(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴体部と、該胴体部の軸線方向一端に設けられる弾性的に縮径可能な筒状のすり割り部とを具備し、該すり割り部は、筒状壁を複数のスリットによって分割してなる複数の把持片を有し、それら把持片は、各々の基端で該胴体部に一体的に連結されて径方向へ片持ちはり式に弾性的に撓むことができ、それら把持片の径方向内面が、互いに協働する棒材把持面である、棒材把持用のチャックにおいて、
前記複数の把持片の各々の前記棒材把持面に、前記すり割り部の軸線に対しねじれて延びて互いに交差する複数の溝が設けられ、それら複数の溝が、該軸線に対し一方向へ傾斜して互いに平行に延びる複数の第１溝と、該軸線に対し他方向へ傾斜して互いに平行に延びる複数の第２溝とから構成され、
前記複数の第１溝が、前記複数の把持片の前記棒材把持面の全体に１条以上の右雌ねじを形成することにより得られたねじ溝からなり、
前記複数の第２溝が、前記複数の把持片の前記棒材把持面の全体に１条以上の左雌ねじを形成することにより得られたねじ溝からなり、
前記複数の第１溝と前記複数の第２溝とにより、前記複数の把持片の前記棒材把持面の全体に渡って、棒材の滑りを防止する複数の凸部分が規則的に分布かつ整列して形成されていること、
を特徴とするチャック。
【請求項２】
前記右雌ねじ及び前記左雌ねじの各々が台形ねじからなる請求項１に記載のチャック。
【請求項３】
前記右雌ねじと前記左雌ねじとが互いに同一のピッチ及びリードを有する請求項１又は２に記載のチャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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）においては、回転主軸に加工対象の棒状素材（棒材）を固定的に把持するために、通常、弾性的に縮径（すなわち径寸法を縮小）可能な筒状のすり割り部を備えた中空筒状のチャック（一般にコレットチャックと称する）が、中空の回転主軸の内部先端に同心状に設置される。
【０００３】
従来、この種のチャックのすり割り部は、チャックの筒状壁の軸線方向一端に設けられた複数（例えば３個）の軸線方向スリットを備える。したがってすり割り部には、筒状壁をそれらスリットにより分割してなる複数の把持片が形成される。それら把持片は、それぞれの基端で中空筒状のチャック胴体部に一体的に連結され、径方向へ片持ちはり式に弾性的に撓むことができる。そして、回転主軸に内蔵された作動機構が、それら把持片の外面に径方向内方への押圧力を加えるように作動することにより、チャックのすり割り部が縮径して、各把持片の内面が圧力下で棒材外周面に密着し、それによりチャックに棒材が固定的に把持される。
【０００４】
ところで、自動旋盤で加工する棒材としては、外形精度の低い引抜き材をそのまま使用することが多い。上記構成を有する従来のチャックで、このような引抜き材からなる棒材を把持する場合には、棒材自体が長さ方向に不均一な外径寸法を有することに起因して、すり割り部の各把持片がその内面の局部的領域（例えばチャック先端領域）でしか棒材を把持できないことがある。そのような場合、チャックに把持された棒材の加工作業中に、棒材に生じる振動により、棒材がチャックに対して滑りを生じ、結果として製品の寸法精度が悪化する恐れがある。そこで従来、すり割り部の各把持片の内面に凹凸を設け、棒材を把持したときに把持片内面の凸部分を棒材外周面に食い込ませることにより、チャックに対する棒材の滑りを防止する構成が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の滑り防止構造を有するチャックでは、すり割り部の複数の把持片の内面に、軸線方向へ延びる第１の溝群と、それら第１の溝群に直交して周方向へ延びる第２の溝群とを形成することにより、滑り防止用の凹凸を設けている。この構成では、円筒状に広がる複数の把持片の内面に第１及び第２の溝群を形成するために、放電加工を実施したり、スロッタ加工やブローチ加工で溝数に相当する複数回の加工を施す等の、比較的高コストで時間を消費する加工方法を実施しなけらばならず、その結果、チャックの製造コストが上昇する懸念がある。
【０００６】
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、棒材加工作業中に生じ得るチャック内での棒材の滑りを確実に防止でき、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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、筒状の胴体部と、胴体部の軸線方向一端に設けられる弾性的に縮径可能な筒状のすり割り部とを具備し、すり割り部は、筒状壁を複数のスリットによって分割してなる複数の把持片を有し、それら把持片は、各々の基端で胴体部に一体的に連結されて径方向へ片持ちはり式に弾性的に撓むことができ、それら把持片の径方向内面が、互いに協働する棒材把持面である、棒材把持用のチャックにおいて、複数の把持片の各々の棒材把持面に、すり割り部の軸線に対しねじれて延びて互いに交差する複数の溝が設けられ、それら複数の溝が、軸線に対し一方向へ傾斜して互いに平行に延びる複数の第１溝と、軸線に対し他方向へ傾斜して互いに平行に延びる複数の第２溝とから構成され、複数の第１溝が、複数の把持片の棒材把持面の全体に１条以上の右雌ねじを形成することにより得られたねじ溝からなり、複数の第２溝が、複数の把持片の棒材把持面の全体に１条以上の左雌ねじを形成することにより得られたねじ溝からなり、複数の第１溝と複数の第２溝とにより、複数の把持片の棒材把持面の全体に渡って、棒材の滑りを防止する複数の凸部分が規則的に分布かつ整列して形成されていることを特徴とするチャックを提供する。
【０００８】
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、右雌ねじ及び左雌ねじの各々が台形ねじからなるチャックを提供する。請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のチャックにおいて、右雌ねじと左雌ねじとが互いに同一のピッチ及びリードを有するチャックを提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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、本発明の一実施形態による棒材把持用のチャック１０が、それぞれ端面図及び断面図で示されている。チャック１０は、棒材（図示せず）を内部に受容可能な中空筒状の胴体部１２と、胴体部１２の軸線方向一端に設けられる弾性的に縮径可能な中空筒状のすり割り部１４とを備え、すり割り部１４に棒材を解放可能に把持できるように構成される。このようなチャック１０は、一般にコレットチャックと称し、自動旋盤等の工作機械の主軸に装備されて、被加工素材である棒材を固定的に把持するものである。
【００１１】
すり割り部１４は、チャック１０の筒状壁１６の軸線方向一端面１６ａ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を備える。したがってすり割り部１４には、筒状壁１６をそれらスリット１８によって分割してなる３個の把持片２０が形成される。それら把持片２０は、それぞれの基端で胴体部１２に一体的に連結され、各々が径方向へ片持ちはり式に弾性的に撓むことができるようになっている。すり割り部１４の３個の把持片２０の径方向外面には、それぞれテーパ面２２が形成される。またそれら把持片２０の径方向内面は、円筒状に広がって互いに協働する棒材把持面２４として作用する。
【００１２】
チャック１０では、例えば図示しない自動旋盤の回転主軸に内蔵した作動機構が、３個の把持片２０のテーパ面２２に径方向内方への押圧力を加えるように作動することにより、各把持片２０が弾性的に撓んですり割り部１４が縮径する。それによりチャック１０は閉状態となり、すり割り部１４の各把持片２０の棒材把持面２４が圧力下で棒材外周面に密着して、棒材を固定的に把持する。各テーパ面２２への径方向押圧力が解除されると、各把持片２０が弾性的に復元してすり割り部１４が拡径し、チャック１０が開状態となって棒材を解放する。
【００１３】
なお、すり割り部１４におけるスリット１８の個数は、特に限定されない。例えば、スリット１８の個数が増加するに従い、把持片２０を弾性変形させるために要する力が減少するので、外形精度の低い棒材の外周面に複数の把持片２０の棒材把持面２４を比較的容易に追従させて把持機能を向上させることができるが、その反面、すり割り部１４の機械的強度は低下する。したがって、チャック１０の剛性を損なわない範囲で、把持片２０を比較的容易に撓ませることができるように、スリット１８の個数を設定すればよい。
【００１４】
チャック１０は、すり割り部１４の各把持片２０の棒材把持面２４に、すり割り部１４の軸線に対しねじれた形態に延びて互いに交差する複数の溝２６、２８を備える。それら溝２６、２８は、図３に拡大して示すように、一方向へ傾斜して互いに平行に直線状に延びる複数の第１溝２６と、それら第１溝２６にそれぞれ交差すべく他方向へ傾斜して互いに平行に直線状に延びる複数の第２溝２８とから構成される。それにより、すり割り部１４の３個の把持片２０の棒材把持面２４の全体に渡って、棒材の滑りを防止するための凹凸が形成される。すなわち、隣合う２つの第１溝２６と、それらに交差する隣合う２つの第２溝２８との間に、平面視で平行四辺形の凸部分３０が形成される。
【００１５】
特に、図示実施形態によるチャック１０では、複数の第１溝２６と複数の第２溝２８とが、互いに同一の配置間隔及び対称な傾斜角度を有して形成される。その結果、図示のような平面視で菱形の複数の凸部分３０が、すり割り部１４の３個の把持片２０の棒材把持面２４の全体に渡って、規則的に分布かつ整列して形成される。
【００１６】
このような構成を有するチャック１０によれば、すり割り部１４に棒材を把持する際に、各把持片２０に径方向内方への押圧力を加えることにより、各把持片２０の棒材把持面２４に形成した複数の凸部分３０が、圧力下で棒材外周面に密着して食い込む。棒材把持面２４の各凸部分３０の棒材への食い込み量は、把持片２０に加える押圧力、凸部分３０の形状（尖り度）やその先端面の寸法、及び棒材の硬度によって異なるが、いずれにしてもそれら凸部分３０は、棒材把持面２４に対する棒材の滑りを効果的に防止するように作用する。
【００１７】
しかも、棒材把持面２４に形成した複数の凸部分３０の各々は、すり割り部１４の軸線に対しねじれた形態に延びて互いに交差する複数の第１溝２６及び第２溝２８によって形成されているので、各凸部分３０の、棒材外周面に密着する端面に、軸線に対し斜めに延びる周縁３０ａ（図３）が形成される。したがって各凸部分３０は、その周縁３０ａによって、すり割り部１４に把持した棒材の長さ方向及び回転方向の双方の滑りを防止することができる。特に、図示のように複数の菱形の凸部分３０を棒材把持面２４に規則的に形成した場合には、方向的に偏りなく平衡して棒材の滑りを防止できる利点がある。
【００１８】
したがってチャック１０によれば、外形精度の低い引抜き材からなる棒材を把持する場合にも、すり割り部１４の各把持片２０に形成した複数の凸部分３０を棒材外周面に食い込ませることにより、棒材加工作業中に生じ得るチャック内での棒材の滑りを確実に防止することができる。その結果、チャック１０を搭載した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。
【００１９】
チャック１０の棒材把持面２４に設けられる滑り防止用の凹凸は、すり割り部１４の略円筒状の内面に、１条以上の所望条数の右雌ねじを形成するステップと、１条以上の所望条数の左雌ねじを形成するステップとを連続的に実施することにより、形成することができる。この場合、図４に示すように、好ましくはスリット１８を形成する前段階のすり割り部１４に、工具主軸３２に装着した雌ねじ切りバイト３４を用いて左右の雌ねじを旋削形成する。
【００２０】
雌ねじ切り工程に際しては、被加工物であるチャック１０の回転方向及び回転速度を変えることなく、チャック１０及びバイト３４の少なくとも一方を軸線方向へ往復送り動作させることにより、上記した右雌ねじ形成ステップと左雌ねじ形成ステップとを、１条毎に交互に実施することが有利である。なお、円滑なねじ切り作業を実施できる場合は、すり割り部１４にスリット１８を形成した後に、上記の各雌ねじ切りステップを行ってもよい。
【００２１】
この方法によって作製されたチャック１０は、すり割り部１４の前述した複数の第１溝２６が、所望条数の右雌ねじのねじ溝２６から構成され、同様に複数の第２溝２８が、所望条数の左雌ねじのねじ溝２８から構成されることになる。また、図示実施形態では、ねじ溝２６を有する右雌ねじと、ねじ溝２８を有する左雌ねじとが、互いに同一のピッチ及びリードを有して形成される。
【００２２】
上記した製造方法によれば、すり割り部１４の軸線に対しねじれて延びる複数の第１溝２６及び第２溝２８を、極めて迅速かつ正確に形成することができる。しかも、制御の単純な旋削加工のみによってそれら第１及び第２溝２６、２８を形成できるので、チャック１０の製造コストの上昇を抑制することができる。また、ねじ溝２６を有する右雌ねじ及びねじ溝２８を有する左雌ねじのピッチ及びリードを様々に変化させることにより、凸部分３０の形状、寸法、配置間隔等を自在に変更することができる。
【００２３】
さらに、総形バイトである雌ねじ切りバイト３４の形状を様々に変化させれば、それに伴って各ねじ溝２６、２８の形状（幅寸法、深さ寸法、ねじ面傾斜角度等）が変わるので、結果として凸部分３０の形状、寸法、配置間隔等を自在に変更することができる。例えば図示実施形態において、上記した右雌ねじ及び左雌ねじの各々が台形ねじからなる場合は、各ねじ溝２６、２８の深さを調整することにより、平面視菱形の凸部分３０の形状（尖り具合）及び寸法（特に先端面寸法）を、要求される滑り防止効果の程度に合わせて自在に設定することができる。
【００２４】
図５（ａ）は、上記した製造方法に従って作製したすり割り部１４の円筒状内面の凹凸形状の一例を、平面状に展開した形態で示す。図５（ｂ）は、同すり割り部１４の軸線方向端面を同様に展開した形態で示す。この例では、６条の右雌ねじのねじ溝（第１溝）３６と、６条の左雌ねじのねじ溝（第２溝）３８とが、互いに同一のピッチ及びリードを有して、すり割り部１４の３個の把持片２０の棒材把持面２４の全体に形成されている。それにより、互いに同一寸法の平面視菱形の多数の凸部分４０が、それら棒材把持面２４の全体に渡って規則的に分布かつ整列して形成される。図示の例から、台形ねじを構成する各ねじ溝３６、３８の深さを調整することにより、凸部分４０の形状、寸法及び配置間隔を容易に変更できることが理解されよう。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、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、外形精度の低い引抜き材からなる棒材を把持する場合にも、棒材加工作業中に生じ得るチャック内での棒材の滑りを確実に防止することが可能になる。その結果、チャックを搭載した工作機械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。さらに本発明によれば、そのような滑り防止機能を有するチャックを、低コストで迅速に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるチャックの軸線方向端面図である。
【図２】図１のチャックの線II−IIに沿った断面図である。
【図３】図２に示したすり割り部の拡大断面図である。
【図４】図１のチャックの製造工程を示す図で、図２に対応する断面図である。
【図５】図１のチャックのすり割り部の内面形状の一例を示す展開平面図である。
【符号の説明】
１０…チャック
１２…胴体部
１４…すり割り部
１６…筒状壁
１８…スリット
２０…把持片
２２…テーパ面
２４…棒材把持面
２６、３６…第１溝（ねじ溝）
２８、３８…第２溝（ねじ溝）
３０、４０…凸部分
３２…工具主軸
３４…雌ねじ切りバイト
【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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