JP2002192410A - 電動チャック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】主軸の回転中にも把持爪の位置および把持力を
制御して開閉駆動を行うことが可能であり、低コストで
振動や摩耗が発生しにい電動チャック装置を提供する。 【解決手段】主軸台５１に回転可能に支持された主軸５
の先端に設けられ、被把持物を把持する把持爪を開閉す
るための開閉機構が設けられたチャックと、把持爪を開
閉駆動するための駆動用モータ１と、主軸の貫通孔内に
主軸の軸線方向に進退移動可能に設けられ、開閉機構を
作動する進退移動部材４と、主軸の軸線方向に進退移動
可能に設けられ、進退移動部材に設けられた被係合部４
４と係合し、駆動用モータの駆動力を進退移動部材に主
軸の回転を許容して伝達する係合部材３と、駆動用モー
タと係合部材との間に設けられ、駆動用モータの回転運
動を係合部材の主軸の軸線方向の直線運動に変換する変
換機構２，３１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のチャッ
クを駆動用モータによって開閉駆動し、油圧ユニット、
油圧シリンダ等を不要とし主軸回転中にも把持爪の開閉
駆動が可能な電動チャック装置に関し、特に、主軸の回
転中にも把持爪の把持位置、把持力を制御した開閉駆動
が可能な電動チャック装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】旋盤等の工作機械の主軸端には工作物を
つかむためのチャックが取り付けられている。このチャ
ックの把持爪の開閉を油圧シリンダにより行うものが公
知である。これは、主軸後部に設けたチャックシリンダ
を油圧により駆動して、主軸内のドローチューブを進退
移動させ、くさび機構、レバー機構等の伝達機構を介し
て把持爪を開閉動作させるものである。このように油圧
を使用したチャックでは、作動油の劣化等により作動油
の交換作業が必要となって保守コストが増加したり、交
換作業等により作動油漏れが生じて環境を汚染したりす
るという問題点があった。

【０００３】また、チャックシリンダは主軸が高速回転
を行うと油圧シリンダに圧油を供給するロータリバルブ
部からの発熱量が大きくなり、主軸、主軸台等に熱変位
を生じさせて工作機械の加工精度を低下させてしまうと
いう問題点があった。さらに、油圧ユニットはポンプを
駆動する駆動モータが常時回転しているとともに、作動
油が所望の圧力以上になった場合には圧力制御弁より逃
がして作動油の圧力を維持しているため、電力消費が多
く省エネルギーという観点からも問題であった。

【０００４】一方、油圧ユニットとチャックシリンダを
使用しない締め付け工具、特に主軸とともに回転するチ
ャックの駆動装置として、特開昭６３−６２６０３号公
報に記載されたようなものが公知である。これは、主軸
および引張り棒（１）と同軸に設けられた電動機（４）
を回転駆動することにより、ピニオン（７）、歯車
（８）、ねじ軸（９）等を介して引張り棒（１）を軸線
方向に移動させてチャックの開閉駆動を行うものであ
る。また、特開平７−３２８８２０号公報に記載された
ようなものも公知である。これは、サーボモータ（５
８）によりボールねじ（５５）、雌ねじ部材（５６）、
チャック開閉レバー（３４）、ボビン（３０）、フィン
ガー（２７）等を介してコレットチャック（１７）の開
閉駆動を行うものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開昭６３−６
２６０３号公報に記載された力を発生する電気機器装置
をチャックシリンダの代わりに採用しようとすると、こ
の装置では、引張り棒と平行に中心軸線から外れた位置
にねじ軸が設けられており、このねじ軸とナットが主軸
の回転バランスを狂わせることになる。このため、主軸
の回転時にアンバランスによる振動が発生するおそれが
あり、高速回転させることが困難である。また、電動機
の電動機軸が引張り棒の軸線と同一線上に位置している
ため、引張り棒とともにハウジングが回転している場
合、電動機も同一の回転速度で回転する必要がある。そ
して、移動ナットを軸線方向に移動させる場合には、引
張り棒と回転子との回転速度差によって移動させること
になり電力消費が多くなるという問題点があった。さら
に、チャックの開閉駆動のための電動機として、構造が
特殊な専用の電動機が必要となり、チャック装置のコス
トが上昇してしまうという問題点がある。

【０００６】また、上記の特開平７−３２８８２０号公
報に記載されたチャック装置は、開閉駆動の対象がコレ
ットの弾性変形の範囲内しか開閉動作を行うができない
コレットチャックであり、所定の範囲移動可能な把持爪
を備えたチャックにそのまま適用することはできない。
すなわち、工作物の種類によって把持爪を所望の位置に
移動させることができないという問題点がある。

【０００７】また、主軸の回転を停止させてチャックの
把持爪の開閉駆動を電動モータで行うものもあるが、こ
のようなチャックでは、主軸の回転中には把持爪の開閉
動作を行うことはできない。このため、長尺の棒材を順
次繰り出して加工を行うバーフィード加工においては、
棒材を繰り出すためにチャックの開閉を行うたびに主軸
の回転を停止させる必要が生じ、加工能率が低下してし
まうという問題点があった。

【０００８】そこで、本発明は、主軸の回転中にも把持
爪の開閉駆動を可能として、バーフィード加工等の加工
においても主軸を停止させることなく高能率に加工を遂
行することができ、低コストで振動や摩耗が発生しにく
い電動チャック装置を提供することを目的とする。さら
に、本発明は、主軸の回転中にも把持爪の把持位置、把
持力を制御した開閉駆動を可能にした電動チャック装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電動チャック装置は、主軸台に回転可能に
支持された主軸の先端に設けられ、被把持物を把持する
把持爪を開閉するための開閉機構が設けられたチャック
と、前記把持爪を開閉駆動するための駆動用モータと、
前記主軸の貫通孔内に前記主軸の軸線方向に進退移動可
能に設けられ、前記開閉機構を作動する進退移動部材
と、前記主軸の軸線方向に進退移動可能に設けられ、前
記進退移動部材に設けられた被係合部と係合し、前記駆
動用モータの駆動力を前記進退移動部材に前記主軸の回
転を許容して伝達する係合部材と、前記駆動用モータと
前記係合部材との間に設けられ、前記駆動用モータの回
転運動を前記係合部材の前記主軸の軸線方向の直線運動
に変換する変換機構とを有するものである。

【００１０】また、本発明の電動チャック装置は、主軸
台に回転可能に支持された主軸の先端に設けられ、被把
持物を把持する把持爪を開閉するための開閉機構が設け
られたチャックと、前記主軸の貫通孔内に前記主軸の軸
線方向に進退移動可能に設けられ、前記開閉機構を作動
する進退移動部材と、前記主軸台または前記主軸の後部
側に設けられ、前記主軸に対して前記進退移動部材を進
退移動させて前記把持爪を開閉駆動するための駆動用モ
ータとを有し、前記駆動用モータは、少なくとも位置お
よびトルクの制御が可能であって、前記主軸の回転中に
も前記把持爪の位置および把持力の制御が行えるもので
ある。

【００１１】また、上記の電動チャック装置において、
前記駆動用モータは、回転駆動型のモータであり、前記
主軸の軸線方向に進退移動可能に設けられ、前記進退移
動部材に設けられた被係合部と係合する係合部材と、前
記駆動用モータと前記係合部材との間に設けられ、前記
駆動用モータの回転運動を前記係合部材の前記主軸の軸
線方向の直線運動に変換する変換機構とを有することが
好ましい。

【００１２】また、上記の電動チャック装置において、
前記変換機構は、前記駆動用モータで駆動され、前記主
軸の軸線と平行な方向の軸線を有するねじ軸と、前記係
合部材に設けられ、前記ねじ軸にねじ込まれたナットと
を有し、前記係合部材は、前記ねじ軸の回転により前記
主軸の軸線と平行な方向に移動するものであることが好
ましい。

【００１３】また、上記の電動チャック装置において、
前記係合部材および前記被係合部は、互いに係合可能で
あるとともに互いに非接触とすることも可能なものであ
ることが好ましい。

【００１４】また、上記の電動チャック装置において、
前記主軸と前記進退移動部材との間に設けられ、前記把
持爪の開閉動作を行うときには前記主軸と前記進退移動
部材とを非連結状態とし、前記被把持物を把持している
ときには前記主軸と前記進退移動部材とを連結状態とす
る連結・非連結切換手段を有することが好ましい。

【００１５】また、上記の電動チャック装置において、
前記主軸台と前記連結・非連結切換手段との間に設けら
れ、前記連結・非連結切換手段に電流を供給する給電手
段を有し、前記連結・非連結切換手段は、前記給電手段
からの供給電流が停止したときに連結状態となるもので
あることが好ましい。

【００１６】また、上記の電動チャック装置において、
前記駆動用モータは、直線駆動型のモータであり、前記
主軸台と前記主軸との間に設けられ、前記駆動用モータ
に対する駆動電力と制御信号とを非接触で送電する送電
手段を有することが好ましい。

【００１７】また、上記の電動チャック装置において、
前記駆動用モータは、トルクの制御が可能であり前記把
持爪の把持力の制御が行えるものであることが好まし
い。

【００１８】また、上記の電動チャック装置において、
前記駆動用モータは、位置の制御が可能であり前記把持
爪の位置の制御が行えるものであることが好ましい。

【００１９】また、上記の電動チャック装置において、
前記駆動用モータは、速度の制御が可能であり前記把持
爪の把持速度の制御が行えるものであることが好まし
い。

【００２０】上記課題を解決するための手段の具体例
を、発明の実施の形態の表記と対応させて説明する。進
退移動部材には、ドローチューブ４が対応する。被係合
部には、係合溝４４または係合溝４６が対応する。被係
合部材には、係合溝部材４３が対応する。変換機構に
は、ボールねじ軸２およびボールナット３１、または、
ボールねじ軸２１およびボールナット３３が対応する。
連結・非連結切換手段には、主軸クラッチ７が対応す
る。給電手段には、送電コイル７２および電力受信コイ
ル７３が対応する。送電手段には、送電部９８および受
信部９９が対応する。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明により開閉
動作を行うチャック６の断面図であり、図１（ｂ）は、
チャック６のＸ矢視方向から見た部分拡大図である。図
２は、チャック６の正面図であり、図１（ａ）における
右方向から見た図である。チャック６は、ＮＣ（数値制
御）旋盤等の工作機械の主軸５の先端に取り付けられて
いる。なお、工作機械はターニングセンタ、研削盤など
であってもよい。主軸５は、主軸台５１（図３参照）に
回転可能に支持され、主軸モータ（図示せず）によって
回転駆動される。主軸５の先端にはチャック本体６０が
ボルト６０ａで固定されており、主軸５とチャック６と
は一体的に回転駆動される。

【００２２】チャック本体６０には、チャック本体６０
に形成された案内溝によって半径方向に移動可能にマス
タージョー６２が設けられている。マスタージョー６２
は所定角度（例えば１２０度）ごとに複数個（例えば３
個）設けられている。マスタージョー６２の把持爪６１
側端部にはＴ溝および一方のセレーションが、把持爪６
１のマスタージョー６２側端面には他方のセレーション
が形成されている。セレーションの噛み合いによって位
置が定められた把持爪６１は、Ｔ溝に嵌り込んでいるＴ
ナットのねじにボルト６１ａをねじ込むことにより、マ
スタージョー６２にそれぞれ固定されている。この把持
爪６１によって、工作物を複数方向（例えば３方向）か
ら把持し、主軸５を回転駆動するとともに、工作物とバ
イト等の加工工具とを主軸軸線方向および主軸軸線と直
交する方向に相対移動させることにより工作物の加工を
行う。

【００２３】把持爪６１の開閉動作は、くさび部材６３
を前後方向（主軸５の軸線方向）に駆動することによ
り、くさび部材６３と係合するマスタージョー６２が半
径方向に移動して生じる。くさび部材６３は、前後駆動
部材６４により前後方向に駆動される。前後駆動部材６
４は、ドローチューブ４とねじ結合により結合されてい
る。そして、ドローチューブ４の前端に形成された凹溝
には、中間部材６０ｃの後方の凸部が係合している。ま
た、回り止め部材６０ｂに形成された凹溝にも中間部材
６０ｃの前方の凸部が係合している。Ｘ矢視方向から見
た部分拡大図である図１（ｂ）にこれらの凹溝と凸部の
係合構造が示されている。回り止め部材６０ｂはチャッ
ク本体６０にボルトで固定されている。したがって、ド
ローチューブ４は主軸５に対して主軸５の軸線方向にの
み移動可能であり、回転方向に関してはドローチューブ
４は主軸５と一体に回転する。

【００２４】このドローチューブ４を主軸５に対して前
後方向（図１における右左方向）に進退移動させること
により、前後駆動部材を６４を前後方向に駆動して、そ
の結果として把持爪６１を開閉駆動することができる。
なお、くさび部材６３と前後駆動部材６４は、図１のよ
うに一体のものであってもよく、別体のものが固定され
ているものであってもよい。

【００２５】図３は、ドローチューブ４を進退移動させ
るための駆動機構を示す図である。主軸５の後端には、
クラッチ基体７１が固定されている。また、クラッチ基
体７１には、主軸５とドローチューブ４とを連結状態
（相対移動が不可能な状態）あるいは非連結状態（相対
移動が可能な状態）に切り換えるための主軸クラッチ７
が設けられている。

【００２６】主軸クラッチ７は、クラッチ基体７１に固
定された磁極部材７５とクラッチ切断用コイル７４、お
よびアーマチュア７７によって構成される。主軸クラッ
チ７の動作原理は後述するが、主軸クラッチ７は、磁極
部材７５とアーマチュア７７が磁力により吸引されると
これらが接続されて連結状態となる。クラッチ切断用コ
イル７４に電流を供給すると、主軸クラッチ７は切断状
態となる。

【００２７】アーマチュア７７は回転部材８４に固定さ
れており、回転部材８４は主軸５の後端部に軸受８６に
よって回転可能に支持されている。ドローチューブ４の
後端部には、後端部材４１がねじ結合によって固定され
ている。また、後端部材４１には第１環状部材８１が固
定されており、第１環状部材８１には第２環状部材８２
が取り付けられている。第２環状部材８２は第１環状部
材８１に対して、周方向の位置を調整可能であり、位置
調整後に固定することができる。

【００２８】図４に示すように、回転部材８４の外周面
には、主軸５の軸線方向と一定の角度をなすような傾斜
溝８５が形成されている。この傾斜溝８５には、第１環
状部材８１および第２環状部材８２のそれぞれの内周面
に設けられたカムフォロア８３，８３が係合している。
第２環状部材８２の周方向位置を第１環状部材８１に対
して調整することにより、カムフォロア８３，８３と傾
斜溝８５の内面との遊びをなくして係合させることがで
きる。カムフォロア８３，８３と傾斜溝８５との係合に
よって、ドローチューブ４の軸方向の移動を回転部材８
４の回転運動に変換している。

【００２９】主軸クラッチ７が連結状態になると、アー
マチュア７７および回転部材８４は主軸５と連結され
て、回転部材８４が主軸５に対して回転不能となる。そ
して、ドローチューブ４の軸方向の移動も不能となる。
すなわち、ドローチューブ４が主軸５と連結状態とな
り、ドローチューブ４が軸方向に移動不能となる。クラ
ッチ切断用コイル７４に電流を供給すると、磁極部材７
５とアーマチュア７７の間の吸引力が消滅し、これらは
切断状態となる。すると、回転部材８４が主軸５に対し
て回転可能となり、主軸５とドローチューブ４も非連結
状態となってドローチューブ４が軸方向に移動可能とな
る。

【００３０】送電コイル７２および電力受信コイル７３
は、非接触でクラッチ切断用コイル７４に給電するため
のものである。送電コイル７２は工作機械の主軸台５１
等に取り付けられており、電力受信コイル７３はクラッ
チ基体７１に固定されている。送電コイル７２と電力受
信コイル７３との間には間隙が設けられており、電力受
信コイル７３、クラッチ基体７１および主軸５は送電コ
イル７２とは非接触の状態で回転可能である。送電コイ
ル７２から電力受信コイル７３へは、交流電力が電磁誘
導により伝送される。電力受信コイル７３が受信した交
流電力は、整流されて直流となり、クラッチ切断用コイ
ル７４に給電される。

【００３１】このように、送電コイル７２から電力を供
給すると主軸クラッチ７が切断状態となり、電力が遮断
されると主軸クラッチ７が連結状態となる。主軸クラッ
チ７が切断状態であれば、ドローチューブ４と主軸５は
非連結状態となり、ドローチューブ４を主軸５に対して
軸線方向に進退移動させて、把持爪６１の開閉駆動を行
うことができる。ドローチューブ４の後端部には後端部
材４１が固定されており、後端部材４１には軸受４２に
よって回転可能に係合溝部材４３が支持されている。す
なわち、係合溝部材４３は、ドローチューブ４に対して
自由に回転可能であるが、軸方向にはドローチューブ４
と一体に移動する。係合溝部材４３には被係合部として
の係合溝４４が形成されている。

【００３２】一方、主軸台５１には回転駆動型の駆動用
モータ１が設置されている。駆動用モータ１の出力軸１
１の回転は、歯車伝達機構１２を介してボールねじ軸２
に伝達される。ボールねじ軸２にはボールナット３１が
螺合しており、ボールナット３１は係合部材３の一端部
である根元部に固定されている。また、係合部材３他端
の先端部は、図５に示すように、係合溝４４にちょうど
はまり込む形状に形成されており、係合溝４４に係合し
ている。図５は、駆動用モータ１から係合部材３までの
間の歯車伝達機構１２も示している。

【００３３】駆動用モータ１を回転駆動することによ
り、歯車伝達機構１２を介してボールねじ軸２を回転さ
せ、係合部材３および係合溝部材４３を主軸５の軸線方
向に移動させることができる。係合部材３の先端部が係
合溝部材４３の係合溝４４に係合しているため、係合部
材３およびボールナット３１は回転運動が規制されて主
軸５の軸線方向にのみ移動する。

【００３４】主軸クラッチ７が連結状態ではドローチュ
ーブ４と主軸５が連結状態となり、ドローチューブ４が
軸線方向に移動不能となるので、把持爪６１は固定状態
となりゆるむことがない。工作物の加工中は送電コイル
７２からの電力を遮断して主軸クラッチ７を連結状態と
している。このため、工作物の加工中（主軸の回転中）
に停電等の事故が生じて電力の供給が停止しても、把持
爪６１は固定状態のままであり工作物は確実に保持され
ている。したがって、工作物がチャック６から脱落して
飛び出す等の危険な事故が防止できる。

【００３５】次に、本発明のチャック装置による、把持
爪６１の開閉動作の概要を説明する。把持爪６１の開閉
動作を行う際には、まず、クラッチ切断用コイル７４に
電流を供給して主軸クラッチ７を切断状態とする。そう
すると、主軸５とドローチューブ４が非連結状態とな
り、ドローチューブ４の進退移動が可能となる。次に、
駆動用モータ１を所定方向に回転駆動して、係合部材３
によりドローチューブ４を進退移動させ把持爪６１の開
閉駆動を行う。すなわち、把持爪６１を解放方向に移動
させて工作物を解放したり、把持爪６１を把持方向に移
動させて工作物を把持したりする。

【００３６】工作物を把持した場合には、次に、クラッ
チ切断用コイル７４への電流を遮断して主軸クラッチ７
を連結状態とする。すると、主軸５とドローチューブ４
が連結状態となり、ドローチューブ４の進退移動が不可
能となる。この状態では、把持爪６１は工作物を把持し
てロック状態となり緩むことはない。これで、把持爪６
１の開閉駆動の動作を終了する。

【００３７】このように、把持爪６１による把持力は主
軸クラッチ７によって保持される。このため、係合部材
３からドローチューブ４に把持力を保持するための力を
作用させておく必要がなく、後端部材４１と係合溝部材
４３との間の軸受４２等に摩耗破損等の問題が発生しに
くくなる。なお、主軸回転速度が高速仕様でない場合等
軸受４２の寿命問題が発生しない場合には、主軸クラッ
チ７を設けないで、係合部材３からドローチューブ４に
把持力を保持するための力を作用させておいてもよい。
以上のような把持爪６１の開閉動作は、主軸５を停止さ
せた状態でも、主軸５を回転させたままの状態でも可能
である。

【００３８】また、駆動用モータ１としては、回転位置
および回転速度の制御ならびに駆動トルクの制御が可能
な制御モータが好ましい。回転位置の制御が可能な制御
モータであれば把持爪６１の位置の制御を行うことがで
き、回転速度の制御が可能な制御モータであれば把持爪
６１の移動速度の制御を行うことができる。また、駆動
トルクの制御が可能な制御モータであれば、把持爪６１
による把持力を駆動トルクによって直接的に制御するこ
とができる。

【００３９】すなわち、ＮＣ加工プログラム、ＭＤＩ等
から把持径、把持力等を指令することで、工作物を所望
の把持条件で把持することができる。したがって、主軸
を回転させたままの状態であっても、把持径、把持力の
変更等を行うことができる。さらに、主軸クラッチ７の
ような連結・非連結切換手段を設けなくても、トルクの
フィードバック、位置のフィードバックをかけることに
より、把持力等を所望の値に保持することができる。

【００４０】図６は、主軸クラッチ７の動作原理を示す
模式図である。前述のように、主軸５の後端には、クラ
ッチ基体７１が固定されており、主軸クラッチ７の磁極
部材７５はこのクラッチ基体７１に固定されている。ま
た、磁極部材７５には図示のように永久磁石７６が配置
されている。クラッチ切断用コイル７４に電流が流れて
いない状態では、永久磁石７６から発生する磁力線Ｐに
よりアーマチュア７７が磁極部材７５に吸引され連結状
態となる。主軸クラッチ７の連結状態では、主軸５とド
ローチューブ４も連結状態となる。ただし、ここではド
ローチューブ４の軸線方向移動をアーマチュア７７の回
転運動に変換する機構は図示を省略している。

【００４１】クラッチ切断用コイル７４に電流を流す
と、その電流によって磁力線Ｑが発生する。磁力線Ｑ
は、永久磁石７６による磁力線Ｐとちょうど打ち消し合
う向きと強度とされている。したがって、クラッチ切断
用コイル７４に電流が流れると、磁力線は打ち消されア
ーマチュア７７を磁極部材７５に吸引する磁力も消滅す
る。このとき、主軸クラッチ７は切断状態となる。主軸
クラッチ７の切断状態では、主軸５とドローチューブ４
が非連結状態となる。

【００４２】図７は、チャック６の把持爪６１を開閉駆
動するための他の駆動機構を示す図である。この場合の
ドローチューブ４も、主軸５に対して主軸５の軸線方向
に移動可能かつ回転方向には移動不能に設けられてい
る。ドローチューブ４の後端部には、後端部材４５が固
定されている。この駆動機構では、後端部材４５の外周
に直接、係合溝４６が形成されている。そして、この係
合溝４６の幅は係合部材３２の係合部の幅よりも所定量
だけ大きくなるように形成されている。

【００４３】係合部材３２は、図３に示した駆動用モー
タ、伝達機構と同様の機構により主軸５の軸線方向に駆
動することができる。クラッチ基体７１、主軸クラッチ
７の構成も図３に示したものと同等である。この駆動機
構では、ドローチューブ４の進退移動をアーマチュア７
７の回転運動に変換する機構が図３に示したものとは異
なっている。後端部材４５には雄ねじ８７が固定されて
おり、この雄ねじ８７に螺合する雌ねじ部が内周に形成
された歯車８８が回転可能にクラッチ基体７１に支持さ
れている。また、クラッチ基体７１には、歯車８８と噛
み合う内歯歯車を有する回転部材８９が回転可能に支持
されている。そして、この回転部材８９にアーマチュア
７７が固定されている。

【００４４】係合部材３２によりドローチューブ４を進
退移動させると、後端部材４５および雄ねじ８７も移動
し、雄ねじ８７の移動によりこれと螺合する歯車８８が
回転する。そして歯車８８と噛み合う内歯歯車により回
転部材８９およびアーマチュア７７が回転する。したが
って、主軸クラッチ７の連結状態とすると、アーマチュ
ア７７が主軸５に対して回転不能となり、主軸５とドロ
ーチューブ４が連結状態となって、ドローチューブ４の
軸線方向移動が阻止される。主軸クラッチ７が切断状態
になれば、主軸５とドローチューブ４が非連結状態とな
り、ドローチューブ４の軸線方向移動が可能となる。

【００４５】なお、この駆動機構においては、雄ねじ８
７および歯車８８によって主軸５回転時のアンバランス
が発生することを避ける必要がある。すなわち、雄ねじ
８７および歯車８８を主軸５の外周方向に均等な位置に
複数設け、主軸５の回転バランスを保つようにすること
が好ましい。

【００４６】図８は、チャック６の把持爪６１を開閉駆
動するための、さらに別の駆動機構を示す図である。こ
の駆動機構は、係合部材３２、後端部材４５、係合溝４
６、クラッチ基体７１、主軸クラッチ７の構成は図７に
示したものと同等である。この駆動機構では、ドローチ
ューブ４の進退移動をアーマチュア７７の回転運動に変
換する機構が図７に示したものとは異なっている。

【００４７】ドローチューブ４の後端部には、後端部材
４５がねじ結合によって固定されている。また、後端部
材４５には環状部材８１ａが固定されており、環状部材
８１ａの内周面にはカムフォロア８３ａが設けられてい
る。アーマチュア７７は回転部材８４に固定されてお
り、回転部材８４は主軸５の後端部に軸受８６によって
回転可能に支持されている。図９に示すように、回転部
材８４の外周面には、主軸５の軸線方向と一定の角度を
なすような傾斜溝８５が形成されている。この傾斜溝８
５には、環状部材８１ａの内周面に設けられたカムフォ
ロア８３ａが係合している。この場合は、カムフォロア
８３ａの外径寸法と傾斜溝８５の内面の寸法とを遊びな
く嵌り込むように形成してある。カムフォロア８３ａと
傾斜溝８５との係合によって、ドローチューブ４の軸方
向の移動を回転部材８４の回転運動に変換している。

【００４８】主軸クラッチ７が連結状態になると、アー
マチュア７７および回転部材８４が主軸５に対して回転
不能となり、ドローチューブ４の軸線方向の進退移動も
不能となる。すなわち、ドローチューブ４が主軸５と連
結状態となる。主軸クラッチ７が切断状態になると、ア
ーマチュア７７および回転部材８４が主軸５に対して回
転可能となり、主軸５とドローチューブ４が非連結状態
となってドローチューブ４が軸線方向に移動可能とな
る。

【００４９】図１０は、把持爪６１の開閉駆動のための
さらに別の駆動機構を示す図である。この駆動機構で
は、駆動用モータとして減速機構が付属した駆動用モー
タ１０を使用している。駆動用モータ１０から減速部１
３を介して減速された出力軸１４は、ボールねじ軸２１
に接続されている。ボールねじ軸２１は、係合部材３２
の根元部に固定されたボールナット３３に螺合してい
る。また、係合部材３２の先端部は、後端部材４５に形
成された係合溝４６に係合している。

【００５０】後端部材４５には、円筒状の雄ねじ部材９
２が固定されている。また、回転部材９０が主軸５の後
端部に軸受８６によって回転可能に支持されており、こ
の回転部材９０にアーマチュア７７が固定されている。
さらに、回転部材９０には、雄ねじ部材９２と螺合する
雌ねじ部材９１が固定されている。これらの雄ねじ部材
９２および雌ねじ部材９１は、ねじ溝のリード角が大き
く設定されており、雄ねじ部材９２の主軸５軸線方向の
移動によって雌ねじ部材９１が回転するようにされてい
る。

【００５１】これにより、駆動用モータ１０によって係
合部材３２が主軸５の軸線方向に駆動され、後端部材４
５を介してドローチューブ４が進退移動すると、その進
退移動が雄ねじ部材９２および雌ねじ部材９１を介して
アーマチュア７７および回転部材９０の回転運動に変換
される。主軸クラッチ７が連結状態になると、アーマチ
ュア７７および回転部材９０が主軸５に対して回転不能
となり、ドローチューブ４の軸線方向移動も不能とな
る。主軸クラッチ７が切断状態になると、アーマチュア
７７および回転部材９０が主軸５に対して回転可能とな
り、ドローチューブ４が軸線方向に移動可能となる。

【００５２】図７，８，１０に示した駆動機構では、係
合溝４６が後端部材４５の外周に直接形成されているの
で、係合部材３２と後端部材４５が接触していると、主
軸５の回転により両者に摩耗を生じる。そのため、把持
爪６１の開閉動作が終了して主軸クラッチ７を連結状態
としたら、係合部材３２を係合溝４６の中央部に移動さ
せ、係合部材３２と後端部材４５が非接触の状態となる
ようにする。このように係合部材３２の移動を制御する
ことにより、係合部材３２および後端部材４５の摩耗を
防止することができる。なお、図７，８，１０に示した
駆動機構は、図３のように、後端部材４１に軸受４２に
よって回転可能に支持された係合溝部材４３に係合溝４
４を設けたものであってもよい。さらに、図３に示した
駆動機構が、図７，８，１０のように、後端部材４５の
外周に係合溝４６を直接形成したものであってもよい。

【００５３】図１１は、把持爪６１の開閉駆動のための
さらに別の駆動機構を示す図である。この駆動機構で
は、ドローチューブ４を進退移動させるための駆動用モ
ータとして、直線駆動型の駆動モータであるリニアモー
タ１００を使用している。主軸５の後端部には、内部が
中空の中空部材９３が固定されている。中空部材９３の
内部には、主軸５の軸線方向に移動可能に移動部材９５
が設けられており、この移動部材９５はドローチューブ
４の後端部に接続されている。

【００５４】中空部材９３の内面側には、コイル９４が
設置されている。そして、移動部材９５の外面のコイル
９４に対向する位置には磁石９６が固定されている。コ
イル９４と磁石９６によってリニアモータ１００を構成
している。すなわち、コイル９４に駆動電流を流すこと
により、磁石９６および移動部材９５を駆動して主軸５
の軸線方向に移動させることができる。コイル９４への
駆動電力は、送電部９８および受信部９９からなる非接
触送電装置によって供給される。また、リニアモータ１
００の移動位置、駆動力等を制御するための制御信号も
非接触送電装置によって非接触で伝達される。非接触送
電装置としては、例えば、特開平６−６９９３号公報に
記載されたようなものが使用できる。

【００５５】中空部材９３には、図示しない制御回路が
内蔵されていてもよい。非接触送電装置から送られる駆
動電力および制御信号によってリニアモータ１００の制
御を行う。なお、リニアモータ１００の移動位置はリニ
アスケール９７によって検出される。リニアモータ１０
０としては、コイル９４および磁石９６を円筒状に形成
して、円筒状のリニアモータとすることが回転バランス
の点から好ましい。リニアモータ１００として平板状の
ものを使用する場合には、リニアモータ１００を主軸５
の外周方向に均等な位置に複数設け、主軸５の回転バラ
ンスを保つようにすることが好ましい。主軸５の軸線回
りの回転バランスを保つようにすれば、主軸５を高速回
転させたときの回転アンバランスによる振動の発生を抑
制することができる。

【００５６】この駆動機構では、リニアモータ１００に
よってドローチューブ４を進退移動させて把持爪６１に
より工作物を把持したら、リニアモータ１００による駆
動力をその状態で維持することにより、把持爪６１の把
持力を保持する。このようにしても、リニアモータ１０
０への給電も非接触で行われるため、主軸５の回転によ
る摩耗が発生する部分はない。この駆動機構では、ドロ
ーチューブ４をリニアモータ１００によって直接進退移
動させるという簡素な駆動機構であるため、機械的な故
障等の発生する可能性が小さく、信頼性が高くなる。

【００５７】以上のいずれの実施の形態においても、主
軸５の停止時または回転時にかかわらずチャック６の解
放または把持動作が可能である。そのため、長尺の棒材
を順次繰り出して加工を行うバーフィード加工等の加工
においても主軸を停止させることなく高能率に加工を遂
行することができる。なお、以上の実施の形態において
は、チャックの把持爪の開閉駆動をくさび機構によって
行っているが、くさび機構に限らず、レバー機構、スク
ロール機構やその他の任意の機構で行うようにしてもよ
い。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果を奏する。

【００５９】駆動用モータで主軸の回転中でも把持爪の
開閉駆動を行えるようにしたので、バーフィード加工等
の加工においても主軸を停止させることなく高能率に加
工を行うことができる。また、油圧ユニットを使用しな
いため、作動油の交換作業も不要で保守コストを低減す
ることができ、作動油漏れが生じて環境を汚染したりす
ることもない。さらに、チャックシリンダもなく発熱量
が小さいので、主軸、主軸台等の熱変位も小さくなり工
作機械における工作物の加工精度が向上する。

【００６０】位置およびトルクの制御が可能な駆動用モ
ータによって主軸の回転中にも把持爪の位置および把持
力の制御が行えるようにしたので、主軸を停止させるこ
となく高能率で最適な把持条件で工作物の加工を行うこ
とができる。

【００６１】駆動用モータとして把持爪の位置および把
持力の制御が可能な回転駆動型のモータを使用したの
で、把持爪の把持位置の制御および把持力の制御を駆動
用モータによって直接的に高精度に行うことができる。
そして、主軸回転中にも、把持爪の位置および把持力の
制御が可能なため、高能率で最適な把持条件で工作物の
加工を行うことができる。

【００６２】変換機構を主軸の軸線と平行なねじ軸とナ
ットとし、係合部材がねじ軸の回転により主軸の軸線と
平行な方向に移動するようにしたので、係合部材の進退
移動機構が簡素なものとなり、駆動機構のコストを低減
することができる。

【００６３】係合部材と被係合部とを、互いに係合可能
であるとともに互いに非接触とすることも可能なものと
すれば、進退移動部材を進退移動させるとき以外は係合
部材と被係合部とを非接触として、主軸の回転による係
合部材と被係合部の摩耗を抑制することができる。

【００６４】連結・非連結切換手段により、主軸と進退
移動部材との連結・非連結を切り換えられるようにした
ので、これらを連結状態として把持爪の把持力を保持す
ることができ、各部に発生する摩耗を抑制することがで
きる。また、工作物を把持した状態で把持爪の移動を確
実に阻止することができ、工作物把持状態の信頼性が向
上する。

【００６５】連結・非連結切換手段が給電手段からの供
給電流が停止したときに連結状態となるものであるた
め、主軸の回転中に電力の供給が停止しても工作物は確
実に保持されていて、工作物がチャックから脱落して飛
び出す等の危険な事故が防止できる。

【００６６】駆動用モータとして把持爪の位置および把
持力の制御が可能な直線駆動型の制御モータを使用した
ので、把持爪の把持位置の制御および把持力の制御を制
御モータによって直接的に高精度に行うことができる。
そして、主軸回転中にも、把持爪の位置および把持力の
制御が可能なため、高能率で最適な把持条件で工作物の
加工を行うことができる。また、進退移動部材を直線駆
動型の駆動用モータによって主軸の軸線方向に進退移動
させるようにしたため、駆動機構が極めて簡素なものと
なり、機械的な故障等の発生する可能性が小さく信頼性
が高くなる。さらに、駆動用モータに対する駆動電力と
制御信号とを送電手段によって非接触で送電するように
したので、送電手段の摩耗がなく部品の交換の必要もな
いため保守コストを低減することができる。また、主軸
の摩擦抵抗も小さくなり、主軸駆動のための消費電力を
低減することができる。

【００６７】駆動用モータをトルクの制御が可能なもの
としたので、把持爪の把持力の制御を駆動用モータによ
って直接的に高精度に行うことができる。

【００６８】駆動用モータを位置の制御が可能なものと
したので、把持爪の位置の制御を駆動用モータによって
直接的に高精度に行うことができる。

【００６９】駆動用モータを速度の制御が可能なものと
したので、把持爪の把持速度の制御を駆動用モータによ
って直接的に高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明により開閉動作を行うチャック
の断面図である。

【図２】図２は、チャックの正面図である。

【図３】図３は、ドローチューブを進退移動させるため
の駆動機構を示す図である。

【図４】図４は、回転部材の傾斜溝とカムフォロアを示
す図である。

【図５】図５は、係合溝部材と係合部材を示す図であ
る。

【図６】図６は、電磁クラッチの動作原理を示す模式図
である。

【図７】図７は、把持爪を開閉駆動するための他の駆動
機構を示す図である。

【図８】図８は、把持爪の開閉駆動のためのさらに別の
駆動機構を示す図である。

【図９】図９は、図８の駆動機構における回転部材の傾
斜溝とカムフォロアを示す図である。

【図１０】図１０は、把持爪の開閉駆動のためのさらに
別の駆動機構を示す図である。

【図１１】図１１は、把持爪の開閉駆動のためのさらに
別の駆動機構を示す図である。

【符号の説明】

１…駆動用モータ ２…ボールねじ軸 ３，３２…係合部材 ４…ドローチューブ ５…主軸 ６…チャック ７…主軸クラッチ １０…駆動用モータ １１，１４…出力軸 １２…歯車伝達機構 １３…減速部 ２１…ボールねじ軸 ３１，３３…ボールナット ３２…係合部材 ４１，４５…後端部材 ４３…係合溝部材 ４４，４６…係合溝 ５１…主軸台 ６０…チャック本体 ６１…把持爪 ６２…マスタージョー ６３…くさび部材 ６４…前後駆動部材 ７１…クラッチ基体 ７２…送電コイル ７３…電力受信コイル ７４…クラッチ切断用コイル ７５…磁極部材 ７６…永久磁石 ７７…アーマチュア ８１…第１環状部材 ８２…第２環状部材 ８３…カムフォロア ８４，８９，９０…回転部材 ８５…傾斜溝 ８７…雄ねじ ８８…歯車 ９１…雌ねじ部材 ９２…雄ねじ部材 ９３…中空部材 ９４…コイル ９５…移動部材 ９６…磁石 ９７…リニアスケール ９８…送電部 ９９…受信部 １００…リニアモータ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸台（５１）に回転可能に支持された主
   軸（５）の先端に設けられ、被把持物を把持する把持爪
   （６１）を開閉するための開閉機構（６３）が設けられ
   たチャック（６）と、 前記把持爪（６１）を開閉駆動するための駆動用モータ
   （１）と、 前記主軸（５）の貫通孔内に前記主軸（５）の軸線方向
   に進退移動可能に設けられ、前記開閉機構（６３）を作
   動する進退移動部材（４）と、 前記主軸（５）の軸線方向に進退移動可能に設けられ、
   前記進退移動部材（４）に設けられた被係合部（４４，
   ４６）と係合し、前記駆動用モータ（１）の駆動力を前
   記進退移動部材（４）に前記主軸（５）の回転を許容し
   て伝達する係合部材（３，３２）と、 前記駆動用モータ（１）と前記係合部材（３，３２）と
   の間に設けられ、前記駆動用モータ（１）の回転運動を
   前記係合部材（３，３２）の前記主軸（５）の軸線方向
   の直線運動に変換する変換機構（２，３１）とを有する
   電動チャック装置。
2. 【請求項２】主軸台（５１）に回転可能に支持された主
   軸（５）の先端に設けられ、被把持物を把持する把持爪
   （６１）を開閉するための開閉機構（６３）が設けられ
   たチャック（６）と、 前記主軸（５）の貫通孔内に前記主軸（５）の軸線方向
   に進退移動可能に設けられ、前記開閉機構（６３）を作
   動する進退移動部材（４）と、 前記主軸台（５１）または前記主軸の後部側に設けら
   れ、前記主軸（５）に対して前記進退移動部材（４）を
   進退移動させて前記把持爪（６１）を開閉駆動するため
   の駆動用モータ（１，１００）とを有し、 前記駆動用モータ（１，１００）は、少なくとも位置お
   よびトルクの制御が可能であって、前記主軸の回転中に
   も前記把持爪（６１）の位置および把持力の制御が行え
   るものである電動チャック装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載した電動チャック装置であ
   って、 前記駆動用モータ（１）は、回転駆動型のモータであ
   り、 前記主軸（５）の軸線方向に進退移動可能に設けられ、
   前記進退移動部材（４）に設けられた被係合部（４４，
   ４６）と係合する係合部材（３，３２）と、 前記駆動用モータ（１）と前記係合部材（３，３２）と
   の間に設けられ、前記駆動用モータ（１）の回転運動を
   前記係合部材（３，３２）の前記主軸（５）の軸線方向
   の直線運動に変換する変換機構（２，３１）とを有する
   電動チャック装置。
4. 【請求項４】請求項１，３のいずれか１項に記載した電
   動チャック装置であって、 前記変換機構（２，３１）は、 前記駆動用モータ（１）で駆動され、前記主軸（５）の
   軸線と平行な方向の軸線を有するねじ軸（２）と、 前記係合部材（３，３２）に設けられ、前記ねじ軸
   （２）にねじ込まれたナット（３１）とを有し、 前記係合部材（３，３２）は、前記ねじ軸（２）の回転
   により前記主軸（５）の軸線と平行な方向に移動するも
   のである電動チャック装置。
5. 【請求項５】請求項１，３，４のいずれか１項に記載し
   た電動チャック装置であって、 前記係合部材（３，３２）および前記被係合部（４４，
   ４６）は、互いに係合可能であるとともに互いに非接触
   とすることも可能なものである電動チャック装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載した電
   動チャック装置であって、 前記主軸（５）と前記進退移動部材（４）との間に設け
   られ、前記把持爪（６１）の開閉動作を行うときには前
   記主軸（５）と前記進退移動部材（４）とを非連結状態
   とし、前記被把持物を把持しているときには前記主軸
   （５）と前記進退移動部材（４）とを連結状態とする連
   結・非連結切換手段（７）を有する電動チャック装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載した電動チャック装置であ
   って、 前記主軸台（５１）と前記連結・非連結切換手段（７）
   との間に設けられ、前記連結・非連結切換手段（７）に
   電流を供給する給電手段（７２，７３）を有し、 前記連結・非連結切換手段（７）は、前記給電手段（７
   ２，７３）からの供給電流が停止したときに連結状態と
   なるものである電動チャック装置。
8. 【請求項８】請求項２に記載した電動チャック装置であ
   って、 前記駆動用モータ（１００）は、直線駆動型のモータで
   あり、 前記主軸台（５１）と前記主軸（５）との間に設けら
   れ、前記駆動用モータ（１００）に対する駆動電力と制
   御信号とを非接触で送電する送電手段（９８，９９）を
   有する電動チャック装置。
9. 【請求項９】請求項１に記載した電動チャック装置であ
   って、 前記駆動用モータ（１）は、トルクの制御が可能であり
   前記把持爪（６１）の把持力の制御が行えるものである
   電動チャック装置。
10. 【請求項１０】請求項１，９のいずれか１項に記載した
    電動チャック装置であって、 前記駆動用モータ（１）は、位置の制御が可能であり前
    記把持爪（６１）の位置の制御が行えるものである電動
    チャック装置。
11. 【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載し
    た電動チャック装置であって、 前記駆動用モータ（１，１００）は、速度の制御が可能
    であり前記把持爪（６１）の把持速度の制御が行えるも
    のである電動チャック装置。