(57)【要約】【課題】軽量で且つ加工性に優れ、更に、被加工物の繰り返し取付精度が高く、被加工物を所定の位置に安定して固定することが可能な爪部材(30)を提供する。【解決手段】本発明の爪部材(30)は、工作機械用チャック装置に適用され、マグネシウム合金により構成された爪部材(30)である。【選択図】図１
0003179483.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸を介して回転するチャック本体部(10)と、前記チャック本体部(10)に装着され、回転中心に向けて進退可能な複数のスライド部材(20)と、各スライド部材(20)に固定され、被加工物を保持する爪部材(30)とを備えた工作機械用チャック装置に適用される爪部材(30)であって、
前記爪部材(30)は、マグネシウム合金により構成されてなる
ことを特徴とする爪部材。
【請求項２】
前記マグネシウム合金は、３質量％のアルミニウムと、１質量％の亜鉛とを含んでなる請求項１記載の爪部材。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、工作機械用チャック装置に用いられる爪部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削加工などを行う工作機械（例えば、旋盤など）は、例えば円形状や多角形状の断面を有する被加工物（ワーク）を保持し固定するためのチャック装置を備えている。このチャック装置は、一般に、回転可能に配されたチャック本体部と、チャック本体部に装着される複数のスライド部材と、各スライド部材に固定される爪部材とを備えており、被加工物を例えば３点支持などによって安定して支持できるように、複数のスライド部材及び爪部材は、チャック本体部の周方向に互いに等間隔で離間して配置されている。
【０００３】
この場合、チャック本体部の軸中心部には、被加工物を挿入可能な開口が形成されている。各スライド部材は、例えばチャック本体部内に配されたスクロール（渦巻き）状の溝が形成されたカムを回転させることにより互いに連動して、チャック本体部の回転中心に向けて進退可能に配されている。また、爪部材は、ボルトなどを介して、スライド部材に対して脱着可能に構成されており、加工対象物に応じて爪部材の取り替えを行うことが可能である。
【０００４】
このようなチャック装置において被加工物を保持・固定する場合、被加工物をチャック本体部の開口に挿入した状態で、爪部材を固定した各スライド部材を回転中心に向けて移動させる。そして、複数の爪部材を被加工物に当接するまで移動させ、当該爪部材で被加工物を支持することにより、被加工物がチャック本体部の回転軸と同軸上に固定される。
【０００５】
従来のチャック装置に用いられる爪部材は、鉄鋼やスチール鋼により構成されていることが多い。このような鉄鋼やステンレス鋼は、一般に、硬度が高く、耐摩耗性にも優れている。従って、鉄鋼又はステンレス鋼製の爪部材をチャック装置に用いることにより、爪部材で被加工物をしっかりと安定して固定でき、被加工物を高精度に加工することが可能となる。
【０００６】
また、例えば特開２００５−３４９５４８号公報（特許文献１）には、胴体部がオーステナイト系ステンレス鋼から構成されているとともに、被加工物把持面部（当接面部）が、耐摩耗性に優れたコバルト系合金から構成された爪部材が開示されている。
【０００７】
より具体的に説明すると、特許文献１に記載されている爪部材は、スライド部材に固定される胴体部と、被加工物を爪部材で保持する際に被加工物が当接する被加工物把持面部とを有している。また、当該爪部の胴体部には、被加工物の端部を受ける受け面部、爪部材をスライド部材に固定するボルト用のボルト孔、及びスライド部材に対する爪部材の位置決めを行う凸条部などが形成されている。
【０００８】
この特許文献１の爪部材において、胴体部は、２０質量％のニッケル（Ｎｉ）と２５質量％のクロム（Ｃｒ）とを含有するステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）を用いて構成されており、被加工物把持面部は、２８質量％のクロム（Ｃｒ）、４質量％のタングステン（Ｗ）、１．１質量％の炭素（Ｃ）、１質量％の鉄（Ｆｅ）、及び１質量％のケイ素（Ｓｉ）を含有するコバルト系超合金を用いて構成されている。このような爪部材は、前記ステンレス鋼材を所定の形状に切削加工して胴体部を形成し、その後、胴体部の所定の位置に、コバルト系超合金材料の溶接肉盛りを行うことにより、製造されている。
【０００９】
このような金属で構成されている特許文献１の爪部材は、被加工物を損傷させることなく保持することができ、また、被加工物の着脱が繰り返し行われても、被加工物把持面部の磨耗が少ないという利点を有する。
【００１０】
また、特許文献１の爪部材は、着磁しない材料により構成されているため、被加工物の加工時に発生する被加工物の切粉が爪部材に付着することを防止できる。従って、被加工物の切粉が爪部材に付着することによる弊害、すなわち、爪部材に切粉が付着して被加工物の爪部材による固定位置がずれることや、爪部材と被加工物の間に挟まれた切粉によって被加工物が傷付けられることを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３４９５４８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１２】
工作機械用チャック装置に適用される従来の爪部材は、前述のように、鉄鋼又はステンレス鋼により構成されている。しかし、鉄鋼又はステンレス鋼製の爪部材の場合、爪部材の重量が大きくなるため、爪部材の取り付けや交換の際における爪部材の取り扱い易さや装置構造の簡略化などの観点から、爪部材をより軽量化することが望まれていた。また、爪部材は、通常、切削加工などを行うことにより製造されるが、鉄鋼やステンレス鋼は加工性が悪いことが一般に知られており、爪部材の加工性を向上させることも望まれていた。
【００１３】
また従来から、爪部材の軽量化や加工性の向上を図るために、例えば比重が小さく、且つ切削性に優れたアルミニウム合金によって爪部材が構成されることもあった。
しかし、比重の小さなアルミニウム合金は、金属として比較的柔らかく、また、剛性が低いという性質を有することが知られている。このため、アルミニウム合金製の爪部材は、例えばチャック装置に対して被加工物の取り付けと取り外しが繰り返されたときに、各爪部材の被加工物に当接する当接部分が凹んだり、削られたりして変形し易いという欠点があった。
【００１４】
従って、被加工物の取り付けと取り外しが繰り返されていくうちに、チャック装置に対する被加工物の固定位置がずれ易くなるため、被加工物の繰り返し取付精度が低く、また被加工物の加工精度を低下させる原因となることがあった。
【００１５】
更に、アルミニウム合金製の爪部材は、鉄鋼又はステンレス鋼製の爪部材に比べて、チャック装置における爪部材の交換被度が必然的に高くなる。このように爪部材の交換作業が増えると、その都度、爪部材の位置調整なども行わなければならないため、作業効率を低下させるという問題もあった。また、アルミニウム合金に切削加工を行って爪部材を製造するときには、その爪部材表面にバリが発生し易くなるため、その発生したバリを除去する作業に手間がかかるといった問題もあった。
【００１６】
本考案は上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その具体的な目的は、軽量で且つ加工性に優れ、しかも、チャック装置に対する被加工物の取り付けと取り外しが繰り返されても、凹みや切削傷（削れ）が生じ難く、被加工物を所定の位置に安定して固定することが可能な爪部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本考案により提供される爪部材は、駆動軸を介して回転す
るチャック本体部と、前記チャック本体部に装着され、回転中心に向けて進退可能な複数のスライド部材と、各スライド部材に固定され、被加工物を保持する爪部材とを備えた工作機械用チャック装置に適用される爪部材であって、前記爪部材は、マグネシウム合金により構成されてなることを最も主要な特徴とするものである。
【００１８】
本考案に係る爪部材において、前記マグネシウム合金は、３質量％のアルミニウムと、１質量％の亜鉛とを含んでいることが好ましい。
【考案の効果】
【００１９】
本考案に係る工作機械のチャック装置に適用される爪部材は、マグネシウム合金により、特に、３質量％のアルミニウム（Ａｌ）と、１質量％の亜鉛（Ｚｎ）とを含有するマグネシウム合金（ＡＳＴＭ規格のＡＺ３１合金）により、構成されている。
【００２０】
マグネシウム合金は、従来から、アルミニウム合金よりも比重が軽いこと、切削性に優れていること、及び、振動吸収性を有することなどの性質が知られている一方で、金属としては柔らかく、削られ易いことも知られていた。このため、マグネシウム合金は、工作機械のチャック装置に適用される爪部材の材質としては適さないと考えられており、また実際に、爪部材の材質として用いられることもなかった。
【００２１】
しかし、本考案者等は、このようなマグネシウム合金について様々な角度から鋭意調査及び検討を重ねたところ、マグネシウム合金（特に、ＡＺ３１合金）は、その外面が繰り返し擦れることにより、当該外面及びその近傍におけるマグネシウム合金の硬度が次第に高くなることを見出した。
【００２２】
従って、マグネシウム合金からなる本考案の爪部材は、鉄鋼又はステンレス鋼製の爪部材よりも、更には、アルミニウム合金製の爪部材よりも軽量であり、また、爪部材を製造する際に行う切削加工などの加工性に優れている。
【００２３】
その上、当該爪部材は、チャック装置のチャック本体部に固定されて使用されるときに、チャック装置に対して被加工物の取り付けと取り外しが繰り返されることによって、爪部材の被加工物に当接する部分が繰り返し摩擦されたり、また、爪部材が被加工物を保持固定している状態で被加工物の加工が行われるときに被加工物が爪部材に対して微小に回転することによって爪部材の被加工物に当接する部分が摩擦されたりすることがある。このように、爪部材の被加工物に当接する部分が摩擦されることにより、その摩擦された部分が徐々に硬くなり、それによって、爪部材が被加工物等によって削られ難く、また、凹状に変形させられ難くなる。
【００２４】
而して、被加工物の取り付けと取り外しが繰り返されても、爪部材の表面が削られることや凹むことに起因する被加工物の固定位置のずれが生じ難くなる。従って、本考案の爪部材を用いることによって、被加工物をチャック装置の所定の位置にしっかりと安定して固定でき、被加工物の繰り返し取付精度を高めることができる。更に、それによって、工作機械のチャック装置に被加工物を固定して種々の加工を行う際に、その加工精度を長期に渡って安定して維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本考案に係る爪部材を備えたチャック装置を示す斜視図である。
【図２】同爪部材を示す斜視図である。
【図３】変形例に係る爪部材を示す斜視図である。
【図４】別の変形例に係る爪部材を示す斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００２６】
以下、本考案の好適な実施の形態について、実施例を挙げて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本考案は、以下で説明する実施の形態に何ら限定されるものではなく、本考案と実質的に同一な構成を有し、かつ、同様な作用効果を奏しさえすれば、多様な変更が可能である。
【００２７】
例えば、以下の実施例では、チャック装置が３個の爪部材を備えている場合について説明するが、本発明は、２個の爪部材又は４個以上の爪部材を備えるチャック装置にも同様に適用することが可能である。
【００２８】
また、以下の実施例におけるチャック装置は、後述するように複数の爪部材を同時に進退させることが可能なスクロール式のチャック装置として構成されているが、複数の爪部材をそれぞれ個別に進退させることが可能なインディペンデント式のチャック装置として構成することも可能である。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本実施例１に係る爪部材を備えたチャック装置を示す斜視図であり、図２は、同爪部材を示す斜視図である。
なお、以下の説明において、チャック装置についての前後方向とは、チャック本体部の回転軸と平行な方向を言い、特に、チャック装置の被加工物を固定する面側を前方とし、チャック装置の工作機械に固定される面側を後方とする。また、スライド部材の進退方向（摺動方向）については、スライド部材が被加工物に向けて移動する方向を前進方向とし、スライド部材が被加工物から離れる方向を後退方向とする。
【００３０】
図１に示したチャック装置１は、工作機械の１つである旋盤の主軸台に取り付けられ、被加工物を回転可能に固定することが可能である。このチャック装置１は、旋盤の駆動軸を介して回転可能に配されたチャック本体部１０と、チャック本体部１０に対し、チャック本体部１０の回転中心に向けて径方向に進退可能に装着された複数のスライド部材２０と、各スライド部材２０に固定された複数の爪部材３０とを備えている。本実施例１のチャック装置１の場合、スライド部材２０及び爪部材３０が３個ずつ配されている。
【００３１】
チャック本体部１０は、正面視にて円形状の外形を有している。チャック本体部１０の内部には、図示しないスクロールギア（スクロール状の溝をもつカム）が装着されている。このスクロールギアは、チャック本体部１０の周面に形成されたハンドル孔部１１に挿し込まれた図示しないハンドルと螺合し、当該ハンドルを回転させることにより回動するように構成されている。
【００３２】
また、チャック本体部１０の中心領域には、被加工物の一部を挿入可能な円形の開口１２が形成されている。このチャック本体部１０の前面側には、各スライド部材２０を摺動可能に装着する３つの案内溝１３が、チャック本体部１０の周方向の等間隔（すなわち、回転軸を中心にして略１２０°の間隔）の位置に、チャック本体部１０の径方向に沿って設けられている。この場合、各案内溝１３は、略Ｔ字状の断面を有している。
【００３３】
各スライド部材２０は、チャック本体部１０の案内溝１３に対応する形態を有しており、チャック本体部１０の周面側から案内溝１３に挿入されて同案内溝１３に摺動可能に取り付けられる。各スライド部材２０の後面には、チャック本体部１０に内設したスクロールギアに噛み合わせられる歯が形成されており、スクロールギアが回動することにより、３個のスライド部材２０が同時にスクロールギアに連動して進退することが可能である。また、各スライド部材２０の前面には、爪部材３０を固定するボルト（六角穴付きボルト）４０用の図示しないボルト穴が形成されている。
【００３４】
なお、本発明において、チャック本体部１０及びスライド部材２０の材質は特に限定されないが、本実施例１の場合、チャック本体部１０及びスライド部材２０は、ステンレス鋼又はマグネシウム合金で構成されている。
【００３５】
本実施例１の爪部材３０は、スライド部材２０の前面側にボルト４０を用いて固定されている。各爪部材３０は、チャック本体部１０に対してスライド部材２０とともに進退可能に配されており、また、ボルト４０を外すことにより爪部材３０の取り替えを行うことが可能となる。
【００３６】
また、各爪部材３０は、図２に示したように、ボルト４０によってスライド部材２０に固定される略直方体状の爪本体部３１と、爪本体部３１の一端に配された保持固定部３２とを有しており、保持固定部３２の先端を被加工物に当接させて被加工物の固定を行うように構成されている。各爪部材３０の爪本体部３１には、爪部材３０をスライド部材２０に固定するボルト４０を挿通させる２つのボルト挿通孔３３が、チャック本体部１０の回転軸方向と平行に形成されている。
【００３７】
各爪部材３０の保持固定部３２は、保持固定部３２の幅方向の寸法が先端に向けて漸減し、且つ、当該保持固定部３２の先端部分の周面が曲率の大きな曲面又は平面となるように形成されている。なお、本発明において、爪部材の寸法及び形状は特に限定されるものではなく、任意に変更することが可能である。
【００３８】
例えば本実施例１では、チャック装置１のスライド部材２０に対して、図２に示した爪部材３０の代わりに、図３に示したように、保持固定部３２ａの周面全体が緩やかな湾曲面状に形成された爪部材３０ａや、図４に示したように、保持固定部３２ｂの先端部に被加工物を嵌入するための凹部が形成された爪部材３０ｂなどを、ボルト４０によって固定することも可能である。
【００３９】
また、本実施例１の爪部材３０は、３質量％のアルミニウム（Ａｌ）と、１質量％の亜鉛（Ｚｎ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金（所謂、ＡＺ３１合金）を用いて構成されている。なお、本発明において、爪部材３０の材質はＡＺ３１合金に限定されるものではなく、マグネシウムを主成分とするその他のマグネシウム合金を用いることもできる。
【００４０】
このＡＺ３１合金の比重は、アルミニウム合金の比重よりも小さいため、本実施例１の爪部材３０は、例えば従来の鉄鋼又はステンレス鋼製の爪部材に比べて大幅に軽量化されている。
【００４１】
また、ＡＺ３１合金は、切削加工などの加工を行い易い材料であるため、爪部材３０を所定の形状に容易に加工することができ、本実施例１の爪部材３０は加工性に優れている。更に、ＡＺ３１合金は振動吸収性を有しており、ＡＺ３１合金製の爪部材３０で被加工物を固定することにより、被加工物の加工時に生じる振動を爪部材３０によってある程度吸収することが可能となり、工作機械に伝わる振動を低減できる。
【００４２】
また、ＡＺ３１合金の振動吸収性により、爪部材３０で固定している被加工物に対して伝わる振動を少なくできるため、被加工物のぶれを防いで加工性を向上させることができる。しかも、このように被加工物に伝わる振動を少なくできることにより、加工性を確保しながら、チャック装置１による被加工物の回転速度を高めることが可能となるため、生産性の向上が図れる。
【００４３】
更に、マグネシウム合金（特に、ＡＺ３１合金）は、その表面を擦ることによって、その表面部の硬度が次第に高くなるという従来では知られていなかった特有の性質を有していることが明らかとなった。このようなマグネシウム合金特有の性質を利用することにより、爪部材３０に被加工物を取り付ける作業と取り外す作業とが繰り返される中で、爪部材３０の保持固定部３２（特に、保持固定部３２の先端部）が摩擦されて、当該保持固定部３２（特に、保持固定部３２の先端部）の硬度が徐々に高められるため、爪部材３０の保持固定部３２が削られることや、凹むことを生じ難くすることができる。
【００４４】
なお、本実施例１のチャック装置１において、スライド部材２０と爪部材３０とは別個の独立した部材として構成されているが、本発明では、スライド部材と爪部材とを、一体化された単一の部材として構成することも可能である。この場合、当該一体化された部材全体が、マグネシウム合金（ＡＺ３１合金）により構成される。
【００４５】
次に、図１に示したチャック装置１に被加工物を固定する方法について説明する。
先ず、図示しないハンドルをチャック本体部１０の周面に形成されたハンドル孔部１１に挿し込んで一方の方向に回転させることにより、スライド部材２０及び爪部材３０を、チャック本体部１０の径方向の外側に向けて後退させる。このとき、チャック本体部１０の周方向に等間隔で配されている各スライド部材２０及び爪部材３０は、互いに同調して後退する。
【００４６】
次に、チャック本体部１０の開口１２に被加工物を挿入する。このとき、被加工物をチャック本体部１０の回転軸上に配置することが好ましい。被加工物の挿入後、ハンドルを先程とは反対の他方の方向に回転させることにより、スライド部材２０及び爪部材３０を、チャック本体部１０の径方向の内側に向けて（回転軸の中心に向けて）前進させ、３個の爪部材３０の把持部の先端を被加工物の外面に当接させる。これにより、被加工物が３個の爪部材３０で把持されて、チャック装置１に固定される。
【００４７】
一方、チャック装置１に固定された被加工物を、チャック装置１から取り外す場合には、ハンドルを一方の方向に回転させて、スライド部材２０及び爪部材３０を後退させる。これにより、３個の爪部材３０による被加工物の把持が解除され、被加工物を容易に取り外すことができ、その後、次の加工対象となる被加工物をチャック装置１に固定することが可能となる。
【００４８】
本実施例１のチャック装置１では、上述のような被加工物の取り付け（固定）と取り外しが繰り返される場合に、爪部材３０の先端部が被加工物と擦れることにより、当該先端部の硬度を、前述のように徐々に高めることができる。このため、被加工物の取り付けと取り外しが繰り返されるほど、爪部材３０の先端部に、被加工物との擦れによる切削傷の発生や、被加工物が爪部材３０を押圧することに起因する凹みの発生が起こり難くなる。
【００４９】
また、このチャック装置１では、爪部材３０が被加工物を固定している状態で被加工物の加工が行われるときに、被加工物が爪部材３０に対して微小に回転することによって、爪部材３０の先端部が被加工物と擦れることも考えられるため、被加工物に対する加工が繰り返して行われるほど、爪部材３０の先端部の硬度が高められ、爪部材３０の先端部に切削傷や凹みが生じ難くなる。
【００５０】
従って、本実施例１のチャック装置１によれば、チャック装置１に対して被加工物の取り付けと取り外しが繰り返されても、被加工物を３個の爪部材３０で所定の位置にしっかりと安定して固定することができるため、被加工物の加工精度を長期に渡って安定して維持することができる。その結果、爪部材３０の交換作業の頻度を少なくでき、作業効率の向上や被加工物のコスト削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１                チャック装置
１０                チャック本体部
１１                ハンドル孔部
１２                開口
１３                案内溝
２０                スライド部材
３０                爪部材
３０ａ，３０ｂ      爪部材
３１                爪本体部
３２                保持固定部
３２ａ，３２ｂ      保持固定部
３３                ボルト挿通孔
４０                ボルト（六角穴付きボルト）
【図１】
0003179483.tif 000003
【図２】
0003179483.tif 000004
【図３】
0003179483.tif 000005
【図４】
0003179483.tif 000006