JP5460369B2 - チャック装置及びこれを備える旋盤 - Google Patents

Description

本発明は、チャック装置及びこれを備える旋盤に関する。

旋盤のような工作機械において主軸がワークを把持する機構（以下、把持機構という）としては、例えば特許文献１，２に開示されているようなトグルとコレットチャック装置とを備える構成が知られている。

コレットチャック装置を用いる把持機構は、比較的低コストで利用できる等の利点があるため広く用いられている。一方、このような把持機構では、コレットチャックがすり割りを有すること等の理由により、ワークを把持する場合に、把持後のワークの振れの繰返し精度を高くすることが困難である。

上記のようなコレットチャック装置の欠点を改善するための把持機構として、エアー駆動されダイヤフラムの膜力によってワークを把持するダイヤフラムチャック装置を備える構成が知られている（例えば、特許文献３）。

特開平４−１１５８０４号公報 特開平２−２３２１０４号公報 特開２００２−３２１１０８号公報

コレットチャック装置を使用する旋盤は、前述のようにトグルで駆動する把持機構を備えているが、ダイヤフラムチャック装置を操作するエアー供給機構を持っていない。特許文献３に開示されたようなダイヤフラムチャック装置は、チャックを開かせるにはダイヤフラムにエアーを送り込み、ダイヤフラムを凸状に膨らませることにより、チャック爪を開かせるため、エアー供給機構が必要であり、そのため主軸を専用化しなければならなかった。また、特許文献３に開示されたようなエアー式ダイヤフラムチャック装置を主軸に取り付けるためには主軸軸端が大きくなければならない。従って、ダイヤフラムチャック装置を旋盤に付けようとすると主軸及びエアー供給機構を専用化しなければならなかった。

即ち、コレットチャック装置とダイヤフラムチャック装置とでは、主軸、及び把持機構を駆動するためのエアー供給機構等の主軸台の構造が違うため共用化が困難であり、自動旋盤を購入する時に、予めどちらにするか決めた上で、一方しか使用できなかった。そのため、加工ワークによってコレットチャック装置とダイヤフラムチャック装置とを使用する場合、それぞれ別の把持機構の旋盤で加工しなければならず、その結果、コスト高となってしまうという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ダイヤフラムを備えながら簡易でコンパクトな構成とすることができ、コレットチャック装置との取り付け互換性のあるチャック装置及びこれを備える旋盤を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るチャック装置は、
回転軸の先端部に螺合するように配設された保持部材と、
周縁部が前記保持部材に保持されており、前記回転軸の軸方向に所定の押圧力を受けて弾性変形するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの表面に配設されており、把持対象物を把持する複数個の爪を備える把持部材と、
前記回転軸を前記軸方向に挿通するように配設されており、前記ダイヤフラムに対し前記把持対象物に向かって前記押圧力を加える押圧部材と、
前記押圧部材に対し押圧方向と反対の方向に所定のバネ力を付勢するバネ部材と、を備え、
前記ダイヤフラムは、該ダイヤフラムの中心部に螺合する調整ねじをさらに備え、
前記調整ねじは、前記押圧部材に当接する受圧面を備え、該受圧面と前記押圧部材との間隔を調整可能である、
ことを特徴とする。

上記のチャック装置において、
揺動可能に支承されたトグルを備え、該トグルによって前記押圧部材を前記押圧方向に付勢する押圧機構をさらに備える、
こととしてもよい。

前記調整ねじと前記バネ部材との間に配設されており、前記調整ねじを介して前記バネ力の反作用を前記ダイヤフラムに伝達する中間部材をさらに備える、
こととしてもよい。

前記調整ねじは、前記押圧部材と対向する面に、前記押圧部材の先端部が挿入される凹部を備える、
こととしてもよい。

前記押圧部材及び前記調整ねじは、いずれも前記軸方向に中空である、
こととしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るチャック装置は、
回転軸の先端部に螺合するように配設された保持部材と、
周縁部が前記保持部材に保持されており、前記回転軸の軸方向に所定の押圧力を受けて弾性変形するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの表面に配設されており、把持対象物を把持する複数個の爪を備える把持部材と、
前記回転軸を前記軸方向に挿通するように配設されており、前記ダイヤフラムに対し前記把持対象物に向かって前記押圧力を加える押圧部材と、
前記押圧部材に対し押圧方向と反対の方向に所定のバネ力を付勢するバネ部材と、を備え、
前記ダイヤフラムは、前記押圧部材と対向する面に、前記押圧部材の先端部が挿入される凹部を備え、
前記バネ部材は、前記押圧部材と前記保持部材との間に配設されている、
ことを特徴とする。
上記のチャック装置において、
揺動可能に支承されたトグルを備え、該トグルによって前記押圧部材を前記押圧方向に付勢する押圧機構をさらに備える、
こととしてもよい。

前記押圧部材及び前記ダイヤフラムは、いずれも前記軸方向に中空である、
こととしてもよい。

前記押圧部材は、前記軸方向に複数個に分割されている、
こととしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る旋盤は、
主軸台と、
前記主軸台に回転自在に支承された主軸と、
前記主軸に設けられた前述のチャック装置と、を備える、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る旋盤は、
主軸台と、
前記主軸台に回転自在に支承された主軸と、
前記主軸台に対向して配設された背面主軸台と、
前記背面主軸台に回転自在に支承された背面主軸と、
前記主軸及び前記背面主軸の一方又は双方に設けられた、前述のチャック装置と、を備える、
ことを特徴とする。

上記の旋盤において、
外周部に形成されたテーパ面を備え、把持対象物を把持するコレットチャックと、
前記押圧部材から前記押圧力を受けることで、前記コレットチャックの前記テーパ面に嵌合して前記コレットチャックを閉じさせるコレットスリーブと、を備えるコレットチャック装置をさらに備え、
該コレットチャック装置と前記ダイヤフラムを備える前記チャック装置とが取り付けの互換性を有する、
こととしてもよい。

本発明の構成によれば、ダイヤフラムを備えながら該ダイヤフラムへのエアー供給機構が不要であるため、簡易でコンパクトな構成のチャック装置を得ることができる。また、このようなチャック装置を使用することで、チャック部のみの交換でコレットチャック装置に変更することができるため、ダイヤフラムチャック装置とコレットチャック装置との取り付けの互換性のある旋盤を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る自動旋盤の構成を示す断面図である。 ダイヤフラムチャック部を示す部分断面図である。 （ａ）はダイヤフラム及びチャック力調整ねじを軸方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のIII−III線で切断した断面図である。 第１実施形態におけるチャックの閉動作を示す断面図である。 第１実施形態におけるチャックの開動作を示す断面図である。 コレットチャックを取り付けた変形例を示す部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係る自動旋盤の構成及びチャックの閉動作を示す部分断面図である。 第２実施形態におけるチャックの開動作を示す部分断面図である。 本発明の第３実施形態に係る自動旋盤の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。以下では、旋盤の例として自動旋盤を挙げて説明する。また、以下の位置に関する説明において特に断りのない限り、「前（側）」とは旋盤の主軸（又は背面主軸）の軸方向においてワークが取り付けられる側を指し、「後（側）」はその反対側を指し、「軸方向」とは主軸（又は背面主軸）における軸方向を指す。

（第１実施形態）
図１〜図３に、第１実施形態に係る自動旋盤１の構成を示す。ベッド１６上に、複数の部材から構成された主軸台１１が据え付けられている。主軸２１は主軸台１１を貫通するように配設されており、軸受２２及び軸受２３により回転自在に支承されている。主軸２１はビルトインモータ３１により回転駆動される。ビルトインモータ３１のうち、固定子３２は主軸台１１の内周に配設されており、回転子３３は主軸２１の外周に配設されている。

主軸２１は中空に構成されており、その中空部には被加工物のワークＷと反対の側から順に押し管４１とチャック開閉ロッド５５とが配設されている。チャック開閉ロッド５５は中空構造をなしており、その外径及び内径はそれぞれ複数の段差でワークＷ側が小さくなるように形成されている。押し管４１も中空構造をなしており、ワークＷ側の端面がチャック開閉ロッド５５の一端面と接している。また、押し管４１のワークＷと反対側の端部付近の外周面には、後述のトグル４３に対応する複数個所の溝が設けられている。

主軸２１は主軸台１１の後方にまで延びており、主軸２１の後端部にはトグル切替部１１１が設けられている。トグル切替部１１１は、チャック開き量調整ナット４２と、トグル４３と、トグル支え４４と、トグルスリーブ４５と、軸受４６と、を備えている。

チャック開き量調整ナット４２は、主軸２１の後端部に設けられたねじ部と螺合しており、所定の工具等により回転させるとトグル支え４４の位置を軸方向に移動させる。

トグル４３は、複数個の異形片状の部材から構成されている。トグル４３の各々の部材は、一方の端部である支点４３ａがトグル支え４４に支承されており、図示された２つでは図のＸ軸を中心とする回転動作により他部材から規制される範囲内で揺動可能になっている。また、トグル４３の各部材は、押し管４１をワークＷ方向に押すための角部４３ｂを備えている。

トグルスリーブ４５は、概ね円筒状に形成されているが、後端部の内径側にテーパ面が形成されており、このテーパ面と内周面とにトグル４３の他方の端部が当接するようになっている。また、トグルスリーブ４５の外周面には軸受４６が配設されている（図示の簡略化のため、軸受４６の支持部材の図示は省略している）。これにより、主軸２１が回転する場合には、主軸２１に螺合するチャック開き量調整ナット４２はもとより、トグル４３、トグル支え４４及びトグルスリーブ４５も一体となって回転するようになっている。

このようなトグル切替部１１１を駆動するために、自動旋盤１は、シリンダー１２と、シリンダーロッド１３と、アーム１４と、を備えている。シリンダー１２は、吸気口１７又は吸気口１８からエアーの供給を受けることにより、シリンダーロッド１３を伸縮させることで、支点１４ａを中心にアーム１４を所定の範囲内で回転させる。アーム１４はトグルスリーブ４５に機械的に接続されており、その回転動作に伴ってトグルスリーブ４５を軸方向に前後に駆動可能に構成されている。

また、自動旋盤１のワークＷ側には、ダイヤフラムチャック部１０１が設けられている。ダイヤフラムチャック部１０１は、前述のチャック開閉ロッド５５の他に、保持部材５１と、ダイヤフラム５２と、チャック力調整ねじ５８と、チャック爪５３と、チャック力調整バネ５６と、チャック力調整バネ受け５７と、を備えている。

保持部材５１は、主軸２１の前側先端部に螺合して配設されている。保持部材５１は、例えば６個のねじ穴を備える前側の端面にてダイヤフラム５２を保持している。また、保持部材５１は略円筒状であるが、内周の一部の内径がその他より小さくなっており、この部分の内周面でチャック力調整バネ受け５７の外周面を保持している。

ダイヤフラム５２は、外力に対して所定の弾性変形（膜変形）をする板状部を有する部材であり、例えば６個の取付穴５２ａにてボルトで保持部材５１に締結されている。また、ダイヤフラム５２は、前側の端面にてチャック爪５３を保持するための例えば６個のねじ穴５２ｃを備えている。さらに、ダイヤフラム５２の中心部にはねじ穴がさらに設けられており、このねじ穴にチャック力調整ねじ５８が螺合している。

チャック力調整ねじ５８は中空構造の雄ねじである。チャック力調整ねじ５８は、前側に設けられた六角穴５８ａと、後側に設けられた凹部５８ｂと、を備えている。図１に示すように、凹部５８ｂにはチャック開閉ロッド５５の先端部が挿入されている。

チャック爪５３は、軸方向に割りを有する例えば６つの爪を備えており、それぞれの爪はボルトにてダイヤフラム５２に軸方向から見て放射状に取り付けられている。図１に示すように、チャック爪５３はその内径側の面でワークＷをチャックできるようになっている。

チャック力調整バネ５６は、チャック開閉ロッド５５とチャック力調整バネ受け５７との間に配設されており、所定のバネ力（反発力）を有するコイルスプリングである。

チャック力調整バネ受け５７は異形の中空部材であり、チャック力調整ねじ５８とチャック力調整バネ５６との間に配設されている。チャック力調整バネ受け５７は、チャック開閉ロッド５５とでチャック力調整バネ５６を保持するとともに、チャック力調整バネ５６のバネ力の反作用をチャック力調整ねじ５８に伝達する。

以上のように、自動旋盤１の主軸２１及びその中心軸を通る各部材（押し管４１、チャック開閉ロッド５５、チャック力調整ねじ５８等）はいずれも棒状の素材（ワーク）を通すことができるように中空構造となっている。

また、自動旋盤１は、チャック動作等、自動旋盤１の動作全般を制御する制御部１００を備えている。制御部１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Rondom Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されている。

次に、本実施形態に係る自動旋盤１の動作について説明する。なお、以下の各実施形態における動作は、特に断りがない限り制御部１００の指示に従って行われる。

（チャックを閉じる場合）
まず、図４に示すように、シリンダー１２の吸気口１８に空気（エアー）を送りこむ（矢印Ａ１）。これにより、シリンダー１２はシリンダーロッド１３を縮ませる（矢印Ａ２）。これに伴い、シリンダーロッド１３に連結されたアーム１４は固定の支点１４ａを中心に動き、トグルスリーブ４５を前方、即ちワークＷ側の方向（矢印Ａ３）に移動させる。

トグルスリーブ４５が移動することにより、トグル４３は、支点４３ａを中心に回転し、トグルスリーブ４５のテーパ面に接するようになる。この状態では、トグル４３の角部４３ｂは後退し、トグル４３は角部４３ｂにより押し管４１を前方に押すことはない。即ち、押し管４１にはトグル４３からの力は働かない。

チャックを閉じる動作の前、即ちチャックが開いている状態では、トグル４３が押し管４１及びチャック開閉ロッド５５を押すことで、ダイヤフラムチャック部１０１のチャック力調整バネ５６は所定の力で縮んでいる。ここで前述のようにトグル４３が動作することで、チャック力調整バネ５６はその反発力によりチャック開閉ロッド５５を矢印Ａ４の方向に押して移動させる。これにより、同様に押し管４１も矢印Ａ５の方向に押されて移動する。なお、矢印Ａ５方向に移動する押し管４１は、トグル４３の角部４３ｂで係止し、矢印Ａ４方向に移動するチャック開閉ロッド５５は、係止した押し管４１により係止し、必要以上に後方へは移動しない。

このようにチャック開閉ロッド５５が移動することにより、チャック開閉ロッド５５の先端の端面とチャック力調整ねじ５８の端面との間に隙間５９ができる。

チャックが開いている状態では、チャック開閉ロッド５５からチャック力調整ねじ５８を介してダイヤフラム５２に力が働き、ダイヤフラム５２はワークＷ側に凸となるように変形している。この変形に伴い、チャック爪５３は開いた状態となる。本動作では、前述のようにチャック開閉ロッド５５とチャック力調整ねじ５８との間に隙間５９ができることで、ダイヤフラム５２にはチャック開閉ロッド５５からの力が働かない。そのため、ダイヤフラム５２はその復元力によりワークＷ側に凸の変形から戻ることで、チャック爪５３を閉じさせる。このようなチャック爪５３が閉じる力（チャック力）により、チャック爪５３はワークＷを把持する。

ここで、ダイヤフラム５２にはチャック力調整バネ５６の反発力も作用する。従って、チャック爪５３からワークＷに働くチャック力は、（チャック力）＝（ダイヤフラム５２自体の膜の復元力）−（チャック力調整バネ５６の反発力）、という数式で表すことができる。

自動旋盤１におけるチャック力調整バネ５６のバネ力は、チャック力調整バネ受け５７を介してチャック力調整ねじ５８の端面を押す反発力である。図３で示したように、チャック力調整ねじ５８の外径とダイヤフラム５２の内径とがねじで螺合しており、ダイヤフラム５２とチャック爪５３とがボルトで結合しているので、チャック力調整バネ５６のバネ力はチャック爪５３が開く力として働く。従って、把持力は、上記数式に表されているようにダイヤフラム５２自体の膜の復元力を超えることはできない。

次に、チャック力の調整方法について説明する。チャック力は、チャック力調整ねじ５８を軸方向に移動させて、チャック力調整バネ５６のバネ力を変えることにより調整する。

チャック力調整ねじ５８の中心の六角穴５８ａを六角レンチ等で回すことにより、チャック力調整ねじ５８を後方に移動させると、これに伴いチャック力調整バネ受け５７も後方に移動する。これにより、チャック力調整バネ５６の長さが短くなり、バネ力が強くなる。このとき、上記の数式により、相対的な関係から、チャック力は、調整前より弱くなる。

逆に、チャック力調整ねじ５８を左に移動させると、チャック力調整バネ５６のバネ力は弱くなるため、チャック力は調整前より強くなる。

（チャックを開く場合）
チャックを開く動作は、基本的にチャックを閉じる動作とは逆になる。まず、図５に示すように、シリンダー１２の吸気口１７に空気（エアー）を送りこむ（矢印Ｂ１）。これにより、シリンダー１２はシリンダーロッド１３を伸ばす（矢印Ｂ２）。これに伴い、シリンダーロッド１３に連結されたアーム１４は固定の支点１４ａを中心に動き、トグルスリーブ４５を後方（矢印Ｂ３）に移動させる。

トグルスリーブ４５が移動することにより、トグル４３は、支点４３ａを中心に回転し、支点４３ａと反対側の端部がトグルスリーブ４５の内周面に接するようになる。これにより、トグル４３は角部４３ｂにより押し管４１の端面をワークＷ方向に押す（矢印Ｂ４）。即ち、押し管４１にはトグル４３からの力が働く。

押し管４１がワークＷ方向に移動するのに伴い、同様にチャック開閉ロッド５５も矢印Ａ５の方向に押されて移動する。その後、チャック開閉ロッド５５の先端の端面がチャック力調整ねじ５８の凹部に突き当たり、チャック力調整ねじ５８及び螺合するダイヤフラム５２をワークＷ方向に押す。

ダイヤフラム５２は、チャック開閉ロッド５５から押圧力を受けて押されることで、ワークＷ側に凸となるように変形する。前述のようにダイヤフラム５２とチャック爪５３とはボルトで結合されているので、ダイヤフラム５２の変形に伴ってチャック爪５３が開く。

ここで、チャック開き量の調整方法について説明する。前述したように、チャック開き量調整ナット４２は、主軸２１の右端にねじで螺合している。このチャック開き量調整ナット４２をねじで軸方向に移動させると、これに伴いトグル支え４４も軸方向に移動する。トグル支え４４が移動することで、トグル４３の角部４３ｂが押し管４１を押して移動させるストローク量を変化させることができる。例えば、トグル支え４４を前方に移動させればストローク量は大きくなり、チャック開き量も大きくなる。反対に、トグル支え４４を後方に移動させればストローク量は小さくなり、チャック開き量も小さくなる。

（第１実施形態の変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。本実施形態の自動旋盤１では、ダイヤフラムチャック部１０１に代えてコレットチャックを使用することが可能である。まず、変形例の構成について説明する。

図６に示すように、本変形例におけるコレットチャック部１０３は、コレットスリーブ８１と、バネ８２と、コレットチャック８３と、コレットナット８４と、を備えている。なお、図１のダイヤフラムチャック部１０１はコレットチャック部１０３に交換可能であり、自動旋盤１のその他の構成は図１と同様である。

コレットスリーブ８１は、後側が略円筒形に形成されているが、バネ８２及びコレットチャック８３を内包する部分の肉厚が薄くなるように内径側に段付部が設けられている。前側の部分は厚肉部となっており、ワークＷ側に向かって内径がテーパ状に広がっている。コレットスリーブ８１は、ワークＷ側から主軸２１内に挿入され、後側の端面が押し管４１の前側の端面に当接している。

バネ８２は、ワークＷ側からコレットスリーブ８１内に挿入されてコレットスリーブ８１の段付部に突き当たるように配設されている、コイルスプリングである。コレットチャック８３は、バネ８２に続いてコレットスリーブ８１内に挿入されている。コレットチャック８３の外径側の一部の面が、コレットスリーブ８１の内径側のテーパ面と同じ角度で当接するようなテーパ面として形成されている。また、コレットチャック８３のワークＷ側（ヘッド部）は軸方向から見て例えば３分割になるようスリット８３ａが設けられており、このヘッド部に外径側から力を加えることで、ヘッド部が縮径しワークＷを把持できるようになっている。

コレットナット８４は、主軸２１の先端部に螺合されたキャップ状の部材である。コレットナット８４の軸方向から見て中心部には穴が設けられていて、コレットチャック８３の先端部がこの穴からワークＷ側に突出している。また、コレットナット８４は、コレットチャック８３の外縁部に当接することで、コレットチャック８３のワークＷ側への移動を規制する。

次に、本変形例のコレットチャック部１０３を備える自動旋盤１の動作について説明する。

（チャックを開く場合）
本変形例のコレットチャック部１０３においてコレットチャック８３を開閉させる場合、前述のダイヤフラムチャック部１０１の場合とはシリンダー１２にエアーを供給する継手が異なる。即ち、図６の例でコレットチャック８３を開く場合には、前述の図４のように吸気口１８にエアーを供給する（矢印Ａ１）。これに伴い、シリンダーロッド１３（矢印Ａ２）、アーム１４、トグルスリーブ４５（矢印Ａ３）及びトグル４３等も図４と同様の動作をする。

本動作の前、即ちチャックが閉じている状態では、トグル４３が押し管４１及びコレットスリーブ８１を押すことで、コレットチャック部１０３のバネ８２は所定の力で縮んでいる。チャックを開く動作により、押し管４１にはトグル４３からの力が働かないので、バネ８２はその反発力によりコレットスリーブ８１及び押し管４１を後方に押して移動させる（矢印Ｃ１）。

このとき、コレットスリーブ８１が移動することでそのテーパ面も後方にずれるため、外径側からコレットスリーブ８１に挟持され内径側にそれぞれ弾性変形していたコレットチャック８３のヘッド部の変形が復元する。これにより、コレットチャック８３が拡径し、把持面８３ｂが開く。

（チャックを閉じる場合）
コレットチャック部１０３においてチャックを閉じる動作は、前述のチャックを開く動作と基本的に逆となる。即ち、前述の図５のように、まずシリンダー１２の吸気口１７にエアーを供給する（矢印Ｂ１）。これに伴い、シリンダーロッド１３（矢印Ｂ２）、アーム１４、トグルスリーブ４５（矢印Ｂ３）、トグル４３及び押し管４１（矢印Ｂ４）等も図５と同様の動作をする。

押し管４１が矢印Ｂ４方向、即ち図６の矢印Ｃ２方向に移動することで、コレットスリーブ８１も同様に押されて矢印Ｃ２方向に移動する。これにより、コレットチャック８３のヘッド部が外側から押され縮径することとなる。その結果、把持面８３ｂが閉じることで、コレットチャック８３がワークＷを把持することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、主軸の先端にダイヤフラムを備えるチャック装置を簡易でコンパクトな構成で設けることができる。特に、広く用いられているトグル駆動を用いることで、主軸はそのままで主軸先端にダイヤフラムを用いたチャック装置を付けることが容易に、また安価にできる。これにより、高い同軸精度で加工することができ、切粉がチャックや主軸内に浸入することを防止できるダイヤフラムチャックをより有効に利用することができる。

また、コレットチャックとダイヤフラムチャックとの共用化が図られ、それぞれのチャック部も主軸に容易に装着することができる。従って、１台の旋盤で用途に合わせてダイヤフラムチャックとコレットチャックと使い分けることができ加工効率を向上させることができる。さらに、ダイヤフラムチャックとコレットチャックとで共用する部品が多いので、製造コスト及び保管コスト等を低減することも可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、以下の説明では、前述のものと同じ構成物には同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態の自動旋盤２は、前述のダイヤフラムチャック部１０１に代えてダイヤフラムチャック部１０２を備えている。ダイヤフラムチャック部１０２は、チャック力を調整するための機構を備えていない点において、ダイヤフラムチャック部１０１と異なっている。ダイヤフラムチャック部１０２は、ダイヤフラムチャック部１０１と共通するチャック爪５３とチャック開閉ロッド５５との他に、保持部材７２と、ダイヤフラム７３と、開閉ロッド戻しバネ７１と、を備えている。

保持部材７２は、主軸２１の前側先端部に螺合して配設されている。保持部材７２は、例えば６個のねじ穴を備える前側の端面にてダイヤフラム７３を保持している。また、保持部材７２は略円筒状であるが、内周の一部の内径がその他より小さくなっており、この部分の内周面でダイヤフラム７３の後側の凸部の外周面を保持している。

ダイヤフラム７３は、外力に対して所定の弾性変形（膜変形）をする板状部を有する部材であり、ボルトにて保持部材７２に取り付けられている。また、ダイヤフラム７３は、前側の端面にてチャック爪５３を保持するための例えば６個のねじ穴を備えている。さらに、ダイヤフラム７３は、中空であって軸中心部の後側には凸部が形成されており、この凸部の中心部には前述のチャック力調整ねじ５８と同様の凹部７３ａが設けられている。

開閉ロッド戻しバネ７１は、チャック開閉ロッド５５と保持部材７２との間に配設されたコイルスプリングである。開閉ロッド戻しバネ７１は、ダイヤフラムチャック部１０１におけるチャック力調整バネ５６とは用途が異なる。図７に示すように、チャックが閉じた状態ではチャック開閉ロッド５５とダイヤフラム７３との間に隙間７４が生じる（後述）。この隙間があるため、チャック開閉ロッド５５や押し管４１は固定されていないので軸方向に動き得る状態となる。これにより、ワークＷを加工するため主軸２１を回転させると騒音が発生するおそれがある。また、チャック開閉ロッド５５の先端の端面が動いてダイヤフラム７３の端面に当たることにより、チャック爪５３のチャック力が変わり、加工精度に影響を及ぼすおそれがある。そのため、開閉ロッド戻しバネ７１で保持部材７２の端面とチャック開閉ロッド５５の端面とを押すことにより、チャック開閉ロッド５５や押し管４１を固定する。

次に、上述の如く構成された自動旋盤２の動作について説明する。

（チャックを閉じる場合）
自動旋盤２のダイヤフラムチャック部１０２においてチャックを閉じる場合、前述のダイヤフラムチャック部１０１でチャックを閉じる場合と同様である。即ち、図４に示したように、まず吸気口１８にエアーを供給する（矢印Ａ１）。これに伴い、シリンダーロッド１３（矢印Ａ２）、アーム１４、トグルスリーブ４５（矢印Ａ３）及びトグル４３等も図４と同様の動作をする。

押し管４１にトグル４３からの力が働かないことから、開閉ロッド戻しバネ７１のバネ力（反発力）により、チャック開閉ロッド５５及び押し管４１は、後方（矢印Ｄ１）に移動する。なお、この動作も図４と同様（矢印Ａ４、矢印Ａ５）である。

このようにチャック開閉ロッド５５が移動することにより、チャック開閉ロッド５５の先端の端面とダイヤフラム７３の端面との間に隙間７４ができる。

チャックが開いている状態では、チャック開閉ロッド５５からダイヤフラム７３に押圧力が働き、ダイヤフラム７３はワークＷ側に凸となるように変形している。この変形に伴い、チャック爪５３は開いた状態となる。本動作では、前述のようにチャック開閉ロッド５５とダイヤフラム７３との間に隙間７４ができることで、ダイヤフラム７３にはチャック開閉ロッド５５からの力が働かない。そのため、ダイヤフラム７３はその復元力によりワークＷ側に凸の変形から戻ることで、チャック爪５３を閉じさせる。このようなチャック爪５３が閉じる力（チャック力）により、チャック爪５３はワークＷを把持する。

（チャックを開く場合）
ダイヤフラムチャック部１０２でチャックを開く場合、前述のダイヤフラムチャック部１０１でチャックを開く場合と同様である。図５に示したように、まずシリンダー１２の吸気口１７にエアーを供給する（矢印Ｂ１）。これに伴い、シリンダーロッド１３（矢印Ｂ２）、アーム１４、トグルスリーブ４５（矢印Ｂ３）、トグル４３及び押し管４１（矢印Ｂ４）等も図５と同様の動作をする。

これに伴い、押し管４１に押されてチャック開閉ロッド５５も図８の矢印Ｅ１（図５の矢印Ｂ５）方向に移動する。その後、チャック開閉ロッド５５の先端の端面がダイヤフラム７３の凹部に突き当たることで、ダイヤフラム７３をワークＷ側に向かって押す。

ダイヤフラム７３は、チャック開閉ロッド５５から押されることで、ワークＷ側に凸となるように変形する。前述のようにダイヤフラム７３とチャック爪５３とはボルトで結合されているので、ダイヤフラム７３の変形に伴ってチャック爪５３が開く。

以上説明したように、本実施形態のようにチャック力の調整機構を省略したダイヤフラムチャック部１０２として構成することも可能である。なお、本実施形態の自動旋盤２でも、変形例としてダイヤフラムチャック部１０２に代えてコレットチャック部１０３に交換して使用することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。

本実施形態に係る自動旋盤３は、主軸台１１と背面主軸台９１とを備えている。主軸台１１と背面主軸台９１とは共通のベッド９５上に据え付けられている。

主軸側には、前述した第１実施形態の変形例のコレットチャック部１０３が設けられている。チャック部以外は、主軸台１１、押し管４１等、図１の自動旋盤１の構成と同様である。

背面主軸側には、前述した第１実施形態のダイヤフラムチャック部１０１が設けられている。この構成は図１の自動旋盤１と同様であり、背面主軸台９１が図１の主軸台１１に相当し、背面主軸９２が図１の主軸２１に相当する。

図９に本実施形態の自動旋盤３の動作例を示す。図９では、主軸側で棒状素材であるワークＷ０がコレットチャック８３に把持されており、工具９３で加工されている例を示している。この例では、その後、加工されたワークＷ０をその後背面主軸側に移して、ダイヤフラム５２及びチャック爪５３等の動作でチャックする。そして、背面主軸側の例えば突っ切り工具（図示せず）で加工し、ワークＷと加工する箇所との同軸精度が必要な高精度の加工をすることができる。このように、本実施形態によれば、１本の棒状の素材（ワーク）から、連続して、高精度のワークを加工できる。

なお、この発明は前述した実施形態、具体例に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

例えば、前述した各実施形態では、押し管４１とチャック開閉ロッド５５とは分離した別個の部材であるが、これらを一体となるように構成してもよい。

また、シリンダー１２は、エアーで動作することとしているが、エアーに限らず、油圧で作動させても良い。この場合、吸気口１７及び吸気口１８に代えて給油口を設けることができる。

また、シリンダー１２の代わりに、サーボモーターで動作させても良い。この場合、トグルスリーブ４５に所定の動作をさせるため、シリンダーロッド１３及びアーム１４に代えて適宜動力伝達部材を使用することができる。

また、主軸台（又は背面主軸台）は、固定で動かなくても、Ｚ軸やＸ軸に動いても良い。

また、第３実施形態における主軸側、背面主軸側の組み合わせは図９に限定されず、ダイヤフラムチャック部１０１、ダイヤフラムチャック部１０２、コレットチャック部１０３を任意に組み合わせることができる。

また、チャック力調整バネ５６、開閉ロッド戻しバネ７１及びバネ８２は、コイルスプリングに限定されず、バネ力を付勢する弾性体であれば良い。

また、押圧部材（押し管４１、チャック開閉ロッド５５）及びチャック力調整ねじ５８は、中空であっても良く、また中空でなくても良い。

１〜３ 自動旋盤（旋盤）
１１ 主軸台
１２ シリンダー
１３ シリンダーロッド
１４ アーム
１６，９５ ベッド
１７，１８ 吸気口
２１ 主軸（回転軸）
２２，２３ 軸受
３１ ビルトインモータ
３２ 固定子
３３ 回転子
４１ 押し管（押圧部材）
４２ チャック開き量調整ナット
４３ トグル
４４ トグル支え
４５ トグルスリーブ
４６ 軸受
５１，７２ 保持部材
５２，７３ ダイヤフラム
５３ チャック爪（把持部材）
５５ チャック開閉ロッド（押圧部材）
５６ チャック力調整バネ（バネ部材）
５７ チャック力調整バネ受け（中間部材）
５８ チャック力調整ねじ（調整ねじ）
５９，７４ 隙間
７１ 開閉ロッド戻しバネ（バネ部材）
８１ コレットスリーブ
８２ バネ
８３ コレットチャック
８４ コレットナット
９１ 背面主軸台
９２ 背面主軸
９３ 工具
１０１，１０２ ダイヤフラムチャック部（チャック装置）
１０３ コレットチャック部（コレットチャック装置）
１１１ トグル切替部（押圧機構）
Ｗ，Ｗ０ ワーク（把持対象物）

Claims (12)

1. 回転軸の先端部に螺合するように配設された保持部材と、
   周縁部が前記保持部材に保持されており、前記回転軸の軸方向に所定の押圧力を受けて弾性変形するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムの表面に配設されており、把持対象物を把持する複数個の爪を備える把持部材と、
   前記回転軸を前記軸方向に挿通するように配設されており、前記ダイヤフラムに対し前記把持対象物に向かって前記押圧力を加える押圧部材と、
   前記押圧部材に対し押圧方向と反対の方向に所定のバネ力を付勢するバネ部材と、を備え、
   前記ダイヤフラムは、該ダイヤフラムの中心部に螺合する調整ねじをさらに備え、
   前記調整ねじは、前記押圧部材に当接する受圧面を備え、該受圧面と前記押圧部材との間隔を調整可能である、
   ことを特徴とするチャック装置。
2. 揺動可能に支承されたトグルを備え、該トグルによって前記押圧部材を前記押圧方向に付勢する押圧機構をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記調整ねじと前記バネ部材との間に配設されており、前記調整ねじを介して前記バネ力の反作用を前記ダイヤフラムに伝達する中間部材をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のチャック装置。
4. 前記調整ねじは、前記押圧部材と対向する面に、前記押圧部材の先端部が挿入される凹部を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチャック装置。
5. 前記押圧部材及び前記調整ねじは、いずれも前記軸方向に中空である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチャック装置。
6. 回転軸の先端部に螺合するように配設された保持部材と、
   周縁部が前記保持部材に保持されており、前記回転軸の軸方向に所定の押圧力を受けて弾性変形するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムの表面に配設されており、把持対象物を把持する複数個の爪を備える把持部材と、
   前記回転軸を前記軸方向に挿通するように配設されており、前記ダイヤフラムに対し前記把持対象物に向かって前記押圧力を加える押圧部材と、
   前記押圧部材に対し押圧方向と反対の方向に所定のバネ力を付勢するバネ部材と、を備え、
   前記ダイヤフラムは、前記押圧部材と対向する面に、前記押圧部材の先端部が挿入される凹部を備え、
   前記バネ部材は、前記押圧部材と前記保持部材との間に配設されている、
   ことを特徴とするチャック装置。
7. 揺動可能に支承されたトグルを備え、該トグルによって前記押圧部材を前記押圧方向に付勢する押圧機構をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載のチャック装置。
8. 前記押圧部材及び前記ダイヤフラムは、いずれも前記軸方向に中空である、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載のチャック装置。
9. 前記押圧部材は、前記軸方向に複数個に分割されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のチャック装置。
10. 主軸台と、
    前記主軸台に回転自在に支承された主軸と、
    前記主軸に設けられた請求項１乃至９のいずれか１項に記載のチャック装置と、を備える、
    ことを特徴とする旋盤。
11. 主軸台と、
    前記主軸台に回転自在に支承された主軸と、
    前記主軸台に対向して配設された背面主軸台と、
    前記背面主軸台に回転自在に支承された背面主軸と、
    前記主軸及び前記背面主軸の一方又は双方に設けられた、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のチャック装置と、を備える、
    ことを特徴とする旋盤。
12. 外周部に形成されたテーパ面を備え、把持対象物を把持するコレットチャックと、
    前記押圧部材から前記押圧力を受けることで、前記コレットチャックの前記テーパ面に嵌合して前記コレットチャックを閉じさせるコレットスリーブと、を備えるコレットチャック装置をさらに備え、
    該コレットチャック装置と前記ダイヤフラムを備える前記チャック装置とが取り付けの互換性を有する、
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の旋盤。

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