JP2000218415A - Electric chucking device and its operating method - Google Patents

Electric chucking device and its operating method

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JP2000218415A
JP2000218415A JP11025343A JP2534399A JP2000218415A JP 2000218415 A JP2000218415 A JP 2000218415A JP 11025343 A JP11025343 A JP 11025343A JP 2534399 A JP2534399 A JP 2534399A JP 2000218415 A JP2000218415 A JP 2000218415A
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JP
Japan
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shaft
chuck
brake
fixed
stator
Prior art date
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JP11025343A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryukichi Konagai
龍吉 小長
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric chucking device for a machine tool, capable of improving machining quality with safety and increasing productivity, and its control method. SOLUTION: A scroll chuck 1 is rotary-driven by a main spindle motor 2 via the outer shaft 28 of a double structure shaft, and a claw is driven by a chuck driving device 3 disposed coaxially to and via the middle shaft of the double structure shaft. The chuck driving device 3 is provided with a rotation transformer 4, a servo motor 5, a brake 6 and a rotational position detector 7, and power is supplied to the servo motor 5 and the brake 6 in non-contact. The servo motor 5 is controlled for its rotational position and torque, and the gripping force of the claw is controlled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、チャックに設けら
れてワークを把持する爪がモータで駆動される工作機械
用の電動チャック装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric chuck device for a machine tool in which a claw provided on a chuck for gripping a workpiece is driven by a motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】旋盤は工作機械のなかでも構造が簡単で
精密な加工もでき、古くから広く用いられている。その
旋盤でワークを加工するときは、チャックに設けられた
爪でワークを掴んで回転し、固定した工具を当てて切削
加工する。そのチャックには、渦巻状の歯が形成された
スクロールと、その歯に噛合って径方向に移動可能な爪
が複数設けられるのが一般的であるが、そのような機構
に限られることなく他の機構によって動かすこともでき
る。これを使う時は、作業者が手動でスクロールを回し
て爪を動かし、ワークを把持したり開放したりする。ワ
ークを把持したり開放したりする作業は単純であるとと
もに多少手間がかかることもあるため、モータを内蔵し
た電動チャックが開発されており、その手作業が開放さ
れて生産能率が向上するようになっている。その技術
は、例えば特開平8−19903号公報や特開平8−1
50531号公報に開示されているように、モータを備
えて電動力で爪を動かすことができるようになってい
る。
2. Description of the Related Art Lathes have a simple structure and are capable of precision machining among machine tools, and have been widely used since ancient times. When the work is processed by the lathe, the work is gripped and rotated by claws provided on a chuck, and is cut by applying a fixed tool. The chuck is generally provided with a scroll in which spiral teeth are formed and a plurality of claws which can move in the radial direction by meshing with the teeth, but are not limited to such a mechanism. It can be moved by other mechanisms. When using this, the operator manually turns the scroll to move the claws to grip or release the work. Since the work of gripping and releasing the work is simple and may take some time, an electric chuck with a built-in motor has been developed. Has become. The technology is disclosed in, for example, JP-A-8-19903 and JP-A-8-1903.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 50531, a motor is provided so that a claw can be moved by electric power.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの従
来技術によると、電動チャックとチャックが機械的に結
合されているので、部品の交換などメンテナンスをする
ときは容易でなく、手間を要すという問題があった。ま
た、爪を動かすモータの軸とチャックの回転軸とが離れ
た位置で平行になっているため、ギアを介して動力を伝
達するようになっており、径方向の体格が大きくなって
旋盤に設置する上でスペース上の制約を与えるという問
題があった。また、ギアを介して動力が伝えられるの
で、チャックでワークを掴む時には、トルクのほかに径
方向の力がチャックにかかり、径方向に多少の撓みが生
じて正確にチャックの中心にワークを掴むことが容易で
ないという問題があった。また、ギアを介して動力を伝
達するので摩耗が生じるのが避けられず、メンテナンス
が必要になって維持コストが上昇するという問題があっ
た。また、モータを駆動して爪でワークを掴む時、把持
力が制御されないので薄肉のワークを掴む時は変形が生
じ易く、加工品質を高くすることが容易でないという問
題があった。また、ワークを掴んで切削加工をしている
とき、爪が緩んでワークがずれるという状況が生じ易
く、これによっても加工品質を高くすることが容易でな
いだけでなく、安全の面から見ても問題があった。そこ
で本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであ
り、安全で加工品質を高めることができ、生産性を向上
することができる工作機械用の電動チャック装置とその
制御方法を提供することを目的とする。
However, according to these prior arts, since the electric chuck and the chuck are mechanically connected, maintenance such as replacement of parts is not easy and requires time and effort. There was a problem. In addition, since the axis of the motor that moves the pawl and the axis of rotation of the chuck are parallel at a distant position, power is transmitted through gears, and the physical size in the radial direction increases and There has been a problem that the installation places restrictions on the space. In addition, since power is transmitted via gears, when a workpiece is gripped by the chuck, a radial force is applied to the chuck in addition to torque, and a slight bending occurs in the radial direction, so that the workpiece is accurately gripped at the center of the chuck. There was a problem that it was not easy. In addition, since power is transmitted through gears, wear is inevitable, and maintenance is required, thereby increasing maintenance costs. Further, when the motor is driven to grip the work with the claws, the gripping force is not controlled, so that when the thin work is gripped, there is a problem that deformation tends to occur and it is not easy to increase the processing quality. In addition, when performing a cutting process while gripping a workpiece, it is easy for the nails to loosen and the workpiece to shift, which makes it difficult not only to improve the processing quality but also from the viewpoint of safety. There was a problem. Accordingly, the present invention has been made in view of these problems, and provides an electric chuck device for a machine tool, which is safe, can improve processing quality, and can improve productivity, and a control method therefor. The purpose is to:

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで本発明の電動チャ
ック装置は、ワークを掴む爪を備えたチャックと、その
チャックを回転させる主軸モータと、前記爪を駆動する
チャック駆動装置とからなる工作機械用の電動チャック
装置において、前記チャックに連結された外軸と中軸か
らなり、それぞれが相対回転することにより前記爪を移
動させることができる2重構造軸と、その2重構造軸を
介して前記チャックを駆動する主軸モータと、前記2重
構造軸の外軸にフレームが固定され、ブレーキと、サー
ボモータと、回転トランスと、回転位置検出器とを内蔵
するチャック駆動装置とを備えるととともに、前記ブレ
ーキは、コイルを内蔵するブレーキステータと、そのブ
レーキステータを励磁するかしないかによって前記外軸
と前記中軸を一体にして回転させたり相互に自由に回転
させることができる機構とを備えており、前記サーボモ
ータは、前記チャック駆動装置のフレームに固定された
ステータと、前記中軸に固着されたロータから構成さ
れ、そのステータが励磁されるとそのロータが回転し
て、前記外軸に対して前記中軸を相対的に回転させるこ
とができ、前記回転トランスは、前記チャック駆動装置
のフレームに固定されて2次巻線と鉄心からなるロータ
と、前記中軸と同軸に配置される固定軸に固着されて1
次巻線と鉄心からなるステータとから構成され、前記1
次巻線が励磁されるとエアギャップを介して前記2次巻
線に電力が伝達されて前記サーボモータと前記ブレーキ
に電力を供給することができ、前記回転位置検出器は、
前記中軸に設けられた被検出面と、前記回転トランスの
前記固定軸に設けられた検出素子とから構成されて前記
中軸の回転位置を検出することができることを特徴とし
ており、また、前記サーボモータのロータと前記中軸の
間に減速機を備え、前記ロータが回転するとその回転が
減速されて前記中軸を介して前記チャックの前記爪を動
かすことができることを特徴としており、さらに、前記
主軸モータのロータは前記2重構造軸と同心になって前
記2重構造軸の外軸に固着されていることを特徴として
いる。また本発明の電動チャック装置の操作方法は、前
記爪を動かしてワークを掴むときは (1)前記回転トランスに電源を供給する。 (2)前記回転トランスを介して前記ブレーキに電力を
供給し、前記ブレーキを開放する。 (3)前記回転位置検出器の信号をもとに前記回転トラ
ンスを介して前記サーボモータに電力を供給し、前記サ
ーボモータのトルクを制御しつつ前記中軸の回転位置を
制御して前記爪を移動させる。 (4)前記サーボモータのトルクが所定値に達すれば前
記サーボモータの励磁を停止する。 (5)前記ブレーキの励磁を停止する。 という手順で動作させることを特徴としている。以上の
ようになっているので、ワークの撓みを最小限に抑えつ
つ正確にワークを掴むことができ、速やかで自動的なワ
ークの交換ができるのである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an electric chuck device according to the present invention is a machine tool comprising a chuck having claws for gripping a work, a spindle motor for rotating the chuck, and a chuck driving device for driving the claws. In the electric chuck device for use, the outer shaft and the center shaft connected to the chuck, each of which is capable of moving the claw by relative rotation, and a double structure shaft, and via the double structure shaft A spindle motor that drives the chuck, a frame is fixed to the outer shaft of the double structure shaft, a brake, a servo motor, a rotary transformer, and a chuck driving device that incorporates a rotary position detector, and The brake integrates a brake stator with a built-in coil and the outer shaft and the center shaft depending on whether the brake stator is excited or not. And a mechanism that can rotate freely with respect to each other, the servo motor comprises a stator fixed to a frame of the chuck driving device, and a rotor fixed to the center shaft, When the stator is excited, the rotor rotates to rotate the center shaft relatively to the outer shaft, and the rotary transformer is fixed to a frame of the chuck driving device to perform secondary winding. A rotor consisting of a wire and an iron core, and a rotor fixed to a fixed shaft disposed coaxially with the center shaft.
And a stator composed of a secondary winding and an iron core.
When the secondary winding is excited, power is transmitted to the secondary winding via an air gap to supply power to the servo motor and the brake, and the rotational position detector includes:
The servo motor comprises: a detection surface provided on the center shaft; and a detection element provided on the fixed shaft of the rotary transformer, and capable of detecting a rotation position of the center shaft. A reducer is provided between the rotor and the center shaft, and when the rotor rotates, the rotation is reduced and the claw of the chuck can be moved via the center shaft. The rotor is concentric with the double structure shaft and fixed to an outer shaft of the double structure shaft. Further, according to the operation method of the electric chuck device of the present invention, when the workpiece is gripped by moving the claw, (1) power is supplied to the rotary transformer. (2) Power is supplied to the brake via the rotary transformer, and the brake is released. (3) Supplying electric power to the servomotor via the rotary transformer based on the signal of the rotational position detector, controlling the rotational position of the center shaft while controlling the torque of the servomotor, and setting the claw to Move. (4) When the torque of the servo motor reaches a predetermined value, the excitation of the servo motor is stopped. (5) Stop excitation of the brake. It is characterized by operating according to the following procedure. As described above, the work can be grasped accurately while minimizing the bending of the work, and the work can be quickly and automatically replaced.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図1は本発明の電動チャック装置の
構成を示す図であり、下半分が外観を示し、上半分が内
部構造を示している。図において、1は渦巻き状の歯が
形成された図示しないスクロールと、その歯に噛合って
径方向に移動可能な図示しない爪が複数個備えられたス
クロールチャックであり、2はスクロールチャック1を
回転させる主軸モータ、3はスクロールを回転させて爪
を移動させるチャック駆動装置である。11は右端がス
クロールチャック1のスクロールに連結された中軸、2
8は右端がスクロールチャック1に連結された外軸であ
り、外軸28の中に中軸11が設けられ同心になってい
る。そして、外軸28と中軸11とで2重構造軸をなして
いる。スクロールチャック1内では、外軸28と中軸1
1との間に図示しない軸受が設けられており、相対的な
回転が可能に支持されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a configuration of an electric chuck device of the present invention, in which a lower half shows an external appearance and an upper half shows an internal structure. In the drawing, reference numeral 1 denotes a scroll chuck having spiral teeth (not shown) and a plurality of not-shown pawls which mesh with the teeth and are movable in the radial direction. The spindle motor 3 for rotating is a chuck driving device for rotating the scroll to move the pawl. Reference numeral 11 denotes a center shaft whose right end is connected to the scroll of the scroll chuck 1;
Reference numeral 8 denotes an outer shaft whose right end is connected to the scroll chuck 1. The outer shaft 28 is concentric with the center shaft 11 provided in the outer shaft 28. The outer shaft 28 and the middle shaft 11 form a double structural shaft. In the scroll chuck 1, the outer shaft 28 and the center shaft 1
1, a bearing (not shown) is provided, and is supported so as to be capable of relative rotation.

【0006】主軸モータ2は、フレーム21と、その両
端に固着されたブラケット22、23と、フレーム21
の内側に固着されて巻線と鉄心から成るステータ26
と、外軸28に固着されたロータ27とから構成されて
いる。フレーム21とブラケット22、23、ステータ
26は図示しない固定側に固定されており、ブラケット
22、23に挿入された軸受24、25を介して外軸2
8を回転可能に支持している。ステータ26を励磁する
とステータ26とロータ27の間にトルクが発生し、外
軸28を回転することができるようになっている。チャ
ック駆動装置3は、主に回転トランス4と、サーボモー
タ5、ブレーキ6、回転位置検出器7から構成されてお
り、これらがフレーム31とブラケット32、33で囲
われた内部空間に配置されている。ブラケット32は外
軸28の左端に固着されるとともに軸受15を介して中
軸11を回転可能に支えている。ブラケット32とフレ
ーム31、フレーム31とブラケット33は固着されて
おり、ブラケット33は軸受34を介して固定軸41に
回転可能に支持されている。固定軸41の軸中心は、中
軸11及び外軸28の軸中心と一致しており、同心に配
置されている。
The spindle motor 2 includes a frame 21, brackets 22 and 23 fixed to both ends thereof, and a frame 21.
Stator 26 consisting of windings and iron core fixed inside
And a rotor 27 fixed to the outer shaft 28. The frame 21, the brackets 22, 23, and the stator 26 are fixed to a fixed side (not shown), and the outer shaft 2 is supported by bearings 24, 25 inserted in the brackets 22, 23.
8 is rotatably supported. When the stator 26 is excited, torque is generated between the stator 26 and the rotor 27, and the outer shaft 28 can be rotated. The chuck driving device 3 mainly includes a rotary transformer 4, a servomotor 5, a brake 6, and a rotational position detector 7, which are arranged in an internal space surrounded by a frame 31 and brackets 32 and 33. I have. The bracket 32 is fixed to the left end of the outer shaft 28 and rotatably supports the center shaft 11 via the bearing 15. The bracket 32 and the frame 31, and the frame 31 and the bracket 33 are fixed, and the bracket 33 is rotatably supported by a fixed shaft 41 via a bearing. The center of the fixed shaft 41 coincides with the center of the center shaft 11 and the outer shaft 28, and is arranged concentrically.

【0007】回転トランス4はフレーム31の内側に固
着されて巻線と鉄心から成るロータ41と、固定軸41
に固着されて巻線と鉄心から成るステータ42とから構
成されており、ステータ42からロータ41へ非接触で
電力を供給することができるようになっている。サーボ
モータ5はフレーム31の内側に固着されて巻線と鉄心
から成るステータ51と、中軸11に固着されたロータ
52とから構成されており、ステータ51が励磁される
とロータ52を回転させることができるようになってい
る。ブレーキ6はブレーキステータと回転円板から構成
されており、ブレーキステータはブラケット32に内蔵
されたコイル61と、ブラケット32の一部で形成する
固定子鉄心と、その固定子鉄心と隙間を置いてフレーム
31に固定された固定円板とから構成されている。固定
子鉄心と固定円板の間には中軸11に設けられた回転円
板が配置されており、回転円板が中軸11に対して軸方
向にのみ移動可能になっている。回転円板はバネで予圧
がかけられて固定円板に押し付けられており、コイル6
1が励磁されなければ固定円板と回転円板が一体となっ
て互いに回転することはなく、外軸28と中軸11は相
対的に回転することなく一体となって回転することがで
きる。コイル61が励磁されれば回転円板がバネの予圧
に逆らって固定子鉄心の方に引きよせられ、固定円板と
回転円板の間に隙間が生じて相対的に自由に回転するこ
とができる。従って外軸28と中軸11とは相対的に回
転することができる。
The rotary transformer 4 is fixed inside the frame 31 and includes a rotor 41 composed of a winding and an iron core, and a fixed shaft 41.
And a stator 42 composed of a winding and an iron core, so that electric power can be supplied from the stator 42 to the rotor 41 in a non-contact manner. The servo motor 5 is composed of a stator 51 fixed to the inside of the frame 31 and composed of a winding and an iron core, and a rotor 52 fixed to the center shaft 11. The rotor 52 rotates when the stator 51 is excited. Is available. The brake 6 includes a brake stator and a rotating disk. The brake stator is provided with a coil 61 incorporated in a bracket 32, a stator core formed by a part of the bracket 32, and a gap between the stator core and the stator core. And a fixed disk fixed to the frame 31. A rotating disk provided on the center shaft 11 is disposed between the stator core and the fixed disk, and the rotating disk is movable only in the axial direction with respect to the center shaft 11. The rotating disk is preloaded by a spring and pressed against the fixed disk.
If 1 is not excited, the fixed disk and the rotating disk do not rotate integrally with each other, and the outer shaft 28 and the center shaft 11 can rotate integrally without relative rotation. When the coil 61 is excited, the rotating disk is pulled toward the stator core against the preload of the spring, and a gap is created between the fixed disk and the rotating disk, so that the rotating disk can rotate relatively freely. Therefore, the outer shaft 28 and the center shaft 11 can rotate relatively.

【0008】回転位置検出器7は中軸11の左端に設け
られた被検出面と固定軸41の右端に設けられた検出素
子とから構成され、被検出面に形成された周方向複数個
の印によって中軸11の回転位置を検知することができ
るようになっている。検出素子と被検出面は、磁気セン
サと歯車の組合せや、光センサとスリットの組合せな
ど、相対的な回転位置を検出することができるものであ
れば何でもよく、手段を問うものではない。検出素子の
リード線42は固定軸41に形成された図示しない導通
路を経て外部に導かれており、図示しないチャック駆動
制御装置に内蔵する図示しないアンプに接続されて中軸
11の回転位置を検出する回転位置検出器として機能す
る。チャック駆動装置3の配線は次のようになってい
る。回転トランス4のところでは、ステータ41のリー
ド線42は固定軸41に形成された図示しない導通路を
経て図示しないチャック駆動制御装置に導かれており、
ロータ41のリード線35は一部がサーボモータ5のス
テータ51に接続され、一部がブレーキ6のコイル61
に接続されている。図示しないチャック駆動制御装置は
回転位置検出器7の信号を受けてサーボモータ5とブレ
ーキ6を励磁するよう機能する。サーボモータを励磁す
る時は、中軸11の回転位置を制御する位置制御と、サ
ーボモータ5のトルクを制御するトルク制御が機能す
る。
The rotational position detector 7 comprises a detection surface provided at the left end of the center shaft 11 and a detection element provided at the right end of the fixed shaft 41, and a plurality of circumferentially formed marks formed on the detection surface. Thereby, the rotational position of the center shaft 11 can be detected. The detection element and the surface to be detected may be anything as long as the relative rotation position can be detected, such as a combination of a magnetic sensor and a gear or a combination of an optical sensor and a slit, and the means does not matter. The lead wire 42 of the detecting element is guided to the outside via a conductive path (not shown) formed on the fixed shaft 41, and is connected to an amplifier (not shown) built in a chuck drive control device (not shown) to detect the rotational position of the central shaft 11. Function as a rotating position detector. The wiring of the chuck driving device 3 is as follows. At the rotary transformer 4, the lead wire 42 of the stator 41 is led to a chuck drive control device (not shown) via a conduction path (not shown) formed on the fixed shaft 41,
Part of the lead wire 35 of the rotor 41 is connected to the stator 51 of the servomotor 5 and part of the lead wire 35 of the brake 6
It is connected to the. The chuck drive control device (not shown) functions to excite the servomotor 5 and the brake 6 in response to the signal from the rotational position detector 7. When exciting the servomotor, position control for controlling the rotational position of the center shaft 11 and torque control for controlling the torque of the servomotor 5 function.

【0009】以上の実施例では、主軸モータが2重構造
軸のところでダイレクト駆動できるよう、ロータを外軸
に固着した場合を用いて説明したが、主軸モータを別に
配置して、ベルトを介して外軸にトルクを伝達してもよ
く、また従来通りに歯車を介して外軸に伝達してもよ
く、2重構造軸にトルクを伝達することができるように
なっていれば、その手段を問わず、構造上の制約を与え
るものではない。また、サーボモータ5のロータ52の
回転がそのまま中軸11を介してスクロールチャック1
のスクロールに伝えられていたが、前記実施例の変形例
として、サーボモータ5及びブレーキ6とスクロールチ
ャック1との間に減速機を設けるようにしてもよい。減
速機を設ければロータ52のトルクが増幅されてスクロ
ールに伝えられるので、サーボモータ5と回転トランス
4、ブレーキ6を小形化することができ、チャック駆動
装置3が小形化できて旋盤に設置するスペースを少なく
することができる。また、前記実施例では回転部分の軸
が水平な旋盤について説明したが、本発明の趣旨に従え
ば、同じ構成要素を持つことができれば旋盤に限るもの
ではなく、回転部分の軸が縦になっている工作機械であ
っても何ら構わない。
In the above embodiment, the case where the rotor is fixed to the outer shaft so that the main shaft motor can be directly driven at the double structure shaft has been described. However, the main shaft motor is separately arranged, and the main shaft motor is connected via the belt. The torque may be transmitted to the outer shaft, or may be conventionally transmitted to the outer shaft via a gear, and if the torque can be transmitted to the double-structure shaft, the means may be used. Regardless, it does not impose any structural restrictions. In addition, the rotation of the rotor 52 of the servo motor 5 is directly transmitted to the scroll chuck 1 through the center shaft 11.
However, as a modification of the above-described embodiment, a speed reducer may be provided between the servo motor 5 and the brake 6 and the scroll chuck 1. If a speed reducer is provided, the torque of the rotor 52 is amplified and transmitted to the scroll, so that the servo motor 5, the rotary transformer 4, and the brake 6 can be downsized, and the chuck driving device 3 can be downsized and installed on a lathe. The space to be used can be reduced. Further, in the above-described embodiment, a lathe in which the axis of the rotating part is horizontal has been described. However, according to the gist of the present invention, the lathe is not limited to the lathe if it can have the same components, and the axis of the rotating part becomes vertical. It doesn't matter what machine tool you have.

【0010】また、前記実施例のブレーキは、中軸11
に設けた回転円板を軸方向に移動させて中軸11と外軸
28を一体にする場合について説明したが、ブレーキス
テータに対向して、軸方向に移動可能なもう一つのステ
ータと、そのステータとブレーキステータの間に中軸1
1に固着された回転円板を設け、ブレーキステータを励
磁すると移動可能なもう一つのステータが移動して回転
円板に密着し、中軸11と外軸28を一体に回転させる
ようにしてもよい。このように、中軸11と外軸28の
相互の回転を自由にしたり、一体にする手段であれば前
記実施例に限定されるものではなく、ほかの手段を用い
ることもできる。また、上記の実施例の変形例として、
中軸11を中空軸としてもよい。その場合、スクロール
チャック1と中軸11にワークを通すことができるの
で、スクロールチャック1で長尺のワークを掴むことが
でき、ワークに課せられる制限が少なくなって、実用性
を高めることができる。
Further, the brake of the above-mentioned embodiment is
A case has been described in which the rotating disk provided on the shaft is moved in the axial direction to integrate the center shaft 11 and the outer shaft 28. However, another stator that can move in the axial direction and faces the brake stator, 1 between shaft and brake stator
1 may be provided, and when the brake stator is excited, another movable stator may move and come into close contact with the rotating disk to rotate the center shaft 11 and the outer shaft 28 integrally. . As described above, the means is not limited to the above-described embodiment as long as the means enables the mutual rotation of the center shaft 11 and the outer shaft 28 to be free or integrated, and other means may be used. Further, as a modified example of the above embodiment,
The center shaft 11 may be a hollow shaft. In this case, since the work can be passed through the scroll chuck 1 and the center shaft 11, a long work can be gripped by the scroll chuck 1, and the restriction imposed on the work is reduced, and the practicality can be improved.

【0011】次に、このように構成された電動チャック
装置が使われる時の動作について説明する。スクロール
チャック1の爪を動かしてワークを掴むときは、まず、
チャック駆動制御装置が(1)回転トランス4に電源を
供給する。すると(2)回転トランス4を介してブレー
キ6のコイル61に電力が供給され、固定円板から回転
円板が離れてブレーキ6が開放される。これによって、
中軸11と外軸28は相対的に回転できるようになる。
次に(3)回転位置検出器7の信号をもとにチャック駆
動制御装置が働き、回転トランス4を介してサーボモー
タ5に電力を供給し、そのトルクを制御しつつ中軸11
の回転位置を制御してスクロールチャック1の爪を移動
させる。爪がワークを掴み、(4)サーボモータ5のト
ルクが所定値に達すればサーボモータ5の励磁が停止さ
れて爪の移動が停止する。サーボモータ5のトルクは公
知の技術により供給する電流やその周波数から換算され
る。所定のトルクで爪がワークを掴むと(5)ブレーキ
6の励磁が停止される。このような手順によってワーク
が自動的に掴まれるのである。(5)でブレーキ6の励
磁が停止されると、バネによってブレーキ6が機能し、
中軸11が外軸28と一体になって回ることができるの
で、主軸モータ2を励磁すると、ワークを掴んだままス
クロールチャック1が回転する。スクロールチャック1
からワークを取除く時は、上記(1)から(5)までの
手順のうち(3)では爪を緩める方向に移動させるとい
う点のみが異なっているだけでありほぼ同じ手順で動作
させればよい。
Next, the operation when the electric chuck device thus configured is used will be described. When grasping the work by moving the claw of the scroll chuck 1, first,
The chuck drive controller supplies (1) power to the rotary transformer 4. Then, (2) electric power is supplied to the coil 61 of the brake 6 via the rotary transformer 4, the rotary disk is separated from the fixed disk, and the brake 6 is released. by this,
The center shaft 11 and the outer shaft 28 can rotate relatively.
Next, (3) the chuck drive control device operates based on the signal of the rotational position detector 7 to supply electric power to the servomotor 5 via the rotary transformer 4 and control the torque thereof while controlling the center shaft 11.
The claw of the scroll chuck 1 is moved by controlling the rotation position of the scroll chuck 1. (4) When the torque of the servo motor 5 reaches a predetermined value, the excitation of the servo motor 5 is stopped and the movement of the nail is stopped. The torque of the servomotor 5 is converted from a current supplied by a known technique and its frequency. When the claws grip the work with a predetermined torque, (5) the excitation of the brake 6 is stopped. The work is automatically grasped by such a procedure. When the excitation of the brake 6 is stopped in (5), the brake 6 functions by the spring,
Since the center shaft 11 can rotate integrally with the outer shaft 28, when the main shaft motor 2 is excited, the scroll chuck 1 rotates while holding the work. Scroll chuck 1
When the work is removed from, the procedure (1) to (5) is different from the procedure (3) only in that the nail is moved in the loosening direction. Good.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、チ
ャック駆動装置3のサーボモータ5とブレーキ6に非接
触で電力を供給するとともに、サーボモータ5の回転位
置とトルクを制御するので、チャック駆動装置がコンパ
クトなものとすることができると同時に、ワークに異常
な力がかかることがないので、変形を与えることなくワ
ークを掴むことができ、人手を煩わすことなく、容易に
ワークの着脱ができるのである。従って、ワークの着脱
が自動でできて操作性がよく作業時間が短縮できるこ
と、メンテナンスが大幅に削減できること、チャック駆
動装置と主軸モータとが小形化できること、加工精度が
高められること、粉塵が出難くクリーンであること、安
全であること、などの大きな利点が得られ、工作機械の
実用性を飛躍的に高めることができるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention, electric power is supplied to the servo motor 5 and the brake 6 of the chuck driving device 3 in a non-contact manner, and the rotational position and the torque of the servo motor 5 are controlled. The chuck drive device can be made compact, and at the same time, there is no abnormal force applied to the work, so that the work can be gripped without giving any deformation, and the work can be easily attached and detached without bothering you. You can do it. Therefore, the work can be automatically attached and detached, the operability is good, the work time can be shortened, the maintenance can be greatly reduced, the chuck driving device and the spindle motor can be downsized, the processing accuracy can be increased, and dust is hardly generated. Significant advantages such as cleanliness and safety can be obtained, and the practicality of the machine tool can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電動チャック装置の構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electric chuck device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スクロールチャック 2 主軸モータ 3 チャック駆動装置 4 回転トランス 5 サーボモータ 6 ブレーキ 7 位置検出器 11 中軸 15、24、25、34 軸受 21、31 フレーム 22、23、32、33 ブラケット 26、42、51 ステータ 27、41、52 ロータ 28 外軸 35、42 リード 41 固定軸 61 コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scroll chuck 2 Spindle motor 3 Chuck drive device 4 Rotary transformer 5 Servo motor 6 Brake 7 Position detector 11 Center shaft 15, 24, 25, 34 Bearing 21, 31 Frame 22, 23, 32, 33 Bracket 26, 42, 51 Stator 27, 41, 52 Rotor 28 Outer shaft 35, 42 Lead 41 Fixed shaft 61 Coil

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ワークを掴む爪を備えたチャックと、その
チャックを回転させる主軸モータと、前記爪を駆動する
チャック駆動装置とからなる工作機械用の電動チャック
装置において、前記チャックに連結された外軸と中軸か
らなり、それぞれが相対回転することにより前記爪を移
動させることができる2重構造軸と、その2重構造軸を
介して前記チャックを駆動する主軸モータと、前記2重
構造軸の外軸にフレームが固定され、ブレーキと、サー
ボモータと、回転トランスと、回転位置検出器とを内蔵
するチャック駆動装置とを備えるととともに、前記ブレ
ーキは、コイルを内蔵するブレーキステータと、そのブ
レーキステータを励磁するかしないかによって前記外軸
と前記中軸を一体にして回転させたり相互に自由に回転
させることができる機構とを備えており、 前記サーボモータは、前記チャック駆動装置のフレーム
に固定されたステータと、前記中軸に固着されたロータ
から構成され、そのステータが励磁されるとそのロータ
が回転して、前記外軸に対して前記中軸を相対的に回転
させることができ、前記回転トランスは、前記チャック
駆動装置のフレームに固定されて2次巻線と鉄心からな
るロータと、前記中軸と同軸に配置される固定軸に固着
されて1次巻線と鉄心からなるステータとから構成さ
れ、前記1次巻線が励磁されるとエアギャップを介して
前記2次巻線に電力が伝達されて前記サーボモータと前
記ブレーキに電力を供給することができ、前記回転位置
検出器は、前記中軸に設けられた被検出面と、前記回転
トランスの前記固定軸に設けられた検出素子とから構成
されて前記中軸の回転位置を検出することができること
を特徴とする電動チャック装置。
1. An electric chuck device for a machine tool, comprising: a chuck having claws for gripping a work; a spindle motor for rotating the chuck; and a chuck driving device for driving the claws. A double-structured shaft composed of an outer shaft and a central shaft, each of which can move the claw by rotating relative to each other, a spindle motor that drives the chuck via the double-structured shaft, and the double-structured shaft A frame is fixed to an outer shaft of the brake, a brake, a servo motor, a rotary transformer, and a chuck driving device having a built-in rotation position detector, and the brake, a brake stator having a built-in coil, the Depending on whether the brake stator is excited or not, the outer shaft and the middle shaft can be integrally rotated or freely rotated with each other. The servo motor is comprised of a stator fixed to the frame of the chuck driving device, and a rotor fixed to the center shaft, when the stator is excited, the rotor rotates, The center shaft can be relatively rotated with respect to the outer shaft, and the rotary transformer is fixed to a frame of the chuck driving device, and a rotor including a secondary winding and an iron core is disposed coaxially with the center shaft. A primary winding fixed to a fixed shaft and a stator made of an iron core. When the primary winding is excited, electric power is transmitted to the secondary winding via an air gap, and the servo is driven. An electric power can be supplied to a motor and the brake, and the rotational position detector is formed by a detection surface provided on the center shaft and a detection element provided on the fixed shaft of the rotary transformer. Electric chuck device, wherein a can be made is by detecting the rotational position of the middle axle.
【請求項2】前記サーボモータのロータと前記中軸の間
に減速機を備え、前記ロータが回転するとその回転が減
速されて前記中軸を介して前記チャックの前記爪を動か
すことができることを特徴とする請求項1記載の電動チ
ャック装置。
2. A speed reducer is provided between a rotor of the servomotor and the center shaft, and when the rotor rotates, the rotation is reduced and the claw of the chuck can be moved via the center shaft. The electric chuck device according to claim 1.
【請求項3】前記主軸モータのロータは前記2重構造軸
と同心になって前記2重構造軸の外軸に固着されている
ことを特徴とする請求項1記載の電動チャック装置。
3. The electric chuck device according to claim 1, wherein a rotor of the spindle motor is concentric with the double structure shaft and fixed to an outer shaft of the double structure shaft.
【請求項4】前記爪を動かしてワークを掴むときは次の
手順で動作させることを特徴とする電動チャック装置の
操作方法。 (1)前記回転トランスに電源を供給する。 (2)前記回転トランスを介して前記ブレーキに電力を
供給し、前記ブレーキを開放する。 (3)前記回転位置検出器の信号をもとに前記回転トラ
ンスを介して前記サーボモータに電力を供給し、前記サ
ーボモータのトルクを制御しつつ前記中軸の回転位置を
制御して前記爪を移動させる。 (4)前記サーボモータのトルクが所定値に達すれば前
記サーボモータの励磁を停止する。 (5)前記ブレーキの励磁を停止する。
4. A method of operating an electric chuck device, wherein the operation is performed in the following procedure when the workpiece is gripped by moving the claw. (1) Supply power to the rotary transformer. (2) Power is supplied to the brake via the rotary transformer, and the brake is released. (3) Supplying electric power to the servomotor via the rotary transformer based on the signal of the rotational position detector, controlling the rotational position of the center shaft while controlling the torque of the servomotor, and setting the claw to Move. (4) When the torque of the servo motor reaches a predetermined value, the excitation of the servo motor is stopped. (5) Stop excitation of the brake.
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