特許 7559448 チャック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】チャック装置

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/20 20060101AFI20240925BHJP

【ＦＩ】

B23B31/20 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020151907

(22)【出願日】2020-09-10

(65)【公開番号】P2022046058

(43)【公開日】2022-03-23

【審査請求日】2023-08-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和田 鉄昭

(72)【発明者】

【氏名】野々山 真

(72)【発明者】

【氏名】清田 大

(72)【発明者】

【氏名】村田 英明

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０００９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３３１０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭３９－００７３８１（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開２００２－２９２５０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ３１／０８、２０

Ｂ２３Ｑ ３／０６、１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャック装置であって，
チャック本体と，
前記チャック本体の内側に設けられた３以上の把持部であって，テーパー面である外周面と，ワークに接触する内周面とを有する把持部を有するコレットと，
前記コレットの外側に配置され，前記把持部の前記外周面と接触するテーパー面である内周面を有し，前記チャック本体の端部である取付面に取り付けられる規制部材と，
前記チャック本体に設けられ，前記コレットを前記規制部材に対し中心軸に沿った方向に相対移動させるシリンダと，
を備え，
前記規制部材は，前記チャック本体の前記取付面に面した側に、円周に沿って均等間隔で設けられる半球形状の複数の突起部、またはトーラスを軸に垂直な断面で切った形状の突起部を備え，
前記把持部の前記内周面を前記コレットの中心軸を通る平面で切ったときの断面形状は，前記ワークに接触する側が凸となる曲線である，チャック装置。

【請求項2】

請求項１に記載のチャック装置であって，
前記把持部は，前記把持部を，前記ワークに接触する内周面を有する内周部と，前記規制部材に接触する外周面を有する外周部に分けるスリットであって，前記把持部が前記ワークに接することで狭まるスリットを有する，チャック装置。

【請求項3】

チャック装置であって，
チャック本体と，
前記チャック本体の内側に設けられた３以上の把持部であって，テーパー面である外周面と，ワークに接触する内周面とを有する把持部を有するコレットと，
前記コレットの外側に配置され，前記把持部の前記外周面と接触するテーパー面である内周面を有し，前記チャック本体の端部である取付面に取り付けられる規制部材と，
前記チャック本体に設けられ，前記コレットを前記規制部材に対し中心軸に沿った方向に相対移動させるシリンダと，
を備え，
前記規制部材は，前記チャック本体の前記取付面に面した側に、円周に沿って均等間隔で設けられる半球形状の複数の突起部、またはトーラスを軸に垂直な断面で切った形状の突起部を備え，
前記把持部は，前記把持部を，前記ワークに接触する内周面を有する内周部と，前記規制部材に接触する外周面を有する外周部とに分けるスリットであって，前記把持部が前記ワークに接することで狭まるスリットを有する，チャック装置。

【請求項4】

チャック装置であって，
チャック本体と，
前記チャック本体の内側に設けられた３以上の把持部であって，テーパー面である外周面と，ワークに接触する内周面とを有する把持部を有するコレットと，
前記コレットの外側に配置され，前記把持部の前記外周面と接触するテーパー面である内周面を有する規制部材と，
前記チャック本体に設けられ，前記コレットを前記規制部材に対し中心軸に沿った方向に相対移動させるシリンダと，
を備え，
前記把持部の前記内周面を前記コレットの中心軸を通る平面で切ったときの断面形状は，前記ワークに接触する側が凸となる曲線であり，
前記把持部は，前記把持部を，前記ワークに接触する内周面を有する内周部と，前記規制部材に接触する外周面を有する外周部とに分けるスリットを有し，
前記ワークを前記把持部で挟んだ際，傾いた前記ワークを把持することにより，傾いた側の前記内周部は，前記スリットを狭めるように，傾いた側の前記外周部方向に変形する，チャック装置。

【請求項5】

チャック装置であって，
チャック本体と，
前記チャック本体の内側に設けられた３以上の把持部であって，テーパー面である外周面と，ワークに接触する内周面とを有する把持部を有するコレットと，
前記コレットの外側に配置され，前記把持部の前記外周面と接触するテーパー面である内周面を有する規制部材と，
前記チャック本体に設けられ，前記コレットを前記規制部材に対し中心軸に沿った方向に相対移動させるシリンダと，
を備え，
前記把持部は，前記把持部を，前記ワークに接触する内周面を有する内周部と，前記規制部材に接触する外周面を有する外周部とに分けるスリットを有し，
前記ワークを前記把持部で挟んだ際，傾いた前記ワークを把持することにより，傾いた側の前記内周部は，前記スリットを狭めるように，傾いた側の前記外周部方向に変形する，チャック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は，チャック装置に関する。

【背景技術】

【0002】

種々の加工装置において，ワークを保持するチャック装置のチャックとワークの間にコレットと呼ばれる部品を介装し，ワーク把持を容易にする装置が用いられている。例えば，特許文献１に記載のコレットチャック装置のコレットは，径の異なる２つの把持部を有し，ワークの径に応じて２つの把持部の一方を用いてワークを把持する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１２５６６６８号公報公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし，特許文献１に記載されコレットチャック装置では，被加工部に対し被把持部が傾いているワークをコレット把持部で挟むと，ワークに曲げモーメントが働き，ワークに曲げ力が発生し，あるいは，コレット把持部に曲げ力が生じる場合があった。このため，切削加工などに用いると，加工精度が不十分なものとなってしまうことがあり得た。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は，以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば，チャック装置が提供される。このチャック装置は，チャック本体と，前記チャック本体の内側に設けられた３以上の把持部であって，テーパー面である外周面と，ワークに接触する内周面とを有する把持部を有するコレットと，前記コレットの外側に配置され，前記把持部の前記外周面と接触するテーパー面である内周面を有し，前記チャック本体の端部である取付面に取り付けられる規制部材と，前記チャック本体に設けられ，前記コレットを前記規制部材に対し中心軸に沿った方向に相対移動させるシリンダと，を備え，前記規制部材は，前記チャック本体の前記取付面に面した側に、円周に沿って均等間隔で設けられる半球形状の複数の突起部、またはトーラスを軸に垂直な断面で切った形状の突起部を備え，前記把持部の前記内周面を前記コレットの中心軸を通る平面で切ったときの断面形状は，前記ワークに接触する側が凸となる曲線である。この形態のチャック装置によれば，ワークを把持したとき，ワークの被把持部が傾いていても，把持部とワークとは，円周に沿った線で接触するので，把持部は，ほとんど傾かない。
（２）上記形態のチャック装置において，前記把持部は，前記把持部を，前記ワークに接触する内周面を有する内周部と，前記規制部材に接触する外周面を有する外周部に分けるスリットであって，前記把持部が前記ワークに接することで狭まるスリットを有しても良い。この形態のチャック装置によれば，把持部がワークに接触したとき，スリットが狭まることでワークの傾きを緩和できる。
（３）本開示の一形態によれば，チャック装置が提供される。このチャック装置は，チャック本体と，前記チャック本体の内側に設けられた３以上の把持部であって，テーパー面である外周面と，ワークに接触する内周面とを有する把持部を有するコレットと，前記コレットの外側に配置され，前記把持部の前記外周面と接触するテーパー面である内周面を有する規制部材と，前記チャック本体に設けられ，前記コレットを前記規制部材に対し中心軸に沿った方向に相対移動させるシリンダと，を備え，前記把持部は，前記把持部を，前記ワークに接触する内周面を有する内周部と，前記規制部材に接触する外周面を有する外周部とに分けるスリットを有し，前記ワークを前記把持部で挟んだ際，傾いた前記ワークを把持することにより，傾いた側の前記内周部は，前記スリットを狭めるように，傾いた側の前記外周部方向に変形する。この形態のチャック装置によれば，把持部がワークに接触したとき，スリットが狭まることでワークの傾きを緩和できる。
本開示は，チャック装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば，チャック構造等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態のチャック装置の概略構成を示す説明図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す説明図である。

【図3】コレットの把持部を，中心軸を含む平面で切ったときの断面の拡大図である。

【図4】コレットの把持部の斜視図である。

【図5】第２実施形態のチャック装置を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
図１は，第１実施形態のチャック装置１０の概略構成を示す説明図であり，図２は，図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す説明図である。なお，図１は，図２のＩ－Ｉ断面を示している。図１，２において，ワーク３０の軸方向をｘ方向，鉛直方向をｚ方向，ｘ方向，ｚ方向と交差する方向をｙ方向とする。チャック装置１０は，棒状のワーク３０の偏心外径と同軸外径を研削する際に，ワーク３０の被把持部であるワーク３０の端部を把持する装置である。本明細書では、本開示の特徴的な構造について説明し、本開示に必須出ない構造については、説明を省略する。チャック装置１０は，チャック本体１１と，コレット１２と，規制部材１３と，ピストン１４と，シリンダ１５と，センタ支持部１６とを備える。

【0009】

チャック本体１１は，中心軸Ｏ周りに回転可能な部材である。チャック本体１１は，円筒形の円筒部１１ａと，円形の底面部１１ｂとを備えている。円筒部１１ａは，中心軸Ｏ方向の一方の端部が底面部１１ｂにより閉塞され，他方が開口している。底面部１１ｂの中心には，チャック本体１１の中心軸Ｏに沿って，開口に向けて立設するセンタ支持部１６が設けられている。センタ支持部１６の頂部には，センタ部材１６ｔが設けられている。センタ部材１６ｔは，ワーク３０のセンタ穴３０Ｐと嵌合し，ワーク３０の回転中心を正確に保持する。なお、ワーク３０の被把持部が傾いていた場合、チャック装置１０でワーク３０を把持したときに、センタ部材１６ｔとセンタ穴３０Pは片当たりする。センタ部材１６ｔでワーク３０を保持した後、チャック装置１０でワーク３０を把持する。

【0010】

円筒部１１ａの内側には，コレット１２と，ピストン１４と，シリンダ１５とが配置されている。コレット１２は，胴部１２ａと，腰部１２ｂと，把持部１２ｃと，スリ割１２ｄと，を備える。胴部１２ａは，略円筒形をした部材である。胴部１２ａは，外周側に凹部１２ｅを備える。腰部１２ｂと，把持部１２ｃは，胴部１２ａのチャック本体１１の開口側に，円周に沿って，スリ割１２ｄ（図２）により複数に分割され，配置されている。図１，図２に示す例では，腰部１２ｂと，把持部１２ｃの分割数は，３である。腰部１２ｂと，把持部１２ｃの分割数は３以上であれば，いくつでも良いが，加工の容易さから，３，４，６が好ましい。なお，加工は複雑になるが，分割数は６より多くても良い。また，図２に示す例では，円周方向に隣接する２つの把持部１２ｃの間のスリ割１２ｄの円周方向の大きさを把持部１２ｃの円周方向の大きさとほぼ同じ大きさとしているが，スリ割１２ｄの円周方向の大きさを把持部１２ｃの円周方向の大きさよりも小さく，例えば把持部１２ｃの円周方向の大きさの１／５～１／１０としても良い。

【0011】

図３は，コレット１２の把持部１２ｃを，中心軸Ｏを含む平面で切ったときの断面の拡大図である。図４は，コレット１２の把持部１２ｃの斜視図である。把持部１２ｃは，規制部材１３と接触する外周面１２ｏと，ワーク３０と接触する内周面１２ｉと，を備える。外周面１２ｏは，腰部１２ｂ側，すなわち－ｘ方向側が中心軸Ｏ側に傾いたテーパー面である。

【0012】

把持部１２ｃの内周面１２ｉを中心軸Ｏと垂直な面で切ったときの断面形状は図２に示すように円弧であり，把持部１２ｃの内周面１２ｉを，中心軸Ｏを通り中心軸Ｏと平行な面で切ったときの断面形状は，図３に示すように，ワーク３０に接触する側が凸となる曲線である。把持部１２ｃの内周面１２ｉは，いずれの面で切っても曲線となる曲面である。なお，中心軸Ｏを通り中心軸Ｏと平行な面で内周面１２ｉを切ったときの内周面１２ｉの断面の曲線は，例えば，長径を弦とする楕円弧である。内周面１２ｉの断面の曲線は，楕円弧以外に，トロコイド曲線（サイクロイド曲線を含む）であってもよい。内周面１２ｉの内側は、ワーク３０を取り囲む円弧の一部となっているので、内周面１２ｉの形状は，図４に示すような鞍型の形状となる。内周面１２ｉをこのような曲面とすれば，把持部１２ｃがワーク３０を挟持したときに，ワーク３０と内周面１２ｉとが接する部分は，面ではなく，円周に沿った線ＬＬとなる。

【0013】

規制部材１３は，図２に示すような円環形状をした部材であり，コレット１２の把持部１２ｃの外側に配置されている。規制部材１３は，内側に内周面１３ｉを備える。規制部材１３の外周側には，内周側よりも厚さが薄いフランジ１３ｆが形成されている。規制部材１３の取付面１１ｃ側の面には，円周に沿って複数の突起部１３ｃが設けられている。突起部１３ｃは、例えば、半球形状を有している。

【0014】

フランジ１３ｆには，３カ所に取付穴１３ｈが形成されている。なお、取付穴１３ｈは、３カ所以上にあってもよい。規制部材１３は，取付穴１３ｈを通るボルト１７により，チャック本体１１の取付面１１ｃに取り付けられている。なお，取付穴１３ｈの内径Ｄ２は，ボルト１７の外径Ｄ１よりも大きい。そのため，規制部材１３は，コレット１２によりチャック本体１１に押しつけられていない状態では，取付面１１ｃに沿って平行移動が可能である。すなわち，規制部材１３は，コレット１２によりチャック本体１１に押しつけられていない状態では，完全固定されているのではなく，フローティング構造となっている。

【0015】

複数の突起部１３ｃは，規制部材１３の取付面１１ｃ側の面に，円周に沿って均等間隔で設けられ，取付面１１ｃに向けて突出する略半球形状を有している。そのため，取付面１１ｃに粗さ，すなわちわずかな凹凸があっても，突起部１３ｃが取付面１１ｃに沿って平行移動するときに，この凹凸に引っかかり難い。なお，突起部１３ｃは，円周に沿って連続した形状，すなわち，トーラスを軸に垂直な断面で切った形状を有していても良い。

【0016】

規制部材の内周面１３ｉは，規制部材１３の内周に形成され，把持部１２ｃの外周面１２ｏと平行なテーパー面であり，コレット１２の把持部１２ｃの外周面１２ｏと面接触している。従って，上述したように，コレット１２が胴部１２ａ，腰部１２ｂ方向（図１では，－ｘ方向）に移動すると，把持部１２ｃは，内周面１３ｉから力を受けて中心軸Ｏ方向に移動する。その結果，内周面１３ｉの為す最小径が縮径し，ワーク３０を挟持する。また，このとき，フローティング構造を有している規制部材１３は，コレット１２とチャック本体１１とに挟まれ，位置が固定される。

【0017】

次に，コレット１２を移動させる構成について説明する。第１実施形態では，コレット１２を移動させる構成として，ピストン１４とシリンダ１５とを備える。シリンダ１５は，チャック本体１１の内周面１１ｄに形成されている。より具体的には，チャック本体１１の内周面１１ｄと，後述するピストンロッド１４ａにより形成される空間がシリンダ１５として機能する。

【0018】

ピストン１４は，ピストンロッド１４ａと，突起部１４ｂと，突起部１４ｃとを備える。ピストンロッド１４ａは，チャック本体１１の内周面１１ｄに，中心軸Ｏと平行に設けられている。突起部１４ｂは，ピストンロッド１４ａから中心軸Ｏ方向に突出しており，コレット１２の胴部１２ａの外周に形成された凹部１２ｅと嵌合している。突起部１４ｃは，ピストンロッド１４ａから中心軸Ｏと反対の放射方向に突出しており，シリンダ１５に挿入されている。シリンダ１５の中心軸Ｏに沿った方向の長さＬ１は，突起部１４ｃの中心軸Ｏに沿った方向の長さＬ２よりも長い。そのため，シリンダ１５は，突起部１４ｃにより，開口側の第１室１５ａと，底面部１１ｂ側の第２室１５ｂに区画されている。シリンダ１５の第１室１５ａと第２室１５ｂには，図示しない油路が接続されている。

【0019】

第１室１５ａに圧油が供給されると，第１室１５ａの体積が増大し，一方，第２室１５ｂの体積は減少する。この結果，ピストン１４は，－ｘ方向に移動し，突起部１４ｂも－ｘ方向に移動する。突起部１４ｂが－ｘ方向に移動すると，突起部１４ｂと嵌合しているコレット１２も－ｘ方向に移動する。コレット１２の３つの把持部１２ｃは，規制部材１３の内周面１３ｉに沿って－ｘ方向に移動するため，中心軸Ｏ方向に縮径し，ワーク３０を挟持する。逆に，第２室１５ｂに圧油が供給されると，第２室１５ｂの体積が増大し，一方，第１室１５ａの体積は減少する。この結果，ピストン１４は，＋ｘ方向に移動し，突起部１４ｂも＋ｘ方向に移動する。突起部１４ｂが＋ｘ方向に移動すると，突起部１４ｂと嵌合しているコレット１２も＋ｘ方向に移動する。コレット１２の把持部１２ｃは，規制部材１３の内周面１３ｉに沿って＋ｘ方向に移動するため，腰部１２ｂのバネ力により拡径し，ワーク３０を解放する。

【0020】

把持部を前記コレットの中心軸を通る平面で切ったときの断面形状が直線である場合，ワーク３０と内周面１２ｉとが面で接触する。その結果，ワーク３０の被把持部が傾いていると，内周面１２ｉもワーク３０の被把持部の傾きと平行になるように傾き，ワーク３０に曲げ力が働く。これに対し，第１実施形態によれば，図３に示すように，把持部を前記コレットの中心軸を通る平面で切ったときの断面形状は，ワーク３０に接触する側が凸となる曲線である。その結果，ワーク３０の被把持部が傾いていても，把持部１２ｃとワーク３０とは，円周に沿った線で接触する。その結果，把持部１２ｃは，ほとんど傾かない。そのため，ワーク３０に曲げ力が働かず，把持部１２ｃも傾き難い。したがって，ワーク３０加工精度を向上できる。

【0021】

Ｂ．第２実施形態：
図５は，第２実施形態のチャック装置２０を示す説明図である。第１実施形態のチャック装置１０との相違点は，第２実施形態のチャック装置２０のコレット１２の把持部１２ｃがスリット１２ｓを備える点であ。スリット１２ｓは，チャック本体１１の側が拡径する錐台の側面の形状を有している。スリット１２ｓは，把持部１２ｃを，内周面１２ｉを有する内周部１２ｆと，外周面１２ｏを有する外周部１２ｇに分ける。スリット１２ｓの－ｘ方向の深さは，内周面１２ｉとワーク３０とが接触する位置よりも－ｘ方向の位置に達する深さである。

【0022】

シリンダ１５とピストン１４の動作によってコレット１２が－ｘ方向に移動し，把持部１２ｃがワーク３０を挟んだとき，ワーク３０が傾いていると，傾いた側の把持部１２ｃの内周部１２ｆは，スリット１２ｓを狭めるように外周部１２ｇ方向に変形する。しかし，傾いた側の把持部１２ｃの外周部１２ｇは，スリット１２ｓがあるため，内周部１２ｆがスリット１２ｓを閉塞し外周部１２ｇに接触するまでは変形しない。その結果，把持部１２ｃの外周面１２ｏの角度は変わらない。すなわち，ワーク３０が傾いていても把持部１２ｃは傾き難い。この結果，第１実施形態と同様に，ワーク３０を曲げる力が働かない。

【0023】

図５に示す例では，スリット１２ｓは，＋ｘ方向が中心軸Ｏに近く，－ｘ方向が中心軸Ｏから遠い斜めの形状であるが，ｘ方向の位置によらず中心軸Ｏとの間隔がほぼ同じ形状であってもよい。

【0024】

第２実施形態では，中心軸Ｏを通り中心軸Ｏと平行な断面で内周面１２ｉを切ったときの内周面１２ｉの断面を曲線としたが，直線であってもよい。スリット１２ｓでワーク３０の傾きを吸収できるため，ワーク３０を曲げる力が働かない。

【0025】

上記，各実施形態では，シリンダ１５は，コレット１２を中心軸Ｏに沿って移動させているが，コレット１２の代わりに規制部材１３を中心軸Ｏに沿って移動させる構成であっても良い。すなわち，シリンダ１５は，コレット１２を規制部材１３に対し中心軸Ｏに沿った方向に相対移動させることができればよい。

【0026】

本開示は，上述の実施形態に限られるものではなく，その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば，発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は，上述の課題の一部又は全部を解決するために，あるいは，上述の効果の一部又は全部を達成するために，適宜，差し替えや，組み合わせを行うことが可能である。また，その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ，適宜，削除することが可能である。

【符号の説明】

【0027】

１０…チャック装置、１１…チャック本体、１１ａ…円筒部、１１ｂ…底面部、１１ｃ…取付面、１１ｄ…内周面、１２…コレット、１２ａ…胴部、１２ｂ…腰部、１２ｃ…把持部、１２ｄ…スリ割、１２ｅ…凹部、１２ｆ…内周部、１２ｇ…外周部、１２ｉ…内周面、１２ｏ…外周面、１２ｓ…スリット、１３…規制部材、１３ｃ…突起部、１３ｆ…フランジ、１３ｈ…取付穴、１３ｉ…内周面、１４…ピストン、１４ａ…ピストンロッド、１４ｂ…突起部、１４ｃ…突起部、１５…シリンダ，１５ａ…第１室、１５ｂ…第２室、１６…センタ支持部、１６ｔ…センタ部材、１７…ボルト、２０…チャック装置、３０…ワーク、３０Ｐ…センタ穴、Ｏ…中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】