JP2668274B2 - 差動四爪チャック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、不規則な形状の把持物を安定に、かつ求心
的に保持できる差動四爪チャックに関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

従来、組立てロボット等に用いられるニューマチック
ハンド等の四方締め型チャックは、十字に配置された４
個の爪が一様に同方向に連動して開閉し、把持物を把持
するので、同形の把持物を連続して把持する場合、把持
物の形状に合せて爪位置を予め調整しておいても、把持
物の仕上げり寸法のバラツキや把持物の供給の仕方等に
よって把持した時遊びの出る爪が生じて安定した把持が
できず材料を落してしまったり、落さないように強力に
把持して把持物に傷をつけ、あるいは変形させたり、ま
た把持物を所定位置に正確にセットできない等の不都合
があった。

本発明は上記従来の四方締め型チャックの不都合を解
決することを課題とし、全く新規な着想によって創案さ
れたものであって、その目的とするところは、いかなる
異形物であっても爪位置の初期調整を必要とせず四個の
爪を有効に働らかせて確実に、しかも求心的に把持で
き、把持方法も把持物の形状によって内締め、外締め、
一方向内締め他方向外締め等多様な把持方法に変更する
ことが可能であり、さらに駆動方法も空圧、油圧、手動
等、工場の設備によって任意の方法が選べる差動四爪チ
ャックを提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、シリンダー本体内
に直列状に挿入した２個のピストンの各出力端を共通軸
線上同方向に取出し、上記各出力軸の取出し部と、十字
二方向に対向する各対向１対の爪とを係合し、前記２個
のピストンを互いに逆方向に駆動することによって前記
十字各方向の対向一対の爪が夫々把持物に当接して停止
されるまで差動し、把持物を把持するように構成した差
動四爪チャックを特徴としている。

〔作 用〕

二個のピストンを互いに逆方向に駆動すると、これに
連動し、両ピストンの出力軸に係合された各対向一対の
爪が共に夫々シリンダーの中心方向に開または閉方向に
駆動され、十字一方向の対向１対の爪のいずれか一方の
爪が把持物に当接すると把持物はこの爪によって対向他
方の爪の方向へ移動され、両爪が把持物に当接したとこ
ろで両爪を駆動する一方のピストンが停止され、この後
十字他方向の爪を駆動する他方のピストンが差動し、十
字他方向の対向一対の爪のいずれか一方の爪が把持物に
当接すること、把持物はこの爪によって対向他方の爪の
方向へ移動され、両爪が把持物に当接したところで両爪
を駆動するピストンは停止する。この時両ピストンには
互いに反作用を及ぼし合う同等の駆動力が作用している
から、把持物が不規則形状であっても対向十字方向の四
爪で把持物は均等の締付力で、かつ求心的に把持される
ことになる。

〔実施例〕

以下本発明を図示の実施例に基いて詳細に説明する。

第１図、第２図に示す実施例は、空圧で駆動され、四
爪が同時に軸方向に閉じる本発明の最も基本的な空圧式
内締め型の差動四爪チャックであって、第１図は同チャ
ックの十字二方向の爪を通る90度折線に沿う展開断面
図、第２図は同チャックの正面図である。

図において１は空圧式内締め型の差動四爪チャック、
２は円筒形のシリンダー本体、３はシリンダ本体２の全
面にボルト４で螺着された前部カバー、５はシリンダー
本体２の後面にボルト６で螺着された後部カバーで、シ
リンダー本体２のシリンダーボア2a内に第１ピストン７
と第２のシリンダーボア2a内に第１ピストン７と第２ピ
ストン８が直列状に挿入され、第１ピストン７の前面に
は中空の第１ピストンの出力軸９が同心一体に螺着さ
れ、第２ピストン８の前面には、中空の第１ピストンの
出力軸９の軸孔に摺動自在に嵌入され、第１ピストンの
出力軸９より長い第２ピストンの出力軸10が同心一体に
ボルト11で螺着されている。第１ピストンの出力軸９と
第２ピストンの出力軸10の各先端部には夫々直径方向に
突出したリンク取付部12,13が形成され、第１ピストン
の出力軸９のリンク取付部12には第２ピストンの出力軸
10のリンク取付部13が十字方向に嵌入できる溝12aが設
けられ、第１ピストンの出力軸９が前進し、第２ピスト
ンの出力軸10が後退した時、両出力軸9,10先端のリンク
取付部12,13が同位置まで移動できるようになってい
る。なお第１ピストン７、第２ピストン８共に、その各
出力軸9,10を別体としねじ組立てにしたのは本チャック
１の組立て分解を考慮してのことである。

前部カバー３は中心に前記第1,第２両ピストンの出力
軸9,10先端部の両リンク取付部12,13が摺動可能の円孔3
aと、十字二方向の溝3b,3cが設けられ、両溝3b,3cにそ
れぞれ対向一対の爪14,14′、15,15′がシリンダー中心
方向に開閉自在にピン16で枢支され、十字一方向の対向
一対の爪14,14′の基部は第１ピストンの出力軸９のリ
ンク取付部12に、十字他方向の対向一対の爪15,15′の
基部は、第１ピストンの出力軸９のリンク取付部12に対
して直交方向に配された第２ピストンの出力軸10のリン
ク７取付け部13に、夫々リンク17,18を介してピン19,20
で枢支係合されている。そして第１ピストンの出力軸９
に連結された十字一方向の爪14,14′は、第１ピストン
の出力軸９の前進（第１図右方向）または後退（第１図
左方向）移動によってリンク17の屈曲角度が増加または
減少して閉方向または開方向に駆動され、第２ピストン
の出力軸10に連結された十字他方向の爪15,15′は、第
２ピストンの出力軸10の後退（第１図左方向）または前
進（第１図右方向）移動によってリンク18の屈曲角度が
減小または増加して他方の爪14,14′と同じく閉方向ま
たは開方向に駆動されるようになっている。

21,22は第１ピストン７、第２ピストン８は常時接近
方向に付勢する復元スプリング、23は第１、第２両ピス
トン7,8の対向面に形成された空圧室、24,25,26はシリ
ンダー本体２および後部カバー５に設けたエア抜き孔、
27,28,29は各摺動部に設けた気密用のＯリング、30はエ
ア供給口、31は作業に適した作業用爪をねじ止めするた
めのねじ孔である。

叙上の空圧式内締め型の差動四爪チャック１はロボッ
トハンド等に取付け、各爪14,14′,15,15′のねじ孔31
に作業目的に合った作業用爪をねじ止めし、シリンダー
本体２のエア供給口30にエアホースを接続する。そして
エアホースを通じてエア供給口30に圧気を供給すれば、
圧気は第１、第２両ピストン7,8の対向面に形成された
空圧室23に入ってこれを拡大し、第１、第２両ピストン
7,8はスプリング21,22を圧縮して互いに離間され、これ
に伴い第１ピストンの出力軸９は前進、第２ピストンの
出力軸10は後退し、第１ピストンの出力軸９にリンク17
で係合された十字一方向の爪14,14′および第２ピスト
ンの出力軸10にリンク18で係合された十字他方向の爪1
5,15′は共にシリンダー軸方向に駆動される。この駆動
により四爪14,14′、15,15′の内いずれか１つの爪、例
えば対向一方の爪14の作業爪が把持物に当接すれば、把
持物は爪14の作業爪の移動と共に対向する爪14′の方向
へ移動され、対向する両爪14,14′の作業爪が把持物に
当接したところで爪14,14′を駆動する第１ピストン７
が停止され、この後第２ピストン７が差動して後退を続
け、第２ピストン７が駆動する十字他方の爪15,15′の
一方、例えば対向一方の爪15の作業爪が把持物に当接す
れば、把持物は爪15の作業爪の移動と共に対向する爪1
5′の方へ移動され、対向する両爪15,15′の作業爪が把
持物に当接したところで第２ピストン８も停止され、こ
こで両ピストン7,8には互いに反作用を及ぼし合う同等
の空気圧がかかり、把持物は不規則形状であっても四爪
14,14′、15,15′の均等の締付力で、かつ自動的に求心
されて把持される。

把持物を解放する時は、空圧室23の圧気を解放すれ
ば、第１、第２ピストン7,8はスプリング21,22の復元力
でもとの接近位置に戻り、これに伴い爪14,14′、15,1
5′も同時にシリンダーの反中心方向に開き把持物は開
放される。

以上説明した基本型の差動四爪チャック１に対し、第
１ピストン７および第２ピストン８の連動する十字二方
向の爪14,14′、15,15′を、第１ピストン７の前進移
動、第２ピストンの後退移動によって共にピストンの反
中心方向に駆動するようにリンク結合することによって
外締め型の差動四爪チャックが得られ、また、第１ピス
トン７および第２ピストン８の同様移動によって十字一
方向の爪をピストンの中心方向へ、十字他方向の爪をピ
ストンの反中心方向に駆動するようにリンク係合するこ
とによって、一方内締め他方外締め型の差動四爪チャッ
クを得ることができ、これらの変換もリングの取換えだ
けで可能である。

なお他の変形として、第1,第２ピストン7,8の初期位
置を離間状態にし、両ピストン7,8の両側に圧気を導入
して、前記基本型と逆に第1,第２ピストン7,8を接近方
向に駆動して前記と同様の作用を行う差動四爪チャック
を構成することも可能である。

また第１、第２ピストン7,8の駆動は空圧に限らず、
油圧、あるいは手動手段によることも勿論可能である。

第３図は油圧式内締め型の差動四爪チャックの実施例
を示したもので、この差動四爪チャック32は、第１、第
２両ピストン7,8間の油圧室33に通じる油圧入口34、お
よび第１、第２両ピストン7,8の前後両側の油圧室35,35
に通じる油圧出口36が方向切換弁37を介して油圧発生装
置38に接続されている。このチャック32では空圧式にお
ける復元スプリング21,22が不要で、Ｏリング39,40が追
加される。

ここで方向切換弁38を正位Ｉに入れると油圧発生装置
38の出力回路38aが該チャック32の油圧入口34に通じる
と共に、同油圧発生装置38の戻り回路38bが同チャック3
2の油圧出口36,36に通じ、作動油が両ピストン7,8間の
油圧室33に流入して油圧室33を拡大すると共に、両ピス
トン7,8の前後両側の油圧室35,35に入っていた作動油は
油圧発生装置38の戻り回路38bに戻され、両ピストン7,8
の各出力軸9,10に連動する爪14,14′、15,15′は閉方向
に駆動される。

把持物を開放する時は方向切換弁37を逆位IIに切換え
れば、縮小した両ピストン7,8の両側油圧35,35に作動油
が流入すると共に、拡大していた両ピストン7,8間の油
圧室33の作動油が油圧発生装置38の戻り回路38bに戻さ
れ、両ピストン7,8はもとの接近位置に復帰し爪14,1
4′、15,15′は開き把持物は開放される。

第４図は駆動ねじを用いた手動式内締め型の差動四爪
チャックの実施例を示したもので、この差動四爪チャッ
ク41は、第２ピストン８の出力軸10に、駆動ねじ42に設
けた軸心方向の孔42aを挿通し、駆動ねじ42のねじ部42b
を第１ピストン７に設けためねじ孔7aに螺入して、第１
ピストン７と第２ピストン８との対向面間に駆動ねじ42
のねじ頭部42cを介在させたもので、ねじ頭部42cの外周
には周方向に並んだ複数の回転用孔42dが設けられてい
る。この差動四爪チャック41の操作は、シリンダー本体
２に中心角ほぼ90度程で開口した操作孔43からバー44を
ねじ頭部42cのバー孔42dに挿入し、逐次バー44を次の回
転用孔42dに移して駆動ねじ42を回転し、第１ピストン
７のめねじ孔42dを螺進、螺退させることによって、爪1
4,14′、15,15′を差動開閉させることができる。なお
図中45はねじ頭部42cと第２ピストン８面との摩擦を軽
減するベアリング、21,22は第１図の実施例と同様の、
第１ピストン７、第２ピストン８を接近方向に付勢する
スプリングである。

前記油圧式および手動式の差動四爪チャックも内締め
型に限らず、リンクの作動方向を変更することにより外
締め型、一方内締め他方外締め型に変更することは勿論
可能である。

その他第１、第２のピストンと十字二方向の爪との連
動方法もリンクに限らず、斜面を用いたカム方式をする
等多様の変更が可能であり、その他具体的な構造、形
状、材質等、様々な変更は本発明は技術思想に反しない
限り、本発明に含まれるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の差動四爪チャックは、シ
リンダー本体内に直列状に挿入した２個のピストンの各
出力端を共通軸線上同方向に取出し、上記各出力軸の取
出し部と、十字二方向に対向する各対向１対の爪とを係
合し、前記２個のピストンを互いに逆方向に駆動するこ
とによって前記十字各方向の対向一対の爪が夫々把持物
に当接して停止されるものであるから、いかなる異形物
であっても爪位置の調整なく四個の爪を有効に働らかせ
て把持物を傷つけることなく確実に、しかも求心的に把
持でき、把持物の形状によって内締め、外締め、一方向
内締め他方向外締め等多様な把持方法に変更することが
可能であり、さらに駆動方法も工場の設備によって空
圧、油圧、手動等任意の方法が選択でき、また構造も簡
単で安価に提供できる等の特長を有し、生産ラインの精
度向上、生産性の向上に寄与すること極めて大であり、
応用範囲も組立てロボット、各種工作機械のチャック、
さらに高温炉や液中等、悪条件の環境中でのハンドリン
グその他スイベルジョイントやスイベルカム等への応用
等、頗る広範囲である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は空圧式内締め型
の差動四爪チャックの十字二方向の爪を通る90度折線に
沿う展開断面図、第２図は同チャックの正面図、第３図
は油圧式内締め型の差動四爪チャックの第１図と同様の
展開断面図、第４図は手動式内締め型の差動四爪チャッ
クの第１図と同様の展開断面図である。 １……空圧式内締め型の差動四爪チャック、７……第１
ピストン、８……第２ピストン、９……第１ピストンの
出力軸、10……第２ピストンの出力軸、14,14′……十
字一方向の対向一対の爪、15,15′……十字他方向の対
向一対の爪、32……油圧式内締め型の差動四爪チャッ
ク、41……手動式内締め型の差動四爪チャック。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダー本体内に直列状に挿入した２個
   のピストンの各出力端を共通軸線上同方向に取出し、上
   記各出力軸の取出し部と、十字二方向に対向する各対向
   １対の爪とを係合し、前記２個のピストンを互いに逆方
   向に駆動することによって前記十字各方向の対向一対の
   爪が夫々把持物に当接して停止されるまで差動し、把持
   物を把持するように構成したことを特徴とする差動四爪
   チャック。
2. 【請求項２】前記２個のピストンを互いに逆方向に駆動
   する手段は、空気圧によることを特徴とする請求項１記
   載の差動四爪チャック。
3. 【請求項３】前記２個のピストンを互いに逆方向に駆動
   する手段は、油圧によることを特徴とする請求項１記載
   の差動四爪チャック。
4. 【請求項４】前記２個のピストンを互いに逆方向に駆動
   する手段は、両シリンダー間に介在し両シリンダーを離
   間方向に駆動するねじによることを特徴とする請求項１
   記載の差動四爪チャック。
5. 【請求項５】前記十字二方向の爪は、すべてシリンダー
   の中心方向へ締るように、２個のピストンの互いに逆方
   向の移動に連動させたことを特徴とする請求項１乃至４
   のいずれかに記載の差動四爪チャック。
6. 【請求項６】前記十字二方向の爪は、すべてシリンダー
   の反中心方向へ締るように、２個のピストンの互いに逆
   方向の移動に連動させたことを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の差動四爪チャック。
7. 【請求項７】前記十字二方向の爪は、十字一方向の対向
   一対の爪がシリンダーの中心方向へ、十字他方向の対向
   一対の爪がシリンダーの反中心方向へ夫々締まるよう
   に、２個のピストンの互いに逆方向の移動に連動させた
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の差
   動四爪チャック。