JP2000296491A

JP2000296491A - チャックユニット

Info

Publication number: JP2000296491A
Application number: JP11104281A
Authority: JP
Inventors: Junji Morikawa; 潤司森川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】チャックユニット自身を大型化させないで、
そのチャックユニットの拡開寸法を大きくする。【解決手段】本発明に係るチャックユニットは、両側
面にラック１５ｒが形成されたロッド１５を軸方向に移
動させてそのロッド１５の両側に配置された第一ピニオ
ン１６と第二ピニオン１７を回動させ、各々のピニオン
１６，１７の回動を対応する第一チャック爪２２と第二
チャック爪２４のラック２２ｒ，２４ｒに伝達するチャ
ックユニットにおいて、第一チャック爪２２と第二チャ
ック爪２４は互いに干渉しないように、前記ピニオン１
６，１７の厚み方向に位置をずらした状態で配置されて
いるとともに、第一ピニオン１６は第二チャック爪２４
と干渉しないように、第二ピニオン１７は第一チャック
爪２２と干渉しないように構成されていることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、両側面にラックが
形成されたロッドを軸方向に移動させてそのロッドの両
側に配置された第一ピニオンと第二ピニオンを回動さ
せ、各々のピニオンの回動を対応する第一チャック爪と
第二チャック爪のラックに伝達するチャックユニットに
関する。

【０００２】

【従来の技術】これに関する従来のチャックユニットが
特開昭６２−２０１０号公報に記載されており、その概
略図が図５に示されている。前記チャックユニット１
は、ピストンロッド２ｐの両側にラック２ｒが形成され
たエアーシリンダ２を備えている。前記ピストンロッド
２ｐの両側にはラック２ｒと歯合する一対のピニオン４
が設置されており、それらのピニオン４の下に前記ピス
トンロッド２ｐと直角にガイド溝５が形成されている。
そして、前記ガイド溝５に左右一対のチャック爪６がそ
のガイド溝５に沿って摺動できるように装着されてい
る。前記チャック爪６はスライダー６ｓの部分がガイド
溝５と嵌合しており、そのスライダー６ｓの上面にガイ
ド溝５と平行にラック６ｒが形成されている。そして、
図５において左側のチャック爪６のラック６ｒが左側の
ピニオン４と歯合し、右側のチャック爪６のラック６ｒ
が右側のピニオン４と歯合している。

【０００３】前記チャックユニット１を開くには、ピス
トンロッド２ｐを突出させる方向にエアーシリンダ２を
駆動させる。これによって、図５（Ａ）に示されるよう
に、左側のピニオン４は右回動、右側のピニオン４は左
回動するため、左側のチャック爪６はガイド溝５に沿っ
て左に摺動し、右側のチャック爪６は右に摺動する。即
ち、一対のチャック爪６が互いに離れる方向に移動する
ため、チャックユニット１が開かれる。また、チャック
ユニット１を閉じるには、ピストンロッド２ｐを収納さ
せる方向にエアーシリンダ２を駆動させる。これによっ
て、図５（Ｂ）に示されるように、左側のピニオン４は
左回動、右側のピニオン４は右回動するため、左側のチ
ャック爪６はガイド溝５に沿って右に摺動し、右側のチ
ャック爪６は左に摺動する。即ち、一対のチャック爪６
が互いに接近する方向に移動するため、チャックユニッ
ト１が閉じられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記チャック
ユニット１では一対のチャック爪６が同じガイド溝５に
沿って摺動する構造のため、互いのチャック爪６の干渉
を考慮する必要があり、それらのチャック爪６のスライ
ダー６ｓ及びラック６ｒを希望する長さに（十分長く）
製作することは難しい。ここで、前記チャック爪６のラ
ック６ｒの端部Ｔがチャックユニット１のほぼ中央にあ
るとき、即ち、チャックユニット１が閉状態のときに
（図５（Ｂ）参照）、前記ピニオン４と歯合しているラ
ック６ｒの部位をＫとすれば、前記ラック６ｒのＴ〜Ｋ
間が前記ピニオン４との歯合範囲になる。そして、前記
歯合範囲Ｔ〜Ｋと等しい距離だけチャック爪６はそれぞ
れ開方向に移動できる。このため、チャックユニット１
の拡開寸法Ｌを大きくしようとすれば、歯合範囲Ｔ〜Ｋ
を大きくする必要がある。しかし、前記チャックユニッ
ト１は、前述のように、両チャック爪６の移動上の制約
からスライダー６ｓ及びラック６ｒの長さが制限される
ため、上記した構造で歯合範囲Ｔ〜Ｋを大きくするには
ガイド溝５を長くしたうえで前記ラック６ｒを長くする
必要がある。即ち、前記チャックユニット１の拡開寸法
Ｌを大きくしようとすれば装置を大型化しなければなら
ない。

【０００５】本発明のうち請求項１に記載の発明は、チ
ャックユニットを大型化しないでそのチャックユニット
の拡開寸法を大きくすることをその目的とする。請求項
２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加え
て、チャックユニットの拡開寸法を変更できるようにし
て、複数種類のワークを把持できるようにすることをそ
の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、請求項
１に記載されたチャックユニットによって解決される。
本発明によると、第一チャック爪と第二チャック爪とは
干渉をさけるためピニオンの厚み方向に位置をずらした
状態で配置されている。また、第一チャック爪は第二チ
ャック爪の移動に使用される第二ピニオンと干渉せず、
第二チャック爪は第一チャック爪の移動に使用される第
一ピニオンと干渉しない。このため、各々のチャック爪
における大きさの制約が緩和され、前記チャック爪を比
較的自由なサイズで製作できるとともに、ラックの長さ
もほぼ希望する寸法に設定できる。したがって、第一、
第二ピニオンと歯合する第一、第二チャック爪のラック
の歯合範囲を大きく取ることができ、各々のチャック爪
の開方向の移動量を大きくできる。即ち、チャックユニ
ット自身を大型化することなく、そのチャックユニット
の拡開寸法を大きくできる。

【０００７】上記した別の課題は、請求項２に記載され
たチャックユニットによって解決される。本発明による
と、ストッパによってロッドの軸方向の移動範囲が制限
されるため、第一、第二ピニオンの回動量が制限され、
第一、第二チャック爪の開方向の移動量が制限される。
すなわち、ストッパを機能させたり、ストッパを解除す
ることにより、チャックユニットの拡開寸法を変更する
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】（第一の実施の形態）以下、図
１、図２に基づいて、本発明の第一の実施の形態に係る
チャックユニットの説明を行う。本実施の形態に係るチ
ャックユニットはロボットのハンド等に装着されるユニ
ットであり、図１（Ａ）にそのチャックユニットの縦断
面図、図１（Ｂ）に図１（Ａ）のＢ―Ｂ矢視断面図が示
されている。また、図２に図１（Ａ）のII― II矢視断
面図が示されている。

【０００９】前記チャックユニット１０は、図１（Ａ）
に示されるように、所定の厚みを有する台形状のケース
１２を備えており、その台形状のケース１２の上底に相
当する部分（上端面）に駆動シリンダ１４が取付けられ
ている。駆動シリンダ１４はエアー式のシリンダであ
り、そのピストンロッド１４ｐの先端にロッド１５が同
軸に取付けられている。前記ロッド１５は角柱形をした
棒体であり、その両側面にラック１５ｒが形成されてい
る。ここで、前記駆動シリンダ１４は、前記ロッド１５
がケース１２の中央を軸方向（図１（Ａ）における上下
方向）に移動できるように位置決めされている。

【００１０】また、前記ロッド１５の両側にはそのロッ
ド１５の各々のラック１５ｒと歯合する左ピニオン１６
及び右ピニオン１７が位置決めされている。左右のピニ
オン１６，１７は、図２に示されるように、ケース１２
の前板１２ｆに設けられた前軸受け１２ｘと後板１２ｂ
に設けられた後軸受け１２ｙとによって、各々の軸心が
ロッド１５の軸心と直角になるように支持されている。
なお、図２には、左ピニオン１６のみが記載されている
が、右ピニオン１７の支持構造も左ピニオン１６の場合
と同様である。

【００１１】左ピニオン１６は、図２に示されるよう
に、中央部から前軸受け１２ｘの近傍までが大径部１６
ｄであり、その大径部１６ｄの外周面に歯１６ｔが形成
されている。一方、前記大径部１６ｄの端面から後軸受
け１２ｙの近傍までは小径部１６ｓとなっており、その
小径部１６ｓの外周面には歯は形成されていない。この
ため、左ピニオン１６は、中央部から前部がピニオンと
して機能する。そして、前記左ピニオン１６の中央部
が、前述のように、ロッド１５のラック１５ｒと歯合
し、その左ピニオン１６の前部が後記する左チャック爪
２２のラック２２ｒと歯合する。

【００１２】右ピニオン１７は、左ピニオン１６とは逆
に中央部から後軸受け１２ｙまでが大径部であり、その
大径部の外周面に歯（図示されていない）が形成されて
いる。一方、前記大径部の端面から前軸受け１２ｘの近
傍までが小径部となっており、その小径部の外周面には
歯は形成されていない。このため、右ピニオン１７は、
中央部から後部がピニオンとして機能する。そして、前
記右ピニオン１７の中央部が前記ロッド１５のラック１
５ｒと歯合し、その右ピニオン１７の後部が後記する右
チャック爪２４のラック２４ｒと歯合する。即ち、左ピ
ニオン１６が本発明の第一ピニオン、右ピニオン１７が
本発明の第二ピニオンに相当する。

【００１３】左チャック爪２２は略Ｌ字形に成形された
ブロックであり（図１（Ａ）参照）、ワーク把持部２２
ｈとスライダー部２２ｓとから構成されている。スライ
ダー部２２ｓは左チャック爪２２を前記ケース１２に対
して摺動可能に連結する部分であり、図１（Ｂ）、図２
に示されるように、ケース１２の前板１２ｆとロッド１
５との間に収納できる厚みに製作されている。

【００１４】前記スライダー部２２ｓの前面には、その
スライダー部２２ｓの長手方向に直線状の突条２２ｅが
形成されており、その突条２２ｅがケース１２の前板１
２ｆに形成された横溝１２ｍに摺動可能な状態で嵌め込
まれている。ここで、前記前板１２ｆの横溝１２ｍはロ
ッド１５に対して直角に形成されているため、スライダ
ー部２２ｓはロッド１５に対して直角方向に移動可能と
なる。また、前記スライダー部２２ｓの上面には前述の
左ピニオン１６と歯合するラック２２ｒが形成されてい
る。

【００１５】また、前記ケース１２内の中央には、図１
（Ｂ）に示されるように、左チャック爪２２のスライダ
ー部２２ｓを前板１２ｆの反対側から支える中板２７が
その前板１２ｆ、後板１２ｂと平行に固定されている。
ここで、前記中板２７の厚みは前記ロッド１５とほぼ等
しい厚みに設定されている。

【００１６】右チャック爪２４は左チャック爪２２と同
様に略Ｌ字形に成形されたブロックであり、ワーク把持
部２４ｈとスライダー部２４ｓとから構成されている。
なお、前記右チャック爪２４も左チャック爪２２と等し
い構造であるため、右チャック爪２４に関する詳細な説
明は省略する。右チャック爪２４のスライダー部２４ｓ
は、ケース１２の後板１２ｂとロッド１５、中板２７と
の間に収納されており（図１（Ｂ）参照）、そのスライ
ダー部２４ｓの突条２４ｅがケース１２の後板１２ｂに
形成された横溝１２ｑに摺動可能な状態で嵌め込まれて
いる。また、前記スライダー部２４ｓの上面には前述の
右ピニオン１７と歯合するラック２４ｒが形成されてい
る。

【００１７】即ち、左チャック爪２２のスライダー部２
２ｓとロッド１５及び右チャック爪２４のスライダー部
２４ｓは、図１（Ｂ）に示されるように、ケース１２の
厚み方向において位置をずらした状態で配置されてい
る。また、左ピニオン１６の外周面には左チャック爪２
２のラック２２ｒと対向する部分に歯１６ｔが形成され
ているとともに、右チャック爪２４のラック２４ｒと対
向する部分は歯が形成されていない小径部１６ｓとなっ
ている。同様に、右ピニオン１７の外周面には右チャッ
ク爪２４のラック２４ｒと対向する部分に歯が形成され
ているとともに、左チャック爪２２のラック２２ｒと対
向する部分は歯が形成されていない小径部となってい
る。このため、左チャック爪２２、ロッド１５及び右チ
ャック爪２４が互いに干渉することがなく、各々のサイ
ズ（長さ）を自由に設定できる。即ち、左チャック爪２
２が本発明の第一チャック爪、右チャック爪２４が本発
明の第二チャック爪に相当する。

【００１８】次に、図１、図２に基づいて、本実施の形
態に係るチャックユニット１０の動作を説明する。チャ
ックユニット１０を開くには、ピストンロッド１４ｐを
突出させる方向に駆動シリンダ１４を動作させる。これ
によって、ロッド１５が図１（Ａ）において下降し、そ
のロッド１５のラック１５ｒと歯合している左ピニオン
１６が右回動、右ピニオン１７が左回動する。前記左ピ
ニオン１６が右回動することにより、その左ピニオン１
６と歯合している左チャック爪２２のラック２２ｒが左
に移動し、左チャック爪２２は前板１２ｆと中板２７の
間を横溝１２ｍに沿って左方向（開方向）に移動する。
このとき、左チャック爪２２のラック２２ｒは右ピニオ
ン１７の位置も通過するが、前記右ピニオン１７の前部
には歯が形成されていないため、その右ピニオン１７と
左チャック爪２２のラック２２ｒとが干渉することはな
い。

【００１９】また、前記右ピニオン１７が左回動するこ
とにより、その右ピニオン１７と歯合している右チャッ
ク爪２４のラック２４ｒが右に移動し、右チャック爪２
４は後板１２ｂと中板２７の間を横溝１２ｑに沿って右
方向（開方向）に移動する。このとき、右チャック爪２
４のラック２４ｒは左ピニオン１６の位置も通過する
が、前記左ピニオン１７の後部には歯１６ｔが形成され
ていないため、その左ピニオン１６と右チャック爪２４
のラック２４ｒとが干渉することはない。

【００２０】チャックユニット１０を閉じるには、ピス
トンロッド１４ｐを収納させる方向に駆動シリンダ１４
を動作させる。これによって、ロッド１５が図１（Ａ）
において上昇し、そのロッド１５のラック１５ｒと歯合
している左ピニオン１６が左回動、右ピニオン１７が右
回動する。前記左ピニオン１６が左回動することによ
り、その左ピニオン１６と歯合している左チャック爪２
２のラック２２ｒが右に移動し、左チャック爪２２は前
板１２ｆと中板２７の間を横溝１２ｍに沿って右方向
（閉方向）に移動する。

【００２１】また、前記右ピニオン１７が右回動するこ
とにより、その右ピニオン１７と歯合している右チャッ
ク爪２４のラック２４ｒが左に移動し、右チャック爪２
４は後板１２ｂと中板２７の間を横溝１２ｑに沿って左
方向（閉方向）に移動する。即ち、前記チャックユニッ
ト１０は、駆動シリンダ１４によりロッド１５を昇降さ
せ、ラック１５ｒ，２２ｒ，２４ｒ＆ピニオン１６，１
７の働きで左右のチャック爪２２，２４を開閉方向に移
動させ、ワークをクランプする。

【００２２】このように、本実施の形態に係るチャック
ユニット１０によると、左右のチャック爪２２，２４は
互いに干渉しないように、ピニオン１６，１７の厚み方
向に位置をずらした状態で互いに平行に配置されてい
る。即ち、チャック爪２２，２４は互いに干渉しないた
め、各々のチャック爪２２，２４を自由なサイズで製作
できるとともに、ラック２２ｒ，２４ｒの長さも希望す
る寸法に設定できる。このため、前記ピニオン１６，１
７と歯合するチャック爪２２，２４のラック２２ｒ，２
４ｒの歯合範囲を大きく取ることができ、チャック爪２
２，２４の開方向の移動量を大きくできる。即ち、チャ
ックユニット自身を大型化することなく、そのチャック
ユニットの拡開寸法を大きくできる。

【００２３】また、チャック爪２２，２４のスライダー
部２２ｓ，２４ｓを長く製作できるため、チャック爪２
２，２４の剛性が高まる。さらに、左右のチャック爪２
２，２４のラック２２ｒ，２４ｒとロッド１５のラック
１５ｒとを交差させることができるため、ピニオン１
６，１７を小径化できる。このため、軸受け１２ｘ，１
２ｙやケース１２も小型軽量化できる。

【００２４】（第二の実施の形態）以下、図３、図４に
基づいて本発明の第二の実施の形態に係るチャックユニ
ットの説明を行う。本実施の形態に係るチャックユニッ
トは第一の実施の形態に係るチャックユニット１０の左
チャック爪２２、右チャック爪２４にワークの形状に応
じた左爪４２、右爪４３をそれぞれ取付け、さらに拡開
寸法Ｌを二段階に切替えられるようにしたものである。
なお、基本構造は第一の実施の形態に係るチャックユニ
ット１０と同様であるため、基本構造に関する説明は省
略する。

【００２５】前記左爪４２は、略Ｖ字形のワーク押え部
４２ｐを備えており、左チャック爪２２のワーク把持部
２２にボルト止めされる。なお、前記ボルトは図上省略
されている。また、右爪４３は、平坦なワーク押え部４
３ｐを備えており、右チャック爪２４のワーク把持部２
４ｈに同じくボルト止めされる。また、ケース１２の後
板１２ｂにはロッド１５の軸方向に移動量（下降量）を
制限するストッパ５０が装着されている。

【００２６】前記ストッパ５０はエアシリンダ５１によ
ってストッパロッド５２を軸方向に進退させる構造であ
り、そのストッパロッド５２がケース１２の先端位置
（下端位置）でロッド１５に対して直角に位置決めされ
ている。そして、前記ストッパロッド５２が前進限位置
にあるときに、図４に示されるように、そのストッパロ
ッド５２の先端部がロッド１５の軸心延長線上に配置さ
れる。これによって、前記ロッド１５が下降する際にそ
のロッド１５の先端（下端）がケース１２の先端位置で
前記ストッパロッド５２に当接し、そのロッド１５の下
降が制限される。また、前記ストッパロッド５２が後退
限位置にあるときは、そのストッパロッド５２は前記ロ
ッド１５と干渉しないため、ロッド１５は下限位置まで
下降可能となる。

【００２７】次に、図３、図４に基づいて、本実施の形
態に係るチャックユニット６０の動作を説明する。前記
チャックユニット６０の拡開寸法Ｌを制限する場合に
は、前記ストッパ５０によりストッパロッド５２を前進
限位置に保持する。これによって、ロッド１５の下降量
が制限され、そのロッド１５のラック１５ｒとピニオン
１６，１７を介して連結されている左チャック爪２２の
ラック２２ｒ及び右チャック爪２４のラック２４ｒの開
方向における移動量が制限される。即ち、チャックユニ
ット６０の拡開寸法Ｌが制限される。

【００２８】前記チャックユニット６０の拡開寸法Ｌを
制限しない場合、即ち、そのチャックユニット６０を限
界まで開く場合には、前記ストッパ５０によりストッパ
ロッド５２を後退限位置に保持する。これによって、前
記ロッド１５とストッパロッド５２とが干渉しなくな
り、ロッド１５は下限位置まで下降可能になる。この結
果、左チャック爪２２と右チャック爪２４との開方向び
おける移動量の制限がなくなり、チャックユニット６０
は限界まで開放可能になる。

【００２９】このように、本実施の形態に係るチャック
ユニット６０によると、ストッパ５０により拡開寸法Ｌ
を二段階に変えられるため、そのチャックユニット６０
を二種類のワークに対して使用することができる。ここ
で、第一、第二の実施の形態においてはロッド１５をエ
アシリンダで軸方向に移動させる例を示したが、他の方
法、例えば、ボール＆ナット等により軸方向に移動させ
ることも可能である。なお、ボール＆ナット等を使用し
てロッド１５の移動量を調整すれば、拡開寸法Ｌを多段
的に変えることが可能になる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によると、各々のチャック爪を希
望する長さに製作できるため、前記ピニオンと歯合する
チャック爪のラックの歯合範囲を大きくでき、チャック
爪の開方向の移動量を大きくできる。即ち、チャックユ
ニット自身を大型化することなく、そのチャックユニッ
トの拡開寸法を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態に係るチャックユニ
ットの縦断面図（Ａ図）、Ａ図のＢ−Ｂ矢視図（Ｂ図）
である。

【図２】図１（Ａ）のII‐II矢視断面図である。

【図３】本発明の第二の実施の形態に係るチャックユニ
ットの縦断面図である。

【図４】図３のIV‐IV矢視断面図である。

【図５】従来のチャックユニットの開状態を表す縦断面
図（Ａ図）、閉状態を表す縦断面図（Ｂ図）である。

【符号の説明】

１５ロッド１５ｒラック１６左ピニオン（第一ピニオン）１７右ピニオン（第二ピニオン）２２左チャック爪（第一チャック爪）２２ｒラック２４右チャック爪（第二チャック爪）２４ｒラック５０ストッパ５２ストッパロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両側面にラックが形成されたロッドを軸
方向に移動させてそのロッドの両側に配置された第一ピ
ニオンと第二ピニオンを回動させ、各々のピニオンの回
動を対応する第一チャック爪と第二チャック爪のラック
に伝達するチャックユニットにおいて、第一チャック爪と第二チャック爪は互いに干渉しないよ
うに、前記ピニオンの厚み方向に位置をずらした状態で
配置されているとともに、第一ピニオンは第二チャック
爪と干渉しないように、第二ピニオンは第一チャック爪
と干渉しないように構成されていることを特徴とするチ
ャックユニット。
【請求項２】請求項１に記載されたチャックユニット
において、前記ロッドの軸方向の移動範囲を制限するストッパが設
けられていることを特徴とするチャックユニット。