(57)【要約】【課題】旋盤などに使用するチャックの操作源を電動機とするチャック用電動操作装置に関し、クラッチ手段と連動する制動手段が大きな作用力を必要とせず、小さな作用力で駆動手段の回転力の制動を十分に発揮するチャック用電動操作装置を提供することを目的とする。【解決手段】クラッチ手段が回転力を減速し増力する減速手段と電動機との間に設けられ、且つ回転力を制動する制動手段がクラッチ手段と減速手段の間に設けられることにより、制動手段が減速手段で増力される以前の回転力を制動すること。【選択図】        図１
2004291191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動源とする駆動手段と、該駆動手段の回転力を伝達もしくは切り離すクラッチ手段と、前記駆動手段の回転力を伝える駆動力伝達手段と、前記駆動手段の回転力を減速し増力する減速手段と、前記クラッチ手段と連動して前記駆動手段の回転力を制動する制動手段と、前記減速手段で増力された回転力を操作軸方向への軸力に変換する操作力変換手段と、軸力を受ける付勢部材を有し該付勢部材による押圧力を前記操作力変換手段へ作用させる蓄圧手段を備え、前記クラッチ手段が駆動手段と減速手段の間に設けられ、且つ前記制動手段がクラッチ手段と減速手段の間に設けられ減速手段で増力される以前の回転力を制動することを特徴とするチャック用電動操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、旋盤などに使用するチャックの操作源を電動機とするチャック用電動操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チャックの締付力は、被加工物によってその大きさを変更する必要があるために、チャック用操作装置はその操作力を変える構造になされている。それゆえ電動機を駆動源とする操作装置においては、そのほとんどが電動機の回転力を軸力に変換するボールライナなどの操作力変換手段を備え、駆動手段の回転トルクに比例させた軸方向の操作力を得る構造になされていた。
特に、操作力変換手段が、その操作力を常に保持できるように、操作力変換手段の軸方向へ一定以上の押圧力を加えるチャック用電動操作装置が本出願人より提案されている。（例えば、特許文献１参照）
この特許文献１に提案されているチャック用電動操作装置は、エアシリンダを有するクラッチ手段に連動する制動手段を備え、制動手段に設けられた付勢手段による押圧力は、前記エアシリンダの推力を用いるクラッチ手段の接続・切り離しと連動させて操作力変換手段であるボールライナへ加えられ、ボールライナのネジ山へ面圧力として作用させ、ボールライナのネジのゆるみを防止している。
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１の構造において、クラッチ手段の接続時では、エアシリンダの推力はクラッチ手段の接続・切り離しに用いる作用力に加え、さらに制動手段の付勢手段による押圧力を押し返す力が必要であり、エアシリンダには付勢手段の押圧力以上の大きな推力が求められる。
そのため、制動手段とクラッチ手段は大きな作用力が発生するために大型の構造となるので、チャック用電動操作装置自体の小型化、軽量化に大きな障害となっていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２‐３６０１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、前記の問題点を鑑み、クラッチ手段と連動する制動手段が大きな作用力を必要とせず、小さな作用力で駆動手段の回転力の制動を十分に発揮するチャック用電動操作装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、電動機を駆動源とする駆動手段と、該駆動手段の回転力を伝達もしくは切り離すクラッチ手段と、前記駆動手段の回転力を伝える駆動力伝達手段と、前記駆動手段の回転力を減速し増力する減速手段と、前記クラッチ手段と連動して前記駆動手段の回転力を制動する制動手段と、前記減速手段で増力された回転力を操作軸方向への軸力に変換する操作力変換手段と、軸力を受ける付勢部材を有し該付勢部材による押圧力を前記操作力変換手段へ作用させる蓄圧手段を備え、前記クラッチ手段が駆動手段と減速手段の間に設けられ、且つ前記制動手段がクラッチ手段と減速手段の間に設けられ減速手段で増力される以前の回転力を制動することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。図１は本発明の電動操作装置の構成を示す部分断面図である。図２は本発明の電動操作装置の被加工物の加工時におけるスケルトン図を示し、図３は本発明の電動操作装置の被加工物の取り替え時におけるスケルトン図を示す。
図２、３に示すように、旋盤の主軸２８の内側には図示しないチャックに連結された操作軸２９が軸方向へ移動自在に設けられており、主軸２８の後端には本発明の電動操作装置の本体２５が備えられている。
本体２５には、ベアリング３０を介し回転自在なホルダ２１が備えられ、ホルダ２１には付勢部材として皿バネを有する蓄圧手段２４が両端へ設けられている。蓄圧手段２４の押圧力が常にホルダ２１へ負荷され、ホルダ２１は軸方向への移動が規制されている。
【０００８】
ホルダ２１の内側には、ホルダ２１との間で回転力を軸力に変換する操作力変換手段２０であるボールライナ２２を介して、移動体２７が連接されている。移動体２７は、本体２５に刻設されたスプライン２３によって回転を阻止され、且つ軸方向の移動を可能として配設され、移動体２７の前端はチャックに連接された操作軸２９と連結されている。
ホルダ２１の後方には減速手段１５が設けられており、減速手段１５は電動機２からの回転力を受ける入力部１６と、入力部１６へ連結し入力した回転力を減速し増力する増力部１７と、ホルダ２１に固着され増力部１７で減速し増力された回転力をホルダ２１へ伝達する出力部１８を備えている。
減速手段１５では、入力部１６と出力部１８が増力部１７を介して連結され、増力部１７は入力部１６に伝達される回転力を減速し増力して出力部１８へ伝達する。
【０００９】
本実施例では、減速手段１５の増力部１７としてハーモニックドライブ１９を用い、電動機２からの回転数を減速し増力している。図４に図１中のＡ−Ａ矢視図を示し、ハーモニックドライブ１９の増力作用を説明する。
ハーモニックドライブ１９は、回転力を入力する入力部１６に接続する楕円形状の入力回転部３１と、入力回転部３１の外周へ設けられるベアリング３２と、ベアリング３２の外周へ弾性変形自在に設けられ外方へ歯車が形成されている出力ギア部材３３と、出力ギア部材３３の歯車にかみ合う歯車を内方へ形成し出力ギア部材３３の外周に設けられ本体２５に固定される固定ギア部材３４からなり、出力ギア部材３３と固定ギア部材３４の歯車は夫々の歯数が異なって設けられている。入力された回転力により入力回転部３１が回転すると、ベアリング３２を介して出力ギア部材３３は弾性変形し、出力ギア部材３３の外周に設けられた歯車と固定ギア部材３４の内方の歯車がかみ合うかみ合い位置が移動する。その際、夫々の歯車の歯数の差が回転に表れ、入力回転部３１が１回転すると、歯車の歯数の差の分だけ出力ギア部材３３が回転移動する。この回転を出力部１８へ伝達することで入力された回転力を減速し増力する。
この減速手段１５を備え回転力の回転数を減速することで、電動機２からの回転力を増力し、増力された大きな回転力がホルダ２１へ伝わる。
【００１０】
電動機２からの回転力を減速手段１５へ伝達する駆動力伝達手段７が減速手段１５の入力部１６と連接して設けられている。駆動力伝達手段７は入力側プーリー９とベルト１０と駆動側プーリー８からなり、入力側プーリー９は減速手段１５の入力部１６に取り付けられ、ベルト１０は入力側プーリー９と駆動側プーリー８とを連結させて２つのプーリーの回転を同調させ、駆動側プーリー８に受ける電動機２の回転力を減速手段１５の入力部１６へ伝達する。
また、前記駆動伝達手段７の入力側プーリー９には、入力側プーリー９の回転を制動する制動手段１１が設けられている。制動手段１１はブレーキ部１２、ブレーキ板１３、吸着部１４からなり、ブレーキ部１２は通電することにより吸着部１３を引き寄せる作用を備えている。吸着部１４は入力側プーリー９に固着されて設けられており、ブレーキ板１３は本体２５に固着され、ブレーキ部１２の通電により引き寄せられる吸着部１４と一体となり回転を制動する構成になされている。
【００１１】
本体２５の外方には、サポート２６が設けられ、駆動手段１である電動機２を支持している。電動機２の回転力は電動機出力軸３に備えられたクラッチ手段４を介して、前記駆動力伝達手段７の駆動側プーリー８へ伝達される。
クラッチ手段４はクラッチ部６とクラッチ爪５を備え、クラッチ部６は電動機出力軸３へ設けられている。クラッチ爪５は、電動機出力軸３に設けられた爪５ａと駆動力伝達手段７の駆動側プーリー８へ設けられた爪５ｂが対向する位置に配設され、クラッチ部６の通電によって駆動側プーリー８側の爪５ｂが吸着され、爪５ａと爪５ｂの接続・切り離しを行う構成になされている。
【００１２】
図２、図３を用いて、本実施例の動作手順を説明する。
図２は、被加工物を把握して主軸２８が回転可能な状態を示す図であり、クラッチ手段４の爪５は隙間を設けて切断されており、電動機２とボールライナ２２は切り離された状態になされている。
このクラッチ手段４に連動する制動手段１１が作用する。制動手段１１はブレーキ部１２が通電することにより吸着部１４を引き寄せ、吸着部１４とブレーキ板１３が固着し、駆動力伝達手段７や減速手段１５の回転を防ぎ、ボールライナ２２が振動・連れ回りなどにより回転することを防止する。
制動手段１１の吸着部１４が駆動力伝達手段７の入力側プーリー９に設けられているので、減速手段１５で増力される以前の回転力を制動することとなり、小さい制動力で回転を防ぐことができる。
さらに、ホルダ２１の両端へ付勢部材として皿バネを有する蓄圧手段２４を設けることにより、ホルダ２１を前後両方向に対応して押圧し、その押圧力がボールライナ２２のネジ山へ面圧力として作用している。これによってボールライナ２２のゆるみを防止している。
【００１３】
次に図３を用いて、主軸２８の回転を停止し、チャックを作動させる手順を説明する。
まず、クラッチ手段４のクラッチ部６へ通電し、クラッチ爪５ｂを引き寄せてクラッチ爪５ａと連結し、クラッチ爪５の隙間を無くしてクラッチ手段４を接続すると共に、クラッチ手段４の動きに連動する制動手段１１を作動させてブレーキ板１３と吸着部１４を引き離す。この状態において、駆動源の電動機２を作動させるとその回転力は、クラッチ手段４に伝えられ、駆動力伝達手段７を介して、減速手段１５に入力され増力される。
減速手段１５で増力された回転力は操作力変換手段２０のホルダ２１を回転させ、ボールライナ２２により回転力が軸方向の移動力へ変換されて移動体２７を軸方向へ移動させ、移動体２７の動きに合わせて操作軸２９が軸方向へ移動する。これに伴いチャック爪が開き被加工物の取り外しが可能となる。
【００１４】
被加工物をチャックに把握するには、電動機２の回転方向を前述と反対にすればよい。それにより、電動機２の回転に伴いボールライナ２２により移動体２７が軸方向へ移動し、同様に操作軸２９を軸方向へ移動させる。
そしてチャックの爪が被加工物に当接すると、電動機２の電流値を増加させ回転トルクを上げることにより、操作軸２９の軸方向の力を大きくすることができ、チャックの操作力に見合う軸力とすることができる。規定の電流値に達すると電動機２は停止させる。
【００１５】
被加工物の把握後は、クラッチ手段４のクラッチ部６への通電を止めクラッチ手段４の爪５ａと爪５ｂを切り離す。これによって、主軸の回転が可能となる。これと同時にクラッチ手段４の動作に連動する制動手段１１が作動し、制動手段１１の吸着部１４がブレーキ部１２の通電によりブレーキ板１３と密着し固着することで減速手段１５で増力される以前の小さな回転力を制動し回転を停止させる。
【００１６】
前記実施例では、減速手段１５の増力部１７としてハーモニックドライブ１９を用いているが、減速手段１５の例はこれに限らず、増力部１７が入力される回転力を減速し増力する構成であればよい。
例えば、遊星歯車３６を用いた増力部１７の例について図を用いて説明する。図５は増力部１７に遊星歯車３６を用いた場合の図４と同位置の断面図を示す。
遊星歯車３６を用いた増力部１７は、回転力を入力する入力部１６に接続され外方へ歯車を備えた入力歯車部材３５と、入力歯車部材３５の歯車とかみ合いながら外周を周回する複数の遊星歯車３６と、遊星歯車３６とかみ合う歯車を内方へ備え固定されて設けられた内歯車部材３７とからなる。
遊星歯車３６は出力部１８へ回転自在に設けられ、遊星歯車３６が入力歯車部材３５の外周を周回することで出力部１８を回転させる。
入力歯車部材３５に伝達された回転力は、入力歯車部材３５と内歯車部材３７に夫々設けられた歯車の歯数の違いにより、減速し増力されて出力部１８へ伝達される。このため、電動機２の回転力が減速手段１５により増力されて操作力変換手段２２へ伝えられる。
減速手段１５の増力部１７の図示しない他の実施例としては、ウォーム軸を用いるウォームホイール減速手段やサイクロ減速機構を用いるサイクロ減速手段などでも前記と同様な電動機の回転力を減速し増力する作用を得ることが可能である。
【００１７】
本発明はクラッチ手段４と減速手段１５との間に回転力を制動する制動手段１１を備えることにより、増力される以前の小さな回転力が制動できる。そのため、小さな作用力でも駆動力伝達手段７や減速手段１５の回転を防ぎ、ボールライナ２２が振動や連れ回りすることによる回転を防ぐ。さらに、ホルダ２１を蓄圧手段２４により押圧することでボールライナ２２のネジ山へ面圧力を作用させ、これによりボールライナ２２のゆるみ防止を行う。したがって、小さな作用力でも、回転防止とネジのゆるみ止めにおいて十分な制動力を得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、小さな作用力で駆動手段の回転力の制動を行うので、制動手段のコンパクト化が可能となり、小型で軽量なチャック用電動操作装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動操作装置の構成を示す部分断面図を示す。
【図２】本発明の電動操作装置の被加工物の加工時におけるスケルトン図を示す。
【図３】本発明の電動操作装置の被加工物の取り替え時におけるスケルトン図を示す。
【図４】図１中のＡ−Ａ矢視図を示す。
【図５】増力部の他の実施例におけるＡ−Ａ矢視図を示す。
【符号の説明】
１    駆動手段
４    クラッチ手段
７    駆動力伝達手段
１１    制動手段
１５    減速手段
２０    操作力変換手段
２４    蓄圧手段
【図１】
2004291191.tif 000003
【図２】
2004291191.tif 000004
【図３】
2004291191.tif 000005
【図４】
2004291191.tif 000006
【図５】
2004291191.tif 000007