(57)【要約】【課題】加工する加工物が大きいものでも、異形に形成されたものであっても、クランプ面積を大きくして確実にクランプでき、しかも傷の発生を防止できるチャック本体の生爪を提供すること。【解決手段】円板状の生爪本体を、６０度の角度を有する分割体１２Ａ、又は１２０度の角度を有する分割体１２Ｂに分割して扇形に形成する。分割体１２Ａ（１２Ｂ）を生爪成形治具２０に装着して、工作機械に取り付ける。加工物が円柱状又は円筒状のものであれば、分割体１２Ａの中心部に円弧状凹面部を形成して生爪１０Ａを形成する。また、加工物の外周面が異形のものであれば１２０度の角度を有する分割体１２Ｂを使用し、分割体１２Ｂの中央部に加工物の外周面に合わせた加工物クランプ面を形成する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に装着されて、加工物をクランプするためのチャック本体の生爪であって、
前記加工物の略全周面をクランプ可能な生爪本体を有し、
前記生爪本体が、周方向に分割して形成されるとともに、前記加工物の外周面を前記加工物の形状に合わせて加工可能に形成され、
前記加工物の形状にあわせて加工された前記生爪本体の加工物クランプ面が、前記加工物を少なくとも前記加工物の全周面の略半分以上をクランプ可能に形成されていることを特徴とするチャック本体の生爪。
【請求項２】
前記生爪本体は、前記工作機械に装着される生爪成形治具に、３等分された位置に取り付けられて、前記加工物の外周面に合わせて加工されることを特徴とする請求項１記載のチャック本体の生爪。
【請求項３】
前記生爪本体は円板状に形成され、３分割された前記生爪本体は、約１２０度の角度を有する扇形に形成されていることを特徴とする請求項２記載の生爪チャック本体の生爪。
【請求項４】
前記生爪本体は円板状に形成され、３分割された前記生爪本体は、約６０度の角度を有する扇形に形成されていることを特徴とする請求項２記載の生爪チャック本体の生爪。
【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着されるチャック本体の生爪に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、汎用旋盤やＮＣ旋盤の主軸台に装着されるチャック本体には、加工物をクランプするチャックが取り付けられている。チャックとしては、長尺状の角形で形成された角爪が多く使用されている。角爪は加工物の三点をクランプするために周方向に沿って３等分された位置で加工物に対して出入可能に配置されている。この角爪は硬爪と生爪とに分類されている。硬爪は、爪を焼入れ処理して耐摩耗性を有して成形困難に形成され、生爪は、加工物に合わせて加工できるように、加工物より軟らかい材料で形成されている。この角爪は、加工物を三点支持でクランプすることから、加工物が軟らかい材料、例えば、アルミニウムや樹脂製のものをクランプする場合には、加工物に傷を付けることとなって、製品価値を低下させる要因となっていた。
【０００３】
この課題を解決するための従来の生爪が、特許文献１によって知られている。これによると、生爪は正六角状のブロック体として形成されている。この生爪を加工物の外周面に対向できるように３等分された位置に配置されている。１個の生爪は６箇所の角部を有して形成されている。そして、加工物を加工する前に予め加工物を加工する径に合わせて角部の一部を削ることによって、加工物の外形に合わせた円弧状凹面部が形成される。そして、加工物を生爪の円弧状凹面部でクランプすることによって、加工物に傷を付けにくくするとともに、加工物を強固にクランプできることとなっていた。
【特許文献１】特開２００２−１３７１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、加工物には各種の形状がなされたものがあり、例えば、旋盤のチャック本体では、通常、円形のものを三点支持でクランプするのに適しているから、三点支持ではクランプできない異形材料では、加工可能な生爪であっても、クランプ面が少なく充分なクランプ力を確保することができなかった。例えば、角爪の場合、図１３(ａ)に示すように、外形が断面正方形の材料で形成された加工物Ｗ１において、内部に孔加工又は軸加工を行なう場合、３個の角爪３５は中心位置から同距離で加工物をクランプしようとしても、加工物の大きさによっては不安定な位置をクランプすることになるか、あるいは、かませ部材を必要とすることになる。そのため、硬爪では加工できないことから、生爪を用いて生爪を加工しなければならなかった。
【０００５】
生爪が角爪の場合、角爪はその幅が一定のため、加工物の外形が大きくなるにしたがって、加工物をクランプするクランプ面の比重が小さくなり充分なクランプができなかった。加工物が大きくなることは加工物の重量も増えるために、生爪でのクランプ力を強くしなければならず、そのために加工物を歪やすくするとともに傷の発生の要因となっていた。
【０００６】
また、図１３(ｂ)に示すように、外形が複雑な形状の加工物Ｗ２をクランプする場合には、硬爪の場合では支持することができず、生爪を使用し、生爪を加工物の外周面に合わせて加工することとなる。この場合、生爪３６は、角爪であることから、その加工物Ｗ２の外周面の一部しかクランプすることはできない。加工物Ｗ２を加工する際には、加工物Ｗ２を充分にクランプすることはできなかった。
【０００７】
また、特許文献１に記載されている生爪は、３個の正六角形のブロック体を使用している。そして、加工物の外周面を３等分した位置に配置するとともに、６個のいずれかの角部を加工物の形状に合わせて円弧状凹面部を加工するから、加工物の略全周面をクランプする面積に限界がある。そのため、角爪の場合と同様、加工物が大きくなるにしたがってクランプ面が小さくなるから、小さいクランプ面においてクランプ力を大きくしなければならず、加工物を歪みやすくするとともに傷の発生の要因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、どのような形状であっても加工物の外周面を幅広くクランプすることによって、確実なクランプ力を有するとともに加工物に傷を発生させないチャック本体の生爪を提供することを目的とする。
【０００９】
そのために本発明に係るチャック本体の生爪は、以下のように構成するものである。すなわち、
請求項１記載の発明では、工作機械に装着されて、加工物をクランプするためのチャック本体の生爪であって、前記加工物の略全周面をクランプ可能な生爪本体を有し、前記生爪本体が、周方向に分割して形成されるとともに、前記加工物の外周面を前記加工物の形状に合わせて加工可能に形成され、前記加工物の形状にあわせて加工された前記生爪本体の加工物クランプ面が、前記加工物を少なくとも前記加工物の全周面の略半分以上をクランプ可能に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明では、前記生爪本体は、前記工作機械に装着される生爪成形治具に、３等分された位置に取り付けられて、前記加工物の外周面に合わせて加工されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明では、前記生爪本体は円板状に形成され、３分割された前記生爪本体は、約１２０度の角度を有する扇形に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４岸の発明では、前記生爪本体は円板状に形成され、３分割された前記生爪本体は、約６０度の角度を有する扇形に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、生爪は、前記加工物の外周面の略全周面を覆うことができる生爪本体を有している。この生爪本体に、加工物に合わせた形状に孔加工を施すことによって、加工物の外周面の略全周面をクランプ面として形成することができる。加工された生爪は、例えば、６０度の角度で形成された扇形あるいは１２０度の角度で形成された扇形に分割して形成される。
【００１４】
工作機械、特に旋盤の場合では、チャック本体あるいは主軸台に３等分された位置に３個を装着されて角爪でクランプされるから、例えば、６０度の角度で扇形に形成された生爪では加工物の外周面の略半分をクランプすることができ、１２０度の角度で扇形に形成された生爪では加工物の外周面の略全周をクランプすることができることとなる。このクランプ面は、加工物が大きくなっても同様の比重で形成することができる。
【００１５】
このように、本発明の生爪では、加工物が大きくなっても、加工物をクランプする面は加工物の大きさに比例して広い面積を形成することができることから、加工物が異形に形成されていても、外周面の少なくとも略半分以上をクランプできる。そのため、加工物を確実にクランプできることとなって、必要以上のクランプ力を強いられることがなく加工物の外周面を損傷させることがない。
【００１６】
また、６０度の角度で分割された生爪を形成する場合、生爪は、円板状の生爪本体から６分割されることになり、旋盤のチャック本体に装着される生爪は３個であることから、２セット分の生爪を形成することができる。分割された状態で加工物の外周面に合わせて加工すれば、２種類の加工物に合わせた生爪を形成することができる。そのため、生爪を廉価に提供することができる。
【００１７】
さらに、生爪本体から分割された分割体を加工する際に、生爪成形治具に予め分割体を装着しておけば、外段取りが行われることとなって、分割体を生爪に加工するための装着作業を短時間に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明のチャック本体の生爪における実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一形態のチャック本体の生爪（以下、単に生爪という）１０を旋盤１の主軸台３に配置されたチャック本体４に生爪成形治具２０を介して取り付けた状態を示すものである。旋盤１のベッド５上には刃物を装着して往復移動させる刃物台７が配置され、ベッド５上における主軸台３と反対側には、芯押し台９が往復移動可能に配置されている。
【００２０】
生爪１０は、加工物をクランプする際に、主に旋盤のチャック本体４に装着するため、３分割状態で使用されることになる。以下の実施形態の場合、３分割に使用される生爪１０を、６０度の角度を有する扇形に形成する場合、及び１２０度の角度を有する扇形に形成する場合について説明する。
【００２１】
図２は、生爪１０の生爪本体１１の正面図を示すものであり、図２(ａ)は円板状の生爪本体１１を、６０度の角度を有する分割体１２Ａに形成する状態を示すものであり、図２(ｂ)は１２０度の角度を有する分割体１２Ｂに形成する状態を示すものである。
【００２２】
図３〜４に示すように、６０度に分割された分割体１２（１２Ａ）は扇形に形成されている。分割体１２Ａには生爪成形治具２０側に装着される裏面側（図３における正面）に幅方向の中央部に沿って溝１３Ａが形成されている。また、溝１３Ａを間にして対向するように矩形板状のボス部１４Ａ、１４Ａが分割体１２Ａの裏面から突出して形成されている。ボス部１４Ａにはセレーション１５Ａが形成され、生爪成形治具２０に係合可能に形成されている。さらに、溝１３Ａには、２箇所にねじ挿通孔１６Ａとザグリ孔１７Ａが形成され、ボルトを挿通可能に形成されている。なお、分割体１２Ａに形成される溝１３Ａやボス部１４Ａ等は、マシニングセンタや汎用のフライス盤・ボール盤等の工作機械で生爪１０に形成する際、生爪本体１１から分割される前に形成してもよく、生爪本体１１から分割した後で形成してもよい。
【００２３】
図５〜６に示すように、１２０度に分割された分割体１２（１２Ｂ）は扇形に形成されている。分割体１２Ｂには生爪成形治具２０側に装着される裏面側（図３における正面）に幅方向の中央部に沿って溝１３Ｂが形成されている。また、溝１３Ｂを間にして対向するように矩形板状のボス部１４Ｂ、１４Ｂが分割体１２Ａの裏面から突出して形成されている。ボス部１４Ｂにはセレーション１５Ｂが形成され、生爪成形治具２０に係合可能に形成されている。さらに、溝１３Ｂには、２箇所にねじ挿通孔１６Ｂとザグリ孔１７Ｂが形成され、ボルトを挿通可能に形成されている。なお、分割体１２Ｂに形成される溝１３Ｂやボス部１４Ｂ等は、マシニングセンタや汎用のフライス盤・ボール盤等の工作機械で生爪１０に形成する際、生爪本体１１から分割される前に形成してもよく、生爪本体１１から分割した後で形成してもよい。
【００２４】
生爪１０は、生爪本体１１から加工物に合わせた形状に追加工して形成されるものであって、例えば、図７（ａ）に示すように円柱状又は円筒状の加工物、図７（ｂ）に示すような矩形柱状の加工物、あるいは図７（ｃ）に示すような異形状の加工物の外形に合わせて形成される。生爪本体１１は、追加工ができるような鉄製の材料（例えば、Ｓ４５Ｃ）で形成され、分割された後の各分割体１２Ａ(又は１２Ｂ)は扇形に形成される。
【００２５】
図７（ａ）に示すような円柱状又は円筒状の加工物に合わせた生爪１０Ａでは、生爪本体１１から６０度の角度を有して分割された分割体１２Ａを３個使用して生爪成形治具２０に取り付け、加工物の外形に合わせて、中央部に真円の孔を加工する。加工された生爪１０Ａは、分割体１２Ａの中心部側が円弧状凹面部に形成されている。この加工は、生爪本体１１を、加工物を加工する旋盤１に装着したまま加工してもよく、また、別の工作機械（汎用旋盤等）で加工してから生爪成形治具２０に装着した状態で旋盤１に取り付けるようにしてもよい。
【００２６】
図７（ｂ）に示すような矩形状の加工物の外周面に合わせた生爪１０Ｂでは、生爪本体１１から１２０度の角度を有して分割された分割体１２Ｂを３個使用して生爪成形治具２０に装着する。加工された生爪１０Ｂは、分割体１２Ｂのうち２個が、矩形状の孔の１角部を含んだ形状に形成され、１個は、両角部と両角部を連接する平面部を含んだ形状に形成されている。この加工は、マシニングセンタ又は複合旋盤で生爪本体１１の中央部に矩形状の孔を加工する。加工物を加工する旋盤１が複合旋盤であれば、生爪成形治具２０に装着した状態で、そのまま複合旋盤に装着して加工してもよい。
【００２７】
図７（ｃ）に示すような略Ｌ字状に形成された異形の加工物の外周面に合わせた生爪１０Ｃでは、上述の生爪１０Ｂと同様、生爪本体１１から１２０度の角度を有して分割された分割体１２Ｂを３個使用して生爪成形治具２０に取り付ける。加工された３個の生爪１０Ｃは、加工面がそれぞれ凹凸面を有して異なる形状に形成されている。この加工は、マシニングセンタ又は複合旋盤で生爪本体１１の中央部に略Ｌ字状の孔を加工する。加工物を加工する旋盤１が複合旋盤であれば、生爪１０Ｃは、生爪成形治具２０に装着したまま旋盤１に装着して加工してもよい。
【００２８】
生爪成形治具２０は、生爪１０の成形加工を行なうために工作機械に装着して使用されるものであり、図８〜９に示すように、円板状の治具本体部２１を形成している。治具本体部２１の一方の面(以下、第１の面という)２１ａは平面上に形成されて工作機械、例えば旋盤１のチャック本体４に装着される。他方の面(以下、第２の面という)２１ｂには、放射線方向に等間隔で３個のＴ溝２２が形成され、Ｔ溝２２を間にして対向する位置に一対のボス部２３が厚み方向に突出して形成されている。
【００２９】
Ｔ溝２２は、第２の面２１ｂ側に形成される小幅溝２２ａと小幅溝２２ａより奥側に形成される広幅溝２２ｂとを有して形成されナット部材又はＴ状ナットが摺動可能に挿入される。ボス部２３には、生爪１０に形成されたセレーション１５と同様のピッチのセレーション２４が形成されている。複数のボス部２３に形成されたセレーション２４は、中心側に形成された第１番面の歯が中心位置から同一距離となるように形成されている。
【００３０】
さらに、治具本体部２１の外周面２１ｃは、工作機械（例えば、旋盤１のチャック本体４）にクランプ可能なクランプ面として形成されている。また、治具本体部２１には、第２の面２１ｂ側から第１の面２１ａ側に向かって工作機械（例えば、旋盤１の主軸台３）側にボルトを挿通するためのザグリ孔２５とボルト挿通孔２６が３箇所に形成されている。そのため、この生爪成形治具２０は、工作機械(例えば、旋盤１のチャック本体４)に治具本体部２１の外周面２１ｃがクランプされて装着されるか、工作機械(例えば、旋盤１の主軸台３)に治具本体部２１のボルト挿通孔２６から挿通されたボルトで締結して装着されるか、いずれかによって工作機械(例えば、旋盤１)に装着されることとなる。
【００３１】
また、治具本体部２１の中央部には、貫通孔２７が形成されて、生爪成形治具２０に支持された生爪１０を成形する際に、切削する刃物の移動の逃げ部を形成することとなる。
【００３２】
次に、上述のように形成された生爪１０を成形する作用及び生爪１０で加工物を加工する作用について説明する。
【００３３】
まず、図１０〜１１に示すように、分割された生爪１０(この時点においては生爪本体１１から分割された分割体１２)を生爪成形治具２０に装着する。形成されたＴ溝２２にはＴ状のナット部材２９が挿入されていて分割体１２を装着する用意がなされている。
【００３４】
生爪１０で加工物を加工する工作機械(例えば旋盤)又は生爪１０を加工する工作機械が使用中である場合には、分割体１２を生爪形成治具２０に装着する作業は外段取りで行われる。外段取りで行うことによって、分割体１２が装着された生爪形成具２０を工作機械に取り付ける作業を短時間で行うことができる。
【００３５】
加工物が、例えば、円柱又は円筒の材料で、外周面が同心状の段つき加工又は同心状の段付き孔明け加工を行なう場合には、図３に示す分割体１２Ａを、図１１に示すように、生爪成形治具２０の３等分された位置に装着する。分割体１２Ａの生爪成形治具２０に装着する際の位置決めは、生爪成形治具２０の位置決め基準位置に基づいて行われる。
【００３６】
実施形態の場合、分割された各分割体１２Ａの外周面と生爪成形治具２０の外周面２２ｃとを同一面に合わせることによって、分割体１２Ａ側のセレーション１５と生爪成形治具２０側のセレーション２４とが係合する位置に合わせられて係合する。これによって、３個の分割体１２Ａは生爪成形治具２０の中心位置に対して同心上に配置されることとなる。分割体１２Ａの位置決めがされると、分割体１２Ａのねじ挿通孔１６からボルト２８を挿入してナット部材２９に締め付けることによって生爪成形治具２０に分割体１２Ａが締結される。
【００３７】
次に、分割体１２Ａが装着された生爪成形治具２０を、旋盤１のチャック本体４に装着する。この旋盤１は、生爪１０で加工物を加工する対象の機械であっても、その他の機械であってもよい。生爪成形治具２０の第１の面２２ａをチャック本体４側に対向し、旋盤１の３個のチャック（角爪）３０を、生爪成形治具２０の外周面２２ｃに向けて移動させて生爪成形治具２０をクランプする。
【００３８】
なお、生爪成形治具２０を旋盤１に装着する場合は、主軸台３の端面に形成された雌ねじに、複数のボルトで締め付けるようにしてもよい。この場合、生爪１０が装着されていない生爪成形治具２０を旋盤１の主軸台３に締結した後、生爪１０を生爪成形治具２０に取り付けることになる。
【００３９】
そして、加工物の外周面に合わせて分割体１２Ａを、図７(ａ)のような形状(分割体１２Ａの中心部に円弧状凹面部を有する形状)となるように加工することによって生爪１０Ａが形成される。加工された生爪１０Ａは、加工物を加工する旋盤１に直接装着される。
【００４０】
図１２に示すように、生爪１０Ａは、図示しないリング部材で芯出しを行った後、旋盤１のチャック本体４に配置されているチャック３０に取り付けられる。旋盤１のチャック３０には、生爪１０Ａを位置決めする溝及び生爪１０Ａと締結するねじ部が形成されているから、生爪１０Ａのボス部１４をチャック３０の溝に嵌め込み、生爪１０Ａのねじ挿通穴１６からボルトを挿入して締め込むことによって生爪１０Ａがチャック３０に取り付けられる。旋盤１に生爪１０Ａが装着されると、加工物Ｗを生爪１０Ａでクランプして加工を順次行なう。
【００４１】
加工物Ｗが円柱状又は円筒状でなく異形である場合、つまり、図１１(ｂ)に示すように、例えば、略Ｌ字状の外周面を有するものである場合には、図５に示すような、１２０度の角度を有する扇形の分割体１２Ｂを使用する。分割体１２Ｂを生爪成形治具２０に装着する手順は、上述の分割体１２Ａを装着する場合と同様である。分割体１２Ａに異形の加工物と同様の加工を行なう場合、ミーリング加工を行なうことから、マシニングセンタ、あるいはＮＣフライス盤に装着して加工することが望ましい。
【００４２】
この場合においても、分割体１２Ｂを生爪成形治具２０に、外段取りで予め装着してあることから、マシニングセンタやＮＣフライス盤に即座に装着することができる。
【００４３】
上述のように、実施形態の生爪１０では、円板状の生爪本体１１から扇形の分割体１２を形成し、加工物Ｗの外周面に合わせてクランプ面を加工することから、加工物の外周面の多くの面をクランプすることができる。例えば、６０度の角度を有する扇形の分割体１２Ａでは、加工物Ｗの外周面の略半分をクランプすることができ、また、１２０度の角度を有する扇形の分割体１２Ｂでは、加工物Ｗの外周面の略全周面をクランプ面として形成することができる。つまり、加工物Ｗが大きな外周面を有しているものであっても、扇形の分割体１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、もともと加工する面積を有しているから、クランプ面を形成することができる。しかも加工物Ｗがどのように異形に形成されていても、扇形の分割体１２が、加工物Ｗの外周面に合わせて形成されて生爪１０となるから、加工物の外周面の多くを確実にクランプすることができる。
【００４４】
また、６０度の角度を有する分割体１２Ａを形成すれば、生爪１０は、円板状の生爪本体１１から６分割されることになり、旋盤１のチャック本体４に装着される生爪１０は３個であることから、２セット分の生爪１０を形成することができる。分割された状態で加工物Ｗの外周面に合わせて加工すれば、２種類の加工物に合わせた生爪１０を形成することができる。そのため、生爪１０を廉価に提供することができる。
【００４５】
また、分割体１２を加工物の外周面に合わせて加工する際、分割体１２を生爪成形治具２０に予め装着しておけることから、外段取りを行うことができ、加工する工作機械に即座に取り付けることができる。
【００４６】
なお、本発明のチャック装置の生爪は、上記の形態に限定するものではない。例えば、扇形に形成された分割体の形状は、外周面が円弧状でなくても、直線状であってもよく、また楕円状に形成されえていてもよい。つまり中心部から外方に向かって広がるような形状であればよい。また、分割体の角度が６０度や１２０度以外でも適用することができる。
【００４７】
さらに、生爪成形治具と分割体との位置決めとして形成されるセレーション同士による係合は、単にキー同士による係合であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一形態による生爪を形成するための旋盤を示す簡略正面図である。
【図２】生爪を形成するための生爪本体を示す平面図である。
【図３】６０度の角度を有して分割された分割体を示す平面図である。
【図４】同側面図である。
【図５】１２０度の角度を有して分割された分割体を示す平面図である。
【図６】同側面図である。
【図７】各種の生爪の形状を示す説明図である。
【図８】生爪を加工するための生爪成形治具を示す平面図である。
【図９】同側面図である。
【図１０】生爪を加工するために工作機械に装着する状態を示す簡略側面断面図である。
【図１１】同簡略正面図である。
【図１２】生爪を旋盤に取り付けた状態を示す簡略側面断面図である。
【図１３】従来の角爪で河口部をクランプする状態を示す簡略正面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１、旋盤
３、主軸台
４、チャック本体
１０、生爪
１１、生爪本体
１２、分割体
１３Ａ、１３Ｂ、溝
１４Ａ、１４Ｂ、ボス部
１５、セレーション
２０、生爪成形治具
２１、治具本体部
２２、Ｔ溝
２３、ボス部
２４、セレーション
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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