JP4919208B2 - チャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを把持して回転させるチャック装置に関し、特に、ダイヤフラムチャック装置に関するものである。

従来、ダイヤフラムチャック装置（以下、チャック装置と表記する。）としては、ワークを把持する爪をシリンダに圧力を供給することにより開き、シリンダに加えていた圧力を解除することにより、ダイヤフラムの剛性によってシリンダを戻して爪を閉じる方式のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−１１００８号公報

しかしながら、従来のチャック装置においては、ダイヤフラムの剛性によってワークを把持する把持力を発生させていたので、加工中に加わる切削力に対してワークをずれないように把持するのに十分な把持力を発生させるために、ダイヤフラムの剛性を十分に高く設定しておく必要があった。このため、このように高く設定されたダイヤフラムの剛性に抗してダイヤフラムを弾性変形させるだけの推力をシリンダにより発生する必要があり、シリンダが大型化するという問題があった。

また、加工速度を増大させると、ワークに加わる切削力が増大するため、ワークがずれないようにさらに高い把持力を発生させる必要があるが、把持力がダイヤフラムの剛性に依存しているため、そのような高速加工が必要とされる場合には、あらかじめ高剛性のダイヤフラムを有するチャック装置を用意しておかなければならない。一方、高精度の加工を行う場合には、チャック装置による把持力が高いと、ワークに発生する内部応力によって、加工後にチャック装置から取り外されたときに、ワークに発生していた内部応力が解放され、ワークの弾性変形が復元して、形状精度が低下してしまう不都合がある。このため、高剛性のダイヤフラムを有するチャック装置を用いて高精度の加工を行うことが困難であるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置を小型化しながら、ワークを把持する把持力を自由に調節でき、かつ、高速加工および高精度加工に対応することができるチャック装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、厚さ方向に変形可能な薄板状のダイヤフラム部と、該ダイヤフラム部に周方向に間隔をあけて固定されワークを着脱可能に把持する複数の爪を備えるチャック部と、前記ダイヤフラム部を変形させて前記チャック部の爪を開閉させるチャック駆動部とを備え、該チャック駆動部が、外部供給流体圧により往復駆動される第１の複動型流体圧ピストンと、前記ダイヤフラム部に固定され、内部流体圧により往復駆動されて該ダイヤフラム部の厚さ方向双方向に加える駆動力を発生する第２の複動型流体圧ピストンと、前記第１の複動型流体圧ピストンの移動方向の両側に配置され、該第１の複動型流体圧ピストンにより加圧される内部流体を収容した一対の第１の流体室と、前記第２の複動型流体圧ピストンの移動方向の両側に配置される一対の第２の流体室と、これら第１、第２の流体室をそれぞれ接続する連通流路とを備え、前記第２の流体室の受圧面積が、第１の流体室の受圧面積より大きく構成されているチャック装置を提供する。

本発明によれば、チャック駆動部を作動させ、ダイヤフラム部をその厚さ方向一方向に変形させることにより、ダイヤフラム部に固定された複数の爪の間隔を広げ、そこにワークを挟んだ状態で、ダイヤフラム部の変形を復元させることにより、複数の爪の間に挟んだ状態にワークを把持することができる。チャック駆動部に備えられた複動型ピストンがダイヤフラム部を厚さ方向の両方向に変形させるので、ワークの把持力をダイヤフラム部の剛性に依存することなく決定できる。

その結果、ダイヤフラム部の剛性を低くして、複動型ピストンの推力により複数の爪を開閉することができ、ピストンを小型化できる一方、複動型ピストンに加える駆動圧の調節により、ワークの把持力を自由に調節することができる。すなわち、高速加工が必要とされるときには、ワークの把持力を増加させて、工具から受ける大きな切削力によってワークがずれないように把持することができ、高精度加工が必要とされるときには、ワークの把持力を低下させて、加工後の残留応力による形状精度低下を防止することができる。

上記発明においては、前記チャック駆動部が、外部供給流体圧により往復駆動される第１の複動型流体圧ピストンと、前記ダイヤフラム部に固定され、内部流体圧により往復駆動される第２の複動型流体圧ピストンと、前記第１の複動型流体圧ピストンの移動方向の両側に配置され、該第１の複動型流体圧ピストンにより加圧される内部流体を収容した一対の第１の流体室と、前記第２の複動型流体圧ピストンの移動方向の両側に配置される一対の第２の流体室と、これら第１、第２の流体室をそれぞれ接続する連通流路とを備え、前記第２の流体室の受圧面積が、第１の流体室の受圧面積より大きく構成されている。

このようにすることで、第１の複動型流体圧ピストンを一方向に移動させると、一方の第１の流体室内の内部流体が加圧され、内部流体が連通流路を介して一方の第２の流体室内に流入し、第２の複動型流体圧ピストンを一方向に押圧する。また、第１の複動型流体圧ピストンを他方向に移動させると、他方の第１の流体室内の内部流体が加圧され、該内部流体が連通流路を介して他方の第２の流体室内に流入し、第２の複動型流体圧ピストンを他方向に押圧する。

第２の複動型流体圧ピストンはダイヤフラム部に固定されているので、第２の複動型流体圧ピストンが往復駆動されることにより、ダイヤフラム部が厚さ方向に往復変形させられ、複数の爪を開閉してワークを着脱することができる。この場合において、第２の流体室の受圧面積が第１の流体室の受圧面積より大きく構成されているので、第１の複動型流体圧ピストンにより加圧された第１の流体室内の圧力がその受圧面積の比の倍率で増幅され、ダイヤフラム部に大きな推力を作用させて、ワークを確実に把持することができる。
上記発明においては、前記外部供給流体圧が空気圧であることとしてもよい。

上記発明においては、前記内部流体が非圧縮性流体であることが好ましい。
このようにすることで、内部流体圧により駆動される第２の複動型流体圧ピストンに、圧縮性流体を用いた場合より大きな推力を発生させることができる。すなわち、第１の流体室内の流体の圧縮にエネルギを消費することなく効率的に第２の流体室内の圧力を上昇させることができる。

また、上記発明においては、前記第２の複動型流体圧ピストンに固定され、該第２の複動型流体圧ピストンを前記ダイヤフラム部に固定する連結部材を備え、該連結部材が、前記ダイヤフラム部を厚さ方向に挟み込んで該ダイヤフラム部に固定されていることとしてもよい。
このようにすることで、第２の複動型流体圧ピストンを作動させると、連結部材を介してダイヤフラム部を厚さ方向に往復変形させることができ、ダイヤフラム部に固定された複数の爪を開閉してワークを容易に着脱することができる。

また、上記発明においては、前記連結部材と前記ダイヤフラム部とが、該ダイヤフラム部の変形方向に直交する方向に線接触していることが好ましい。
このようにすることで、ダイヤフラム部と連結部材との接触部を支点としてダイヤフラム部を変形させることができる。これにより、ダイヤフラム部の変形が妨げられず、スムーズにチャックを開閉動作させることができる。

また、上記発明においては、前記第１の複動型流体圧ピストンの半径方向内方に前記第１の流体室が配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、軸方向の全長を短く抑えて、高剛性のチャック装置を提供することができる。
また、本発明は、上記いずれかのチャック装置を備える主軸ユニットを提供する。
この発明によれば、チャック装置によって把持したワーク（または工具）と、その外側に支持した工具（またはワーク）を相対的に高速回転（例えば，５０００ｒｐｍ以上）させることができる。

本発明によれば、装置を小型化しながら、ワークを把持する把持力を自由に調節でき、かつ、高速加工および高精度加工に対応することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るチャック装置について、図１〜図４を参照して以下に説明する。
図１は、本実施形態に係るチャック装置１を示す縦断面図である。
本実施形態に係るチャック装置１は、図１に示すように、主軸ユニット３のスピンドル軸５の端部に取り付けられ、スピンドル軸５とともに中心軸Ｃ回りに回転させられるようになっている。

本実施形態に係るチャック装置１は、開閉することによりワークＷを把持するチャック機構部７と、所定の押圧力を与えることによりチャック機構部７を開閉させるチャック駆動部９とを備えている。
図２は、図１のチャック機構部７の構成を説明する正面図である。

チャック機構部７は、図１および図２に示されるように、厚さ方向に弾性変形可能なダイヤフラム（ここでは、薄板状のダイヤフラム部１１をダイヤフラムと称する。）１１と、該ダイヤフラム１１の表面に周方向に等間隔をあけて放射状に固定された６つの爪１３と、ダイヤフラム１１の裏面に爪１３に対応して固定された６つのバランスウエイト１５とを備えている。ダイヤフラム１１は、略円板状に形成されるとともに、中央に貫通する中央孔１７を備えている。本実施形態において、ダイヤフラム１１の厚さ方向とは、略円板状のダイヤフラム１１の中心軸Ｃに概略沿う方向を意味している。

ダイヤフラム１１は、その外周部をボルト１８により後述するチャック駆動部９のハウジング２１に固定されている。これにより、ダイヤフラム１１は、その中央孔１７近傍を厚さ方向に押し引きされて弾性変形させられるようになっている。そして、その弾性変形によって、ダイヤフラム１１に固定されている爪１３を中心軸Ｃに対して開閉する方向に移動させることができるようになっている。

６つのバランスウエイト１５は、爪１３と同様に、中心軸Ｃを中心として放射状に等間隔に配置されている。これにより、バランスウエイト１５は、チャック装置１が回転させられた際に、爪１３に働く遠心力を相殺し、爪１３が遠心力により開いてしまうことを防止するようになっている。

チャック駆動部９は、図１に示すように、スピンドル軸５の端面に形成された凹部５ａ内に取り付けられるピストンガイド１９と、スピンドル軸５の端面に取り付けられるハウジング２１と、ピストンガイド１９に中心軸Ｃに沿う方向に移動可能に取り付けられる空気圧ピストン（第１の複動型流体圧ピストン）２３および油圧ピストン（第２の複動型流体圧ピストン）２５とを備えている。ピストンガイド１９の油圧ピストン２５との嵌合面には、周方向の一部に軸方向に延びる空気抜き溝１９ａが設けられ、油圧ピストン２５の動作時に、該空気抜き溝１９ａを介して空気を逃がすことで、油圧ピストン２５の動作が妨げられないようになっている。

スピンドル軸５の端面には、内部に空気圧ピストン２３を摺動可能に収容する空気圧シリンダ２７が設けられている。符号２９は、空気圧シリンダ２７内周面と空気圧ピストン２３外周面とを気密状態に密封するシール部材、符号３１，３２は、空気圧シリンダ２７内の空気圧ピストン２３の両側に形成される空気圧室、符号３３，３４は該空気圧室３１，３２にそれぞれ空気圧を供給するための空気圧供給ポートである。また、符号３０は空気圧供給ポート３４からチャック駆動部９に加圧空気を供給するためのリングである。このリング３０は、１カ所の空気圧供給ポート３４から供給された加圧空気を周方向に分配して均等にチャック駆動部９に供給する機能を有する。これにより、空気圧ピストン２３の動きを円滑にすることができる。リング３０の外周面には環状の周溝３０ａが設けられ、そこで、全周にわたって加圧空気を行き渡らせ、半径方向に延びる複数の細い空気通路孔３０ｂを介して回転するスピンドル軸５内のチャック駆動部９に加圧空気を供給するようになっている。

ピストンガイド１９には、中央孔３５ａを有するブラケット３５が固定されている。前記ハウジング２１にも中央孔２１ａが設けられている。前記空気圧ピストン２３の半径方向内側には、前記ピストンガイド１９を嵌合させる貫通孔３７ａを有する円筒状の油圧ピストン部３７が設けられている。該油圧ピストン部３７は、空気圧ピストン２３の軸方向の両側に延び、それぞれ、前記ブラケット３５の中央孔３５ａおよびハウジング２１の中央孔２１ａに摺動可能に挿入配置されている。

ブラケット３５およびハウジング２１の中央孔３５ａ，２１ａ内面と油圧ピストン部３７外面、およびピストンガイド１９外面と油圧ピストン部３７内面との間は、それぞれオイルシール３９により密封されている。これにより、油圧ピストン部３７の軸方向の両端には、ピストンガイド１９、ブラケット３５および油圧ピストン部３７端面、または、ピストンガイド１９、ハウジング２１および油圧ピストン部３７端面により囲まれた円環状の第１の油圧室（第１の流体室）４１，４３がそれぞれ形成されている。

前記ハウジング２１には、前記油圧ピストン２５を摺動可能に収容する油圧シリンダ４５が設けられている。符号４７は、油圧シリンダ４５内周面と油圧ピストン２５外周面とを液密状態に密封するシール部材、符号４９は、油圧ピストン２５とピストンガイド１９との間を密封するシール部材、符号５１はハウジング２１に固定されたブラケットである。これにより、油圧ピストン２５の軸方向の両側には、ピストンガイド１９、ハウジング２１および油圧ピストン２５の端面、またはピストンガイド１９、ブラケット５１および油圧ピストン２５の端面により囲まれた円環状の第２の油圧室（第２の流体室）５３，５５がそれぞれ形成されている。

第２の油圧室５３，５５に面する油圧ピストン２５の受圧面積は、第１の油圧室４１，４３に面する油圧ピストン部３７の受圧面積に比較して十分に大きく設定されている。
さらに、ピストンガイド１９には、第１油圧室４１と第２の油圧室５３とを連絡する連通流路５７が設けられ、ハウジング２１には、第１油圧室４３と第２油圧室５５とを連絡する連通流路５９が設けられている。図中符号６０は、第１油圧室４１，４３および連通流路５７に、符号６１は第２油圧室５３，５５および連通流路５９にそれぞれ内部流体であるオイルを供給するためのオイル供給部である。オイル供給部６０，６１から供給されたオイルは第１，第２油圧室４１，４３，５３，５５および連通流路５７，５９の全体に気泡を形成すること無く充填されるようになっている。
なお、第１油圧室４１，４３、第２油圧室５３，５５および連通流路５７，５９に充填される流体は、非圧縮性流体であればよく、上述のようなオイルに限定されるものではない。

また、チャック駆動部９を構成する油圧ピストン２５の一端には連結部材６３が固定され、該連結部材６３を介してダイヤフラム１１に固定されている。連結部材６３は、油圧ピストン２５の一端に固定され、前記ダイヤフラム１１の中央孔１７を貫通する雄ネジ部材６３ａと、該雄ネジ部材６３ａに締結される雌ネジ部材６３ｂとを備えている。雄ネジ部材６３ａおよび雌ネジ部材６３ｂには、相互に締結された状態で対向するリング状の挟持部６５が設けられている。

挟持部６５はそれぞれ半円状の縦断面形状を有し、雄ネジ部材６３ａに雌ネジ部材６３ｂが締結されると、両ネジ部材６３ａ，６３ｂに設けられた挟持部６５がダイヤフラム１１の中央孔１７の周囲に全周にわたって線接触させられて、ダイヤフラム１１を厚さ方向に挟んで固定されるようになっている。これにより、油圧ピストン２５が軸方向に移動させられると、その移動に遅れなく追従してダイヤフラム１１を弾性変形させることができるようになっている。

図中、符号６７はスピンドル軸５を回転可能に支持するベアリングである。
また、図中符号６９は、爪１３の間に挿入されたワークＷを軸方向に突き当てるバッキングロッドである。バッキングロッド６９にワークＷを突き当てることにより、チャック装置１へのワークＷの取り付け位置精度の低下を防止できるようになっている。

このように構成された本実施形態に係るチャック装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るチャック装置１を用いてワークＷを把持するには、まず、図１に示される状態から、空気圧供給ポート３４に加圧空気を供給する。これにより、空気圧室３２に加圧空気が供給され、図３に示されるように、空気圧ピストン２３が空気圧シリンダ２９内において軸方向後方（矢印Ａの方向）に移動させられる。

空気圧ピストン２３には油圧ピストン部３７が一体的に設けられているので、空気圧ピストン２３の移動とともに油圧ピストン部３７が移動させられ、第１油圧室４１が加圧される一方、第１油圧室４３が減圧される。第１油圧室４１は連通流路５７を介して第２油圧室５３に連絡しているので、第１油圧室４１の油圧が連通流路５７を介して第２油圧室５３に伝達され、第２油圧室５３が加圧される。

これにより、油圧ピストン２５が油圧シリンダ４５内において軸方向前方（矢印Ｂの方向）に移動させられる。油圧ピストン２５には連結部材６３によってダイヤフラム１１が固定されているので、油圧ピストン２５が軸方向に移動させられると、連結部材６３が軸方向に移動する結果、ダイヤフラム１１がその中央孔１７近傍を軸方向に移動させられることにより弾性変形させられる。

その結果、ダイヤフラム１１は、その外周部をハウジングに固定され、中央部のみを押圧されて弾性変形させられるので、外周部に対して中央部が矢印Ｂの方向に突出させられて爪１３の取付面が微少傾斜し、図３に示されるように、爪１３が中心軸Ｃから離れる方向（矢印Ｄの方向）に微少傾斜させられる。
全ての爪１３が中心軸Ｃから離れる方向に傾斜させられることにより、爪１３間の隙間が拡大されるので、ワークＷを挿入できるようになる。

この状態で、ワークＷをバッキングロッド６９の端面に突き当たるまで爪１３間に挿入し、空気圧供給ポート３４を大気開放し、空気圧供給ポート３３に加圧空気を供給する。これにより、空気圧室３１に加圧空気が供給され、図４に示されるように、空気圧ピストン２３が空気圧シリンダ２９内において軸方向前方（矢印Ａ′の方向）に移動させられる。

空気圧ピストン２３に一体的に設けられた油圧ピストン部３７、空気圧ピストン２３の移動とともに移動させられ、第１油圧室４３が加圧される一方、第１油圧室４１が減圧される。第１油圧室４３は連通流路５９を介して第２油圧室５５に連絡しているので、第１油圧室４３の油圧が連通流路５９を介して第２油圧室５５に伝達され、第２油圧室５５が加圧される。

これにより、油圧ピストン２５が油圧シリンダ４５内において軸方向後方（矢印Ｂ′の方向）に移動させられる。油圧ピストン２５に連結部材６３を介して固定されたダイヤフラム１１は、連結部材６３が軸方向に移動する結果、その中央孔１７近傍を軸方向に移動させられる。したがって、ダイヤフラム１１は、爪１３の開放時の弾性変形を復元させる方向に変形させられ、略平坦な形態となる。これにより、中心軸Ｃから離れる方向に傾斜していた爪１３が中心軸Ｃに近接する方向に移動させられ、中央に配置されているワークＷの外周面に接触してこれを把持するようになる。

空気圧室３１と、第１油圧室４３および第２油圧室５５において発生する圧力と、中心軸線Ｃ方向への力の相互作用について説明する。
空気圧室３１に供給される加圧空気の圧力をＰａ、空気圧室３１における空気圧ピストン２３の加圧空気と接する面における中心軸線Ｃに対する垂直面への投影面積をＳａとすると、加圧空気により空気圧ピストン２３に作用する中心軸線Ｃ方向への力Ｆａは、
Ｆａ＝Ｐａ×Ｓａ ・・・（１）
と表される。

空気圧ピストン２３と油圧ピストン部３７とは一体に設けられているため、力Ｆａは第１油圧室４３にも作用する。
油圧ピストン部３７の油と接する面における中心軸線Ｃに対する垂直面への投影面積（受圧面積）をＳｙ１とすると、第１油圧室４３内の油圧Ｐｙ１は、
Ｐｙ１＝Ｆａ／Ｓｙ１ ・・・（２）
と表される。

ここで、（１）式と（２）式とから、油圧Ｐｙ１は、
Ｐｙ１＝Ｆａ／Ｓｙ１＝Ｐａ×Ｓａ／Ｓｙ１ ・・・（３）
と表すことができる。加圧空気と接する空気圧ピストン２３の投影面積Ｓａは、油圧ピストン部３７の投影面積Ｓｙ１より大きいため、Ｓａ／Ｓｙ１＞１となる。したがって、（３）式から第１油圧室４３内の油圧Ｐｙ１は、加圧空気の圧力Ｐａより高くなることが示されている。

第２油圧室５５内の油圧Ｐｙ２は、パスカルの原理により、第１油圧室４３内の油圧Ｐｙ１と同じであるため、
Ｐｙ２＝Ｐｙ１＝Ｆａ／Ｓｙ１ ・・・（４）
と表される。
油圧ピストン２５の油と接する面の中心軸線Ｃに対する垂直面への投影面積（受圧面積）をＳｙ２とすると、油圧ピストン２５に働く中心軸線Ｃ方向への力（推力）Ｆｙ２は、
Ｆｙ２＝Ｐｙ２×Ｓｙ２ ・・・（５）
と表される。

ここで、式（４）と式（５）とから、推力Ｆｙ２は、
Ｆｙ２＝Ｆａ×Ｓｙ２／Ｓｙ１ ・・・（６）
と表される。油圧ピストン２５の投影面積Ｓｙ２は、油圧ピストン部３７の円筒部の投影面積Ｓｙ１より大きいため、Ｓｙ２／Ｓｙ１＞１となる。したがって、（６）式から油圧ピストン２５に働く推力Ｆｙ２は、加圧空気の圧力Ｐａに基づく空気圧ピストン２３に作用する力Ｆａより大きくなっていることが示されている。

上記の構成によれば、油圧ピストン２５の投影面積Ｓｙ２が、油圧ピストン部３７の円筒部の投影面積Ｓｙ１より大きく形成されているとともに、第１油圧室４３と第２油圧室５５と連通流路５９に油ＯＬが満たされているため、油圧ピストン２５には、供給エアＡＲと接する空気圧ピストン２３の投影面積Ｓａに加えられた加圧空気の圧力に係る力Ｆａに、油圧ピストン部３７の円筒部と油圧ピストン２５の投影面積比（Ｓｙ２／Ｓｙ１）を掛けた、大きな推力Ｆｙ２を発生させることができる。

また、空気圧室３２と、第１油圧室４１および第２油圧室５３において発生する圧力と、中心軸線Ｃ方向への力の相互作用についても同様の関係が成立する。
したがって、油圧ピストン２５を駆動する推力は、空気圧ピストン２３を駆動する推力に対して受圧面積の比率に対応する割合で十分に増幅され、大きな推力でダイヤフラム１１を駆動し、爪１３を開閉することができる。
すなわち、油圧ピストン２５が大きな推力を発生させるので、ワークＷの把持力を低下させることなくチャック装置１を小型化することができる。

この場合において、本実施形態に係るチャック装置１によれば、空気圧ピストン２３により加圧される第１油圧室４１，４３の受圧面積よりも、油圧ピストン２５の両端の第２油圧室５３，５５の受圧面積が十分に大きく形成されるとともに、これら第１油圧室４１，４３、第２油圧室５３，５５および連通流路５７，５９にオイルが満たされている。したがって、油圧ピストン２５を駆動する推力は、空気圧ピストン２３を駆動する推力に対して受圧面積の比率に対応する割合で十分に増幅され、大きな推力でダイヤフラム１１を駆動し、爪１３を開閉することができる。
すなわち、油圧ピストン２５が大きな推力を発生させるので、ワークＷの把持力を低下させることなくチャック装置１を小型化することができる。

また、本実施形態に係るチャック装置１は、ダイヤフラム１１による爪１３の開閉をチャック機構部７の油圧ピストン２５の複動動作による大きな推進力によって行うので、爪１３によるワークＷの把持力をダイヤフラム１１の小さな剛性に依存することなく油圧ピストン２５の大きな推進力により自由に決定することができる。複動型の油圧ピストン２５は、複動型の空気圧ピストン２３により軸方向に往復移動し、供給される空気圧力に比例した推力を発生するため、空気圧供給ポート３３に加える空気圧を調節するだけで、爪１３によるワークＷの把持力を調節できる。

したがって、ワークＷの高速加工を行う際等に、切り込み量を増大させると切削力が増大するが、本実施形態に係るチャック装置１によれば、空気圧供給ポート３３に加える加圧空気の圧力を増大させるだけで、爪１３によりワークＷを大きな把持力で堅固に把持し、ワークＷがずれてしまう不都合の発生を防止できる。また、ワークＷが柔らかい材料である場合や、ワークＷに高い真円度が要求される場合等には、空気圧供給ポート３３に加える加圧空気の圧力を減少させて、爪１３によりワークＷを弱い把持力で柔らかく把持することができる。

これにより、ワークＷの外面が傷つく不都合の発生を防止できる。また、把持によりワークＷに過大な内部応力が発生するのを防止して、爪１３から取り外した後の内部応力解放により、ワークＷが変形する不都合の発生を防止することができる。

さらに、本実施形態に係るチャック装置１は、空気圧供給ポート３３に加える空気圧を調節して、爪１３によるワークＷの把持力を調節するので、ワークＷの把持力を増大させるために従来のようにダイヤフラム１１の剛性を増大させる必要がない。したがって、従来、大きな把持力を得るために剛性の高いダイヤフラムを採用し、該ダイヤフラムの剛性に抗してダイヤフラムを変形させることができる大きなピストンを採用していたのと比較して、十分に低い剛性のダイヤフラムを採用し、これを駆動するピストンとしても、低推力の小型のピストンを採用することができる。

また、本実施形態に係るチャック装置１は、空気圧ピストン２３により駆動する油圧ピストン部３７を、空気圧ピストン２３の半径方向内方に一体的に設けているので、軸方向の寸法を節約して、チャック装置１の全長の短縮を図ることができる。また、スピンドル軸５を支持するベアリング６７からチャック装置１の先端までの張り出し量を短縮できる。これにより、高剛性、高精度のチャック装置１を提供することができる。

また、本実施形態に係るチャック装置１においては、油圧ピストン２５とダイヤフラム１１とを接続する連結部材６３が、ダイヤフラム１１に設けられた中央孔１７の近傍に円環状に線接触させられている。ダイヤフラム１１は半径方向に変形させられるため、これに直交する方向に沿って線接触させられている連結部材６３がダイヤフラム１１の変形を妨げることがなく、ダイヤフラム１１に無理な応力が生じる不都合の発生を防止できる。

また、本実施形態に係るチャック装置１は空気圧のみで駆動されるため、油圧装置などの付帯装置を必要としない。したがって、油圧装置などの付帯設備の設置スペースの削減や、設置コストの削減を図ることができる。
また、油圧装置を必要としないため、油圧装置に起因する振動が発生しない。また、油圧装置から圧力変動のある油圧が供給されないため、油圧の変動に基づくチャック装置１の振動発生を防止できる。

さらに、油圧装置を用いないため、油圧装置とチャック装置１との間でオイルの供給を行う油圧ホース等の配管部品を必要としない。油圧用の配管部品は空気圧用の配管部品と比較して、高圧に耐える必要があるため、大きく、強固に作られている。そのため、油圧用の配管部品を必要としないことから、作業性の容易さと組み立てコストの低減、配管スペースの削減を行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、空気を供給することにより爪１３が開閉されるチャック装置１を例示したが、非圧縮性流体等その他各種の流体により駆動されるチャック装置に適用することにしてもよい。
また、ダイヤフラム１１として略円板状のものを例示したが、これに限定されるものではなく、他の任意の形態のものを採用してもよい。この場合、ダイヤフラム部とは、その構成部品のうち薄板状で厚さ方向に弾性変形可能な略円板状の部位を指すものとする。

本発明の一実施形態に係るチャック装置示す縦断面図である。 図１のチャック装置のチャック機構部を示す正面図である。 図１のチャック装置の爪を開いた状態を示す縦断面図である。 図１のチャック装置の爪を綴じてワークを把持した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｗ ワーク
１ チャック装置
７ チャック機構部（チャック部）
９ チャック駆動部
１１ ダイヤフラム（ダイヤフラム部）
１３ 爪
２３ 空気圧ピストン（第１の複動型流体圧ピストン）
２５ 油圧ピストン（第２の複動型流体圧ピストン、複動型ピストン）
４１，４３ 第１油圧室（第１の流体室）
５３，５５ 第２油圧室（第２の流体室）
５７，５９ 連通流路
６３ 連結部材

Claims (7)

1. 厚さ方向に変形可能な薄板状のダイヤフラム部と、
   該ダイヤフラム部に周方向に間隔をあけて固定されワークを着脱可能に把持する複数の爪を備えるチャック部と、
   前記ダイヤフラム部を変形させて前記チャック部の爪を開閉させるチャック駆動部とを備え、
   該チャック駆動部が、外部供給流体圧により往復駆動される第１の複動型流体圧ピストンと、前記ダイヤフラム部に固定され、内部流体圧により往復駆動されて該ダイヤフラム部の厚さ方向双方向に加える駆動力を発生する第２の複動型流体圧ピストンと、前記第１の複動型流体圧ピストンの移動方向の両側に配置され、該第１の複動型流体圧ピストンにより加圧される内部流体を収容した一対の第１の流体室と、前記第２の複動型流体圧ピストンの移動方向の両側に配置される一対の第２の流体室と、これら第１、第２の流体室をそれぞれ接続する連通流路とを備え、
   前記第２の流体室の受圧面積が、第１の流体室の受圧面積より大きく構成されているチャック装置。
2. 前記外部供給流体圧が空気圧である請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記内部流体が非圧縮性流体である請求項１または請求項２に記載のチャック装置。
4. 前記第２の複動型流体圧ピストンに固定され、該第２の複動型流体圧ピストンを前記ダイヤフラム部に固定する連結部材を備え、
   該連結部材が、前記ダイヤフラム部を厚さ方向に挟み込んで該ダイヤフラム部に固定されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のチャック装置。
5. 前記連結部材と前記ダイヤフラム部とが、該ダイヤフラム部の変形方向に直交する方向に線接触している請求項４に記載のチャック装置。
6. 前記第１の複動型流体圧ピストンの半径方向内方に前記第１の流体室が配置されている請求項１から請求項５のいずれかに記載のチャック装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のチャック装置を備える主軸ユニット。

Images