(57)【要約】【課題】実際の回転中におけるワークの把握力を確認すると共に、回転中に得た把握力をもとに自動で把握力を微調整可能なチャックを提供する。【解決手段】回転軸を中心に回転可能なチャック本体と、チャック本体の前面に、径方向に移動可能に設置された複数のジョーと、を備え、該複数のジョーでワークを把握するチャックであって、ジョー内から把握側に常時突出すると共に把握側に接近または離間可能に設けられた把握力調整手段と、該把握力調整手段の接近または離間による突出量を制御する制御手段と、を備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転可能なチャック本体と、
前記チャック本体の前面に、径方向に移動可能に設置された複数のジョーと、を備え、
前記複数のジョーでワークを把握するチャックであって、
ジョー内から把握側に常時突出すると共に把握側に接近または離間可能に設けられた把握力調整手段と、
該把握力調整手段の接近または離間による突出量を制御する制御手段と、を備えている、チャック。
【請求項２】
前記把握力調整手段が、ピストンと駆動手段と力覚センサとを備えている、請求項１に記載のチャック。
【請求項３】
前記駆動手段が、電圧の印加によって駆動する圧電素子である、請求項２に記載のチャック。
【請求項４】
前記力覚センサが、ロードセルである、請求項２に記載のチャック。
【請求項５】
前記制御手段が、前記力覚センサからの歪量を検知するアンプと、検知した歪量を演算し電圧に変換する演算変換部と、該演算変換部から指令された電圧に変換し前記駆動手段に印加する電圧変換部と、を備えている、請求項２に記載のチャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物（ワーク）を把握するチャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを把握するチャックは、チャック本体の前面に、径方向に移動可能に設置された複数のジョーを備えている。
従来より、チャックは、旋盤等の主軸に取り付けられており、ジョーでワークを把握して加工する場合、チャックを回転させると、回転に伴う遠心力によりジョーで把握しているワークに対する把握力が減少あるいは増加することが知られている。
【０００３】
ところで、このようなチャックにおける把握力の算出方法は、一例として、以下の通り行われている。
１．シリンダ推力を算出（シリンダ推力＝ピストン面積×（使用圧力−圧力損失））
２．チャックの静的把握力を算出（シリンダ推力に対してチャックの把握力を算出）
静的把握力＝シリンダ推力×最大静的把握力／許容最大シリンダ入力
３．遠心力による把握力損失の算出（ジョーの質量、回転中心からジョー重心までの
距離、ジョーの数、回転速度から算出）
４．動的把握力の算出（静的把握力−遠心力による把握力の損失）
５．動的把握力から把握トルクを算出
【０００４】
一方、上記算出を簡素化するために、チャックの静的または動的把握力を測定する機器として、静止時の静的把握力を測定する静止型把握力計や回転時の動的把握力を測定する回転型把握力計（例えば、特許文献１参照）などが提案されている。
【０００５】
したがって、オペレータが把握力を設定する場合、回転速度、すなわち、遠心力による減少あるいは増加を考慮しながら、上記算出方法によって算出された把握トルクが切削トルクの数倍以上となるように行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３０８８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された把握力測定器を用いて把握力を算出しても、実際の回転中（加工時）のワークの把握力は、温度によるシリンダ推力の変化やチャックのグリス状態により変動するものであり、実際に回転中のワークの把握力を確認することは困難であった。
【０００８】
また、測定した把握力をもとに任意の把握力に自動で微調整する機構もなかった。
【０００９】
そこで本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、実際の回転中におけるワークの把握力を確認すると共に、回転中に得た把握力をもとに自動で把握力を微調整可能なチャックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るチャックは、回転軸を中心に回転可能なチャック本体と、チャック本体の前面に、径方向に移動可能に設置された複数のジョーと、を備え、該複数のジョーでワークを把握するチャックであって、ジョー内から把握側に常時突出すると共に把握側に接近または離間可能に設けられた把握力調整手段と、該把握力調整手段の接近または離間による突出量を制御する制御手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、実際の回転中におけるワークの把握力を確認すると共に、回転中に得た把握力をもとに自動で把握力を微調整可能なチャックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るチャックの実施形態の要部を示す断面図である。
【図２】本発明に係るチャックの実施形態の要部を示すブロック図である。
【図３】図１の変形例を示すチャックの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
図１及び図２は、本発明に係るチャックの実施形態の要部を示した図で、図１は断面図、図２はブロック図である。なお、本実施形態における説明では、チャック本体の回転軸Ｃに平行な方向を「軸方向」とし、回転軸Ｃを中心とする半径方向を「径方向」としている。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態におけるチャック１０は、回転軸Ｃを中心に回転可能なチャック本体１１と、該チャック本体１１の前面に、径方向に移動可能に設置された複数（本実施形態では３つ）のジョー１２を備えており、該複数のジョー１２でワークＷを把握するようになっている。
【００１５】
図２に示すように、複数のジョー１２は、それぞれ径方向に断面円形の貫通孔ｈが設けられており、該貫通孔ｈの径は把握側（以下、ワークに対して外径把握の場合はワークの外径側、内径把握の場合はワークの内径側をいう）にいくにつれて径Ｌ1から径Ｌ1より小径の径Ｌ2に段差状に連続して形成されている。一方、把握側の反対側には雌ネジ部Ｘが螺設されている。
【００１６】
そして、これら各貫通孔ｈには、ジョー１２内から把握側に常時突出すると共に把握側に接近または離間可能に設けられた把握力調整手段１３がそれぞれ格納されている。
また、チャック１０は、該把握力調整手段１３の突出量を制御する制御手段１９が備えられている。
【００１７】
〈把握力調整手段〉
把握力調整手段１３は、ピストン１４と共に、駆動手段（圧電素子１５）、支持部１６、力覚センサ（ロードセル１７）、カバー１８などで構成されている。
【００１８】
ピストン１４は、貫通孔ｈの径Ｌ1と略同一の外径を有する円板状の隔壁部１４ａと、該隔壁部１４ａの中心に貫通孔ｈの径Ｌ2と略同一の外径を有して立設されたロッド部１４ｂなどで構成されている。また、隔壁部１４ａにおいてロッド部と反対側の中心には圧電素子１５を嵌合する嵌合孔１４ｃが凹設されている。
【００１９】
圧電素子１５は、圧電縦効果を利用して電気エネルギーを変位や力などの機械的エネルギーに変換するものであり、本実施形態では、ＴＯＫＩＮ製のＡＥシリーズを採用している。圧電素子１５の一方は、変位部１５ａを有して、ピストン１４の嵌合孔１４ｃに嵌合されており、他方は、後述の支持部１６に嵌合されている。すなわち、圧電素子１５は、ピストン１４と支持部１６によって挟み込まれた状態となっている。
【００２０】
支持部１６は、貫通孔ｈの径Ｌ1と略同一の外径を有する円板形状をしており、圧電素子１５側の中心には、圧電素子１５を嵌合する嵌合孔１６ａが凹設されている。一方、反対側の端面は、後述のロードセル１７に垂直荷重がかかるように荷重面に対し水平になるように設けられている。
【００２１】
ロードセル１７は、力（質量、トルク）を検出し、検出した荷重（力）を電気信号に変換するものであり、本実施形態では、株式会社共和電業製のＬＭＢＴ−Ａシリーズを採用している。ロードセル１７は、支持部１６の中心軸と同軸となるように、かつ、検出部１７ａが支持部１６に当接するように設けられている。
【００２２】
カバー１８は、一端側の外周に雄ネジ部Ｙが螺設されており、雌ネジ部Ｘと螺合することで、貫通孔ｈを塞ぐようになっている。また、他端側の端面には、ロードセル１７を取り付け可能となっており、カバー１８は、ロードセル１７の取付台座も兼ねている。
【００２３】
また、このような把握力調整手段１３の構成となっているピストン１４、圧電素子１５、支持部１６、ロードセル１７、カバー１８の夫々の中心軸は、同軸となるように配置されている。
さらに、圧電素子１５およびロードセル１７からのリード線と後述の制御手段１９との接続は、スリップリングなどを用いて電気的に行うと良い。
したがって、このような把握力調整手段１３の構成により、ワークＷを外径把握した状態でチャック１０を回転させると、ジョー１２には径方向外方に回転に伴う遠心力が発生する。そして、遠心力によって減少した把握力をロードセル１７の検出部１７ａで検出するようになっている。
【００２４】
〈制御手段〉
制御手段１９は、アンプ２０と共に、演算変換部２１、電圧変換部２２などで構成されている。
【００２５】
アンプ２０は、ロードセル１７で検出した歪の出力値を荷重（Ｎ）に換算し、その荷重を電圧に換算して出力するものである。
【００２６】
演算変換部２１は、本実施形態ではパソコンを使用しており、アンプ２０から換算された電圧の出力値を把握力に換算し蓄積するところである。また、蓄積データを換算して指令信号として出力するところである。さらに、ここでは、把握力をモニタリングすることも可能である。
【００２７】
電圧変換部２２は、演算変換部２１から出力された指令信号をうけて、その信号を増幅させた電圧に変換するところである。また、その増幅した電圧を圧電素子１５に印加することである。
【００２８】
ところで、一般的にワークＷを外径把握してチャック１０を回転させると、回転に伴う遠心力によりジョー１２で把握しているワークＷに対する把握力が減少する。すなわち、把握力減少によって加工中にワークＷがスリップし、ワークＷの把握部にキズがついたり、また、最悪の場合、ワークの飛散などが考えられる。
【００２９】
本発明では、遠心力によるワークＷの外径把握時の把握力減少を把握力調整手段１３および制御手段１９によって調整することで、ワークＷに発生する問題を解消している。
【００３０】
以下に、ワークＷを外径把握しているチャック１０の把握力を上げる動作を説明していく。
【００３１】
まず、圧電素子１５は、電圧を印加していない状態にする。または、低い電圧ａを印加した状態にする。
【００３２】
次に、ワークＷを把握する。この時、ロードセル１７で検出した検出値は、制御手段１９のアンプ２０を介して演算変換部２１に蓄積される。また、蓄積されたデータを把握力に換算し、その把握力が設定把握力であるかモニタリングできるようになっている。
【００３３】
この状態で、チャック１０を回転させると、回転に伴う遠心力によって把握力が減少する。その減少した把握力を演算変換部２１でモニタリングが可能となっている。また、この演算変換部２１では、自動的に減少した把握力を設定把握力に戻す（増加）ように信号を電圧変換部２２に指令している。
【００３４】
その信号をうけた電圧変換部２２は、把握力を戻すための電圧ｂを圧電素子１５に印加する（ここで電圧ｂは、電圧ａより大きいものとする）。
【００３５】
そして、印加された圧電素子１５は、ピストン１４に応力を与えることで、ピストン１４は軸方向に向けて移動する。この一連の動作により把握力を設定把握力に上げることが可能となっている。
【００３６】
（変形例）
図３に、図１のワークＷの外径把握用のジョー１２の他の一例（内径把握用に向きを反転させたジョー１０２）を示す。例示のジョー１０２は、ワークＷ１の内径などを把握するように構成されている。そして、ジョー１２に対して把握面側が径方向外方になるように反転している。また、それに伴い把握力調整手段１３も一体に反転している。チャック本体１１や把握力調整手段１３等の基本的構造は、本実施形態と同じである。
【００３７】
このような把握力調整手段１３の構成により、ワークＷ１を内径把握した状態でチャック１００を回転させると、ジョー１０２には径方向外方に回転に伴う遠心力が発生する。そして、遠心力によって増加した把握力をロードセル１７の検出部１７ａで検出するようになっている。
この状態で加工すると、薄肉ワークの場合、ワークＷ１の歪量が大きくなり加工精度が低下する。また、ワークに亀裂や把握部に凹みなどが発生する問題が考えられる。
【００３８】
本発明では、遠心力によるワークＷ１の内径把握時の把握力増加を把握力調整手段１３および制御手段１９によって調整することで、ワークＷ１に発生する問題を解消している。
【００３９】
以下に、ワークＷ１を内径把握しているチャック１００の把握力を下げる動作を説明していく。
【００４０】
まず、圧電素子１５に電圧ｃを幾分か印加する。
【００４１】
次に、ワークＷ１を把握する（圧電素子１５はピストン１４に応力を与えている）。この時、ロードセル１７で検出した検出値は、制御手段１９のアンプ２０を介して演算変換部２１に蓄積される。また、蓄積されたデータを把握力に換算し、その把握力が設定把握力であるかモニタリングできるようになっている。
【００４２】
この状態で、チャック１００を回転させると、回転に伴う遠心力によって把握力が増加する。その増加した把握力を演算変換部２１でモニタリングが可能となっている。また、この演算変換部２１では、自動的に増加した把握力を設定把握力に戻す（減少）ように信号を電圧変換部２２に指令している。
【００４３】
その信号をうけた電圧変換部２２は、把握力を戻すための電圧ｄを圧電素子１５に印加する（ここで電圧ｄは、電圧ｃより小さいものとする）。
【００４４】
そして、印加された圧電素子１５は、ピストン１４に付与していた応力が小さくなり、ピストン１４は軸方向に向けて移動する。この一連の動作により把握力を設定把握力に下げることが可能となっている。
【００４５】
本実施形態および本変形例におけるチャックによれば、ロードセル１７とアンプ２０によって演算変換部２１にて、実際の回転中におけるワークの把握力を確認することができる。また、演算変換部２１で回転中に得た把握力をもとに自動で把握力を微調整し、元の設定把握力にすることができる。
【００４６】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。上記実施形態では、ロードセル１６を用いたが、これに限定されず、例えば、圧力センサなど力を測定できるセンサにしても良い。
また、圧電素子１５に限定されず、例えば、モータなどの動力によって駆動可能にしても良い。
また、ジョーの個数は、複数であればよく、３つに限らない。
さらに、ジョーの構成は、一般的なパワーチャックやスクロールチャックのようなマスタージョーとトップジョーの組合せであっても構わないし、ダイヤフラムチャックのジョーであっても構わない。
【符号の説明】
【００４７】
１０、１００        チャック
１１      チャック本体
１２、１０２      ジョー
１３    把握力調整手段
１４    ピストン
１５    圧電素子
１７    ロードセル
１９    制御手段
２０    アンプ
２１    演算変換部
２２    電圧変換部
Ｗ、Ｗ１    ワーク
【図１】
2019010712.tif 000003
【図２】
2019010712.tif 000004
【図３】
2019010712.tif 000005