JP2001170808A - チャック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】チャック装置の作動力および作動量を精度良く
制御する。 【解決手段】チャック装置のドローバ２４をクラッチ１
３０を介してサーボモータ２２に接続し、チャック装置
を保持，解放状態に切り換える。クラッチ１３０は、第
１，第２クラッチ部材１３４，１３８を備え、第２クラ
ッチ部材１３８の回転を第１クラッチ部材１３４と一体
的な回転部材９０に伝達する接状態と、伝達しない断状
態とに切り換え可能である。回転部材９０を、回転可能
かつ軸方向の移動を皿ばね１００，１０２により規制し
た状態で主軸１０に設ける。ドローバ２４の雄ねじ１２
０が回転部材９０の雌ねじ１２２に螺合して回転部材９
０の回転をドローバ２４の軸方向の移動に変換する。ク
ラッチ１３０は常には断状態とし、チャック装置による
保持または解放の際に接状態に切り換える。主軸１０の
回転時にはクラッチ１３０は断状態であり、皿ばね１０
２の弾性力が回転部材９０およびドローバ２４を保持状
態となる向きに付勢する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械，スピニ
ング装置等加工機械に設けられて、被加工物や加工工具
を保持するチャック装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のチャック装置は、例えば、被加
工物を保持させるために旋盤，円筒研削盤等の主軸に取
り付けられ、あるいは、加工工具を保持させるためにフ
ライス盤，ボール盤等の主軸に取り付けられる。この種
のチャック装置には種々のものがあるが、代表的なもの
は、チャック本体と、そのチャック本体に半径方向に移
動可能に設けられた３個の保持爪とを備えた三つ爪チャ
ックと、概して筒状をなし、軸方向に延びる複数の割り
溝を備えたコレットと、そのコレットに形成された外周
テーパ面と内周テーパ面との一方に対応するテーパ面を
備えたチャック本体とを含むコレットチャックとであ
る。

【０００３】これらチャック装置は、被加工物，加工工
具等の対象物を保持する保持状態と、対象物を解放する
解放状態とに切り換える状態切換装置を含むものとさ
れ、この状態切換装置に手動操作されるものと、動力に
より作動させられるものとがある。チャック装置が回転
しないものである場合には、状態切換装置が多少大形で
あっても差し支えない場合が多いのであるが、主軸に取
り付けられ、主軸と共に回転させられるものである場合
には、小形化の要求が強い。特に、動力により作動させ
られる状態切換装置は大形になり易く、種々の不都合が
生じる。例えば、主軸と共に回転するチャック装置が大
形になれば、回転部の慣性モーメントが大きくなって、
主軸の回転開始，回転停止を迅速に行うことができず、
加工能率向上の妨げになる。また、加工機械において大
形のチャック装置を配設するためのスペースを確保する
ことが困難になる。この問題は、加工機械全体が比較的
小形である場合や、１台の加工機械に複数本の主軸が設
けられ、それぞれにチャック装置が設けられる場合に特
に深刻となる。

【０００４】また、状態切換装置が動力により作動する
ものである場合、従来は動力源として油圧シリンダが一
般的に使用されていたが、油圧シリンダは作動をきめ細
かに制御すること、特に作動ストロークを精度よく制御
することが困難であるという問題や、加工機械に油圧を
発生させる油圧スタンドを設けることが必要となり、加
工機械が大形化し、コストが増大する等の問題が生じ
る。さらに、油圧スタンドは、加工機械の作動中は継続
して作動させられるのが普通であり、そのためにエネル
ギ効率が低くなるという問題もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】本発明は、以上の事情を背景とし、上記従来技術の
不都合ないし問題の少なくとも１つを解消ないし軽減す
ることを課題としてなされたものであり、本発明によっ
て、下記各態様のチャック装置および加工機械が得られ
る。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号
を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記
載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にする
ためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれら
の組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解
釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が
記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採
用しなければならないわけではない。一部の事項のみを
選択して採用することも可能なのである。

【０００６】（１）動力作動装置により、対象物を保持
する保持状態と対象物を解放する解放状態とに切り換え
られるチャック装置において、前記動力作動装置の駆動
源を電動モータとしたことを特徴とするチャック装置
（請求項１）。このように、チャック装置を保持状態と
解放状態とに切り換えるための動力作動装置を、電動モ
ータを駆動源とするものとすれば、油圧シリンダを駆動
源とする場合の前記不都合ないし問題点を解消すること
ができる。 （２）前記電動モータがサーボモータである (1)項に記
載のチャック装置（請求項２）。電動モータとしてサー
ボモータを使用すれば、回転角度，回転トルク，回転速
度等を精度よく制御することができるため、チャック装
置の作動量や作動力をきめ細かに制御することが可能と
なる。 （３）当該チャック装置の半径方向に移動することによ
り前記保持状態と前記解放状態とになる保持部材と、当
該チャック装置の軸方向に移動可能な軸方向移動部材
と、その軸方向移動部材の軸方向の運動を前記保持部材
の半径方向の運動に変換する第１運動変換機構とを含
み、前記電動モータが前記軸方向移動部材に軸方向の運
動を生じさせる (1)項または (2)項に記載のチャック装
置（請求項３）。 （４）前記軸方向移動部材が、張力の伝達により当該チ
ャック装置を前記保持状態とするドローバを含む (3)項
に記載のチャック装置。チャック装置を、ドローバを備
えたものとすれば、例えば、チャックを主軸等回転軸の
先端に取り付け、回転軸の後端側に動力作動装置の駆動
源を設けることが可能となり、動力作動装置全体あるい
はそれの駆動源の配設が容易となる。チャックの周辺に
は、加工工具や被加工物を保持して移動する工具台，ワ
ークテーブル等が配設されるため、動力作動装置をチャ
ック近傍に配設することが困難な場合が多いのである
が、本態様によればその問題が解消されるのである。 （５）前記軸方向移動部材の軸線のまわりに回転可能に
かつ軸方向の移動を規制された状態で設けられた第１回
転部材と、その第１回転部材の回転運動を前記軸方向移
動部材の軸方向の運動に変換する第２運動変換機構とを
含み、前記第１回転部材が前記電動モータにより回転駆
動される (3)項または(4)項に記載のチャック装置（請
求項４）。本態様によれば、第１回転部材を回転させる
ことにより軸方向移動部材を軸方向に移動させることが
でき、回転形の電動モータを動力作動装置の駆動源とし
て採用することが容易となる。 （６）前記第２運動変換機構が、前記軸方向移動部材と
一体的に設けられた第１ねじ部材と、その第１ねじ部材
と螺合された第２ねじ部材とを含み、第２ねじ部部材が
前記第１回転部材と一体的に構成された (5)項に記載の
チャック装置。第２運動変換機構を、互いに螺合された
第１，第２ねじ部材を含むものとすれば、構成の簡単化
を図ることが容易となる。 （７）前記電動モータと前記第１回転部材との間に、常
には断状態に保たれ、前記保持状態と解放状態との切り
換え時に接状態とされるクラッチを含む (5)項または
(6)項に記載のチャック装置（請求項５）。チャックが
回転軸と共に回転させられるものである場合でも、通常
はクラッチを断状態としておけば、動力作動装置の、少
なくとも電動モータをチャックから切り離すことがで
き、電動モータを回転軸と共に回転させる必要がない。
このことによって、電動モータの配設位置の自由度が増
し、あるいは、回転軸と共に回転する回転部の慣性モー
メントが小さくなる効果が得られる。なお、本項の特徴
は動力作動装置の駆動源が油圧揺動モータである場合に
も有効である。 （８）前記第１回転部材が、弾性部材の弾性力により前
記軸方向移動部材を当該チャック装置を前記保持状態と
する向きに付勢された (5)項ないし (7)項のいずれか１
つに記載のチャック装置。弾性部材の弾性力を第１回転
部材に加えれば、その弾性力が第１回転部材および第２
運動変換機構を介して軸方向移動部材に伝達され、チャ
ック装置が安定して保持状態に保たれる。この効果は、
電動モータと第１回転部材との間にクラッチが設けら
れ、回転軸の回転中はクラッチが断状態にされる場合に
特に有効である。 （９）当該チャック装置がチャック本体を含み、前記保
持部材がそのチャック本体に半径方向に移動可能に設け
られた３個の保持爪であり、前記第１運動変換機構が、
前記軸方向移動部材の軸方向の運動を前記３個の保持爪
のチャック本体の軸線を対称軸とする軸対称運動に変換
する機構である (3)項ないし (8)項のいずれか１つに記
載のチャック装置。保持爪は、対象物の外周面に接触し
て対象物を保持するものでも、対象物の内周面に接触し
て保持するものでもよい。 （１０）前記保持部材が、概して筒状をなし、軸方向に
延びる複数の割り溝を備えたコレットであり、前記第１
運動変換機構が、そのコレットに形成された外周テーパ
面と内周テーパ面との一方と、その一方に対応するテー
パ面を備えたチャック本体とを含む (3)項ないし (8)項
のいずれか１つに記載のチャック装置。コレットは内周
面で対象物に接触して対象物を保持するものでも、外周
面で対象物を保持するものでもよい。 （１１）当該チャック装置がチャック本体を含み、その
チャック本体が回転軸の先端部に固定的に設けられて回
転軸と共に回転する (1)項ないし(10)項のいずれか１つ
に記載のチャック装置。 （１２）前記電動モータが、前記回転軸を回転可能に支
持しているフレームに取り付けられた(11)項に記載のチ
ャック装置。 （１３）前記回転軸を回転駆動する主駆動装置を含む(1
1)項または(12)項に記載のチャック装置。 （１４）前記主駆動装置が電動モータを含み、その電動
モータが前記フレームに固定されたステータと、そのス
テータの内側に同軸に配置され、前記回転軸に固定され
て回転軸と共に回転するロータとを含む(13)項に記載の
チャック装置。このようにすれば、ロータの回転が直接
回転軸に伝達され、回転軸と共に回転する回転部の慣性
モーメントが小さくて済む。 （１５）前記クラッチが、前記第１回転部材と固定的に
設けられた第１クラッチ部材と、前記回転軸と同軸にか
つその回転軸と相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能
に設けられ、軸方向の移動により前記第１クラッチ部材
と係合，離脱する第２クラッチ部材とを含む (7)項に記
載のチャック装置。本項のチャック装置に、 (8)項ない
し(14)項のいずれかの特徴を適用することができる。 （１６）フレームと、そのフレームに回転可能に支持さ
れた回転軸と、その回転軸の先端部に固定的に設けられ
たチャック本体と、前記フレームに回転可能に支持さ
れ、前記第２クラッチ部材と相対回転不能かつ軸方向に
相対移動可能に係合させられた第２回転部材と、その第
２回転部材に前記電動モータの回転を伝達する回転伝達
部材とを含む(15)項に記載のチャック装置。例えば、第
２回転部材をプーリとし、回転伝達部材をそのプーリに
巻き掛けられたベルト，チェーン等の巻掛伝導部材とし
てもよく、第２回転部材を歯車とし、回転伝達部材をそ
の歯車とかみ合う別の歯車としてもよい。 （１７）フレームと、そのフレームに回転可能に支持さ
れた回転軸と、その回転軸に固定されたロータと、その
ロータの外側に同軸に配設され、前記フレームに回転不
能に支持されたステータと、前記回転軸の先端部に設け
られ、対象物を保持，解放するチャック装置とを含む加
工機械。対象物は被加工物でも加工工具でもよい。対象
物が被加工物である場合には、回転不能に設けられて加
工工具を保持する工具保持装置が設けられ、対象物が加
工工具である場合には、回転不能に設けられて被加工物
を保持する被加工物保持装置が設けられる。本項の加工
機械には、 (1)項ないし(16)項のいずれかの特徴を採用
することができる。 （１８）動力駆動源を備え、前記チャック装置を、対象
物を保持する保持状態と対象物を解放する解放状態とに
切り換える状態切換装置を含み、かつ、前記動力駆動源
が前記回転軸から分離されて、回転不能に設けられた(1
7)項に記載の加工機械。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態であるチャック
装置を図面に基づいて詳細に説明する。図１に本実施形
態におけるチャック装置を備える加工機械の一種である
旋盤の要部を示す。チャック装置は、旋盤のフレームに
回転可能に支持される回転軸としての主軸１０に同軸に
かつ着脱可能に取り付けられたチャック本体１４と、チ
ャック本体１４に等角度間隔に、かつ、半径方向に移動
可能に設けられた保持部材としての３個の保持爪１６
（図１にはそのうちの１つのみ図示）とを備えるチャッ
ク１８と、保持爪１６を対象物としての被加工物を保持
する状態と、解放する状態とに切り換える動力作動装置
２０とを備えている。本実施形態におけるチャック１８
は三つ爪チャックなのである。動力作動装置２０は、駆
動源としてのサーボモータ２２を含むものである。保持
爪１４は、軸方向移動部材としてのドローバ２４に第１
運動変換機構としての運動変換機構２６を介して連結さ
れており、ドローバ２４の軸方向の直線運動が、運動変
換機構２６によりチャック本体１２の軸線を対象軸とす
る軸対称運動に変換され、３つの保持爪１４が半径方向
に互いに接近，離間する方向に移動させられることによ
り、被加工物をその外周面に接触して保持する状態と、
解放する状態とに切り換えられる。ドローバ２４の軸方
向の運動は、上記サーボモータ２２により生じさせられ
る。本実施形態における動力作動装置２０は、動力駆動
源としてのサーボモータ２２を備える状態切換装置でも
ある。動力作動装置２０の詳しい構成については、後に
説明する。

【０００８】チャック１８は被加工物を保持した状態で
主軸１０とともに回転させられる。主軸１０は、複数の
部材が組み付けられることにより一体の主軸１０を構成
し、チャック本体１４が取り付けられる先端部２８より
後端部２９が大径となる中空円筒状をなしている。主軸
１０は、旋盤のフレーム３０において概して中空円筒状
をなす部分の内部に複数の軸受３２を介して回転可能に
支持される。フレーム３０は、複数の部材が組み付けら
れることにより一体のフレーム３０として機能する。

【０００９】主軸１０は、主駆動装置を構成する電動モ
ータ３６により回転駆動される。本実施形態における電
動モータ３６は、同期形電動モータであり、フレーム３
０に固定のステータ４０と、主軸１０の後端部２９の外
周面に、ステータ４０の内側に同軸に近接する状態で固
定されたロータ４４とを備えている。ロータ４４は永久
磁石である。電動モータ３６の起動によりロータ４４と
共に主軸１０が回転させられる。電動モータ３６の回転
量は、主軸１０の後端側に設けられたエンコーダ４８に
よって検出されるようになっている。

【００１０】ステータ４０の外周側には、冷却装置６０
が設けられている。本実施形態における冷却装置６０
は、液冷式であり、中空円筒状のジャケット６２を備え
るものである。ジャケット６２には、その内周面に開口
する螺旋状の液通路６６と、ジャケット６２の外周面に
開口し、上記液通路６６に連通する開口６８，７０とが
形成されている。ジャケット６２がステータ４０の外周
面に液密に嵌合されるとともに、フレーム３０に固定さ
れている。供給口として機能する一方の開口６８（７
０）から冷却液が供給され、液通路６６を通過して排出
口として機能する他方の開口７０（６８）から排出され
ることにより、電動モータ３６の駆動により発生した熱
が除去される。

【００１１】主軸１０内部には、前記ドローバ２４が同
軸にかつ軸方向に移動可能に嵌合されている。主軸１０
の後端部２９の内周側にボルト等適宜の固定手段により
固定された回転防止部材としてのキー８０が半径方向内
向きに突出し、ドローバ２４の後端部８２の外周面に形
成されたキー溝８４に係合することにより、ドローバ２
４の主軸１０に対する軸方向の移動が許容されるととも
に、回転が防止される。これらキー８０およびキー溝８
４が回転防止装置として機能するのである。ドローバ２
４は、先端部８６と後端部８２とをそれぞれ構成する２
つの部材が組み付けられて一体のドローバ２４として機
能し、後端部８２は運動変換機構２６に連結される先端
部８６より大径とされている。

【００１２】ドローバ２４の後端部８２の外周側には、
中空円筒状の回転部材９０が設けられている。回転部材
９０は、主軸１０の後端部２９の半径方向内向きに突出
する保持部９４において、保持部９４に固定的に設けら
れた軸受メタル９６を介してドローバ２４の軸線まわり
に回転可能に、かつ、軸方向の移動を弾性部材の一種で
ある一対の皿ばね１００，１０２により規制された状態
で支持されている。これら皿ばね１００，１０２は、互
いに軸方向逆向きに弾性力が作用する状態で設けられ、
それぞれリテーナ１０４，１０６に保持されている。皿
ばね１００，１０２は、保持部９０の前端面１１０と回
転部材９０との間と、保持部９４の後端面１１２と回転
部材９０との間とに配設され、回転部材９０とリテーナ
１０４，１０６との間にはそれぞれ軸受１１４，１１６
が配設されている。したがって、回転部材９０の回転は
皿ばね１００，１０２および主軸１０には伝達されない
ようになっている。

【００１３】ドローバ２４の後端部８２のキー溝８４よ
り後端側には、雄ねじ１２０が一体に設けられ、回転部
材９０の内周面に形成された雌ねじ１２２にドローバ２
４の雄ねじ１２０が螺合している。ドローバ２４の雄ね
じ１２０が第１ねじ部材を、回転部材９０の雌ねじ１２
２が第２ねじ部材をそれぞれ構成し、これら第１，第２
ねじ部材が回転部材９０の回転運動をドローバ２４の直
線運動に変換する第２運動変換機構として機能する。

【００１４】回転部材９０は、前記サーボモータ２２に
より回転駆動される。回転部材９０は、後述するクラッ
チ１３０を介してサーボモータ２２に接続されている。
サーボモータ２２は、フレーム３０に取り付けられてい
る。本実施形態におけるサーボモータ２２は、ＡＣサー
ボモータであり、駆動源の一種である電動モータとして
の電動回転モータであって、回転角度および回転速度の
精度のよい制御が可能なモータである。サーボモータ２
２の回転量は、図示しないエンコーダにより検出され
る。

【００１５】クラッチ１３０は、回転部材９０に一体的
に設けられた第１クラッチ部材１３４と、軸方向の移動
により第１クラッチ部材１３４の係合部に係合，離脱さ
せられる係合部を有する第２クラッチ部材１３８とを備
える噛み合いクラッチである。本実施形態においては、
第１クラッチ部材１３４は固定手段としてのボルト１４
０により回転部材９０の後端面に固定されている。第２
クラッチ部材１３８は、中空円筒状をなし、主軸１０に
同軸に、かつ、主軸１０に対して回転可能かつ軸方向に
移動可能に設けられている。第２クラッチ部材１３８の
内径は、ドローバ２４の後端部８２が軸方向に移動可能
に嵌合可能な大きさを有している。第２クラッチ部材１
３８の外周部には、スプライン部１４２が形成され、第
２回転部材としてのプーリ１４４のスプライン穴１４６
に回転不能かつ軸方向に移動可能に嵌合されている。プ
ーリ１４４はフレーム３０に軸受１５０を介して回転可
能かつ軸方向に移動不能に支持されている。プーリ９０
は、回転伝達部材としての無端のベルト１５２によっ
て、サーボモータ２２の出力軸１５６に固定のプーリ１
５８に連結されている。

【００１６】第２クラッチ部材１３８の後端部には、円
環状部材１６０が軸受１６２を介して回転可能かつ軸方
向に移動不能に取り付けられている。円環状部材１６０
の外周面には円環状溝１６４が形成され、レバー１６６
の部分円環状をなす一端部から突出させられた一対のピ
ン１６８がこの円環状溝１６４に軸方向に実質的に移動
不能に係合させられている。レバー１６６の中心軸は、
その軸線方向が主軸１０の軸方向に直交する状態で図示
しない支持部材により回転可能に支持されている。レバ
ー１６６の他端部は、エアシリンダ（図示省略）に連結
され、エアシリンダの作動によりレバー１６６は軸方向
に直交する軸線を中心に回動させられる。このレバー１
６６の回動がピン１６８と円環状部材１６０の円環状溝
１６４の両側面との係合により円環状部材１６０に伝達
され、それに伴って第２クラッチ部材１３８が軸方向に
移動させられて第１クラッチ部材１３４に係合，離脱さ
せられることにより、クラッチ１３０が接状態と断状態
とに切り換えられる。エアシリンダは、図示しない電磁
制御弁により、レバー１６６の他端部に連結されたピス
トンロッドの伸長，収縮が制御される。これら円環状部
材１６０，レバー１６６，ピン１６８およびエアシリン
ダが第２クラッチ部材１３８を軸方向に移動させる移動
装置を構成している。なお、レバー１６６の手動操作に
より接状態と断状態とに切り換え可能としてもよい。

【００１７】クラッチ１３０の上記接状態においてサー
ボモータ２２が起動されれば、サーボモータ２２の駆動
がプーリ１５８，ベルト１５２，プーリ１４４，第２ク
ラッチ部材１３８，第１クラッチ部材１３４を介して回
転部材９０に伝達され、回転部材９０の回転運動が前記
第２運動変換機構によりドローバ２４の直線運動に変換
されることにより、ドローバ２４が軸方向に移動させら
れる。

【００１８】本実施形態における旋盤は、制御装置１７
０により制御される。制御装置１７０は、詳細な図示を
省略するが、ＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入力部，出力部等
を備える含むコンピュータと駆動回路とを含むものであ
る。電動モータ３６のエンコーダ４８やサーボモータ２
２のエンコーダ等が制御装置１７０の入力部に接続さ
れ、また、駆動回路を介してサーボモータ２２，電動モ
ータ３６およびクラッチ１３０用の電磁制御弁等が接続
されている。

【００１９】以上のように構成されたチャック装置を備
える旋盤において、被加工物をチャック１８により保持
する際には、クラッチ１３０が接状態に切り換えられた
後、サーボモータ２２が起動され、第２クラッチ部材１
３８の回転が第１クラッチ部材１３４（回転部材９０）
に伝達され、ドローバ２４が軸方向に後退させられる。
このドローバ２４の軸方向の運動が運動変換機構２６に
おいて３個の保持爪１６の半径方向の移動に変換され
て、保持爪１６が互いに接近させられ、被加工物の外周
面を保持する。

【００２０】次に、クラッチ１３０が断状態に切り換え
られた後、電動モータ３６が起動される。クラッチ１３
０の断状態では、第２クラッチ部材１３８およびサーボ
モータ２２が、第１クラッチ部材１３４、ひいては主軸
１０から分離された状態となる。したがって、電動モー
タ３６が起動されて主軸１０が回転させられても、主軸
１０の回転は第２クラッチ部材１３８およびサーボモー
タ２２には伝達されない。主軸１０の回転により、チャ
ック１８に保持された被加工物が回転させられ、図示を
省略する刃物台に取り付けられた加工工具としてのバイ
トにより切削加工が施される。クラッチ１３０が断状態
とされても、皿ばね１０２の弾性力が回転部材９０およ
び第２運動変換機構（雌ねじ１２２および雄ねじ１２
０）を介してドローバ２４に伝達されるため、ドローバ
２４が後退する方向に付勢され、チャック１８は被加工
物を保持し続ける。また、主軸１０の回転開始時あるい
は停止時に回転部材９０に慣性モーメントが作用するに
もかかわらず、雌ねじ１２２と雄ねじ１２０との間に発
生する摩擦力によって回転部材９０がドローバ２４に対
して相対回転することが防止され、チャック１８の保持
力が変化することもない。

【００２１】加工が終了して被加工物を解放する際に
は、再びクラッチ１３０が接状態に切り換えられ、サー
ボモータ２２の起動により回転部材９０が保持状態とは
逆方向に回転させられることにより、ドローバ２４が前
進させられる。したがって、保持爪１６が互いに離間さ
せられて被加工物が解放される。

【００２２】本実施形態によれば、動力作動装置（状態
切換装置）の駆動源をサーボモータ２２とすることによ
り、回転角度，回転速度等の精度のよい制御が可能であ
るため、チャック装置の作動量や作動力を精度良く制御
できる。被加工物の直径の変化に容易に対応でき、ま
た、被加工物を適切な力で保持することができるのであ
る。後者の特徴は、被加工物が中空円筒状で弾性変形し
易いものであったり、材料が軟らかいものであったりす
る場合に特に有効である。また、主軸１０の主駆動装置
をフレーム３０内部に配設された電動モータ３６とする
ことにより、主軸１０の回転開始，回転停止を迅速に行
うことができ、加工能率が向上する。さらに、主軸１０
の回転中には、クラッチ１３０が断状態とされることに
より、サーボモータ２２には主軸１０の回転は伝達され
ず、主軸１０と共に回転する部分の慣性モーメントが小
さくなる。また、サーボモータ２２の配設位置の自由度
が増す効果も得られる。主軸１０の回転中にクラッチ１
３０が断状態とされても、回転部材９０およびドローバ
２４は前述のように皿ばね１０２によりチャック装置が
保持状態となる方向（ドローバ２４が後退する方向）に
付勢されるため、チャック装置が安定して保持状態に保
たれる。さらに、動力源を油圧シリンダとする場合と比
較して、チャック装置を小形化でき、また、油圧を必要
としないためエネルギー効率が向上する。

【００２３】本実施形態におけるチャック装置は、弾性
部材としての皿ばね１００，１０２を互いに軸方向逆向
きに弾性力が作用する状態で設けることにより、前述の
ようにドローバ２４の後退により前記保持状態にする形
態のチャック装置と、ドローバ２４の前進により保持状
態となる形態のチャック装置との両方に対応可能なもの
であり、例えば、図１の実施形態のチャック１８に代え
て、図２に示す形態のチャックを取り付けてもよい。な
お、図２に示す実施形態において、主軸１０，動力作動
装置２０，電動モータ３６等は、図１に示す各実施形態
と同じであるため図示は省略し、異なる部分のみについ
て図示，説明する。

【００２４】図２に示すように、チャック装置は、チャ
ック本体２０８に、等角度間隔で設けられた保持部材と
しての３個の保持爪２１０（図２にはそのうちの１つの
み図示）が軸対称に移動可能に保持された三つ爪チャッ
クを含むものである。本実施形態における保持爪２１０
は、前記保持爪１６とは逆に、被加工物をその内周面に
接触して保持するものとされている。保持爪２１０は、
ドローバ２４に運動変換機構２６と同様に構成される運
動変換機構（図示省略）を介して連結されており、ドロ
ーバ２４の軸方向の直線運動が、運動変換機構によりチ
ャック本体２０８の軸線を対称軸とする軸対称運動に変
換され、３つの保持爪２１０が半径方向に互いに離間，
接近する方向に移動させられることにより、対象物とし
ての被加工物をその内周面に接触して保持する状態と、
解放する状態とに切り換えられる。チャック本体２０８
は、主軸１０に着脱可能に取り付けられる。本実施形態
におけるチャック装置により被加工物を保持する際に
は、クラッチ１３０が接状態に切り換えられてサーボモ
ータ２２が起動され、第２クラッチ部材１３８の回転が
第１クラッチ部材１３４を介して回転部材９０に伝達さ
れることにより、図２に矢印で示すようにドローバ２４
が前進させられ、それによって保持爪２１０が互いに離
間させられて被加工物が内周面において保持される。次
に、クラッチ１３０が断状態に切り換えられた後、電動
モータ３６が起動されることにより、主軸１０とともに
チャック本体２０８が回転させられるのである。この
時、クラッチ１３０が断状態とされても、前記皿ばね１
００の弾性力により回転部材９０、ひいてはドローバ２
４が前進する向きに付勢され、また、回転部材９０の回
転がドローバ２４との間の摩擦力によって防止されるた
め、三つ爪チャックは被加工物を安定に保持し続ける。

【００２５】このように、皿ばね１００，１０２を設け
てドローバ２４の後退する方向と前進する方向との両方
向に弾性力を付与することにより、ドローバ２４の後退
により保持状態となるタイプと、ドローバ２４の前進に
より保持状態となるタイプとの両方のチャックの使用が
可能となる。弾性部材としての皿ばねは、本実施形態に
おいてはそれぞれ１つのみ設けられていたが、複数個直
列に設けてもよい。また、皿ばね以外のばね部材等、弾
性部材の使用も可能である。また、図１に示すチャック
装置を、前述の場合とは逆に、ドローバ２４の前進によ
り保持状態となり、後退により解放状態となるものにし
てもよいし、また、図２に示すチャック装置を、ドロー
バ２４の後退により保持状態となり、前進により解放状
態となるものとしてもよい。

【００２６】電動モータ３６の冷却装置を、図３に示す
ように空冷式の冷却装置３００としてもよい。なお、図
１に示す実施形態と同様に構成され、かつ機能する部分
については、同じ符号を付して説明を省略する。冷却装
置３００は、ステータ４０の外周面に嵌合される中空円
筒状部３０１と、その中空円筒状部３０１の外周面から
突出する複数の放熱フィン３０２とを一体に備えるもの
であり、フレーム３０に固定されている。電動モータ３
６の駆動により発生した熱がこの表面積の広い放熱フィ
ン３０２から放出される。

【００２７】チャック装置は、三つ爪チャック以外に
も、種々のものを採用可能であり、例えば、チャック本
体と保持部材としてのコレットとを備えるコレットチャ
ックにより対象物を保持する構成としてもよい。コレッ
トチャックには、対象物を外側から保持する外側コレッ
トチャックと、内側から保持する内側コレットチャック
とがあり、それぞれの一例を図４および図５に示す。な
お、図４，図５に示す各実施形態において、主軸１０，
動力作動装置２０，電動モータ３６等は、図１または図
３に示す実施形態と同じであるため図示，説明は省略
し、異なる部分のみについて図示，説明する。

【００２８】図４に外側コレットチャックの一例を示
す。チャック本体４０２は、円筒状をなし、主軸１０に
着脱可能に取り付けられる。チャック本体４０２の内側
には、コレット４０４が同軸にかつ軸方向に移動可能に
嵌合されている。コレット４０４は、容器状をなし、円
筒状をなす先端部４０６から底部４０８近傍にいたる割
り溝４１０が形成されており、先端部４０６が縮径，拡
径可能である。先端部４０６の内周面はストレート面４
１４とされる一方、外周面は先端側ほど大径となる外周
テーパ面４１６が形成されている。チャック本体４０２
の開口側内周面であってコレット４０４の外周テーパ面
４１６に対向する部分には、外周テーパ面４１６に対応
する内周テーパ面４２０が形成されている。コレット４
０４は、底部４０８においてドローバ２４に適宜の固定
手段により同軸に固定されている。例えば、ドローバ２
４の先端部に雄ねじ部４２２を設け、ナット４２４によ
り締め付けて底部４０８に固定してもよい。

【００２９】図１に示す実施形態と同様にして、図４に
矢印で示すように、ドローバ２４が軸方向に後退させら
れれば、コレット４０４が後退させられ、外周テーパ面
４１６が内周テーパ面４２０に押し付けられる。したが
って、コレット４０４が縮径させられ、コレット４０４
のストレート面４１４が対象物としての被加工物の外周
面に接触して保持する。また、ドローバ２４が前進させ
られれば、コレット４０４が解放状態とされる。本実施
形態においては、外周テーパ面４１６および内周テーパ
面４２０が第１運動変換機構を構成しているのである。

【００３０】図５に内側コレットチャックの一例を示
す。チャック本体としてのテーパ部材５０２は、断面形
状が円形をなし、後端部５０４において適宜の固定手段
によりドローバ２４に同軸に固定される。テーパ部材５
０２の外周側には、円筒状をなすコレット５０８が同軸
に嵌合されている。テーパ部材５０２は、コレット５０
８の内側空間内を軸方向に移動可能に嵌合されている。
コレット５０８は、先端部５１０から底部５１２近傍に
いたる複数の割り溝５１４が形成されており、先端部５
１０が縮径，拡径可能である。先端部５１０の外周面は
ストレート面５１８とされる一方、内周面は先端側ほど
小径となる内周テーパ面５２０とされている。テーパ部
材５０２の先端部５２４の内周テーパ面５２０に対向す
る部分には、内周テーパ面５２０に対応する外周テーパ
面５２６が形成されている。コレット５０８は底部５１
２側において主軸１０に着脱可能に取り付けられる。

【００３１】図５に矢印で示すように、ドローバ２４が
軸方向に前進させられれば、テーパ部材５０２が前進さ
せられ、外周テーパ面５２６が内周テーパ面５２０に押
し付けられる。したがって、コレット５０８が拡径させ
られ、コレット５０８のストレート面５１８が被加工物
の内周面に接触して保持する。また、ドローバ２４が後
退させられれば、コレット５０８が解放状態とされる。
内周テーパ面５２０および外周テーパ面５２６が第１運
動変換機構を構成している。

【００３２】このように、コレットチャックは、コレッ
トとテーパ部材との一方が他方に対して軸方向に移動さ
せられることにより被加工物を保持，解放する構成であ
ればよく、例えば、図４に示すコレットチャックにおい
て、ドローバ２４がテーパ部材たるチャック本体４０２
に固定され、チャック本体４０２が軸方向に移動する形
態としてもよいし、図５に示すコレットチャックにおい
て、コレット５０８が軸方向に移動させられる構成とし
てもよい。

【００３３】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるチャック装置を備え
た旋盤の要部を示す正面断面図である。

【図２】本発明の別の実施形態であるチャック装置の一
部を示す正面図である。

【図３】本発明のさらに別の実施形態である旋盤の要部
を示す正面断面図である。

【図４】本発明のさらに別の実施形態であるチャック装
置の一部を示す正面断面図である。

【図５】本発明のさらに別の実施形態であるチャック装
置の一部を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１０：主軸 １４，２０８：チャック本体 １６，
２１０：保持爪 ２０：動力作動装置 ２２：サー
ボモータ ２４：ドローバ ２６：運動変換機構
３０：フレーム ９０：回転部材 １００，１０
２：皿ばね １２０：雄ねじ １２２：雌ねじ
１３０：クラッチ １３４：第１クラッチ部材 １
３８：第２クラッチ部材 １４４：プーリ １５
２：ベルト４０２：チャック本体 ４０４，５０８：
コレット ５０２：テーパ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 和男 愛知県知立市山町茶碓山19番地 富士機械 製造株式会社内 (72)発明者 勅使 延幸 愛知県知立市山町茶碓山19番地 富士機械 製造株式会社内 Ｆターム(参考） 3C032 BB08 GG11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動力作動装置により、対象物を保持する
   保持状態と対象物を解放する解放状態とに切り換えられ
   るチャック装置において、 前記動力作動装置の駆動源を電動モータとしたことを特
   徴とするチャック装置。
2. 【請求項２】 前記電動モータがサーボモータである請
   求項１に記載のチャック装置。
3. 【請求項３】 当該チャック装置の半径方向に移動する
   ことにより前記保持状態と前記解放状態とになる保持部
   材と、 当該チャック装置の軸方向に移動可能な軸方向移動部材
   と、 その軸方向移動部材の軸方向の運動を前記保持部材の半
   径方向の運動に変換する第１運動変換機構とを含み、前
   記電動モータが前記軸方向移動部材に軸方向の運動を生
   じさせる請求項１または２に記載のチャック装置。
4. 【請求項４】 前記軸方向移動部材の軸線のまわりに回
   転可能にかつ軸方向の移動を規制された状態で設けられ
   た第１回転部材と、 その第１回転部材の回転運動を前記軸方向移動部材の軸
   方向の運動に変換する第２運動変換機構とを含み、前記
   第１回転部材が前記電動モータにより回転駆動される請
   求項３に記載のチャック装置。
5. 【請求項５】 前記電動モータと前記第１回転部材との
   間に、常には断状態に保たれ、前記保持状態と解放状態
   との切り換え時に接状態とされるクラッチを含む請求項
   ４に記載のチャック装置。