专利名称：卡盘机构、卡爪部件、以及车床的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于把持工件并固定在机床上的卡盘机构、卡爪部件、以及具有卡盘机构的车床。
背景技术：
一般情况下，对工件(工件)进行切削加工的车床等机床主要具备载物台、将工件固定在载物台上的卡盘机构、以及使载物台高速旋转的主轴。例如，在对圆柱形状的工件的外周面进行切削加工的情况下，利用卡盘机构把持工件的外壁面并固定在载物台上。例如， 在专利文献1中公开了如下机床用卡盘，该机床用卡盘具有圆筒状的卡盘主体、在卡盘主体上沿卡盘主体圆周方向以120度间隔设置且可沿卡盘主体的径向滑动移动地安装的三个卡爪座、以及固定在各卡爪座上并把持工件的顶端爪。顶端爪分别由螺钉固定在卡爪座上，利用气体等的压力，与卡爪座一起沿着卡盘主体的径向滑动移动。通过使固定在卡爪座上的顶端爪向径向中心侧移动，并使顶端爪的中心侧端面抵接在工件的外周面上，从而把持工件。此时，由于顶端爪的中心侧端面将工件的外周面向中心侧按压，因此作为其反作用力，朝向径向外侧的非常大的力作用于顶端爪的中心侧端面。由于该反作用力作为将固定在卡爪座上的顶端爪朝向径向外侧按压的力而发挥作用，因此在卡爪座和顶端爪未牢固地固定的情况下等，有可能导致顶端爪不能抵抗反作用力而向径向外侧偏移。于是，为了防止顶端爪朝向径向外侧偏移，在卡爪座和顶端爪相互抵接的面上分别形成有多个锯齿状的突起(细齿)，各锯齿状的突起在卡盘主体的圆周方向延伸。在这些细齿相互嵌合的状态下，顶端爪和卡爪座被固定，因此顶端爪不会在与细齿的延伸方向(圆周方向)正交的方向即径向上偏移。专利文献1 日本特开2000-288809号公报专利文献2 日本实开昭59-93804号公报专利文献3 日本实开平05-16017号公报
发明内容
发明所要解决的课题为了高精度地对工件进行加工，需要使主轴的旋转中心与工件的中心以充分的精度对位，即、以十分高的精度对工件定心。在此，在对工件进行加工的中途，有时将工件从机床用卡盘拆卸下来。此时，如果将顶端爪从卡爪座拆卸下来，即使再使用相同的顶端爪及卡爪座把持相同工件的情况下，也存在工件中心从主轴的旋转中心偏移之类的问题。在此，虽然顶端爪用螺钉固定在卡爪座上，但是，使用例如M16的螺钉的情况下，按照规格规定，螺钉的外径以-20 μ m的公差制作，螺钉孔的内径以+20 μ m的公差形成。因此，用螺钉将顶端爪固定在卡爪座上时，有可能在这些公差的范围内偏移。不过，如上所述，在顶端爪和卡爪座的抵接面分别形成有在圆周方向延伸的细齿，由于这些细齿相互嵌合，因此顶端爪不会在半径方向上偏移，但是关于圆周方向，却存在在上述的公差范围内偏移之类的问题。另外，专利文献2所记载的车床用卡盘的未淬火卡爪包含形成有在一个方向上延伸的表面凸条的车床用卡盘的未淬火卡爪取付部、和形成有与该表面凸条嵌合的槽的未淬火卡爪。在此，形成于未淬火卡爪上的槽包含在多个方向延伸的槽，能够沿着这些多个方向之中任意的方向固定未淬火卡爪。也就是，能够使未淬火卡爪旋转的同时固定在未淬火卡爪取付部上，因此未淬火卡爪能够形成多个把持工件的端面。即使在这种车床用卡盘中也同样存在以下问题在安装未淬火卡爪时，在未淬火卡爪取付部的表面凸条的延伸方向上，在上述公差的范围内产生偏移。为了避免这种问题，作为一次将工件等拆卸之后再安装工件时的、工件的定心再现性高的卡盘，在专利文献3中公开了如下卡盘取代上述机床用卡盘中的顶端爪，而具备母爪及子爪。在此，母爪为大致扇形的形状，用螺钉固定在卡爪座上。在母爪的半径方向的两侧面上分别安装有子爪。这里，在母爪及子爪相互抵接的面上分别形成有在与半径方向正交的方向上延伸的多个细齿，在这些细齿相互嵌合的状态下，子爪固定在母爪上。在把持工件时，在将子爪安装在母爪上的状态下，母爪固定在卡爪座上，并与卡爪座一起向径向中心侧被气动驱动。子爪在径向中心侧的面与工件的外周面抵接以保持工件。在拆卸工件时，即使拆卸了子爪，只要不将母爪从卡爪座上拆卸下来，则可在再次对工件进行定心时保持再现性。这是因为，在子爪和母爪的抵接面上，如上所述实施了细齿加工，因此子爪的径向定位的再现性非常高。并且，只要未拆卸下母爪，子爪的位置就不会在圆周方向上偏移。然而，在采用了上述的子母爪的卡盘中，如果将母爪从卡爪座上拆卸下来，则工件的定心的再现性消失，因此必需将母爪一直安装在卡爪座上。另外，如果在车床上一直安装有母爪，则产生在其他用途中不能利用车床的不良情况。而且，由于母爪及子爪是必需的， 因此卡盘的重量变大，加工时不能提高主轴的转速。并且，由于卡盘的部件件数变多，因此卡盘的安装调整等安排时间及部件更换所花费的时间变长，不能实现作业时间的缩短这些方面都成为问题。本发明的目的是提供一种卡盘机构、卡爪部件、以及具备这种卡盘机构的车床，上述卡盘机构是部件件数少的卡盘机构，能够以高精度进行工件的定心，而且定心的再现性
尚ο解决课题的方法根据本发明的第一方案，提供一种卡盘机构，该卡盘机构用于把持工件，具备能够以规定的旋转轴为中心旋转的载物台；设在上述载物台上的多个卡爪座，该多个卡爪座能够沿着奔向上述载物台的上述旋转轴的方向移动，而且具有主盘侧细齿面，该主盘侧细齿面上形成有在第一方向上延伸的多个第一细齿以及在与第一方向不同的第二方向上延伸的多个第二细齿；以及分别固定在上述多个卡爪座的上述主盘侧细齿面上并把持上述工件的多个软钢爪，该软钢爪具有柔软侧细齿面，该柔软侧细齿面与上述主盘侧细齿面相对地配置，而且形成有在第一方向上延伸并与第一细齿嵌合的多个第三细齿、以及在第二方向上延伸并与第二细齿嵌合的多个第四细齿。根据本发明的卡盘机构，由于在卡爪座的细齿面上形成有分别在不同的两个方向上延伸的多个第一、第二细齿，在软钢爪的细齿面上形成有分别在不同的上述两个方向上延伸且分别与第一、第二细齿嵌合的第三、第四细齿，因此在使卡爪座的细齿面与软钢爪的细齿面相对并将软钢爪固定在卡爪座上的情况下，软钢爪不会在卡爪座的细齿面的面方向上偏移。因此，能够提高将软钢爪安装在卡爪座上时的安装精度，并且安装再现性也变得非吊尚。在本发明的卡盘机构中，第一方向和第二方向也可以是相互正交的方向。在这种情况下，由于分别形成于卡爪座及软钢爪上的两种细齿在相互正交的方向上延伸，因此抑制软钢爪在这些正交的两个方向上的偏移。因此，软钢爪不会在卡爪座的细齿面的面方向 (细齿面内的任意方向)偏移，软钢爪的安装再现性变得良好。在本发明的卡盘机构中，上述各软钢爪的上述柔软侧细齿面也可以分别独立地具有形成有第三细齿的第一区域、和形成有第四细齿的第二区域。这种情况下，由于在软钢爪的细齿面上形成有在不同的两个方向上延伸的细齿的区域独立地形成，因此可在各自的区域抑制与形成于该区域中的细齿延伸的方向不同的方向的位置偏移。因此，作为整体，软钢爪不会在卡爪座的细齿面的面方向(细齿面内的任意方向)上偏移，软钢爪的安装再现性变得良好。在本发明的卡盘机构中，在上述各卡爪座的主盘侧细齿面中，第一细齿和第二细齿也可以形成于相同区域。在这种情况下，在主盘侧细齿面上，由于在不同的两个方向上延伸的两种细齿形成于相同区域，因此，在该区域中，能够与形成于软钢爪上的两种细齿的任意一种嵌合。因此，提高了软钢爪在卡爪座的细齿面中的配置的自由度。例如，也可以使软钢爪反转180度反向配置。在本发明的卡盘机构中，也可以在上述各卡爪座的上述主盘侧细齿面上形成有在第一方向及第二方向上分别以格子状配置，且前端实施了倒角的多个大致方锤状的尖峰。 在这种情况下，由于在卡爪座的细齿面上形成有在第一、第二方向上以格子状配置的多个方锤状的尖峰，因此能够使该尖峰与软钢爪的在第一、第二方向上延伸的两种细齿的任意一种嵌合。因此，提高了软钢爪在卡爪座的细齿面中的配置的自由度。并且，由于各尖峰的前端实施了倒角，因此在与软钢爪的各细齿嵌合时，前端不会与软钢爪的细齿的谷间抵接， 能够使尖峰的斜面与细齿的斜面可靠地以面接触，能够提高软钢爪的安装再现性。在本发明的卡盘机构中，形成于上述软钢爪的上述柔软侧细齿面上的第三、第四细齿也可以是截面为大致三角形且前端实施了倒角的多个筋状的锯齿。在这种情况下，由于第三、第四细齿是截面为大致三角形的筋状的锯齿，因此能够使用细齿切割器具等有准备地制作，由于前端实施了倒角，因此在与卡爪座的细齿嵌合时，前端不会与卡爪座的细齿的谷间抵接，能够使该锯齿的斜面与卡爪座的细齿的斜面可靠地以面接触，能够提高软钢爪的安装再现性。在本发明的卡盘机构中，上述载物台也可以具有大致圆形的固定载物台；以及设置成在上述固定载物台的径向上能够移动，而且形成有供上述卡爪座插入的多个槽的多个可动载物台，上述多个卡爪座也可以分别固定在上述多个可动载物台的上述槽的内侧。 这种情况下，由于卡爪座固定在可动载物台上，因此卡爪座也能够与可动载物台一起在固定载物台的径向上移动。本发明的卡盘机构也可以还具有分别连接上述卡爪座和上述软钢爪的多个连接部件，在上述各卡爪座上形成有插入上述连接部件的槽。这种情况下，由于卡盘机构具有连接卡爪座和软钢爪的连接部件，因此能够将软钢爪可靠地连接在卡爪座上。另外，由于在卡爪座上形成有插入连接部件的槽，因此连接部件的定位变得容易，减少了将软钢爪固定在卡爪座上时的工时。在本发明的卡盘机构中，上述连接部件的截面形状也可以为大致T字型，并具有板状的头部和宽度比上述头部窄且在上述头部的面方向上垂直地延伸的腿部，形成于上述卡爪座上的上述槽的截面形状也可以为大致T字型，并形成有底部和上部，该底部具有比上述头部的宽度宽的宽度，该上部具有比上述头部的宽度窄且比上述腿部的宽度宽的宽度。这种情况下，由于形成于卡爪座上的槽的上部的宽度比连接部件的头部的宽度窄，因此在形成于卡爪座上的槽中插入了连接部件时，连接部件不会在槽的深度方向上脱出。在本发明的卡盘机构中，也可以在上述各软钢爪的上述柔软侧细齿面上形成有与上述连接部件的上述腿部嵌合的槽。并且，上述连接部件在上述槽的深度方向的长度也可以比上述槽的深度短。无论哪种情况都可防止连接部件的腿部与软钢爪抵接，从而能够可靠地连接软钢爪和卡爪座。根据本发明的第二方案，提供一种具备本发明的卡盘机构的车床。根据本发明的车床，在对应于本发明的卡盘工件更换软钢爪的情况下，能够容易且迅速地进行工件的定心。根据本发明的第三方案，提供一种卡爪部件，用于把持工件的卡盘机构，其特征在于，具备卡爪座，该卡爪座具有主盘侧细齿面，该主盘侧细齿面上形成有在第一方向上延伸的多个第一细齿以及在与第一方向不同的第二方向上延伸的多个第二细齿；以及分别固定在上述多个卡爪座的上述主盘侧细齿面上并把持上述工件的多个软钢爪，该软钢爪具有柔软侧细齿面，该柔软侧细齿面与上述主盘侧细齿面相对地配置，而且形成有在第一方向上延伸并与第一细齿嵌合的第三细齿、以及在第二方向上延伸并与第二细齿嵌合的第四细齿。根据本发明的卡爪部件，在卡爪座的细齿面上形成有分别在不同的两个方向上延伸的多个第一、第二细齿，在软钢爪的细齿面上形成有分别在不同的上述两个方向上延伸且分别与第一、第二细齿嵌合的第三、第四细齿，因此在使卡爪座的细齿面与软钢爪的细齿面相对而将软钢爪固定在卡爪座上的情况下，软钢爪不会在卡爪座的细齿面的面方向上偏移。因此，能够提高在将软钢爪安装在卡爪座上时的安装精度，并且安装再现性也非常高。在本发明的卡爪部件中，第一方向和第二方向也可以为相互正交的方向。这种情况下，由于分别形成于卡爪座及软钢爪上的两种细齿在相互正交的方向上延伸，因此可抑制软钢爪在该正交的两个方向上的偏移。因此，软钢爪不会在卡爪座的细齿面的面方向上偏移，软钢爪的安装再现性变得良好。在本发明的卡爪部件中，形成于上述各卡爪座的主盘侧细齿面上的第一、第二细齿也可以是分别以格子状配置在第一方向及第二方向上，且前端实施了倒角的多个大致方锤状的尖峰，形成于上述软钢爪的上述柔软侧细齿面上的第三、第四细齿也可以是截面为大致三角形，且前端实施了倒角的多个筋状的锯齿。在这种情况下，形成于卡爪座上的尖峰与软钢爪的第三、第四细齿即筋状的锯齿的任意一个都能嵌合。因此，软钢爪的配置的自由度提高。另外，由于各尖峰及锯齿的前端分别实施了倒角，因此在使它们嵌合时前端不会干涉，能够使各尖峰及各锯齿的斜面分别可靠地以面接触，能够提高软钢爪的安装再现性。本发明的效果如下。通过利用本发明的卡盘机构的卡爪座和软钢爪，能够实现部件件数少的卡盘机构，因此能够使卡盘机构轻量化，能够提高对工件进行加工时的主轴的转速。
图1是本发明的实施方式的车床的示意图。图2是本发明的卡盘机构的示意图。图3是本发明的卡盘机构的软钢爪、卡爪座及固定部件的示意图。图4是本实施方式的软钢爪的示意图。图5是本实施方式的软钢爪的细齿面的俯视图。图6是本实施方式的软钢爪的侧视图。图7是本实施方式的卡爪座的示意图。图8是表示软钢爪和卡爪座的嵌合的示意图。图9(a)是本实施方式的圆筒形状的工件的俯视图，图9(b)是工件的剖视图。图10是表示用本实施方式的卡盘机构把持工件的状态的示意图。图11是本实施方式的软钢爪的变形例。图12是本实施方式的软钢爪的其他变形例。图13是本实施方式的卡爪座的变形例。符号说明1-卡盘机构，12-载物台，13-固定载物台，14-可动载物台，50-卡爪座，60-软钢爪，80-工件。
具体实施例方式以下参照附图对本发明的卡盘机构进行说明。图1所示的车床100具备用于把持被加工的工件(工件)的卡盘机构1 ；用于旋转驱动卡盘机构1的马达(驱动源)101 ； 与马达101的旋转轴联动并将由马达101产生的旋转动力传递到卡盘机构1上的轴(主轴)102 ；以及用于控制马达101的动作的控制部103。基于来自控制部103的指令，调整马达103的旋转方向及旋转速度等。如图1及图2所示，卡盘机构1具有相对于轴102可旋转地设置的大致圆筒型的载物台12 ；沿着载物台12的圆周方向以大约120度间隔安装的三个卡爪座50 ；固定在各个卡爪座50上的三个软钢爪(未淬火卡爪)60 ；以及将软钢爪60固定在卡爪座50上的固定部件(连接部件)70。载物台12具备大致圆筒形状的固定载物台13、和设在固定载物台上的三个可动载物台14。固定载物台13的中心轴X与轴102延伸的方向一致，固定载物台13与轴102 同轴且可旋转地被固定。即、载物台12的中心轴X、轴102及固定载物台13的旋转轴存在于相同轴上。在固定载物台13的与轴102相反侧的端面13a上，在固定载物台13的半径方向可移动(滑动)地设有三个可动载物台14。各可动载物台14是中心角为大约120° 的大致拱形的形状，即、将挖去中心部的环形的圆盘大致三等分而得到的扇形形状，以大致等间隔设置成以固定载物台13的中心轴X为中心的圆周状。这些可动载物台14通过未图示的驱动机构而沿固定载物台13的半径方向被驱动。各可动载物台14的与固定载物台13 相反侧的端面Ha形成为平坦的面。此外，可动载物台14能够相对于固定载物台13高精度地定位。例如，能够将使处于规定半径位置的可动载物台14向半径方向外侧移动之后、 再向半径方向中心侧移动、并返回上述规定位置时的位置偏移抑制在1微米以下。在各可动载物台14的端面14a上设有用于安装卡爪座50的槽15。槽15在可动载物台14的半径方向上延伸，由在其深度方向宽度不同的两个空间(底部1 及上部15b) 构成。底部1 的宽度比上部1 的宽度大，因此，槽15的截面形状成为大致T字形状。此外，虽然未图示，但在槽15的底面15c上形成有用于以螺钉固定卡爪座50的螺纹孔(未图示)°卡爪座50是在一个方向(长度方向)上延伸的金属部件，其截面形状为大致T字型。也就是，卡爪座50具有板状的基部51、和在基部51的表面垂直地向厚度方向突出且宽度比基部51窄的主体部52。在基部51及主体部52分别与形成于可动载物台14上的槽 15的底部1 及上部1 嵌合的状态下，卡爪座50被插入到槽15中。在此，槽15的底部 15a的宽度比卡爪座50的基部51的宽度稍大。与此相对，虽然槽15的上部15b的宽度比主体部52的宽度稍大，但比卡爪座50的基部51的宽度小。因此，沿着槽15的延伸方向插入到槽15中的卡爪座50不会在槽15的深度方向也就是与可动载物台14的端面1 垂直地脱出。在基部51上形成有未图示的螺钉孔，在与形成于上述槽15的底面15c上的螺纹孔对应的状态下，卡爪座50由螺钉固定在可动载物台14的槽15中。在卡爪座50的主体部52的与基部51相反侧的表面(顶面、细齿面、主盘侧细齿面)52a上形成有后述的细齿55。另外，在主体部52上形成有在主体部52的长度方向上延伸的槽57。槽57由在其深度方向宽度不同的两个空间(底部57a及上部57b)构成。底部 57a的宽度比上部57b的宽度大，由此，槽57的截面形状成为大致T字形状。如图3所示，在主体部52的槽57中插入有固定部件70。固定部件70是在一个方向(长度方向)上延伸的金属部件，其截面形状为大致T字型。也就是，固定部件70具有板状的头部71、和从头部71向与其面方向正交的方向(厚度方向)延伸且宽度比头部71 窄的腿部72。在头部71及腿部72分别与形成于卡爪座50的主体部52上的槽57的底部 57a及上部57b嵌合的状态下，固定部件70沿着槽57的长度方向插入到槽57中。与将卡爪座50插入到可动载物台14的槽15中的情况相同，由于固定部件70的头部71的宽度比槽57的上部57b的宽度大，因此插入到槽57中的固定部件70不会在槽57的深度方向脱出。在将固定部件70插入到槽57中时，腿部72的顶面72a比卡爪座50的细齿面5 更突出。另外，在固定部件70的腿部72上形成有用于以螺钉固定软钢爪60的螺纹孔72b。软钢爪60是在一个方向(长度方向)上较长的大致长方体的金属部件(例如S45C 钢那样的碳素钢钢材等)，形成有用于以螺钉固定在固定部件70上的螺钉孔60a。如图4 及图5所示，在软钢爪60的与卡爪座50的细齿面5 抵接的面(顶面、细齿面、柔软侧细齿面)62a上形成有后述的多个细齿65、66。并且，在软钢爪60的细齿面6 上，形成有在长度方向延伸的槽67。槽67的宽度与卡爪座50的槽57的上部57a的宽度大致相同。槽 67如后文所述，防止在使用固定部件70将软钢爪60固定在卡爪座50上时，固定部件70的腿部72与软钢爪60抵接。
其次，对形成于卡爪座50的细齿面5 上的细齿55以及形成于软钢爪60的细齿面6 上的细齿65、66进行说明。软钢爪60的细齿面6 具有配置在长度方向(图4、5 的X方向)的两端侧的两个第一区域62b、和夹在这些第一区域62b中的第二区域62c。在第一区域62b上形成有在软钢爪60的宽度方向(图4、5的Y方向)延伸的细齿65(第四细齿)，在第二区域62c上形成有在软钢爪60的长度方向延伸的细齿66 (第三细齿)。如图6所示，细齿65具有在宽度方向上较长且向与细齿面6 垂直的方向突出的多个筋状的锯齿65a，这些锯齿65a以规定的间距P (3mm)在长度方向上排列。各锯齿65a 的截面形状为大致等边三角形，各锯齿6 具有实施了倒角加工的前端部6 (与细齿面 62a垂直的方向的前端)、和从前端部6 倾斜的两个斜面65c。细齿66也具有与锯齿6 相同的形状并在长度方向上延伸的多个锯齿66a，这些锯齿66a以规定间距P(3mm)在宽度方向排列。这样在规定方向延伸且以规定间距排列的多个锯齿65a、66a能够通过例如使用细齿切割器具分别对细齿面62a的第一、第二区域62b、62c实施细齿加工而形成。如图7所示，形成于卡爪座50的细齿面5 上的细齿55具有方锤状的多个尖峰 55a。这些尖峰55a分别以规定的间距P (3mm)排列配置在卡爪座50的长度方向及宽度方向上。各尖峰^a的截面形状为大致三角形，各尖峰5 具有实施了倒角加工的前端部55b、 和从前端部5 倾斜的四个斜面55c。这些尖峰5 能够通过例如使用细齿切割器具在细齿面5 上形成向规定方向延伸且以规定间距排列的多个锯齿，并且在相同区域形成向与规定方向正交的方向延伸且以规定间距排列的多个锯齿来制作。即、在卡爪座50的细齿面 52a上，通过在相同区域形成有在卡爪座50的长度方向延伸的细齿5 (第一细齿)、和在宽度方向延伸的细齿55c (第二细齿)，从而使这些细齿交叉而形成格子状的尖峰55a。接着，对使卡爪座50的细齿面5 和软钢爪60的细齿面6 抵接的情况进行说明。如图8所示，在使卡爪座50和软钢爪60的长度方向一致的状态下，若使卡爪座50的细齿面5 和软钢爪60的细齿面6 抵接，则细齿55和细齿65、66相互嵌合。具体地说， 尖峰55a的斜面55c和细齿65的锯齿65a的斜面65c抵接，同样，尖峰55a的斜面55c和锯齿66a的斜面66c抵接。在此，在尖峰55a的前端部5 和锯齿65a、56a的前端部65b、 66b分别实施了倒角加工。因此，这些前端部55b、65b、66b不会与相对的细齿面62a、5h抵接，尖峰55a的斜面55c和锯齿65a、66a的斜面65c、66c能够以面接触。在此，形成于卡爪座50的细齿面5 上的尖峰5 的排列间距与锯齿65a、66a的排列间距相同。并且，尖峰5 与锯齿65a、66a的延伸方向对应，分别排列在卡爪座50的宽度方向及长度方向上。因此，形成于卡爪座50的细齿面5 上的尖峰5 与形成于软钢爪60的细齿面62a的第一区域62b上的锯齿6 嵌合，并且与形成于第二区域62c上的锯齿66a也嵌合。因此，也可以使软钢爪60在长度方向反转180度来使用。其次，对使用具备上述卡盘机构1的车床100来加工圆筒型工件80的内筒面80a 的步骤进行以下说明。如图9所示，工件80是具有内筒面80a及外筒面80b的大致圆筒形状的金属部件，外径及内径分别为300mm、200mm，圆筒的高度为200mm。首先，将卡盘机构1安装在可动载物台14上。具体地说，首先驱动三个可动载物台14，例如，定位于最靠中心的位置等的规定半径位置。接着，如图2所示，将卡爪座50插入形成于可动载物台14上的槽15中，用螺钉进行固定。其次，在形成于卡爪座50的主体部52上的槽57中插入固定部件70。并且，使卡爪座50的细齿面52a与软钢爪60的细齿面6 相对，将螺钉插入软钢爪60的螺钉孔60a，固定在固定部件70上。即螺钉拧紧软钢爪60和固定部件70，在将卡爪座50的主体部52夹在固定部件70的头部71与软钢爪60 的细齿面6 之间的状态下进行紧固。由此，软钢爪60相对于卡爪座50被固定。如图4至图6所示，在软钢爪60的细齿面62a的第一区域62b上形成有在软钢爪 60的宽度方向(对应于可动载物台的圆周方向)上延伸的细齿65，在第二区域62c上形成有在软钢爪60的长度方向(对应于可动载物台的半径方向)上延伸的细齿66。在此，细齿65具有在半径方向上以规定间距P排列，并分别在圆周方向上延伸的多个锯齿65a，细齿 66具有在圆周方向上以规定间距P排列，并分别在半径方向上延伸的多个锯齿66a。并且， 在卡爪座50的细齿面5 上，在卡爪座的长度方向、宽度方向(分别对应于可动载物台的半径方向、圆周方向)上，分别形成有以间距P排列的尖峰^a。以间距P排列的锯齿65a、 66a、和以相同间距P排列的尖峰5 相互嵌合，因此在将软钢爪60配置在卡爪座50的细齿面5 上时，能够使软钢爪60在半径方向及/或圆周方向上仅偏离间距P的刻纹。由此， 能够容易地进行软钢爪60的定位。此时，安装在各可动载物台14上的软钢爪60的可动载物台14的半径方向(以下、 简称半径方向)中心侧的端面60b与可动载物台14的中心0的距离L分别配置成比工件 80的外径小。也就是，确定软钢爪60在半径方向的位置，如上所述，将软钢爪60固定在卡爪座50上，使得软钢爪60的端面60b和可动载物台14的中心0的距离不足300mm。其次，驱动车床100并使固定载物台13 (可动载物台14)旋转，对软钢爪60的前端进行切削加工，在软钢爪60的端面60b上形成与直径300mm的圆筒面对应的把持面69a。 由此，把持面69a的曲率中心与固定载物台13及可动载物台14的中心、即固定载物台的旋转轴完全一致。也就是，把持面69a相对于固定载物台13及可动载物台14定心。接着，通过未图示的驱动机构，将可动载物台14向固定载物台13的半径方向外侧驱动。由于软钢爪60的端面60b (把持面69a)向半径方向外侧扩展，因此能够在软钢爪60 的端面60b的内侧配置工件80。在将工件80配置在可动载物台14的中心上之后，将可动载物台14再向半径方向内侧驱动，如图10所示，由软钢爪60的把持面69a把持工件80的外筒面80b。在此，如上所述，即使在将可动载物台14向半径方向外侧驱动后，再向半径方向内侧驱动而返回原来的位置的情况下，可动载物台14在半径方向的位置也不会偏离。也就是，通过在可动载物台14的驱动前后，把持面69a的曲率中心相对于可动载物台14的中心0，以1微米以下的精度完全一致。因此，能够使把持在把持面69a上的工件80的中心以 1微米以下的精度与可动载物台14的中心0 —致。如上所述，在进行了工件80的定心之后，驱动车床100，使固定有工件80的可动载物台14及固定载物台13旋转的同时，对工件80的内筒面80a进行切削加工。在此，如上所述，在现有的车床的卡盘机构中，在从卡爪座上拆卸下软钢爪之后， 再将软钢爪安装在卡爪座上的情况下，软钢爪的把持面的曲率中心有可能偏离固定载物台等的中心。因此，每当将软钢爪安装在卡爪座上时都必须进行定心。也就是，每当将软钢爪安装在卡爪座上时，都需重新进行软钢爪的端面的加工，重新形成定心后的把持面。因此存在每次更换软钢爪时都要在上述定心的工序上花费时间和劳力之类的问题。对此，本实施方式的卡盘机构1在从卡爪座50上拆卸下软钢爪60之后，再将软钢爪60安装在卡爪座50上的情况下，安装再现性高，软钢爪60的把持面69a的曲率中心与固定载物台等的中心0不会偏移。因此，再次将软钢爪60安装在卡爪座50上时，不必重新进行软钢爪的端面的加工，能够大幅度减少上述定心的工序。根据本发明的发明者的测定可知，暂且将软钢爪60从卡爪座50上拆卸下之后，再次将软钢爪60安装在卡爪座50上时， 软钢爪60的把持面69a的曲率中心与固定载物台等的中心0的位置偏移被抑制在1微米以下，顺便说明，在现有的卡盘机构中，最大发生过大约20微米的位置偏移。在本发明的卡盘机构1中，对于能够使软钢爪60的安装再现性非常高的理由，本发明者进行了如下考察，认为有如下理由。在软钢爪60的细齿面62a的第一区域62b上形成有在圆周方向延伸的细齿65 (多个锯齿65a)，并与形成于卡爪座50的细齿面5 上的尖峰5 嵌合。在此，如图8所示，细齿65的各锯齿65b的斜面65c和尖峰55a的斜面55c 相互以面接触。因此，在将软钢爪60配置在卡爪座50上时，不会在与锯齿6 延伸的圆周方向正交的方向(半径方向)上偏移，因此在该方向的安装位置的再现性变得非常高。并且，在软钢爪60的细齿面6 的第二区域62c上形成有在半径方向延伸的细齿 66 (多个锯齿66a)，并与形成于卡爪座50的细齿面5 上的尖峰5 嵌合。另外，由于细齿66的各锯齿66b的斜面66c和尖峰5 的斜面55c相互以面接触，因此在将软钢爪60配置在卡爪座50上时，不会在与锯齿66a延伸的半径方向正交的方向(圆周方向)上偏移， 因此在该方向的安装位置的再现性变得非常高。也就是，在软钢爪60的细齿面6 上形成有在半径方向及圆周方向上延伸的多个锯齿65a、66a，这些锯齿的斜面65c、66c和形成于卡爪座50的细齿面5 上的尖峰55a的斜面55c在相互以面接触的状态下嵌合。因此，在将软钢爪60配置在卡爪座50上的情况下，软钢爪60不会在细齿面52a的面方向的任意方向上偏移。另外，多个锯齿65a、66a及多个尖峰5 相互嵌合，能够抵消各锯齿或尖峰的制造误差，因此与仅形成有一个锯齿或尖峰的情况相比，能够抑制锯齿及尖峰的制造误差造成的影响。如上所述，在卡盘机构1的卡爪座50及软钢爪60上分别形成有细齿55及细齿 65、66，由此，软钢爪60的安装精度的再现性得以确保。但是，本发明的卡盘机构并不限于此，例如也可以是以下所示的方式。此外，对于与上述卡盘机构1相同的结构，附注同一参照符号并适当地省略说明。如图11所示，也可以在软钢爪160的细齿面16 的隔着槽67的两侧，分别形成有在软钢爪160的长度方向延伸的细齿165、和在宽度方向延伸的细齿166。即使在这种情况下，在将软钢爪安装在上述卡爪座的细齿面上时，软钢爪也不会在卡爪座的细齿面的面方向上偏移，能够提高将软钢爪安装在卡爪座上时的安装精度的再现性。形成于软钢爪的细齿面上的细齿并不限于在软钢爪的宽度方向及长度方向延伸， 也可以形成在与软钢爪的宽度方向及长度方向分别不同的两个方向上延伸的细齿。图12 所示的软钢爪260的细齿面沈加具有在长度方向上交替地配置的两个第一区域及第二区域沈2(。各第一区域及各第二区域隔着槽67跨越其两侧。在第一区域
上形成有相对于软钢爪沈0的长度方向在朝向槽67侧(中央侧)倾斜了 45°的方向上延伸的细齿沈5，在第二区域上形成有相对于软钢爪260的长度方向在朝向与槽67 相反的一侧(外侧)倾斜了 45°的方向上延伸的细齿沈6。在此，如图13所示，在与软钢爪260嵌合的卡爪座250的细齿面25 上，形成有在相对于卡爪座250的长度方向倾斜了+45°的方向、及倾斜了-45°的方向上分别以规定的间距P排列的尖峰25^1。由此，形成于卡爪座250的细齿面25 上的尖峰25 和形成于软钢爪沈0的细齿面沈加上的细齿沈5、266嵌合。因此，在将软钢爪安装在卡爪座的细齿面上时，软钢爪不会在卡爪座的细齿面的面方向上偏移，能够提高将软钢爪安装在卡爪座上时的安装精度的再现性。在上述实施方式及其变形例中，在卡爪座的细齿面上形成有多个尖峰，在软钢爪的细齿面上形成具有多个筋状的锯齿的细齿。与此相对，也可以在软钢爪的细齿面上形成有多个尖峰，在卡爪座的细齿面上形成具有多个筋状的锯齿的细齿。或者，也可以在卡爪座及软钢爪的细齿面分别形成具有相互嵌合的多个锯齿的细齿。在此，形成于卡爪座及/或软钢爪上的细齿并不限于相互正交的两种锯齿。只要包含在不同的方向上延伸的两种锯齿即可，锯齿的交叉角可以是任意的。例如，也可以是在相互以60°交叉的方向上延伸的两种锯齿。另外，形成于卡爪座及/或软钢爪上的锯齿或尖峰的截面形状并不限于三角形，形成于卡爪座上的锯齿或尖峰、和形成于软钢爪上的锯齿或尖峰只要是相互以面接触，则可以为任意的形状。再有，形成于卡爪座及/或软钢爪上的锯齿或尖峰的间距并不限于3mm，也可以形成为例如1. 5mm等任意的间距。此外，在上述实施方式等中，固定部件的腿部的长度比卡爪座的槽的上部的深度大，在将固定部件插入到卡爪座的槽中时，腿部的顶面比卡爪座的细齿面更突出。因此，在软钢爪的细齿面上，形成有用于避免与固定部件的腿部抵接的槽。但是，固定部件的腿部的长度也可以比卡爪座的槽的深度短。也就是，在将固定部件插入到卡爪座的槽中时，固定部件的顶面也可以比卡爪座的细齿面低。如上所述，与固定部件的腿部和形成于软钢爪上的槽是否嵌合无关，软钢爪的位置不会在细齿面的面方向上偏移。还有，在上述实施方式等中，卡爪座及软钢爪的大小、材料、形状及配置等，可按照工件的形状及材质任意地设定。例如，即使在工件不是大致圆筒形或圆环状的形状，而是棱柱的形状的情况下，通过使软钢爪的形状适合于工件的形状，从而作为本发明的卡盘机构来使用。再有，在上述实施方式中，以从外侧把持工件的情况为例进行了说明，但即使是从内侧把持工件80时，也能够使用本发明的卡盘机构。在上述实施方式中，卡盘机构的卡爪座固定在能够在固定载物台的径向上移动的可动载物台上。但是，卡爪座也可以设置成通过利用了例如空气、油压等的驱动机构而能够在固定载物台的径向上移动。另外，固定部件不一定是必需的，例如也可以在卡爪座上形成螺纹孔等，用螺钉等直接将软钢爪固定在卡爪座上。使用固定部件的情况下，固定部件的形状等并不限定于上述实施方式，可设计成任意的形状。在上述实施方式的车床中，虽然利用三个软钢爪固定工件，但也可以利用四个以上的软钢爪固定工件。另外，在上述实施方式中，卡爪座及/或软钢爪的细齿的锯齿的前端及尖峰的前端实施了倒角，但是不一定必需实施倒角。另外，在上述实施方式中，列举了在卡爪座上形成有尖峰、在软钢爪上形成有细齿的例子，但也可以与之相反，在软钢爪上形成有尖峰、在卡爪座上形成有细齿。在上述实施方式中，卡盘机构安装在作为机床的车床上，但是具备本发明的卡盘机构的机床并不限于车床。在上述实施方式的车床中，一边使固定在卡盘机构上的工件高速旋转一边对工件进行加工。不限于此，例如也可以像铣刀盘及自动换刀数控机床那样，在将工件固定在卡盘机构上的状态下，使用高速移动的刃部对工件进行加工的机床也能够使用本发明的卡盘机构。此外，车床等所使用的载物台不一定必需具备固定载物台和可动载物台，例如也可以只有固定载物台。产业上的可利用性在使用本发明的卡盘机构的情况下，即使是根据加工的工件的种类更换成各种软钢爪并使用的情况，每次更换软钢爪时，不需要为了工件的定心而加工软钢爪的前端，能够大幅度节省更换软钢爪的工时。另外，通过在多个机床上装备本发明的卡盘机构的卡爪座，从而能够在多个机床上共同使用与卡爪座嵌合的一组软钢爪。这里，在任意的机床中都能够使卡爪座的细齿的形状相同，并且安装成卡爪座的细齿的位置相同。例如，在将卡爪座安装在旋转载物台上的情况下，预先高精度地配置卡爪座，使得卡爪座的细齿距离旋转中心的位置在任意的机床中都相同。这种情况下，例如，使用多个机床对某工件进行加工的情况下，能够在多个机床上共同使用用于把持该工件的一组软钢爪。在此，即使在将该一组软钢爪安装在任意的机床的卡爪座上的情况下，也能够以充分的位置精度再现性良好地安装。这样，通过使用本发明的卡盘机构，能够构成可以在多个机床上安装一组软钢爪的机床系统。而且，在将该一组软钢爪安装在任意的机床的卡爪座上的情况下都能够以充分的位置精度再现性良好地安装。因此，在各机床上安装软钢爪时，能够大幅度地节省软钢爪的安装及位置调整的工时。
权利要求
1.一种卡盘机构，用于把持工件，其特征在于，具备能够以规定的旋转轴为中心旋转的载物台；设在上述载物台上的多个卡爪座，该多个卡爪座能够沿着奔向上述载物台的上述旋转轴的方向移动，而且具有主盘侧细齿面，该主盘侧细齿面上形成有在第一方向上延伸的多个第一细齿以及在与第一方向不同的第二方向上延伸的多个第二细齿；以及分别固定在上述多个卡爪座的上述主盘侧细齿面上并把持上述工件的多个软钢爪，该软钢爪具有柔软侧细齿面，该柔软侧细齿面与上述主盘侧细齿面相对地配置，而且形成有在第一方向上延伸并与第一细齿嵌合的第三细齿、以及在第二方向上延伸并与第二细齿嵌合的第四细齿。
2.根据权利要求1所述的卡盘机构，其特征在于，第一方向和第二方向为相互正交的方向。
3.根据权利要求1或2所述的卡盘机构，其特征在于，上述各软钢爪的上述柔软侧细齿面分别独立地具有形成有第三细齿的第一区域、和形成有第四细齿的第二区域。
4.根据权利要求3所述的卡盘机构，其特征在于，在上述各卡爪座的上述主盘侧细齿面上，第一细齿和第二细齿形成于相同区域。
5.根据权利要求1 4任一项所述的卡盘机构，其特征在于，在上述各卡爪座的上述主盘侧细齿面上形成有在第一方向及第二方向分别以格子状配置，且前端实施了倒角的多个大致方锤状的尖峰。
6.根据权利要求1 5任一项所述的卡盘机构，其特征在于，形成于上述软钢爪的上述柔软侧细齿面上的第三、第四细齿是截面为大致三角形且前端实施了倒角的多个筋状的锯齿。
7.根据权利要求1 6任一项所述的卡盘机构，其特征在于，上述载物台具有大致圆形的固定载物台；以及设置成能够在上述固定载物台的径向上移动，而且形成有供上述卡爪座插入的多个槽的多个可动载物台，上述多个卡爪座分别固定在上述多个可动载物台的上述槽的内侧。
8.根据权利要求1 7任一项所述的卡盘机构，其特征在于，还具有分别连接上述卡爪座和上述软钢爪的多个连接部件，在上述各卡爪座上形成有插入上述连接部件的槽。
9.根据权利要求8所述的卡盘机构，其特征在于，上述连接部件的截面形状为大致T字型，并具有板状的头部和宽度比上述头部窄且在上述头部的面方向垂直地延伸的腿部，形成于上述卡爪座上的上述槽的截面形状为大致T 字型，并形成有底部和上部，该底部具有比上述头部的宽度宽的宽度，该上部具有比上述头部的宽度窄且比上述腿部的宽度宽的宽度。
10.根据权利要求9所述的卡盘机构，其特征在于，在上述各软钢爪的上述柔软侧细齿面上形成有与上述连接部件的上述腿部嵌合的槽。
11.根据权利要求8所述的卡盘机构，其特征在于，上述连接部件在上述槽的深度方向的长度比上述槽的深度短。
12.—种车床，其特征在于，具备权利要求1 11任一项所述的卡盘机构。
13.—种卡爪部件，用于把持工件的卡盘机构，其特征在于，具备卡爪座，该卡爪座具有主盘侧细齿面，该主盘侧细齿面上形成有在第一方向上延伸的多个第一细齿以及在与第一方向不同的第二方向上延伸的多个第二细齿；以及分别固定在上述多个卡爪座的上述主盘侧细齿面上并把持上述工件的多个软钢爪，该软钢爪具有柔软侧细齿面，该柔软侧细齿面与上述主盘侧细齿面相对地配置，而且形成有在第一方向上延伸并与第一细齿嵌合的第三细齿、以及在第二方向上延伸并与第二细齿嵌合的第四细齿。
14.根据权利要求13所述的卡爪部件，其特征在于，第一方向和第二方向为相互正交的方向。
15.根据权利要求13或14所述的卡爪部件，其特征在于，形成于上述各卡爪座的上述主盘侧细齿面上的第一、第二细齿是分别以格子状配置在第一方向及第二方向上，且前端实施了倒角的多个大致方锤状的尖峰，形成于上述软钢爪的上述柔软侧细齿面上的第三、第四细齿是截面为大致三角形，且前端实施了倒角的多个筋状的锯齿。
全文摘要
本发明提供一种卡盘机构、卡爪部件、以及车床。把持工件的卡盘机构具备载物台、设在载物台上的卡爪座、以及固定在卡爪座上的软钢爪，在卡爪座与软钢爪的相互抵接的面上分别形成有在不同的两个方向上延伸的多个细齿，由于这些细齿嵌合，因此软钢爪不会在与卡爪座的抵接面的面方向上偏移。由此，软钢爪的安装再现性变得非常高，从而能够提供具有安装再现性高的软钢爪的卡盘机构。
文档编号B23B31/10GK102292179SQ20098015504
公开日2011年12月21日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者小林和秀 申请人:有限会社辛塞科技