(57)【要約】【課題】スプリットコレットでワークを把持するチャック装置を改善して、外周や内周を加工するワークを不均一な撓みを生じさせずに掴めるようにすることを目的とする。【解決手段】ワーク把持部が割り溝によって周方向に複数に割られたスプリットコレットと、そのスプリットコレットの前記ワーク把持部を内外径が変化するように撓ませる駆動部を備え、前記スプリットコレットの少なくとも前記ワーク把持部における割り溝が、チャックの軸心と平行な線に対して交差する溝として構成され、前記ワーク把持部における前記割り溝の周方向振れ幅が、ワークを把持した状態での前記割り溝の溝幅よりも大きいチャック装置にした。【選択図】図１
2016043426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク把持部が割り溝によって周方向に複数に割られたスプリットコレットと、そのスプリットコレットの前記ワーク把持部を外径又は内径が変化するように撓ませる駆動部を備え、
前記スプリットコレットの少なくとも前記ワーク把持部における割り溝が、チャックの軸心と平行な線に対して交差する溝として構成され、前記ワーク把持部における前記割り溝の周方向振れ幅が、ワークを把持した状態での前記割り溝の溝幅よりも大きいチャック装置。
【請求項２】
前記スプリットコレットの前記ワーク把持部における割り溝が、下記ａ）〜ｃ）のいずれかの形状を持つ溝となっている請求項１に記載のチャック装置。
ａ）三角波が軸方向に規則的に連なるジグザグ形状。
ｂ）正弦波が軸方向に規則的に連なる波形状。
ｃ）矩形波が軸方向に規則的に連なる形状。
【請求項３】
前記駆動部が、入力軸をアクチュエータで軸方向に動かしてその入力軸に設けられたテーパ部をスプリットコレットの内周に設けられたテーパ穴に圧入するように構成され、前記スプリットコレットを拡径させてこのスプリットコレットでワークの内周を掴む内径チャック装置として構成された請求項１又は請求項２に記載のチャック装置。
【請求項４】
前記駆動部が、前記スプリットコレットを内側にテーパ嵌合させる締め付けリングと、
その締め付けリングと前記スプリットコレットを軸方向に相対移動させる入力軸を組み合わせて構成され、前記締め付けリングで前記スプリットコレットを縮径させてワークの外周を掴む外径チャック装置として構成された請求項１又は請求項２に記載のチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤の主軸などに装着して使用するスプリットコレットを備えたチャック装置、特に、不均一な撓みを嫌うワークを掴むのに適したチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
首記のチャック装置のひとつに、旋盤の主軸に装着して旋削加工されるワークを把持するものがある。
【０００３】
そのチャック装置は、ワークの外周を掴む外径チャック、ワークの内周を掴む内径チャックのどちらもスプリットコレットを備えており、そのスプリットコレットでワークを把持する。
【０００４】
スプリットコレットは、胴部の先端に一端が解放する割り溝を軸方向に延ばして設けて軸方向途中までの領域を周方向に複数に分割したものであって、分割部を撓ませることで胴部の先端側に設けられるワーク把持部を縮径、もしくは、拡径させてワークを保持する。
【０００５】
そのチャック装置の従来例として、例えば、下記特許文献１，２に示されるものなどがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６２２４４号公報
【特許文献２】特開２０１１−５６６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
粉末冶金法で製造される内接歯車式ポンプのアウターロータには、奇数歯のロータと偶数歯のロータがある。そのうち、例えば、奇数歯、例えば、歯数が７枚のアウターロータの外周を旋削加工して仕上げる場合、従来は、周方向に６つに割られたスプリットコレットを有する内径チャック装置を使用していた。
【０００８】
スプリットコレットの割り溝は、通常、ワイヤーカット加工によって形成されており、その方法では、コレットの割り数が必然的に偶数になる。
【０００９】
レーザ加工などで割り溝を形成すれば割り数を奇数にすることも可能と考えられるが、割り数をワーク（加工対象のロータ）の歯数と同数にしたスプリットコレットを歯数の異なるワークの全てに対応させて準備するのは、不経済で、コレットの在庫管理も煩雑になるなど好ましくない状況を招く。
【００１０】
このような事情から、奇数歯のアウターロータの保持には、割り数が偶数のスプリットコレットを有するチャック装置が使用されていた。
【００１１】
しかしながら、スプリットコレットの割り数が歯数と異なるチャックでワークを把持すると、ワークの歯先（被把持部）のどこかが割り溝と重なって無把持となることがあり、そのときにワークの内径に対する外径の振れ量が無把持位置で悪くなる。
【００１２】
なお、スプリットコレットの割り数が歯数と同数のチャックでワークを把持してワークの外周を加工する場合には、位相合わせの作業を行ってスプリットコレットのワーク把持部とワークの歯の位置を一致させることができ、この対応で前記外径の振れ量を小さく抑えることができる。
【００１３】
しかし、その効果は、ワークの歯数と同数の割り数のスプリットコレットが無ければ得られない。また、ワークの歯数と同数の割り数のスプリットコレットを備えたチャック装置を使用する場合には、コレットの割り数が偶数の場合も奇数の場合も高精度の位相合わせが必要であり、それに時間を費やすことから、ワーク加工の能率向上に関しては、スプリットコレットの割り数をワークの歯数と一致させることは必ずしも最善の策と言えないところがあった。
【００１４】
そこで、本発明は、スプリットコレットでワークを把持するチャック装置を改善して、外周や内周を加工するワークを不均一な撓みを生じさせずに掴めるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様にかかるチャック装置は、ワーク把持部が割り溝によって周方向に複数に割られたスプリットコレットと、そのスプリットコレットの前記ワーク把持部を内外径が変化するように撓ませる駆動部を備え、
前記スプリットコレットの少なくとも前記ワーク把持部における割り溝が、チャックの軸心と平行な線に対して交差する溝として構成され、前記ワーク把持部における前記割り溝の周方向振れ幅が、ワークを把持した状態での前記割り溝の溝幅よりも大きくなっているものである。
【００１６】
なお、前記「割り溝の周方向振れ幅」は、割り溝の対向した溝面のワーク把持部における周方向変位量である。
【００１７】
また、「ワークを把持した状態での割り溝の溝幅」は、ワーク把持部の先端におけるチャック端面視での溝幅とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のチャック装置によれば、ワークを不均一に撓ませることなく掴むことができ、ワークの内径や外径の高精度加工が可能になる。
【００１９】
また、ワークが例えば内接歯車式ポンプのアウターロータやインナーロータなどである場合の位相合わせの手間を省くことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一態様にかかるチャック装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１のチャック装置に含ませるスプリットコレットの一例を示す斜視図である。
【図３】図２のスプリットコレットの正面図である。
【図４Ａ】試作チャック装置のスプリットコレットに設けた割り溝の形状と寸法諸元を示す図である。
【図４Ｂ】図２のスプリットコレットの割り溝の溝幅と割り溝の溝面の周方向変位量の関係を示す図である。
【図５】図１のチャック装置に含ませるスプリットコレットの他の例を示す斜視図である。
【図６】この発明のチャック装置のスプリットコレットに設ける割り溝の変形例のひとつを示す図である。
【図７】この発明のチャック装置のスプリットコレットに設ける割り溝の変形例の他のひとつを示す図である。
【図８】この発明のチャック装置を使用して加工したワークの外周の真円度の測定方法を示す図である。
【図９】この発明のチャック装置の他の態様の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様にかかるチャック装置は、ワーク把持部が割り溝によって周方向に複数に割られたスプリットコレットと、そのスプリットコレットの前記ワーク把持部を内外径が変化するように撓ませる駆動部を備える。
【００２２】
そして、前記スプリットコレットの少なくとも前記ワーク把持部における割り溝が、チャックの軸心と平行な線に対して交差する溝として構成されており、前記ワーク把持部における前記割り溝の周方向振れ幅は、ワークを把持した状態での前記割り溝の溝幅よりも大きくなっている。
【００２３】
このような割り溝形状にすると、ワークを把持した状態において割り溝の対向した溝面の一部がスプリットコレットの正面視において周方向に互いにオーバーラップした状態になる。
【００２４】
そのために、ワークの把持対象位置が割り溝と完全に重なることが無くなり、ワーク把持部がワークの把持対象位置の全箇所に接触する。
【００２５】
これにより、把持力の局部集中が回避され、ワークの全域にバランス良く把持力が加わる。その結果、把持力によるワークのいびつな撓みが防止され、チャック装置で把持して行う外径加工や内径加工の加工精度（真円度など）が向上する。
【００２６】
この発明によれば、割り数が歯数と異なるスプリットコレットを備えたチャック装置で前述のアウターロータなどを安定して掴むことが可能になり、１つのチャック装置を数種類のワークの加工に共用することも可能になる。
【００２７】
前記駆動部は、ワークの内周を掴む内径チャック装置においては、入力軸をアクチュエータで軸方向に押し動かすか又は引き動かしてその入力軸に設けられたテーパ部をスプリットコレットの内周に設けられたテーパ穴に圧入するものを利用することができる。
【００２８】
その圧入により、スプリットコレットのワーク把持部が拡径し、そのワーク把持部の外周面がワークの内周面に押しつけられてワークが把持される。
【００２９】
また、ワークの外周を掴む外径チャック装置においては、テーパ穴を有する締め付けリングをスプリットコレットの外周にテーパ嵌合させ、その締め付けリングとスプリットコレットを軸方向に相対移動させてテーパ嵌合部に圧入力を生じさせる。この装置は、締め付けリングと相対移動のための力を加える入力軸などによって駆動部が構成される。
【００３０】
その動作によって締め付けリングのワーク把持部が縮径し、ワークの外周面が把持される。
【００３１】
かかるチャック装置は、スプリットコレットに設ける割り溝が、少なくともコレットのワーク把持部においては下記の如き形状になっているものが好ましい。
ａ）三角波が軸方向に規則的に連なるジグザグ形状。
ｂ）正弦波が軸方向に規則的に連なる波形状。
ｃ）矩形波が軸方向に規則的に連なる形状。
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の一態様にかかるチャック装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれ等の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３２】
旋盤の主軸に組み付けて使用するチャック装置の一例を図１に示す。図示のチャック装置１は、内径チャックであって、円筒状胴部３の後部外周に取り付け用フランジ４を設けたスプリットコレット２と、そのスプリットコレットのワーク把持部３ｂを内外径が変化するように撓ませる駆動部６と、スプリットコレット２の許容値を超えた拡径を阻止する拡径規制具７を備える。
【００３３】
駆動部６は、入力軸６ａをシリンダアクチュエータなどのアクチュエータ（図示せず）で押し動かしてその入力軸６ａの先端に設けられたテーパ部をスプリットコレットの胴部の内周に設けられたテーパ孔３ａ（図１参照）に圧入し、その動作で、胴部３の割り溝形成部を拡径させる構造のものを示したが、入力軸６ａのテーパ部とテーパ孔３ａの向きを図１とは逆にし、入力軸６ａを引き動かして胴部３の割り溝形成部を拡径させる構造も考えられる。
【００３４】
拡径規制具７は、スリーブ７ａを胴部３の外周に嵌め、そのスリーブ７ａでスプリットコレット２の拡径量を規制する。内径チャック装置は、ワークの保護のためにこの拡径規制具７を備えさせるのがよい。７ｂはスリーブ７ａの後部外周に設けた取り付け用のフランジである。
【００３５】
スプリットコレット２は、一般鋼材や非鉄金属などで形成することもできるが、材料に高炭素クロム鋼などを用いると耐久性確保の要求に応えることができる。
【００３６】
このスプリットコレット２には、一端が胴部３の先端に開放し、そこから軸方向途中まで延びる割り溝５を設けている。
【００３７】
その割り溝５によって胴部３の軸方向途中までの領域が周方向に複数に切り離されており、その周方向に切り離された部位を撓ませることで、胴部３の先端側に設けられるワーク把持部３ｂを拡径させ、そのワーク把持部３ｂの外周面をワークＷ（図１参照）の内周面に押しつける。
【００３８】
これにより保持力が発生してワークＷがスプリットコレット２によって把持される。
【００３９】
割り溝５は、少なくともワーク把持部３ｂの位置では、チャックの軸心と平行な線に対して交差する溝として構成されている。
【００４０】
ワーク把持部３ｂの割り溝５は、ワーク把持部３ｂの先端から後端に向けて斜めに直線的に延びる形状でも発明の効果を期待できるが、図２、図４に示すような、三角波が軸方向に規則的に連なるジグザグ形状、図６に示すような正弦波が軸方向に規則的に連なる波形状、或いは、図７に示すような矩形波が軸方向に規則的に連なる形状にすると、把持力の印加点が分散され、ワークの不均一な撓みの防止効果がより高まる。
【００４１】
ワーク把持部３ｂにおける割り溝５の周方向振れ幅Ｗ２（図４Ｂ参照）は、ワークを把持した状態での割り溝の溝幅Ｗ１よりも大に設定されている。
【００４２】
その設定により、ワークを把持した状態で割り溝５の対向した溝面の一部がスプリットコレットの正面視において周方向に互いにオーバーラップした状態になり、ワーク把持面が実質的に周方向に連続しているのと等価な状態が作り出される。
【００４３】
そのために、ワークＷがスプリットコレット２のワーク把持部３ｂに対して周方向に数箇所で飛び飛びに線接触するようなもの、例えば、既述の内接歯車式ポンプのアウターロータやインナーロータなどである場合にも、軸方向に延びたワークの被把持部（前記ロータの場合、歯先の稜線）に対してワーク把持部３ｂが必ず接触する。
【００４４】
それにより、ワークの全域にバランス良く把持力が加わってワークの把持力による不均一な撓みが抑制され、不均一な撓みに起因した加工精度の低下が抑制される。
【００４５】
また、スプリットコレットのワーク把持面が実質的に周方向に連続している状態では、位相ずれの有無に関係なく被把持部の確実な把持がなされるため、チャック装置とワークの位相合わせも不要になる。
【００４６】
なお、スプリットコレット２は、割り数を多くしたものが割り数の少ないものに比べてワークの加工精度の向上効果が高かった。これは、スプリットコレット２の割り数が多くなるほど、ワークに対する把持力の印加点が多くなってワークの周方向各部に加わる把持力の平均化の効果が高まったからであると考えられる。
【００４７】
スプリットコレット２の割り数は、偶数、奇数を問わない。一般的なワイヤーカット加工では偶数割りになるが、レーザ加工法などであれば奇数割りも不可能ではない。
【００４８】
−実施例−
胴部を６つ割り形状にした図２のスプリットコレット２と、胴部を１４割り形状にした図５のスプリットコレット２を試作した。
【００４９】
この試作スプリットコレットは、材質：ＳＵＪ２、胴部外径：φ３８．５ｍｍ、胴部内径：φ１８ｍｍ、胴部全長：４４ｍｍとし、胴部の根元（フランジとの接続点）から１５ｍｍ離反した位置にφ８ｍｍの孔をあけ胴部先端からその孔に至る間に割り溝５を加工した。
【００５０】
その割り溝５は、直径：０．３ｍｍのワイヤーを用い、ワイヤーカット加工によって施した。また、その割り溝５は、スプリットコレットのワーク把持部３ｂに加工される部分を、図４Ａの形状と寸法諸元を有するジグザグ形状の溝にした。
【００５１】
図４の数値の単位はｍｍである。図４の割り溝形状、寸法諸元は、６割、１４割のスプリットコレットに共通したものである。比較のために、割り溝がストレートな従来品の６割スプリットコレットも用意した。
【００５２】
これ等のスプリットコレットを図１の駆動部及び拡径規制具と組み合わせた内径チャック装置を旋盤の主軸に組み付け、それぞれの内径チャック装置でワークを把持してそのワークの外径切削加工を行った。
【００５３】
ワークは、内接歯車式ポンプ用の外径：φ６０ｍｍ、厚み１３．５ｍｍ、歯数：７枚のアウターロータである。
【００５４】
そのワーク（アウターロータ）の外径を一般的な切削条件（その条件は各チャック装置使用時とも共通）に基づいて粗加工し、加工後の外径寸法の振れ量を図８に示す方法で測定した。
【００５５】
図８の方法は、加工したワークＷをテーパ軸１１（図のテーパ軸はテーパ勾配を誇張して示した）の外周に嵌めて保持し、この状態でテーパ軸１１をセンター１２，１３で支え、テーパ軸１１とワークＷをセンターを中心にして回転させ、ワークＷの外周にダイヤルゲージ１４の測定子を接触させて外径の振れ量を測定する。
【００５６】
測定する試料の数は各３０個とした。なお、加工したワークの外径の公差幅は、０．０４０ｍｍである。その結果を表１にまとめる。
【００５７】
【表１】
2016043426.tif 000003
【００５８】
表１のデータの平均値、最大値、標準偏差（σ）、Ｃｐ値（工程能力指数）と外径精度の判定結果を表２に示す。
【００５９】
【表２】
2016043426.tif 000004
【００６０】
この試験結果からわかるように、本発明のチャック装置を用いると、ワークの不均一な撓みが抑制され、ワークの加工精度が向上する。
【００６１】
また、上記の試験はチャック装置によるワークの把持を、位相合わせを行わずに行ったものであり、このことから、被把持部が周方向に飛び飛びに存在するワークの把持も位相合わせを行わずに行えることもわかる。
【００６２】
なお、以上の説明は旋盤用の内径チャックを例に挙げて行ったが、この発明はワークの外周を掴んで内径を加工する旋盤用の外径チャック装置や高い芯出し精度が要求される工具を掴む非旋盤用の外径チャック装置などに適用しても効果がある。
【００６３】
図９に外径チャック装置の一例を示す。このチャック装置１は、テーパ穴を有する締め付けリング８の内側にテーパ面を外周に備えるスプリットコレット２を嵌合させている。スプリットコレット２には、締め付けリング８と組み合わせた駆動部６の入力軸６ａが連結されており、その入力軸６ａでスプリットコレット２を引き込んで締め付けリング８でスプリットコレット２を縮径させる。
この外径チャック装置の駆動部６は、ねじの推力を利用して締め付けリング８を推進させるものであってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１          チャック装置
２          スプリットコレット
３          胴部
３ａ        テーパ孔
３ｂ        ワーク把持部
４          取り付け用フランジ
５          割り溝
６          駆動部
６ａ        入力軸
７          拡径規制具
７ａ        スリーブ
７ｂ        フランジ
８          締め付けリング
１１        テーパ軸
１２，１３  センター
１４        ダイヤルゲージ
Ｗ          ワーク
【図１】
2016043426.tif 000005
【図２】
2016043426.tif 000006
【図３】
2016043426.tif 000007
【図４Ａ】
2016043426.tif 000008
【図４Ｂ】
2016043426.tif 000009
【図５】
2016043426.tif 000010
【図６】
2016043426.tif 000011
【図７】
2016043426.tif 000012
【図８】
2016043426.tif 000013
【図９】
2016043426.tif 000014