CN110382147B

CN110382147B - 卡盘机构

Info

Publication number: CN110382147B
Application number: CN201880017110.5A
Authority: CN
Inventors: 广本智也
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2038-04-03
Also published as: TW201841704A; US11045882B2; KR102501360B1; WO2018186409A1; US20190366448A1; JP7184755B2; TWI752211B; KR20190138634A; EP3556495A4; EP3556495A1; CN110382147A; JPWO2018186409A1

Abstract

在主爪(11)及顶爪(12)形成有彼此卡合的凸部(11A)及凹部(12A)，在主爪内设置有能够沿着轴向移动的活动销(20)、以及能够沿着径向移动的轴(30)，活动销以由轴的旋转而能够沿着轴向移动的方式卡合于轴，顶爪设置有能够插入活动销的销孔(12c)，通过轴的规定量的旋转，活动销被锁紧在插入销孔的第1位置或从销孔脱离的第2位置。

Description

卡盘机构

【技术领域】

本发明涉及一种夹持工作物(工件)的卡盘机构。

【背景技术】

夹持工件的卡盘机构具备以能够沿着径向移动的方式设置于卡盘主体的前表面的多个主爪、以及可装卸地安装于各主爪的前表面的顶爪。

专利文献1中公开了一种能够迅速地安装或者拆卸顶爪的卡盘机构。于是，如图10所示，所公开的卡盘机构在设置于卡盘主体100的前表面的主爪110及顶爪120分别形成有彼此卡合的凸部110A及凹部120A。凸部110A及凹部120A具有由圆锥体的一部分构成的侧面(圆锥面)，通过使顶爪120以圆锥体的中心轴为中心旋转，进行顶爪120的装卸。

于是，在凸部110A的圆锥面、凹部120A的圆锥面设置有能够使顶爪120旋转的间隙。因此，在将顶爪120安装于主爪110之后，若在没有夹持工件的状态下使卡盘机构旋转，顶爪120有可能从主爪110脱离而飞出。为了防止该情况发生，卡盘机构上设置有防止顶爪120相对于主爪110旋转的卡止手段。

具体而言，如图11所示，通过插入从主爪110的轴向外方侧形成的孔110B的定位销130嵌入形成于顶爪120的孔120B，防止顶爪120相对于主爪110旋转。此时，定位销130以利用设置于孔110B的弹簧140沿着轴向前方对其施力的状态嵌入孔120B。

并且，如图11所示，缺口销150插入从主爪110的径向外侧形成的孔110C，在定位销130上形成有与缺口销150卡合的倾斜槽130A。由此，通过压入缺口销150，使定位销130从孔120B脱离，能够将自由旋转的顶爪120从主爪110上卸下来。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开平1－306106号公报

【发明内容】

【发明要解决的问题】

在专利文献1所公开的卡盘机构中，防止顶爪120旋转的定位销130总是由弹簧140向顶爪120侧施力。因此，在拆卸或安装顶爪120时，为了维持定位销130从孔120B脱离的状态，需要持续推压缺口销150。

因此，在自动更换顶爪120时，需要用来持续推压缺口销150的装置(机器人)和用来更换顶爪120的装置(机器人)的2台装置(机器人)。因此，存在导入自动化时成本增加的问题。并且，在手动更换顶爪120时，需要同时进行持续推压缺口销150的作业和更换顶爪120的作业。因此，在作业性或安全性方面存在问题。此外，难以从缺口销150的推进量通过目测来确认定位销130是否处在从孔120B脱离的状态。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其主要目的在于，提供一种使顶爪的更换变得容易的卡盘机构，在所述卡盘机构中，在主爪及顶爪上形成有彼此卡合的凸部及凹部，通过使主爪或顶爪沿着所述凸部及所述凹部的圆锥面相对转动来进行顶爪的装卸。

【解决问题的手段】

本发明的卡盘机构具备卡盘主体、以可在径向移动的方式设置于卡盘主体的前表面的多个主爪、以及可装卸地安装于各个主爪的前表面的顶爪。主爪及顶爪分别在轴向对置的部位形成有彼此卡合的凸部及凹部，所述凸部及所述凹部具有由圆锥体的一部分构成的侧面。主爪内设置有能够沿着轴向移动的活动销、能够沿着径向移动的轴，活动销以由轴的旋转而能够沿着轴向移动的方式卡合于轴。顶爪设置有能够插入所述活动销的销孔，还具备锁紧机构，锁紧机构通过轴的规定量的旋转，将活动销分别锁紧在插在销孔的第1位置或者从销孔脱离的第2位置。

【发明的效果】

根据本发明的卡盘机构，其在主爪及顶爪形成有彼此卡合的凸部及凹部，通过使主爪或顶爪沿着凸部及凹部的圆锥面相对转动来进行顶爪的装卸，使顶爪的更换变得容易。

【附图说明】

图1是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的卡盘机构的结构的立体图。

图2是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的卡盘机构的结构的構剖面图。

图3是表示图2所示的卡盘机构中主爪及顶爪的构造的扩大剖面图。

图4是示意性地表示轴的结构的立体图。

图5是表示锁销卡合于第一槽的状态的放大图。

图6是表示在活动销从销孔脱离的状态下被锁紧的状态的示意图。

图7是示意性地表示本发明的变形例中轴及轴套的结构的部分剖面图。

图8是示意性地表示本发明的其他变形例中主爪及顶爪的结构的剖面图。

图9的(a)示意性地表示轴的结构的俯视图，图9的(b)是说明锁紧机构的立体图。

图10是表示现有的卡盘机构的剖面图。

图11是表示现有的卡盘机构中顶爪的卡止手段的结构的示意图。

【具体实施方式】

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。应予说明，本发明不限于以下的实施方式。并且，在不脱离本发明的效果的范围内，可进行适当改变。

图1及图2示意性地表示本发明的一个实施方式中的卡盘机构的结构的图，图1是立体图、图2是剖面图。应予说明，本实施方式的说明中，使与卡盘主体的旋转轴J平行的方向X为“轴向”，以旋转轴J为中心的半径方向Y为“径向”。

如图1所示，本实施方式中卡盘机构1具备卡盘主体10、以能够沿着径向移动的方式设置于卡盘主体10的前表面的多个(在本实施方式中为3个)主爪11、可装卸地安装于各主爪11的前表面的顶爪12。顶爪12的中央侧的端面形成有夹持工件的把握面12b。

如图2所示，卡盘主体10利用多个螺栓10a固定于工作机械(未图示)，以旋转轴J为中心旋转。

牵引螺帽(draw nut)70以能够沿着轴向移动的状态被容纳于卡盘主体10的内部。楔形柱塞90经柱塞80与牵引螺帽70卡合。楔形柱塞90形成有相对于轴向倾斜的楔部90A，主爪11的内部形成有与楔部90A嵌合的倾斜槽11b。由此，随着牵引螺帽70的轴向移动，楔形柱塞90以轴向移动，从而控制主爪11的径向的移动。

在本实施方式中，主爪11及顶爪12在轴向对置的部位分别形成有彼此卡合的凸部11A及凹部12A。凸部11A及凹部12A具有由圆锥体的一部分构成的侧面(圆锥面)11a、12a，使顶爪12以圆锥体的中心轴为中心旋转，从而能够进行顶爪12的装卸。

凸部11A的圆锥面11a、凹部12A的圆锥面12a之间形成有顶爪12刚好能够旋转的间隙。因此，在将顶爪12安装于主爪11之后，且在不夹持工件的状态下使卡盘机构1旋转时，为了防止顶爪12从主爪11脱离，卡盘机构1设置有防止顶爪12相对于主爪11旋转的卡止手段。

图3是示意性地表示图2所示的卡盘机构1中主爪11及顶爪12的结构的剖面图。

如图3所示，主爪11内设置有能够沿轴向移动的活动销20、能够沿径向移动的轴30。并且，顶爪12设置有能够插入活动销20的销孔12c。

如图4所示，轴30的外周形成有沿着径向(轴30的轴向)延伸的突条部30A。另一方面，活动销20的外周形成有与该突条部30A卡合的槽部(未图示)。即，活动销20卡合于轴30，以通过轴30的旋转能够沿轴向移动。由此，活动销20通过轴30的旋转动作而能够进出销孔12c。

并且，如图4所示，轴30的外周设置有沿着轴30的径向朝外突出的锁销30B。另一方面，主爪11内围着轴30的外周设置有轴套40，在轴套40的外周形成有第一槽40A及第二槽40B，所述第一槽40A与第二槽40B在沿着圆周方向且不在同一圆周上的位置(径向错开的位置)彼此隔着一定的距离。由此，通过使轴30旋转规定量，从而锁销30B与第一槽40A、或者第二槽40B卡合，其结果，活动销20被锁紧于插在销孔12c的第1位置、或者从销孔12c脱离的第2位置。

应予说明，于主爪11的径向外端部，利用螺栓42等将轴套40固定于主爪11。

这里，利用弹簧50以径向朝外(轴30的轴向)对轴30施力。由此，一边抵抗弹簧50的作用力而沿着径向朝内推进轴30，一边使其旋转规定量，从而活动销20被锁紧在第1位置(第一槽40A)、或者第2位置(第二槽40B)。

由此，在凸部11A与凹部12A彼此卡合的状态下，将活动销20在第1位置以插在销孔12c的状态锁紧，从而能够制止顶爪12相对于主爪11旋转移动。其结果，在将顶爪12安装于主爪11之后，且不夹持工件的状态下使卡盘机构旋转时，能够防止顶爪12从主爪11脱离。

图5是表示锁销30B卡合于第一槽440A的状态的放大图。这里，若设第一槽40A与第二槽40B的在径向错开的距离为D，则轴30的端部30C沿着主爪11的径向朝外突出的突出量在与锁销30B卡合的第一槽40A和第二槽40B相差距离D。由此，通过目测轴端部30C的突出量的变化，能够容易地确认活动销20的2个位置(插在销孔12c的第1位置、从销孔12c脱离的第2位置)。并且，由于突出量分2个阶段变化，因此能够利用感知器等可靠地检测突出量的变化。

以上所示的图3表示以下的状态：锁销30B卡合于第一槽40A，从而活动销20以插在销孔12c的状态被锁紧。另一方面，图6表示以下的状态：锁销30B卡合于第二槽40B，从而活动销20以从销孔12c脱离的状态被锁紧。

由于在锁销30B卡合于第一槽40A或第二槽40B的状态下，由弹簧50总是沿着径向朝外施力，因此只要不推压轴30而使其旋转，该锁紧机构会维持任一锁紧状态。于是，使锁销30B卡合于第二槽40B，从而能够维持着活动销20从销孔12c脱离的状态，拆卸或安装顶爪12。由此，无须持续推压轴30，即能够更换顶爪12，因此能够利用1台装置(机器人)就能够自动地进行顶爪12的更换。并且，在手动地进行顶爪12的更换时，无须同时进行持续推压轴30的作业、以及更换顶爪12的工序，因此能够提高作业性或安全性。

根据这里所揭示的卡盘机构具备锁紧机构，从而能够进行顶爪12的更换。其中，通过轴30的规定量的旋转，将活动销20分别锁紧在插在销孔12c的第1位置或者从销孔12c脱离的第2位置。

并且，利用弹簧50沿着径向朝外(轴30的轴向)对轴30施力，从而一边抵抗弹簧50的作用力而沿着径向朝内推进轴30，一边使其旋转规定量，以将活动销20锁紧在第1位置或者第2位置。

并且，在轴30的外周设置轴套40，在轴套40的外周且不在同一圆周上的位置隔着一定距离形成有第一槽40A和第二槽40B，使轴30旋转规定量，从而能够使设置于轴30的外周的锁销30B与第一槽40A或者第二槽40B卡合。由此，能够将活动销20锁紧在第1位置或第2位置。

通过这样的结构，使锁销30B卡合于第二槽40B，从而在维持着活动销20从销孔12c脱离的状态下，即能够进行顶爪12的更换。由此，无须持续推压轴30，也能够进行顶爪12的更换，因此利用1台装置(机器人)就能够自动地进行顶爪12的更换。并且，即使是在手动地进行顶爪12的更换时，无须同时进行持续推压轴30的工序、以及更换顶爪12的工序，因此能够提高操作性或安全性。

另外，轴30的端部于活动销20插在销孔12c的第1位置与活动销20从销孔12c脱离的第2位置，沿着主爪11的径向朝外突出的突出量不同，因此通过目测轴端部30C的突出量的变化，可容易地确认活动销20的2个位置。并且，由于突出量分2阶段变化，因此能够利用感知器等可靠地检测突出量的变化。

(变形例1)

如图3所示，即使由弹簧50沿着径向朝外对轴30施力，突出设置于轴30的外周的锁销30B也会被轴套40的包含第1及第二槽40A、40B的端面卡止，因此即使离心力沿着径向朝外起作用，也能够限制轴30从主爪11飞出。

然而，万一锁销30B出现破损等，则由于上述限制不起作用，因此会出现轴30从主爪11飞出的情况。

图7是示意性地表示具备防止这样的情况的机构的轴30及轴套40的结构的部分剖面图。

如图7所示，轴30在径向朝外的位置设置有外径为W₁的部位32A、外径为大于W₁的W₂的部位32B。并且，轴套40设置有与W₁内径几乎相同的部位41A、与W₂内径几乎相同的部位41B。通过这样的结构，即使万一锁销30B出现破损等情况，对于收到径向朝外的力的轴30，外径W₂的部位32B被轴套40的内径W₁的部位41A卡止，因此能够防止轴30从主爪11沿着径向朝外飞出。

(变形例2)

在上述的本实施方式，作为分别将活动销20锁紧在插在销孔12c的第1位置、或者从销孔12c脱离的第2位置的锁紧机构，如图3等表示了，在轴套40上形成第1及第二槽40A、40B(限制槽)，设置于轴30的外周的锁销30B卡合于该限制槽的结构，但不限于此，也可以采用其他锁紧机构。

图8及图9的(a)、(b)是表示本变形例中锁紧机构的一个例子的图。图8是示意性地表示主爪11及顶爪12的结构的剖面图，图9的(a)示意性地表示轴30的结构的俯视图，图9的(b)是说明锁紧机构的立体图。应予说明，在本变形例中，由于主爪11、顶爪12、活动销20等结构与上述实施方式中所示的结构相同，因此省略其说明。

如图8、及图9的(a)所示，本变形例的特征为不设置形成有限制槽的轴套40，在轴30形成限制槽。

如图9的(a)所示，本变形例中的轴30具有外径比其他部位更大的圆筒部30D，圆筒部30D的外周形成有第一槽31A和第二槽31B，所述第一槽31A和第二槽31B沿着周方向且不在同一圆周上的位置处彼此间隔着一定的距离。应予说明，与上述实施方式同样地，在轴30的外周形成有能够让活动销20沿着轴向移动的突条部30A。并且，在轴30的外周形成有槽部30E，O型环32嵌入于所述槽部30E。

如图8所示，在主爪11的后表面埋设有螺栓60，如图9的(b)所示，螺栓60的轴向端部卡合于形成在轴30的第一槽31A或第二槽31B。

由弹簧50沿着径向朝外(轴30的轴向)对轴30施力。另外，一边抵抗弹簧50的作用力而沿着径向朝内推进轴30，一边使轴30旋转规定量，从而使螺栓60的轴向端部卡合于第一槽31A或第二槽31B。由此，使轴30旋转规定量，从而能够将活动销20锁紧在插在销孔12c的第1位置、或从销孔12c脱离的第2位置。

应予说明，利用螺栓60来防止轴30从主爪11沿着径向朝外方飞出。

以上，利用优选实施例对本发明进行了说明，但以上所述并非限定事项，当然可以进行各种改变。例如，在上述实施方式中，将锁销30B设置为从轴30的外周的两个方向突出，也可以设置为从单个方向突出。当为前者时，由于第1及第二槽31A、31B设置于在轴套40的径向上对称的2个位置，因此能够使施加于锁销30B的荷载分散。由此，能够缩小锁销30B的外径。另一方面，当为后者时，只要在轴套40的外周的一个位置设置第1及第二槽31A、31B即可。

并且，在上述实施方式中，采用了在主爪11及顶爪12上分别形成有彼此互卡合的凸部11A及凹部12B的结构，但只要是使主爪11或顶爪12沿着凸部11A及凹部12A的圆锥面以周方向相对转动来进行顶爪12的装卸即可，因此不特别限定其结构。

并且，在上述变形例中，使用螺栓60作为与形成于轴30的第一槽31A或第二槽31B卡合的部件，但不限于此，例如也可以使用销等。

【符号的说明】

1 卡盘机构

10 卡盘主体

11 主爪

11A 凸部

11a 圆锥面

12 顶爪

12A 凹部

12a 圆锥面

12c 销孔

20 活动销

30 轴

30B 锁销

30C 轴端部

31A 第一槽

31B 第二槽

40 轴套

40A 第一槽

40B 第二槽

50 弹簧。

Claims

1.一种卡盘机构，具备卡盘主体、多个主爪、以及顶爪，其特征在于，

所述主爪以可沿着径向移动的方式设置于所述卡盘主体的前表面，

所述顶爪可装卸地安装于各个主爪的前表面，

所述主爪及所述顶爪分别在轴向对置的部位形成有彼此卡合的凸部及凹部，所述凸部及所述凹部具有由圆锥体的一部分构成的侧面，

在所述主爪内设置有能够沿着轴向移动的活动销、能够沿着径向移动的轴，所述活动销以由所述轴的旋转而能够沿着轴向移动的方式卡合于所述轴，由弹簧沿着径向朝外方对所述轴施力，

所述顶爪设置有能够插入所述活动销的销孔，

所述卡盘机构还具备锁紧机构，所述锁紧机构通过一边抵抗所述弹簧的作用力而沿着径向朝内推进所述轴，一边使所述轴旋转规定量，从而将所述活动销分别锁紧在插在所述销孔的第1位置或者从所述销孔脱离的第2位置。

2.根据权利要求1所述的卡盘机构，其特征在于，

所述轴的端部向所述主爪的径向朝外突出，

所述轴的端部在所述第1位置和所述第2位置的沿着所述主爪的径向朝外突出的突出量不同。

3.根据权利要求1或2所述的卡盘机构，其特征在于，

所述锁紧机构具备以围绕所述轴的外周的方式设置于所述主爪内的轴套、以及以朝外突出的方式设置于所述轴的外周的锁销，

在所述轴套的外周沿着周方向且不在同一圆周上的位置形成有第一槽及第二槽，所述第一槽与所述第二槽彼此隔着一定距离，

通过使所述轴旋转规定量，所述锁销卡合于所述第一槽或所述第二槽，从而所述活动销被锁紧在所述第1位置或所述第2位置。

4.根据权利要求1或2所述的卡盘机构，其特征在于，

在所述凸部及凹部彼此卡合的状态下，将所述活动销在所述第1位置以插在所述销孔的状态锁紧，从而制止所述顶爪相对于所述主爪旋转移动。

5.根据权利要求1或2所述的卡盘机构，其特征在于，

将所述活动销在所述第2位置以从所述销孔脱离的状态锁紧，使所述主爪或所述顶爪沿着所述凸部及凹部的侧面在周方向相对转动，从而进行所述顶爪的装卸。