JP5103225B2

JP5103225B2 - チャック装置

Info

Publication number: JP5103225B2
Application number: JP2008049722A
Authority: JP
Inventors: 昌和手塚; 均松浦; 龍一辰巳
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Koganei Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Koganei Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2009202321A

Description

本発明はチャック爪が設けられたフィンガーを有し、ワークを芯出しして把持するチャック装置に関する。

歯車等の被加工物を把持して搬送するためにチャック装置は、被加工物つまりワークを把持する複数の把持爪を有しており、それぞれの把持爪は電動モータや空気圧シリンダを駆動源として開閉動作を行う。歯車等のように外周面が円筒形状となったワークを芯出しして把持するチャック装置としては、３爪タイプがある。例えば、特許文献１に記載されるチャック装置は、モータ駆動されるカム板に取り付けられたワーク押圧爪とカム板により開閉駆動される２つのワーク把持爪とを有している。特許文献２に記載されたワークハンドは、それぞれ径方向に摺動自在に円板状ベースに装着される３つのチャックブロックを有し、チャックブロックは円板状ベースに対して回転自在に装着されたカム板を回転させることにより径方向に摺動され、カム板は電動モータにより駆動されるようになっている。特許文献３は、長方形のワークを把持するために、相互に接近離反する一対の第１のハンド部材と、この第１のハンド部材に対して直角方向に相互に接近離反移動する一対の第２のハンド部材とを有する電動ハンドを開示しており、対をなすそれぞれのハンド部材は別々の電動モータにより駆動される。
実開平５−２６２８７号公報実開昭６３−１５１２９０号公報特開２００６−３１２２１６号公報

一台のチャック装置により相互に外径が相違する複数種類のワークを把持し得るようにするには、把持爪の開閉移動範囲を長くすることが好ましいが、把持爪の開閉移動範囲を大きくするとチャック装置の大型化が避けられない。特に、把持爪をプレートに摺動させるように装着すると、ワークの径方向外方に把持爪が大きく迫り出すのでチャック装置を小型化することができない。さらに、ワークを把持して搬送するために使用されるチャック装置においては、把持爪によりワークを把持した状態を搬送終了まで保持する必要があるので、把持爪の駆動源として電動モータを使用した場合には搬送時には電動モータに通電して把持爪を把持状態に保持させる必要がある。

本発明の目的は外径が相違する複数種類のワークを把持する小型のチャック装置を提供することにある。

本発明のチャック装置は、それぞれ把持爪が設けられた３つのフィンガーによりワークを把持するチャック装置であって、前記フィンガーを揺動自在に支持する支持ピンがそれぞれ把持中心から同一距離に表面側に設けられ、背面側に筒体が突出して設けられた支持板と、それぞれの前記フィンガーに取り付けられた駆動ピンが前記支持板に前記支持ピンよりも径方向内側に形成された円弧状の切欠き部を貫通して係合するガイド孔を有する駆動部と前記筒体の外側に回動自在に嵌合される円筒部とを備えたカム部材と、前記カム部材を回動させる回動手段とを有し、前記支持ピンよりも径方向内側の前記駆動ピンを前記カム部材により回動させてそれぞれの前記フィンガーを前記支持ピンを中心に揺動させ、前記把持爪によりワークを把持することを特徴とする。

本発明のチャック装置においては、前記回動手段は、前記筒体の内部に軸方向に往復動自在に組み込まれる駆動軸と、前記筒体に形成された長孔を貫通して前記駆動軸に設けられるとともに、前記カム部材の前記円筒部に形成されたカム溝に係合する係合部材とを有し、前記駆動軸により前記カム部材を回動させることを特徴とする。

本発明のチャック装置によれば、支持板の表面側に３つのフィンガーを揺動自在に装着し、支持板に設けられた回動手段により駆動ピンを介してフィンガーを揺動させるようにしたので、把持爪が支持板の径方向外方に大きく迫り出すことがない。これにより、チャック装置を大型化することなく、所望の外径のワークを芯出ししつつ把持することができる。それぞれのフィンガーは同期して把持中心に向けて揺動運動し、把持爪が把持中心から最も離れた位置から最接近する位置の間の外径のワークであれば、相互に外径が相違した複数のワークを把持することができる。把持爪をワークに形成された孔の内周面に把持させるようにすれば、パイプや円筒等の中空孔を有するワークをも把持することができる。

回動手段は、支持板に設けられる筒体を有し、筒体内に組み込まれた駆動軸の軸方向移動を筒体の外側に装着されたカム部材の回動運動に変換してフィンガーを揺動させるようにしたので、チャック装置の径方向寸法を小さくすることができ、チャック装置の小型化を達成することができる。

駆動軸を空気圧シリンダのピストンロッドとして圧縮空気によりピストンロッドの軸方向移動をカム部材の回動運動に変換するようにすると、電動モータを駆動源とする場合よりもチャック装置を小型化することができる。また、空気圧シリンダを駆動源として把持爪によりワークを把持した状態のもとで空気圧シリンダに圧縮空気を供給し続けると、把持爪にはワークに対する締め付け力が加えられるので、ワークを確実に保持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるチャック装置を示す一部切欠き正面図であり、図２は図１の斜視図であり、図３は図１の平面図であり、図４は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図５は図１の底面図である。

このチャック装置は図１および図２に示されるように円板状の台座１１を有している。チャック装置によりワークを把持して搬送する場合には台座１１は搬送装置に取り付けられることになり、台座１１には図５に示されるように搬送装置に台座１１を取り付けるための複数の取付孔１２が形成されている。台座１１には支持板１３が３本の連結ロッド１４により台座１１に平行となって取り付けられている。図４に示されるように、支持板の中心Ｏは把持中心となっており、それぞれの連結ロッド１４は把持中心Ｏから同一距離となって円周方向には１２０度毎の等間隔に配置されている。なお、支持板１３は図４に示されるようにほぼ三角形となっているが円形としても良い。また、台座１１は板材に限られず、筐体としても良い。

支持板１３の表面側には３つのフィンガー１５がそれぞれ支持ピン１６を中心に揺動自在に装着されている。支持ピン１６は連結ロッド１４と同軸となって支持板１３に取り付けられ、フィンガー１５をその基端部で揺動自在に支持する。したがって、３つの支持ピン１６はそれぞれ把持中心Ｏから同一距離となるとともに、円周方向には１２０度置きとなって支持板１３に装着されている。それぞれのフィンガー１５の先端部には把持爪１７が支持板１３の前方に向けて突出して設けられており、ワークは３つの把持爪１７により把持されるようになっている。把持爪１７の内面は平坦な把持面となっており、把持面には網目状のローレット加工が施され、ワークをその外周面で把持したときにワークが把持爪１７から滑るのを防止している。図４においては、把持爪１７により把持される最大径のワークが符号Ｗ１で示され、最小径のワークが符号Ｗ２で示されており、把持爪１７はこれらの間を開閉移動する。

ワークとしてはその外周面で把持爪１７により把持されるタイプのみならず、パイプや筒体等のように孔を有するワークを把持爪１７により把持することができ、その場合には孔の内周面に把持爪１７の外面を当接させることになる。その場合には、把持爪１７の外周面を円弧形状にしてローレット加工を施すことが好ましい。

図１に示されるように支持板１３の背面側には筒体１８が一体に設けられている。筒体１８は支持板１３の背面に対して直角となって支持板１３から突出し先端が台座１１に接触しており、その中心軸Ｐは把持中心Ｏと同軸である。台座１１には空気圧シリンダ２１が取り付けられ、この空気圧シリンダ２１のピストンロッド２２は筒体１８内に突出して筒体１８の内部に組み込まれており、ピストンロッド２２は軸方向に往復動自在の駆動軸となっている。なお、筒体１８を支持板１３とは別部材により形成し、筒体１８を支持板１３と台座１１との間に固定するようにしても良い。

筒体１８の外側にはカム部材２３が回動自在に装着されている。カム部材２３は筒体１８に回転自在に嵌合される円筒部２３ａと、これの端部に一体に設けられた円形の駆動部２３ｂとを有している。ピストンロッド２２の先端部には係合ピン２４が係合部材として取り付けられており、係合ピン２４はピストンロッド２２を径方向に貫通して両端部がピストンロッド２２の外部に突出している。筒体１８には係合ピン２４が貫通する長孔２５が軸方向に延びて形成されており、長孔２５は筒体１８に相互に向き合うように２つ形成されている。ピストンロッド２２が軸方向に駆動されると係合ピン２４が長孔２５に案内され、ピストンロッド２２は回転することなく軸方向に往復動する。長孔２５の軸方向長さはピストンロッド２２の往復動ストロークに対応している。

カム部材２３の円筒部２３ａには螺旋形状のカム溝２６が形成されており、カム溝２６には係合ピン２４の端部が係合している。したがって、ピストンロッド２２が軸方向に移動すると、軸方向に移動する係合ピン２４がカム溝２６との係合によりカム部材２３は回動することになる。それぞれのフィンガー１５には駆動ピン２７が固定されており、駆動ピン２７は支持板１３に形成された切欠き部２９を貫通するとともに、フィンガー１５の背面からカム部材２３の駆動部２３ｂに向けて突出しており、駆動ピン２７は駆動部２３ｂに径方向に延びて形成されたガイド孔２８に係合している。

カム部材２３の駆動部２３ｂは円板形状となっているが、駆動部２３ｂをそれぞれガイド孔２８が形成された３つの帯状の部材により駆動部２３ｂを形成するようにしても良い。

図６はカム部材２３が組み付けられた支持板１３を示す平面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線断面図であり、図８は図６の矢印Ｃ方向の側面図である。

図６に示すように、支持板１３には連結ロッド１４が取り付けられる取付孔１４ａが３つ形成されており、この取付孔１４ａに支持ピン１６が取り付けられるようになっている。把持中心Ｏと支持ピン１６の中心を通る半径方向線をＲとし、ガイド孔２８の伸びる方向であるガイド方向線をＴとすると、ピストンロッド２２が後退限となった状態のもとでは、ガイド孔２８は半径方向線Ｒに対して角度α傾斜しており、この角度αは約３０度となっている。ピストンロッド２２が前進限位置となると、ガイド孔２８は図６に示す位置から反時計方向に２αの角度回動することになる。

このように半径方向線Ｒとガイド方向線Ｔとが角度を有しているので、カム部材２３が回動すると駆動ピン２７は円周方向に移動しながらガイド孔２８に案内されて径方向に移動する。これにより、３つのフィンガー１５は同期して支持ピン１６を中心に回動し、フィンガー１５の先端に設けられた把持爪１７は支持ピン１６を揺動中心とする円弧状の軌跡で揺動運動することになる。

カム部材２３が回動するとガイド孔２８は円周方向に移動し、駆動ピン２７も円周方向に移動しながら径方向に移動することになるので、駆動ピン２７と支持板１３との干渉を避けるために、支持板１３に形成された切欠き部２９は円弧状となっており、支持板１３にはそれぞれの駆動ピン２７に対応させて３つの切欠き部２９が形成されている。それぞれの切欠き部２９はガイド孔２８の円周方向の移動ストロークに対応する円周方向の長さ寸法と、ガイド孔２８の長さ寸法に対応する半径方向の幅寸法とを有している。したがって、駆動軸としてのピストンロッド２２が軸方向に移動すると、筒体１８に形成された長孔２５に案内されて軸方向に移動する係合ピン２４がカム部材２３を回動し、駆動ピン２７を介してフィンガー１５が支持ピン１６を中心に揺動することになる。このように、筒体１８と、カム部材２３とにより回動手段が構成される。

図１に示されるように、円筒部２３ａの外側には円筒形状のカバー部材３１が取り付けられており、カバー部材３１には係合ピン２４を取り付けるための貫通孔３２が形成されている。貫通孔３２からピストンロッド２２に形成された取付孔に係合ピン２４を取り付けた後にカバー部材３１を回転させると、係合ピン２４の端面はカバー部材３１により覆われて係合ピン２４の抜けが防止される。カバー部材３１により係合ピン２４の端面が覆われた状態のもとでカバー部材３１をカム部材２３に固定するためにカバー部材３１には止めねじ３３が設けられている。

空気圧シリンダ２１にはピストンロッド２２が取り付けられるピストンにより前進用の圧力室と後退用の圧力室とが形成されており、図１に示されるように前進用の圧力室に連通する給排ポート３４ａと後退用の圧力室に連通する給排ポート３４ｂとが空気圧シリンダ２１に形成されている。したがって、給排ポート３４ａから圧縮空気を前進用の圧力室に供給するとピストンロッド２２は前進移動され、給排ポート３４ｂから圧縮空気を後退用の圧力室に供給すると、図１に示すようにピストンロッド２２は後退限位置に駆動される。

歯車等の外周面が円形となったワークを芯出しして把持するには、まず、図１に示すようにピストンロッド２２が後退限位置となった状態のもとでチャック装置をワークに接近させることにより、ワークを３つの把持爪１７の中に入り込ませる。次いで、給排ポート３４ａから前進用の圧力室に圧縮空気を供給すると、ピストンロッド２２は筒体１８内を支持板１３に向けて前進移動する。これにより、係合ピン２４が長孔２５に案内されてピストンロッド２２とともに移動すると、係合ピン２４とカム溝２６との係合によりカム部材２３は回動される。

ガイド孔２８が半径方向に延びて半径方向線Ｒとガイド方向線Ｔとが鋭角となっており、カム部材２３が回動してガイド孔２８が移動すると駆動ピン２７は円周方向に移動しながら把持中心Ｏに向けて移動する。これにより、ワークは３つの把持爪１７により外周面の３点から把持力を受けることになり、ワークの中心が支持板１３の把持中心Ｏに一致した状態でワークは把持される。

図９は把持爪１７の移動軌跡を示す平面図である。図９においては把持爪１７が把持中心Ｏから最も離れた状態が実線で示されており、このときにはピストンロッド２２は後退限位置となっている。把持爪１７を把持中心Ｏに向けて接近させる際には、ピストンロッド２２を前進移動させてカム部材２３を図９において反時計方向に回動させる。カム部材２３の回動によりガイド孔２８が回動してフィンガー１５は支持ピン１６を中心として円弧状の軌跡となって揺動する。このように、ワークの把持および把持解除の際には、フィンガー１５は円弧状の軌跡で揺動するので、最大径のワークＷ１を把持する際にも、支持板１３の径方向外方に把持爪１７が大きく迫り出すことが防止される。これにより、チャック装置の小型化を達成しつつ、小径のワークのみならず大径のワークをも把持することができる。把持することができるワークの外径は、最大径と最小径の間の寸法であれば、どのような外径のワークでも把持することができる。

このチャック装置によりワークを把持しながら搬送する場合には、空気圧シリンダ２１の前進用の圧力室に圧縮空気を供給した状態を保持する。これにより、圧力室内の圧縮空気により搬送過程において常に把持爪１７にはワークに対する締め付け力が加えられ、ワークの落下を防止しつつワークを確実に把持することができる。しかも、空気圧シリンダ２１を駆動源とすると、チャック装置を大型化させることなく、ワークに対して所望の締結力を保持することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、空気圧シリンダ２１のピストンロッド２２を駆動軸としており、空気圧によりカム部材２３を回動させるようにしているが、電動モータの回転軸に駆動されるナットを駆動軸として電動モータによりカム部材を駆動するようにしても良い。また、図１に示されるチャック装置においては、筒体１８とカム部材２３とにより駆動ピン２７を回動させる駆動手段が構成され、駆動軸としてのピストンロッド２２の直線往復動をカム部材２３の回動運動に変換するようにしているが、空気圧で駆動されるピストンタイプのロータリアクチュエータやベーンタイプのロータリアクチュエータを回動手段として、支持板２３に設け、直接駆動ピン２７を駆動するようにしても良い。

本発明の一実施の形態であるチャック装置を示す一部切欠き正面図である。図１の斜視図である。図１の平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１の底面図である。カム部材が組み付けられた支持板を示す平面図である。図６のＢ−Ｂ線断面図である。図６の矢印Ｃ方向の側面図である。把持爪の移動軌跡を示す平面図である。

符号の説明

１１台座
１２取付孔
１３支持板
１４連結ロッド
１５フィンガー
１６支持ピン
１７把持爪
１８筒体
２１空気圧シリンダ
２２ピストンロッド（駆動軸）
２３カム部材
２３ａ円筒部
２３ｂ駆動部
２４係合ピン（係合部材）
２５長孔
２６カム溝
２７駆動ピン
２８ガイド孔
３１カバー部材
３２貫通孔
３３止めねじ
３４ａ，３４ｂ給排ポート

Claims

それぞれ把持爪が設けられた３つのフィンガーによりワークを把持するチャック装置であって、
前記フィンガーを揺動自在に支持する支持ピンがそれぞれ把持中心から同一距離に表面側に設けられ、背面側に筒体が突出して設けられた支持板と、
それぞれの前記フィンガーに取り付けられた駆動ピンが前記支持板に前記支持ピンよりも径方向内側に形成された円弧状の切欠き部を貫通して係合するガイド孔を有する駆動部と前記筒体の外側に回動自在に嵌合される円筒部とを備えたカム部材と、
前記カム部材を回動させる回動手段とを有し、
前記支持ピンよりも径方向内側の前記駆動ピンを前記カム部材により回動させてそれぞれの前記フィンガーを前記支持ピンを中心に揺動させ、前記把持爪によりワークを把持することを特徴とするチャック装置。
請求項１記載のチャック装置において、前記回動手段は、前記筒体の内部に軸方向に往復動自在に組み込まれる駆動軸と、前記筒体に形成された長孔を貫通して前記駆動軸に設けられるとともに、前記カム部材の前記円筒部に形成されたカム溝に係合する係合部材とを有し、前記駆動軸により前記カム部材を回動させることを特徴とするチャック装置。
請求項２記載のチャック装置において、前記駆動軸は空気圧シリンダのピストンロッドであることを特徴とするチャック装置。