WO2019021513A1

WO2019021513A1 - チャック

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Publication number: WO2019021513A1
Application number: PCT/JP2018/004476
Authority: WO
Inventors: 民和西宮
Original assignee: 株式会社北川鉄工所
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-01-31
Also published as: JP7197300B2; US10864579B2; US20200215622A1; KR102515361B1; TW201908035A; CN110997200B; CN110997200A; KR20200033905A; JP2019022934A; TWI752181B

Abstract

ジョー２は、セレーション２２ａを有するマスタージョー２０と、Ｔナット３０に締結されてセレーション５３ａを有するトップジョー５０とを有している。支持溝２３は、鍵部３０ｂと嵌合する第１鍵溝部２４を有し、トップジョー５０は、鍵部３０ｂの突端部分と嵌合する第２鍵溝部５４を有している。第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の各々と鍵部３０ｂとの間に隙間が存在している。第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方に対して、鍵部３０ｂが傾くか捩られる。

Description

チャック

　本発明は、旋盤等での機械加工時に工作物（ワーク）を支持するチャックに関し、その中でも特に、芯出し後にトップジョーを着脱しても芯出し精度が高精度に維持できる技術に関する。

　旋盤等でワークを回転させながら切削等の機械加工を行う際には、ワークを、高精度に芯出しした状態（ワークの中心が加工の回転軸に一致した状態）で強固に支持する必要がある。そのようなワークを支持する装置として、一般に、チャックが用いられている。

　ワークを支持するために、チャックの正面には、径方向にスライドする複数のジョーが放射状に配置されている。ジョーは、チャックの本体に設けられて径方向にスライドするマスタージョーと、マスタージョーにボルト等で着脱可能に取り付けられてワークを支持するトップジョーと、で構成されている。

　マスタージョーとトップジョーとが互いに密接し合う各々の当接面には、セレーション（断面が鋸歯状の連続した凹凸）が、周方向に延びるように形成されている。そして、これらセレーションが互いに噛み合って密接することにより、トップジョーがマスタージョーに取り付けられた時、トップジョーは、マスタージョーに対して径方向に高精度に位置決めされた状態で、強固に固定されるようになっている。

　ところが、トップジョーは、芯出し後に着脱される場合がある。いったんトップジョーをマスタージョーから取り外すと、僅かではあるが、マスタージョーに対してトップジョーが、セレーションに沿って周方向に位置ずれしてしまうという問題があった。このような芯ズレ（ワークの中心が加工の回転軸に一致しない状態）が発生すると、再度、面倒で高度な技量を要する芯出し作業が必要になる。

　このような問題解決を目的とした先行技術の一つに、特許文献１がある。

　特許文献１では、ボルトとボルト穴との公差に起因して発生する周方向の位置ずれを防止するため、セレーションが形成されたマスタージョーの当接面に、周方向とは異なる方向に延びて突出するレールを設けると共に、セレーションが形成されたトップジョーの当接面に、そのレールが嵌合するレール溝を設けている。

　そうすることで、マスタージョーにトップジョーを取り付けた時、セレーションと、レール及びレール溝との両者による噛み合わせにより、マスタージョーに対して、トップジョーを周方向にも位置決めして固定できるようにしている。

特開２０１４－１５５９９２号公報

　特許文献１の方法によれば、芯出し後にトップジョーを着脱しても芯出し精度を高精度に維持できるようになる。しかし、マスタージョーに対してトップジョーが周方向に位置ずれする要因は、ボルトとボルト穴との公差だけではないため、改善の余地がある。

　この点、図１を用いて説明すると、トップジョー１００は、マスタージョー１０１に、Ｔナット１０２を介して取り付けられる。Ｔナット１０２は、略Ｔ状の断面形状を有する角柱状の部材からなり、幅の広い基部と幅の狭い脚部とを有している。マスタージョー１０１の当接面１０１ａには、断面形状が略逆Ｔ状のキー溝１０３が長手方向に延びるように形成されている。すなわち、キー溝１０３は、幅の広い幅広部と幅の狭い幅狭部とを有している。このキー溝１０３に、Ｔナット１０２が、脚部の突端部分を、当接面１０１ａから突出させた状態で挿入されている。

　そして、トップジョー１００の当接面１００ａには、断面矩形の嵌合溝１０４が長手方向に延びるように形成されており、この嵌合溝１０４に、脚部の突端部分が、嵌め入れられる。そうして、Ｔナット１０２の脚部が、幅狭部及び嵌合溝の両方に嵌合することで、トップジョー１００は、マスタージョー１０１に対して回転不能に位置決めされる。

　脚部と幅狭部との間には、マスタージョー１０１にＴナット１０２を挿入するために、そして、脚部と嵌合溝との間には、脚部にトップジョー１００を嵌め込むために、これらの間には必ず隙間ｓが存在する。

　従って、これら双方の隙間ｓによっても、トップジョー１００は、マスタージョー１０１に対して周方向に位置ずれする。例えば、図１に白抜き矢印で示すように、最大では、両方の隙間ｓの総和した分の隙間Ｓ（位置ずれ）が発生するため、各々の隙間ｓの大きさは僅かであっても無視できない。

　更に、特許文献１の方法の場合、セレーションと異なる方向にレールやレール溝を形成するので、僅かな角度のズレも問題になる。そのため、極めて高い精度でレールやレール溝を設ける必要があり、構造が複雑化するうえ、工数が増加する欠点がある。

　そこで本発明の目的は、簡素な構造で、芯出し後にトップジョーを着脱しても芯出し精度が高精度に維持できるチャックを提供することにある。

　本発明は、ワークの中心が回転軸と一致するように、径方向にスライドして前記ワークを支持する複数のジョーをチャック本体の正面に有するチャックに関する。

　前記ジョーは、前記チャック本体に組み付けられて、セレーションが周方向に延びるように形成された被当接面を、前記チャック本体の正面側に有するマスタージョーと、径方向に延びるように前記被当接面に形成された支持溝に、回転軸方向への抜け出しが不能な状態で挿入される連結部材と、前記連結部材に回転軸方向から締結されることによって前記被当接面に密着するセレーションが形成された当接面を有し、前記マスタージョーに着脱可能に取り付けられてワークを支持するトップジョーと、を有している。

　前記連結部材は、前記支持溝に沿って延びる抜止部と、前記抜止部よりも狭い幅で当該抜止部に従って延びる鍵部と、を有し、前記支持溝は、前記鍵部の突端部分を前記被当接面から突出させた状態で、当該鍵部と嵌合する第１鍵溝部と、前記抜止部を収容する抜止規制部と、を有している。前記トップジョーは、前記当接面に形成されて前記鍵部の突端部分と嵌合する第２鍵溝部を有している。

　そして、前記第１鍵溝部及び前記第２鍵溝部の各々と前記鍵部との間には、隙間が存在し、前記当接面と前記被当接面とが密着することにより、前記第１鍵溝部及び前記第２鍵溝部の双方に対して、前記鍵部が傾くか捩られるように構成されている。

　すなわち、このチャックの基本的な構造については従来品と同様である。具体的には、回転軸方向への抜け出しが不能な状態で、マスタージョーの被当接面に形成されている支持溝に挿入される連結部材に、回転軸方向から締結することにより、トップジョーはマスタージョーに固定される。チャック本体に組み付けられているマスタージョーの被当接面にはセレーションが周方向に延びるように形成されており、トップジョーの当面にもセレーションが形成されている。

　従って、当接面と被当接面とが密着すれば、トップジョーは、セレーションによって径方向に正確に位置決めした状態で固定できる。

　そして、このチャックの場合、従来品と異なり、ジョーを構成しているマスタージョー、連結部材、及びトップジョーの構造に改良が施されている。具体的には、当接面と被当接面とが密着することにより、第１鍵溝部及び第２鍵溝部の双方に対して、鍵部が、傾くか捩られる、換言すれば、第１鍵溝部及び第２鍵溝部の各々から鍵部を逆向きに回すように作用する、ように構成されている。

　鍵部が、第１鍵溝部及び第２鍵溝部の双方に対して傾けば、第１鍵溝部及び第２鍵溝部の各々と鍵部との間に存在する隙間が小さくなる。従って、トップジョーがマスタージョーに対して周方向に位置ずれを生じるスペースが小さくなるので、芯出し後にトップジョーを着脱しても、芯出し精度を高精度に維持できるようになる。ジョーの一部を改良するだけでよいため、複雑で高コストな改良は不要であり、従来品をベースに簡素な構造の改良で実現できる。

　前記チャックはまた、前記当接面と前記被当接面とが密着することにより、前記第１鍵溝部及び前記第２鍵溝部の双方に対して、前記鍵部が傾くか捩られて接触するように構成さている、としてもよい。

　前記チャックはまた、前記トップジョーが、前記連結部材よりも変形し易い軟質材からなる場合には、前記当接面と前記被当接面とが密着することにより、前記第２鍵溝部に前記鍵部が捩られて食い込むように構成されている、としてもよい。

　前記チャックはまた、前記第１鍵溝部及び前記第２鍵溝部の少なくともいずれか１つが、前記セレーションに対して傾いた方向に延びている、としてもよい。

　前記チャックはまた、前記鍵部は、前記第１鍵溝部に嵌合する第１鍵部と、前記第２鍵溝部に嵌合する第２鍵部と、を有し、前記第１鍵部と前記第２鍵部とが互いに傾いた方向に延びている、としてもよい。

　前記チャックはまた、前記鍵部は、前記第１鍵溝部に嵌合する第１鍵部と、前記第２鍵溝部に嵌合する第２鍵部と、を有し、前記第１鍵部は、その長手方向における両側部において、長手方向の異なる位置から逆向きに張り出した一対の第１張出部を有し、前記第２鍵部は、その長手方向における両側部において、長手方向の異なる位置から逆向きに張り出した一対の第２張出部を有し、前記第１張出部の一方を含む前記第１鍵部の幅は、前記第１鍵溝部よりも小さく、かつ、前記第１張出部の双方を含む前記第１鍵部の最大幅は、前記第１鍵溝部よりも大きく形成され、前記第２張出部の一方を含む前記第２鍵部の幅は、前記第２鍵溝部よりも小さく、かつ、前記第２張出部の双方を含む前記第２鍵部の最大幅は、前記第２鍵溝部よりも大きく形成されている、としてもよい。

　前記チャックはまた、一対の前記第２張出部は、前記第２鍵部の長手方向の両端部における対角部位の一方から側方に張り出している、としてもよい。

　前記チャックはまた、一対の前記第１張出部が、前記第２張出部の各々と逆向きに、前記第１鍵部の長手方向の端部から張り出している、としてもよい。

　前記チャックはまた、一方の前記第１張出部は、その長手方向の端部から側方に張り出し、他方の前記第１張出部は、その長手方向の中間部から側方に張り出し、かつ、一方の前記第２張出部は、その長手方向の端部から側方に張り出し、他方の前記第２張出部は、その長手方向の中間部から側方に張り出している、としてもよい。

　本発明のチャックによれば、簡素な構造でありながら、芯出し後にトップジョーを着脱しても、芯出し精度を高精度に維持できるようになる。

マスタージョーに対してトップジョーが周方向に位置ずれする要因を説明する図である。実施形態のチャックを示す概略図である。図２における矢印Ｘから見たチャックの要部を示す概略図である。トップジョーの背面側を示す概略斜視図である。チャックの位置決め機構を説明する図である。改良Ｔナットを示す概略斜視図である。位置決め機構の別形態を説明する図である。第２改良Ｔナットを示す概略斜視図である。図８における矢印Ｙ－Ｙ線での概略断面図である。図８における矢印Ｚ－Ｚ線での概略断面図である。改良Ｔナットの応用例（第２改良Ｔナット）を説明する図である。第２改良Ｔナットの変形例を示す概略図である。第２改良Ｔナットの変形例を示す概略図である。第２改良Ｔナットの変形例を示す概略図である。第２改良Ｔナットの変形例を示す概略図である。第２改良Ｔナットの変形例を示す概略図である。第２改良Ｔナットの変形例を示す概略図である。第２改良Ｔナットの変形例を示す概略図である。

　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。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

　＜チャックの基本的構成＞
　図２に、本発明を適用したチャック１を例示する。図２に示すように、チャック１は、厚みの大きな円盤状の外観を有するチャック本体１ａを備えている。チャック本体１ａは、その正面が回転軸Ｊｒに直交するように、その背面側が旋盤等の工作機械に固定されて用いられる。以下の説明で方向を示す際、適宜、この向きに従って正面側、背面側、回転軸方向（回転軸Ｊｒが延びる方向）、周方向（回転軸Ｊｒの回りの方向）、径方向（回転軸Ｊｒを中心とするその半径の方向）等を用いる。

　チャック本体１ａの正面は、平坦面となっており、その中央に円形の開口１ｂが形成されている。チャック本体１ａの正面には、工作物（ワーク）を支持する複数（少なくとも２つ以上あればよいが、本実施形態では３つ）のジョー２が放射状に等間隔で配置されている。

　本実施形態のチャック１の場合、旋盤等によって加工が行われる際には、各ジョー２が径方向内側に、径方向に延びるスライド軸Ｊｓに沿ってスライドする。そうすることで、チャック本体１ａの正面の中央部に配置されたワークが、各ワーク支持部５１によって強固に把持される。そうして、ワークの中心が回転軸Ｊｒと一致するように芯出しが行われた後、ワークを回転しながら、ワークに切削等の加工が行われる。

　各ジョー２は、チャック本体１ａに、径方向にスライド可能に組み付けられたマスタージョー２０と、マスタージョー２０に挿入されるＴナット３０（連結部材の一例）と、ボルト４０による締結により、Ｔナット３０を介してマスタージョー２０に着脱可能に取り付けられるトップジョー５０とで構成されている。

　（マスタージョー２０）
　チャック本体１ａの正面には、その開口１ｂの周囲から径方向外側に等間隔で放射状に３つのスライド溝３が形成されている。マスタージョー２０は、チャック本体１ａを構成する部品として、これらスライド溝３の各々に組み付けられている。

　図３にも示すように、各マスタージョー２０は、細長い矩形の被当接面２２を正面側に有する角柱状の基部２１ａと、基部２１ａの背面側から両側に張り出した一対の鍔部２１ｂ，２１ｂとを有し、横断面が略Ｔ形状をした硬質な金属部材からなる。各スライド溝３は、マスタージョー２０に対応した略逆Ｔ形状の横断面を有している。各マスタージョー２０は、被当接面２２をチャック本体１ａの正面側に露出させた状態で、径方向に延びるようにスライド溝３に嵌合されている。

　図示しないが、チャック本体１ａには、回転軸方向にスライドするプランジャーが内蔵されている。そのプランジャーのスライドに連動して、各マスタージョー２０が、スライド軸Ｊｓに沿って径方向にスライドするように構成されている。マスタージョー２０は、チャック本体１ａに組み付けられているため、径方向にスライドしても、周方向には、ほとんどずれ動くことがないように設計されている。

　被当接面２２は、回転軸Ｊｒと平行な軸（ジョー中心軸Ｊｚともいう）に直交する平坦面からなる。被当接面２２には、セレーション２２ａが設けられている。セレーション２２ａは、公知の鋸歯状の噛み合わせ構造であり、横断面形状が連続した略三角形の凹凸からなる一群の線状凸部及び線状凹部で構成されている。被当接面２２には、このセレーション２２ａが、周方向に延びるように、被当接面２２の幅方向（短辺側の方向）と平行に形成されている。

　被当接面２２の幅方向の中央部位には、支持溝２３が形成されている。支持溝２３は、ジョー中心軸Ｊｚを中心とする横断面が略逆Ｔ形状の溝からなる。支持溝２３は、マスタージョー２０がチャック本体１ａに配置された状態で、スライド軸Ｊｓに沿って径方向に延びるように、マスタージョー２０の基部２１ａに形成されている。それにより、被当接面２２は、支持溝２３によって２つに分断されており、支持溝２３の両側に一対のセレーション２２ａの帯状領域が形成されている。

　支持溝２３は、被当接面２２に開口する幅が相対的に狭い第１鍵溝部２４と、第１鍵溝部２４の背面側に連なる幅が相対的に広い抜止規制部２５とを有している。第１鍵溝部２４は、互いに向かい合う平坦かつ平行な一対の第１内接面２４ａ，２４ａを有している。

　（Ｔナット３０）
　Ｔナット３０は、横断面が全長にわたって略Ｔ形状をした硬質な金属の角柱状部材からなる。Ｔナット３０の幅及び長さは、マスタージョー２０の幅及び長さ、並びに、トップジョー５０の幅及び長さよりも小さい。Ｔナット３０は、抜止部３０ａと、直方体状の鍵部３０ｂとを有している。鍵部３０ｂは、抜止部３０ａに一端面が連なると共に、抜止部３０ａよりも狭い幅で抜止部３０ａに従って延びている。鍵部３０ｂの他端面には、ジョー中心軸Ｊｚの方向に延びる２つの締結穴３１，３１が、両端に離れて形成されている。

　Ｔナット３０は、回転軸方向（正面側）への抜け出しが不能な状態で、支持溝２３に沿って延びるように挿入されている。具体的には、抜止部３０ａは抜止規制部２５に、鍵部３０ｂは第１鍵溝部２４に、それぞれ収容されるように、Ｔナット３０の横断面が相対的に小さく形成されている。抜止部３０ａは、余裕を持って抜止規制部２５に収容されている。鍵部３０ｂは、その突端部分を被当接面２２から突出させた状態で、第１鍵溝部２４と嵌合するように、第１鍵溝部２４に収容されている。

　すなわち、鍵部３０ｂが第１鍵溝部２４と嵌合することにより、Ｔナット３０がマスタージョー２０に対して位置決めされている。また、第１鍵溝部２４よりも幅の大きな抜止部３０ａが抜止規制部２５に収容されることにより、Ｔナット３０がマスタージョー２０から回転軸方向へ抜け出すのが規制されている。なお、鍵部３０ｂと第１鍵溝部２４との間、詳しくは各第１内接面２４ａと鍵部３０ｂの各側面との間には、第１鍵溝部２４への鍵部３０ｂの挿入を可能にする微小な「隙間」が存在している。

　（トップジョー５０）
　トップジョー５０は、ジョー２のうち、ワークを支持する部分を構成している。トップジョー５０は、ワークの形状、大きさ等に応じて様々な形状が用いられる。トップジョー５０がワークを支持する位置も、ワークの支持方法等によって異なる。

　それに対し、本実施形態のトップジョー５０は、直方体形状を有し、その中央側の端部には、機上成形されたワーク支持部５１が設けられている。そして、このワーク支持部５１によって、ワークは支持されている。円筒状のワーク等では、ワークを内側から支持する場合もある。その場合、ワーク支持部５１はトップジョー５０の径方向外側の端部等に設けられる。

　また、トップジョー５０には、マスタージョー２０及びＴナット３０と同様に焼き入れ等の硬化処理が施された硬質な金属材からなるハードタイプと、マスタージョー２０及びＴナット３０よりも柔らかい軟質な金属材からなるソフトタイプとがある（いわゆるソフトジョー２）。

　トップジョー５０の正面及び背面には、これらを貫通してジョー中心軸Ｊｚの方向に延びる、２つのボルト挿通孔５２，５２が、締結穴３１の配置に合わせて形成されている。各ボルト挿通孔５２は、正面側に位置してボルト４０の頭部を収容する、大径の頭部収容部５２ａと、背面側に位置してボルト４０の軸部を収容する、小径の軸部収容部５２ｂとを有している。

　図４に示すように、トップジョー５０は、その背面側に、セレーション５３ａが形成された平坦面からなる、当接面５３を有している。セレーション５３ａは、幅方向（短辺側の方向）と平行に形成されている。ジョー中心軸Ｊｚ、及び、径方向に延びてワーク支持部５１の中心を通る支持中心軸Ｊｃ（通常はスライド軸Ｊｓに一致）に直交している。当接面５３の幅方向の中央部位には、横断面が矩形の帯状の溝（第２鍵溝部５４）が、トップジョー５０の両端部を貫通して形成されている。この実施形態では、第２鍵溝部５４の幅は、第１鍵溝部２４の幅と同一に設計されている。

　それにより、当接面５３は、第２鍵溝部５４によって２つに分断されている。そして、第２鍵溝部５４の両側に、一対のセレーション５３ａの帯状領域が形成されている。セレーション５３ａは、被当接面２２のセレーション２２ａに合わせて形成されており、互いに噛み合って密着するように設計されている。

　第２鍵溝部５４は、鍵部３０ｂの突端部分と嵌合するように形成されている。第２鍵溝部５４は、互いに向かい合う平坦かつ平行な、一対の第２内接面５４ａ，５４ａを有している。すなわち、鍵部３０ｂが第２鍵溝部５４と嵌合することにより、トップジョー５０がＴナット３０に対して位置決めされている。なお、鍵部３０ｂの突端部分と第２鍵溝部５４との間、詳しくは各第２内接面５４ａと鍵部３０ｂの各側面との間には、第２鍵溝部５４への鍵部３０ｂの突端部分の挿入を可能にする微小な「隙間」が存在している。

　第２鍵溝部５４の底面に、軸部収容部５２ｂが開口している。第２鍵溝部５４に鍵部３０ｂの突端部分を嵌合させ、位置合わせすることで、締結穴３１とボルト挿通孔５２とが重なり合うようになっている。従って、これら締結穴３１及びボルト挿通孔５２を用いて、２つのボルト４０でトップジョー５０とＴナット３０とを緩く締結する。そうした状態で、Ｔナット３０を支持溝２３に外周側から挿入し、セレーション５３ａ，２２ａの噛み合いにより、これらを所定位置に位置合わせする。そうして、２つのボルト４０を各締結穴３１に締結する。

　そうすることにより、トップジョー５０がマスタージョー２０に固定され、そして、被当接面２２のセレーション２２ａに当接面５３のセレーション５３ａが噛み合って密着する。セレーション２２ａが周方向に延びているので、当接面５３が被当接面２２に密着すれば、セレーション２２ａ，５３ａによってトップジョー５０の動きが規制され、トップジョー５０はマスタージョー２０に対して径方向に位置がずれるおそれはない。

　しかも、トップジョー５０は、マスタージョー２０に、ボルト４０による締結で強固に固定できる。そのため、トップジョー５０をいったんマスタージョー２０に固定すれば、トップジョー５０は、径方向だけでなく、周方向にもマスタージョー２０に対して高精度に位置決めした状態で支持できる。従って、正確に芯出しを行うことにより、高精度なワークの加工が行える。

　ところが、トップジョー５０は、加工するワークの変更等により、芯出し後に着脱される場合がある。いったんトップジョー５０をマスタージョー２０から取り外すと、僅かではあるが、マスタージョー２０に対してトップジョー５０が、セレーション２２ａに沿って周方向に位置ずれしてしまう。

　すなわち、径方向には、セレーション２２ａ，５３ａによってピッチ単位で位置決めが可能である。従って、当接面５３と被当接面２２とを、位置ずれすること無く元の位置に配置できる。しかし、周方向は、セレーション２２ａ，５３ａによっては動きが規制できない。そして、鍵部３０ｂと、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４との間には、隙間が存在している。そのため、これらの隙間の間で、トップジョー５０がマスタージョー２０に対して位置ずれが発生する。

　その位置ずれは、数～数十μｍレベルの微細な位置ずれであるため、目視による位置決めも困難である。従って、いったん位置ずれが発生すると、精度の高い加工を行うためには、再度、面倒で高度な技量を要する芯出し作業が必要になってしまう。なお、ここでいう芯出し作業は、機上成形において行うのが一般的である。

　そこで、このチャック１では、簡素な構造で、芯出し後にトップジョー５０を着脱しても芯出し精度が高精度に維持できるように、ジョー２の構造が工夫されている。具体的には、当接面５３と被当接面２２とが密着することにより、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方に対して、鍵部３０ｂを、傾かせるか捩らせる（互いの逆方向に回すように作用する）位置決め機構が、各ジョー２に設けられている。

　＜位置決め機構＞
　図５を用いて、本実施形態の位置決め機構を説明する。図５は、マスタージョー２０へのトップジョー５０の取り付け時の過程を模式的に表している。図５において、その左上の図（ａ）は、Ｔナット３０が装着された状態のマスタージョー２０を正面側から見た図であり、その右上の図（ｂ）は、トップジョー５０を正面側から見た図である。

　下側中央の図は、マスタージョー２０にトップジョー５０が取り付けられた状態を正面側から見た図である。その左の図は、その時のマスタージョー２０（第１鍵溝部２４）及びＴナット３０（鍵部３０ｂ）の状態を示している。その右の図は、その時のトップジョー５０（第２鍵溝部５４）及びＴナット３０（鍵部３０ｂ）の状態を示している。

　通常であれば、トップジョー５０の第２鍵溝部５４は、セレーション５３ａに直交して延びるように形成されている。ところが、本実施形態の第２鍵溝部５４は、セレーション５３ａに対して傾いた方向に延びるように形成されている（位置決め機構の一例）。その傾きは、実際は支持中心軸Ｊｃ（スライド軸Ｊｓ）に対して僅か（例えば０．０１°～０．５°）である（ここでは理解を容易にするために誇張して表してある）。

　マスタージョー２０にトップジョー５０を固定する際、当接面５３と被当接面２２とが密着する。そして、それぞれのセレーション２２ａ，５３ａが噛み合うようになる。そうすると、トップジョー５０は、マスタージョー２０に平行になり、それぞれの幅方向の中心が一致（スライド軸Ｊｓと支持中心軸Ｊｃが一致）するようになる。その際、第２鍵溝部５４が鍵部３０ｂに対して傾いているので、鍵部３０ｂの一方の対角部位の２箇所Ｔ１，Ｔ２が第２内接面５４ａに接触する。そして、その反作用で鍵部３０ｂ（Ｔナット３０）が回動して、鍵部３０ｂの他方の対角部位の２箇所Ｍ１，Ｍ２が第１内接面２４ａに近接していく。

　すなわち、セレーション２２ａ，５３ａの噛み合いにより、鍵部３０ｂが、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方に対して、回動し、相対的に傾いた状態になる。その結果、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方と鍵部３０ｂとの間の実質的な隙間（周方向にずれ動ける隙間）が小さくなるので、トップジョー５０の再取り付け時における、周方向の位置ずれ量が減少し、位置決め精度が向上する。

　更に、鍵部３０ｂが大きく回動すると、鍵部３０ｂの他方の対角部位の２箇所が第１内接面２４ａに接触し、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方と、鍵部３０ｂとの間の実質的な隙間が無くなる（図５に示す状態）。更に回動すると、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方に押されて、鍵部３０ｂは捩れるようになる（捩る力が作用する）。このように、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方に対して、鍵部３０ｂが傾いて接触する、又は捩れるようにすれば、トップジョー５０の再取り付け時における、周方向の位置ずれ量が無くなるので、位置決め精度をより向上させることができる。

　また、トップジョー５０がソフトジョーである場合には、鍵部３０ｂを大きく回動させ、第２鍵溝部５４に鍵部３０ｂが食い込むようにしてもよい。そうすれば、第２内接面５４ａの２箇所が塑性変形して、食い込み跡が形成される。トップジョー５０の再取り付け時には、これら食い込み跡により、鍵部３０ｂを適正な位置に誘導できる。従って、トップジョー５０の再取り付け時の位置決め精度をよりいっそう向上させることができる。

　このように、第２鍵溝部５４をセレーション２２ａ，５３ａに対して傾いて形成すれば、消耗品であるトップジョー５０を改良すればよいため、消耗品でないマスタージョー２０やＴナット３０は、従来品をそのまま利用できる。従って、コストの面で有利である。

　第２鍵溝部５４は従来通りとし、第１鍵溝部２４をセレーション２２ａに対して傾けてもよい。この場合、トップジョー５０に従来品が利用できる利点がある。第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方を、セレーション２２ａ，５３ａに対して傾けてもよい。要は、当接面５３のセレーション５３ａと被当接面２２のセレーション２２ａが平行になれば、第１鍵溝部２４と第２鍵溝部５４が互いに逆方向に傾くように設定すればよい。

　＜位置決め機構の別形態＞
　図６、図７に、位置決め機構の別形態を示す。図７の左上の図は、マスタージョー２０の側を正面側から見た図である。その右上の図は、トップジョー５０を正面側から見た図である。その下側の図は、マスタージョー２０にトップジョー５０が取り付けられた状態を正面側から見た図である。

　この形態では、Ｔナット３０に位置決め機構が設けられている（改良Ｔナット３０Ａ）。すなわち、図６に示すように、改良Ｔナット３０Ａの鍵部３０ｂには、第１鍵溝部２４に嵌合する第１鍵部６１と、第２鍵溝部５４に嵌合する第２鍵部６２とが形成されている。そして、第１鍵部６１と第２鍵部６２とが互いに傾いた方向（各々の傾きが異なる方向）に延びている。

　この場合、当接面５３と被当接面２２とが密着し、そして、トップジョー５０がマスタージョー２０に平行になると、第１鍵部６１と第２鍵部６２とが互いに傾いた方向に延びているので、第２鍵部６２の一方の対角部位の２箇所Ｔ１，Ｔ２が、第２内接面５４ａに接触する。そして、鍵部３０ｂ（改良Ｔナット３０Ａ）が回動して、第１鍵部６１の他方の対角部位の２箇所Ｍ１，Ｍ２が、第１内接面２４ａに近接、接触、更には捩られるようになる。

　従って、この場合も、前述した実施形態の位置決め機構と同様に、セレーション２２ａ，５３ａの噛み合いにより、鍵部３０ｂが、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方に対して傾くか捩られることにより、隙間を無くすことができる。従って、位置決め精度の向上が図れる。

　しかもこの形態の場合、Ｔナット３０を変更するだけでよく、マスタージョー２０やトップジョー５０は、従来品が利用できる。そのため、汎用性に優れるという利点がある。

　＜改良Ｔナット３０Ａの応用例＞
　図８～図１０に、改良Ｔナット３０Ａの応用例（第２改良Ｔナット３０Ｂ）を示す。

　図８に示すように、鍵部３０ｂに、第１鍵溝部２４に嵌合する第１鍵部６１と、第２鍵溝部５４に嵌合する第２鍵部６２とが形成されている点では、改良Ｔナット３０Ａと同じである。第２改良Ｔナット３０Ｂでは、第１鍵部６１及び第２鍵部６２の形状や大きさが改良Ｔナット３０Ａと異なっている。

　この第２改良Ｔナット３０Ｂは、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４よりも幅が広い鍵部３０ｂ（幅広鍵部８０）を有するＴナット材を切削して形成されている。すなわち、図９Ｂに示すように、第１鍵部６１は、幅広鍵部８０の長手方向における一方の端部（第２端部８０ａ）に一部を残した状態で、他方の端部（第１端部８０ｂ）からその側面の一方（図の左側）を一定の厚みで削り取る（いわゆるヌスミを入れる）。幅広鍵部８０の他方の側面（図の右側）も、逆方向から同様に削り取る。

　そうすることで、第１鍵部６１に、第１端部８０ｂ及び第２端部８０ａの双方における対角部位の一方から側方に張り出した一対の第１張出部７１，７１を形成する。

　図９Ａに示すように、第２鍵部６２は、第１鍵部６１とは逆に、第１端部８０ｂに一部を残した状態で、第２端部８０ａからその側面の一方（図の左側）を一定の厚みで削り取る。幅広鍵部８０の他方の側面も、逆方向から同様に削り取る。そうすることで、第２鍵部６２に、第１張出部７１の各々と逆方向に張り出した一対の第２張出部７２，７２を形成する。

　それにより、第１張出部７１の一方を含む第１鍵部６１の各端部の幅Ｗｍ１は、第１鍵溝部２４よりも小さく形成する。そして、第１張出部７１の双方を含む第１鍵部６１の最大幅Ｗｍ２は、第１鍵溝部２４よりも大きく形成する。同様に、第２張出部７２の一方を含む第２鍵部６２の各端部の幅Ｗｔ１は、第２鍵溝部５４よりも小さく形成する。第２張出部７２の双方を含む第２鍵部６２の最大幅Ｗｔ２は、第２鍵溝部５４よりも大きく形成する。

　その結果、第１鍵部６１は、第１鍵溝部２４に対して斜めにしなければ挿入できないが、斜めにすれば容易に挿入できるようになる。同様に、第２鍵部６２は、第２鍵溝部５４に斜めにすることで、容易に挿入可能になる。

　図１０の左上の図は、第２改良Ｔナット３０Ｂが装着された状態のマスタージョー２０を正面側から見た図である。その右上の図は、トップジョー５０を正面側から見た図である。その下側の図は、マスタージョー２０にトップジョー５０が取り付けられた状態を正面側から見た図である。

　この場合も、改良Ｔナット３０Ａと同様に、当接面５３と被当接面２２とが密着して、トップジョー５０がマスタージョー２０に平行になると、各第２張出部７２が第２内接面５４ａに接触する。そして、鍵部３０ｂ（第２改良Ｔナット３０Ｂ）が回動し、各第１張出部７１が、第１内接面２４ａに圧接して捩られるようになる。

　従って、この場合も、セレーション２２ａ，５３ａの噛み合いにより、鍵部３０ｂが、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の双方に対して圧接することにより、隙間を無くすことができる。従って、位置決め精度の向上が図れる。しかも、この第２改良Ｔナット３０Ｂの場合、汎用性に加え、既存のＴナット等を用いて容易に加工できる。従って、生産性に優れる利点がある。

　＜第２改良Ｔナット３０Ｂの変形例＞
　第２改良Ｔナット３０Ｂの場合、トップジョー５０の各第２内接面５４ａに接触する一対の第２張出部７２，７２は、第２鍵部６２の長手方向の両端部における対角部位の一方から側方に張り出している。そして、マスタージョー２０の各第１内接面２４ａに接触する一対の第１張出部７１，７１は、これら第２張出部７２，７２の各々とは逆向きに、第１鍵部６１の長手方向の両端部から側方に張り出している。

　すなわち、第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２は、第２改良Ｔナット３０Ｂの四隅に対称状に配置されている。従って、両端部で逆向きに位置する第１張出部７１と第２張出部７２が近いので、強固に位置決めができる。そして、これら端部の第１張出部７１及び第２張出部７２の一方と、他方の端部の第１張出部７１及び第２張出部７２とは、長手方向に大きく離れているので、さらに高度な位置決め精度が実現できる。

　ところが、トップジョー５０をＴナット３０に締結するボルト４０の締結力は、非常に強い。そのため、マスタージョー２０の基部２１ａの正面側の部分、つまり被当接面２２の側の部分（図３に二点鎖線Ｐで示す部分）は、Ｔナット３０に押されて側方に膨出し易い傾向がある。

　それに対し、第２改良Ｔナット３０Ｂの場合、第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２が、大きく離れた位置でマスタージョー２０に強く接触するので、更にマスタージョー２０が膨出し易くなっている。また、第２改良Ｔナット３０Ｂは、各セレーション２２ａ，５３ａに直交する第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の直交精度の影響を受け易い不利もある。

　そこで、このような欠点が解消できるように、第２改良Ｔナット３０Ｂを変形した。その変形例を、図１１Ａ～図１１Ｇに示す。これら変形例では、各第１張出部７１，７１及び各第２張出部７２，７２の配置が、第２改良Ｔナット３０Ｂと異なっている。

　すなわち、第１鍵部６１は、その長手方向における両側部において、長手方向の異なる位置から逆向きに張り出した一対の第１張出部７１，７１を有している。第２鍵部６２は、その長手方向における両側部において、長手方向の異なる位置から逆向きに張り出した一対の第２張出部７２，７２を有している。

　そして、第１張出部７１の一方を含む第１鍵部６１の幅Ｗｍ１、第１張出部７１の双方を含む第１鍵部６１の最大幅Ｗｍ２、第２張出部７２の一方を含む第２鍵部６２の幅Ｗｔ１、及び第２張出部７２の双方を含む第２鍵部６２の最大幅Ｗｔ２の大小関係、並びに、第１鍵部６１及び第２鍵部６２の挿入の方法等、その他の点については、第２改良Ｔナット３０Ｂと同じである。

　（第１の変形例）
　図１１Ａに、第２改良Ｔナット３０Ｂの第１の変形例（第２改良Ｔナット３０Ｃ）を示す。

　この第２改良Ｔナット３０Ｃでは、第１張出部７１の一方は、その長手方向の一方の端部から側方に張り出している。他方の第１張出部７１は、その長手方向の中間部、具体的には長手方向の略中央から側方に張り出している（識別容易なように、第１張出部７１には斜線を付与。以下同様）。そして、端部に配置された第１張出部７１と同じ側に位置する第２張出部７２は、他方の端部から側方に張り出している。他方の第２張出部７２は、他方の第１張出部７１と同じ位置に配置され、長手方向の略中央から側方に張り出している。

　このように第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２を配置すると、第１張出部７１，７１が、マスタージョー２０に強く接触する位置が近くなるので、マスタージョー２０の膨出を抑制できる。第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の直交精度の影響も受け難くなる。

　更に、第２改良Ｔナット３０Ｃが長手方向に曲がることが可能になる。そのため、その弾性変形による力の緩衝作用が得られる。その結果、第１鍵溝部２４及び第２鍵溝部５４の寸法誤差が許容できるようになり、第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２に作用する力の反力も軽減できる。

　（第２の変形例）
　図１１Ｂに、第２改良Ｔナット３０Ｂの第２の変形例（第２改良Ｔナット３０Ｄ）を示す。この第２改良Ｔナット３０Ｄでは、第１の変形例と異なり、第１張出部７１，７１と第２張出部７２，７２とが、対称状に配置されている。

　具体的には、第１張出部７１の一方は、その長手方向の一方の端部から側方に張り出している。他方の第１張出部７１は、その長手方向の中間部、具体的には長手方向の略中央から側方に張り出している。そして、第２張出部７２の一方は、端部に配置された第１張出部７１に対してその反対側の端部に配置され、第２張出部７２の他方も、長手方向の略中央に配置された第１張出部７１に対してその反対側の略中央に配置されている。

　（第３の変形例）
　図１１Ｃに、第２改良Ｔナット３０Ｂの第３の変形例（第２改良Ｔナット３０Ｅ）を示す。この第２改良Ｔナット３０Ｅでは、第１張出部７１，７１は、第１又は第２の変形例と同様に配置され、第２張出部７２，７２は、第２改良Ｔナット３０Ｂと同様に配置されている。

　このように第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２を配置すると、第１張出部７１，７１が、マスタージョー２０に強く接触する位置が近くなるので、マスタージョー２０の膨出を抑制できる。そして、トップジョー５０に作用する反力を低減できる。

　（第４～第７の変形例）
　図１１Ｄ～図１１Ｇに、第２改良Ｔナット３０Ｂの第４～第７の変形例（第２改良Ｔナット３０Ｆ～第２改良Ｔナット３０Ｉ）を示す。これら変形例では、第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２の配置が、上述した第２改良Ｔナット３０Ｂ及びその変形例と多少異なっている。

　例えば、図１１Ｄに示す第２改良Ｔナット３０Ｆは、図１１Ａに示す第２改良Ｔナット３０Ｃと比べて、長手方向の中間に位置する第１張出部７１及び第２張出部７２の配置が、略中央にずれて配置されている。図１１Ｅに示す第２改良Ｔナット３０Ｇは、図１１Ｃに示す第２改良Ｔナット３０Ｅと比べて、端部に位置する第１張出部７１の反対側に位置する第２張出部７２が、端部から中央側にずれて配置されている。

　図１１Ｆに示す第２改良Ｔナット３０Ｈは、図１１Ｃに示す第２改良Ｔナット３０Ｅと比べて、端部に位置する第２張出部７２の反対側に位置する第１張出部７１が、端部から中央側にずれて配置されている。図１１Ｇに示す第２改良Ｔナット３０Ｉは、第２改良Ｔナット３０Ｂと比べて、第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２の各々が、長手方向の中央側に配置され、かつ、第２張出部７２，７２よりも第１張出部７１，７１の方が、より中央側に近く配置されている。

　このように、第２改良Ｔナット３０Ｂ及びその変形例に示すように、第１鍵部６１の長手方向の両側部（第１鍵部６１の長辺側の両側部）における異なる位置から、各々逆向きに張り出すように、一対の第１張出部７１，７１を形成する。そして、第２鍵部６２の長手方向の両側部における異なる位置からも、各々逆向きに張り出すように、一対の第２張出部７２，７２を形成する。そうすることで、芯出し後にトップジョー５０を着脱しても芯出し精度が高精度に維持できる。

　そして、第２改良Ｔナット３０Ｂのように、第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２を四隅に配置すれば、高度な位置決め精度が実現できる。第２改良Ｔナット３０Ｂの各変形例のように、第１張出部７１，７１及び第２張出部７２，７２を配置すれば、マスタージョー２０の膨出も抑制できる。

　なお、本発明にかかるチャックは、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、鍵部３０ｂは必ずしも直方体形状に限らない。

　第２改良Ｔナット３０Ｂ及びその変形例において、第１鍵部６１の最大幅及び第２鍵部６２の最大幅は、同じであっても異なっていてもよい。これら最大幅が異なる第２改良Ｔナット３０Ｂ等は、タイプの異なるトップジョー５０に利用できる。

　１　チャック
　１ａ　チャック本体
２　ジョー
３　スライド溝
２０　マスタージョー
２２　被当接面
　２２ａ　セレーション
２３　支持溝
２４　第１鍵溝部
　２４ａ　第１内接面
　２５　抜止規制部
３０　Ｔナット（連結部材）
　３０ａ　抜止部
　３０ｂ　鍵部
３１　締結穴
４０　ボルト
５０　トップジョー
５１　ワーク支持部
５２　ボルト挿通孔
５３　当接面
　５３ａ　セレーション
５４　第２鍵溝部
　５４ａ　第２内接面
６１　第１鍵部
６２　第２鍵部
７１　第１張出部
７２　第２張出部
Ｊｒ　回転軸
Ｊｓ　スライド軸
Ｊｚ　ジョー中心軸
Ｊｃ　支持中心軸

Claims

　ワークの中心が回転軸と一致するように、径方向にスライドして前記ワークを支持する複数のジョーをチャック本体の正面に有するチャックであって、
　前記ジョーは、
　前記チャック本体に組み付けられて、セレーションが周方向に延びるように形成された被当接面を、前記チャック本体の正面側に有するマスタージョーと、
　径方向に延びるように前記被当接面に形成された支持溝に、回転軸方向への抜け出しが不能な状態で挿入される連結部材と、
　前記連結部材に回転軸方向から締結されることによって前記被当接面に密着するセレーションが形成された当接面を有し、前記マスタージョーに着脱可能に取り付けられてワークを支持するトップジョーと、
を有し、
　前記連結部材は、
　前記支持溝に沿って延びる抜止部と、
　前記抜止部よりも狭い幅で当該抜止部に従って延びる鍵部と、
を有し、
　前記支持溝は、
　前記鍵部の突端部分を前記被当接面から突出させた状態で、当該鍵部と嵌合する第１鍵溝部と、
　前記抜止部を収容する抜止規制部と、
を有し、
　前記トップジョーは、前記当接面に形成されて前記鍵部の突端部分と嵌合する第２鍵溝部を有し、
　前記第１鍵溝部及び前記第２鍵溝部の各々と前記鍵部との間には、隙間が存在し、
　前記当接面と前記被当接面とが密着することにより、前記第１鍵溝部及び前記第２鍵溝部の双方に対して、前記鍵部が傾くか捩られるように構成されているチャック。
　請求項１に記載のチャックにおいて、
　前記当接面と前記被当接面とが密着することにより、前記第１鍵溝部及び前記第２鍵溝部の双方に対して、前記鍵部が傾くか捩られて接触するように構成されているチャック。
　請求項２に記載のチャックにおいて、
　前記トップジョーは、前記連結部材よりも変形し易い軟質材からなり、
　前記当接面と前記被当接面とが密着することにより、前記第２鍵溝部に前記鍵部が捩られて食い込むように構成されているチャック。
　請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のチャックにおいて、
　前記第１鍵溝部及び前記第２鍵溝部の少なくともいずれか１つが、前記セレーションに対して傾いた方向に延びているチャック。
　請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のチャックにおいて、
　前記鍵部は、
　前記第１鍵溝部に嵌合する第１鍵部と、
　前記第２鍵溝部に嵌合する第２鍵部と、
を有し、
　前記第１鍵部と前記第２鍵部とが互いに傾いた方向に延びているチャック。
　請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のチャックにおいて、
　前記鍵部は、
　前記第１鍵溝部に嵌合する第１鍵部と、
　前記第２鍵溝部に嵌合する第２鍵部と、
を有し、
　前記第１鍵部は、その長手方向における両側部において、長手方向の異なる位置から逆向きに張り出した一対の第１張出部を有し、
　前記第２鍵部は、その長手方向における両側部において、長手方向の異なる位置から逆向きに張り出した一対の第２張出部を有し、
　前記第１張出部の一方を含む前記第１鍵部の幅は、前記第１鍵溝部よりも小さく、かつ、前記第１張出部の双方を含む前記第１鍵部の最大幅は、前記第１鍵溝部よりも大きく形成され、
　前記第２張出部の一方を含む前記第２鍵部の幅は、前記第２鍵溝部よりも小さく、かつ、前記第２張出部の双方を含む前記第２鍵部の最大幅は、前記第２鍵溝部よりも大きく形成されているチャック。
　請求項６に記載のチャックにおいて、
　一対の前記第２張出部は、前記第２鍵部の長手方向の両端部における対角部位の一方から側方に張り出しているチャック。
　請求項７に記載のチャックにおいて、
　一対の前記第１張出部が、前記第２張出部の各々と逆向きに、前記第１鍵部の長手方向の端部から張り出しているチャック。
　請求項６に記載のチャックにおいて、
　一方の前記第１張出部は、その長手方向の端部から側方に張り出し、他方の前記第１張出部は、その長手方向の中間部から側方に張り出し、かつ、一方の前記第２張出部は、その長手方向の端部から側方に張り出し、他方の前記第２張出部は、その長手方向の中間部から側方に張り出しているチャック。