JP4251335B1 - デジタルチャック駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 工作機械の主軸に装着するデジタルチャック駆動装置を提供する。
【解決手段】主軸台２の後部には、主軸２ａに接続されたフランジ状の第１アダプタ２ｃと、第１アダプタ２ｃに接続され、内周面に雌ねじ２ｅが形成された第２アダプタ２ｄと、筒状に形成され、第２アダプタ２ｄの雌ねじ２ｅに噛み合う雄ねじ４ｅが形成され、内周面にボール３のリング状の逃がし溝４ａが形成された連結チューブ４と、連結チューブ４の内周面に嵌合され、筒状に形成された外周には貫通孔５ａが穿設され、この貫通孔５ａに前記ボール３が上下方向へ移動自在に保持されたドローリング５と、ドローリング５の内周面に嵌合され、スリーブ状の外周側にくさび角のＶ溝６ａがリング状に形成され、このＶ溝６ａの谷にはボール３を落としこむ凹部６ｂがリング状に形成されたドローバー６からなる増力機構とを備えたことを特徴とするデジタルチャック駆動装置１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の主軸の回転中にもチャック爪の開閉駆動をするデジタルチャック駆動装置に関する。

工作機械の、例えば、ＮＣ旋盤、ターニングセンタ、ＮＣ研削盤等の主軸には工作物（ワーク）を把持するためのチャックが装着されている。このチャックのチャック爪の開閉を油圧シリンダにより行うことが知られている（例えば、特許文献１の図４参照）。これは、主軸後部に設けた油圧シリンダにより駆動して、主軸内のドローチューブを進退移動させ、チャック内に設けたレバー機構等の伝達機構を介してチャック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、油圧シリンダは主軸の高速回転により作動油の漏れが生じて環境を汚染したりするという問題があった。
また、油圧シリンダは、主軸の高速回転により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作動油の圧力を維持しているため、電力消費が増加するという問題点もあった。

そのため、油圧ユニットと油圧シリンダを使用しない電動によるチャックとして、電気代を抑え、環境に配慮した電動チャック装置が公開されている（例えば、特許文献１参照）。これは、電磁ブレーキ装置（３１）によりボールねじ（１０）および主軸を非回転状態とし、電動機（３２）によりボールねじのナット（８）を回転させてドローチューブ（１６）を前後動させ、チャックの開閉駆動を行うものである。しかし、まだ、商品化に至っていない。

また、電動チャック装置において、従来の増力手段は回転力を減速する減速手段によって行われることが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１−２３４１０５号公報（図１） 特開２００４−２９１１９１号公報（図１〜図５）

しかしながら、このような電動チャック装置では、加工中、荒引き加工から仕上げ加工に移る段階で、把持力の変更が瞬時にできないという問題があった。また、従来の減速機構を利用した増力機構の電動チャック装置では、瞬時に加工中の把持力の変更に対応できないという問題があった。さらに、薄物のカラーのようなワークのソフト掴みに対応できない、把持力が安定しないという問題があった。

そこで、本発明は、これらの問題を解決するために創案されたものであり、加工中であっても把持力の変更が瞬時にでき、薄物のワークであってもワークを掴む手前より速度を下げてソフト掴みや低把持力を実現し、また、把持力の安定化を実現することを課題とする。

前記した課題の解決を達成するため、請求項１に記載の本発明は、工作機械の主軸台（２）に回転可能に支持された主軸（２ａ）の先端に設けられ、ワーク（Ｗ）を把持するチャック爪（１ｄ）を開閉するための開閉機構が設けられたチャック（１）と、前記主軸（２ａ）の貫通孔を確保して前記主軸（２ａ）に直動可能に設けられたドローチューブ（２ｂ）と、前記主軸（２ａ）と平行に設けられた第２軸（１２）と、前記第２軸（１２）に平行に設けられた第３軸（２２）と、前記第３軸（２２）の軸端に設けられ、前記チャック爪（１ｄ）を開閉駆動するサーボモータ（２５）と、前記サーボモータ（２５）の回転運動を前記主軸軸線方向の直線運動に変換する運動変換機構（Ｋ）と、を備え、前記ドローチューブ（２ｂ）を押し引きして前記チャック爪（１ｄ）を開閉させて前記ワーク（Ｗ）を把持するとともに、主軸回転中においても前記チャック爪（１ｄ）の把持力をデジタルに設定するデジタルチャック駆動装置（１０）であって、前記主軸台（２）の後部には、前記主軸（２ａ）に接続されたフランジ状の第１アダプタ（２ｃ）と、前記第１アダプタ（２ｃ）に接続され、内周面に雌ねじ（２ｅ）が形成された第２アダプタ（２ｄ）と、 筒状に形成され、前記第２アダプタ（２ｄ）の雌ねじ（２ｅ）に噛み合う雄ねじ（４ｅ）が形成され、内周面にボール（３）を支持するリング状の溝（４ａ）が形成された連結チューブ（４）と、前記連結チューブ（４）の内周面に嵌合され、筒状に形成された外周には貫通孔（５ａ）が穿設され、この貫通孔（５ａ）に前記ボール（３）が径方向へ移動自在に保持された前記ドローリング（５）と、前記ドローリング（５）の内周面に嵌合され、スリーブ状の外周側にくさび角のＶ溝（６ａ）がリング状に形成され、このＶ溝（６ａ）の谷に前記ボール（３）を支持する凹部（６ｂ）がリング状に形成されたドローバー（６）からなる増力機構と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のデジタルチャック駆動装置（１０）であって、前記第２アダプタ（２ｄ）の後方の外周に設けられたスリーブ状のカバー（７）と、前記カバー（７）の後端部に配置された第１歯付プーリ（７ａ）と、前記連結チューブ（４）の外周面に刻設された第１ギヤ（７ｂ）と、前記第１歯付プーリ（７ａ）に固定され、前記第１ギヤ（７ｂ）に噛み合うインターナルギヤ（７ｃ）と、溝（８ａ）を有するリング状のガイド（８）と、前記ドローバー（６）の後端が延設され、前記ドローバー（６）の外周に回転自在に軸支された前記ガイド（８）と、を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のデジタルチャック駆動装置（１０）であって、両端が回転自在に軸支された前記第２軸（１２）に形成されたボールねじ（１２ａ）と、前記第２軸（１２）に固定された第２ギヤ（１３）および一歯クラッチ（１４）の第４ギヤ（１４ａ）と、前記第３軸（２２）に固定され、前記第２ギヤ（１３）と噛み合う第３ギヤ（２３）および前記一歯クラッチ（１４）の第４ギヤ（１４ａ）と噛み合う第５ギヤ（２４ａ）を有し、回転トルクを接続・切断するトルクリミッタ（２４）と、さらに、前記ボールねじ（１２ａ）のナット（１２ｂ）に固定され、前記ガイド（８）の溝（８ａ）に嵌合された２つのローラフォロア（９ａ，９ａ）を有し、直動ガイド（１８）に摺動自在に設けられたナット（１９，１９）に固定されたシフター（９）と、前記第２軸（１２）と同軸に設けられ、前記第２軸（１２）を通すようにして拡径された穴を有するスリーブ状の内周面に前記一歯クラッチ（１４）と係合する一歯が設けられた内歯一歯ギヤ（１５）と、前記内歯一歯ギヤ（１５）の外周面に固定され、前記第１歯付プーリ（７ａ）と歯付ベルト（１７）を介して連結され、前記一歯クラッチ（１４）に回転自在に軸支された第２歯付プーリ（１６）と、前記第３軸（２２）の一端に接続された前記サーボモータ（２５）と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、この増力機構はドローリングとドローチューブは直動運動だけであり、連結チューブは回転させることにより、ドローバー側の小さい角度、小さな回転で、軸力より大きな力に変え、さらにその力を連結チューブに設けたくさび角の溝の角度とボールにより増力してドローリングとドローチューブにワーククランプ用としての推力として伝達することが可能であることから、増力効率と伝達効率がよく、把持力の安定化を実現できることから、加工中であっても瞬時に把持力の変更ができ、薄物のワークであってもソフト掴みに対応する低把持力を実現できる。

請求項２に記載の発明によれば、第２アダプタの後方には、第１歯付プーリが配置され、この第１歯付プーリに固定され、連結チューブの外周面に刻設された第１ギヤと噛み合う内歯ギヤが設けられ、さらに、ドローバーの後端を延設されて溝有するガイドが固定され、軸支されたことにより、加工のために主軸が回転してもガイドが回されないようにすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、ボールねじのナットにはガイドの溝に嵌合されたシフタが固定されたことにより、ボールねじの回転によってドローチューブを効率のよい押し引きができることから、増力効率と伝達効率がよく、把持力の安定化を実現できることから、加工中であっても瞬時に把持力の変更ができ、薄物のワークであってもソフト掴みに対応する低把持力を実現できる。

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は、本発明のデジタルチャック駆動装置を示す断面図である。このデジタルチャック駆動装置１０は、ＮＣ旋盤の主軸２ａに限らず、ターニングセンタ、研削盤や専用機等の工作機械の主軸に装着してもよい。ここではＮＣ旋盤の主軸２ａとして説明することにする。

本発明のデジタルチャック駆動装置１０は、主軸２ａの先端部にチャック１を装着し、主軸２ａの後端部には直動可能に、主軸２ａの貫通孔を確保して主軸２ａに設けられている。デジタルチャック駆動装置１０は、ギヤボックス１１がベッド（図示せず）の側面に固定され、このギヤボックス１１に配置されたサーボモータ２５により主軸２ａに対して直動駆動される主軸２ａ内に設けられたドローチューブ２ｂと、増力機構と、主軸台２の主軸２ａと平行に設けられた第２軸１２、第３軸２２と、第３軸２２の軸端に設けられたサーボモータ２５と、後記する第４軸と、前記サーボモータ２５の回転運動を主軸軸線方向の直線運動に変換する運動変換機構Ｋとを備えている。

図１の上段に示すように、チャック１はチャック本体１ａと、主軸２ａの先端部にチャック本体１ａを固定するボルト１ｂと、運動方向を９０度変換するマスタージョー１ｃと、チャック爪１ｄによって構成されている。チャック１と主軸２ａとは６本のボルト１ｂ，１ｂ…によって一体になっている。マスタージョー１ｃは、硬度を有し、チャック本体１ａ内に形成された案内溝によって主軸軸線方向の力を半径方向に変換するとともに、半径方向へ移動可能に嵌合されている。マスタージョー１ｃの配置は所定角度、例えば１２０度ごとに３個設けられている。そして、マスタージョー１ｃにはそれぞれチャック爪（ソフトジョー、ハードジョーともいう）１ｄがボルト１ｅ、１ｅによって固定されている。このチャック爪１ｄによって、ワーク（工作物）Ｗを例えば３方向から把持し、主軸２ａを回転駆動してバイト等の切削工具によりワークＷの加工を行う。
主軸台２は二点鎖線で示す。主軸２ａは主軸台２にベアリング（図示せず）によって回転自在に支持され、例えば、ビルトインモータ等の主軸モータ（図示せず）によって回転駆動される。

主軸台２の後部には、主軸２ａの後端部にフランジ部を有する第１アダプタ２ｃが図示しないキーによって位置決めされ、ナットによって固定されている。
第２アダプタ２ｄは、第１アダプタ２ｃのフランジ部に図示しないボルトによって接続されている。また、第２アダプタ２ｄの後方の内周面には雌ねじ２ｅが形成され、縮径した筒状の連結チューブ４が螺入されている。
図４は、第２アダプタの雌ねじと、後記する連結チューブの雄ねじと噛み合い状態を示す拡大断面図である。図４に示すように、この第２アダプタ２ｄの雌ねじ２ｅと連結チューブ４の雄ねじ４ｅは台形ねじで形成されている。

増力機構は、前記した連結チューブ４と、ドローリング５と、ドローバー６から構成されている。この増力機構は、従来の減速装置を組み込んだ減速機構によらず、直に増力できるくさび機構と低摩擦係数のボールとによって実現したことにより、電源停止時にチャック側の外力に対しゆるみにくい構成になっている。また、主軸回転中でのクランプ力の変更が可能（弱把持→強把持）で、回転部のイナーシャを小さくできることから、応答性がよく、さらに、チャック爪１ｄの移動とワーク把持後のクランプは、もう１つのモータによる別駆動経路を設け、その駆動源をサーボモータ２５（図１参照）にしたことから、信頼性が高い機構となっている。

連結チューブ４は筒状に形成されており、先端の内周面には第２アダプタ２ｄの雌ねじ２ｅと噛み合う雄ねじ４ｅが形成されている。図４に示すように、ここでは雌ねじ２ｅ、雄ねじ４ｅは前記した通り、台形ねじであり、Ｄは例えばφ１４０、Ｄｐはφ１３４、Ｈは６．０、ｈは３．０、ｔは０．５であり、ピッチＰは１２ｍｍである。また、内周面には３個のボール３と増力として働くリング状の溝４ａによるくさび角αが形成されている。また、連結チューブ４の後端部の外周面には第１ギヤ７ｂが形成されている。

ドローリング５は、連結チューブ４の内周面に嵌合され、円筒状に形成された外周には複数の、ここでは３個のボール３が通る貫通孔５ａが穿設されている。この貫通孔５ａにボール３が上下方向へ移動自在に保持されている。ドローリング５の前方の端面には、回り止めのためのピン２ｐが設けられており、主軸２ａと一体の第２アダプタ２ｄに設けられた穴２ｆに挿通されて位置合わせがされている。
ドローバー６は、ドローリング５の内周面に嵌合されている。また、スリーブ状の外周側にくさび角αのＶ溝６ａがリング状に形成され、このＶ溝６ａの谷にはボール３を落としこむ凹部６ｂがリング状に形成されている。

図１の上段に示すように、第２アダプタ２ｄの後方の外周には、スリーブ状のカバー７が設けれ、このカバー７の後端部には第１歯付プーリ７ａが配置されている。
内歯ギヤ７ｃは、この第１歯付プーリ７ａの側面に固定され、連結チューブ４の外周面に刻設された第１ギヤ７ｂと噛み合っている。
前記したドローバー６の後端をさらに、後方へ延設し、ドローバー６に後端部に溝８ａ有するガイド８が位置決め、固定され、回転自在に軸支されている。ガイド８の断面形状は、略Ｕ字状であり、この溝８ａには、後記するシフター９の上端部に固定されたローラフォロア９ａ，９ａが遊嵌される。

図１に示すように、ギヤボックス１１の上段に配置された第２軸１２の構成を説明する。第２軸１２はボールねじ１２ａで形成されて両端が回転自在に軸支されている。第２軸１２には、後記する第３軸２２の第３ギヤ２３と噛み合う第２ギヤ１３が固定され、第３軸２２のトルクリミッタ２４の第５ギヤ２４ａと噛み合う第４ギヤ１４ａが設けられている。また、第４ギヤ１４ａの図中左側には一歯クラッチ１４が設けられ、第４ギヤ１４ａの右側には、後記する小シフタ２１ａをガイドするシフタ溝１４ｂが配置されている。

図２は、図１に示すＸ矢視図（左側面図）である。図２に示すように、第２軸１２のボールねじ１２ａのナット１２ｂ（図１参照）にはシフタ９が固定され、そのシフタ９の２つの上端部にはローラフォロア９ａ，９ａが固定されている。このローラフォロア９ａ，９ａは、前記したガイド８の溝８ａに遊嵌されている。
このシフタ９は、図２に示すように、左側面視で略Ｖ字状に形成され、左右対称となっている。また、このＶ字状部の左右の中間部にはそれぞれ直動転がりガイド１８，１８とナット１９，１９が設けられ、このナット１９，１９にそれぞれ固定されて主軸方向への前後移動をガイドしている。

ギヤボックス１１の下段に配置された第３軸２２の構成を説明する。図１に示すように、第３軸２２は両端が回転自在に軸支されている。第３軸２２の一端の前方にはサーボモータ２５が接続されている。第３軸２２には第３ギヤ２３が固定されており、さらに、回転トルクを接続・切断するトルクリミッタ２４が設けられている。
このサーボモータ２５の回転は第３ギヤ２３から第２ギヤ１３に伝え、ボールねじ１２ａの回転によって、運動変換機構Ｋによって回転が左右方向の往復動に変換される。この主軸方向への前後移動は、シフタ９の上端部に設けられたローラフォロア９ａ，９ａによって主軸２ａの後端部に配置されたガイド８に伝達され、ガイド８が固定されたドローバー６に伝達される。

図５は、内歯一歯ギヤと一歯クラッチとの噛み合いを示す説明図である。図５に示すように、内歯一歯ギヤ１５には内歯の一歯１５ｃが形成されており、一歯クラッチ１４の外周面には一歯１４ｃが形成されている。この内歯一歯ギヤ１５の回転軸を第４軸とする。この第４軸は第２軸１２と同軸芯であるが、同一ではない。つまり、ボールねじ１２ａを通すようにして拡径された穴１５ａを有してスリーブ状に形成されており、このスリーブ状の内周面には一本の歯、一歯１５ｃだけが形成された内歯一歯ギヤ１５となっている。この内歯一歯ギヤ１５の一歯１５ｃは、一歯クラッチ１４の一歯１４ｃと係合する。また、第２歯付プーリ１６は、回転自在に軸支された内歯一歯ギヤ１５の外周にキーによって位置決めされて一体になっており、第２歯付プーリ１６の回転は歯付ベルト１７を介して第１歯付プーリ７ａに伝達され、回転させる。

図３は、シフタ軸を示し、図２に示すＡ−Ａ線の断面図である。図３に示すように、シフタ軸２１の一端である前方端には空圧シリンダ２０が設けられている。この空圧シリンダ２０は油圧シリンダであっても構わないが、環境に配慮するためには、空圧シリンダの方が好ましい。一歯クラッチ１４と一体にシフタ溝１４ｂ（図１参照）が設けられ、このシフタ軸２１に固定されたシフタ２１ａが、このシフタ溝１４ｂに嵌合している。

ここで、図１〜図６を参照して、動作について詳細に説明する。
このデジタルチャック駆動装置１０は、図１に示すように、長年の課題を、主軸２ａ後部の増力機構と、ボールねじ１２ａと、サーボモータ２５と、第１歯付プーリ７ａ、第２歯付プーリ１６と、一歯クラッチ１４、トルクリミッタ２４等の組み合わせによって解決したものである。
図６の（ａ）は、動作チャートを示す説明図、図６の（ｂ）は、駆動部の動きを示す説明図、図６の（ｃ）は、チャック爪の駆動部の原点を示す説明図である。
図６の（ａ）に示すように、動作チャートで説明すると、ワークＷの把持（クランプ）は、スタートＳからチャック爪が１７ｍｍ移動（閉）し、それから１２ｍｍ移動してクランプする。ワークＷの開放（アンクランプ）は、１２ｍｍ移動してアンクランプし、それからするスタートＳ位置へチャック爪が１７ｍｍ移動（開）する。

図６の（ｂ）に示すように、駆動部の動きを整理すると、サーボモータ２５の正転により、連結チューブ４は第１歯付プーリ７ａの回転により台形ねじによって移動し、チャック爪がワークＷに当ると、トルクリミッタ２４が作動して停止する。
第２軸１２のボールねじ１２ａは、さらに、１２ｍｍ分まで移動する。
サーボモータ２５の逆転により、第２軸１２のボールねじ１２ａは、１２ｍｍ進んだ位置からもどり移動する。
ボールねじ１２ａの１回転分、台形ねじの移動を一歯クラッチ１４で遅らせ、連結チューブ４は第１歯付プーリ７ａの回転により台形ねじによって移動し、元の位置にもどる。

図６の（ｃ）に示すように、チャック爪１ｄの駆動部の原点は、外締めの場合、アンクランプ状態で開き側のストローク端、つまり、ドローバーの右行側である。内締めの場合、アンクランプ状態で閉め側のストローク端、つまり、ドローバーの左行側である。

増力機構は、ボール（鋼球）３とクサビ角αによって、効率よく出力を大きくしているところに特徴があり、顕著な効果を奏する。ワークＷの外締めの時、サーボモータ２５とボールねじ１２ａによってガイド８の部分では小さい作用力でドローバー６を動かす。この時、同時に歯付ベルト１７で第１歯付プーリ７ａを経て内歯一歯ギヤ１６を回し、連結チューブ４を回して雄ねじ４ｅを可動する。ここでは、雄ねじ４ｅは、例えばピッチ１２ｍｍの台形ねじであり、クランプ力の反力をこの台形ねじを介して主軸で受ける。
チャック爪１ｄがワークＷに当たると、連結チューブ４の回転が止まり、駆動側のトルクリミッタ２４が外れ、第１歯付プーリ７ａの駆動力が断たれる。
一方、ドローバー６は後方（機械に向って左方向）へ動いているので、連結チューブ４が止まった時点でクランプ動作に入る。つまり、ボール３がくさび角αの斜面に乗ることになって増力され、クランプする。
つぎに、図３に示すように、空圧シリンダ２０が作動して一歯クラッチ１４を軸方向に外す。したがって、主軸２ａが回転しても駆動系（ボールねじ、モータ軸）が回転しないようになっている。これはクランプ時の位相を保持するためと、サーボモータ２５側に支障を起さないためである。
加工が終わり、主軸２が回転を停止させる時は、定位置停止で止める。
この方法により、一歯クラッチ１４の位相が回転前と同じ状態になる。

次に、チャック開の指令で、空圧シリンダ２０が作動して一歯クラッチ１４が噛み合い、サーボモータ２５は逆転する。ガイド８は反対側（前方方向）に移動をはじめ、ドローバー６をアンクランプ点に移動する。そうすると、ほぼその移動量分遅れて一歯クラッチ１４が第２歯付プーリ１６を可動させ、チャック爪１ｄの移動（開き）が行われる。この時、ドローバー６と、ドローリング５と連結チューブ４は同時に同方向に動いているので、開き動作中にクランプ動作は生じない。
なお、一歯クラッチ１４が空圧シリンダ２０で外れている時、サーボモータ２５はＯＮしているので、位相がずれることはない。これはギヤを介してモータと連結しているためである。

連結チューブ４とドローリング５は同時に動く。
ところが、ガイド８を回してやらなければならない。ドローリング５、ドローバー６は直進、連結チューブ４は回転しながら動かなければならない。台形ねじは、筒状のカバー７が支持するため、台形ねじをガイドにして連結チューブ４が回転する。連結チューブ４を回ために、第１歯付プーリ７ａとインターナルギヤ７ｂが回転する。
そこで、連結チューブ４のピッチは１２ｍｍ、このボールねじ１２ａのピッチも１２ｍｍと、両者同じであるため、ずれは生じない。これにより、行き（アンクランプ→クランプ）はワークＷを掴むと連結チューブ４が止まって、ドローバー６が先に進むから、クランプできる。
また、帰り（クランプ→アンクランプ）は連結チューブ４をこのピッチ１２ｍｍ分だけ遅らせなければならないから、ドローバー６が先に移動してアンクランプにし、チャック爪１ｄを移動するために連結チューブ４の動作を遅らす必要があり、これを第２軸１２、第３軸２２の機構で行っている。

第２軸１２は、ボールねじ１２ａで形成されている。また、内歯一歯ギヤ１５と第２歯付プーリ１６は一体であり、この一歯クラッチ１４が逆転のときは１回転分だけ遊ぶことになるから、ドローバー６が先行する。チャック爪１ｄをアンクランプしてから、チャック爪１ｄを移動するようにしている。

ワークＷをクランプして主軸２ａを回す場合は、この一歯クラッチ１４を外さなければならない。サーボモータ２５は、第２歯付プーリ１６と直接に直結していないので、第２歯付プーリ１６を支持している軸受のところで回転するため、一歯クラッチ１４とトルクリミッタ２４は、回転しないで、クランプした時の位置を保持する。だから、ボールねじ１２ａは常時、ワークＷのクランプの作動をしている時は、クランプはできても、チャック爪１ｄの移動は一歯クラッチ１４を外してしまうからできない。また、チャック爪１ｄの移動でワークＷに当った後も駆動がかからないようにトルクリミッタ２４を設けてい
る。ワークＷにチャック爪１ｄに当たったとき、トルクリミッタ２４のクラッチを、一回外さなければならない。ワークＷに当たった時点で、ブレーキをかけられた状態になる。そうすると、ボールねじ１２ａが止められて、このガイド８が動けなくなってしまうので、トルクリミッタ２４で逃がす。ボールねじ１２ａが動きながら、トルクリミッタ２４が切れて１回転してちょうど戻ってくるようにしてある。
次のワークＷを把持するときは、遊びがないのでトルクリミッタ２４が復帰している。

ただし、前提条件は、主軸２は、定位置停止（Ｍ１９）を行うことである。Ｍ１９はＭＣのＡＴＣのときの主軸停止にも使用されている。いちいち時間をかけてオリエンテーションを行わなくても、Ｍ１９の指令で同一場所に主軸を停止する。
これで、一歯クラッチ１４との関係は、一回、外れているから再びクランプした時の噛み合う位置になる。定位置でクランプ、アンクランプを行うから、必ず、定位置にしておけば、この関係はくずれない。ワークＷを加工する前の状態に位置を再現する。だから、また戻ってくれば、噛み合って戻せることになる。だから、主軸２ａは、Ｍ１９で定位置停止させる。これにより、メカニズム的に位相合わせが完了する。

なお、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、技術思想を同じくして変形、改造が可能である。例えば、図１に示すボール３は３個であるが、４等配等、その他の複数個としても構わない。減速機を使わず直接負荷につないで運転するタイプのモータ、ＤＤモータであっても構わない。本発明のその他の特徴を記載する。

前記第３軸２２は両端が回転自在に軸支され、前記第３軸２２の一端には前記サーボモータ２５が接続されている。また、前記第３軸２２には、前記サーボモータ２５の回転を伝える第３ギヤ２３が固定され、さらに、回転トルクを接続・切断するトルクリミッタ２４が設けられている。

前記第１歯付プーリ７ａは、歯付ベルト１７を介して回転自在に軸支された第２歯付プーリ１６によって回転が伝達され、前記第２歯付プーリ１６の第４軸は第２軸１２と同軸であり、しかも、前記第２軸１２のボールねじ１２ａを通すようにして拡径された穴を有するスリーブ状に形成され、このスリーブ状の内周面には一歯が設けられた内歯一歯ギヤ１５と、この内歯一歯ギヤ１５の外周面に前記第２歯付プーリ１６が固定され、前記内歯一歯ギヤ１５が一歯クラッチ１４と係合する。

前記シフタ９は左側面視で略Ｖ字状に形成され、このＶ字状部の左右の中間位置にそれぞれ転がりガイド１８，１８とナット１９，１９が設けられ、このナット１９，１９に固定されて主軸方向への動きがガイドされ、リング状のガイド８に動きが伝達される。

前記一歯クラッチ１４にはシフタ溝１４ｂが設けられ、シフタ軸２１に固定された小シフタ２１ａが、前記シフタ溝１４ｂに嵌合し、前記シフタ軸２１の一端に空圧シリンダ２０が設けられたことを特徴とするデジタルチャック駆動装置１０である。

本発明のデジタルチャック駆動装置を示す断面図である。 本発明のデジタルチャック駆動装置を示し、図１に示すＸ矢視図（左側面図）である。 シフタ軸を示し、図２に示すＡ−Ａ線の断面図である。 第２アダプタと連結チューブとの噛み合い状態を示す拡大断面図である。 内歯一歯ギヤと一歯クラッチとの噛み合いを示す説明図である。 （ａ）は、動作チャートを示す説明図である。（ｂ）は、駆動部の動きを示す説明図である。（ｃ）は、チャック爪の駆動部の原点を示す説明図である。

符号の説明

１ チャック
１ａ チャック本体
１ｂ ボルト
１ｃ マスタージョー
１ｄ チャック爪（ソフトジョー、ハードジョー）
１ｅ ボルト
２ 主軸台
２ａ 主軸
２ｂ ドローチューブ
２ｃ 第１アダプタ
２ｄ 第２アダプタ
２ｅ 雌ねじ
２ｆ 穴
２ｐ ピン
３ ボール（鋼球）
４ 連結チューブ
４ａ 溝
４ｅ 雄ねじ
５ ドローリング
５ａ 貫通孔
６ ドローバー
６ａ Ｖ溝
６ｂ 凹部
７ カバー
７ａ 第１歯付プーリ
７ｂ 内歯ギヤ
７ｃ 第１ギヤ
８ ガイド
９ 大シフタ
９ａ ローラフォロア
１０ デジタルチャック駆動装置
１１ ギヤボックス
１２ 第２軸
１２ａ ボールねじ（ＢＳ）
１２ｂ ナット
１２ｃ シフタ
１３ 第２ギヤ
１４ 一歯クラッチ
１４ａ 第４ギヤ
１４ｂ シフタ溝
１４ｃ 一歯
１５ 内歯一歯ギヤ
１５ａ 穴
１５ｃ 一歯
１６ 第２歯付プーリ
１７ 歯付ベルト
１８ 直動転がりガイド
１９ ナット
２０ 空圧シリンダ
２１ シフタ軸
２１ａ 小シフタ
２２ 第３軸
２３ 第３ギヤ
２４ トルクリミッタ
２４ａ 第５ギヤ
２５ サーボモータ
Ｋ 運動変換機構
Ｗ ワーク（工作物）

Claims (3)

1. 工作機械の主軸台（２）に回転可能に支持された主軸（２ａ）の先端に設けられ、ワーク（Ｗ）を把持するチャック爪（１ｄ）を開閉するための開閉機構が設けられたチャック（１）と、前記主軸（２ａ）の貫通孔を確保して前記主軸（２ａ）に直動可能に設けられたドローチューブ（２ｂ）と、前記主軸（２ａ）と平行に設けられた第２軸（１２）と、前記第２軸（１２）に平行に設けられた第３軸（２２）と、前記第３軸（２２）の軸端に設けられ、前記チャック爪（１ｄ）を開閉駆動するサーボモータ（２５）と、前記サーボモータ（２５）の回転運動を前記主軸軸線方向の直線運動に変換する運動変換機構（Ｋ）と、を備え、前記ドローチューブ（２ｂ）を押し引きして前記チャック爪（１ｄ）を開閉させて前記ワーク（Ｗ）を把持するとともに、主軸回転中においても前記チャック爪（１ｄ）の把持力をデジタルに設定するデジタルチャック駆動装置（１０）であって、
   前記主軸台（２）の後部には、前記主軸（２ａ）に接続されたフランジ状の第１アダプタ（２ｃ）と、
   前記第１アダプタ（２ｃ）に接続され、内周面に雌ねじ（２ｅ）が形成された第２アダプタ（２ｄ）と、
   筒状に形成され、前記第２アダプタ（２ｄ）の雌ねじ（２ｅ）に噛み合う雄ねじ（４ｅ）が形成され、内周面にボール（３）を支持するリング状の溝（４ａ）が形成された連結チューブ（４）と、
   前記連結チューブ（４）の内周面に嵌合され、筒状に形成された外周には貫通孔（５ａ）が穿設され、この貫通孔（５ａ）に前記ボール（３）が径方向へ移動自在に保持された前記ドローリング（５）と、
   前記ドローリング（５）の内周面に嵌合され、スリーブ状の外周側にくさび角のＶ溝（６ａ）がリング状に形成され、このＶ溝（６ａ）の谷に前記ボール（３）を支持する凹部（６ｂ）がリング状に形成されたドローバー（６）からなる増力機構と、
   を備えたことを特徴とするデジタルチャック駆動装置（１０）。
2. 前記第２アダプタ（２ｄ）の後方の外周に設けられたスリーブ状のカバー（７）と、
   前記カバー（７）の後端部に配置された第１歯付プーリ（７ａ）と、
   前記連結チューブ（４）の外周面に刻設された第１ギヤ（７ｂ）と、
   前記第１歯付プーリ（７ａ）に固定され、前記第１ギヤ（７ｂ）に噛み合うインターナルギヤ（７ｃ）と、
   溝（８ａ）を有するリング状のガイド（８）と、
   前記ドローバー（６）の後端が延設され、前記ドローバー（６）の外周に回転自在に軸支された前記ガイド（８）と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のデジタルチャック駆動装置（１０）。
3. 両端が回転自在に軸支された前記第２軸（１２）に形成されたボールねじ（１２ａ）と、
   前記第２軸（１２）に固定された第２ギヤ（１３）および一歯クラッチ（１４）の第４ギヤ（１４ａ）と、
   前記第３軸（２２）に固定され、前記第２ギヤ（１３）と噛み合う第３ギヤ（２３）および前記一歯クラッチ（１４）の第４ギヤ（１４ａ）と噛み合う第５ギヤ（２４ａ）を有し、回転トルクを接続・切断するトルクリミッタ（２４）と、
   さらに、前記ボールねじ（１２ａ）のナット（１２ｂ）に固定され、前記ガイド（８）の溝（８ａ）に嵌合された２つのローラフォロア（９ａ，９ａ）を有し、直動ガイド（１８）に摺動自在に設けられたナット（１９，１９）に固定されたシフター（９）と、
   前記第２軸（１２）と同軸に設けられ、前記第２軸（１２）を通すようにして拡径された穴を有するスリーブ状の内周面に前記一歯クラッチ（１４）と係合する一歯が設けられた内歯一歯ギヤ（１５）と、
   前記内歯一歯ギヤ（１５）の外周面に固定され、前記第１歯付プーリ（７ａ）と歯付ベルト（１７）を介して連結され、前記一歯クラッチ（１４）に回転自在に軸支された第２歯付プーリ（１６）と、
   前記第３軸（２２）の一端に接続された前記サーボモータ（２５）と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタルチャック駆動装置（１０）。

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