(57)【要約】【課題】部品の把持、開放あるいは把持した部品を回転でき、かつ圧縮エアを使用しない回転把持チャックの提供。【解決手段】所謂部品Ｗを挿通可能なコレット３は、コレット回転モータ２の回転駆動により回転する一方、めねじ部材６に螺合したおねじ部材７は、コレット開閉モータ１の回転駆動により回転する。また、前記おねじ部材７が回転すると、前記めねじ部材６は、回り止めシャフト１１によって回転を規制されつつ下降する方向に移動する。このめねじ部材６には、支持部材５を介してコレット受け４が回転自在に配されており、おねじ部材７の回転によって前記コレット受け４が前記コレット３のテーパ３ａに当接する方向に移動し前記コレット３が前記部品Ｗを把持する。したがって、コレット３の把持動作は、コレット開閉モータ１の回転駆動となるため、従来のような圧縮エアの供給が不要となる。【選択図】図１
2014004651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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回転把持チャック。
【請求項２】
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を特徴とする請求項１に記載の回転把持チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第4227551号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【発明の効果】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る一実施例の一部切り欠き断面図である。
【図２】従来の実施例を示す一部切り欠き断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。  
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【符号の説明】
【００２１】
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    
【図１】
2014004651.tif 000003
【図２】
2014004651.tif 000004