JPS6234708A - Electric chucking device - Google Patents
Electric chucking deviceInfo
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- JPS6234708A JPS6234708A JP17270685A JP17270685A JPS6234708A JP S6234708 A JPS6234708 A JP S6234708A JP 17270685 A JP17270685 A JP 17270685A JP 17270685 A JP17270685 A JP 17270685A JP S6234708 A JPS6234708 A JP S6234708A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、旋盤のチャッキングに使用する電動式チャ
ック装置に係り、特に、ロードセルを組み込むことによ
り、最適把持力の調整をリアルタイムでかつ自動的に行
えるようにした電動式チャック装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an electric chuck device used for chucking a lathe, and in particular, by incorporating a load cell, the optimum gripping force can be adjusted in real time and automatically. The present invention relates to an electric chuck device that can be used in a variety of ways.
［従来の技術］
旋盤のチャッキングは、油圧または空気圧によるものが
一般的である。第４図は、従来の油圧式チャック装置の
一例を示すもので、油圧装置ｌから回転油圧シリンダ２
に油を供給してピストン３を駆動し、旋盤の主軸（スピ
ンドル軸）４ａの軸芯中空部に軸方向移動自在に挿入さ
れたドローバ−４を往復動させて、チャック５の爪６を
チャックの径方向に移動させ、図示せぬワークを把持す
るようになっている。ここで、ドローバ−４の軸方向の
動きを、爪６の径方向の動きに変換するには、カムレバ
、テーパ等の動作変換機構が用いられる。[Prior Art] Chucking of a lathe is generally performed using hydraulic pressure or pneumatic pressure. FIG. 4 shows an example of a conventional hydraulic chuck device, in which a rotary hydraulic cylinder 2 is connected to a hydraulic device 1.
oil is supplied to drive the piston 3, and the drawbar 4, which is inserted into the hollow part of the shaft center of the main shaft (spindle shaft) 4a of the lathe so as to be freely movable in the axial direction, is reciprocated, and the jaws 6 of the chuck 5 are chucked. It is configured to move in the radial direction of the handle and grip a workpiece (not shown). Here, in order to convert the axial movement of the drawbar 4 into the radial movement of the pawl 6, a motion conversion mechanism such as a cam lever or a taper is used.
なお、図中、７はドローバ−４の移動方向を切り換える
ための切換弁である。In addition, in the figure, 7 is a switching valve for switching the moving direction of the drawbar 4.
一方、電動式チャック装置については、未だ試作段階を
出ず、商品として市場に出されているものはない。ただ
し、いくつかの発明、考案が、特公昭５１−４５１１１
．５３−１９８３０．５０−２４４６４号、実公昭５６
−２９０５０．５４−５３９５．５３−３８２０７号な
どに開示されている。これらの公報記載の発明または考
案の主張点は次のようなものである。On the other hand, electric chuck devices are still at the prototype stage and none are available on the market as commercial products. However, some inventions and ideas were
．． No. 53-19830.50-24464, Jikko 56
-29050.54-5395.53-38207, etc. The claims of the inventions or devices described in these publications are as follows.
（１）メカニズム改良による把持性能の向上。(1) Improved gripping performance by improving the mechanism.
（２）チャッキング終了の信号出力。(2) Signal output for completion of chucking.
（３）モータトルクの段階的調整。(3) Stepwise adjustment of motor torque.
（４）爪の開閉度検知。(4) Detection of the opening/closing degree of the claw.
［発明が解決しようとする問題点コ
ところで、上述した従来のチャック装置においては次の
ような問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional chuck device described above has the following problems.
（りチャックの把持力を無段階に調整することはできな
い。このため、各種ワークに最適な把持力を選定するこ
とが難しい。(The gripping force of the chuck cannot be adjusted steplessly. Therefore, it is difficult to select the optimal gripping force for each type of workpiece.
（２）チャック把持力を数値で確認することができない
。すなわち、チャックにばらつきがあっても検知するこ
とができない。(2) It is not possible to check the chuck gripping force numerically. That is, even if there is variation in the chuck, it cannot be detected.
（３）把持力の変動をリアルタイムで確認できなし）。(3) Changes in gripping force cannot be confirmed in real time).
従って、把持力に異常が生じても検知できない。Therefore, even if an abnormality occurs in the gripping force, it cannot be detected.
この発明は、このような背景の下になされたもので、把
持力を無段階に調整できるとともに、この把持力をリア
ルタイムで検知することのできる電動式チャック装置を
提供することを目的とする。The present invention was made against this background, and an object of the present invention is to provide an electric chuck device that can adjust the gripping force steplessly and detect this gripping force in real time.
し問題点を解決するための手段］
上記問題点を解決するためにこの発明は、電動機を駆動
源とする駆動手段によって、牽引軸を軸方向に往復動さ
せることによりチャック爪を開閉するようにした電動式
チャック装置において、前記牽引軸の外周に螺合され、
前記駆動手段によって回転されるスクリューナツトと、
前記スクリューナツトの両端部に配置され、前記牽引軸
に力が加イつったときに前記スクリューナツトの回転を
抑止する一対の弾性部材と、前記各弾性部材の端部に配
置され、前記弾性部材の押圧力を検出するロードセルと
、このロードセルの出力信号を外部に伝送する伝送手段
と、前記伝送手段の出力に基づいて前記電動機への供給
電流を制御する制御手段とを具備することを特徴とする
。Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention opens and closes the chuck jaws by reciprocating the traction shaft in the axial direction by a drive means using an electric motor as a drive source. The electric chuck device is screwed onto the outer periphery of the traction shaft,
a screw nut rotated by the driving means;
a pair of elastic members arranged at both ends of the screw nut to prevent rotation of the screw nut when force is applied to the traction shaft; and a pair of elastic members arranged at the ends of each of the elastic members. The motor is characterized by comprising a load cell that detects the pressing force of the load cell, a transmission means that transmits an output signal of the load cell to the outside, and a control means that controls the current supplied to the electric motor based on the output of the transmission means. do.
［作用 ］
上記構成によれば、ロードセルからの出力信号によって
チャック爪の把持力を検知しながら、電動機の出力トル
クを調整できるので、上記把持力を無段階に調整するこ
とが可能となる。また、上記出力信号によってリアルタ
イムで把持力を検知することが可能となるから、把持力
の変動検知や数値表示を常時行うことができる。[Function] According to the above configuration, the output torque of the electric motor can be adjusted while detecting the gripping force of the chuck claws based on the output signal from the load cell, so that the gripping force can be adjusted steplessly. Furthermore, since the gripping force can be detected in real time using the output signal, fluctuations in the gripping force can be detected and displayed numerically at all times.
［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図はこの発明の一実施例による電動式チャック装置
の要部の構成を示す部分断面図、第２図は同電動式チャ
ック装置の電気的構成を示すブロック図である。これら
の図において、１１は誘導電動機であり、その回転数は
光学的回転検出器１２（例えば、オムロン株式会社製Ｅ
Ｅ−ＳＶ３）によって検出され、電気信号として取り出
される。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of essential parts of an electric chuck device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the same electric chuck device. In these figures, 11 is an induction motor, and its rotation speed is determined by an optical rotation detector 12 (for example, E manufactured by OMRON Corporation).
E-SV3) and extracted as an electrical signal.
上記誘導電動機１１の出力軸１１ａは、減速機１３の入
力端に連結されている。すなわち、上記出力軸１１ａに
はピニオン１４がはめ込まれ、このピニオン１４が、ア
クチュエータユニットのケーシング１５に固定された内
歯歯車１６にかみ合う遊星歯車１７とかみ合っている。The output shaft 11a of the induction motor 11 is connected to the input end of the reduction gear 13. That is, a pinion 14 is fitted into the output shaft 11a, and this pinion 14 meshes with a planetary gear 17 that meshes with an internal gear 16 fixed to a casing 15 of the actuator unit.
また、遊星歯車１７の回転軸は、減速機１３の出力軸１
３ａと一体形成された円盤部に回動自在に支持され、こ
の結果、出力軸１３ａは遊星歯車１７の公転にともなっ
て自転する。出力軸１３ａは、電磁クラッチ２０の入力
ハブ２１にキー結合される一方、電磁クラッチ２０の出
力ハブ２２はスプライン軸２５の外周にキー結合されて
いる。なお、電磁クララ □チ２０は、後述する
スピンドル軸３０と誘導電動・
１ｉｆｔとを切り離す役割を果たすもので、スピンドル
軸３０の回転によって、誘導電動機１１が連れ回りする
のを防止する。Further, the rotating shaft of the planetary gear 17 is the output shaft 1 of the reducer 13.
The output shaft 13a is rotatably supported by a disk portion integrally formed with the output shaft 13a, and as a result, the output shaft 13a rotates as the planetary gear 17 revolves. The output shaft 13a is keyed to an input hub 21 of an electromagnetic clutch 20, while the output hub 22 of the electromagnetic clutch 20 is keyed to the outer periphery of a spline shaft 25. The electromagnetic clarifier □ch 20 serves to separate the spindle shaft 30 and the induction motor 1ift, which will be described later, and prevents the induction motor 11 from rotating together with the rotation of the spindle shaft 30.
上記スプライン軸２５は、その中央部から右端部（第１
図の）に向けて有底円筒状の中空部２５ａを有し、左端
部に同径の中空部２６ａを有するスプライン軸２６と対
向配置されている。上記中空部２５ａ、２６ａの外周は
、両端にフランジを有する円筒状のゲージフレーム２９
に囲まれ、このゲージフレーム２９の右端側フランジが
、旋盤のスピンドル軸（旋盤主軸）３０の左端に形成さ
れたスパイダ３１にネジで固定されている。この結果、
ゲージフレーム２９はスピンドル軸３０と一体に回転す
る。The spline shaft 25 extends from the center to the right end (the first
It has a cylindrical hollow part 25a with a bottom facing toward ) in the figure, and is disposed opposite to a spline shaft 26 which has a hollow part 26a of the same diameter at the left end. The outer periphery of the hollow portions 25a and 26a is a cylindrical gauge frame 29 having flanges at both ends.
The right end flange of this gauge frame 29 is fixed with a screw to a spider 31 formed at the left end of a spindle shaft (lathe main shaft) 30 of the lathe. As a result,
The gauge frame 29 rotates together with the spindle shaft 30.
スプライン軸２５．２６の軸部外周には、上記中空部２
５ａ、２６ａを挾む形でボールベアリング３３．３４が
はめ込まれ、これらのボールベアリング３３．３４は円
環状のベアリングセル３３ａ。The hollow portion 2 is provided on the outer periphery of the shaft portion of the spline shaft 25,26.
Ball bearings 33.34 are fitted in such a way as to sandwich 5a and 26a, and these ball bearings 33.34 form an annular bearing cell 33a.
３４ａを介して、ゲージフレーム２９とスパイダ３１の
内周にはめ込まれている。また、ベアリングセル３３ａ
、３４ａの両側には、ロードセル３５゜３６と、これら
のロードセル３５．３６の出力を増幅する増幅器３５ａ
、３６ａとが配設され、ゲージフレーム２９とスパイダ
３１の内壁に固定されている。なお、上記増幅器３５ａ
、３６ａとともに、後述するＶ／Ｆ変換器（電圧／周波
数変換器）４９゜５０（第２図参照）が収納されている
。It is fitted into the inner periphery of the gauge frame 29 and spider 31 via 34a. In addition, the bearing cell 33a
, 34a are load cells 35, 36 and amplifiers 35a for amplifying the outputs of these load cells 35, 36.
, 36a are arranged and fixed to the inner walls of the gauge frame 29 and the spider 31. Note that the amplifier 35a
, 36a, a V/F converter (voltage/frequency converter) 49.50 (see FIG. 2), which will be described later, is housed.
一方、スプライン軸２５．２６の中空部２５ａ。On the other hand, the hollow portion 25a of the spline shaft 25.26.
２６ａを形成する内周面には、軸方向に延びる多数の溝
（スプライン）が形成され、該スプラインにはスクリュ
ーナツト３８の外周に形成されたスプラインが噛み合わ
されている。このスクリューナツト３８の軸芯中空部内
壁にはメネジが形成され、スピンドル軸３０の軸芯中空
部に挿入されたドローボルト３９の外周に形成されたオ
ネジに螺合されている。この結果、スクリューナツト３
８がスプライン軸２５に上って回転されると、ドローボ
′ルト３９は軸方向に往復動し、チャック爪がチャ
ックの径方向に移動してワークを把持するようになって
いる。なお、ドローボルト３９とスピンドル軸３０とは
図示せぬ部分で連結され、スピンドル軸３０が回転する
とき、すなわちワーク切削時には、ゲージフレーム２９
．スピンドル軸３０およびスパイダ３１がドローボルト
３９と一体に回転するようになっている。A large number of grooves (splines) extending in the axial direction are formed on the inner peripheral surface forming the screw nut 26a, and splines formed on the outer periphery of the screw nut 38 are engaged with the splines. A female thread is formed on the inner wall of the axial hollow part of the screw nut 38, and is screwed into a male thread formed on the outer periphery of a draw bolt 39 inserted into the axial hollow part of the spindle shaft 30. As a result, screw nut 3
8 climbs onto the spline shaft 25 and is rotated, the draw bolt 39 reciprocates in the axial direction, and the chuck claws move in the radial direction of the chuck to grip the workpiece. Note that the draw bolt 39 and the spindle shaft 30 are connected at a portion not shown, and when the spindle shaft 30 rotates, that is, when cutting a workpiece, the gauge frame 29
．． The spindle shaft 30 and spider 31 rotate together with the draw bolt 39.
上記スクリューナツト３８の両端外周には、並列組み合
わせされた複数の皿バネを背中合わせにして構成した、
一対の皿バネ４１．４２が被嵌され、皿バネ４１は、ス
プライン軸２５の中空部２５ａ端部とスクリューナツト
３８の中央に形成されたフランジ部との間に位置する一
方、皿バネ４２は、スプライン軸２６の中空部２６ａの
端部とスクリューナツト３８のフランジ部との間に位置
する形となっている。したがってドローボルト３９に外
力がかからない状態においては、スクリューナツト３８
は中空部２５ａ、２６ａの真ん中に位置することとなる
。また、チャックがワークを把持した状態においては、
いずれか一方の皿バネ４１または４２が変形され、その
弾性力によってスクリューナツト３８を押圧し、スクリ
ューナツト３８の回転をロックする。このとき、一方の
ロードセル３５または３６に荷重がかかり、この荷重に
比例した電気信号が出力される。なお、スクリューナツ
ト３８のフランジ部には適宜の間隔で貫通孔が設けられ
予圧バネ４３が挿入されている。該予圧バネ４３は皿バ
ネ４１．４２を外方に押圧してガタをなくす働きをして
いる。The screw nut 38 has a plurality of disk springs arranged in parallel and arranged back to back on the outer periphery of both ends of the screw nut 38.
A pair of disc springs 41 and 42 are fitted, and the disc spring 41 is located between the end of the hollow part 25a of the spline shaft 25 and the flange formed in the center of the screw nut 38, while the disc spring 42 is , is located between the end of the hollow portion 26a of the spline shaft 26 and the flange portion of the screw nut 38. Therefore, when no external force is applied to the draw bolt 39, the screw nut 38
is located in the middle of the hollow parts 25a and 26a. In addition, when the chuck grips the workpiece,
Either one of the disk springs 41 or 42 is deformed, and its elastic force presses the screw nut 38, thereby locking the rotation of the screw nut 38. At this time, a load is applied to one of the load cells 35 or 36, and an electric signal proportional to this load is output. Note that through holes are provided at appropriate intervals in the flange portion of the screw nut 38, and preload springs 43 are inserted therein. The preload spring 43 functions to press the disc springs 41, 42 outward to eliminate looseness.
次に、ケーシング１５の内周には、ゲージフレーム２９
の外周を囲むようにして、回転トランス４５の固定子４
５ａが取り付けられる一方、ゲージフレーム２９の外周
には回転トランス４５の回転子４５ｂが設けられている
。この回転トランス４５は増幅器３５ａ、３６ａ等に電
源を供給するためのもので、回転子４５ｂの出力はゲー
ジフレーム２９の外周側に設けられた整流器（図示路）
によって整流され、増幅器３５ａ、３６ａ等に供給され
る。Next, a gauge frame 29 is provided on the inner periphery of the casing 15.
The stator 4 of the rotary transformer 45 surrounds the outer periphery of the rotary transformer 45.
5a, and a rotor 45b of a rotary transformer 45 is provided on the outer periphery of the gauge frame 29. This rotary transformer 45 is for supplying power to the amplifiers 35a, 36a, etc., and the output of the rotor 45b is connected to a rectifier (path shown) provided on the outer circumferential side of the gauge frame 29.
The signal is rectified by the following and supplied to amplifiers 35a, 36a, etc.
上記増幅器３５ａ、３６ａの出力は、増幅器３５ａ。The outputs of the amplifiers 35a and 36a are supplied to the amplifier 35a.
３６ａとともに収納されたＶ／Ｆ変換器４９．５０（第
２図）によって電圧信号から周波数信号に変換された後
、ドローボルト３９の軸芯に設けられた中空部５２と、
この中空部５２に挿入され、誘導電動機１１の軸芯を緩
やかに通り抜けるパイプ状のリードガイド５３の内側と
を通るリード線５５によって、誘導電動機１１の軸端側
でリードガイド５３の一端に固定された発光ダイオード
５６に導かれる。上記リードガイド５３はドローボルト
３９に、ピンを介して軸方向摺動可能かつ一体に回転す
るように連結されており、ドローポル）・３９の往復動
は、発光ダイオード５６に影響を与えないようになって
いる。また、リードガイド５３の、発光ダイオード５６
側の端部はベアリング５７を介して固定側に支持されて
いるので、リードガイド５３がドローボルト３９と一体
に回転しても、リードガイド５３の外周が他の部品と接
触することはない。なお、第１図では省略されているが
、左側のＶ／Ｆ変換器４９からの出力線は、ゲージフレ
ーム２９に形成された溝を通り、リード線５５に並列接
続されている。この場合、ロードセル３５．３６からの
出力信号はいずれか一方からしか出力されないので、Ｖ
／Ｆ変換器４９，５０の出力を発光ダイオード５６に並
列接続しても同等不都合はなく、１個の発光ダイオード
５６で済むことになる。After the voltage signal is converted into a frequency signal by the V/F converter 49.50 (FIG. 2) housed together with the draw bolt 36a, the hollow portion 52 provided at the axis of the draw bolt 39;
It is fixed to one end of the lead guide 53 on the shaft end side of the induction motor 11 by a lead wire 55 that is inserted into this hollow part 52 and passes through the inside of a pipe-shaped lead guide 53 that gently passes through the shaft center of the induction motor 11. light emitting diode 56. The lead guide 53 is connected to the draw bolt 39 via a pin so that it can slide in the axial direction and rotate together with the draw bolt 39, and the reciprocating movement of the draw bolt 39 is controlled so as not to affect the light emitting diode 56. It has become. In addition, the light emitting diode 56 of the lead guide 53
Since the side end portion is supported on the fixed side via the bearing 57, even if the lead guide 53 rotates together with the draw bolt 39, the outer periphery of the lead guide 53 does not come into contact with other parts. Although not shown in FIG. 1, the output line from the left V/F converter 49 passes through a groove formed in the gauge frame 29 and is connected in parallel to the lead wire 55. In this case, the output signals from load cells 35 and 36 are output from only one of them, so V
Even if the outputs of the /F converters 49 and 50 are connected in parallel to the light emitting diode 56, there is no similar problem, and only one light emitting diode 56 is required.
上記発光ダイオード５６の左固定側には、発光ダイオー
ド５６と僅かの間隙を隔てて、フォトトランジスタ５８
が対向配置されており、これによりて、ロードセル３５
．３６からの信号が外部に取り出される。On the left fixed side of the light emitting diode 56, a phototransistor 58 is arranged with a slight gap between the light emitting diode 56 and the light emitting diode 56.
are arranged to face each other, so that the load cell 35
．． The signal from 36 is taken out to the outside.
なお、第１図中、５９はスピンドル軸３０にブレーキを
かけるためのスピンドルブレーキである。In addition, in FIG. 1, 59 is a spindle brake for applying a brake to the spindle shaft 30.
次に、第２図において、フォトトランジスタ５８の出力
は増幅器６１によって増幅され、インターフェイス（１
／Ｆ）６２を介してＣＰＵ６３に送られる。また、回転
検出器１２の出力はインターフェイス（１／Ｆ）６４を
介してＣＰＵ６３に供給される。更に、チャック把持力
の基準値やチャック爪の移動方向（内ばり時はチャック
径の外方、外ばり時はチャック径の内方）を人力するた
めの入力装置６５がインターフェイス（Ｔ ／Ｆ）６６
を介してＣＰＵ６３に接続されている。ここで、入力装
置６５は、キーボードと、このキーボードから入力した
データを表示するＬＥＤ表示装置とからなっている。Ｃ
ＰＵ６３は上記各入力データとロードセル３６からのフ
ィードバック信号とによって誘導電動機１１への供給電
流の大きさを決定し、Ｄ／Ａ変換器６７に供給する。Ｄ
／Ａ変換器６７は、ＣＰＵ６３から供給されたデジタル
信号をアナログ信号に変換してモータ制御装置６８に供
給する。このアナログ信号に基づいてモータ制御装置６
８は、双方向サイリスタの点弧角をコントロールして、
交流電源を位相制御し、誘導電動機ｌｌに供給する電流
をコントロールする。Next, in FIG. 2, the output of the phototransistor 58 is amplified by an amplifier 61,
/F) 62 to the CPU 63. Further, the output of the rotation detector 12 is supplied to the CPU 63 via an interface (1/F) 64. Furthermore, an input device 65 for manually inputting the reference value of the chuck gripping force and the moving direction of the chuck jaws (outward of the chuck diameter when the internal burr is applied, and inside the chuck diameter when the external burr is applied) is connected to the interface (T/F). 66
It is connected to the CPU 63 via. Here, the input device 65 includes a keyboard and an LED display device that displays data input from the keyboard. C
The PU 63 determines the magnitude of the current to be supplied to the induction motor 11 based on the above input data and the feedback signal from the load cell 36, and supplies it to the D/A converter 67. D
/A converter 67 converts the digital signal supplied from CPU 63 into an analog signal and supplies it to motor control device 68 . Based on this analog signal, the motor control device 6
8 controls the firing angle of the bidirectional thyristor,
The phase of the AC power source is controlled to control the current supplied to the induction motor.
次に、各項別に本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained for each item.
（１）チャック爪の締め動作および緩め動作。(1) Tightening and loosening of chuck jaws.
誘導電動機ＩＩの出力トルクは、減速！ａ１３、電磁ク
ラッチ２０を経て、スプライン軸２５に伝達され、スプ
ライン軸２５の回転にともなって、スクリューナツト３
８が回転される。これによって、ドローボルト３９が軸
方向に移動する。このようにして、スクリューナツト３
８の回転はドローボルト３９の引張力に変換される。ド
ローボルト３９の引張力は更に、図示せぬ変換機構を介
してチャック爪へ伝達されるが、これは従来と全く同様
なので省略する。The output torque of induction motor II is decelerated! a13, is transmitted to the spline shaft 25 via the electromagnetic clutch 20, and as the spline shaft 25 rotates, the screw nut 3
8 is rotated. This causes the draw bolt 39 to move in the axial direction. In this way, screw nut 3
The rotation of 8 is converted into a tensile force of the draw bolt 39. The tensile force of the draw bolt 39 is further transmitted to the chuck jaws via a conversion mechanism (not shown), but this is completely the same as in the prior art and will therefore be omitted.
チャックの締め、緩めはスクリューナツト３８のｎ龜；
す白ンートープ連中六Ｊ１ス 倦−ブ 鉢私小場合と逆
方向に誘導電動機！１を回転させることにより、締めの
ときと同様の経路でトルクが伝達され、スクリューナツ
ト３８が締めの場合と逆方向に回転して、チャック爪を
緩める方向にドローボルト３９を移動させる。Tighten or loosen the chuck with screw nut 38;
The induction motor is in the opposite direction to the one in the case of a small bowl! 1, torque is transmitted through the same path as when tightening, the screw nut 38 rotates in the opposite direction to that when tightening, and the draw bolt 39 is moved in the direction of loosening the chuck claw.
（２）締め付は力の保持
誘導電動機１１が締め方向に回転してスクリューナツト
３８を回転させると、ドローボルト３９は第１図の左方
向へ移動する。そして、チャック爪がワークを把持する
と、ドローボルト３９の移動が制止される。この時点で
、更に誘導電動機ｌｌに電流を流し、スクリューナツト
３８に適切なトルクを加え続けるとスクリューナツト３
８は若干右方向に移動して皿バネ４２に変形を与える。(2) Maintaining force during tightening When the induction motor 11 rotates in the tightening direction and rotates the screw nut 38, the draw bolt 39 moves to the left in FIG. When the chuck claws grip the workpiece, the movement of the draw bolt 39 is stopped. At this point, if you continue to apply current to the induction motor and apply appropriate torque to the screw nut 38, the screw nut 3
8 moves slightly to the right to deform the disc spring 42.
この時点で誘導電動機１１への電流を切れば、皿バネ４
２の復元力が、ドローボルト３９のネジの摩擦トルクと
拮抗し、皿バネ４２の変形が保持される。従って、スピ
ンドル軸（旋盤主軸）３０が回転しワークを切削する場
合に、電磁クラッチ２０を解放すれば、スピンドル軸３
０の回転は誘導電動機１１とは切り離されるが、チャッ
ク爪の把持力は保持されることとなる。言い替えれば、
このスクリューナツト３８、皿バネ４２を中心とした機
構が存在しなければ、誘導電動機１１は、スピンドル軸
３０回転中でも拘束トルクを出力し続けなければならな
いが、この機構の存在によりこのような束縛から誘導電
動機１１を解放することができる。If the current to the induction motor 11 is cut off at this point, the disc spring 4
The restoring force of 2 counteracts the friction torque of the screw of the draw bolt 39, and the deformation of the disc spring 42 is maintained. Therefore, when the spindle shaft (lathe main shaft) 30 rotates to cut a workpiece, if the electromagnetic clutch 20 is released, the spindle shaft 30
The rotation at zero is disconnected from the induction motor 11, but the gripping force of the chuck jaws is maintained. In other words,
If this mechanism centered around the screw nut 38 and disc spring 42 did not exist, the induction motor 11 would have to continue outputting restraint torque even during the rotation of the spindle shaft 30, but with the existence of this mechanism, it would be possible to avoid such restraint. The induction motor 11 can be released.
（３）ドローボルト３９の引張力の検出器バネ４２（ま
たは皿バネ４１であるが、以下の３Ｋ 明では皿バネ４
２の方についてのみ説明する。(3) Detector spring 42 (or disc spring 41) for the tensile force of the draw bolt 39.
Only the second one will be explained.
皿バネ４１についても同様である。）が変形されたとき
、反力は２方向に伝達される。１つは、既に述べたよう
に、ドローボルト３９を通してワークを把持する。The same applies to the disc spring 41. ) is deformed, reaction forces are transmitted in two directions. One grips the workpiece through the draw bolt 39, as already mentioned.
また、もう一方は、スプライン軸２６を介して、ボール
ベアリング３４の内輪−ベアリングボッルーボールベア
リング３４の外輪−ベアリングセル３４ａ→ロードセル
３６という経路を経て、スピンドル軸３０に伝達される
伝達経路である。なお、この反力は更にスピンドル軸３
０の軸受を経て旋盤本体に至る。The other side is a transmission path that is transmitted to the spindle shaft 30 via the spline shaft 26 through the path of the inner ring of the ball bearing 34 - the outer ring of the ball bearing 34 - the bearing cell 34a -> the load cell 36. . Note that this reaction force is further applied to the spindle shaft 3.
It reaches the lathe main body via the 0 bearing.
従って、上記反力の経路に挿入されｆこロードセル３６
は、この反力を検出し、これに比例した電圧を有する信
号を出力する。この信号は増幅器３６ａによって増幅さ
れた後、Ｖ／Ｆ変換器５０によって周波数信号に変換さ
れ、リード線５５を介して発光ダイオード５６に供給さ
れる。そして、発光ダイオード５６の点滅がフォトトラ
ンジスタ５８にキャッチされ、増幅器６１で増幅された
後、インターフェイス６２を介してＣＰＵ６３に供給さ
れる。ＣＰＵ６３はこの信号を予め設定された基準値と
比較して動作信号を得、この動作信号に基づいて操作信
号を演算してＤ／Ａ変換器６７に送り、Ｄ／Ａ変換器６
７でアナログ信号に変換された操作信号によって、モー
タ制御装置６８が誘導電動機１１を位相制御する。こう
して、誘導電動機１１の出力トルクはロードセル３６か
らの信号によってフィードバック制御され、チャック把
持力が基準値と一致するように自動制御される。Therefore, the load cell 36 is inserted into the path of the reaction force.
detects this reaction force and outputs a signal having a voltage proportional to this reaction force. This signal is amplified by the amplifier 36a, then converted into a frequency signal by the V/F converter 50, and supplied to the light emitting diode 56 via the lead wire 55. Then, the blinking of the light emitting diode 56 is caught by the phototransistor 58, amplified by the amplifier 61, and then supplied to the CPU 63 via the interface 62. The CPU 63 compares this signal with a preset reference value to obtain an operation signal, calculates an operation signal based on this operation signal, and sends it to the D/A converter 67.
The motor control device 68 performs phase control on the induction motor 11 based on the operation signal converted into an analog signal in step 7. In this way, the output torque of the induction motor 11 is feedback-controlled by the signal from the load cell 36, and the chuck gripping force is automatically controlled so as to match the reference value.
なお、上記基準値の設定は入出力装置６５から行なわれ
る。Note that the setting of the reference value is performed from the input/output device 65.
ここで、リード線５５が第１図に示すアクチュエータユ
ニットの軸芯を貫通することは、旋盤がワーク切削中で
、スピンドル軸３０がドローボルト３９と同一速度で回
転している最中にあっても、チャック爪の把持力を固定
部にリアルタイムで伝送できるようにする上で不可欠で
ある。また、リード線５５が上記軸芯を通ることによっ
て、発光ダイオード５６をアクチュエータユニットの端
部に取り付けられるので、油や塵埃の影響を避け、保守
の便宜を計ることができる。Here, the lead wire 55 passes through the axis of the actuator unit shown in FIG. 1 when the lathe is cutting the workpiece and the spindle shaft 30 is rotating at the same speed as the draw bolt 39. This is also essential in making it possible to transmit the gripping force of the chuck jaws to the fixed part in real time. Further, since the light emitting diode 56 can be attached to the end of the actuator unit by passing the lead wire 55 through the axis, the influence of oil and dust can be avoided and maintenance can be facilitated.
（４）締め付はトルクの調整。(4) Adjust the torque for tightening.
上述したように、本実施例においては、ロードセル３６
の出力に基づいて、誘導電動機１１の出力トルクがコン
トロールされ、チャック把持力が予め定めたられ基準値
と一致するように無段階にフィードバック制御される。As mentioned above, in this embodiment, the load cell 36
Based on the output, the output torque of the induction motor 11 is controlled, and stepless feedback control is performed so that the chuck gripping force matches a predetermined reference value.
以下、第３図を参照してこの制御の具体的な方法につい
て説明ずろ。A specific method of this control will be explained below with reference to FIG.
キＪＨ１，ｌ々ｌ−１’７−々ル昨す什ア 番道雷旧１
祷１１を始動すると、チャック爪がワークに当接するま
で誘導電動機１１はアイドル回転する。そして、チャッ
ク爪がワークを把持し始めると、皿バネ４２に力がかか
り皿バネ４２が変形し始めろ。これが第３図の時刻ｔＯ
〜ｔｌの間である。このアイドル期間における誘導電動
機１１の回転数が必要以上に高いと、回転系のイナーシ
ャによって皿バネ４２にインパクトを与え、微細な把持
力の調整が行いにくい。このため、作業能率の許す限り
アイドル回転数は低いほうが望ましい。従って、モータ
制御装置６８によって、誘導電動機１１への供給電流を
適宜に位相制御することにより、誘導電動機１１の回転
数を調整しなければならない。回転検出器１２はこのた
めに設けられたものである。Ki JH1, ll-1'7-l last time a Bando Rai old 1
When the motor 11 is started, the induction motor 11 rotates at idle until the chuck jaws come into contact with the workpiece. When the chuck jaws begin to grip the workpiece, force is applied to the disc spring 42 and the disc spring 42 begins to deform. This is the time tO in Figure 3.
~tl. If the rotational speed of the induction motor 11 during this idle period is higher than necessary, the inertia of the rotational system will impact the disc spring 42, making it difficult to finely adjust the gripping force. For this reason, it is desirable that the idle speed be as low as work efficiency allows. Therefore, the rotation speed of the induction motor 11 must be adjusted by appropriately controlling the phase of the current supplied to the induction motor 11 by the motor control device 68. The rotation detector 12 is provided for this purpose.
さて、時刻ｔ１にロードセル３６からの出力が発生する
と、ＣＰＵ６３はこれを検出して誘導電動機１１への供
給電流を一旦オフする（同図（Ｃ））。Now, when an output from the load cell 36 occurs at time t1, the CPU 63 detects this and temporarily turns off the current supplied to the induction motor 11 ((C) in the figure).
誘導電動機１１は時刻１１から時間Ｔａの間、イナーシ
ャによって回転し、時刻ｔ２に停止する。この時間Ｔａ
の量器バネ４２の変形が進み、ロードセル３６への加圧
力は、同図（ａ）に示すように若干増加する。The induction motor 11 rotates due to inertia for a time Ta from time 11, and stops at time t2. This time Ta
As the deformation of the meter spring 42 progresses, the pressure applied to the load cell 36 increases slightly, as shown in FIG.
誘導電動機１１停止後、時間Ｔｂ経過した時刻Ｌ３にＣ
ＰＵ６３は誘導電動機１１に再度？ｌｉ流を供給する。After stopping the induction motor 11, at time L3 when time Tb has elapsed, C
Is PU63 connected to induction motor 11 again? Supply li flow.
これによって、拘束トルクが発生し、ドローボルト３９
を徐々に牽引し、ロードセル３６が加圧される。そして
、ＣＰＵ６３はロードセル３６からのフィードバック信
号を照合しながら、チャックの把持力が基ｔ＄値になる
時刻ｔ４まで誘導電動機１１１．１７ｒｉ流を供給する
。この間、誘導電動機１１の拘束トルクの調整はモータ
制御装置６８が位相制御を行うことによって遂行される
。こうして、チャック把持力か所定の値になると、スピ
ンドル軸３０が回転されてワークの切削が行なわれ、こ
の間、ＣＰＵ６３はロードセル３６からの信号によって
、現在のチャック把持力を入出力装置６５に表示する。As a result, a restraining torque is generated and the draw bolt 39
is gradually pulled, and the load cell 36 is pressurized. Then, while checking the feedback signal from the load cell 36, the CPU 63 supplies the induction motor 111.17ri current until time t4 when the gripping force of the chuck reaches the base t$ value. During this time, adjustment of the locking torque of the induction motor 11 is performed by the motor control device 68 performing phase control. In this way, when the chuck gripping force reaches a predetermined value, the spindle shaft 30 is rotated and the workpiece is cut. During this time, the CPU 63 displays the current chuck gripping force on the input/output device 65 based on the signal from the load cell 36. .
以上のとおり、本実施例においては、ロードセル３６か
らの信号は次の様に利用される。As described above, in this embodiment, the signal from the load cell 36 is used as follows.
（１）締め付はモードにあっては、チャック把持力が所
定の設定値になるように、誘導電動機１１のアイドル回
転数および拘束トルクを適宜制御する。(1) In the tightening mode, the idle rotation speed and restraint torque of the induction motor 11 are appropriately controlled so that the chuck gripping force becomes a predetermined set value.
（２）スピンドル軸３０回転時にあっては、チャック把
持力を監視ずろ。(2) When the spindle shaft rotates 30 times, monitor the chuck gripping force.
なお、本実施例には次のような変形例が考えられる。Note that the following modifications can be considered to this embodiment.
（ｔ ）ｃ ｐ ｕにフロッピィディスク装置などの記
憶装置を接続して、加工データを記録することができろ
。(t) Can you connect a storage device such as a floppy disk device to the CPU and record processed data?
（２）他の自動装置と連動するように、インターフェイ
スを取ることができる。(2) It can be interfaced to work with other automatic devices.
（３）最適チャック把持力の追求により、この面でＣＡ
Ｍ（コンピュータ・エイデド・マニュファクヂャリング
）に発展させる可能性を秘めている。(3) By pursuing the optimal chuck gripping force, CA
It has the potential to develop into M (Computer Aided Manufacturing).
［発明の効果］
以上説明したように、この発明は、ロードセルによって
チャック把持力を常時検知するようにしたから、次のよ
うな効果を奏することができる。[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, since the chuck gripping force is constantly detected by the load cell, the following effects can be achieved.
（１）チャック把持力を無段階に調整することができる
。(1) Chuck gripping force can be adjusted steplessly.
（２）チャック把持力をリアルタイムで表示、確認する
ことができる。この結果、把持力の異常を即座に検出す
ることが可能となる。(2) Chuck gripping force can be displayed and confirmed in real time. As a result, it becomes possible to immediately detect abnormalities in gripping force.
第１図はこの発明の一実施例による電動式チャック装置
のアクチュエータユニットの構成を示す部分断面図、第
２図は同電動式チャック装置の電気的構成を示すブロッ
ク図、第３図は同電動式チャック装置の締め付はトルク
の調整動作を説明するためのタイムチャート、第４図は
従来の油圧式チャック装置の構成を示す断面図である。
１１・・・・・・誘導電動機、２５．２６・・・・・・
スプライン軸（駆動手段）、３５．３６・・・・・・ロ
ードセル、３８・・・・・・スクリューナツト、３９・
・・・・・ドローボルト（牽引軸）、４１．４２・・・
・・皿バネ（弾性部材）、５５・・・・・・リード線、
５６・・・・・・発光ダイオード、５８・・・・・・フ
ォトトランジスタ（以上５５，５６．５８は伝送手段）
、６３・・・・・・ＣＰＵ、６８・・・・・・モータ制
御装置（以上６３．６８は制御手段）。
第３図FIG. 1 is a partial sectional view showing the configuration of an actuator unit of an electric chuck device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the same electric chuck device, and FIG. The tightening of the hydraulic chuck device is a time chart for explaining the torque adjustment operation, and FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of a conventional hydraulic chuck device. 11...Induction motor, 25.26...
Spline shaft (driving means), 35.36...Load cell, 38...Screw nut, 39.
...Draw bolt (traction shaft), 41.42...
... disc spring (elastic member), 55 ... lead wire,
56...Light emitting diode, 58...Phototransistor (55, 56.58 are transmission means)
, 63...CPU, 68...Motor control device (63 and 68 above are control means). Figure 3
Claims (1)
向に往復動させることによりチャック爪を開閉するよう
にした電動式チャック装置において、前記牽引軸の外周
に螺合され、前記駆動手段によって回動されるスクリュ
ーナットと、前記スクリューナットの両端部に配置され
、前記牽引軸に力が加わったときに前記スクリューナッ
トの回転を抑止する一対の弾性部材と、前記各弾性部材
の端部に配置され、前記弾性部材の押圧力を検出するロ
ードセルと、このロードセルの出力信号を外部に伝送す
る伝送手段と、前記伝送手段の出力に基づいて前記電動
機への供給電流を制御する制御手段とを具備することを
特徴とする電動式チャック装置。In an electric chuck device in which the chuck jaws are opened and closed by reciprocating a traction shaft in the axial direction by a drive means using an electric motor as a drive source, the chuck jaws are screwed onto the outer periphery of the traction shaft and rotated by the drive means. a screw nut to be moved; a pair of elastic members disposed at both ends of the screw nut to suppress rotation of the screw nut when force is applied to the traction shaft; and a pair of elastic members disposed at the ends of each of the elastic members. and includes a load cell for detecting the pressing force of the elastic member, a transmission means for transmitting an output signal of the load cell to the outside, and a control means for controlling the current supplied to the electric motor based on the output of the transmission means. An electric chuck device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17270685A JPS6234708A (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | Electric chucking device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17270685A JPS6234708A (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | Electric chucking device |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33348988A Division JPH029521A (en) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | Electrically driven chucking device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6234708A true JPS6234708A (en) | 1987-02-14 |
| JPH0211362B2 JPH0211362B2 (en) | 1990-03-14 |
Family
ID=15946831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17270685A Granted JPS6234708A (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | Electric chucking device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6234708A (en) |
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Also Published As
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|---|---|
| JPH0211362B2 (en) | 1990-03-14 |
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