JP2014004651A - Rotary gripping chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、略円筒状あるいは略円柱状からなる部品の把持、開放あるいは把持したワークを回転できる回転把持チャックに関する。 The present invention relates to a rotary gripping chuck that can grip, open, or rotate a workpiece that has a substantially cylindrical shape or a substantially columnar shape.
従来の回転把持チャック110は、特許文献1に示すものが知られており、図2を用いて以下に説明する。回転把持チャック110は、部品Wを挿通するとともに、先端部外形にテーパおよび後端部外形にねじ部105aを備えたコレット105と、このコレット105に連結され摺動自在に配されたピストン108と、前記コレット105を内包しテーパ穴104aを備えたコレット受け104と、このコレット受け104に固定されコレット受け104と一体に回転する従動歯車113と、この従動歯車113に回転を伝達可能に構成したモータユニット120とから構成される。また、前記モータユニット120は、出力軸116aを備えた回転駆動源の一例であるモータ116と、前記出力軸116aに固定された駆動歯車115と、この駆動歯車115および前記従動歯車113にそれぞれ係合し回転自在に配された中間歯車114とから構成される。次に、作用について説明する。図示しないエアコンプレッサに接続されたエアタンクから圧縮エアが前記ピストン108に供給されると、前記部品Wを挿通された前記コレット105は、前記ピストン108とともに作動し、前記テーパが前記テーパ穴104aに当接してコレット105の内径が収縮する。これにより、前記部品Wは、コレット105に把持され、前記モータ116の回転駆動を受けて回転する。また、前記モータ116の回転駆動が停止すると、前記ピストン108に前記圧縮エアが供給され、コレット105が復帰して前記テーパおよび前記テーパ穴104aの当接状態が解かれる。これにより、前記部品Wは、前記コレット105から抜き取ることができる。つまり、従来の回転把持チャック110は、前記ピストン108の往復移動により、コレット105に挿入した部品Wを把持あるいは開放するとともに、前記モータ116の回転駆動により、コレット105に把持した部品Wを回転させる特徴がある。したがって、前記回転把持チャック110は、例えば、切削加工する装置に搭載されている場合であれば、丸棒である部品Wの外径を把持、開放あるいは把持した状態で部品Wを回転することができる。また、前記部品Wがおねじあるいはめねじを備えた略円柱状の締結部品であれば、締結部品を所定の締付けトルクで対象物に締結できるため、締結装置の先端ツールとして用いられ、様々な生産現場で活用されている。
A conventional
ところで、従来の回転把持チャック110は、把持した部品Wが前記コレット105と一体になって常時回転することが求められる。これは、例えば、上述の切削加工であれば、切削工具の当接により部品Wにトルクが負荷されるため、部品Wが前記コレット105に対して滑って回転して正しい切削加工が行えない、あるいは、上述の締結作業であれば、前記締付けトルクの上昇により部品Wにトルクが負荷されるため、部品Wがコレット105に対して滑って回転して正しい締結作業が行えないからである。よって、従来の回転把持チャック110には、部品Wの空転が起こらない強い把持力を備えることが求められる。このため、前記ピストン108の径寸法を大きくしてより広い面積で圧縮エアを受けられるようにし、前記コレット105が前記コレット受け104を強く押すようにしなければならない。これにより、コレット105のテーパは、前記コレット受け104のテーパ穴104aに強く押されるため、コレット105の内径が小さくなる方向へより収縮して部品Wを把持する力が次第に高まる。つまり、従来の回転把持チャック110は、強い把持力が出力されるものの、前記ピストン108の径寸法が大きなるため、大型化する問題があった。また、従来の回転把持チャック110は、前記部品Wの把持および開放動作を前記ピストン108の往復移動によって行っているため、ピストン108の摺動部が摩耗し易くこの摺動部から圧縮エアが漏れ易い。よって、従来の回転把持チャック110は、前記ピストン108の摺動部の摩耗によるエア漏れが生じ、部品Wの把持力低下を引き起こす重大な欠陥を抱えている問題もあった。また、前述のエア漏れを防止するためには、ピストン108の気密性を上げなければならない。しかし、これには前記摺動部の加工精度あるいは摺動部の耐摩耗性を高める必要があり、摺動部に使用する部品のコストが高くなる問題もあった。ところで、前記エアコンプレッサによって一般的に前記エアタンク内の圧縮エアは、その圧力が変動しないようにほぼ一定に保たれる一方、前記エアタンクから排出された圧縮エアは、前記ピストン108に供給される前に圧縮エアの流量が、図示しない調整弁によって予め調整され、ほぼ一定にピストン108に供給される。つまり、前記ピストン108は、一定圧および一定流量の圧縮エアによってほぼ一定の力および速度で摺動するため、前記コレット105の把持速度および把持力は、毎回の部品Wの把持過程においてそれぞれ一定である。このため、柔らかさが異なる部品を頻繁に入れ替える多品種生産であれば、特に柔らかい部品に大きなダメージを与えてしまう。よって、従来の回転把持チャック110は、部品の把持力を部品の柔らかさに応じて容易に下げることができず、多品種生産などに対応できない問題もあった。
Incidentally, the conventional
本発明は上記課題に鑑みて創成されたものであり、圧縮エアを使用することなく部品の把持、開放あるいは把持した部品を回転できる回転把持チャックの提供を目的とする。この目的を達成するために、本発明は、所謂部品を挿通可能な把持穴および外周にテーパをそれぞれ形成したコレットと、前記コレットの延びる方向に摺動して前記テーパに当接あるいは前記テーパから離反するコレット受けと、このコレット受けを回転自在に支持した支持部材と、前記支持部材に固定しためねじ部材と、前記めねじ部材に螺合したおねじ部材と、前記おねじ部材の一端に固定した従動歯車と、この従動歯車に係合した駆動歯車と、この駆動歯車を直結した第1回転駆動源と、前記コレットを直結した第2回転駆動源と、前記第1および第2回転駆動源をそれぞれ固定支持する固定部材と、前記支持部材に固定され前記固定部材に挿通した回り止めシャフトとからなることを特徴とする。なお、前記第1回転駆動源は、その出力軸が回転時に発揮するトルクを複数記憶した制御装置に接続されてなることが好ましい。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary gripping chuck capable of gripping, releasing, or rotating a gripped component without using compressed air. In order to achieve this object, the present invention provides a gripping hole through which a so-called part can be inserted and a collet formed with a taper on the outer periphery thereof, and slides in the extending direction of the collet so as to abut against or from the taper. A collet receiver that is separated, a support member that rotatably supports the collet receiver, a screw member that is fixed to the support member, a male screw member that is screwed to the female screw member, and one end of the male screw member A fixed driven gear, a drive gear engaged with the driven gear, a first rotary drive source directly connected to the drive gear, a second rotary drive source directly connected to the collet, and the first and second rotary drives It comprises a fixing member for fixing and supporting each source, and a detent shaft fixed to the supporting member and inserted through the fixing member. The first rotational drive source is preferably connected to a control device that stores a plurality of torques that the output shaft exerts during rotation.
本発明の回転把持チャック20は、前記第1回転駆動源の回転駆動を受けて前記コレット3の把持穴が収縮するため、従来のように圧縮エアを供給する必要がない。このため、従来のように圧縮エアの漏れによる把持力の低下がなくなる利点がある。また、回転把持チャック20は、強い把持力が必要であっても従来のように大径のピストンが不要になるため、従来に比べてコンパクトになる利点もある。 In the rotary gripping chuck 20 of the present invention, since the gripping hole of the collet 3 is contracted by receiving the rotational drive of the first rotational drive source, it is not necessary to supply compressed air as in the prior art. For this reason, there is an advantage that there is no decrease in gripping force due to leakage of compressed air as in the prior art. Further, the rotary gripping chuck 20 has an advantage that it is more compact than the conventional one because a large-diameter piston is not required as in the prior art even when a strong gripping force is required.
さらに、本発明の回転把持チャック20は、毎回の部品Wの把持動作において、前記第1回転駆動源の出力軸1aを予め設定されたトルクに基づき回転駆動制御するため、おねじ部材7に掛かる軸力をほぼ一定にでき、部品Wに掛かる力がほぼ一定となる利点もある。また、前記トルクは、制御装置41に予め複数記憶できるため、柔らかさの異なる部品に合わせて適切な把持力の設定が行える。これにより、本発明の回転把持チャック20は、従来に比べて多品種生産への対応が柔軟に行えるようになる利点もある。
Further, the rotary gripping chuck 20 of the present invention is applied to the male screw member 7 in order to perform rotational drive control of the
以下、図1に基づき本発明の一実施例を説明する。本発明の回転把持チャック20は、所謂部品Wを挿通可能な把持穴を備えたコレット3およびこのコレット3に回転を付与する第2回転駆動源の一例であるコレット回転モータ2と、第1回転駆動源の一例であるコレット開閉モータ1の回転を受けて往復動作する回転自在なコレット受け4とから構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The rotary gripping chuck 20 of the present invention includes a collet 3 having a gripping hole through which a so-called component W can be inserted, a
前記コレット3は、前記把持穴が前記部品Wの外径よりも若干大きい寸法に形成されており、その先端から軸方向に複数の切り欠き3bを備えてなる。前記コレット3の外形は、先端側に向かって広がるように形成されたテーパ3aおよび後端部に形成されたおねじを備えてなり、前記おねじには、コレット3の軸方向に向かって延びる溝が形成される。また、このコレット3には、前記おねじに螺合された回転伝達シャフト26が配されており、この回転伝達シャフト26は、フランジ25に回転自在に支持されてなる。前記コレット3および前記回転伝達シャフト26には、カップリング27が配されており、このカップリング27は、ねじ28によって前記回転伝達シャフト26の先端外形に固定される一方、前記コレット3の溝に嵌り込んだねじにより前記コレット3が前記回転伝達シャフト26から完全に緩まない回り止め機能を有してなる。また、前記回転伝達シャフト26の上端部には、六角柱が一体に形成されており、この六角柱が回転すると前記コレット3は、常時前記回転伝達シャフト26と一体となって回転するよう構成される。
The collet 3 is formed such that the grip hole has a size slightly larger than the outer diameter of the component W, and includes a plurality of
前記コレット回転モータ2は、その出力軸2aに形成された六角穴に前記回転伝達シャフト26の六角柱を嵌合するように配されており、モータ取付板21に固定される。また、コレット回転モータ2は、その回転駆動制御を司る制御装置42に接続されており、この制御装置42は、前記出力軸2aを所定のトルクおよび回転速度をそれぞれ発揮するように回転制御する。なお、コレット回転モータ2および制御装置42の回転制御は、特許第3357497号に開示されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
The
一方、前記コレット開閉モータ1は、その出力軸1aに六角穴が配されており、前記モータ取付板21に固定されるとともに、前記出力軸1aの回転駆動を司る制御装置41に接続されてなる。このコレット開閉モータ1および制御装置41も前述同様、特許第3357497号に開示されているため、ここでは回転制御に関する詳細な説明を省略する。
On the other hand, the collet opening / closing motor 1 is provided with a hexagonal hole on the
前記モータ取付板21には、両端におねじを備えた六角棒22がナットにより固定されており、この六角棒22の他端には、前記フランジ25を固定支持した固定部材10がナットによって固定されている。また、この固定部材10には、前記フランジ25に並んで固定されたフランジ23が配されており、このフランジA23には、前記コレット開閉モータ1の出力軸1aの六角穴に嵌合した回転伝達シャフト24が回転自在に配されている。さらに、固定部材10には、フランジ付きリニアブッシュ31が前記回転伝達シャフト26と平行に延びるよう配されており、前記フランジ付きリニアブッシュ31の内径に一致するよう抜き穴が設けられている。
A
前記回転伝達シャフト24には、位置決めピンおよびねじ止めにより固定された駆動歯車9が配されており、この駆動歯車9に係合した従動歯車8が前記フランジ25の外周に回転自在に配される。また、この従動歯車8には、その中心に前記回転伝達シャフト26の径よりも大きな穴が配されるとともに、この穴に連通する中空穴を備えたおねじ部材7が固定される。
The
前記おねじ部材7は、その外形が台形ねじで形成されており、前記コレット開閉モータ1の回転に連動して回転するように構成される。このおねじ部材7には、めねじ部材6が螺合しており、このめねじ部材6は、前記カップリング27を内包するように配されている。
The external thread member 7 has an outer shape formed of a trapezoidal screw and is configured to rotate in conjunction with the rotation of the collet opening / closing motor 1. A
前記めねじ部材6の一端には、支持部材5がねじ止めにより固定されており、この支持部材5には、前記フランジ付きリニアブッシュ31に挿通された回り止めシャフト11が固定される。このため、前記コレット開閉モータ1が回転駆動すると、前記めねじ部材6は、前記支持部材7および前記回り止めシャフト11とともに昇降方向へ移動可能に構成される。また、前記支持部材7には、ベアリングを回転自在に支持したベアリングケース30が固定されるとともに、前記ベアリングに挿通され前記コレット3を内包するように配されたコレット受け4が回転自在に配される。
A
前記コレット受け4は、その一端の外形に形成されたねじと、先端部の内部に形成されたテーパ穴4aとを備えており、このテーパ穴4aは、前記コレット3のテーパ3aとほぼ一致するように形成される。また、コレット受け4の前記ねじには、固定ナット29が螺入されているため、コレット受け4が前記めねじ部材6の昇降に連動して移動可能に構成される。
The collet receiver 4 includes a screw formed on the outer shape of one end thereof, and a
次に、本発明の回転把持ユニット20の作用を以下に説明する。まず、図示しない作業者によりコレット3に部品Wを挿通した後、前記制御装置41の指令を受けて前記コレット開閉モータ1が所定のトルクを発揮するように逆転するため、前記駆動歯車9に係合した前記従動歯車8は、前記おねじ部材7とともに正転する。これにより、前記めねじ部材6は、図1であれば下降する方向に移動して、前記コレット受け4のテーパ穴4aが前記コレット3のテーパ3aに当接する。次第にこの当接する力が上昇してコレット3の前記把持穴が小さくなり、前記部品Wをコレット3の把持穴で狭持する。前記制御装置41は、前記コレット開閉モータ1が所定のトルクを発揮すると停止するが、この停止後も前記めねじ部材6および前記おねじ部材7には、軸力が生じているため、コレット3に生じた把持力が維持され続ける。次に、前記制御装置42が所定のトルクおよび回転数で前記コレット回転モータ2を正転させる。これにより、前記固定部材10は、図示しない昇降手段に所定の位置まで下降され、コレット3に把持され回転する前記部品Wがワーク(図示せず)に螺入される。前記制御装置42は、所定のトルクに達すると前記コレット回転モータ2を回転停止させ、その後、前記制御装置41が先ほどのトルクよりも高いトルクを発揮するようにかつ所定の角度だけコレット開閉モータ1を正転させる。これにより、前記おねじ部材7が逆転するため、前記コレット受け4は、上方へ移動してコレット受け4の前記テーパ穴4aが前記コレット3のテーパ3aから離反する。よって、コレット3は、把持していた前記部品Wを開放して、前記昇降手段が復帰して一連の締結作業が完了する。
Next, the operation of the rotary gripping unit 20 of the present invention will be described below. First, after a component W is inserted into the collet 3 by an operator (not shown), the collet opening / closing motor 1 is reversely rotated so as to exert a predetermined torque in response to a command from the
上述したように、本発明の回転把持チャック20は、前記コレット開閉モータ1の回転駆動を受けて前記コレット3の把持穴が収縮するため、従来のように圧縮エアを供給する必要がない。このため、従来のように圧縮エアの漏れによる把持力の低下がなくなる利点がある。また、回転把持チャック20は、強い把持力が必要であっても従来のように大径のピストンが不要になるため、従来に比べてコンパクトになる利点もある。さらに、本発明の回転把持チャック20は、毎回の部品Wの把持動作において、前記コレット開閉モータ1の出力軸1aを予め前記部品Wの柔らかさに応じて設定されたトルクに基づき回転駆動制御するため、部品Wに掛かる力を部品Wの種類等に合った最適な値に都度容易に変更できる利点もある。さらに、前記コレット開閉モータ1の出力軸1aの回転速度は、前記部品Wの種類あるいは大きさ毎に予め前記制御装置41に複数設定できるため、回転把持チャック20の把持動作時間を前記部品Wの種類等に応じて最適に設定できる利点もある。一方、前記コレット回転モータ2は、その出力軸2aを予め設定したトルクおよび回転速度で回転駆動制御するため、本発明の回転把持チャック20は、部品Wを所定の締付けトルクで締結でき、安定した締結作業が実現できる利点もある。
As described above, the rotary gripping chuck 20 of the present invention receives the rotational drive of the collet opening / closing motor 1 and the gripping hole of the collet 3 contracts, so that it is not necessary to supply compressed air as in the prior art. For this reason, there is an advantage that there is no decrease in gripping force due to leakage of compressed air as in the prior art. Further, the rotary gripping chuck 20 has an advantage that it is more compact than the conventional one because a large-diameter piston is not required as in the prior art even when a strong gripping force is required. Furthermore, the rotary gripping chuck 20 of the present invention controls the rotational drive of the
なお、本発明の回転把持ユニット20は、締結装置の先端ツールの実施例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、切削加工を行う工作機械に搭載してもよいことは言うまでもない。また、前記めねじ部材6および前記おねじ部材7のねじ部は、台形ねじと説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、メートルねじのような三角ねじであってもよい。さらに、前記コレット3および前記回転伝達シャフト26の接続部であるそれぞれのねじは、前記コレット3に生じる負荷トルクの方向に基づき右ねじあるいは左ねじをそれぞれ選択することは言うまでもない。
Although the rotary gripping unit 20 of the present invention has been described with respect to the embodiment of the tip tool of the fastening device, the present invention is not limited to this. For example, it may be mounted on a machine tool that performs cutting. Yes. Moreover, although the thread part of the said
1 コレット開閉モータ
1a 出力軸
2 コレット回転モータ
2a 出力軸
3 コレット
3a テーパ
3b 切り欠き
4 コレット受け
4a テーパ穴
5 支持部材
6 めねじ部材
7 おねじ部材
8 従動歯車
9 駆動歯車
10 固定部材
11 回り止めシャフト
20 回転把持チャック(本発明)
21 モータ取付板
22 六角棒
23 フランジ
24 回転伝達シャフト
25 フランジ
26 回転伝達シャフト
27 カップリング
28 固定ねじ
29 固定ナット
30 ベアリングケース
31 フランジ付きリニアブッシュ
41 制御装置
42 制御装置
104 コレット受け
104a テーパ穴
105 コレット
105a ねじ部
108 ピストン
110 回転把持チャック(従来)
113 従動歯車
114 中間歯車
115 駆動歯車
116 モータ
116a 出力軸
120 モータユニット
W 部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Collet opening /
DESCRIPTION OF
113 driven
Claims (2)
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---|---|---|---|
JP2012141490A JP2014004651A (en) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | Rotary gripping chuck |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2012141490A JP2014004651A (en) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | Rotary gripping chuck |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014004651A true JP2014004651A (en) | 2014-01-16 |
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---|---|---|---|
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Country | Link |
---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2012
- 2012-06-22 JP JP2012141490A patent/JP2014004651A/en active Pending
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