JP6628076B2

JP6628076B2 - チャック装置

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Publication number: JP6628076B2
Application number: JP2015130902A
Authority: JP
Inventors: 耕二原; 康一郎石橋
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2020-01-08
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: US20170001245A1; TW201703920A; DE102016111324A1; US10183335B2; CN106312669B; CN106312669A; JP2017013161A; TWI687278B; KR20170003477A; KR102395638B1

Description

本発明は、開閉可能な把持部によってワークを把持するチャック装置に関する。

従来から、例えば、工作機械の軸部等の先端に取り付けられ、一対のチャック部材からなる把持部の開閉動作を圧力流体や電気信号の供給作用下に行うことにより、種々の部品等のワークを把持するチャック装置が知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。この種のチャック装置において、チャック部材は、チャック装置のボディに対して可動に設けられている。

特開２００８−１７３６９２号公報

ところで、チャック部材の動きの円滑性を好適に維持するために、ボディとチャック部材との摺動部や、チャック部材を動かすための機構部に塵埃や水分等が入り込むことを防止するためのカバー部材（保護カバー）を設けることが考えられる。この場合、カバー部材は、チャック部材の動きを妨げることなくチャック部材とカバー部材との間からの塵埃や水分等の進入を防止することが望ましい。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、カバー部材によって塵埃や水分等の進入を好適に防止することができる構造を備えたチャック装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、ボディと、前記ボディに支持された一対のチャック部材を有する開閉可能な把持部とを備え、少なくとも一方の前記チャック部材が前記ボディに対して可動であり、前記把持部によりワークを把持するチャック装置であって、前記チャック部材のフィンガ部が挿通された挿通孔と、前記挿通孔を囲み前記フィンガ部に当接するシール部とを有し、前記チャック部材の基部を覆うように前記ボディに取り付けられ、前記チャック部材の変位に追従するように弾性変形可能なカバー部材と、前記シール部を前記フィンガ部に押し付ける押え部材と、をさらに備え、前記押え部材は、周方向に並べられた複数の押圧部を有し、前記複数の押圧部と前記フィンガ部との間に前記シール部が嵌合していることを特徴とする。

上記のように構成されたチャック装置によれば、カバー部材のシール部が押え部材によってフィンガ部に押さえ付けられる。このため、把持部の開閉動作のためにチャック部材が変位する際、シール部とフィンガ部との間に隙間が生じることを防止することができる。よって、良好なシール性が得られ、カバー部材の防塵・防水機能を好適に発揮することができる。また、この構成によれば、チャック装置の組立工程において、押え部材とフィンガ部との間にカバー部材のシール部を嵌め込む際に、複数の押圧部が僅かに弾性変形するため、組み付けがしやすい。

上記のチャック装置において、前記押え部材は、前記フィンガ部を囲む環状に形成されており、前記押え部材と前記フィンガ部との間に前記シール部が弾性圧縮状態で挟まれているとよい。

このように構成すると、環状の押え部材により、シール部に対する「潰し」の作用下にシール部がフィンガ部とよく密着するので、一層良好なシール性が得られる。

また、本発明は、ボディと、前記ボディに支持された一対のチャック部材を有する開閉可能な把持部とを備え、少なくとも一方の前記チャック部材が前記ボディに対して可動であり、前記把持部によりワークを把持するチャック装置であって、前記チャック部材のフィンガ部が挿通された挿通孔と、前記挿通孔を囲み前記フィンガ部に当接するシール部とを有し、前記チャック部材の基部を覆うように前記ボディに取り付けられ、前記チャック部材の変位に追従するように弾性変形可能なカバー部材と、前記シール部を前記フィンガ部に押し付ける押え部材と、をさらに備え、前記押え部材は、前記カバー部材の内側に配置されていることを特徴とする。

この構成により、押え部材を省スペースで配置することができるとともに、押え部材の脱落を確実に防止することができる。

上記のチャック装置において、前記押え部材は、前記カバー部材の外側に配置されているとよい。

この構成により、押え部材の組み付けの際に、カバー部材の外側から押え部材を簡単に取り付けることができる。

上記のチャック装置において、前記一対のチャック部材のうち他方のチャック部材も前記ボディに対して可動であり、前記カバー部材には、前記他方のチャック部材に対応する挿通孔及びシール部がさらに形成されており、前記他方のチャック部材に対応する押え部材をさらに備えるとよい。

この構成により、一対のチャック部材の両方が動くことによりワークを把持するチャック装置において、シール部とフィンガ部との間に隙間が生じることを有効に防止し、カバー部材の防塵・防水機能を好適に発揮できる。

本発明のチャック装置によれば、カバー部材によって塵埃や水分等の進入を好適に防止することができる。

本発明の実施形態に係るチャック装置の斜視図である。図１に示したチャック装置の分解斜視図である。図１に示したチャック装置の断面図である。変形例に係るチャック装置の斜視図である。図４に示したチャック装置の断面図である。

以下、本発明に係るチャック装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１〜図３において、チャック装置１０は、シリンダ孔１３が形成されたボディ１２と、シリンダ孔１３の軸線ａに沿う方向（以下、「軸方向という」）に変位可能にボディ１２の内部に配置されたピストン１４と、レバー１６を介してピストン１４に連動する一対のチャック部材２０を有する開閉動作可能な把持部１８とを備える。このチャック部材２０は、さらに、把持部１８の根元部側を覆うとともにボディ１２に取り付けられたカバー部材２２と、チャック部材２０とカバー部材２２との間のシール性を確保するための押え部材２４とを備える。

図３に示すように、ボディ１２の側面には、シリンダ孔１３の内部に対する圧力流体（例えば、圧縮エア）の供給・排出を行うための第１ポート２７及び第２ポート２８が開口している。

このシリンダ孔１３には、開口した一端部側にキャップ３０が嵌合され、該キャップ３０でシリンダ孔１３が閉塞されることによってボディ１２内に圧力室１５が形成されている。キャップ３０の外周面に装着された環状のシール部材３２がシリンダ孔１３の内周面に当接することにより、シリンダ孔１３内の気密が保持されている。また、シリンダ孔１３の内周面に装着された係止リング３４によって、キャップ３０がシリンダ孔１３に対して保持されている。

第１ポート２７及び第２ポート２８は、ボディ１２の軸方向に所定間隔離間して設けられている。第１ポート２７がピストン１４の一端面側に連通し、第２ポート２８がピストン１４の他端面とキャップ３０との間に連通している。なお、第１ポート２７及び第２ポート２８は、図示しない圧力流体供給源に接続されている。

ボディ１２のキャップ３０が配置された側とは反対側の端部にはベース部３６が設けられ、当該ベース部３６に、把持部１８を可動に支持する支持部材３９が固定されている。支持部材３９には、把持部１８を構成する一対のチャック部材２０が変位自在に案内されるレール溝３８が形成されている。これらのレール溝３８は、シリンダ孔１３の軸線ａと略直交する方向に沿って延在している。

なお、図示例のボディ１２では、ベース部３６は、ピストン１４を収容する部分であるシリンダ部３５と一体成形されているが、変形例においては、シリンダ部３５とベース部３６とは別部品により形成されていてもよい。

ピストン１４は、ボディ１２内の圧力室１５を第１室１５ａと第２室１５ｂとに仕切るピストン本体部４０と、このピストン本体部４０に対して縮径するとともにピストン本体部４０から把持部１８側に突出するロッド部４２とを有する。

ピストン本体部４０の外周部には環状溝４４が形成されており、当該環状溝４４に環状のピストンパッキン４６が装着されている。このピストンパッキン４６がシリンダ孔１３の内周面に全周に亘って密着していることにより、ピストン本体部４０によって軸方向に仕切られた第１室１５ａと第２室１５ｂとの間の気密が好適に保持される。ピストン本体部４０の把持部１８とは反対側の面は、キャップ３０と対向している。

また、ピストン本体部４０の外周面には、ピストンパッキン４６に隣接して磁石４８が配設されている。磁石４８の磁気を図示しない位置検出センサで検知することにより、ピストン本体部４０の軸方向の位置が確認される。

ロッド部４２は、シリンダ孔１３に対して縮径したロッド孔５０に挿通されている。ロッド孔５０の内周面に設けられたロッドパッキン５２がロッド部４２の外周面に当接している。ロッド部４２の根元には、例えば、ゴム等の弾性材料からなるダンパ５３が装着されている。これにより、ピストン１４が把持部１８側に向かって変位してシリンダ孔１３の端部を形成する壁に当接する際の衝撃が緩衝される。

ロッド部４２には、当該ロッド部４２に設けられたピン５４を介して一対のレバー１６が回動自在に係合している。各レバー１６は、略Ｌ字状に形成されており、ロッド部４２と係合する第１端部５６と、チャック部材２０と係合する第２端部５８とを有する。また、各レバー１６は、その略中央部にて、ボディ１２に設けられた一対のリンクピン６２を介してボディ１２に回動自在に軸支されている。各レバー１６の第１端部５６に形成された切欠部６４が、ロッド部４２の端部に設けられたピン５４に係合している。

また、各レバー１６は、リンクピン６２に支持された部位から第２端部５８側に向かって徐々に細くなるように形成され、第２端部５８がチャック部材２０の後述する基部６６に軸支されている。これにより、一対のレバー１６は、ロッド部４２の軸方向に沿った変位に伴って、リンクピン６２を介して第２端部５８側が互いに接近又は離間するように回動変位する。

把持部１８は、ボディ１２に対して可動な一対のチャック部材２０を有する。本実施形態において、各チャック部材２０は、レール溝３８に沿う方向（軸線ａに垂直な方向）に変位可能にボディ１２に支持されている。具体的に、各チャック部材２０は、レール溝３８にガイドされるブロック状の基部６６と、基部６６からボディ１２とは反対側に突出したフィンガ部６８とを有する。

基部６６の側面には、チャック部材２０の可動方向に沿って延在する溝部７０がそれぞれ形成されおり、溝部７０に複数のボール７２が一直線状に配置されている。基部６６の両端面（チャック部材２０の可動方向の両側の端面）に装着されたエンドプレート７４によってボール７２が溝部内に保持されている。また、基部６６に形成された溝部７０とベース部３６に形成されたレール溝３８との間にボール７２が保持されている。このような構成により、チャック部材２０がレール溝３８に沿って変位する際の変位抵抗が軽減され、チャック部材２０がその可動方向に円滑に変位することができる。

各チャック部材２０の基部６６のレバー１６側の面には、レバー１６の第２端部５８が嵌合状態で係合する係合溝７６が設けられている。レバー１６の第２端部５８は係合溝７６内で回動可能に係合している。

基部６６は、カバー部材２２によって覆われている。すなわち、基部６６は、カバー部材２２の内部に収容されている。一方、フィンガ部６８の根元部６９は、カバー部材２２を貫通しており、フィンガ部６８の、ワークを把持する自由端部側は、カバー部材２２の外側に露出している。本実施形態の場合、カバー部材２２を貫通するフィンガ部６８の根元部６９は、円形の断面形状を有する。

カバー部材２２は、全体がゴム材やエラストマー材等の弾性部材からなり、一対のチャック部材２０の基部６６を覆う状態でボディ１２に取り付けられている。本実施形態において、カバー部材２２は、平面視で略長方形状を呈している。具体的に、カバー部材２２は、チャック部材２０のフィンガ部６８が挿通された２つの挿通孔８０が形成された主壁８２と、この主壁８２の周縁部からボディ１２側に向かって延出し、ボディ１２のベース部３６に気密に固定された側壁８４とを有する。

チャック部材２０の可動方向に沿ってカバー部材２２が容易に弾性変形できるように、主壁８２には、間隔を置いて複数の溝８６が形成されている。複数の溝８６によって、断面波形状の蛇腹部８８が形成されている。蛇腹部８８は、カバー部材２２における２つの挿通孔８０の間の部分、及び、２つの挿通孔８０の外側の部分に設けられている。このようにカバー部材２２が構成されているので、カバー部材２２は、把持部１８の開閉のためにチャック部材２０が動く際にチャック部材２０の変位に追従するように弾性変形可能となっている。

カバー部材２２に設けられた２つの挿通孔８０は、フィンガ部６８（根元部６９）が貫通している部分であり、本実施形態の場合、フィンガ部６８の根元部６９の形状に適合する円形孔とされている。カバー部材２２における２つの挿通孔８０を囲む各部分は、各フィンガ部６８の外周面に当接する環状のシール部９０を構成している。シール部９０の内周面は、全周に亘ってフィンガ部６８（根元部６９）の外周面に当接している。

側壁８４の主壁８２とは反対側の端部８４ａには、内側に突出し且つ側壁８４に沿って周回する突状部８３が形成されている。この突状部８３は、ベース部３６の外周面に形成された溝部３７に嵌合している。また、側壁８４の端部８４ａは、ネジ７７によってベース部３６に固定された固定部材７８ａ〜７８ｄによって、ベース部３６に押さえ付けられている。これにより、端部８４ａがベース部３６に対して気密に固定されている。

押え部材２４は、カバー部材２２のシール部９０をチャック部材２０のフィンガ部６８に押し付けている。このような押え部材２４は、把持部１８が開閉するためにチャック部材２０がボディ１２に対して変位する際にも実質的な変形（弾性的な伸び）が生じないことによって、シール部９０を全周に亘ってフィンガ部６８に押え付けることができる。このような機能を実現するため、押え部材２４は、硬質材料（例えば、硬質樹脂、金属等）によって構成されるのがよい。

具体的に、押え部材２４は、フィンガ部６８を囲む環状に形成されており、押え部材２４とフィンガ部６８との間にシール部９０が弾性圧縮状態で挟まれている。

図２及び図３に示すように、本実施形態の場合、押え部材２４は、円環状のリング部９２と、リング部９２から突出するとともに周方向に間隔を置いて並べられた複数の押圧部９４を有する。各押圧部９４は、円弧状に形成されている。シール部９０は、複数の押圧部９４とフィンガ部６８との間に圧入状態で嵌合している。すなわち、シール部９０は、複数の押圧部９４によってフィンガ部６８側に押圧されており、その押圧力によってシール部９０は径方向に弾性的に圧縮された状態（押し潰された状態）になっている。これにより、シール部９０の内周面は全周に亘ってフィンガ部６８（根元部６９）の外周面に密着している。

また、図３に示すように、本実施形態において、シール部９０は、主壁８２からカバー部材２２の内側（チャック部材２０の基部６６側）に向かって突出しており、押え部材２４は、カバー部材２２の内側で、シール部９０を囲むように配置されている。また、押え部材２４は、チャック部材２０の基部６６とカバー部材２２の主壁８２との間に配置されている。

次に、チャック装置１０の作用及び効果について説明する。

図示しない圧力流体供給源から第１ポート２７を介してボディ１２の第１室１５ａに圧力流体を供給すると、ピストン１４が把持部１８から離間する方向へと変位する。このピストン１４の変位に伴って、ピストン１４のロッド部４２に係合された一対のレバー１６の第１端部５６がそれぞれピストン本体部４０側へと引っ張られる。なお、この場合、第２ポート２８は大気開放状態としておく。

これにより、一対のレバー１６がそれぞれリンクピン６２を支点として第２端部５８が互いに接近する方向へと回動し、当該第２端部５８が係合された一対のチャック部材２０が互いに接近する方向へと変位する。この際、フィンガ部６８が挿通されたカバー部材２２は、チャック部材２０の変位に追従して弾性変形することにより、シール部９０及び押え部材２４もチャック部材２０と一緒に変位する。そして、このように動く把持部１８の一対のチャック部材２０によって、図示しないワークが所定の圧力で把持される。

一方、把持部１８によるワークの把持を解除する場合には、図示しない切換弁の切換作用下に第１室１５ａに供給されていた圧力流体を第２ポート２８を介して第２室１５ｂに供給する。この場合、第１ポート２７は大気開放状態としておく。これにより、第２室１５ｂに導入された圧力流体の押圧作用下にピストン１４が把持部１８側に向かって変位する。

そして、ピストン１４の変位に伴って、ロッド部４２に係合された一対のレバー１６がそれぞれリンクピン６２を支点として第２端部５８が互いに離間する方向へと回動する。そのため、レバー１６の係合された一対のチャック部材２０が互いに離間する方向へと変位する。この際、フィンガ部６８が挿通されたカバー部材２２は、チャック部材２０の変位に追従して弾性変形することにより、シール部９０及び押え部材２４もチャック部材２０と一緒に変位する。そして、このような一対のチャック部材２０の動作に伴って、ワークの把持が解除される。

この場合、上記のように構成されたチャック装置１０によれば、カバー部材２２のシール部９０が押え部材２４によってフィンガ部６８に押さえ付けられている。このため、把持部１８の開閉動作のためにチャック部材２０が変位する際、シール部９０とフィンガ部６８との間に隙間が生じることを防止することができる。よって、良好なシール性が得られ、カバー部材２２の防塵・防水機能を好適に発揮することができる。

ここで、仮に、チャック装置１０において押え部材２４が設けられていない場合、把持部１８の開閉動作のためにチャック部材２０が変位する際、シール部９０において弾性的な伸びが生じることにより、シール部９０とフィンガ部６８との間に隙間が生じる可能性がある。押え部材２４が設けられていない場合、シール部９０をフィンガ部６８に当接させようとする力は、シール部９０自体の弾力性に基づく張力のみだからである。これに対し、押え部材２４を備えたチャック装置１０によれば、カバー部材２２のシール部９０が押え部材２４によってフィンガ部６８に押さえ付けられて弾性圧縮状態とされる。これによって、チャック部材２０の変位時においてもシール部９０とフィンガ部６８との密着状態が維持されるため、シール部９０とフィンガ部６８との間に隙間が生じることがない。

特に、本実施形態の場合、押え部材２４は、フィンガ部６８を囲む環状に形成されており、押え部材２４とフィンガ部６８との間にシール部９０が弾性圧縮状態で挟まれている。このように構成されているため、環状の押え部材２４により、シール部９０に対する「潰し」の作用下にシール部９０がフィンガ部６８とよく密着するので、一層良好なシール性が得られる。

また、本実施形態の場合、押え部材２４は、周方向に並べられた複数の押圧部９４を有し、複数の押圧部９４とフィンガ部６８との間にシール部９０が嵌合している。この構成によれば、チャック装置１０の組立工程において、押え部材２４とフィンガ部６８との間にカバー部材２２のシール部９０を嵌め込む際に、複数の押圧部９４が僅かに弾性変形するため、組み付けがしやすい。

さらに、本実施形態の場合、押え部材２４は、カバー部材２２の内側に配置されているため、押え部材２４を省スペースで配置することができるとともに、押え部材２４の脱落を防止することができる。

また、本実施形態の場合、一対のチャック部材２０の両方がボディ１２に対して可動であるとともに、シール部９０の各々に押え部材２４が取り付けられている。このため、一対のチャック部材２０の両方が動くことによりワークを把持するチャック装置１０において、シール部９０とフィンガ部６８との間に隙間が生じることを有効に防止し、カバー部材２２の防塵・防水機能を好適に発揮できる。

図４及び図５に示す変形例に係るチャック装置１０ａにおいて、押え部材２４ａは、カバー部材２２の外側に配置されている。この場合、カバー部材２２において、フィンガ部６８の根元部６９を囲むシール部９０ａは、主壁８２から基部６６とは反対側に向かって突出している。また、押え部材２４ａは、環状に形成され、カバー部材２２の外側でシール部９０ａを囲むように配置され、シール部９０ａをフィンガ部６８に押し付けている。なお、シール部９０ａが押え部材２４ａとフィンガ部６８との間に弾性圧縮状態で挟まれており、押え部材２４ａがシール部９０ａの外側にしっかりと嵌っている状態であるため、押え部材２４ａはカバー部材２２及びフィンガ部６８から脱落しにくい。

このような変形例に係るチャック装置１０ａによれば、押え部材２４ａの組み付けの際に、カバー部材２２の外側から押え部材２４ａを簡単に取り付けることができる。

なお、チャック装置１０、１０ａにおいて、一対のチャック部材２０は、それぞれ支点を中心に回動可能にボディ１２に支持されていてもよい。

チャック装置１０、１０ａにおいて、一対のチャック部材２０のうち一方のチャック部材２０のみがボディ１２に対して可動であり、他方のチャック部材２０はボディ１２に対して可動でなくてもよい。すなわち、把持部１８は、一方のチャック部材２０のみをボディ１２に対して動かすことによりワークを把持する構成であってもよい。

チャック装置１０、１０ａにおいて、チャック部材２０を動かす駆動機構の動力源としては、流体圧シリンダ（ピストン１４及びシリンダ部３５）に代えて、電気エネルギーによって駆動するアークチュエータ（電動モータ等）が採用されてもよい。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

１０、１０ａ…チャック装置１２…ボディ
１４…ピストン１８…把持部
２０…チャック部材２２…カバー部材
２４、２４ａ…押え部材６８…フィンガ部
８０…挿通孔９０、９０ａ…シール部
９４…押圧部

Claims

ボディと、前記ボディに支持された一対のチャック部材を有する開閉可能な把持部とを備え、少なくとも一方の前記チャック部材が前記ボディに対して可動であり、前記把持部によりワークを把持するチャック装置であって、
前記チャック部材のフィンガ部が挿通された挿通孔と、前記挿通孔を囲み前記フィンガ部に当接するシール部とを有し、前記チャック部材の基部を覆うように前記ボディに取り付けられ、前記チャック部材の変位に追従するように弾性変形可能なカバー部材と、
前記シール部を前記フィンガ部に押し付ける押え部材と、をさらに備え、
前記押え部材は、周方向に並べられた複数の押圧部を有し、
前記複数の押圧部と前記フィンガ部との間に前記シール部が嵌合している、
ことを特徴とするチャック装置。
ボディと、前記ボディに支持された一対のチャック部材を有する開閉可能な把持部とを備え、少なくとも一方の前記チャック部材が前記ボディに対して可動であり、前記把持部によりワークを把持するチャック装置であって、
前記チャック部材のフィンガ部が挿通された挿通孔と、前記挿通孔を囲み前記フィンガ部に当接するシール部とを有し、前記チャック部材の基部を覆うように前記ボディに取り付けられ、前記チャック部材の変位に追従するように弾性変形可能なカバー部材と、
前記シール部を前記フィンガ部に押し付ける押え部材と、をさらに備え、
前記押え部材は、前記カバー部材の内側に配置されていることを特徴とするチャック装置。
請求項１又は２記載のチャック装置において、
前記押え部材は、前記フィンガ部を囲む環状に形成されており、
前記押え部材と前記フィンガ部との間に前記シール部が弾性圧縮状態で挟まれてい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、
前記押え部材は、前記カバー部材の外側に配置されていることを特徴とするチャック装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のチャック装置において、
前記一対のチャック部材のうち他方のチャック部材も前記ボディに対して可動であり、
前記カバー部材には、前記他方のチャック部材に対応する挿通孔及びシール部がさらに形成されており、
前記他方のチャック部材に対応する押え部材をさらに備えることを特徴とするチャック装置。