加工精度を著しく向上させることができる。
また、棒材の回転時の振れを抑制できる高性能のチャックを備える棒材把持装置は、棒材振れ止め装置を配備せずとも、棒材を高精度に加工することを可能にするので、工作機械の設備コストの高騰を回避できる。
さらに、そのような棒材把持装置を備えた自動旋盤は、棒材の加工精度を著しく向上できるだけでなく、自動加工システムの構造の複雑化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
図１及び図２を参照すると、本発明の第１の実施形態によるチャック１０が、それぞれ断面図及び端面図で示されている。チャック１０は、棒材（図示せず）を固定的に把持するものであり、例えば自動旋盤等の工作機械の主軸に装備できる。チャック１０は、棒材を内部に受容可能な中空の筒状本体１２と、筒状本体１２の軸線方向に離間した複数箇所に設けられる弾性変形可能な把持部１４、１６とを備える。これら把持部１４、１６は、筒状本体１２の軸線方向前端に設けられる第１のすり割り部１４と、筒状本体１２の軸線方向後端に設けられる第２のすり割り部１６とからなる。
【００１７】
第１のすり割り部１４は、筒状本体１２の前端面１２ａから軸線方向へ所定長さに渡って刻設された３個のスリット１８を備え、それにより３分割形成された本体部分２０の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。第１のすり割り部１４の各本体部分２０の外周面には、それぞれテーパ面２２が形成される。また第１のすり割り部１４の各本体部分２０の内周面は、互いに協働して円筒状の棒材把持面２４として作用する。したがって第１のすり割り部１４は、各テーパ面２２に径方向内方への圧力を加えることにより各本体部分２０が弾性的に撓んで棒材把持面２４が縮径し、チャック１０が閉状態となって棒材を固定的に把持する。第１のすり割り部１４への径方向圧力が解除されると、各本体部分２０が弾性的に復元して棒材把持面２４が拡径し、チャック１０が開状態となって棒材を解放する。
【００１８】
第２のすり割り部１６は、筒状本体１２の後端面１２ｂから軸線方向へ所定長さに渡って刻設された３個のスリット２６を備え、それにより３分割形成された本体部分２８の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。筒状本体１２の後端面１２ｂに隣接する内周面領域には、対応のすり割り部を有する内筒部材３０が取付けられる。すなわち内筒部材３０は、筒状本体１２の３個のスリット２６の各々に対応する位置に３個のスリット３２を備え、それにより３分割形成された内筒部分３４の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。内筒部材３０は、スリット３２を有しない基端部分３６で、例えば接着剤により筒状本体１２の内周面に固定される一方、各内筒部分３４がその外周面で筒状本体１２の内周面に摺動可能に接触する。内筒部材３０のスリット３２側の軸線方向端面３０ａは、筒状本体１２の後端面１２ｂと略同一面上に配置される。
【００１９】
第２のすり割り部１６の各本体部分２８の外周面には、互いに協働して作用する雄ねじ部３８が設けられる。また、筒状本体１２に取付けた内筒部材３０の各内筒部分３４の内周面は、互いに協働して円筒状の棒材把持面４０として作用する。したがって第２のすり割り部１６は、各雄ねじ部３８に径方向内方への圧力を加えることにより、各本体部分２８及び各内筒部分３４が撓んで棒材把持面４０が縮径し、棒材を把持する。第２のすり割り部１６への径方向圧力が解除されると、各本体部分２８及び各内筒部分３４が復元して棒材把持面４０が拡径し、棒材を解放する。
【００２０】
図３に示すように、チャック１０においては、内筒部材３０の各内筒部分３４と基端部分３６との連結領域に、外周面に沿って周方向へ延びる環状凹部４２を形成することが好ましい。環状凹部４２は、その部分で内筒部材３０の肉厚を削減して、基端部分３６に対する各内筒部分３４の撓み性を向上させる作用を奏する。また、各内筒部分３４の外周面３４ａは、図示のように軸線方向端面３０ａから環状凹部４２に向かってテーパ状に延びることが望ましい。このような構成によれば、第２のすり割り部１６における各本体部分２８と各内筒部分３４との接触面積が削減されるので、第２のすり割り部１６が弾性変形する際に生じる各本体部分２８と各内筒部分３４との間の摩擦力が低減される利点がある。
【００２１】
上記構成を有するチャック１０によれば、筒状本体１２の軸線方向前端及び後端にそれぞれ第１及び第２のすり割り部１４、１６を設けたので、各すり割り部１４、１６がその棒材把持面２４、４０の局部的環状領域でしか棒材を把持しないとしても、棒材は軸線方向に離隔した２箇所でチャック１０に把持されることになる。したがって、例えば自動旋盤において、チャック１０に長尺の棒材を把持させてその先端加工部分を旋削加工する際に、棒材が本質的に撓みや不均一な外径寸法を有していたとしても、チャック１０自体の優れた棒材把持機能により、高速回転する棒材の後方未加工部分の振れを可及的に抑制することが可能となる。
【００２２】
また、チャック１０では、筒状本体１２の軸線方向後端に内筒部材３０を設置して、筒状本体１２の内径よりも小さな内径を有する棒材把持面４０を形成している。この場合、棒材把持面４０の内径は、第２のすり割り部１６に圧力が加わらないときに、チャック１０内部への棒材の挿入が困難にならない程度の大きさであればよい。それにも関わらずチャック１０によれば、棒材把持面４０を棒材外径に可及的に近似した内径寸法まで弾性的に縮径できるので、棒材の振れを十分に抑制でき、棒材の加工精度（寸法精度、同心度、円筒度、表面粗さ等）を著しく向上させることができるのである。なおこのとき、第１のすり割り部１４は、棒材を強固に固定して把持し得る把持圧力を必要とするが、第２のすり割り部１６は、棒材を強固に固定できる程ではなくとも、棒材の振れを十分に抑制できる程度の把持圧力が得られれば良い。
【００２３】
チャック１０の製造方法としては、以下の２つの方法を提案できる。第１の方法では、スリット１８、２６を形成していない筒状本体１２の前端及び後端の所定領域に、機械加工により各３個のスリット１８、２６を刻設する。別工程で、スリット３２を形成していない内筒部材３０の後端所定領域に、機械加工により３個のスリット３２を刻設する。次いで、各々のスリット２６、３２を位置合せしつつ、筒状本体１２の後端部分に内筒部材３０を前述したように接着剤等を用いて固定する。第２の方法では、まずスリット１８、２６を形成していない筒状本体１２の後端部分に、スリット３２を形成していない内筒部材３０を前述したように接着剤等を用いて固定する。次いで、筒状本体１２の前端所定領域に機械加工により３個のスリット１８を刻設して第１のすり割り部１４を形成する。さらに、筒状本体１２及び内筒部材３０の後端所定領域に一括して切削刃を入れ、各３個のスリット２６、３２を刻設して第２のすり割り部１６を形成する。いずれの方法においても、第１のすり割り部のみを有する従来のチャックを使用して、後工程で第２のすり割り部１６を形成することによりチャック１０を作製することができる。
【００２４】
図４は、チャック１０を備えた本発明の第１の実施形態による棒材把持装置５０を、自動旋盤の回転主軸５２に内蔵した状態で示す。図４は、棒材把持装置５０の主要部の拡大断面図である。回転主軸５２は、軸受装置５４を介して主軸台５６に回転可能に収容され、加工対象の棒材を強固に掴持した状態で、図示しない駆動源により回転駆動される。回転主軸５２は中空筒状の構造を有し、その後端から内部に細長い棒材が送給される。
【００２５】
棒材把持装置５０は、回転主軸５２の内部先端領域に同心状に設置されるチャック１０と、チャック１０の第１及び第２のすり割り部１４、１６を弾性変形させてそれらすり割り部１４、１６に棒材を解放可能に把持させる作動機構５８とを備える。作動機構５８は、回転主軸５２内に軸線方向摺動可能に同心に収容されるスリーブ部材６０と、スリーブ部材６０を主軸５２内で軸線方向へ移動させる駆動装置６２とから構成される。なお駆動装置６２は、従来一般的なチャック作動機構における公知の構成を採用できるので、説明を省略する。
【００２６】
スリーブ部材６０は、棒材を受容可能な中空筒体であり、その内面前端領域に、チャック１０の各雄ねじ部３８に螺合可能な雌ねじ部６４が設けられる。チャック１０とスリーブ部材６０とは、雄ねじ部３８及び雌ねじ部６４を介して互いに固定的に連結される。したがってチャック１０は、作動機構５８のスリーブ部材６０が主軸５２内で軸線方向へ移動するときに、スリーブ部材６０に伴って軸線方向へ変位する。なお、このようなねじ部による連結構造は、一般にチャック１０の交換を容易にするために好都合に採用される。補足すれば、容易に交換可能なチャック１０は、筒状本体１２の外周面の所定角度位置に、筒状本体１２の軸線方向略中央から後端面１２ｂまで延びる溝４４（図１）を備える。溝４４は、回転主軸５２にチャック１０を装着する際に、チャック１０を回転主軸５２に対して回転方向へ固定する回り止め６６を受容する。
【００２７】
チャック１０を包囲する回転主軸５２の先端領域には、チャック１０の第１のすり割り部１４の各テーパ面２２に係合可能なテーパ状の作用面６８が形成される。したがってチャック１０は、作動機構５８により主軸５２内に引き込まれる方向（軸線方向後方）へ変位するに従って、第１のすり割り部１４の各テーパ面２２が回転主軸５２の作用面６８に押付けられる。それにより、各テーパ面２２に径方向内方への圧力が加えられて棒材把持面２４が縮径し、第１のすり割り部１４が閉状態になる。また、この閉状態から、作動機構５８によりチャック１０が主軸５２から押出される方向（軸線方向前方）へ変位すると、第１のすり割り部１４の各テーパ面２２が回転主軸５２の作用面６８から脱離する。それにより、第１のすり割り部１４への径方向圧力が解除されて棒材把持面２４が拡径し、第１のすり割り部１４が開状態になる。
【００２８】
棒材把持装置５０においては、作動機構５８が、チャック１０の第１及び第２のすり割り部１４、１６を、以下のように互いに関連した動作、すなわちスリーブ部材６０の一連の動作で弾性変形させることにより、棒材をチャック１０に強固に把持することができる。まず、チャック１０を開状態に設定して、回転主軸５２の後端からその内部に長尺の棒材を挿入し、スリーブ部材６０に通してチャック１０に供給する。そして、棒材の所要の加工長さ部分をチャック１０から突出させた状態で、作動機構５８を始動し、チャック１０をスリーブ部材６０と一体的に主軸５２内に引き込む方向へ変位させる。それにより、最初に第１のすり割り部１４の棒材把持面２４が上記したように縮径して、棒材を強固に把持する。
【００２９】
チャック１０の第１のすり割り部１４の各テーパ面２２と回転主軸５２の作用面６８とが係合した時点で、チャック１０の軸線方向移動は停止する。その状態で、作動機構５８を作動し続け、スリーブ部材６０をさらに主軸５２内に引き込む方向へ変位させる。すると図５に示すように、スリーブ部材６０の雌ねじ部６４のねじ山のねじ面７０が、チャック１０の第２のすり割り部１６の各雄ねじ部３８のねじ山のねじ面７２に強力に押付けられる。このときの接触面圧力Ｐにより、各雄ねじ部３８のねじ面７２に径方向内方への圧力が加えられ、内筒部材３０の各内筒部分３４が撓んで棒材把持面４０が縮径し（矢印Ｑ）、第２のすり割り部１６が閉状態になる。このようにして、第１のすり割り部１４に続いて、第２のすり割り部１６の棒材把持面４０が棒材を把持する。
【００３０】
第２のすり割り部１６の閉状態から、作動機構５８を作動して、スリーブ部材６０を、チャック１０を主軸５２から押出す方向へ移動させる。すると、スリーブ部材６０の雌ねじ部６４のねじ面７０が第２のすり割り部１６の各雄ねじ部３８のねじ面７２に加える接触面圧力が消失する。それにより、第２のすり割り部１６への径方向圧力が解除されて棒材把持面４０が拡径し、第２のすり割り部１６が開状態になる。それに続いて又は略同時に、第１のすり割り部１４が上記したように開状態になり、棒材がチャック１０から解放される。
【００３１】
このように棒材把持装置５０では、チャック１０の雄ねじ部３８とスリーブ部材６０の雌ねじ部６４との接触面圧力を利用して、チャック１０の第２のすり割り部１６を弾性変形させるようにしている。したがって、雄ねじ部３８及び雌ねじ部６４は、台形ねじ、三角ねじ等の、少なくともテーパ状のねじ面を備えたねじ構造を有することが肝要である。さらに、このような構成により、スリーブ部材６０の一連の軸線方向移動によって、最初に第１のすり割り部１４で棒材を強固に固定して把持した後に、第２のすり割り部１６で、棒材の振れを十分に抑制できる程度の把持圧力によって棒材を把持することができる。ここで、第２のすり割り部１６に把持圧力を加えるためのスリーブ部材６０の付加的な軸線方向移動は、第１のすり割り部１４における棒材把持圧力を増強するようにも作用する。旋盤においては、棒材をその旋削加工部位の可及的近傍で強固に把持することが、高精度の加工を遂行する上で必須要件であるが、棒材把持装置５０はこのような要件を満たすものである。
【００３２】
上記構成を有する棒材把持装置５０によれば、棒材の回転時の振れを抑制できる高性能のチャック１０を備えることにより、棒材振れ止め装置を配備せずとも、棒材を高精度（寸法精度、同心度、円筒度、表面粗さ等）に加工することが可能となる。したがって、棒材把持装置５０を回転主軸５２に内蔵した自動旋盤においては、設備コストの高騰が回避され、自動加工システムの構造の複雑化が防止される。
【００３３】
さらに棒材把持装置５０では、作動機構５８がスリーブ部材６０の一連の動作により、チャック１０の第１及び第２のすり割り部１４、１６を連続して弾性変形させる構成としたので、作動機構５８の構成が極めて簡単なものとなる。特に、チャック１０の第２のすり割り部１６が、チャック１０の交換を容易にするために採用されている雄ねじ部３８とスリーブ部材６０の雌ねじ部６４との接触面圧力を利用して、棒材把持圧力を得る構成としたので、作動機構５８に関しては、従来用いられていた構成に修正を加えずに使用できる利点がある。
【００３４】
図６及び図７は、本発明の第２の実施形態によるチャック８０を示す。チャック８０は、前述したチャック１０における内筒部材３０を排除して、第２のすり割り部８２を一体構造で形成したものである。チャック８０は、第２のすり割り部８２の構成以外はチャック１０と実質的に同一の構成を有するので、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
チャック８０の第２のすり割り部８２は、筒状本体１２の後端面１２ｂから軸線方向へ所定長さに渡って刻設された３個のスリット８４を備え、それにより３分割形成された本体部分８６の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。第２のすり割り部８２の各本体部分８６の外周面には、互いに協働して作用する雄ねじ部８８が設けられる。また筒状本体１２は、後端面１２ｂに隣接する領域で中央領域よりも内径が縮小されており、それにより、第２のすり割り部８２の各本体部分８６の内周面に、互いに協働する円筒状の棒材把持面９０が形成される。したがって第２のすり割り部８２は、各雄ねじ部８８に径方向内方への圧力を加えることにより、各本体部分８６が撓んで棒材把持面９０が縮径し、棒材を把持する。第２のすり割り部８２への径方向圧力が解除されると、各本体部分８６が復元して棒材把持面９０が拡径し、棒材を解放する。
【００３６】
チャック８０の第２のすり割り部８２の棒材把持面９０は、第２のすり割り部８２に圧力が加わらないときに、チャック８０内部への棒材の挿入が困難にならない程度の内径寸法を有すればよい。またチャック８０においては、第２のすり割り部８２の各雄ねじ部８８と筒状本体１２の中央領域との間に、外周面に沿って周方向へ延びる環状凹部９２を形成することが好ましい。環状凹部９２は、その部分で筒状本体１２の肉厚を削減して、各本体部分８６の撓み性を向上させる作用を奏する。
【００３７】
上記構成を有するチャック８０によっても、チャック１０と同等の作用効果が奏される。すなわち、チャック８０自体の優れた棒材把持機能により、高速回転する棒材の後方未加工部分の振れを可及的に抑制することが可能となる。しかもチャック８０では、内筒部材３０が不要であるから、部品点数及び製造工数を削減できる。またチャック８０は、前述した作動機構５８と組合せて棒材把持装置５０を構成することもできる。その場合、自動旋盤による棒材の加工精度を著しく向上させることができる。
【００３８】
図８及び図９は、本発明の第３の実施形態によるチャック１００を示す。チャック１００は、前述したチャック１０における内筒部材３０を排除して、第２のすり割り部１０２を一体構造で形成したものである。チャック１００は、第２のすり割り部１０２の構成以外はチャック１０と実質的に同一の構成を有するので、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
チャック１００の第２のすり割り部１０２は、筒状本体１２の後端面１２ｂから軸線方向へ所定長さに渡って刻設された３個のスリット１０４を備え、それにより３分割形成された本体部分１０６の各々が径方向へ弾性的に撓むことができるようになっている。第２のすり割り部１０２の各本体部分１０６の外周面には、後端面１２ｂに隣接して延びるテーパ面１０８が設けられる。また筒状本体１２は、後端面１２ｂに隣接する領域で中央領域よりも内径が縮小されており、それにより、第２のすり割り部１０２の各本体部分１０６の内周面に、互いに協働する円筒状の棒材把持面１１０が形成される。したがって第２のすり割り部１０２は、各テーパ面１０８に径方向内方への圧力を加えることにより、各本体部分１０６が撓んで棒材把持面１１０が縮径し、棒材を把持する。第２のすり割り部１０２への径方向圧力が解除されると、各本体部分１０６が復元して棒材把持面１１０が拡径し、棒材を解放する。
【００４０】
このように、チャック１００の第２のすり割り部１０２は、第１のすり割り部１４のテーパ面２２と略同一方向へ傾斜するテーパ面１０８で、把持圧力を得る構成を有する。チャック１００の第２のすり割り部１０２の棒材把持面１１０は、第２のすり割り部１０２に圧力が加わらないときに、チャック１００内部への棒材の挿入が困難にならない程度の内径寸法を有すればよい。なおチャック１００では、第１のすり割り部１４の各テーパ面２２と筒状本体１２の前端面１２ａとの間に、前端面１２ａに略平行に延びる肩面１１２が形成される。
【００４１】
上記構成を有するチャック１００によっても、チャック１０と同等の作用効果が奏される。すなわち、チャック１００自体の優れた棒材把持機能により、高速回転する棒材の後方未加工部分の振れを可及的に抑制することが可能となる。しかもチャック１００では、内筒部材３０が不要であるから、部品点数及び製造工数を削減できる。
なお、チャック１００においても、図１〜図３に示すチャック１０と同様に、筒状本体１２の後端側に内筒部材を組付けることによって第２のすり割り部１０２を構成することもできる。また、筒状本体１２の外周面所望位置に、図６のチャック８０における環状凹部９２と同様の環状凹部を形成することもできる。
【００４２】
上記したチャック１００は、前述した作動機構５８とは異なる構成の作動機構と組合せて、図１０に示す棒材把持装置１２０を構成することができる。
図１０は、チャック１００を備えた本発明による棒材把持装置１２０の第２の実施形態を、自動旋盤の回転主軸１２２に内蔵した状態で示す。回転主軸１２２は、図４に示す回転主軸５２と同様に自動旋盤の主軸台（図示せず）に設置され、加工対象の棒材を強固に掴持した状態で、図示しない駆動源により回転駆動される。回転主軸１２２は中空筒状の構造を有し、その後端から内部に細長い棒材が送給される。
【００４３】
棒材把持装置１２０は、回転主軸１２２の内部先端領域に同心状に設置されるチャック１００と、チャック１００の第１及び第２のすり割り部１４、１０２を弾性変形させてそれらすり割り部１４、１０２に棒材を解放可能に把持させる作動機構１２４とを備える。作動機構１２４は、回転主軸１２２内に軸線方向摺動可能に同心に収容されるスリーブ部材１２６と、スリーブ部材１２６を主軸１２２内で軸線方向へ移動させる駆動装置１２８とから構成される。なお駆動装置１２８は、従来一般的なチャック作動機構における公知の構成を採用できるので、説明を省略する。
【００４４】
スリーブ部材１２６は、棒材を受容可能な中空筒体であり、その内面前端領域にチャック１００を軸線方向摺動可能に収容できる。スリーブ部材１２６の内面前端近傍領域には、チャック１００の第１のすり割り部１４の各テーパ面２２に係合可能なテーパ状の第１作用面１３０が形成される。また、第１作用面１３０から所定距離だけ離れたスリーブ部材１２６の内面領域には、チャック１００の第２のすり割り部１０２の各テーパ面１０８に係合可能なテーパ状の第２作用面１３２が形成される。スリーブ部材１２６の第１作用面１３０と第２作用面１３２との間隔は、それら第１及び第２作用面１３０、１３２がチャック１００のテーパ面２２、１０８に同時に接触できる寸法に設定される。
【００４５】
チャック１００の後端面１２ｂとスリーブ部材１２６との間には、チャック１００をスリーブ部材１２６から押出す方向、すなわち各テーパ面２２、１０８が第１及び第２作用面１３０、１３２から離れる方向へ付勢する圧縮ばね１３４が設置される。他方、回転主軸１２２の先端には、チャック１００の各肩面１１２に係合可能な係止面１３８を備えるキャップ１３６が脱着可能に取付けられる。キャップ１３６を回転主軸１２２の所定位置に取付けると、係止面１３８がチャック１００の各肩面１１２に係合し、チャック１００がスリーブ部材１２６から脱落しないように保持する。この状態で、チャック１００はスリーブ部材１２６とキャップ１３６との間に、圧縮ばね１３４の付勢下で固定的に支持される。なお、チャック１００を交換する際には、キャップ１３６を回転主軸１２２から取外してチャック１００をスリーブ部材１２６から抜き取ればよい。
【００４６】
棒材把持装置１２０においては、作動機構１２４が、チャック１００の第１及び第２のすり割り部１４、１０２を、以下のように互いに関連した動作、すなわちスリーブ部材１２６の一連の動作で弾性変形させることにより、棒材をチャック１００に強固に把持することができる。まず、チャック１００を開状態に設定して、回転主軸１２２の後端からその内部に長尺の棒材を挿入し、スリーブ部材１２６に通してチャック１００に供給する。そして、棒材の所要の加工長さ部分をチャック１００から突出させた状態で、作動機構１２４を始動し、スリーブ部材１２６を回転主軸１２２から押出す方向（軸線方向前方）へ移動させる。このときチャック１００は、キャップ１３６により主軸１２２内での軸線方向前方移動を係止されているので、チャック１００の第１のすり割り部１４の各テーパ面２２にスリーブ部材１２６の第１作用面１３０が押付けられ、同時にチャック１００の第２のすり割り部１０２の各テーパ面１０８にスリーブ部材１２６の第２作用面１３２が押付けられる。
【００４７】
このようにして、チャック１００の第１のすり割り部１４の各テーパ面２２に径方向内方への圧力が加えられて棒材把持面２４が縮径するとともに、第２のすり割り部１０２の各テーパ面１０８に径方向内方への圧力が加えられて棒材把持面１１０が縮径し、その結果、第１及び第２のすり割り部１４、１０２が同時に閉状態になる。それにより棒材が、チャック１００の第１及び第２のすり割り部１４、１０２の棒材把持面２４、１１０に把持される。
【００４８】
この閉状態から、作動機構１２４のスリーブ部材１２６を回転主軸１２２内に引き込む方向（軸線方向後方）へ移動させると、チャック１００は圧縮ばね１３４の付勢下でキャップ１３６に押付けられた状態に保持されるので、スリーブ部材１２６の第１及び第２作用面１３０、１３２がそれぞれチャック１００の第１及び第２のすり割り部１４、１０２の各テーパ面２２、１０８から同時に脱離する。それにより、第１及び第２のすり割り部１４、１０２への径方向圧力が解除されて棒材把持面２４、１１０が拡径し、第１及び第２のすり割り部１４、１０２が同時に開状態になって、棒材がチャック１００から解放される。
【００４９】
このように棒材把持装置１２０では、スリーブ部材１２６の一連の軸線方向移動により、第１及び第２のすり割り部１４、１０２を同時に閉じて棒材を把持することができる。ここで、旋盤においては前述したように、棒材をその旋削加工部位の可及的近傍で強固に把持することが、高精度の加工を遂行する上で必須要件である。棒材把持装置１２０がこのような要件を満たすためには、第１のすり割り部１４で棒材を強固に固定して把持するまでの間、スリーブ部材１２６の軸線方向前方移動が第２のすり割り部１０２との係合によって妨げられないように構成する必要がある。そのためには、第１のすり割り部１４が棒材を強固に固定して把持したときに、第２のすり割り部１０２は棒材を強固に固定せず、棒材の振れを十分に抑制できる程度に棒材を把持するように、第１及び第２のすり割り部１４、１０２の撓み量、棒材把持面２４、１１０の無負荷時の内径寸法等を調整することが肝要である。
【００５０】
上記構成を有する棒材把持装置１２０によれば、棒材の回転時の振れを抑制できる高性能のチャック１００を備えることにより、棒材振れ止め装置を配備せずとも、棒材を高精度（寸法精度、同心度、円筒度、表面粗さ等）に加工することが可能となる。したがって、棒材把持装置１２０を回転主軸１２２に内蔵した自動旋盤においては、設備コストの高騰が回避され、自動加工システムの構造の複雑化が防止される。さらに棒材把持装置１２０では、作動機構１２４がスリーブ部材１２６の一連の動作により、チャック１００の第１及び第２のすり割り部１４、１０２を同時に弾性変形させる構成としたので、作動機構１２４の構成が極めて簡単なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるチャックの断面図である。
【図２】図１のチャックの矢印ＩＩ方向からの端面図である。
【図３】図１のチャックの部分拡大断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による棒材把持装置を、自動旋盤の回転主軸に搭載した状態で示す断面図である。
【図５】図４の棒材把持装置の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態によるチャックの断面図である。
【図７】図６のチャックの矢印ＶＩＩ方向からの端面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態によるチャックの断面図である。
【図９】図８のチャックの矢印ＩＸ方向からの端面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による棒材把持装置を、自動旋盤の回転主軸に搭載した状態で示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０、８０、１００    チャック
１２    筒状本体
１４    第１のすり割り部
１６、８２、１０２    第２のすり割り部
１８、２６、３２、８４、１０４    スリット
２２、１０８    テーパ面
２４、４０、９０、１１０    棒材把持面
３０    内筒部材
３８、８８    雄ねじ部
５０、１２０    棒材把持装置
５２、１２２    回転主軸
５８、１２４    作動機構
６０、１２６    スリーブ部材
６２、１２８    駆動装置
６４    雌ねじ部
６８    作用面
７０、７２    ねじ面
１３０    第１作用面
１３２    第２作用面
【図１】
2008213142.tif 000003
【図２】
2008213142.tif 000004
【図３】
2008213142.tif 000005
【図４】
2008213142.tif 000006
【図５】
2008213142.tif 000007
【図６】
2008213142.tif 000008
【図７】
2008213142.tif 000009
【図８】
2008213142.tif 000010
【図９】
2008213142.tif 000011
【図１０】
2008213142.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月16日(2008.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状本体と該筒状本体の軸線方向に離間した複数箇所に設けられる弾性変形可能な把持部とを有し、該把持部に棒材を解放可能に把持できるチャックにおいて、
前記把持部は、前記筒状本体の軸線方向一端に設けられる第１のすり割り部と、該筒状本体の軸線方向他端に設けられる第２のすり割り部とを具備し、該第１及び第２のすり割り部の外周面に沿ってそれぞれ、圧力を受けるためのテーパ面が形成され、
前記第２のすり割り部の内周面に、対応のすり割り部を有する内筒部材が取付けられ、
前記内筒部材は、前記第２のすり割り部の前記内周面に摺動可能に接触する外周面を備え、該外周面が、前記対応のすり割り部の軸線方向末端からテーパ状に縮径して延びること、
を特徴とするチャック。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、旋盤等の工作機械に装備できる棒材把持用のチャックに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の目的は、旋盤等の工作機械に装備できる棒材把持用のチャックにおいて、チャック自体の棒材把持機能を向上させることにより、棒材の回転時の振れを抑制することができ、以て棒材の加工精度を著しく向上させることができるチャックを提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、筒状本体と筒状本体の軸線方向に離間した複数箇所に設けられる弾性変形可能な把持部とを有し、把持部に棒材を解放可能に把持できるチャックにおいて、把持部は、筒状本体の軸線方向一端に設けられる第１のすり割り部と、筒状本体の軸線方向他端に設けられる第２のすり割り部とを具備し、第１及び第２のすり割り部の外周面に沿ってそれぞれ、圧力を受けるためのテーパ面が形成され、第２のすり割り部の内周面に、対応のすり割り部を有する内筒部材が取付けられ、内筒部材は、第２のすり割り部の内周面に摺動可能に接触する外周面を備え、外周面が、対応のすり割り部の軸線方向末端からテーパ状に縮径して延びることを特徴とするチャックを提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明によれば、旋盤等の工作機械に装備できるチャック自体の棒材把持機能を向上させて、棒材加工中に生じ得る棒材の回転振れを可及的に抑制することが可能になる。したがって、本発明のチャックを工作機械に装備すれば、棒材の加工精度を著しく向上させることができる。