JP2016087758A - チャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの把持及び開放のために要する時間を短縮できるチャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置を提供する。
【解決手段】中心軸ＡＸを中心とする径方向Ｄ１に延びるガイド溝１１ａが複数形成された爪支持台１０と、中心軸ＡＸの軸周りに並んで配置されそれぞれがガイド溝１１ａに沿って径方向Ｄ１に開閉してワークＷを把持する複数のチャック爪２０と、各チャック爪２０を開閉させるチャック爪開閉機構３０と、を備えるチャック装置１００において、チャック爪開閉機構３０は、各チャック爪２０をガイド溝１１ａ上の任意の待機位置（Ｐ）に移動させる電気式の第１アクチュエータ４０と、各チャック爪２０をガイド溝１１ａに沿って微小距離移動させる第２アクチュエータ５０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、チャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置に関する。

ローダ装置等に設けられるチャック装置として、例えば複数のチャック爪が中心軸の軸周りに等間隔で配置され、それぞれのチャック爪が径方向に開閉することでワークを把持及び開放する構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このチャック装置では、チャック爪の開閉のための駆動源として、例えばエアシリンダ機構が用いられている。

特開２０１２−１２１０７７号公報

しかしながら、エアシリンダ機構を駆動源とするチャック装置では、チャック爪を開閉させる場合のストロークが一定となる。したがって、例えば径の細いワークであっても、径の太いワークであっても、ワークを把持及び開放するために一定の時間を要することになる。そのため、例えば上記のチャック装置を有するローダが搭載された工作機械により、径の細いワークに僅かな加工を行うような場合、加工に要する時間に対してワークの把持及び開放に要する時間が長くなり、加工全体のサイクルタイムが長くなってしまう。

以上のような事情に鑑み、本発明は、ワークの把持及び開放のために要する時間を短縮できるチャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るチャック装置は、中心軸を中心とする径方向に延びるガイド溝が複数形成された爪支持台と、中心軸の軸周りに並んで配置されそれぞれがガイド溝に沿って径方向に開閉してワークを把持する複数のチャック爪と、各チャック爪を開閉させるチャック爪開閉機構と、を備えるチャック装置において、チャック爪開閉機構は、各チャック爪をガイド溝上の任意の待機位置に移動させる電気式の第１のアクチュエータと、各チャック爪をガイド溝に沿って微小距離移動させる第２のアクチュエータと、を含む。

また、チャック爪開閉機構を制御する制御装置をさらに含み、制御装置は、各チャック爪がガイド溝上のうちワークの径に応じた待機位置に移動して待機するように第１のアクチュエータを動作した後、各チャック爪がガイド溝に沿って待機位置からワークに向けて微小距離移動するように第２のアクチュエータを動作することで、各チャック爪にワークを把持させてもよい。

また、チャック爪開閉機構は、螺旋溝を有する溝カムをさらに含み、第１のアクチュエータは、中心軸の軸周りに溝カムを回転させる回転モータであり、溝カムは、各チャック爪が螺旋溝に摺動可能に係合されるように、かつ、回転時において各チャック爪が螺旋溝内を摺動しながらガイド溝に沿って移動するように配置されてもよい。

また、第２のアクチュエータは、溝カムを中心軸の軸線方向に移動させる駆動源を有し、各チャック爪は、螺旋溝との係合部分がテーパ部として形成され、テーパ部は、溝カムが軸線方向に移動する際に、螺旋溝の溝壁によって径方向に押されるように配置されてもよい。

また、駆動源は、溝カムに対して軸線方向に空気圧を作用させる空気圧シリンダであってもよい。また、第２のアクチュエータは、溝カムに対して軸線方向への空気圧を大気開放する場合に溝カムを軸線方向に引き戻す弾性部材を有してもよい。

本発明に係るワークの保持方法は、中心軸を中心とする径方向に延びるガイド溝が複数形成された爪支持台と、中心軸の軸周りに並んで配置されそれぞれがガイド溝に沿って径方向に開閉してワークを把持する複数のチャック爪と、各チャック爪を開閉させるチャック爪開閉機構と、を備えるチャック装置を用いたワークの保持方法において、チャック爪開閉機構に設けられる電気式の第１のアクチュエータにより、各チャック爪をガイド溝上のうちワークの径に応じた待機位置に移動させて待機させるステップと、チャック爪開閉機構に設けられる第２のアクチュエータにより、各チャック爪をガイド溝に沿って待機位置からワークに向けて微小距離移動させることでワークを把持するステップと、を含む。

本発明に係るローダ装置は、チャック装置でワークを保持して搬送するローダ装置であって、チャック装置として、上記のチャック装置を備える。

本発明に係るチャック装置によれば、各チャック爪をガイド溝上の任意の待機位置に移動させる動作を電気式の第１のアクチュエータに行わせ、各チャック爪をガイド溝に沿って微小距離移動させてワークを把持する動作を第２のアクチュエータに行わせることができるため、チャック開閉機構の大型化を防ぎつつ、ワークを短時間で把持することができる。これにより、ワークの把持及び開放のために要する時間を短縮できる。

また、チャック爪開閉機構を制御する制御装置をさらに含み、各チャック爪がガイド溝上のうちワークの径に応じた待機位置に移動して待機するように制御装置が第１のアクチュエータを動作した後、各チャック爪がガイド溝に沿って待機位置からワークに向けて微小距離移動するように制御装置が第２のアクチュエータを動作することで、各チャック爪にワークを把持させるものでは、第１のアクチュエータによりチャック爪がワークの径に応じた待機位置に移動するため、ワークの径にかかわらず短時間でワークを把持することができる。

また、チャック爪開閉機構が、螺旋溝を有する溝カムをさらに含み、第１のアクチュエータが、中心軸の軸周りに溝カムを回転させる回転モータであり、各チャック爪が螺旋溝に摺動可能に係合されるように、かつ、回転時において各チャック爪が螺旋溝内を摺動しながらガイド溝に沿って移動するように溝カムが配置されるものでは、溝カムを回転させるだけの簡単な構成でチャック爪をガイド溝に沿って移動させることができるため、第１のアクチュエータの大型化を防ぐことができる。

また、第２のアクチュエータが、溝カムを中心軸の軸線方向に移動させる駆動源を有し、各チャック爪において螺旋溝との係合部分がテーパ部として形成され、溝カムが軸線方向に移動する際に、螺旋溝の溝壁によって径方向に押されるようにテーパ部が配置されるものでは、溝カムを軸線方向に移動させることでテーパ部と共にチャック爪を径方向に移動させることができる。

また、駆動源が、溝カムに対して軸線方向に空気圧を作用させる空気圧シリンダであるものでは、空気圧シリンダのストロークが短くなるため、短時間でワークを把持することができる。また、第２のアクチュエータが、溝カムに対して軸線方向への空気圧を大気開放する場合に溝カムを軸線方向に引き戻す弾性部材を有するものでは、空気圧を大気開放することでワークへの把持を開放することができる。これにより、ワークの開放に要する時間を短縮できる。

本発明に係るワークの保持方法によれば、第１のアクチュエータでチャック爪をワークの径に応じた待機位置に移動させた後、第２のアクチュエータでワークに対して把持力を加えることができるため、ワークの径にかかわらず短時間でワークを把持することができる。

本発明に係るローダ装置によれば、チャック装置として、ワークの把持及び開放のために要する時間を短縮できる上記のチャック装置を備えるため、ワークの搬送に要する時間を短縮できる。

第１実施形態に係るチャック装置の一例を示す斜視図である。 チャック装置の断面の一例を示す図である。 溝カムの一例を示す図である。 チャック装置の一部の断面を模式的に示す図である。 ワークの保持及び開放を行う方法の一例を示すフローチャートである。 チャック装置の動作の一例を示す図である。 第２実施形態に係るローダ装置の一例を示す図である。 変形例に係る溝カムの一例を示す図である。 変形例に係るチャック装置の一部の断面の模式的に示す図である。

＜第１実施形態＞
図１（ａ）は、第１実施形態に係るチャック装置１００の一例を示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す切断面Ｌによりチャック装置１００を切断した例を示す斜視図である。図２は、切断面Ｌによるチャック装置１００の断面を示す図である。

図１及び図２に示すように、チャック装置１００は、爪支持台１０と、チャック爪２０と、チャック爪開閉機構３０と、制御装置６０とを備えている。チャック装置１００は、チャック爪２０によってワークＷを把持する。チャック装置１００には、中心軸ＡＸが設定される。以下、円筒状の外周面を有するワークＷを把持した場合のワークＷの中心軸に一致する軸を、チャック装置１００の中心軸ＡＸとして説明する。

爪支持台１０は、第１基板１１と、第２基板１２と、複数本の柱部１３とを有している。第１基板１１及び第２基板１２は、中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に対向して配置される。第１基板１１と第２基板１２とは、柱部１３によって間隔を空けて略平行に配置されている。

第１基板１１には、表裏を貫通するガイド溝１１ａを有している。ガイド溝１１ａは、チャック爪２０を案内するための溝である。ガイド溝１１ａは、中心軸ＡＸを中心とする径方向Ｄ１に沿って形成される。ガイド溝１１ａは、中心軸ＡＸの軸周りに複数並んで配置されている。各ガイド溝１１ａは、中心軸ＡＸの軸線周りに等間隔に配置されている。本実施形態では、３つのガイド溝１１ａが放射状に中心軸ＡＸを中心として放射状に形成されている。また、第１基板１１の中心部分には、開口部１１ｂが形成されている。開口部１１ｂからは、後述の伝達軸５２の先端部分が露出している。

チャック爪２０は、中心軸ＡＸの軸線周りに複数配置されている。複数のチャック爪２０は、ガイド溝１１ａに沿って径方向Ｄ１に移動可能に設けられる。複数のチャック爪２０は、径方向Ｄ１の内側に移動することでワークＷの外周面に当接され、これによりワークＷを把持する。

チャック爪２０は、把持部材２１及び係合部２２を有している。把持部材２１は、ガイド溝１１ａによって案内されて径方向Ｄ１に沿って移動する。把持部材２１のうち第２基板１２側の端部には、凹部２１ａが形成されている。係合部２２は、後述の螺旋溝４３ａに係合される。係合部２２は、基部２２ａ及びテーパ部２２ｂを有している。基部２２ａは、凹部２１ａに挿入される。テーパ部２２ｂは、先端部分が螺旋溝４３ａに挿入されると共に、螺旋溝４３ａに摺動可能に係合される。

チャック開閉機構３０は、制御装置６０の制御により、複数のチャック爪２０を径方向Ｄ１に移動させる。チャック開閉機構３０は、第１アクチュエータ４０及び第２アクチュエータ５０を有している。

第１アクチュエータ４０は、電気式のモータ４１と、ギア４２と、溝カム４３とを有している。モータ４１は、第１基板１１と第２基板１２との間の空間に配置され、例えば第２基板１２に支持されている。モータ４１としては、例えばステッピングモータなどが用いられる。ギア４２は、モータ４１の出力軸４１ａに取り付けられている。ギア４２は、出力軸４１ａの回転を溝カム４３に伝達可能である。

溝カム４３は、例えば円板状に形成される。溝カム４３は、中心軸ＡＸの軸周りに回転可能に設けられる。溝カム４３は、中心軸ＡＸに同軸に配置されたギア４３ｄを有している。ギア４３ｄは、ギア４２に噛み合わされている。モータ４１の出力軸４１ａが回転することにより、出力軸４１ａの回転がギア４２を介してギア４３ｄに伝達される。これにより、溝カム４３が中心軸ＡＸの軸線周りに回転するようになっている。

また、溝カム４３の表面側には、螺旋溝４３ａが形成される。図３（ａ）及び（ｂ）は、溝カム４３の一例を示す図である。なお、図３（ａ）は、第１基板１１側から溝カム４３を見たときの図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態から溝カム４３が中心軸ＡＸの軸線周りに回転した状態を示している。

図３（ａ）に示すように、螺旋溝４３ａは、チャック爪２０の個数に対応する数だけ、中心軸ＡＸの軸線周りに並んで配置されている。本実施形態では、１つの螺旋溝４３ａに１つのチャック爪２０の係合部２２（テーパー２２ｂ）が挿入されるようになっている。各螺旋溝４３ａは、それぞれ例えばベルヌーイ螺旋に沿って配置され、外側から中心軸ＡＸにかけて反時計回りに形成されている。

溝カム４３が、図３（ａ）の状態から時計回りに回転する場合、図３（ｂ）に示すように、螺旋溝４３ａが時計回りに回転する。そのため、螺旋溝４３ａのうち中心軸ＡＸの軸線方向視でガイド溝１１ａに重なる部分が、径方向Ｄ１の内側に移動する。これにより、テーパ部２２ｂは、螺旋溝４３ａを画定する壁面のうち径方向Ｄ１の外側の壁面（外側溝壁４３ｂ）に押され、径方向の内側に移動する。このとき、テーパ部２２ｂは、螺旋溝４３ａに摺動しながらガイド溝１１ａに沿って移動する。

また、溝カム４３が、図３（ａ）の状態から反時計回りに回転する場合、螺旋溝４３ａが反時計回りに回転する。そのため、螺旋溝４３ａのうち中心軸ＡＸの軸線方向視でガイド溝１１ａに重なる部分が、径方向Ｄ１の外側に移動する。これにより、テーパ部２２ｂは、螺旋溝４３ａを画定する壁面のうち径方向Ｄ１の内側の壁面（内側溝壁４３ｃ）に押され、径方向の外側に押される。このとき、テーパ部２２ｂは、螺旋溝４３ａに摺動しながらガイド溝１１ａに沿って移動する。

第２アクチュエータ５０は、駆動源５１と、伝達軸５２とを有している。駆動源５１としては、例えば空圧式シリンダが用いられる。駆動源５１は、伝達軸５２を中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に移動させる。駆動源５１は、後述の弾性部材５４の弾性力よりも強い圧力で伝達軸５２を第１基板１１側に移動させる。

伝達軸５２は、中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に沿って配置されている。伝達軸５２は、第２基板１２及び溝カム４３を貫通して設けられ、先端が第１基板１１の開口部１１ｂに入り込むように配置される。また、伝達軸５２は、軸受部５３によって支持されている。これにより、伝達軸５２は、中心軸ＡＸに対して径方向Ｄ１に位置ずれしないようになっている。なお、伝達軸５２は、不図示の締結部材（ボルトなど）によって溝カム４３と一体で形成されるが、これに限定するものではない。例えば、伝達軸５２と溝カム４３とが一部材で形成されてもよい。

伝達軸５２は、拡径部５２ａを有している。拡径部５２ａは、伝達軸５２のうち軸受部５３から第１基板１１側に突出する部分に設けられている。拡径部５２ａは、軸受部５３の端面５３ａに係止されるように設けられる。これにより、伝達軸５２が駆動源５１に戻る際に、戻り過ぎるのを防いでいる。

拡径部５２ａのうち第１基板１１側の端面５２ｂは、溝カム４３に当接される。伝達軸５２が軸線方向Ｄ２に沿って第１基板１１側に移動する場合、端面５２ｂが溝カム４３を第１基板１１側に押すことになる。これにより、溝カム４３は、第１基板１１側に移動するようになっている。

また、伝達軸５２には、弾性部材５４が取り付けられている。弾性部材５４は、伝達軸５２のうち第２基板１２から駆動源５１側に突出した部分に設けられる。弾性部材５４は、伝達軸５２を駆動源５１側に引っ張るように弾性力を作用させる。これにより、伝達軸５２を第１基板１１側に押し出すための空気圧を開放した時に、弾性力によって伝達軸５２が駆動源５１側に戻るようになっている。

図４（ａ）及び（ｂ）は、第２アクチュエータ５０を用いてチャック爪２０を移動させる動作の一例を模式的に示す図である。なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、図を判別しやすくするため、チャック爪２０、係合部２２及び溝カム４３以外の構成を省略して示している。
第１アクチュエータ４０によってチャック爪２０を径方向Ｄ１の内側に移動させた場合、図４（ａ）に示すように、テーパ部２２ｂが、螺旋溝４３ａの外側溝壁４３ｂに当接した状態となる。

この状態で、第２アクチュエータ５０によって溝カム４３を第１基板１１側（図４（ａ）の上側）に押すことにより、溝カム４３が中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に沿って第１基板１１側に移動する。この溝カム４３の移動により、図４（ｂ）に示すようにテーパ部２２ｂが外側溝壁４３ｂによって内側に押される。これにより、テーパ部２２ｂが螺旋溝４３ａ内に入り込むように径方向Ｄ１の内側に移動し、これに伴ってチャック爪２０が径方向Ｄ１の内側に移動する。

逆に、第１アクチュエータ４０によってチャック爪２０を径方向Ｄ１の外側に移動させた場合、テーパ部２２ｂが、螺旋溝４３ａの内側溝壁４３ｃに当接した状態となる。その状態で、第２アクチュエータ５０によって溝カム４３を第１基板１１側に押すことにより、溝カム４３が中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に沿って第１基板１１側に移動する。この溝カム４３の移動により、テーパ部２２ｂが内側溝壁４３ｃによって外側に押される。これにより、テーパ部２２ｂが螺旋溝４３ａ内に入り込むように径方向Ｄ１の外側に移動し、これに伴ってチャック爪２０が径方向Ｄ１の外側に移動する。

次に、上記のように構成されたチャック装置１００を用いた動作を説明する。図５は、チャック装置１００を用いてワークの保持及び開放を行う方法の一例を示すフローチャートである。図６（ａ）〜（ｃ）は、チャック装置１００の動作を示す図である。以下では、円柱状のワークＷの外周を保持する場合を例に挙げて説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、チャック装置１００をワークＷに対向させる。このとき、ワークＷの中心軸とチャック装置１００の中心軸ＡＸとを略一致させた状態とする。そして、この状態で、第１アクチュエータ４０を用いてチャック爪２０を所定の待機位置に移動させて待機させる（ステップＳ０１）。この待機位置は、ワークＷの径に応じて設定される。本実施形態では、ワークＷの外周面Ｗａに近接する位置に待機位置Ｐ（図６（ｂ）参照）が設定されるが、これに限定するものではなく、例えばワークＷの外周面Ｗａに当接する位置であってもよい。

このステップにおいて、制御装置６０は、チャック爪２０が径方向Ｄ１の内側に移動するようにモータ４１を回転させる。モータ４１の回転により、溝カム４３が中心軸ＡＸの軸周りに回転し、チャック爪２０がチャック装置１００の径方向Ｄ１の内側に移動する。そして、図６（ｂ）に示すように、チャック爪２０が待機位置Ｐに移動した後、制御装置６０は、モータ４１の回転を停止させ、チャック爪２０を待機位置Ｐに待機させる。制御装置６０は、ワークＷの径に応じて溝カム４３の回転量を設定し、設定結果に基づいた回転量で溝カム４３を回転させる。

次に、第２アクチュエータ５０によって溝カム４３を第１基板１１側に移動させる（ステップＳ０２）。このステップにおいて、制御装置６０は、伝達軸５２に対して空気圧を作用させ、伝達軸５２を中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に沿って第１基板１１側に移動させる。伝達軸５２が移動することにより、溝カム４３が第１基板１１側に押される。そして、チャック爪２０のテーパ部２２ｂが螺旋溝４３ａの外側溝壁４３ｂによって内側に押され、チャック爪２０が径方向Ｄ１の内側に移動する。これにより、各チャック爪２０がワークＷの外周面Ｗａに当接され、ワークＷに対して内側に力を作用させる。このように、第２アクチュエータ５０を用いてチャック爪２０を微小距離だけ移動させることで、ワークを把持することができる。

また、この状態からワークＷの把持を開放する場合、第２アクチュエータ５０によって溝カム４３を第２基板１２側に移動させる（ステップＳ０３）。このステップにおいて、制御装置６０は、伝達軸５２に対して空気圧を解除（大気開放）する。これにより、伝達軸５２に接続される弾性部材５４の弾性力によって伝達軸５２が駆動源５１側に引き戻される。そのため、溝カム４３が第２基板１２側に移動する。なお、伝達軸５２は、拡径部５２ａが軸受部５３の端面に当接されるまで移動する。こうして、ワークの把持状態を解除することができる。同一径のワークに対して、同じ加工を繰り返す場合にが、以降はステップＳ０２とステップＳ０３を繰り返すだけでよく、ワークＷの把持及び開放のための時間を短縮する。

次に、第１アクチュエータ４０によってチャック爪２０を開く（ステップＳ０４）。このステップにおいて、制御装置６０は、チャック爪２０が径方向Ｄ１の外側に移動するように、ワークＷを把持する場合とは逆の方向にモータ４１を回転させる。モータ４１の回転により、溝カム４３がワークＷを把持する場合とは逆方向に回転し、チャック爪２０がガイド溝１１ａに沿って径方向Ｄ１の外側に移動する。このステップＳ０４は、ワークＷを異なる径のものに取り換える場合にのみ行えばよい。

以上のように、本実施形態では、各チャック爪２０をガイド溝１１ａ上の待機位置Ｐに移動させる動作を電気式の第１アクチュエータ４０に行わせ、各チャック爪２０をガイド溝１１ａに沿って微小距離移動させてワークＷを把持する動作を、例えば流体圧式の第２アクチュエータ５０に行わせることができるため、チャック開閉機構３０の大型化を防ぎつつ、ワークＷを短時間で把持することができる。これにより、ワークＷの把持及び開放のために要する時間を短縮できる。

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態に係るローダ装置２００の一例を示す図である。図７においては、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する場合がある。このＸＹＺ座標系においては、水平面（例、床面）に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面に平行な任意の方向をＺ方向と表記し、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向と表記する。また、ＸＺ平面に垂直な方向はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。

ローダ装置２００は、ワークＷの搬送を行うものである。ローダ装置２００は、例えばワークＷの加工を行う工作機械等に搭載されるが、これに限定するものではなく、他の機械や装置等に搭載されてもよいし、ローダ装置２００単独で用いられてもよい。

ローダ装置２００は、ローダヘッド１１０と、ヘッド駆動部１２０とを備えている。また、ローダ装置２００は、これらローダヘッド１１０及びヘッド駆動部１２０を統括的に制御する不図示の制御装置を有している。この制御装置は、後述するチャック装置１１２、１１３の制御装置を兼ねてもよい。

ローダヘッド１１０は、チャック保持部１１１と、チャック装置１１２及び１１３と、回転機構１１４とを有している。
チャック保持部１１１は、チャック装置１１２及び１１３を保持する。チャック保持部１１１は、床面に対して所定角度（例、４５°）傾斜した軸（図６に一点鎖線で示す）の周りに回転可能である。

チャック装置１１２及び１１３は、一方が下方向に向けた姿勢（床面に対面する姿勢）に配置され、他方が水平方向に向けた姿勢（床面に沿った姿勢）に配置される。図６では、チャック装置１１２が下方向に向けた姿勢で配置され、チャック装置１１３が水平方向に向けた姿勢で配置されている。チャック装置１１２、１１３としては、例えば上記のチャック装置１００が用いられる。なお、上記のチャック装置１００Ａ、１００Ｂが用いられてもよい。

回転機構１１４は、チャック保持部１１１を中心軸ＡＸの軸周りに回転させる。回転機構１１４は、例えばモータなど不図示の駆動源を有している。回転機構１１４により、中心軸ＡＸの軸周りにチャック保持部１１１を１８０°回転させることにより、２つのチャック装置１１２及び１１３が互いの位置を入れ替え可能となっている。

ヘッド駆動部１２０は、ローダヘッド１１０をＸ方向、Ｚ方向及びＹ方向のそれぞれに三次元的に移動させる。ヘッド駆動部１２０は、Ｘ駆動部１２１と、Ｚ駆動部１２２と、Ｙ駆動部１２３とを有している。
Ｘ駆動部１２１は、Ｘ移動体１２１ａと、ガイドレール１２１ｂとを有している。ガイドレール１２１ｂは、Ｘ方向に平行に延びており、不図示の固定部に固定されている。ガイドレール１２１ｂは、Ｘ移動体１２１ａを案内する。Ｘ移動体１２１ａは、不図示の駆動源により、ガイドレール１２１ｂに沿ってＸ方向に移動可能となっている。

Ｚ駆動部１２２は、Ｚ移動体１２２ａと、ガイド部１２２ｂとを有している。このガイド部１２２ｂは、Ｚ方向に延びており、Ｘ移動体１２１ａに固定されている。ガイド部１２２ｂは、Ｚ移動体１２２ａを案内する。Ｚ移動体１２２ａは、不図示の駆動源により、ガイド部１２２ｂに沿ってＺ方向に移動可能となっている。

Ｙ駆動部１２３は、Ｙ移動体１２３ａと、ガイド部１２３ｂとを有している。このガイド部１２３ｂは、Ｙ方向に平行に延びており、Ｚ移動体１２２ａに固定されている。ガイド部１２３ｂは、Ｙ移動体１２３ａを案内する。Ｙ移動体１２３ａは、棒状に形成されている。Ｙ移動体１２３ａは、不図示の駆動源により、ガイド部１２３ｂに沿ってＹ方向に移動可能となっている。Ｙ移動体１２３ａの−Ｙ側端部には、ローダヘッド１１０が固定されている。

ローダ装置２００は、チャック装置１１２、１１３によってワークＷを保持した状態でローダヘッド１１０をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させることで、ワークＷを搬送するようになっている。

本実施形態に係るローダ装置２００は、チャック装置１１２、１１３として、ワークＷの把持及び開放のために要する時間を短縮できる上記のチャック装置１００（又は１００Ａ，１００Ｂ）を備えるため、ワークＷの搬送に要する時間を短縮できる。これにより、ローダ装置２００が工作機械に用いられる場合、工作機械におけるワークＷの加工のサイクルタイムを短縮することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明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変更が可能である。
例えば、第１実施形態では、螺旋溝４３ａがチャック爪２０の個数に対応する数だけ、中心軸ＡＸの軸線周りに並んで配置され、各螺旋溝４３ａがそれぞれ例えばベルヌーイ螺旋に沿って配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。

図８（ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る溝カム４４及び４５の一例を示す図である。図８（ａ）に示す溝カム４４のように、各螺旋溝４４ａがそれぞれ例えばアルキメデス螺旋に沿って配置された構成であってもよい。この場合、第１実施形態と同様、テーパ部２２ｂが各螺旋溝４３ａに１つずつ係合される構成とすることができる。

また、図８（ｂ）に示す溝カム４５のように、一条の螺旋溝４５ａが形成された構成であってもよい。この場合、テーパ部は、螺旋溝４５ａのうち平面視でガイド溝１１ａに重なる部分にそれぞれ係合されるように配置できる。このような構成では、溝カム４５が回転することにより、３つのチャック爪２０のテーパ部２２ｂが一条の螺旋溝４５ａの異なる部分に沿って案内されることになる。この場合であっても、チャック爪２０を径方向Ｄ１に移動させることができる。なお、テーパ部２２ｂを案内する溝の形状については、螺旋に限定するものではなく、直線や他の曲線等であってもよい。

また、第１実施形態では、第２アクチュエータ５０の駆動源５１として、空気圧シリンダ機構が設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、油圧シリンダ機構やボールねじ機構などが用いられてもよい。また、例えば、図９（ａ）に示すチャック装置１００Ａのように、駆動源としてピエゾ素子５５が用いられた構成であってもよい。この場合、ピエゾ素子５５は、例えば軸受部５３の端面５３ａ側に設けられた凹部５３ｂに配置させることができる。また、ピエゾ素子５５は、駆動源として不図示の電圧源に接続される。制御装置６０は、電圧源を制御することにより、ピエゾ素子５５を軸線方向Ｄ２に伸縮させることが可能となっている。このように、ピエゾ素子５５を用いることにより、軸線方向Ｄ２に強い駆動力を発生させることができると共に、空気圧シリンダ機構を用いる場合に比べて チャック装置１００Ａを小型化することができる。

また、第１実施形態では、螺旋溝４３ａにテーパ部２２ｂが直接当接する構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、図９（ｂ）に示すチャック装置１００Ｂのように、螺旋溝４３ａテーパ部２２ｂとの間にアイドラ部材４６が設けられた構成であってもよい。アイドラ部材４６は、螺旋溝４３ａに挿入されると共に螺旋溝４３ａに沿って移動可能である。アイドラ部材４６には、テーパ状の凹部４６ａが設けられている。凹部４６ａの外側溝壁４６ｂ及び内側溝壁４６ｃの傾きは、テーパ部２２ｂの傾きとほぼ等しくなっている。図９（ｂ）に示す構成では、溝カム４３が第１基板１１側に移動する場合、テーパ状の外側溝壁４６ｂ又は内側溝壁４６ｃによってテーパ部２２ｂが押されることになるため、テーパ部２２ｂの摩耗が少なくなる。また、螺旋溝４３ａの外側溝壁４３ｂ及び内側溝壁４３ｃの摩耗を防ぐことができる。これにより、チャック装置１００の耐久性が高められる。

また、上記実施形態では、円柱状のワークＷの外周面Ｗａを保持する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、円筒状のワークの内周を保持する場合においてもチャック装置１００を用いることができる。この場合、チャック１００の径方向Ｄ１について外周を把持する場合と逆方向にチャック爪２０を移動させるようにすればよい。

Ｗ…ワーク Ｗａ…外周面 ＡＸ…中心軸 Ｄ１…径方向 Ｄ２…軸線方向 ６０…制御装置 Ｐ…待機位置 １０…爪支持台 １１ａ…ガイド溝 ２０…チャック爪 ２２…係合部 ２２ｂ…テーパ部 ３０…チャック開閉機構 ４０…第１アクチュエータ ４１…モータ ４３、４４、４５…溝カム ４３ａ、４４ａ、４５ａ…螺旋溝 ４３ｂ…外側溝壁 ４３ｃ…内側溝壁 ４３ｄ…ギア ５０…第２アクチュエータ ５１…駆動源 ５２…伝達軸 ５４…弾性部材 １００、１００Ａ、１００Ｂ、１１２、１１３…チャック装置 ２００…ローダ装置

Claims (8)

1. 中心軸を中心とする径方向に延びるガイド溝が複数形成された爪支持台と、前記中心軸の軸周りに並んで配置されそれぞれが前記ガイド溝に沿って径方向に開閉してワークを把持する複数のチャック爪と、前記各チャック爪を開閉させるチャック爪開閉機構と、を備えるチャック装置において、
   前記チャック爪開閉機構は、前記各チャック爪を前記ガイド溝上の任意の待機位置に移動させる電気式の第１のアクチュエータと、前記各チャック爪を前記ガイド溝に沿って微小距離移動させる第２のアクチュエータと、を含むチャック装置。
2. 前記チャック爪開閉機構を制御する制御装置をさらに含み、
   前記制御装置は、前記各チャック爪が前記ガイド溝上のうち前記ワークの径に応じた前記待機位置に移動して待機するように前記第１のアクチュエータを動作した後、前記各チャック爪が前記ガイド溝に沿って前記待機位置から前記ワークに向けて微小距離移動するように前記第２のアクチュエータを動作することで、前記各チャック爪に前記ワークを把持させる請求項１記載のチャック装置。
3. 前記チャック爪開閉機構は、螺旋溝を有する溝カムをさらに含み、
   前記第１のアクチュエータは、前記中心軸の軸周りに前記溝カムを回転させる回転モータであり、
   前記溝カムは、前記各チャック爪が前記螺旋溝に摺動可能に係合されるように、かつ、回転時において前記各チャック爪が前記螺旋溝内を摺動しながら前記ガイド溝に沿って移動するように配置される請求項１または請求項２記載のチャック装置。
4. 前記第２のアクチュエータは、前記溝カムを前記中心軸の軸線方向に移動させる駆動源を有し、
   前記各チャック爪は、前記螺旋溝との係合部分がテーパ部として形成され、
   前記テーパ部は、前記溝カムが前記軸線方向に移動する際に、前記螺旋溝の溝壁によって前記径方向に押されるように配置される請求項３記載のチャック装置。
5. 前記駆動源は、前記溝カムに対して前記軸線方向に空気圧を作用させる空気圧シリンダである請求項４記載のチャック装置。
6. 前記第２のアクチュエータは、前記溝カムに対して前記軸線方向への空気圧を大気開放する場合に前記溝カムを前記軸線方向に引き戻す弾性部材を有する請求項５記載のチャック装置。
7. 中心軸を中心とする径方向に延びるガイド溝が複数形成された爪支持台と、前記中心軸の軸周りに並んで配置されそれぞれが前記ガイド溝に沿って径方向に開閉してワークを把持する複数のチャック爪と、前記各チャック爪を開閉させるチャック爪開閉機構と、を備えるチャック装置を用いたワークの保持方法において、
   前記チャック爪開閉機構に設けられる電気式の第１のアクチュエータにより、前記各チャック爪を前記ガイド溝上のうち前記ワークの径に応じた前記待機位置に移動して待機させるステップと、
   前記チャック爪開閉機構に設けられる第２のアクチュエータにより、前記各チャック爪を前記ガイド溝に沿って前記待機位置から前記ワークに向けて微小距離移動させることで前記ワークを把持するステップと、を含むワークの保持方法。
8. チャック装置でワークを保持して搬送するローダ装置であって、
   前記チャック装置として、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のチャック装置を備えるローダ装置。

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