(57)【要約】第１の回転往復変換手段１１５の往復運動を出力する連結パイプ３０と、第１の回転往復変換手段１１５と連結パイプ３０の間に介在され、第１の回転往復変換手段１１５に連結されるとともに、連結パイプ３０とねじ結合された結合ナット２８とを有し、連結パイプ３０を第２のサーボモータ３１で駆動して結合ナット２８と連結パイプ３０とのねじ結合位置を任意の位置に設定する構成とすることにより、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得る。
2003052297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力手段と、前記第１の回転往復変換手段と出力手段との間に介在された結合手段と、前記出力手段を前記第１の回転往復変換手段の往復運動による駆動力とは別個に駆動し、前記結合手段と前記出力手段との結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備えてなる推力変換装置。
【請求項２】
前記往復運動手段は、回転子を有するモータと、このモータの回転軸の回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段とを有するものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項３】
前記往復運動手段の駆動源が、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置されているとともに、前記往復運動手段の往復部が、前記出力手段の軸方向中心線に対し同軸上に配置されており、前記往復運動手段の駆動源の駆動力を前記往復運動手段の往復部に推力伝達手段を介して伝達することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項４】
前記往復運動手段は、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置された、回転子を有するモータと、このモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段と、前記出力手段の軸方向中心線に対し同軸上に配置された往復部と、前記第２の回転往復変換手段と往復部との間に介在され、モータの駆動力を前記往復部に伝達する推力伝達手段とを有するものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項５】
前記推力伝達手段は、カムフォロアまたはローラフォロアを有するものであることを特徴とする請求の範囲第３項または第４項に記載の推力変換装置。
【請求項６】
前記結合手段は、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力手段とねじ結合されるねじ部材であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項７】
前記結合手段は、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力手段に対し締め付け及びその解除を行う環状楔部材であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項８】
前記任意位置設定手段は、回転子を有するモータと、このモータの回転軸の回転運動を、前記出力手段が往復運動を行うよう変換して前記出力手段に伝達する回転運動変換手段とを有するものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項９】
前記任意位置設定手段の駆動源が、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置されているとともに、前記任意位置設定手段の駆動源の駆動力を前記出力手段に推力伝達手段を介して伝達することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項１０】
前記任意位置設定手段は、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置された、回転子を有するモータと、このモータの回転軸の回転運動を、前記出力手段が往復運動を行うよう変換して前記出力手段に伝達する回転運動変換手段と、前記モータと回転運動変換手段との間に介在され、モータの駆動力を前記回転運動変換手段に伝達する推力伝達手段とを有するものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項１１】
前記任意位置設定手段は、リニアモータであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項１２】
前記出力手段が、前記任意位置設定手段と結合される第１の出力手段と、この第１の出力手段に回転自在支持手段を介して支持される第２の出力手段とを有するものであり、且つ前記反力受け手段と第２の出力手段との間に、前記第２の出力手段の回転を防止するとともに前記第２の出力手段の軸方向への移動を可能とする回転防止手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項１３】
前記往復運動手段及び任意位置設定手段の駆動制御装置を１台とし、この駆動制御装置との接続を順次切換えることにより前記往復運動手段及び任意位置設定手段を順次切換え駆動する切換スイッチを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項１４】
前記往復運動手段及び任意位置設定手段の各駆動源を同一の駆動源とし、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中にクラッチ手段を介在させ、このクラッチ手段を入切することにより、前記駆動源の駆動力を、前記往復運動手段及び任意位置設定手段のうち任意の手段に伝達させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の推力変換装置。
【請求項１５】
前記クラッチ手段を電磁クラッチとするとともに、この電磁クラッチを、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中に夫々介在させ、前記往復運動手段における駆動経路中の電磁クラッチと前記任意位置設定手段における駆動経路中の電磁クラッチとに交互に電力を供給するクラッチ切換えスイッチを備えたことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の推力変換装置。
【請求項１６】
回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、回転子を有する第２のモータ及びこの第２のモータにおける回転軸の回転運動を前記出力軸が回転往復運動を行うよう変換して前記出力軸に伝達する回転運動変換手段を有し、前記出力軸を前記第２のモータで駆動して前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備えてなる推力変換装置。
【請求項１７】
回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、回転子を有する第２のモータ及びこの第２のモータにおける回転軸の回転運動を前記出力軸が回転往復運動を行うよう変換して前記出力軸に伝達する回転運動変換手段を有し、前記出力軸を前記第２のモータで駆動して前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備え、前記往復運動手段の第１のモータ及び任意位置設定手段の第２のモータを、その回転軸が前記出力軸の軸線方向中心線に対し平行且つ異軸位置となるように配置するとともに、前記第１のモータ及び第２のモータの駆動力を前記往復回転変換手段及び出力軸に夫々伝達する推力伝達手段を設けたことを特徴とする推力変換装置。
【請求項１８】
往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、前記出力手段を前記第１の回転往復変換手段の往復運動による駆動力とは別個に駆動し、前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備え、前記往復運動手段及び任意位置設定手段の各駆動源を同一の駆動源とし、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中にクラッチ手段を介在させ、このクラッチ手段を入切することにより、前記駆動源の駆動力を、前記往復運動手段及び任意位置設定手段のうち任意の手段に伝達させるようにしたことを特徴とする推力変換装置。
【請求項１９】
回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸に対し締め付け及びその解除を行う環状楔部材と、前記環状楔部材による出力軸の締付けを解除した状態で駆動され、前記出力軸を、前記環状楔部材と前記出力軸との結合位置を任意の位置に設定するリニアモータとを備えてなる推力変換装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、主に型を備えた射出成型機、ダイキャストマシン、押出し装置、プレス加工装置、粉末焼結装置等の型駆動用、旋盤のワークチャックやマシニングセンタのツールチャックの駆動用、摩擦溶接機の圧接駆動用など、各種産業装置の治工具やワークをクランプするクランパの駆動用に用いる推力変換装置に関する。
背景技術
一般に、プレス加工装置での駆動源や工作機械等でワークを把持するチャック装置の駆動源として、油圧シリンダ、あるいは空圧シリンダによる推力を利用したものが多く採用されている。
ところが、油圧シリンダ、あるいは空圧シリンダによるプレス加工装置やチャック装置では、油圧、空圧装置が発生できる圧力とシリンダ径によって推力が定まる為、大きな推力が必要になった場合には、それらの容量が大きなものに変更しなければならずコスト高になる等種々の問題点があった。
また、トルク増加（またはトルク縮小）機構として歯車を用いた減速機があるが、この減速機は、入力を回転入力とし、この回転入力を増幅（または縮小）して回転出力として出力するものが一般的であって、軸方向の入力（推力）を増幅（または縮小）して軸方向出力（推力）として出力するには、種々の歯車等の機械的部品を組み合わせる必要があり、ひいては大型化を招く。また反力が歯車を回転自在に支承する軸受にかかり、ひいては減速機の寿命が短い等の問題があり、このため軸方向入力（推力）を増幅（または縮小）して軸方向出力として出力することができる安価、小型かつ簡単な構成でしかも長寿命な推力変換装置が望まれていた。
なお、例えば特開昭６２−３４７０８号公報に開示されたチャック装置のように、モータの回転トルクを増幅させるために歯車機構を採用した減速機を用いると、ワークの加工中にドローバー駆動系と主軸の回転系とを切り離す為の電磁クラッチを必要とし、また部品点数が多くなってコスト高になるという問題点が生じる。
また前記の電動式チャック装置では、ドローバーに軸方向推力を与えてワークを把持するが、ワーク加工中は、ドローバーを回転支持する軸受が、軸方向推力の反作用力をすべて受けるため、主軸回転速度の高速化や、ドローバーの軸方向推力増加による把持力強化は、軸受の寿命を非常に短くする等種々の問題点がある。
そこで上述した従来の種々の問題点を解決するため、第６図に示すような推力変換装置が提案されている。（詳細は特表平０１／５１２３９号公報を参照）。
第６図は、その推力変換装置をチャック装置に適用したものの部分横断面図である。
第６図において、６００はモータ回転往復変換手段であり、サーボモータ６０１と、モータ軸６０１ａと、モータ軸６０１ａの負荷側端に固定された第３のねじ軸６０２と、第３のねじ軸６０２に螺合する第３のナット６０３と、モータ負荷側端ブラケット６０４ｂと、モータ負荷側端ブラケット６０４ｂに対して第３のナット６０３を軸方向にのみ移動可能に回り止めする第３のリニアガイド６０５とにより構成されている。またモータ軸６０１ａの反負荷側端には、モータの回転位置を検出する手段であるモータ回転位置検出部６０６が配設されている。
２００は往復回転変換手段であり、第３のナット６０３の反モータ側端に延在した非螺合部分に、第１のナット２０１のモータ側端に延在した非螺合部分を第１の軸受２０２を介して回転自在に且つ軸方向移動不可能に支承し、第１のナット２０１に螺合する第１のねじ軸２０３と、主回転軸２０４と、主回転軸２０４に対して第１のナット２０１を軸方向にのみ移動可能に回り止めする第１のリニアガイド２０５とにより構成されている。
３００は回転往復変換手段であり、第１のねじ軸２０３の内側に固定された第２のナット３０１と、第２のナット３０１に螺合する第２のねじ軸３０２を軸方向にのみ移動可能に回り止めする第２のリニアガイド３０３とにより構成されており、第２のねじ軸３０２の先端には、押引棒５００が固定されている。
４００は反力受け部であり、主回転軸２０４と、第１のねじ軸２０３と、主回転軸２０４に第１ねじ軸２０３を回転自在に且つ軸方向に移動不可能に支承する第１の軸受４０１とにより構成されている。
主回転軸２０４の負荷側には、アダプタ５０１ａを介して主軸５０２の後端が固定されており、主軸５０２の軸心中心内部には、軸方向移動自在にドローバー５０４が挿入され、ドローバー５０４の先端には、動作変換機構５０５を介してチャック爪５０６に係合されている。動作変換機構５０５はカムレバーやテーパ等によりドローバー５０４の軸方向動作をチャック爪５０６の径方向動作に変換する。ドローバー５０４の後端は、押引棒５００の先端に固定されている。
また、モータ６０１と主軸モータ部５０７とは、取付け枠５０８を介して固定され、これにより回転往復変換手段６００、往復回転変換手段２００、回転往復変換手段３００、反力受け部４００、第２の玉軸受２０２が主軸モータ部５０７に支持されている。
次に動作を、第６図を参照しながら説明する。
前記のように構成されたチャック駆動装置においては、モータ軸６０１ａが所定の回転トルクで回転すると、モータ軸６０１ａの負荷側端に固定された第３のねじ軸６０２も同様に回転し、第３のねじ軸６０２の回転トルクは第３のナット６０３における軸方向運動の推力に変換される。
第３のナット６０３が、軸方向に移動すると、これに第２の玉軸受２０２を介して回転自在に且つ軸方向移動不可能に支承された第１のナット２０１も、第３のナット６０３における軸方向の推力で軸方向に移動させられる。
第１のナット２０１が軸方向に押されると、第１のナット２０１が第１のリニアガイド２０５により軸方向にのみ移動可能に回り止めされているので、第１のナット２０１と螺合する第１のねじ軸２０３が回転する。これにより第１のナット２０１における軸方向運動の推力は、第１のねじ軸２０３における回転運動の回転トルクに変換される。
第１のねじ軸２０３が回転すると、第１のねじ軸２０３の内側に固定された第２のナット３０１も同様に回転し、第２のねじ軸３０２が第２のリニアガイド３０３により軸方向のみ移動可能に回り止めされているので、第２のナット３０１と螺合する第２のねじ軸３０２が軸方向に移動する。これにより第２のナット３０１の回転運動トルクは、第２のねじ軸３０２における軸方向運動の推力に変換される。
第２のねじ軸３０２が軸方向運動すると、これに固定された押引棒５００が軸方向に移動し、押引棒５００に固定されたドローバー５０４が軸方向に同推力で移動し、軸方向動作をチャック爪５０６の径方向動作に変換してチャックにワーク５０８を把持する。
ワーク５０８を、チャック爪５０６に把持した後、主軸モータ部５０７により主軸５０２が回転すると、ドローバー５０４、チャック５０３、動作変換機構５０５、ワーク５０８、アダプタ５０１ａ、５０１ｂ、押引棒５００、回転往復変換手段３００及び往復回転変換手段２００が連れ回りしながら、ワーク５０８の切削加工を行う。
回転往復変換手段２００の第１のナット２０１が、モータ回転往復変換手段６００の第３のナット６０３に軸受２０２により、回転自在に支承されているので、主軸５０２が回転してもモータ回転往復手段６００は回転しない。
ところで、モータ回転軸６０１ａ及び第３のねじ軸６０２における回転運動の回転トルクをＴＭ、第３のナット６０３の軸方向に押す推力をＦ１、第３のナット６０３のねじリードをＬ１、回転往復変換効率をηとすると、
2003052297.tif 000003
なる関係がある。
第３のナット６０３の軸方向推力により、第１のナット２０１が押されると、第１のナット２０１と螺合する第１のねじ軸２０３が回転する。これにより第１のナット２０１における軸方向運動の推力は、第１のねじ軸２０３における回転運動の回転トルクに変換される。
ここで前記にて得られた第１のナット２０１を押す推力Ｆ１、第１のねじ軸２０３の回転トルクをＴ２、第１のナット２０１のリードをＬ２、往復回転変換効率をη２とすると、
2003052297.tif 000004
なる関係がある。
第１のねじ軸２０３が回転すると、第１のねじ軸２０３の内側に固定された第２のナット３０１も同様に回転し、第２のナット３０１と螺合する第２のねじ軸３０２が軸方向に移動する。これにより第２のナット３０１の回転トルクは、第２のねじ軸３０２における軸方向運動の推力に変換される。
ここで、前記にて得られた第１のねじ軸２０３と第２のナット３０１における回転運動の回転トルクをＴ２、第２のねじ軸３０２における軸方向運動の推力をＦ３、第２のねじ軸３０２のねじリードをＬ３、回転往復変換効率をη３とすると、
2003052297.tif 000005
なる関係がある。
また、サーボモータ６０１から第１のナット２０１に与えられる軸方向の推力をＦ１と、第２のねじ軸３０２に発生する軸方向の推力をＦ３とは、前記（２式）、（３式）より
2003052297.tif 000006
ηｃ：ねじの運動変換効率
なる関係が成立する。
即ち、Ｌ２＞Ｌ３なるねじリードで構成されている場合には、第２のねじ軸３０２に発生する推力Ｆ３はＦ１推力を（Ｌ２／Ｌ３）・ηｃ倍した増幅推力に変換されて発生することになり、小さな推力のサーボモータ６０１を用いても、押引棒５００に大きな軸方向運動の推力を得ることが可能となる。
増幅された推力Ｆ３によって、押引棒５００及びドローバー５０４が軸方向反負荷側に移動すると、動作変換機構５０５により軸方向動作をチャック爪５０６の径方向動作に変換してチャック５０３にワーク５０８を増幅された把持力で把持する。
ところで、より小さな回転トルクＴＭでより大きな推力Ｆ３を得るためには、（４式）からも明らかなように、第１のナット２０１のリードＬ２を大きくすればよい。例えば、ねじの運動変換効率を１００％とすると、Ｌ２＝１００ｍｍ、Ｌ３＝１ｍｍとすれば、Ｆ１が１００倍に増幅されたことになる。しかし、チャック爪５０６の開閉動作に必要なドローバー５０４のストロークを１５ｍｍとすると、第２のねじ軸３０２を１５ｍｍ移動させるには、第２のナット３０１を１５回転させる必要がある。
従って、第２のナット３０１を１５回転させるのは、第１のねじ軸２０３を１５回転させなくてはならない。第１のナット２０１のリードＬ２は１００ｍｍなため、第１のナット２０１は１５００ｍｍの移動できるだけの長さが必要になり、ひいては推力変換装置の軸方向長さが長くなる問題があった。
そこで第７図に示すようなものが提案されている（出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ０１／０１０３３）。この例は、前述したような課題を解決するためになされたもので、推力変換部の軸方向長さ寸法を必要なストロークの割合に対して短縮できる推力変換装置を示したものである。
なおこの例は、推力変換装置をＮＣ旋盤のチャック爪開閉用のシリンダに適用した例である。以後の図においても右側が負荷側、左側が反負荷側である。
第７図において１００は往復運動手段で、第３のナット１ｂを具備したモータ回転軸１ａを有する第１のサーボモータ１と、モータ回転軸１ａの第３のナット１ｂと螺合する第３のねじ軸２と、第３のねじ軸２を軸方向のみに移動可能に回り止めする第３のリニアガイド３と、第３のリニアガイド３を支持するガイドブッシュ４と、ガイドブッシュ４を支持している後部フレーム５とによって構成されている。なお、モータ回転軸１ａと第３のねじ軸２と第３のリニアガイド３とによってモータ回転往復変換手段が構成されている。
また、モータ回転軸１ａの反負荷側端には、モータ回転軸１ａの回転位置を検出する手段である回転検出器１ｃが配置されている。
１０１は往復回転変換手段で、第３のねじ軸２の反モータ側端に設けられた軸受ジャーナル部２ａに、第１の玉軸受６を介して回転自在に且つ軸方向移動不可能に支承された軸受ハウジング７と、軸受ハウジング７に支持されている第１のねじ軸８ａと、この第１のねじ軸８ａに螺合する第１のナット８ｂと、第２のねじ軸９ａに対して第１のねじ軸８ａを軸方向のみ移動可能に回り止めする第１のリニアガイド１０と、第１のリニアガイド１０と第２のねじ軸９ａを連結する第１のガイドハウジング１１とにより構成されている。
１０２は回転往復変換手段であり、第１のナット８ｂに固定されたハウジング１２と、ハウジング１２に固定された、第１のナット８ｂの内径側にねじ部が位置する第２のナット９ｂと、第２のナット９ｂと螺合する第２のねじ軸９ａと、第２のねじ軸９ａに対して軸方向にのみ移動可能に回り止めする第２のリニアガイド１３と、第２のねじ軸９ａと第２のリニアガイド１３を連結するガイドマウント１４とで構成されている。
なお、第２のねじ軸９ａには中空状の押引棒１５が固定されている。
１０３は反力受け手段で、主回転軸１６と、この主回転軸１６を旋盤の主軸Ｓと結合するブラケット１７と、主回転軸１６の外周部に設けられた第１のねじである結合ナット１８及びこの結合ナット１８と螺合する第１のねじである結合ねじ軸１９で構成された結合手段１０４と、ハウジング１２に結合ねじ軸１９を回転自在に且つ軸方向に移動不可能に支承する第２の玉軸受２０とにより構成されている。
なお、結合手段１０４は、結合ねじ軸１９のねじリード角度β２、ねじの摩擦係数をμ２としたとき、ｔａｎβ２＜μ２なる関係のねじで形成されている。
１０５は駆動手段で、回転位置検出器２１を有する第２のサーボモータ２２と、結合ナット１８外側に配置され、軸受２０にて回転自在に支承されたモータ回転軸２３とで構成されている。なお、モータ回転軸２３の外側には、永久磁石２４が第２のサーボモータ２２の固定子２５と対向配置されている。
また、永久磁石２４の軸方向長さＬ１と、送り必要ストロークＳＴと固定子２５の軸方向長さＬ１の間には、Ｌ２＋ＳＴ≦Ｌ１という関係を持たせている。即ち、モータ２２をより安価にするため、モータ発生トルクに寄与しない部分の寸法を極力短くしている。
また、フレーム２６には電磁ブレーキ２７が固定され、ブラケット１７の一部をブレーキ板としている。
なお、往復運動手段１００、往復回転変換手段１０１及び回転往復変換手段１０２の各ねじのねじ方向は、第３のねじ軸２が反負荷側軸方向に移動すると、最終的に第２のねじ軸９ａが反負荷側軸方向に移動するよう考慮されて形成されている。また、図から明らかなように、往復運動手段１００、往復回転変換手段１０１、回転往復変換手段１０２、駆動手段１０５等は、同一軸線上に配置されている。
また、主回転軸１６の負荷側にはブラケット１７が設けられており、このブラケット１７には主軸Ｓの後端が固定され、主軸Ｓの先端にはチャックＣが固定されている。主軸Ｓの軸心中空内部には、軸方向移動自在にドローバーＤが挿入され、ドローバーＤの先端は、動作変換機構Ｔを介してチャック爪Ｊに結合されている。またドローバーＤの後端は押引棒１５の先端に固定されている。
なお、主軸Ｓは、図示しない主軸モータにて駆動されるとともに、最終的に軸受６にて回転自在に支承され、チャックＣ、主回転軸１６、ドローバーＤ、押引棒１５、結合ナット１８、結合ねじ軸１９、第２のねじ軸９ａ、第２のナット９ｂ、第１のナット８ｂ、第１のねじ軸８ａ等と一体となって回転する。
また、第１のサーボモータ１と、駆動手段１０５は、フレーム２６に固定され、フレーム２６は主軸台Ｂに固定されている。
次にこの推力変換装置の動作について第７図を用いて説明する。先ず、駆動手段１０５のワークＷをチャック爪Ｊにより把持するまでの、把持動作を説明する。
先ず電磁ブレーキ２７により、結合ねじ軸１９を回転不可能の状態に拘束する。その後、第２のサーボモータ２２を運転し、モータ回転軸２３を回転させる。モータ回転軸２３には結合ナット１８が形成されているため、モータ回転軸２３の回転に伴い、結合ナット１８が回転往復運動する。このとき、第１のサーボモータ１も駆動し、結合ナット１８の往復運動に同期させて、回転往復変換手段１０２、往復回転変換手段１０１、及び第３のねじ軸２を往復運動させることで、第１のナット８ｂを回転させず、把持動作あるいは、開放動作を行うことが可能となる。
回転往復変換手段１０２の移動に伴い、押引棒１５及びドローバーＤが反負荷側方向に移動し、前記動作変換機構Ｔにより押引棒１５及びドローバーＤの軸方向動作をチャック爪Ｊの径方向動作に変換して、チャックＣにワークＷを把持する。
チャックＣがワークＷを把持した後、第２のサーボモータ２２の運転を停止させ、第１のサーボモータ１を前記より引続き所定の回転トルクで回転させると、モータ回転軸１ａに固定されている第３のナット１ｂに螺合している第３のねじ軸２がガイドブッシュ４にリニアガイド３により回り止めされている関係上、反負荷側方向に移動する。第３のねじ軸が移動することで第１のねじ軸８ａを含む往復回転変換手段１０１も同様に移動する。往復回転変換手段１０１が反負荷方向に移動すると、第１のねじ軸８ａを引っ張る。
ここで、モータ回転軸１ａ及び第３のナット１ｂにおける回転運動の回転トルクをＴＭ、第３のねじ軸２の軸方向に引っ張る推力をＦ１、第３のねじ軸２のねじリードをＬ１、回転往復変換効率をηとすると、
2003052297.tif 000007
なる関係がある。
第１のねじ軸８ａが引っ張られると、第１のねじ軸８ａと螺合する第１のナット８ｂは回転する。これにより第１のねじ軸８ａにおける軸方向運動の推力は、第１のナット８ｂにおける回転運動の回転トルクに変換される。
ここで前記した第１のねじ軸８ａを引っ張る推力Ｆ１、第１のナット８ｂの回転トルクをＴ２、第１のねじ軸８ａのリードをＬ２、往復回転変換効率をη２とすると、
2003052297.tif 000008
なる関係がある。
第１のナット８ｂが回転すると、第１のナット８ｂの内側（主軸の中心線側）に固定された第２のナット９ｂも同様に回転し、第２のナット９ｂと螺合する第２のねじ軸９ａが反負荷軸方向に移動する。これにより第２のナット９ｂの回転運動トルクは、第２のねじ軸１２における軸方向運動の推力に変換される。
ここで、前記にて得られた第１のナット８ｂと第２のナット９ｂにおける回転運動の回転トルクをＴ２、第２のねじ軸１２における軸方向運動の推力をＦ３、第２のねじ軸９ａのねじリードをＬ３、回転往復変換効率をη３とすると、
2003052297.tif 000009
なる関係がある。
また、第１のサーボモータから第１のねじ軸８ａに与えられる軸方向運動の推力をＦ１と、第２のねじ軸９ａに発生する軸方向の推力をＦ３とは、前記（２式）、（３式）より
2003052297.tif 000010
ηｃ：ねじの運動変換効率
なる関係が成立する。
即ち、Ｌ２＞Ｌ３なるねじリードで構成されている場合には、第２のねじ軸９ａに発生する推力Ｆ３は、Ｆ１推力を（Ｌ２／Ｌ３）・ηｃ倍した増幅推力に変換されて発生することになり、小さな推力の第１のサーボモータ１を用いても、押引棒１５に大きな軸方向運動の推力を得ることが可能となる。
増幅された推力Ｆ３によって、押引棒２３及びドローバーＤが軸方向反負荷側に移動すると、動作変換機構Ｔにより押引棒２３及びドローバーＤの軸方向動作をチャック爪Ｊの径方向動作に変換して、チャックＣにワークＷを増幅された把持力で把持する。
ところで、より小さな回転トルクＴＭでより大きな推力Ｆ３を得るためには、（４式）からも明らかなように、第１のねじ軸８ａのリードＬ２を大きくすればよい。例えば、ねじの運動変換効率を１００％とすると、Ｌ２＝１００ｍｍ、Ｌ３＝１ｍｍとすれば、Ｆ１が１００倍に増幅されたことになる。しかし、チャック爪Ｊの開閉動作に必要なドローバーＤのストロークを１５ｍｍとすると、第２のねじ軸１２を１５ｍｍ移動させるには、第２のナット９ｂを１５回転させる必要がある。
従って、第２のナット９ｂを１５回転させるのは、第１のナット８ｂを１５回転させなくてはならない。第１のねじ軸６のリードＬ２は１００ｍｍなため、第１のナット８ｂは１５００ｍｍの移動できるだけの長さが必要になる。
よって上述したように、駆動手段１０５は、第１のサーボモータ１と同期運転し、第１のナット８ｂを回転させずに、回転往復変換手段１０２、往復回転変換手段１０１等を軸方向に移動させることができるため、第１のナット８ｂを１５回転させる必要がなくなる。
また、ワークＷを、必要把持力で把持するために第１のサーボモータのトルクＴＭを大きな推力Ｆに変換するが、そのストロークはすでにチャック爪ＪがワークＷを把持しているので、わずかなストロークでよい。例えば、ストロークが０．１ｍｍ必要なら、第２のナット９ｂは０．１回転でよく、第１のナット８ｂは１０ｍｍ分のストロークがあればよいことになる。
従って、推力変換装置の軸方向長さを大幅に短くすることができる。
次に、第２のサーボモータ２２を停止させた状態（第２のねじ９を滑りねじにした場合は第１のサーボモータも停止が可能）で、主軸モータ（図示せず）により、最終的に軸受６にて支承される主軸Ｓが回転すると、前述したように、ドローバーＤ、チャックＣ、回転往復変換手段１０２、往復回転変換手段１０１、反力受け手段１０３、結合手段１０４等が連れ回りしながら、ワークＷの切削加工を行う。
上述したように、第２のねじ９のリード角β１は、ねじの摩擦係数をμ１としたとき、ｔａｎβ１＜μ１なる関係のねじで形成を形成したとき、この条件式を満足するねじは推力から回転トルクに変換する時の変換効率が負（−）となり、ねじに回転トルクを与えて軸方向推力に変換することは可能であるが、軸方向推力を与えて回転トルクに変換することは不可能である。
即ち、第２のナット９ｂを所定のトルクで回転させることにより、回り止めされた第２のナット９ｂに螺合する第２のねじ軸９ａにおける軸方向運動の推力には変換できるが、第２のねじ軸９ａに軸方向運動の推力が与えられても、第２のナット９ｂは回転できない。
また、結合手段１０４においても、結合ねじ軸１９のねじリード角度β２が、ねじの摩擦係数をμ２としたとき、ｔａｎβ２＜μ２なる関係のねじで形成されているため、主軸Ｓから軸方向に推力が与えられても、結合ナット１８は回転できない。
このことは、各ねじのリード角と摩擦係数の関係をｔａｎβ１＜μ１、ｔａｎβ２＜μ２としたときワーク加工中に第１のサーボモータの電源を切っても、チャック爪Ｊをワーク把持方向に力を与えているドローバーＤが負荷側軸方向に移動しないこと、即ちチャック爪Ｊによるワーク把持力が低下しないことを意味する。
ワークＷの切削加工終了後、直ちにワークＷをチャック爪Ｊから外す開放動作を実施する。第１のサーボモータ１のモータ回転軸１ａを所定のトルクで逆回転させ、前述したワーク把持動作とは逆の動作で、押引棒１５を負荷側軸方向にわずかに移動させ、チャック爪Ｊを緩める。
次に再び電磁ブレーキ２７を制動した状態で、第２のサーボモータ２２を運転し、モータ回転軸２３を回転させ、結合ナット１８の往復運動に同期させて第３のナット１ｂを回転させ、回転往復変換手段１０２、往復回転変換手段１０１、及び第３のねじ軸２を負荷側軸方向に移動させる。
ところが、第７図に示すものでは、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできる反面、ワーク把持位置までの送りもしくはワーク開放までの送り時、即ち第２のサーボモータ２２を駆動して押引棒１５を軸方向に移動させる際に、往復回転変換手段１０１等の軸方向移動ができるよう、第１のサーボモータ１も駆動して往復運動手段１００のねじ結合部（第３のナット１ｂと第３のねじ軸２とのねじ結合部）でその往復回転変換手段１０１等の軸方向移動量を吸収させる必要があり、つまり第１のサーボモータ１と第２のサーボモータ２２を同期運転させる必要性があるために、そのモータ制御が難しかった。
また、第１のサーボモータ１と第２のサーボモータ２２を同期運転させる必要性があるために、モータ駆動用アンプが各々のサーボモータに必要となり低コスト化が難しいという問題があった。
発明の開示
この発明は上記のような問題点を解決するためのもので、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることを目的とする。
またこの発明は、モータ駆動用アンプを一つにできる推力変換装置を得ることを目的とする。
またその他の目的は、後述する発明を実施するための最良の形態の欄の記載より明らかになるであろう。
この発明は上記目的を達成させるためになされたもので、往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力手段と、前記第１の回転往復変換手段と出力手段との間に介在された結合手段と、前記出力手段を前記第１の回転往復変換手段の往復運動による駆動力とは別個に駆動し、前記結合手段と前記出力手段との結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備える構成としたものである。
またこの発明は、前記往復運動手段を、回転子を有するモータと、このモータの回転軸の回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段とを有するものとしたものである。
またこの発明は、前記往復運動手段の駆動源が、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置されているとともに、前記往復運動手段の往復部が、前記出力手段の軸方向中心線に対し同軸上に配置されており、前記往復運動手段の駆動源の駆動力を前記往復運動手段の往復部に推力伝達手段を介して伝達するように構成したものである。
またこの発明は、前記往復運動手段を、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置された、回転子を有するモータと、このモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段と、前記出力手段の軸方向中心線に対し同軸上に配置された往復部と、前記第２の回転往復変換手段と往復部との間に介在され、モータの駆動力を前記往復部に伝達する推力伝達手段とを有するものとしたものである。
またこの発明は、前記推力伝達手段を、カムフォロアまたはローラフォロアを有するものとしたものである。
またこの発明は、前記結合手段を、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力手段とねじ結合されるねじ部材としたものである。
またこの発明は、前記結合手段を、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力手段に対し締め付け及びその解除を行う環状楔部材としたものである。
またこの発明は、前記任意位置設定手段を、回転子を有するモータと、このモータの回転軸の回転運動を、前記出力手段が往復運動を行うよう変換して前記出力手段に伝達する回転運動変換手段とを有するものとしたものである。
またこの発明は、前記任意位置設定手段の駆動源が、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置されているとともに、前記任意位置設定手段の駆動源の駆動力を前記出力手段に推力伝達手段を介して伝達するように構成したものである。
またこの発明は、前記任意位置設定手段を、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置された、回転子を有するモータと、このモータの回転軸の回転運動を、前記出力手段が往復運動を行うよう変換して前記出力手段に伝達する回転運動変換手段と、前記モータと回転運動変換手段との間に介在され、モータの駆動力を前記回転運動変換手段に伝達する推力伝達手段とを有するものとしたものである。
またこの発明は、前記任意位置設定手段を、リニアモータとしたものである。
またこの発明は、前記出力手段が、前記任意位置設定手段と結合される第１の出力手段と、この第１の出力手段に回転自在支持手段を介して支持される第２の出力手段とを有するものであり、且つ前記反力受け手段と第２の出力手段との間に、前記第２の出力手段の回転を防止するとともに前記第２の出力手段の軸方向への移動を可能とする回転防止手段を設けた構成としたものである。
またこの発明は、前記往復運動手段及び任意位置設定手段の駆動制御装置を１台とし、この駆動制御装置との接続を順次切換えることにより前記往復運動手段及び任意位置設定手段を順次切換え駆動する切換スイッチを備える構成としたものである。
またこの発明は、前記往復運動手段及び任意位置設定手段の各駆動源を同一の駆動源とし、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中にクラッチ手段を介在させ、このクラッチ手段を入切することにより、前記駆動源の駆動力を、前記往復運動手段及び任意位置設定手段のうち任意の手段に伝達させるように構成したものである。
またこの発明は、前記クラッチ手段を電磁クラッチとするとともに、この電磁クラッチを、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中に夫々介在させ、前記往復運動手段における駆動経路中の電磁クラッチと前記任意位置設定手段における駆動経路中の電磁クラッチとに交互に電力を供給するクラッチ切換えスイッチを備える構成としたものである。
またこの発明は、回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、回転子を有する第２のモータ及びこの第２のモータにおける回転軸の回転運動を前記出力軸が回転往復運動を行うよう変換して前記出力軸に伝達する回転運動変換手段を有し、前記出力軸を前記第２のモータで駆動して前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備える構成としたものである。
またこの発明は、回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、回転子を有する第２のモータ及びこの第２のモータにおける回転軸の回転運動を前記出力軸が回転往復運動を行うよう変換して前記出力軸に伝達する回転運動変換手段を有し、前記出力軸を前記第２のモータで駆動して前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備え、前記往復運動手段の第１のモータ及び任意位置設定手段の第２のモータを、その回転軸が前記出力軸の軸線方向中心線に対し平行且つ異軸位置となるように配置するとともに、前記第１のモータ及び第２のモータの駆動力を前記往復回転変換手段及び出力軸に夫々伝達する推力伝達手段を設けた構成としたものである。
またこの発明は、往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、前記出力手段を前記第１の回転往復変換手段の往復運動による駆動力とは別個に駆動し、前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備え、前記往復運動手段及び任意位置設定手段の各駆動源を同一の駆動源とし、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中にクラッチ手段を介在させ、このクラッチ手段を入切することにより、前記駆動源の駆動力を、前記往復運動手段及び任意位置設定手段のうち任意の手段に伝達させるように構成したものである。
更にまた、この発明は、回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸に対し締め付け及びその解除を行う環状楔部材と、前記環状楔部材による出力軸の締付けを解除した状態で駆動され、前記出力軸を、前記環状楔部材と前記出力軸との結合位置を任意の位置に設定するリニアモータとを備える構成としたものである。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
第１図を参照して、この発明の実施の形態１に係る推力変換装置を説明する。
なおこの実施の形態１は、この発明の実施の形態１に係る推力変換装置を、ＮＣ旋盤のチャック爪開閉用の駆動源として適用した例である。また、図において右側が負荷側（旋盤の主軸側）、左側が反負荷側である。
第１図において１１０は往復運動手段で、第１の回転運動手段１１１と第２の回転往復変換手段１１２で構成されている。なお、第１の回転運動手段１１１は、第３のナット１ｂを具備したモータ回転軸１ａを有する第１のサーボモータ１で構成されている。また、第２の回転往復変換手段１１２は、モータ回転軸１ａの第３のナット１ｂと螺合する、往復部である第３のねじ軸２と、この第３のねじ軸２を軸方何のみに移動可能に回り止めする第３のリニアガイド３と、この第３のリニアガイド３を支持するガイドブッシュ４と、ガイドブッシュ４を支持している後部フレーム５とによって構成されている。
また、モータ回転軸１ａの反負荷側端には、モータ回転軸１ａの回転位置を検出する手段である回転検出器１ｃが配置されている。なお、この回転検出器１ｃは、検出原理は公知の回転検出器と同様であるが、機械構成的には中心部にワークＷが貫通できるようその中心部が開口された特殊な構成となっている。
１１３は往復回転変換手段で、第３のねじ軸２の反モータ側端に設けられた軸受ジャーナル部２ａに、回転自在結合手段１１４である第１の玉軸受６を介して回転自在に且つ軸方向移動不可能に支承された軸受ハウジング７と、この軸受ハウジング７に支持されている第１のねじ軸８ａと、この第１のねじ軸８ａに螺合する第１のナット８ｂと、第２のねじ軸９ａに対して第１のねじ軸８ａを軸方向のみ移動可能に回り止めする第１のリニアガイド１０と、第１のリニアガイド１０と第２のねじ軸９ａとを連結する第１のガイドハウジング１１とにより構成されている。
１１５は第１の回転往復変換手段であり、第１のナット８ｂに固定されたハウジング１２と、このハウジング１２に固定された、第１のナット８ｂの内径側（中心軸側）にねじ部が位置する第２のナット９ｂと、この第２のナット９ｂと螺合する第２のねじ軸９ａと、この第２のねじ軸９ａに対して軸方向にのみ移動可能に回り止めする第２のリニアガイド１３と、第２のねじ軸９ａと第２のリニアガイド１３とを連結する結合ナット２８とで構成されている。なお、第２のリニアガイド１３はスプライン等の滑り案内機構を利用してもよい。
１１６は反力受け手段で、主回転軸２９と、この主回転軸２９を旋盤の主軸Ｓと結合するブラケット１７と、ハウジング１２を回転自在に且つ軸方向に移動不可能に支承する第２の玉軸受２０とにより構成されている。
１１８は結合手段で、第２のねじ軸９ａにねじ固定された結合ナット２８と、この結合ナット２８と螺合する、第１の出力手段であるとともに出力軸を構成する連結パイプ３０の外縁に配されている結合ねじ軸３０ａとから構成されている。
１１７は任意位置設定手段であり、第２の回転運動手段１１９及び回転運動変換手段１２０で構成されている。なお、第２の回転運動手段１１９は、スプライン穴３１ａが設けられたモータ回転軸３１ｂを有する第２のサーボモータ３１にて構成されている。また、モータ軸３１ｂの反負荷側端には、モータ回転位置を検出する手段である回転検出器３１ｃが配置されている。
なお、第２のサーボモータ３１は後部フレーム５に固定されている。また、回転検出器３１ｃは、検出原理は公知の回転検出器と同様であるが、機械構成的には中心部にワークＷが貫通できるようその中心部が開口された特殊な構成となっている。
また、回転運動変換手段１２０は、連結パイプ３０の結合ねじ軸３０ａと、その結合ねじ軸３０ａと螺合する結合ナット２８と、連結パイプ３０に形成されたスプライン軸３０ｂと、そのスプライン軸３０ｂに対し軸方向のみに移動可能に回り止めする第２のサーボモータ３１のスプライン穴３１ａとで構成されている。
また、連結パイプ３０の先端肩部３０ｄ、及びこの先端肩部３０ｄとの間で第３の玉軸受３４を締付けるよう、連結パイプ３０先端に螺合している第３の軸受用ナット３２は、連結パイプ３０とともに第１の出力手段１２１を構成している。
また、１２２は回転自在支持手段であり、連結パイプ３０負荷側先端の第３の軸受ジャーナル部３０ｃと、反力を受ける第３の玉軸受３４と、この第３の玉軸受３４を収容するコネクター３３とで構成されている。これにより連結パイプ３０を支持すると同時にコネクター３３に対して連結パイプ３０を軸方向に拘束し回転のみ可能としている。
１２４は第１の出力手段１２１とともに出力手段（出力軸）を構成する第２の出力手段であり、回転防止手段１２３、ドローバーＤと接続するコネクター３３、及びこのコネクター３３に螺合し第３の軸受用ナット３５との間で第３の玉軸受３４を締付ける第３の軸受用ねじ３６で構成されている。
なお、回転防止手段１２３は、主回転軸２９と、この主回転軸２９に対しコネクター３３を軸方向にのみ移動可能に回り止めする第４のリニアガイド３５とが相当する。なおこの第４のリニアガイド３５は、スプライン等の滑り案内を利用しても一向に差し支えない。
また、第１のサーボモータ１と、後部フレーム５は、フレーム３７に固定され、フレーム３７は主軸台Ｂに固定されている。またフレーム３７には電磁ブレーキ２７が固定されており、ブラケット１７の一部をブレーキ板としている。
なお、往復運動手段１１０、往復回転変換手段１１３及び第１の回転往復変換手段１１５における各ねじのねじ方向は、第３のねじ軸２が反負荷側軸方向に移動すると、最終的に第２のねじ軸９ａが反負荷側軸方向に移動するよう考慮されて形成されている。また、第１図から明らかなように、往復運動手段１１０、往復回転変換手段１１３、第１の回転往復変換手段１１５、任意位置設定手段１１７等は、同一軸線上に配置されている。
また、主回転軸２９の負荷側にはブラケット１７が設けられており、このブラケット１７には主軸Ｓの後端が固定され、主軸Ｓの先端にはチャックＣが固定されている。主軸Ｓの軸心中空内部には、軸方向移動自在にコネクター先端部３３ａに固定されたドローバーＤが挿入され、ドローバーＤの先端は、動作変換機構Ｔを介してチャック爪Ｊに結合されている。
また、主軸Ｓは、図示しない主軸モータにて駆動されるとともに、最終的に軸受６にて回転自在に支承され、チャックＣ、主回転軸２９、ドローバーＤ、コネクター３３、第３の玉軸受３４、結合ナット２８、連結パイプ３０、第２のねじ９、第１のねじ８、モータ回転軸３１ｂ等と一体となって回転する。
次にこの実施の形態１の動作について第１図を用いて説明する。
先ず、任意位置設定手段１１７によってワークＷをチャック爪Ｊにより把持するまでの、把持動作を説明する。
即ち、電磁ブレーキ２７を励磁することによりブラケット１７の回転を拘束し、このブラケット１７に固定されている主回転軸２９の回転を拘束することにより、主回転軸２９に対し第２のリニアガイド１３により軸方向のみ移動可能となっている結合ナット２８を回転不可能の状態に拘束する。その後、第２のサーボモータ３１を運転し、モータ回転軸３１ｂを回転させる。なおこのとき、第１のサーボモータ１を駆動しない。モータ回転軸３１ｂにはスプライン穴３１ａが形成されており、スプライン結合している連結パイプ３０に回転力が伝達される。連結パイプ３０には、結合ねじ軸３０ａを具備しているため、回転を伴いながら往復運動する。このとき、連結パイプ３０の先端に配設されている第３の玉軸受３４により連結パイプ３０が回転自由となっており、加えて第４のリニアガイド３５によりコネクター３３が回転不可能に回り止めされていることから、コネクター３３は回転を伴うことなく軸方向のみの動きに変換される。
連結パイプ３０の移動に伴い、コネクター３３及びドローバーＤが反負荷側方向に移動し、前記動作変換機構Ｔによりコネクター３３及びドローバーＤの軸方向動作をチャック爪Ｊの径方向動作に変換して、チャックＣにワークＷを把持する。
チャックＣがワークＷを把持した後、第２のサーボモータ３１の運転を停止させ、電磁ブレーキ２７を解放し、第１のサーボモータ１を起動し所定の回転トルクで回転させると、モータ回転軸１ａに形成されている第３のナット１ｂに螺合している第３のねじ軸２が、ガイドブッシュ４にリニアガイド３により回り止めされている関係上、反負荷側方向に移動する。第３のねじ軸２が移動することで、第１のねじ軸８ａを含む往復回転変換手段１１３も同様に移動する。往復回転変換手段１１３が反負荷方向に移動すると、第１のねじ軸８ａを引っ張る。
ここで、モータ回転軸１ａ及び第３のナット１ｂにおける回転運動の回転トルクをＴＭ、第３のねじ軸２の軸方向に引っ張る推力をＦ１、第３のねじ軸２のねじリードをＬ１、回転往復変換効率をηとすると、
2003052297.tif 000011
なる関係がある。
第１のねじ軸８ａが引っ張られると、第１のねじ軸８ａと螺合する第１のナット８ｂは回転する。これにより第１のねじ軸８ａにおける軸方向運動の推力は、第１のナット８ｂにおける回転運動の回転トルクに変換される。
ここで前記した第１のねじ軸８ａを引っ張る推力をＦ１、第１のナット８ｂの回転トルクをＴ２、第１のねじ軸８ａのリードをＬ２、往復回転変換効率をη２とすると、
2003052297.tif 000012
なる関係がある。
第１のナット８ｂが回転すると、第１のナット８ｂの内側（主軸の中心線側）に固定された第２のナット９ｂも同様に回転し、第２のナット９ｂと螺合する第２のねじ軸９ａが反負荷軸方向に移動する。これにより第２のナット９ｂの回転運動トルクは、第２のねじ軸９ａにおける軸方向運動の推力に変換される。
ここで、前記にて得られた第１のナット８ｂと第２のナット９ｂにおける回転運動の回転トルクをＴ２、第２のねじ軸９ａにおける軸方向運動の推力をＦ３、第２のねじ軸９ａのねじリードをＬ３、回転往復変換効率をη３とすると、
2003052297.tif 000013
なる関係がある。
また、第１のサーボモータから第１のねじ軸８ａに与えられる軸方向運動の推力をＦ１と、第２のねじ軸９ａに発生する軸方向の推力をＦ３とは、前記（２式）、（３式）より
2003052297.tif 000014
ηｃ：ねじの運動変換効率
なる関係が成立する。
即ち、Ｌ２＞Ｌ３なるねじリードで構成されている場合には、第２のねじ軸９ａに発生する推力Ｆ３は、Ｆ１推力を（Ｌ２／Ｌ３）・ηｃ倍した増幅推力に変換されて発生することになり、小さな推力の第１のサーボモータ１を用いても、結果的にコネクター３３に大きな軸方向運動の推力を得ることが可能となる。
増幅された推力Ｆ３によって、結合ナット２８、連結パイプ３０、コネクター３３及びドローバーＤが軸方向反負荷側に移動すると、動作変換機構Ｔにより結合ナット２８、連結パイプ３０、コネクター３３及びドローバーＤの軸方向動作をチャック爪Ｊの径方向動作に変換して、チャック爪ＣにワークＷを増幅された把持力で把持する。
次に、第１のサーボモータ１も停止させた状態で、主軸モータ（図示せず）により、最終的に軸受６にて支承される主軸Ｓが回転すると、前述したように、ドローバーＤ、チャックＣ、第２の出力手段１２４、回転防止手段１２３、回転自在支持手段１２２、第１の出力手段１２１、回転運動変換手段１２０、結合手段１１８、第１の回転往復変換手段１１５、往復回転変換手段１１３、反力受け手段１１６等が連れ回りしながら、ワークＷの切削加工を行う。
上述したように、第２のねじ軸９ａのリード角β１は、ねじの摩擦係数をμ１としたとき、ｔａｎβ１＜μ１なる関係のねじで形成されており、この条件式を満足するねじは推力から回転トルクに変換する時の変換効率が負（−）となり、ねじに回転トルクを与えて軸方向推力に変換することは可能であるが、軸方向推力を与えて回転トルクに変換することは不可能である。
即ち、第２のナット９ｂを所定のトルクで回転させることにより、回り止めされた第２のナット９ｂに螺合する第２のねじ軸９ａにおける軸方向運動の推力には変換できるが、第２のねじ軸９ａに軸方向運動の推力が与えられても、第２のナット９ｂは回転できない。
また、結合手段１１８においても、結合ねじ軸３０ａのねじリード角度をβ２、ねじの摩擦係数をμ２としたとき、ｔａｎβ２＜μ２なる関係のねじで形成されているため、主軸Ｓから軸方向に推力が与えられても、結合ねじ軸３０ａは回転できない。
このことは、各ねじのリード角と摩擦係数の関係をｔａｎβ１＜μ１、ｔａｎβ２＜μ２としたとき、ワーク加工中に第１のサーボモータ１の電源を切っても、チャック爪Ｊをワーク把持方向に力を与えているドローバーＤが負荷側軸方向に移動しないこと、即ちチャック爪Ｊによるワーク把持力が低下しないことを意味する。
次にワークＷの切削加工終了後、ワークＷをチャック爪Ｊから外す開放動作を実施する。第１のサーボモータ１のモータ回転軸１ａを所定のトルクで逆回転させ、前述したワーク把持動作とは逆の動作で、結合ナット２８、連結パイプ３０、コネクター３３等を負荷側軸方向にわずかに移動させ、チャック爪Ｊを緩める。
次に再び電磁ブレーキ２７を励磁した状態で、第２のサーボモータ３１を運転し、モータ回転軸３１ｂを回転させることにより連結パイプ３０を回転させ、第２の出力手段１２４、回転自在支持手段１２２、回転防止手段１２３、第１の出力手段１２１、結合手段１１８等を負荷側軸方向に移動させる。
以上説明したようにこの実施の形態１によれば、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ１、３１間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができる。
また、前記結合手段１１８を、前記第１の回転往復変換手段１１５に連結するとともに、連結パイプ３０とねじ結合される結合ナット２８としたので、反力が付加されても緩むことがなく反力を受け続けることができる。
また、前記出力手段が、第２のサーボモータ３１にて駆動される連結パイプ３０と、この連結パイプ３０に第３の玉軸受３４を介して支持されるコネクター３３とを有するものであり、且つ前記反力受け手段１１６とコネクター３３との間に、コネクター３３の回転を防止するとともにコネクター３３の軸方向への移動を可能とする第４のリニアガイド３５を設ける構成としたので、コネクター３３に固定されたドローバーＤを回転させることなく往復運動させることができる。
また主軸と一体となって回転する第１のねじ８、第２のねじ９等の質量が大きな部材が、主回転軸２９に第２の玉軸受２０を介し堅牢に支持されるため、第７図で説明した従来例の送りねじによる支持と比較して、軸芯のずれが少なく高速回転に有利である。
上述した実施の形態１において、往復運動手段１１０の駆動源として、回転子を有する第１のサーボモータ１を用いたが、リニアモータまたは円筒リニアモータを用いてもよい。この場合、第２の回転往復変換手段１１２が不要となる。
実施の形態２．
次に第２図を用いてこの発明における実施の形態２の説明をする。
なお、本実施の形態は第１の回転運動手段１１１及び第２の回転運動手段１１９を夫々異軸に配置した形態である。
第２図中、１１７は任意位置設定手段で、第２の回転運動手段１１９及び回転運動変換手段１２０により構成されている。なお、第２の回転運動手段１１９は、フレーム３７に固定されている第２のサーボモータ３８で構成されている。またこの第２のサーボモータ３８は、そのモータ回転軸３８ａが、その中心軸線が連結パイプ３０の中心軸線に対し平行且つ異軸となるように配置されている。
また回転運動変換手段１２０は、第２のサーボモータ３８のモータ回転軸３８ａに固定されている駆動側プーリー３９、従動側プーリー４０、駆動力を伝達する歯付ベルト４１、従動側プーリー４０を回転自在且つ軸方向移動不可能に支承する第４の軸受４２、中心軸線が連結パイプ３０の中心軸線と同軸となるように配置されている、軸受４２を支持するアクスル４３、従動側プーリー４０からの駆動力をスプライン軸３０ｂに伝達するスプラインナット４４、連結パイプ３０のスプライン軸３０ｂ、結合ねじ軸３０ａ、及び結合ねじ軸３０ａと螺合する結合ナット２８で構成されている。
また、１１０は往復運動手段であり、第１の回転運動手段１１１、第２の回転往復変換手段１１２、推力伝達手段１２５、及び往復部で構成されている。
なお、第１の回転運動手段１１１は、フレーム３７に固定される、第３のねじ軸４５ｃをモータ回転軸４５ａに有する第１のサーボモータ４５で構成されている。またこの第１のサーボモータ４５は、そのモータ回転軸４５ａの中心軸線が連結パイプ３０の中心軸線に対し平行且つ異軸となるように配置されている。
また第２の回転往復運動手段１１２は、第１のサーボモータ４５の回転軸４５ａに具備される第３のねじ軸４５ｃと、第１のサーボモータ４５における第３のねじ軸４５ｃに螺合する第３のナット４６と、フレーム３７に固定され、スライダ４７を往復自在に支承する第５のリニアガイド４８とで構成されている。
また推力伝達手段１２５は、第５のリニアガイド４８に往復自在に支承され第２の回転往復変換手段１１２で駆動されるスライダ４７と、このスライダ４７のスライダアーム部４７ａ先端に設けられたスライダ叉状部４７ｂを介して軸方向の動きを伝達するカムフォロア４９と、このカムフォロア４９を配する第１の軸受６を支承するジョイント５０とで構成されている。また前記往復部は、前記ジョイント５０と、このジョイント５０を軸方向に移動自由に支承する含油軸受５１と、含油軸受５１のガイドとなるアクスル４３とで構成されている。
なお、カムフォロア４９の回転軸４９ａの高さ（紙面に対し上下方向）は連結パイプ３０における中心軸の高さと揃え、第２図の断面に対し対称となるよう対向してジョイント５０に取り付けられている。このことにより、スライダアーム部４７ａに片持ちの荷重（図中矢印Ｐ）が加わり、アーム部４７ａがたわんでも高さ方向のカムフォロア４９とスライダ叉状部４７ｂの接点の移動量は微小であり、主軸Ｓと従動する部分、即ち、主回転軸２９、ドローバーＤ、コネクター３３、第３の玉軸受３４、結合ナット２８、連結パイプ３０、第２のねじ９、第１のねじ８等の部材に高速回転に不都合なモーメント荷重を加えることがない。
また、これら一対のカムフォロア４９はスライダ叉状部４７ｂの切欠き底でも受けられており、下方に移動しないように拘束され、ジョイント５０の回転防止の役目も果たしている。
なお、カムフォロア４９に代えてローラフォロアとしても同様の効果を奏する。
また、第２図においては、第１のサーボモータ４５の制御装置と第２のサーボモータ３８の制御装置とを同一とした１例を図示している。
第２図中、５２は上位コントローラであり、第１のサーボモータ４５と第２のサーボモータ３８とを駆動制御する１台のサーボアンプ５３と、出力切替え用の第１の電磁開閉器５４ａと第２の電磁開閉器５４ｂの切替え用リレー５５とを制御する。第１の電磁開閉器５４ａはサーボアンプ５３からの出力を第１のサーボモータ４５に、第２の電磁開閉器５４ｂはサーボアンプ５３からの出力を第２のサーボモータ３８に接続もしくは切断する。リレー５５は、第１の電磁開閉器５４ａと第２の電磁開閉器５４ｂを制御している。なおリレー５５のａ接点５５ａが第１の電磁開閉器５４ａに、ｂ接点５５ｂが第２の電磁開閉器５４ｂに結線されている。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様である。
次に本実施の形態２の動作を説明する。
先ず、電磁ブレーキ２７を励磁することによりブラケット１７の回転を拘束し、このブラケット１７に固定されている主回転軸２９の回転を拘束することにより、主回転軸２９に対し第２のリニアガイド１３により軸方向のみ移動可能となっている結合ナット２８を回転不可能の状態に拘束する。
このとき本実施の形態における回路上においては、ワークＷをチャック爪Ｊが把持するまでの間、上位コントローラ５２はリレー５５のリレーコイル５５ｃに対し出力しない為、ｂ接点５５ｂと接続されている第２の電磁開閉器５４ｂがＯＮしている。故に第２のサーボモータ３８とサーボアンプ５３が接続された状態にあり、第２のサーボモータ３８に通電されている。
その後、サーボアンプ５３を通じて第２のサーボモータ３８を運転し、モータ回転軸３８ａを回転させる。モータ回転軸３８ａに固定された駆動側プーリー３９は、歯付ベルト４１を介し従動側プーリー４０を歯数比に従い減速回転もしくは増速回転させる。従動側プーリー４０はスプラインナット４４を具備しており、スプライン結合している連結パイプ３０に回転力が伝達される。連結パイプ３０には、結合ナット２８と螺合する結合ねじ軸３０ａを具備しているため、回転を伴いながら往復運動する。このとき、連結パイプ３０の先端に配されている第３の玉軸受３４により連結パイプ３０は回転自由となっており、加えて第４のリニアガイド３５によりコネクター３３は回転不可能に回り止めされていることから、コネクター３３は軸方向のみの動きに変換される
ワークＷにチャック爪Ｊが把持したところで、サーボアンプ５３は上位コントローラ５２に位置決め完了信号を出力する。その後、上位コントローラ５２はリレーコイル５５ｃに通電し、ｂ接点５５ｂがＯＦＦすると同時にａ接点５５ａがＯＮする。すると第２の電磁開閉器５４ｂがＯＦＦすると同時に第１の電磁開閉器５４ａがＯＮとなり第１のサーボモータ４５がサーボアンプ５３に接続される。そして電磁ブレーキ２７を解放し、チャック爪Ｊに所定のワーク把持力が発生するまで、第１のサーボモータ４５を駆動する。
なお第１のサーボモータ４５が駆動されると、第３のナット４６が軸方向に移動し、この第３のナット４６に固定されているスライダ４７も軸方向に移動することにより、カムフォロア４９を介してジョイント５０が軸方向に移動し、その後、実施の形態１で説明したとおりの動作でチャック爪Ｊを駆動する。
また図示しないが、第１のサーボモータ４５の駆動によりワークＷを所定のトルクで把持したならば、第１のサーボモータ４５への通電をも遮断してもよい。
加工終了後ワークＷをチャック爪Ｊから解放する場合、上位コントローラ５２はリレーコイル５５ｃへ通電しているため（第１の電磁開閉器５４ａがＯＮ）、サーボアンプ５３が第１のサーボモータ４５に対し逆転位置指令を出力することにより、第１のサーボモータ４５を逆転動作させ、上述した動作をもって第１の電磁開閉器５４ｂがＯＮした時点の位置、即ち、チャック爪ＪのワークＷ把持を少し緩めた位置までドローバーＤを移動させる。その後、前記位置まで第１のサーボモータ４５が逆転したならば、サーボアンプ５３は位置決め完了信号を上位コントローラ５２に出力し、上位コントローラ５２はその出力信号に基づいてリレーコイル５５ｃへの出力をＯＦＦにするとともに、電磁ブレーキ２７を励磁することによりブラケット１７の回転を拘束し結果的に結合ナット２８を回転不可能の状態に拘束する。
そして第１の電磁開閉器５４ａがＯＦＦするのと同じくして、第２の電磁開閉器５４ｂがＯＮするので、第２のサーボモータ３８がサーボアンプ５３に接続されて駆動され、上述の動作をもってドローバーＤ等を初期に設定された退避位置まで移動させる。
以上説明したようにこの実施の形態２によれば、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ３８、４５間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができる。
また、前記結合手段１１８を、前記第１の回転往復変換手段１１５に連結するとともに、連結パイプ３０とねじ結合される結合ナット２８としたので、反力が付加されても緩むことがなく反力を受け続けることができる。
また、前記出力手段が、第２のサーボモータ３１にて駆動される連結パイプ３０と、この連結パイプ３０に第３の玉軸受３４を介して支持されるコネクター３３とを有するものであり、且つ前記反力受け手段１１６とコネクター３３との間に、コネクター３３の回転を防止するとともにコネクター３３の軸方向への移動を可能とする第４のリニアガイド３５を設ける構成としたので、コネクター３３に固定されたドローバーＤを回転させることなく往復運動させることができる。
また主軸と一体となって回転する第１のねじ８、第２のねじ９等の質量が大きな部材が、主回転軸２９に第２の玉軸受２０を介し堅牢に支持されるため、第７図で説明した従来例の送りねじによる支持と比較して、軸芯のずれが少なく高速回転に有利である。
また、第１のサーボモータ４５と第２のサーボモータ３８の駆動用アンプを１つに集約可能であり、ひいては安価な推力変換装置を得ることができる。
また、各モータ４５、３８が、その回転軸中心線が連結パイプ３０の中心軸線に対し平行且つ異軸位置となるように配置されているので、推力変換装置の軸方向長さを更に短くすることができ、しかも実施の形態１で示したような連結パイプ３０が貫通する特殊な大径の回転位置検出器１ｃ及び３１ｃが不要になり、標準の回転位置検出器３８ｂ及び４５ｂが採用できるため、低コスト化に寄与する。
なお、実施の形態２における第１のサーボモータ４５をリニアモータまたは円筒リニアモータに置き換え、このリニアモータの往復動作を、推力伝達手段１２５を介して往復運動するジョイント５０に伝達するようにしてもよい。この場合、第２の回転往復変換手段１１２が不要となる。
実施の形態３．
第３図を用いてこの発明における実施の形態３の説明をする。
なお、本実施の形態３は、往復運動手段１１０と任意位置設定手段１１７の駆動源（モータ）を１台とするとともに、この駆動源を、その中心軸線が連結パイプ３０の中心軸線に対し平行且つ異軸となるように配置し、且つ往復運動手段１１０と任意位置設定手段１１７を順次駆動する切替えスイッチを備えた形態である。
第３図中、１２６は往復運動手段１１０及び任意位置設定手段１１７の共通した駆動源となる回転運動手段であり、フレーム３７に固定されるサーボモータ５６で構成されている。なおこのサーボモータ５６は、その回転軸５６ａの中心軸線が連結パイプ３０の中心軸線に対し平行且つ異軸となるように配置されている。
また、１２７は伝達手段であり、サーボモータ回転軸５６ａに固定された第１のプーリー５７と、フレーム３７に固定された第５の軸受６１と、この第５の軸受６１に回転自在に支承された第１のプーリー支持軸５８と、この第１のプーリー支持軸５８に固定されている第２のプーリー５９と、第１のプーリー５７から回転力を伝達する第１の歯付ベルト６０と、回転力を断続するクラッチ手段１２８としての第１の電磁クラッチ６２及び第２の電磁クラッチ６３とで構成されている。なお、第１のプーリー支持軸５８は、その中心軸線がサーボモータ回転軸５６ａの中心軸線に対し平行且つ異軸となるように配置されている。
また、第１の電磁クラッチ６２は、第２のプーリー５９からの回転力を、第３のねじ軸６５に軸方向移動可能且つ回転不能に支持された第１のハブ６２ａを介して、第２の回転往復変換手段１１２における第３のねじ軸６５に対し伝達もしくは遮断する。一方、第２の電磁クラッチ６３は、サーボモータ５６の回転軸５６ａの回転力を、第２のプーリー支持軸６７に軸方向移動可能且つ回転不能に支持された第２のハブ６３ａを介して、回転運動変換手段１２０における第２のプーリー支持軸６７に対して伝達もしくは遮断する。
１１２は第２の回転往復変換手段であり、フレーム３７に固定された第６の軸受６４と、この第６の軸受６４に回転自在且つ軸方向移動不可能に支承された第３のねじ軸６５と、この第３のねじ軸６５に螺合する第３のナット４６と、この第３のナット４６を回転不能且つ軸方向移動可能に支持する第５のリニアガイド４８とで構成される。なお、第３のねじ軸６５は、その中心軸線が第１のプーリー支持軸５８の中心軸線と同軸となるように配置されている。
また、１１７は任意位置設定手段で、回転運動手段１２６、クラッチ手段１２８及び回転運動変換手段１２０により構成されている。
なお、回転運動変換手段１２０は、フレーム３７に固定された第７の軸受６６と第７の軸受６６に回転自在且つ軸方向移動不可能に支承された第２のプーリー支持軸６７、この第２のプーリー支持軸６７に固定された駆動側プーリー３９、従動側プーリー４０、駆動力を伝達する歯付ベルト４１、従動側プーリー４０を回転自在且つ軸方向移動不可能に支承する第４の軸受４２、この軸受４２を支持するアクスル４３、従動側プーリー４０からの駆動力をスプライン軸３０ｂに伝達するスプラインナット４４、連結パイプ３０のスプライン軸３０ｂ、連結パイプ３０の結合ねじ軸３０ａ、及びこの結合ねじ軸３０ａと螺合する結合ナット２８で構成されている。なお、第２のプーリー支持軸６７は、その中心軸線がサーボモータ回転軸５６ａの中心軸線と同軸となるように配置されている。
また、５２は上位コントローラであり、第１の電磁クラッチ６２と第２の電磁クラッチ６３とを切替るリレー６８を制御している。
なお、その他の構成については実施の形態２と同様である。
次に本実施の形態３の動作を説明する。
先ず、電磁ブレーキ２７を励磁することによりブラケット１７の回転を拘束し、このブラケット１７に固定されている主回転軸２９の回転を拘束することにより、主回転軸２９に対し第２のリニアガイド１３により軸方向のみ移動可能となっている結合ナット２８を回転不可能の状態に拘束する。
このとき本実施の形態における回路上においては、ワークＷをチャック爪Ｊが把持するまでの間、上位コントローラ５２はリレー６８のリレーコイル６８ｃに対し出力しない為、ｂ接点６８ｂと接続されている第２の電磁クラッチ６３が接続され、ａ接点６８ａと接続されている第１の電磁クラッチ６２が遮断されている。
その後、サーボアンプ５３を通じてサーボモータ５６を運転し、モータ回転軸５６ａを回転させる。第２の電磁クラッチ６３を介してモータ回転軸３８ａと接続された第２のプーリー支持軸６７及びこの第２のプーリー支持軸６７に固定された駆動側プーリー３９は、歯付ベルト４１を介し従動側プーリー４０を歯数比に従い減速回転もしくは増速回転させる。従動側プーリー４０はスプラインナット４４を具備しており、スプライン結合している連結パイプ３０に回転力が伝達される。連結パイプ３０には、結合ねじ軸３０ａを具備しているため、回転を伴いながら往復運動する。このとき、連結パイプ３０の先端に配されている第３の玉軸受３４により連結パイプ３０は回転自由となっており、加えて第４のリニアガイド３５によりコネクター３３は回転不可能に回り止めされていることから、コネクター３３は軸方向のみの動きに変換される
ワークＷにチャック爪Ｊが把持したところで、サーボアンプ５３は上位コントローラ５２に位置決め完了信号を出力する。その後、上位コントローラ５２はリレーコイル６８ｃに通電し、ｂ接点６８ｂがＯＦＦすると同時にａ接点６８ａがＯＮする。すると第２の電磁クラッチ６３が遮断されると同時に第１の電磁クラッチ６２が接続し、サーボモータ５６の回転力は第２の回転往復変換手段１１２に伝達される。そして電磁ブレーキ２７を解放し、チャック爪Ｊに所定のワーク把持力が発生するまで、サーボモータ５６を駆動する。
なおサーボモータ５６が駆動されると、第３のナット４６が軸方向に移動し、この第３のナット４６に固定されているスライダ４７も軸方向に移動することにより、カムフォロア４９を介してジョイント５０が軸方向に移動し、その後、実施の形態１で説明したとおりの動作でチャック爪を駆動する。
また図示しないが、サーボモータ５６の駆動によりワークＷを所定のトルクで把持したならば、サーボモータ５６への通電を遮断してもよい。
加工終了後ワークＷをチャック爪Ｊから解放する場合、上位コントローラ５２がリレーコイル６８ｃに通電することにより、ｂ接点６８ｂをＯＦＦさせると同時にａ接点６８ａをＯＮさせる。またサーボアンプ５３がサーボモータ５６に対し逆転位置指令を出力する。すると第２の電磁クラッチ６３が遮断されると同時に第１の電磁クラッチ６２が接続し、サーボモータ５６の回転力は第２の回転往復変換手段１１２に伝達される。そして、電磁クラッチが切替わった時点の位置（チャック爪ＪのワークＷ把持を少し緩めた位置）まで、上述した動作でサーボモータ５６を逆転動作させる。
その後、前記位置まで第１のサーボモータ４５が逆転したならば、サーボアンプ５３は位置決め完了信号を上位コントローラ５２に出力し、上位コントローラ５２はその出力信号に基づいてリレーコイル６８ｃへの出力をＯＦＦにするとともに、電磁ブレーキ２７を励磁することによりブラケット１７の回転を拘束し結果的に結合ナット２８を回転不可能の状態に拘束する。
そして、リレーコイル６８ｃへの出力がＯＦＦになると、第１の電磁クラッチ６２が遮断するのと同じくして、第２の電磁クラッチ６３が接続する。するとサーボモータ５６の回転力が回転運動変換手段１２０に接続され、上述した動作でサーボモータ５６は初期に設定された退避位置まで第２の出力手段１２４を駆動する。
以上説明したようにこの実施の形態３によれば、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、第７図で説明したような２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができ、しかも一つのモータ５６で足りるので安価な推力変換装置となる。
また、前記結合手段１１８を、前記第１の回転往復変換手段１１５に連結するとともに、連結パイプ３０とねじ結合される結合ナット２８としたので、反力が付加されても緩むことがなく反力を受け続けることができる。
また、前記出力手段が、第２のサーボモータ３１にて駆動される連結パイプ３０と、この連結パイプ３０に第３の玉軸受３４を介して支持されるコネクター３３とを有するものであり、且つ前記反力受け手段１１６とコネクター３３との間に、コネクター３３の回転を防止するとともにコネクター３３の軸方向への移動を可能とする第４のリニアガイド３５を設ける構成としたので、コネクター３３に固定されたドローバーＤを回転させることなく往復動させることができる。
また主軸と一体となって回転する第１のねじ８、第２のねじ９等の質量が大きな部材が、主回転軸２９に第２の玉軸受２０を介し堅牢に支持されるため、第７図で説明した従来例の送りねじによる支持と比較して、軸芯のずれが少なく高速回転に有利である。
また、サーボモータ駆動用アンプを１つに集約可能であり、ひいては安価な推力変換装置を得ることができる。
また、サーボモータ５６が、その回転軸中心線が連結パイプ３０の中心軸線に対し平行且つ異軸位置となるように配置されているので、推力変換装置の軸方向長さを更に短くすることができ、しかも実施の形態１で示したような連結パイプ３０が貫通する特殊な大径の回転位置検出器１ｃ及び３１ｃが不要になり、標準の回転位置検出器３８ｂ及び４５ｂが採用できるため、低コスト化に寄与する。
なお、上述した実施の形態３において、往復運動手段１１０の駆動源として、回転子を有するサーボモータ５６を用いたが、リニアモータまたは円筒リニアモータを用いてもよい。但しこの場合、リニアモータまたは円筒リニアモータと連結パイプ３０との間に、リニアモータまたは円筒リニアモータの往復動を回転運動に変換する往復回転変換手段が必要となる。
実施の形態４．
第４図及び第５図を用いてこの発明における実施の形態４の説明をする。
なおこの実施の形態４は、第１の回転往復変換手段１１５と出力手段である連結パイプ３０との結合手段１１８として環状の楔を利用し、且つ任意位置設定手段１１７の駆動手段に第２の円筒リニアモータを利用した形態である。
第４図中、１１７は任意位置設定手段であり、駆動手段１２９で構成されている。
駆動手段１２９は、円筒リニアモータコイル６９ａ、連結パイプ３０の反負荷側円周上に貼付された磁石６９ｂ、及び連結パイプ３０とリニアモータコイル６９ａとの隙間を保持し軸方向に往復自在に支承する第６のリニアガイド７０により構成されている。
また、結合手段１１８は、連結パイプ３０と、この連結パイプ３０の外周を把持・その把持の開放を行う１対の割の入った環状の楔７１ａ、７１ｂと、この環状の楔７１ａ、７１ｂの外面に形成されたテーパと同角度のテーパを内面に有するホルダ７２と、環状の楔７１ａ、７１ｂをホルダ７２に密着させておくための引張ばね７３と、第２のリニアガイド１３により主回転軸２９に回転不可能且つ軸方向に移動自在に支承され、第６のリニアガイド７０を保持し、ホルダ７２を固定するガイドマウント７４とで構成されている。なお、ガイドマウント７４は、第１の回転往復変換手段１１５にねじ固定されている。
また、解放手段１３０は、先端がテーパの形状をした楔解放用ピン７５と、この楔解放用ピン７５を保持するホルダ７２に明けられたピンガイド部７２ａと、楔解放時に楔解放用ピン７５を押す押板７６と、フレームに固定され押板７６を動作させるソレノイド７７とで構成されている。
なお主回転軸２９にはアクセスホール２９ａが明けられており、楔解放用ピン７５が結合手段１１８の軸方向の移動に伴い移動しても干渉しないよう配慮している。また、楔解放用ピン７５はホルダ７２が主回転軸２９と回転不可能に回り止めされている関係上、主軸Ｓとともに回転するため、第４図中の断面Ａ−Ａを示す第５図に示されるように、主軸がどの回転位置で停止しても動作できるよう等間隔かつ放射状に配置してある。さらに押板７６も、主軸Ｓがどの回転位置に停止しても少なくとも常に１本以上の楔解放用ピン７５を押すことのできる状態でいられるよう、楔解放用ピン７５との接触部位の形状を半円としている。
なおその他の構成は実施の形態１と同様である。
次に本実施の形態４の動作を説明する。
先ず連結パイプ３０のみを軸方向に移動したいとき（ワークＷをチャック爪Ｊが把持するまで移動したいとき）、環状の楔７１ａ及び７１ｂによりその連結パイプ３０をクランプしないようにソレノイド７７を作動させ、楔解除用ピン７５を回転軸中心方向へ突き出す。すると、環状の楔７１ａ及び７１ｂが引張ばね７３の引張力に抗して軸方向に移動し、環状の楔７１ａ及び７１ｂとホルダ７２との間に間隙が生じることにより、環状の楔７１ｂ及び７１ｂが連結パイプ３０をクランプしなくなる。
その後、その状態で円筒リニアモータコイル６９ａが円筒リニアモータ磁石６９ｂを駆動し、連結パイプ３０を軸方向反負荷側に引っ張る。連結パイプ３０の軸方向の動作は螺合されているドローバーＤを経由して動作変換機構Ｔによりチャック爪Ｊを径方向の動作に変換する。
チャック爪ＪがワークＷを把持した時点で、ソレノイド７７を退避させると再び環状の楔７１ａ、７１ｂが引張ばね７３により、ホルダ７２に密着し、環状の楔７１ｂ及び７１ｂが連結パイプ３０を再びクランプする。その後リニアモータコイルの運転を停止させ、第１のサーボモータ１を起動し所定の回転トルクで回転させると、モータ回転軸１ａに固定されている第３のナット１ｂに螺合している第３のねじ軸２がガイドブッシュ４にリニアガイド３により回り止めされている関係上、反負荷側方向に移動する。第３のねじ軸が移動することで第１のねじ軸８ａを含む往復回転変換手段１１３も同様に移動する。往復回転変換手段１１３が反負荷方向に移動すると、第１のねじ軸８ａを引っ張る。
ここで、モータ回転軸１ａ及び第３のナット１ｂにおける回転運動の回転トルクをＴＭ、第３のねじ軸２の軸方向に引っ張る推力をＦ１、第３のねじ軸２のねじリードをＬ１、回転往復変換効率をηとすると、
2003052297.tif 000015
なる関係がある。
第１のねじ軸８ａが引っ張られると、第１のねじ軸８ａと螺合する第１のナット８ｂは回転する。これにより第１のねじ軸８ａにおける軸方向運動の推力は、第１のナット８ｂにおける回転運動の回転トルクに変換される。
ここで前記した第１のねじ軸８ａを引っ張る推力Ｆ１、第１のナット８ｂの回転トルクをＴ２、第１のねじ軸８ａのリードをＬ２、往復回転変換効率をη２とすると、
2003052297.tif 000016
なる関係がある。
第１のナット８ｂが回転すると、第１のナット８ｂの内側（主軸の中心線側）に固定された第２のナット９ｂも同様に回転し、第２のナット９ｂと螺合する第２のねじ軸９ａが反負荷軸方向に移動する。これにより第２のナット９ｂの回転運動トルクは、第２のねじ軸１２における軸方向運動の推力に変換される。
ここで、前記にて得られた第１のナット８ｂと第２のナット９ｂにおける回転運動の回転トルクをＴ２、第２のねじ軸１２における軸方向運動の推力をＦ３、第２のねじ軸９ａのねじリードをＬ３、回転往復変換効率をη３とすると、
2003052297.tif 000017
なる関係がある。
また、第１のサーボモータから第１のねじ軸８ａに与えられる軸方向運動の推力をＦ１と、第２のねじ軸９ａに発生する軸方向の推力をＦ３とは、前記（２式）、（３式）より
2003052297.tif 000018
ηｃ：ねじの運動変換効率
なる関係が成立する。
即ち、Ｌ２＞Ｌ３なるねじリードで構成されている場合には、第２のねじ軸９ａに発生する推力Ｆ３は、Ｆ１推力を（Ｌ２／Ｌ３）・ηｃ倍した増幅推力に変換されて発生することになり、小さな推力の第１のサーボモータ１を用いても、ガイドマウント７４に大きな軸方向運動の推力を得ることが可能となる。
増幅された推力Ｆ３によって、ガイドマウント７４が軸方向反負荷側に引っ張られると、ガイドマウント７４に固定されているホルダ７２を介し、環状の楔７１ａが反負荷側に引っ張られる。
ここで環状の楔７１ａと連結パイプ３０の接触面の摩擦力により連結パイプ３０を反負荷側に引っ張る力が生じる。しかしながら、チャック爪ＪはワークＷに接触しているため、連結パイプ３０は反負荷側に移動不可能である。このとき環状の楔７１ａとホルダ７２の接触面の分力により放射方向の把握力Ｆｒは環状の楔におけるテーパ角の半角をθとし、ガイドマウント７４より伝達される軸方向の推力をＦｉとすると、
2003052297.tif 000019
なる関係がある。
この放射方向の力Ｆｒと環状の楔７１ａ内面と連結パイプ３０外面の摩擦係数μの積が軸方向の把持力Ｆａとなるため、μ＞ｔａｎθとすることにより、与える推力より把握力が勝り、環状の楔７１ａと連結パイプ３０の接触面で滑動することなく推力の伝達が可能となる。
ホルダ７２、連結パイプ３０及びドローバーＤが軸方向反負荷側に移動すると、動作変換機構Ｔによりホルダ７２、連結パイプ３０及びドローバーＤの軸方向動作をチャック爪Ｊの径方向動作に変換して、チャック爪ＪにワークＷを増幅された把持力で把持する。
次にワークＷの切削加工終了後、直ちにワークＷをチャック爪Ｊから外す開放動作を説明する。第１のサーボモータ１のモータ回転軸１ａを所定のトルクで逆回転させ、前述したワーク把持動作とは逆の動作で、ホルダ７２、連結パイプ３０を負荷側軸方向にわずかに移動させ、チャック爪Ｊを緩める。
次に再びソレノイド７７を動作させた状態（環状の楔７１ａ及び７１ｂとホルダ７２との間に間隙が生じることにより、環状の楔７１ｂ及び７１ｂが連結パイプ３０をクランプしなくなる状態）で、円筒リニアモータコイル６９ａを運転し円筒リニアモータ磁石６９ｂを駆動し、連結パイプ３０を負荷側軸方向に移動させる。
なお、上記では連結パイプ３０を引張りにて動作させる場合の説明を行ったが、連結パイプ３０を押して作動させる場合は、連結パイプ３０を把持する部材が環状の楔７０ａに代わり、負荷側に位置する環状の楔７０ｂとなるのみで、動作原理は同じである。
以上説明したようにこの実施の形態４によれば、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができる。
また、任意位置設定手段１１７の駆動手段１２９にリニアモータを用いているので、連結パイプ３０の駆動に回転運動が伴わないため、主回転軸２９の従動防止のための実施の形態１で使用している電磁ブレーキ２７を省くことが可能である。
また主軸と一体となって回転する第１のねじ８、第２のねじ９等の質量が大きな部材が、主回転軸２９に第２の玉軸受２０を介し堅牢に支持されるため、第７図で説明した従来例の送りねじによる支持と比較して、軸芯のずれが少なく高速回転に有利である。
また、実施の形態１〜３によれば、連結パイプ３０の駆動時に爪Ｔを回転させないようにため、出力手段を２分割し、その両者間に玉軸受け等の回転自在支持手段を介在させるとともに、最終段の出力手段を軸方向移動自在且つ回転不能に保持させているが、この実施の形態４によれば、その構成が不要となり、その部分の構成が簡単となる。
なおこの実施の形態４では、第１の回転往復変換手段１１５と出力手段である連結パイプ３０との結合手段１１８として環状の楔を利用したものについて説明したが、結合手段１１８としては、所望時に連結パイプ３０を把持したりその把持を開放したりする機能を備えたものであれば足りるので、環状の楔以外のものも使用できることは言うまでもない。
またこの実施の形態４では、連結パイプ３０を駆動する円筒リニアモータを、その中心軸線が連結パイプ３０の中心軸線と同軸となるように配置したものについて説明したが、推力変換装置の軸方向長さを更に短くしたい場合には、実施の形態２、３に示すように、リニアモータを、その中心軸線が連結パイプ３０の中心軸線と異軸となるように配置し、且つこのリニアモータの往復動作を、カムフォロアまたはローラフォロアを有する推力伝達手段を介して、往復動する連結パイプ３０に伝達するようにしてもよい。
また、この実施の形態４では、往復運動手段１１０の駆動源として、回転子を有する第１のサーボモータ１を用いたが、リニアモータまたは円筒リニアモータを用いてもよい。この場合、第２の回転往復変換手段１１２が不要となる。
実施の形態５．
また前記各実施の形態では、本発明に係る推力変換装置を旋盤のチャック装置に適用したものについて説明したが、本発明に係る推力変換装置は、型を備えた射出成型機、ダイキャストマシン、押出し装置、プレス加工装置、粉末焼結装置等の型駆動用、マシニングセンタのツールチャックの駆動用、摩擦溶接機の圧接駆動用などにも適用可能である。
以上説明したようにこの発明によれば、往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力手段と、前記第１の回転往復変換手段と出力手段との間に介在された結合手段と、前記出力手段を前記第１の回転往復変換手段の往復運動による駆動力とは別個に駆動し、前記結合手段と前記出力手段との結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備える構成としたので、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明によれば、前記往復運動手段の駆動源が、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置されているとともに、前記往復運動手段の往復部が、前記出力手段の軸方向中心線に対し同軸上に配置されており、前記往復運動手段の駆動源の駆動力を前記往復運動手段の往復部に推力伝達手段を介して伝達するように構成したので、推力変換装置の軸方向長さを更に短くすることができ、しかも駆動源及び位置検出器として特殊なものを用いることなく汎用のものを用いることができ、安価な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明によれば、前記往復運動手段を、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置された、回転子を有するモータと、このモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段と、前記出力手段の軸方向中心線に対し同軸上に配置された往復部と、前記第２の回転往復変換手段と往復部との間に介在され、モータの駆動力を前記往復部に伝達する推力伝達手段とを有するものとしたので、推力変換装置の軸方向長さを更に短くすることができ、しかも駆動源及び位置検出器として特殊なものを用いることなく汎用のものを用いることができ、ひいては安価な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明によれば、前記推力伝達手段を、カムフォロアまたはローラフォロアを有するものとしたので、往復回転変換手段、第１の回転往復変換手段、出力手段、結合手段等に過大なモーメント荷重をかけることなく駆動源の推力をスムーズに伝達できる。
またこの発明によれば、前記結合手段を、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力手段とねじ結合されるねじ部材としたので、反力が付加されても緩むことがなく反力を受け続けることができる。
またこの発明よれば、前記結合手段を、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力手段に対し締め付け及びその解除を行う環状楔部材としたので、出力手段にさほど手を加えることなく、出力手段を回転させることなく往復運動をさせることができる。因みに結合手段がねじ部材である場合、出力手段の最終段の出力部を回転させないないようにする場合、出力手段を２分割し、その両者間に玉軸受け等の回転自在支持手段を介在させるとともに、最終段の出力手段を軸方向移動自在且つ回転不能に保持させる必要がある。
またこの発明によれば、前記任意位置設定手段の駆動源が、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置されているとともに、前記任意位置設定手段の駆動源の駆動力を前記出力手段に推力伝達手段を介して伝達するように構成したので、推力変換装置の軸方向長さを更に短くすることができ、しかも駆動源及び位置検出器として特殊なものを用いることなく汎用のものを用いることができ、安価な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明によれば、前記任意位置設定手段を、前記出力手段の軸方向中心線に対し異軸上に配置された、回転子を有するモータと、このモータの回転軸の回転運動を、前記出力手段が往復運動を行うよう変換して前記出力手段に伝達する回転運動変換手段と、前記モータと回転運動変換手段との間に介在され、モータの駆動力を前記回転運動変換手段に伝達する推力伝達手段とを有するものとしたので、推力変換装置の軸方向長さを更に短くすることができ、しかも駆動源及び位置検出器として特殊なものを用いることなく汎用のものを用いることができ、ひいては安価な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明は、前記任意位置設定手段を、リニアモータとしたので、回転運動変換手段を不要として、出力手段を回転させることなく往復運動をさせることができる。
またこの発明によれば、前記出力手段が、前記任意位置設定手段と結合される第１の出力手段と、この第１の出力手段に回転自在支持手段を介して支持される第２の出力手段とを有するものであり、且つ前記反力受け手段と第２の出力手段との間に、前記第２の出力手段の回転を防止するとともに前記第２の出力手段の軸方向への移動を可能とする回転防止手段を設けた構成としたので、出力手段の最終段を回転させることなく往復運動させることができる。
またこの発明によれば、前記往復運動手段及び任意位置設定手段の駆動制御装置を１台とし、この駆動制御装置との接続を順次切換えることにより前記往復運動手段及び任意位置設定手段を順次切換え駆動する切換スイッチを備える構成としたので、駆動制御装置が１台で済み、また制御も簡単となり、安価な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明によれば、前記往復運動手段及び任意位置設定手段の各駆動源を同一の駆動源とし、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中にクラッチ手段を介在させ、このクラッチ手段を入切することにより、前記駆動源の駆動力を、前記往復運動手段及び任意位置設定手段のうち任意の手段に伝達させるように構成したので、駆動源が１台で済み、また制御も簡単となり、安価な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明によれば、前記クラッチ手段を電磁クラッチとするとともに、この電磁クラッチを、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中に夫々介在させ、前記往復運動手段における駆動経路中の電磁クラッチと前記任意位置設定手段における駆動経路中の電磁クラッチとに交互に電力を供給するクラッチ切換えスイッチを備える構成としたので、駆動源が１台で済み、また制御も簡単となり、安価な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明によれば、回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、回転子を有する第２のモータ及びこの第２のモータにおける回転軸の回転運動を前記出力軸が回転往復運動を行うよう変換して前記出力軸に伝達する回転運動変換手段を有し、前記出力軸を前記第２のモータで駆動して前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備える構成としたので、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができ、しかも反力が付加されても緩むことがなく反力を受け続けることができる。
またこの発明によれば、回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、回転子を有する第２のモータ及びこの第２のモータにおける回転軸の回転運動を前記出力軸が回転往復運動を行うよう変換して前記出力軸に伝達する回転運動変換手段を有し、前記出力軸を前記第２のモータで駆動して前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備え、前記往復運動手段の第１のモータ及び任意位置設定手段の第２のモータを、その回転軸が前記出力軸の軸線方向中心線に対し平行且つ異軸位置となるように配置するとともに、前記第１のモータ及び第２のモータの駆動力を前記往復回転変換手段及び出力軸に夫々伝達する推力伝達手段を設けた構成としたので、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができ、しかも反力が付加されても緩むことがなく反力を受け続けることができる。また、推力変換装置の軸方向長さを更に短くすることができ、しかも駆動源及び位置検出器として特殊なものを用いることなく汎用のものを用いることができ、安価な推力変換装置を得ることができる。
またこの発明によれば、往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸とねじ結合されたねじ部材と、前記出力手段を前記第１の回転往復変換手段の往復運動による駆動力とは別個に駆動し、前記ねじ部材と前記出力軸とのねじ結合位置を任意の位置に設定する任意位置設定手段とを備え、前記往復運動手段及び任意位置設定手段の各駆動源を同一の駆動源とし、前記往復運動手段及び任意位置設定手段における前記駆動源の駆動力伝達経路中にクラッチ手段を介在させ、このクラッチ手段を入切することにより、前記駆動源の駆動力を、前記往復運動手段及び任意位置設定手段のうち任意の手段に伝達させるように構成したので、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができ、しかも反力が付加されても緩むことがなく反力を受け続けることができる。また駆動源が１台で済み、また制御も簡単となり、安価な推力変換装置を得ることができる。
更にまた、この発明によれば、回転子を有する第１のモータ及びこの第１のモータの回転運動を往復運動に変換する第２の回転往復変換手段を有する往復運動手段と、この往復運動手段の往復運動を回転運動に変換する往復回転変換手段と、この往復回転変換手段の回転運動を往復運動に変換する第１の回転往復変換手段と、この第１の回転往復変換手段における往復運動の反力を受ける反力受け手段と、前記第１の回転往復変換手段の往復運動を出力する出力軸と、前記第１の回転往復変換手段と出力軸の間に介在され、前記第１の回転往復変換手段に連結されるとともに、前記出力軸に対し締め付け及びその解除を行う環状楔部材と、前記環状楔部材による出力軸の締付けを解除した状態で駆動され、前記出力軸を、前記環状楔部材と前記出力軸との結合位置を任意の位置に設定するリニアモータとを備える構成としたので、必要とするストロークの割には軸方向長さを短くできるとともに、ワーク把持位置までの送り時等の際、２つのモータ間で同期運転をさせる必要がなくモータの制御が簡単な推力変換装置を得ることができる。また出力手段にさほど手を加えることなく、また回転運動変換手段を不要として、出力手段を回転させることなく往復運動をさせることができる。
産業上の利用可能性
この発明に係る推力変換装置は、主に型を備えた射出成型機、ダイキャストマシン、押出し装置、プレス加工装置、粉末焼結装置等の型駆動用、旋盤のワークチャックやマシニングセンタのツールチャックの駆動用、摩擦溶接機の圧接駆動用など、各種産業装置の治工具やワークをクランプするクランパの駆動用として用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明による実施の形態１の縦断面図である。
第２図はこの発明による実施の形態２の縦断面図である。
第３図はこの発明による実施の形態３の縦断面図である。
第４図はこの発明による実施の形態４の縦断面図である。
第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図である。
第６図は従来の代表的なチャック用電動シリンダの縦断面図である。
第７図は従来の代表的な２モータ同期方式のチャック用電動シリンダの縦断面図である。
【図１】
2003052297.tif 000020
【図２】
2003052297.tif 000021
【図３】
2003052297.tif 000022
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2003052297.tif 000026
【国際調査報告】
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