JP7278258B2 - チャック機構及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、工作物（ワーク）を把握するチャック機構及びその製造方法に関する。

チャック機構は、チャック本体と、チャック本体のおもて面に径方向に移動可能に設置され、ワークを把握する複数のジョーとを備えている。

チャック本体は、金属製の円筒形状をなしており、安全性の観点から、チャック本体おもて面の周縁部と外周面との境界部は、平面形状の面取り部を形成している（例えば、特許文献１）。

特開２０１４－１７２１７２号公報

しかしながら、境界部に平面形状の面取り部を設けたとしても、小さい寸法の面取り部の場合、面取り部自体がまだ鋭い。一方、大きい寸法の面取り部の場合でも、両隅の角部が鋭くなっている。よって、チャック機構は、手作業にて交換取付する場合があり、その場合、面取り部に当たって怪我等をするおそれもある。

そこで、本願発明者等は、より安全性を高めるために、境界部に曲面形状の面取り部を設けることに注目した。

しかしながら、チャック機構の製造工程において、一般的に成形加工工程を行った後に、仕上げ加工工程が行われる。その際、曲面形状の面取り部は成形加工工程で形成されるが、成形加工工程から、仕上げ加工工程に移行する際、別の機械に載せ換えて行うことが一般的である。すなわち、加工段取り時の再取付けによって、微少なワークの芯ズレや微少量の傾きなどによる位置決めズレ量が発生することは避けられない。そして、そのような状態で仕上げ加工工程に移行するため、曲面形状の面取り部とチャック本体のおもて面、または曲面形状の面取り部と外周面との境界線が、場所によって大きなズレが生じてしまう。例えば、チャック本体のおもて面における仕上げ加工面と曲面形状の面取り部との境界線が、チャック本体の中心に対して偏心してしまうことがある。また、チャック本体の外周面における仕上げ加工面と曲面形状の面取り部との境界線が、チャック本体の軸方向に対して斜めになってしまうことがある。

このように、チャック本体のおもて面及び外周面における仕上げ加工面と曲面形状の面取り部との境界線が、再取付け時による微少な位置決めズレ量であっても、場所によっては大きなズレが生じてしまい、境界線のズレが外観上目立ってしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、安全性を向上させるための面取り部を形成しても、外観が損なわれることを回避することができるチャック機構及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明によれば、チャック本体を備えたチャック機構であって、前記チャック本体は、おもて面と、第１面取り部と、外周面と、溝部とを有し、前記おもて面には、ワークを把握するジョーが設置され、第１面取り部は、曲面状に形成され、且つ、第１面取り部は、前記おもて面における周縁部と前記外周面との間に形成され、前記溝部は、第１溝部を有し、第１溝部は、第１面取り部の前記おもて面側に形成され、且つ、第１溝部は、前記チャック本体の周方向に沿って延び、リング状をなしているチャック機構が提供される。

好ましくは、前記溝部は、第２溝部を有し、第２溝部は、第１面取り部の前記外周面側に形成され、且つ、第２溝部は、前記周方向に沿って延び、リング状をなしている、チャック機構が提供される。
好ましくは、第１面取り部及び前記溝部は、前記チャック本体の成形加工面からなり、
前記おもて面及び前記外周面は、仕上げ加工面からなる、チャック機構が提供される。
好ましくは、前記チャック本体は、裏面と、第２面取り部とを有し、前記裏面は、前記チャック本体において、前記おもて面とは反対側に形成され、第２面取り部は、曲面状に形成され、且つ、前記裏面における周縁部と前記外周面との間に形成され、前記溝部は、第３及び第４溝部を有し、第３溝部は、第２面取り部の前記裏面側に形成され、且つ、前記周方向に沿って延び、リング状をなし、第４溝部は、第２面取り部の前記外周面側に形成され、且つ、前記周方向に沿って延び、リング状をなしている、チャック機構が提供される。
好ましくは、前記溝部は、断面視で円弧状またはＶ字状をなしている、チャック機構が提供される。
実施形態の別の観点によれば、チャック本体のおもて面に、ワークを把握するジョーが設置されたチャック機構の製造方法であって、前記チャック本体の前記おもて面における周縁部と前記チャック本体の外周面との間の部分を成形加工して、該部分に曲面形状の面取り部を形成する成形加工工程と、前記成形加工工程の後、前記おもて面及び前記外周面を、仕上げ加工する仕上げ加工工程と、を備え、前記成形加工工程は、形成された前記面取り部に溝部を形成する工程を含み、前記溝部を形成する工程において、前記溝部は、前記面取り部の前記おもて面側に形成され、且つ、前記チャック本体の周方向に沿って延び、リング状をなすように形成される、チャック機構の製造方法が提供される。
好ましくは、前記溝部は、断面視で円弧状またはＶ字状に形成されている、チャック機構の製造方法が提供される。

本発明によれば、第１溝部は、第１面取り部のおもて面側に形成され、且つ、第１溝部は、チャック本体の周方向に沿って延び、リング状をなしている。チャック本体にはこのような第１溝部が形成されているので、おもて面と第１溝部との接続位置（境界線）が尖る。ここで、おもて面の仕上げ加工がなされたときに、おもて面と第１溝部との接続位置のズレ方向は、おもて面に直交する方向と、おもて面の径方向とに分けられる。本発明では、おもて面と第１溝部との接続位置が尖るので、おもて面の径方向における当該接続位置のズレ量が小さくなる。換言すると、おもて面と第１溝部との接続位置が尖るので、おもて面の仕上げ加工前後において、おもて面と第１溝部との接続位置（境界線）がズレることが抑制される。このように、本発明によれば、安全性の向上のための第１面取り部がチャック本体に形成されていても、仕上げ加工前後において、おもて面と第１溝部との接続位置（境界線）がズレることが抑制され、その結果、チャック本体の外観が損なわれることが回避される。

従来の一般的なチャック機構の構成を模式的に示した斜視図である。 チャック本体のおもて面における周縁部と、チャック本体の外周面との境界部付近を拡大した側面図で、境界部に曲面形状の面取り部を形成した状態を示した図である。 図２に示した面取り部を形成した後、チャック本体のおもて面を仕上げ加工した状態を示した図である。 仕上げ加工後におけるチャック本体のおもて面と面取り部との境界線を示した正面図である。 仕上げ加工後におけるチャック本体の外周面と面取り部との境界線を示した斜視図である。 本発明の一実施形態におけるチャック機構において、チャック本体のおもて面における周縁部と、チャック本体の外周面との境界部付近を拡大した側面図である。 本実施形態におけるチャック機構において、チャック本体のおもて面を仕上げ加工した状態を示した拡大図である。 本実施形態におけるチャック機構の構成を模式的に示した斜視図である。 図８に示したチャック機構を、トップジョー側から見た正面図である。 図８に示したチャック機構の部分側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

図１は、従来の一般的なチャック機構の構成を模式的に示した斜視図である。

図１に示すように、チャック機構１は、チャック本体１０と、チャック本体１０のおもて面１１に、径方向に移動可能に設置された複数のマスタージョー２０と、各マスタージョー２０のおもて面に、着脱自在に取り付けられるトップジョー３０とを備えている。

チャック本体１０は、金属製の円筒形状をなしている。チャック本体１０のおもて面１１における周縁部とチャック本体１０の外周面１２との境界部１３は、寸法の小さい平面形状の面取り部が形成されて尖っている。

図２は、チャック本体１０のおもて面１１における周縁部と、チャック本体１０の外周面１２との境界部１３付近を拡大した側面図で、境界部１３に曲面形状の面取り部（以下、単に「面取り部」という）４０を形成した状態を示している。ここで、符号Ｐは、チャック本体のおもて面１１及び外周面１２と、面取り部４０との境界線を示す。

上述したように、チャック機構の製造工程において、面取り部４０は、成形加工工程で形成され、その後、仕上げ加工工程で、チャック本体のおもて面１１及び外周面１２の仕上げ加工が行われる。その際、成形加工工程から、仕上げ加工工程に移行する際、別の機械に載せ換えて行うことが一般的であるため、チャック本体の再取付けによって、微少な芯ズレや微少量の傾きなどが原因で、仕上げ加工にズレが発生することは避けられない。

図３は、仕上げ加工にズレが発生したときに、チャック本体のおもて面１１と面取り部４０との境界線Ｐにズレが生じてしまう状態を説明した拡大図である。ここでは、チャック本体の再取付け時における微少な芯ズレによって、チャック本体のおもて面の仕上げ加工面１１、１１'に、僅かな仕上げ加工ズレＤが発生した場合を例示する。

図３に示すように、仕上げ加工ズレＤが僅かであっても、チャック本体のおもて面１１と面取り部４０との境界線Ｐ、Ｑには、大きなズレＬ１が発生してしまう。これは、チャック本体のおもて面１１の仕上げ加工面が、境界線近傍における面取り部４０の接線と、ほぼ平行であるためである。

このような大きなズレＬ１は、チャック本体の外周面１２と面取り部４０との境界線においても発生する。また、このような大きなズレＬ１は、チャック本体の再取付け時における微少量の傾きによっても発生する。

その結果、図４に示すように、仕上げ加工後におけるチャック本体１０のおもて面１１と面取り部４０との境界線Ｑ１が、チャック本体１０の中心Ｏに対して偏心するという問題が生じる。また、図５に示すように、仕上げ加工後におけるチャック本体１０の外周面１２と面取り部４０との境界線Ｑ２が、チャック本体１０の軸方向に対して斜めになるという問題が生じる。なお、図５では、仕上げ加工後におけるチャック本体１０のおもて面１１と面取り部４０との境界線Ｑ１は、図４における中心Ｏに対して、偏心していない状態を示している。

このように、チャック本体１０のおもて面１１及び外周面１２における仕上げ加工面と、面取り部４０との境界線Ｑ１、Ｑ２の位置が、場所によって大きなズレが生じると、境界線Ｑ１、Ｑ２の位置ズレが目立ってしまい、外観上好ましくない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。以下、図面を参照しながら、本発明におけるチャック機構の構成を説明する。

図６は、本発明の一実施形態におけるチャック機構において、チャック本体１０のおもて面１１における周縁部と、チャック本体１０の外周面１２との境界部付近を拡大した側面図である。

図６に示すように、チャック本体１０のおもて面１１における周縁部と、チャック本体１０の外周面１２との境界部に、曲面形状の面取り部４０が形成されている。なお、面取り部４０は、成形加工により形成された面（成形加工面）になっている。また、チャック本体１０のおもて面１１、及び外周面１２は、面取り部４０が形成された後、仕上げ加工が施された面（仕上げ加工面）になっている。

本実施形態では、面取り部４０において、チャック本体１０のおもて面１１側、及びチャック本体１０の外周面１２側に、それぞれ、溝部５０Ａ、５０Ｂが設けられている。すなわち、チャック本体１０のおもて面１１及び外周面１２は、それぞれ、溝部５０Ａ、５０Ｂを介して、面取り部４０と繋がっている。なお、溝部５０Ａ、５０Ｂは、それぞれ、周方向に沿ってリング状に形成されている。また、溝部５０Ａ、５０Ｂは、面取り部４０と同様に、成形加工工程において形成される。チャック本体１０のおもて面１１側の面取り部４０は、第１面取り部に対応している。また、チャック本体１０のおもて面１１側の溝部５０Ａは第１溝部に対応し、チャック本体１０のおもて面１１側の溝部５０Ｂは第２溝部に対応している。

本実施形態において、溝部５０Ａ、５０Ｂは、チャック本体１０のおもて面１１及び外周面１２と繋がっているため、チャック本体１０のおもて面１１と溝部５０Ａとの境界、及びチャック本体１０の外周面１２と溝部５０Ｂとの境界に、それぞれ境界線が表れる。

図７は、本実施形態において、図３に示したのと同様に、仕上げ加工にズレが発生したときの、チャック本体のおもて面１１と溝部５０Ａとの境界線のズレを示した拡大図である。ここでは、チャック本体の再取付け時における微少な芯ズレによって、チャック本体のおもて面の仕上げ加工面１１、１１'に、僅かな仕上げ加工ズレＤが発生した場合を例示する。

図７に示すように、仕上げ加工ズレＤが発生しても、チャック本体のおもて面１１と溝部５０Ａとの境界線Ｐ、Ｑには、僅かなズレＬ２しか発生していない。具体的には、境界線Ｐから境界線Ｑへのズレ量は、おもて面１１に直交する方向のズレと、おもて面の径方向のズレ（ズレＬ２に対応）とに分けられる。従来の構成を示す図３と、実施形態の構成を示す図７とを比較したときに、実施形態では、おもて面の径方向のズレ（ズレＬ２に対応）が抑制される。このような効果が得られるのは、チャック本体のおもて面１１の仕上げ加工面と溝部５０Ａとの接続部分が尖るためである。換言すると、チャック本体のおもて面１１の仕上げ加工面と、境界線近傍における溝部５０Ａの接線（ＰとＱを結ぶ線）とのなす角度が大きくなっているためである。

なお、図７に示すように、面取り部４０と溝部５０Ａとにも境界線Ｒが表れるが、この境界線Ｒの位置が、仕上げ加工における最大ズレに相当する面Ｓよりも下方（仕上げ方向側）になるようにすることが好ましい。これにより、境界線Ｒは、仕上げ加工がされないため、境界線Ｒにズレが発生するのを回避することができる。

同様に、仕上げ加工ズレＤが発生しても、チャック本体の外周面１２と溝部５０Ｂとの境界線には、僅かなズレしか発生しない。また、チャック本体の再取付け時における微少量の傾きによって、仕上げ加工ズレが発生しても、チャック本体の外周面１２と溝部５０Ｂとの境界線には、僅かなズレしか発生しない。

本実施形態によれば、チャック本体１０のおもて面１１における周縁部と、チャック本体１０の外周面１２との境界部に、曲面形状の面取り部４０を設けるとともに、面取り部４０において、チャック本体１０のおもて面１１側、及びチャック本体１０の外周面１２側に、それぞれ、周方向に沿ってリング状の溝部５０Ａ、５０Ｂを設けることによって、チャック本体１０のおもて面１１及び外周面１２を仕上加工する際、仕上げ加工ズレが発生しても、チャック本体１０のおもて面１１及び外周面１２と、溝部５０Ａ、５０Ｂとの境界線に大きなズレが発生するのを抑制することができる。そのため、かかる境界線が、正面視において、チャック本体１０の中心に対して偏心したり、あるいは、側面視において、チャック本体１０の軸方向に対して斜めになって、外観上目立ってしまったりするという問題を解消することができる。その結果、安全、かつ、外観形状に優れた面取り部を有するチャック本体１０を備えたチャック機構１を提供することができる。

なお、本実施形態において、溝部５０Ａ、５０Ｂの形状は特に限定されないが、図７に示すように、断面視で円弧状またはＶ字状をなしていることが好ましい。これにより、溝部５０Ａとおもて面１１との境界部、及び、溝部５０Ｂと外周面１２との境界部には、鋭い角が形成されなくなる。また、それによって、切粉がひっかかりにくくなる。さらに外観上も美しくなる。

なお、「円弧状」には、「楕円弧状」も含み、また、「Ｖ字状」には、溝部５０Ａとおもて面１１との境界部、及び、溝部５０Ｂと外周面１２との境界部が、Ｒ形状になっているものも含む。

図８は、本実施形態におけるチャック機構の構成を模式的に示した斜視図である。

図８に示すように、本実施形態におけるチャック機構１は、チャック本体１０と、チャック本体１０のおもて面１１に、径方向に移動可能に設置された複数のマスタージョー２０と、各マスタージョー２０のおもて面に、着脱自在に取り付けられるトップジョー３０とを備えている。

チャック本体１０は、金属製の円筒形状をなしており、チャック本体１０のおもて面１１における周縁部と、チャック本体１０の外周面１２との境界部に、曲面形状の面取り部４０が設けられている。そして、面取り部４０には、図６に示したように、チャック本体１０のおもて面１１側、及びチャック本体１０の外周面１２側に、それぞれ、周方向に沿ってリング状の溝部５０Ａ、５０Ｂが設けられている。

図９は、図８に示したチャック機構１を、トップジョー３０側から見た正面図である。

図９に示すように、チャック機構１の外観を正面視したとき、チャック本体１０のおもて面１１の周縁部に、リング状の溝部５０Ａが視認されるが、チャック本体１０のおもて面１１と溝部５０Ａとの境界線が、場所によって大きくズレるようなことはない。そのため、かかる境界線が、チャック本体１０の中心に対して偏心して、外観上目立ってしまうということはない。

図１０は、図８に示したチャック機構１の部分側面図である。

図１０に示すように、チャック機構１の外観を側面視したとき、チャック本体１０の外周面１２の端部に、リング状の溝部５０Ｂが視認されるが、チャック本体１０の外周面１２と溝部５０Ｂとの境界線が、場所によって大きくズレるようなことはない。そのため、かかる境界線が、チャック本体１０の軸方向に対して斜めになって、外観上目立ってしまうということはない。

なお、本実施形態では、チャック本体１０の裏面１４における周縁部と、チャック本体１０の外周面１２との境界部にも、曲面形状の面取り部４０を設け、この面取り部４０において、チャック本体１０の裏面１４側、及びチャック本体１０の外周面１２側に、それぞれ、周方向に沿ってリング状の溝部５０Ａ、５０Ｂを設けている。チャック本体１０の裏面１４側の面取り部４０は、第２面取り部に対応している。また、チャック本体１０の裏面１４側の溝部５０Ａは第３溝部に対応し、チャック本体１０の裏面１４側の溝部５０Ｂは第４溝部に対応している。なお、チャック本体１０の裏面１４は、外観視される場面が少ないため、溝部５０Ａを設けなくてもよい。

本実施形態によれば、チャック本体１０のおもて面１１（さらには裏面１４）における周縁部と、チャック本体１０の外周面１２との境界部に、曲面形状の面取り部４０を設けるとともに、面取り部４０において、チャック本体１０のおもて面１１（さらには裏面１４）側、及びチャック本体の外周面１２側に、それぞれ、周方向に沿ってリング状の溝部５０Ａ、５０Ｂを設けることによって、安全、かつ、外観形状に優れた面取り部を有するチャック本体１０を備えたチャック機構１を提供することができる。

また、本実施形態におけるチャック機構１は、以下の方法により製造することができる。

まず、チャック本体１０のおもて面１１における周縁部と、チャック本体１０の外周面１２との境界部に、曲面形状の面取り部４０を成形する。なお、面取り部４０の形成は、チャック本体１０のおもて面１１及び外周面１２の成形加工（仕上げ代を残した荒加工）を行う成形加工工程において行われる。

次に、成形加工工程の後、チャック本体１０のおもて面１１及び外周面１２を、仕上げ加工する（仕上げ加工工程）。

本実施形態では、成形加工工程において、図６に示すように、面取り部４０の両端部（チャック本体１０のおもて面１１側、及びチャック本体１０の外周面１２側）に、周方向に沿って、リング状の溝部５０Ａ、５０Ｂを形成する。

なお、溝部５０Ａ、５０Ｂは、断面視で円弧状又はＶ字状に形成することが好ましい。ここで、「円弧状」には、「楕円弧状」も含み、また、「Ｖ字状」には、溝部５０Ａとおもて面１１、及び、溝部５０Ｂと外周面１２との境界部が、Ｒ形状になっているものも含む。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記の実施形態において、面取り部４０は、曲面形状をなしていれば、その具体的な形状は特に限定されない。例えば、断面視で、円弧状または楕円弧状であってもよい。

また、本実施形態において、成形加工は、旋削加工、マシニング加工、プレス加工、三次元造形、型成形等を含むものである。また、仕上げ加工は、高精度切削加工、研削加工、研磨加工等を含むものである。

また、上記の各図において表した寸法は、説明を分かりやすくするために、適宜、変更したもので、実際の寸法を表すものではない。

本実施形態では、チャック本体１０のおもて面１１側の面取り部４０（第１面取り部）には、溝部５０Ａ（第１溝部）と溝部５０Ｂ（第２溝部）の両方が形成されている形態を説明したが、これに限定されるものではない。チャック本体１０のおもて面１１側の面取り部４０（第１面取り部）には、溝部５０Ａ（第１溝部）のみが形成されていてもよい。この場合にも、実施形態で奏する効果に対応する効果を得ることができる。

１ チャック機構
１０ チャック本体
１１ チャック本体のおもて面
１２ チャック本体の外周面
１４ チャック本体の裏面
２０ マスタージョー
３０ トップジョー
４０ 面取り部
５０Ａ、５０Ｂ 溝部

Claims (7)

1. チャック本体を備えたチャック機構であって、
   前記チャック本体は、おもて面と、第１面取り部と、外周面と、溝部とを有し、
   前記おもて面には、ワークを把握するジョーが設置され、
   第１面取り部は、曲面状に形成され、且つ、第１面取り部は、前記おもて面における周縁部と前記外周面との間に形成され、
   前記溝部は、第１溝部を有し、
   第１溝部は、第１面取り部の前記おもて面側に形成され、且つ、第１溝部は、前記チャック本体の周方向に沿って延び、リング状をなしている、チャック機構。
2. 請求項１に記載のチャック機構であって、
   前記溝部は、第２溝部を有し、
   第２溝部は、第１面取り部の前記外周面側に形成され、且つ、第２溝部は、前記周方向に沿って延び、リング状をなしている、チャック機構。
3. 請求項１又は請求項２に記載のチャック機構であって、
   第１面取り部及び前記溝部は、前記チャック本体の成形加工面からなり、
   前記おもて面及び前記外周面は、仕上げ加工面からなる、チャック機構。
4. 請求項１～請求項３の何れか１つに記載のチャック機構であって、
   前記チャック本体は、裏面と、第２面取り部とを有し、
   前記裏面は、前記チャック本体において、前記おもて面とは反対側に形成され、
   第２面取り部は、曲面状に形成され、且つ、前記裏面における周縁部と前記外周面との間に形成され、
   前記溝部は、第３及び第４溝部を有し、
   第３溝部は、第２面取り部の前記裏面側に形成され、且つ、前記周方向に沿って延び、リング状をなし、
   第４溝部は、第２面取り部の前記外周面側に形成され、且つ、前記周方向に沿って延び、リング状をなしている、チャック機構。
5. 請求項１～請求項４の何れか１つに記載のチャック機構であって、
   前記溝部は、断面視で円弧状またはＶ字状をなしている、チャック機構。
6. チャック本体のおもて面に、ワークを把握するジョーが設置されたチャック機構の製造方法であって、
   前記チャック本体の前記おもて面における周縁部と前記チャック本体の外周面との間の部分を成形加工して、該部分に曲面形状の面取り部を形成する成形加工工程と、
   前記成形加工工程の後、前記おもて面及び前記外周面を、仕上げ加工する仕上げ加工工程と、を備え、
   前記成形加工工程は、形成された前記面取り部に溝部を形成する工程を含み、
   前記溝部を形成する工程において、前記溝部は、前記面取り部の前記おもて面側に形成され、且つ、前記チャック本体の周方向に沿って延び、リング状をなすように形成される、チャック機構の製造方法。
7. 請求項６に記載のチャック機構の製造方法であって、
   前記溝部は、断面視で円弧状またはＶ字状に形成されている、チャック機構の製造方法。

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