JP3185816B2 - チャック爪自動交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願は工作機に使用するチャック
の爪を、自動的に交換するチャック爪の自動交換装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年省力化を行なうとともに生産性の向
上を図るために、周辺機器を含む工作機の総合的な自動
化の要請が高まり、これに答えるためにチャックの爪を
自動的に交換する自動交換装置が種々提案されている。

【０００３】例えば本出願人により実公平３−１１３１
号公報に開示されたものがあり、これはチャック上方に
円盤型マガジン（爪保持具）を垂直軸線回りに回転割出
し可能に設け、この円盤型マガジンには、その周面に爪
を保持する複数の保持溝を形成し、各保持溝と対応する
位置に爪の背面に形成されたラックと係合可能な爪係止
ピンを半径方向移動自在に嵌装し、この爪係止ピンはバ
ネにより外方に付勢されるとともにその先端が保持溝内
に位置するように抜け止めされたものであった。

【０００４】そして作動シリンダにより上下動可能な爪
着脱装置によってチャックから抜き取られた使用済の爪
がマガジンの１つの保持溝に移送されると、バネの付勢
力により爪係止ピンは爪のラックと係合し、保持溝に爪
が保持され、次いでマガジンが旋回して他の保持溝に保
持された次工程用の爪を割出し、この爪を爪着脱装置が
バネの付勢力に抗して抜き取りチャックに装着するもの
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の爪自動交換
装置では、マガジンの保持溝における爪の保持は、バネ
に付勢された爪係止ピンで行なっているので、交換する
爪の重量が比較的大きな場合、爪着脱装置による保持溝
への爪の装着又は抜き取り作用時に、爪がマガジンから
抜け落ちることがあり、このことは装置の長期使用後の
バネの劣化により著しくなる恐れがあった。

【０００６】前記課題を解決するため、本発明では操作
ピンをチャック半径方向に押し込むことで、チャック本
体内の滑子部材と爪保持溝内の爪の連結を解放し、ま
た、操作ピンの押し込みを解除することでチャック本体
内の滑子部材と爪保持溝内の爪の連結するようになって
いるチャックと、前記操作ピンをチャック半径方向に押
し込むための押込ピンをピストンロッドに備えている爪
外しシリンダとを備え、前記チャックの爪装着溝と爪保
持具に設けた爪を保持する保持溝との間で爪を自動的に
交換するようにしてあるチャック爪自動交換装置におい
て、前記爪保持具には、その保持溝と対応する位置に、
爪係止ピンを爪外しシリンダのピストンロッド軸線と直
交する方向に往復動自在に嵌装して爪と係脱可能に設
け、この爪係止ピンと前記ピストンロッドとを、ピスト
ンロッドの軸線方向移動を爪係止ピンの軸線方向移動に
変換する案内ピンと案内溝とによって連繋し、前記爪外
しシリンダのピストンロッドが操作ピンを押し込む方向
へ移動する動作によって前記爪係止ピンを爪との非係止
方向に移動させ、また爪外しシリンダのピストンロッド
が操作ピンの押し込みを解除する方向へ移動する動作に
よって前記爪係止ピンを爪との係止方向へ移動させるよ
うに構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】チャックの爪装着溝に装着された使用済の爪を
抜き取り、爪保持具の保持溝に装着する場合、先ず、爪
外しシリンダを爪外し作動して、チャックに対する爪の
保持を解除するとともに、爪保持具では爪係止ピンが非
係止方向に後退している。次に、チャックより解放され
た爪を自動的に抜き取り爪保持具の保持溝内に位置させ
た後、爪外しシリンダを逆作動させると爪係止ピンは係
止方向に前進し、爪を係止し、爪保持具の保持溝に爪が
確実に保持される。

【０００８】また、爪保持具の保持溝に装着された次工
程用の爪を抜き取り、チャックの爪装着溝に装着する場
合、爪外しシリンダを爪外し作動して、爪係止ピンを非
係止方向に後退させ、爪保持具に対する爪の保持を解除
し、次に、爪保持具より解放された爪を自動的に抜き取
りチャックの爪装着溝内に位置させ、その後、爪外しシ
リンダを逆作動させ、チャックの爪装着溝に爪が装着さ
れる。

【０００９】

【実施例】次に、本願実施例を図面に基づいて説明す
る。図面において、１は周知の工作機械例えばＮＣ旋盤
２はその上面は後記する爪自動交換装置を取付ける主軸
台となっている。主軸３の先端には、本出願人の出願に
よる特開昭５９−３０６０５号公報で開示したような外
周部よりの操作でジョーが円周方向に抜けるクイックチ
ェンジチャック６（以下チャック６と記す）が取付けら
れ、その構成は以下の通りである。チャック６内の中心
部には図１０に示すように楔ピース７がチャック６の回
転軸線方向へ摺動可能に嵌装され、楔ピース７は主軸３
の後端に取付けられた回転シリンダ（図示なし）のピス
トンロッドにドローバー８によって連結されている。ま
た上記チャック６に形成された半径方向の摺動溝９と爪
装着溝１０（図面では３つ爪の場合を示すが本願の適用
は３つ爪チャックに限定されるものではない）内には滑
子部材１１と爪１２の摺動部１３とが夫々半径方向へ摺
動可能に嵌装され、滑子部材１１の中心側端部に形成さ
れた断面Ｔ字形の楔部１４が上記楔ピース７に形成され
た断面Ｔ字形の楔溝７ａに嵌合されている。

【００１０】前記爪１２の上面には、図４に示すように
取付ブロック２７が固定され、この取付ブロック２７の
中央部には、後述のフィンガ１３６が係合する引掛溝２
８が形成されている。また取付ブロック２７の図面上左
端部下面と左側の摺動部１３上面との間には、後述の爪
係止ピン５１が係合する引掛空間２９が形成されてい
る。また爪１２の後面にはラック歯１６が形成され、ラ
ック歯１６には次に示す爪係脱装置１７により下記の噛
合部材１８が係合、離脱するようになっており、爪係脱
装置１７は図１０に示すように次のように構成されてい
る。滑子部材１１内に前後方向への摺動のみ可能に嵌装
された噛合部材１８と、滑子部材１１内に半径方向への
移動のみ可能に嵌装された操作ピン１９とを備えてお
り、この噛合部材１８の前面にはラック歯２０が刻設さ
れ、付勢ばね２１のばね力によって上記爪１２のラック
歯１６と係合するようになっている。また噛合部材１８
と操作ピン１９とは傾斜する係合面によって互いに係合
しており、この係合により操作ピン１９をチャック本体
６の中心に向かって押し込むと、噛合部材１８は付勢ば
ね２１を圧しながら後退して両ラック歯１６，２０の係
合は脱し、操作ピン１９が原位置に復帰すると噛合部材
１８は付勢ばね２１によって前進し、係合を脱した両ラ
ック歯１６，２０が再び係合することは前記特開昭５９
−３０６０５号と同様である。次に操作ピン１９は、そ
の端部が前記楔ピース７の外周面に設けた凹部２２に対
向し、操作ピン１９を押し込むと端部が凹部２２に入り
込み、また楔ピースが後方に移動すると凹部２２から押
し出されて、両ラック歯１６，２０の噛合を確実なもの
とするようになっている。又噛合部材１８内にはノッチ
ピン方式のセットピン２３が前後方向へ摺動可能に嵌合
され、ばね２４によって前方に付勢されるとともにピン
２５によって抜止めされ、その先端が爪１２後面のラッ
ク歯１６に係合し、常に爪１２を係止するようになされ
ている。以上の如く構成されたチャック６は図示を省略
した近接スイッチ、ＮＣ装置等で制御される割出装置に
より爪装着溝１０を所定の爪交換位置Ｂ（図面では回転
中心の上方となっているがこれに限るものでなく、必要
に応じ適宜他の場所に設定し得る）に割り出し、当該割
出位置にチャック６を停止するようになっている。

【００１１】次に、本願のチャック爪自動交換装置３１
について説明する。図１，２，３において工作機械１の
主軸台２には、案内ベース３２が前後方向（図２におい
て左右方向）に延設され、この案内ベース３２には、滑
子又はベアリング等の摺動部材３３介してテーブル３４
が摺動可能に嵌合されている。３５は前後動シリンダ
で、そのシリンダ本体３５ｂはブラケット３６を介して
前後案内ベース３２に取付けられ、このシリンダ３５の
ピストンロッド３５ａ先端はブラケット３７を介して前
記テーブル３４と一体の支持板３８に固定されている。
従って、前後動シリンダ３５の作動によってテーブル３
４は所定ストロークの前後動を行なうようになってい
る。尚図３において実線は、テーブル３４が前進端にあ
る場合を示し、仮想線は、テーブル３４が後退端にある
場合を示す。

【００１２】次に、図５，６，７においてチャック６の
爪装着溝１０から抜き取った使用済の爪１２及び次工程
用の爪１２を着脱可能に係止して貯蔵する爪保持具とし
て示すカセット３９について説明する。このカセット３
９下面には、その長手方向全長にわたって摺動溝４０が
形成され、この摺動溝４０は、図１に示すようにテーブ
ル３４幅の略全長にわたって伸び、後述の爪外しシリン
ダ９１のシリンダ本体９２に固定されたカセット案内レ
ール４１に嵌合し、カセット３９は、カセット案内レー
ル４１上を左右方向に摺動自在となっている。また、カ
セット３９は、その前面及び上下両面に開放する三本の
保持溝４３が等間隔に設けられ、各保持溝４３を形成す
る左右の対向面には、カセット３９前面に取付けた４つ
の取付片４４を利用して爪１２の摺動部１３を案内し、
爪１２の図２又は図６において前後方向と左右方向の位
置決めを行なう案内溝４５が形成されている。またカセ
ット３９の両端付近には、前後面に貫通し、後述の位置
決めピン７６が嵌入し、カセット案内レール４１上にお
いてカセット３９を位置決めロックする位置決め孔４６
が設けられている。またカセット３９上面には、各保持
溝４３と対応する位置に後述の作用で説明するように上
引掛位置Ｄから移送体１２６が下降するときフィンガ１
３６と係合しフィンガ１３６を引掛方向に前進させる案
内傾斜面４７が形成されている。

【００１３】次に、前記保持溝４３に挿入された爪１２
が、保持溝４３より脱落しないように係止する係止機構
４９は次の如くで、夫々の保持溝４３に対応して設けら
れている。図５においてカセット３９の上面には、仮想
線で示す爪１２の右側の摺動部１３と対応する位置に、
摺動溝５０が形成され、この摺動溝５０には前後方向に
摺動自在に爪係止ピン５１が嵌め込められ、この爪係止
ピン５１は、その上面の低段部が、カセット３９上面に
取付けられた押え板５２と当接してカセット３９の上下
方向に抜け止めされている。この爪係止ピン５１の先端
部には、その左側下面が切欠かれ前記爪１２の引掛空間
２９に入り込み得る係止片５３が形成されている。ま
た、爪係止ピン５１の後端部下面には、後述の作動片１
０４と係合する係合溝５４が設けられている。尚、爪交
換位置Ａ以外の位置にある爪１２と対応する爪係止ピン
５１の係合溝５４は、図９に示すように後述の作動片１
０４と対応する部分を切欠いてテーブル３４幅の略全長
にわたって伸びるピン案内レール５５と係合し、爪係止
ピン５１が前進位置に位置し爪保持状態を保つようにな
っている。尚ピン案内レール５５は、後述の爪外しシリ
ンダ９１のシリンダ本体９２上面に固定されている。

【００１４】また、前記４つの取付片４４のうち左右両
端のものには、後述のロボットハンド６０が挿入し得る
挿入部５７が切欠かれ、また、左右両端の取付片４４の
後面とカセット３９前面との間には挿入空間５８が設け
られている。次に図８において図示しないカセット収納
庫と爪自動交換装置３１との間でカセット３９を搬送入
換えを行なうカセット移送用ロボットハンド６０（以下
ロボットハンドと略記する）について説明する。門型の
ロボットハンド６０は図示しないロボットにより少なく
とも前後と上下方向の二次元方向移動可能で、その先端
に設けた一対の持上棒６１の先端には、夫々内側に突出
する上下の挿入片６２及び下部より前方に突出する持上
片６３が形成されている。このロボットハンド６０は、
その持上棒６１を前記カセット３９の前面と対向させ上
挿入片６２とカセット３９の挿入部５７との高さ位置を
合わせてカセット３９の正面に向かって進んでいき、上
挿入片６２が挿入部５７を通過し挿入空間５８に至った
後ロボットハンド６０は上方に移動し、上下挿入片６２
が挿入空間５８に入り込み持上片６３で両側のカセット
３９下面３９ａ（図１２に示す）を持ち上げカセット３
９を搬送するようになっている。

【００１５】次にテーブル３４上のカセット３９後方に
設けられたトラバース装置６５について説明する。この
トラバース装置６５は、図１，２，３に示すようにトラ
バースシリンダ６６、ロックシリンダ６７及びストッパ
シリンダ６８を備え、本出願人による特願昭６３−１２
４３６８号公報に開示されたトラバース装置と略同じ構
造となっている。

【００１６】まずトラバースシリンダ６６について説明
すると、テーブル３４と一体の支持板３８と一体の左右
の側板７０間に固定されたピストンロッド６６ａには、
中央部にピストン室７１が設けられたシリンダバレル７
２が摺動自在に嵌装されている。シリンダバレル７２の
ピストン室７１は、ピストンロッド６６ａの中央に設け
たピストン７３によって２つに区画されている。この区
画されたピストン室７１には、ピストンロッド６６ａの
中心部に互いに反対方向から穿設された圧流体供給路
（図示せず）を介して圧流体が供給されるようになって
おり、シリンダバレル７２はピストンロッド６６ａに沿
ってトラバースする。このシリンダバレル７２のトラバ
ース量（シリンダバレルの最大ストローク量）は、カセ
ット３９の保持溝４３間のピッチの２倍以上となるよう
に、ピストンロッド６６ａの長さが設定されている。

【００１７】次にロックシリンダ６７について説明す
る。ロックシリンダ６７は二本一対のシリンダからな
り、両ロックシリンダ６７のシリンダ本体７４は、前記
トラバースシリンダ６６のシリンダバレル７２下面に左
右方向に並設され、その取付間隔は、前記カセット３９
の位置決め孔４６の間隔とピストンロッド６７ａの間隔
が同一であるように設定されている。また、各ピストン
ロッド６７ａの先端には、位置決め孔４６に嵌入可能な
位置決めピン７６が取付けられている。また、両ロック
シリンダ６７のシリンダバレル７２下面にわたってスラ
イド体７７が構成され、このスライド体７７は、前記左
右の側板７０間に取付けられた一対の回り止めロッド７
８に摺動自在に嵌装されている。この両回り止めロッド
７８及びスライド体７７には、ロックシリンダ６７のシ
リンダ本体７４内に設けられ、ピストンにより２つに区
画されたピストン室に連通する供給路（図示せず）が穿
設され、この供給路に圧流体が供給されると、ピストン
ロッド６７ａが前後方向に出没し、ピストンロッド６７
ａ先端に取付けられた位置決めピン７６が、ロボットハ
ンド６０によりカセット案内レール４１上に穿設された
カセット３９の位置決め孔４６と嵌脱するようになって
いる。

【００１８】次いで、ストッパシリンダ６８について説
明する。先ず、前記トラバースシリンダ６６のシリンダ
バレル７２の後面下部から後方に伸びる取付部上には、
当接部材８０が固定されている。また、前記左右の側板
７０にはこの当接部材８０と対向する位置に、左右のス
トッパボルト８１，８２（図３に示す）が夫々固定され
ている。ストッパシリンダ６８は、テーブル３４と一体
の天板８３にブラケット８４を介して下向きに固定され
ている。このストッパシリンダ６８のピストンロッド６
８ａ先端にはストッパブロック８５が取付けられ、所望
時にストッパシリンダ６８を作用させピストンロッド６
８ａを突出させると、ストッパブロック８５が当接部材
８０と右ストッパボルト８２間に入り込み（図１，２，
９に仮想線で示す状態）トラバースシリンダ６６の右方
へのトラバースを制するようになっている。

【００１９】次に、ガイドブロック８７と爪外し装置８
８について説明する。ガイドブロック８７は図１，２に
示すようにテーブル３４に取付られた左右のブロック８
９より構成され、両ブロック８９の対向面にはガイド溝
９０が設けられている。このガイド溝９０はテーブル３
４が前記の如く最前進端に至った時に、爪交換位置Ｂに
割り出されたチャック６の爪装着溝１０と爪交換位置Ａ
に位置決めされたカセット３９の保持溝４３の案内溝４
５との間に位置し、両者を一直線に連続させて交換され
る爪１２の摺動部１３を案内する。

【００２０】また、前記チャック６に内臓された爪係脱
装置１７の操作ピン１９を押込み操作する爪外し装置８
８は以下の通りである。爪外しシリンダ９１は、そのシ
リンダ本体９２が前記ガイドブロック８７と一体に固定
され、シリンダ本体９２下面より突出する下ピストンロ
ッド９１ｂ下端には、取付板９３が固着され、この取付
板９３の下面には、爪交換位置Ｂに割出されたチャック
６の操作ピン１９に正対するようにして押込ピン９４が
突設され、爪外しシリンダ９１を爪外し作動して図１１
に示すように下ピストンロッド９１ｂを下降させると、
押込ピン９４が操作ピン１９を押込んで噛合部材１８の
ラック歯２０と爪１２のラック歯１６との噛合を外すよ
うになっている。また、前記取付板９３下面には、押込
ピン９４ととも位置決めピン（図示せず）が並設され、
上記のように下ピストンロッド９１ｂが下降したとき、
チャック６に穿設された位置決め孔（図示せず）に嵌入
し、割り出されたチャック６をより正確に位置決めする
ようになっている。

【００２１】次に、前記カセット３９に設けた係止機構
４９の爪係止ピン５１を前後動させるピン作動装置９６
について説明する。前記爪外しシリンダ９１のシリンダ
本体９２上面より突出する上ピストンロッド９１ａ上端
部には、大径部９７が形成されている。この大径部９７
には、図１０，１３に示すように上ピストンロッド９１
ａに対して間隔Ｓだけ上下方向移動自在に筒部材９８が
嵌合されている。この筒部材９８の下面後部には、爪外
しシリンダ９１のシリンダ本体９２に固着した当接部材
９９と間隔Ｈをもって対向する規制ボルト１００が設け
てある。

【００２２】この間隔Ｈと前記筒部材９８内の間隔Ｓと
の和が爪外しシリンダ９１のストロークであり、図１０
に示す上昇状態の爪外しシリンダ９１を作動して上ピス
トンロッド９１ａを下降させると筒部材９８はその自重
により上ピストンロッド９１ａの大径部９７とともに下
降し、上ピストンロッド９１ａが前記間隔Ｈ分下降した
とき筒部材９８は、その規制ボルト１００が当接部材９
９と当接することにより下降を規制され位置決めされ
る。その後上ピストンロッド９１ａのみが筒部材９８内
の間隔Ｓ分下降して図１１に示すように下降端に至るよ
うになっている。つまり筒部材９８は、爪外しシリンダ
９１の作動によりピストンロッド９１ａ，９１ｂの１ス
トローク長さ（Ｈ＋Ｓ）より筒部材９８内の間隔Ｓだけ
短いストロークＨで上下動するようになっている。

【００２３】図１０，１３，１６に示すように前記爪外
しシリンダ９１のシリンダ本体９２には、支持片１０２
が取付けられ、この支持片１０２上部には、摺動溝１０
３が切欠かれている。この摺動溝１０３には前後方向に
摺動自在に作動片１０４が嵌装され、作動片１０４は押
え板１０５により上方への抜け止めがなされている。こ
の作動片１０４は、その前面に前記カセット３９の係止
ピン５１の係合溝５４と係合するカギ状の係止部１０６
が形成され、また、作動片１０４の左側面には、案内ピ
ン１０７が植設されている。

【００２４】前記筒部材９８の下面の一部には切欠部１
０８が形成され、この部分に案内バー１０９が取付けら
れている。この案内バー１０９には、作動片１０４と対
向する側面に傾斜案内溝１１０が形成され、この傾斜案
内溝１１０には作動片１０４の案内ピン１０７が係合し
ている。従って前記のように爪外しシリンダ９１を作動
して筒部材９８が間隔Ｈ昇降すると、作動片１０６は、
その案内ピン１０７が案内バー１０９の傾斜案内溝１１
０に案内され前後動し、この作動片１０６と係合する爪
係止ピン５１は、図１０，１６に示すようにその先端の
係止片５３が爪１２の引掛空間２９に入り込み爪１２を
引掛け保持する前進位置と、図１１，１７に示すように
係止片５３が引掛空間２９より退出する後退位置とに前
後動するようになっている。

【００２５】また、筒部材９８の周面の前方部には、図
１４に示すように切欠いて形成された案内面１１１が設
けられ、この案内面１１１には、後述の左右可動ブロッ
ク１２７の案内ピン１５０が係合する傾斜案内溝１１２
が形成されている。また案内面１１１の左右両端は、後
述の支持ブラケット１４３に摺動自在に係合するように
切欠かれている。

【００２６】次に、爪交換位置Ａに割出されたカセット
３９の保持溝４３とチャック６の爪装着溝１０との間で
爪１２の移送を行なう爪移送装置１１４について説明す
る。先ず、図１，２，３に示すように天板８３上面には
移送用シリンダ１１５が取付けられ、この移送用シリン
ダ１１５のシリンダ本体１１６下面より下方に突出する
ピストンロッド１１７下端には、後述の移送体１２６が
ねじ止めされている。この移送用シリンダ１１５は、移
送体１２６を上引掛位置Ｄ、下引掛位置Ｅ及び待避位置
Ｆとの３位置に移動させるためにダブルシリンダに構成
されている。すなわちシリンダ本体１１６内には、ピス
トンロッド１１７上端に取付られた第１ピストン１１８
が摺動する第１ピストン室１１９と、この第１ピストン
室１１９に連続し、第１ピストン室１１９より大径の第
２ピストン室１２０が形成され、この第２ピストン室１
２０には、第２ピストン１２１が摺動自在に嵌装されて
いる。

【００２７】また、図２において給排ポート１２２は第
１ピストン１１８により区画された第１ピストン室１１
９の下側の部屋に連通し、給排ポート１２３は第２ピス
トン１２１により区画させた第２ピストン室１２０の上
側の部屋に連通し、また給排ポート１２４は第１ピスト
ン室１１９の上側の部屋及び第２ピストン室１２０の下
側の部屋に連通している。従って給排ポート１２２と給
排ポート１２３から同じ圧力の圧流体を供給すると図２
に示すように第２ピストン１２１は下降端に、第１ピス
トン１１８は第２ピストン１２１の下端面に当接する位
置に夫々位置し、移送体１２６は図１０，１１に示す上
引掛位置Ｄに位置する。また、給排ポート１２４からの
み圧流体を供給すると第１ピストン１１８は下降端に至
り、移送体１２６は下引掛位置Ｅに位置する。さらに、
給排ポート１２２からのみ圧流体を供給すると、第１，
２ピストン１１８，１２１は一体として夫々上昇端に至
り（図２中仮想線で示す）、移送体１２６は図１２に示
す待避位置Ｆに位置する。このとき移送体１２６とカセ
ット３９との間には、前記ロボットハンド６０によりカ
セット３９をカセット案内レール４１上より持ち上げる
ことができる空間１１３が存在するようになっている。

【００２８】次に、図１０，１４，１５において爪移送
装置１１４を成す移送体１２６、左右可動ブロック１２
７及び上下可動ブロック１２８について説明する。先
ず、移送体１２６について説明すると、この移送体１２
６には、略中央部に左右側面に貫通して支持孔１３０が
穿設され、この支持孔１３０には、その両端部に夫々上
下の傾斜面１３１を形成した可動ピン１３２が摺動自在
に嵌装されている。また、可動ピン１３２の周面の一部
は切欠かれ平面に形成され、この平面には傾斜案内溝１
３３が形成されている。

【００２９】また、移送体１２６には、前後面に貫通す
る十字型の支持溝１３４が形成され、この支持溝１３４
には、フィンガ１３６が摺動自在に嵌装されている。こ
のフィンガ１３６の上面には案内ピン１３７が植設さ
れ、この案内ピン１３７は前記可動ピン１３２の傾斜案
内溝１３３と係合している。またフィンガ１３６の下部
は、前記爪１２の引掛溝２８と係合するカギ片１３８に
形成され、このカギ片１３８の後部には、前記カセット
３９に設けた案内傾斜面４７と係合する係合部１３９が
形成されている。以上より可動ピン１３２が、後述の左
右可動ブロック１２７または、上下可動ブロック１２８
によって案内され移送体１２６に対して、左右方向（図
１０において底面の奥、手前方向）に移動すると、フィ
ンガ１３６は、その案内ピン１３７が可動ピン１３２の
傾斜案内溝１３３に案内され移送体１２６に対して前後
方向に移動し、フィンガ１３６のカギ片１３８が爪１２
の引掛溝２８と係脱するようになっている。

【００３０】次に上引掛位置Ｄに対応して設けた左右可
動ブロック１２７について説明すると、前記天板８３の
下面には、左右の側壁１４１及び後壁１４２を組合せて
成り、前記移送用シリンダ１１５のピストンロッド１１
７を囲むようにして支持ブラケット１４３が取付けられ
ている。この支持ブラケット１４３の左右の側壁１４１
の夫々の対向面は、前記移送体１２６側面を摺動自在に
案内する摺動面１４４となっている。また、支持ブラケ
ット１４３の後壁１４２後面は前記筒部材９８に設けた
案内面１１１が摺動する摺動面１４５となっている。さ
らに支持ブラケット１４３には、その左右側壁１４１に
形成された支持溝１４６と、これらの支持溝１４６と連
続して後壁１４２に形成された支持溝１４７とでブロッ
ク支持溝が構成されている。このブロック支持溝には、
その前面に前記可動ピン１３２の長さと略同一の間隔を
もって一対の突出部１４９が設けられた左右可動ブロッ
ク１２７が左右方向に摺動自在に嵌装されている。

【００３１】この左右可動ブロック１２７の取付高さ位
置は前記移送体１２６が図１０に示すように上引掛位置
Ｄに位置するとき、可動ピン１３２が左右可動ブロック
１２７の突出部１４９間に挾まれた状態となる高さ位置
に設定されている。また、左右可動ブロック１２７後面
には、後方に突出した案内ピン１５０が植設され、この
案内ピン１５０は前記筒部材９８の傾斜案内溝１１０と
係合している。また、左右可動ブロック１２７の右側の
突出部１４９の隅部には、後述の作用で説明するように
可動ピン１３２の右上側の傾斜面１３１を案内する傾斜
面１５１が形成されている。以上より、移送体１２６が
上引掛位置Ｄに位置しているとき、爪外しシリンダ９１
を作動させると、上ピストンロッド９１ａに設けた筒部
材９８が上下動し、この上下動により左右可動ブロック
１２７は、その案内ピン１５０が筒部材９８の傾斜案内
溝１１０に案内され支持ブラケット１４３に対して左右
方向に移動する。そしてこの左右可動ブロック１２７の
移動とともに、突出部１４９間に挾まれた可動ピン１３
２が左右方向に移動し、前記の如くフィンガ１３６が前
後動するようになっている。

【００３２】次に図１，１０，１８において下引掛位置
Ｅに対応して設けた上下可動ブロック１２８について説
明する。左右の側壁１５３及び後壁１５４より成る上下
可動ブロック１２８は、前記爪外しシリンダ９１の下ピ
ストンロッド９１ｂに設けた取付板９３前面に取付けら
れ、爪外しシリンダ９１の作動により図１８に実線で示
す上昇位置と仮想線で示す下降位置とに移動するように
なっている。この上下可動ブロック１２８の左右の側壁
１５３の夫々の対向面は、前記可動ピン１３２の長さと
略同じ間隔をもって上下の垂直面１５５及び両垂直面１
５５を連続させる斜面１５６とが構成されている。従っ
て、この上下可動ブロック１２８と前記移送体１２６と
の相対的な移動により可動ピン１３２は、上下可動ブロ
ック１２８の斜面１５６間に案内され左右方向に移動
し、下引掛位置Ｅにおいてフィンガ１３６が前後動する
ようになっている。

【００３３】次に、以上のように構成された爪自動交換
装置３１による爪交換作用について説明する。先ず爪交
換前の準備状態について説明する。工作機械１がワーク
を加工している間テーブル３４は図３に仮想線で示すよ
うに後退端位置に位置しており、爪自動交換装置３１
は、工作機械１の機台２上に位置しており、加工中に発
生する切粉等に影響を受けることはない。図２に示すよ
うに移送用シリンダ１１５は、その給排ポート１２２，
１２３から同じ圧力の圧流体が供給され、移送体１２６
は上引掛位置Ｄに位置しており、爪外しシリンダ９１は
上昇端状態である。

【００３４】また、トラバース装置６５においてはロッ
クシリンダ６７はそのピストンロッド６７ａが突出状態
であり、ピストンロッド６７ａ先端に取付けた位置決め
ピン７６が、カセット案内レール４１上に載置され、す
べての保持溝４３に爪１２が装着されていない空のカセ
ット３９後面に設けた位置決め孔４６内に嵌入してい
る。またストッパシリンダ６８のピストンロッド６８ａ
は突出状態であり、図１，２及び図９に仮想線で示すよ
うにピストンロッド６８ａ先端に取付けたストッパブロ
ック８５は当接部材８０と右ストッパボルト８２との間
に位置し、さらにトラバースシリンダ６６はシリンダバ
レル７２を右方に移動させる如く作用しており、カセッ
ト３９は、その真中の保持溝４３がガイドブロック８７
の真上に位置するように正確に位置決めされている。ま
た、カセット３９の真中の保持溝４３と対応して設けた
爪係止ピン５１はピン作動装置９６の作動片１０４と係
合しており、他の爪係止ピン５１はピン案内レール５５
と係合した状態を保ち（図９に示す）、すべての爪係止
ピン５１は図１６に示すように爪１２の引掛空間２９と
係合可能な前進状態となっている。

【００３５】次に、加工するワークの変更その他により
図示しない指令装置から爪交換指令が発せられると、こ
の指令により主軸３が減速回転を行ないながら停止し、
チャック６に取付けられている爪１２の一本を爪交換位
置Ｂに割出した後、回転シリンダ（図示せず）が作動し
て楔ピース７を前方に移動させ、三本の爪１２を交換可
能位置（ワークの把持を開放する位置）にする。

【００３６】前記のようにチャック６が所定の位置に割
り出されると前後動シリンダ３５が作動して図１，２に
仮想線で示す後退端位置に待機していたテーブル３４が
図中実線で示す前進端位置まで移動する。これにより空
のカセット３９の真中の保持溝４３は、ガイドブロック
８７のガイド溝９０とともに爪交換位置Ａに位置決めさ
れ、両溝４３，９０は爪交換位置Ｂに割り出されたチャ
ック６の爪装着溝１０と一直線上に並んだ状態となる。

【００３７】今、図１０に実線で示すように移送体１２
６は、上引掛位置Ｄに位置し、この移送体１２６内に設
けたフィンガ１３６の係合部１３９は、カセット３９上
面に設けた室内傾斜面４７と対向している。この状態よ
り移送用シリンダ１１５の給排ポート１２４（図２に示
す）から圧流体を供給し移送体１２６を下降させると、
この下降の途中でフィンガ１３６の係合部１３９がカセ
ット３９の案内傾斜面４７と係合し、フィンガ１３６は
前進される。このフィンガ１３６の前進とともに可動ピ
ン１３２は、その傾斜案内溝１３３とフィンガ１３６の
案内ピン１３７との係合により右方に移動する。

【００３８】さらに移送体１２６が下降すると、右方に
移動した可動ピン１３２は、図１８に実線で示すように
上昇位置の上下可動ブロック１２８の斜面１５６に案内
され左方に移動し、その後移送体１２６は下引掛位置Ｅ
に至る。この可動ピン１３２の左方移動によりフィンガ
１３６は後退し、フィンガ１３６のカギ片１３８は図１
０の仮想線にて示すようにチャック６に保持された使用
済の爪１２の引掛溝２８とわずかな隙間をもって対向し
た状態となる。

【００３９】その後、図１０に示すように上昇状態の爪
外しシリンダ９１を爪外し作動させると、下ピストンロ
ッド９１ｂの下降と共に取付板９３及び取付板９３に取
付けられた上下可動ブロック１２８が下方に移動し、上
下可動ブロック１２８の下降により可動ピン１３２は上
下可動ブロック１２８の斜面１５６に案内され、右方に
移動し、図１１の仮想線にて示すようにフィンガ１３６
は前進し、そのカギ片１３８がチャック６に保持された
爪１２の引掛溝２８内に入り込み爪１２を引掛け保持す
る。このフィンガ１３６による爪１２の引掛け保持の直
後に爪外しシリンダ９１の下ピストンロッド９１ｂとと
もに下降している取付板９３の下面に設けた押込ピン９
４が爪係脱装置１７の操作ピン１９をチャック６の中心
側に押し込み、噛合部材１８を非噛合方向に後退させ噛
合部材１８と爪１２との夫々のラック歯１６，２０の係
合を開放する。

【００４０】また爪外しシリンダ９１の前記作動により
上ピストンロッド９１ａとともに筒部材９８が間隔Ｈだ
け下降し、この下降の途中で、左右可動ブロック１２７
は、その案内ピン１５０が筒部材９８の傾斜案内溝１１
２に案内されることにより右方に移動する。さらに筒部
材９８とともに筒部材９８と一体の案内バー１０９も下
降し、この案内バー１０９の傾斜案内溝１１０に作動片
１０４の案内ピン１０７が案内されるので、作動片１０
４は後退し、この作動片１０４と係合する爪係止ピン５
１は非係止方向に後退する。この爪係止ピン５１の後退
端状態、左右可動ブロック１２７の右移動状態及び上下
可動ブロック１２８の下降端状態は爪外しシリンダ９１
を前記と逆に作動させるまで維持される。

【００４１】その後、移送用シリンダ１１５の給排ポー
ト１２２，１２３より同じ圧力の圧流体を供給し、移送
体１２６を再び上引掛位置Ｄまで移動させる。この移動
によりフィンガ１３６によって引掛保持された爪１２
は、チャック６の爪装着溝１０より抜き取られ、さらに
ガイドブロック８７のガイド溝９０にその摺動部１３が
案内された後、前記したように爪係止ピン５１が後退状
態であるカセット３９の真中の保持溝４３内に位置され
る。このときフィンガ１３６は図１１の実線で示す状態
であり、右移動した可動ピン１３２は右移動した左右可
動ブロック１２７の突出部１４９間に挾まれた状態とな
っている。

【００４２】その後、爪外しシリンダ９１を前記作用と
は逆に上昇作動させると、上ピストンロッド９１ａとと
もに筒部材９８が上昇し、この上昇により、先ず作動片
１０４とともに爪係止ピン５１が係止方向に前進し、カ
セット３９の真中の保持溝４３内に位置し、フィンガ１
３６に引掛け保持された爪１２の引掛空間２９に爪係止
ピン５１先端の係止片５３が嵌入し、保持溝４３内に爪
１２が保持される。次に、この爪１２の保持の直後に
は、筒部材９８の上昇により左右可動ブロック１２７及
び左右可動ブロック１２７の突出部１４９間に挾まれた
可動ピン１３２とがともに左方に移動し、フィンガ１３
６は図１０の実線で示すようにそのカギ片１３８が爪１
２の引掛溝２８から抜き出て爪１２の引掛保持を止め、
爪１２は爪係止ピン５１にのみ保持された状態となる。
尚この爪外しシリンダ９１の逆作動により上下可動ブロ
ック１２８はもとの上昇端位置にもどり、噛合部材１８
は噛合方向に前進している。

【００４３】以上のように１本目の爪１２がチャック６
より抜き取られ、カセット３９の真中の保持溝４３に保
持されると、以下のようにして２本目の爪１２を抜き取
る準備が行なわれる。即ち、チャック６を所定角度回転
させ次に抜き取る爪１２を爪交換位置Ｂに割り出す。次
にカセット３９をカセット案内レール４１上でトラバー
スさせ、次に爪１２を装着する左端の保持溝４３を爪交
換位置Ａに位置決めする。この割り出しは、図９におい
て先ず、トラバースシリンダ６６への加圧を止めた後、
ストッパシリンダ６８を作動して右ストッパボルト８２
と当接部材８０との間に入り込んでいるストッパブロッ
ク８５を退去させ、次にトラバースシリンダ６６を作動
してシリンダバレル７２を、当接部材８０が右ストッパ
ボルト８２に当接するまで右方に移動させ、この移動と
ともに位置決めピン７６によりロックされたカセット３
９も右方に移動し、カセット３９の左端の保持溝４３が
爪交換位置Ａに位置決めされる。また、このトラバース
により左端の保持溝４３と対応する爪係止ピン５１はピ
ン作動装置９６の作動片１０４と係合し、他の爪係止ピ
ン５１はピン案内レール５５と係合し、すべての爪係止
ピン５１は、図１６に示すようにその先端の係止片５３
が爪１２の引掛空間２９と係合可能な前進状態となって
いる。

【００４４】左端の保持溝４３を前記のようにして位置
決めすると、１本目の爪１２と同様にしてチャック６の
爪装着溝１０から使用済の爪１２を抜き取り、この爪１
２をカセット３９の左端の保持溝４３に装着し、最後に
３本目の爪を右端の保持溝４３に装着するためにトラバ
ースシリンダ６６のシリンダバレル７２を、当接部材８
０が左ストッパボルト８１と当接するまで左方に移動さ
せ、右端の保持溝４３を爪交換位置Ａに割り出す。その
後、この右側の保持溝４３に３本目の爪１２を装着した
後、再びカセット３９を中間位置（真中の保持溝４３が
爪交換位置Ａに割り出される位置）にもどすため、スト
ッパシリンダ６８を作動してストッパブロック８５を右
ストッパボルト８２と当接部材８０との間に位置させて
から、トラバースシリンダ６６を作動してシリンダバレ
ル７２を、当接部材８０がストッッパブロック８５と当
接するまで右方に移動して、カセット３９を中間位置に
位置させる。尚前記トラバースの順序はこれに限るもの
ではなく適宜に変更可能である。

【００４５】以上のように３本の爪１２をチャック６か
ら抜き取りカセット３９への装着を終えると、この使用
済の爪１２が装着されたカセット３９と次工程用の爪１
２が装着されたカセット３９とをロボットハンド６０に
よって以下の如くに交換する。先ず移送用シリンダ１１
５の給排ポート１２２（図２に示す）からのみ圧流体を
供給すると、第２ピストン１２１及び第１ピストン１１
８は仮想線で示す上昇端まで移動し、ピストンロッド１
１７先端に設けた移送体１２６は、図１２に示す待避位
置Ｆに位置する。このとき移送体１２６に設けたフィン
ガ１３６とカセット３９上面との間には、カセット３９
を持ち上げ可能な空間１１３が形成されている。

【００４６】そしてカセット３９の正面に向かってロボ
ットハンド６０が、その上挿入片６２とカセット３９の
挿入部５７との高さ位置を合わせ、前進していき、上挿
入片６２が挿入部５７を通過し、挿入空間５８に至った
後、ロボットハンド６０を持上片６３がカセット３９の
下面に近接するまで上昇させる。すなわち挿入片６２は
挿入空間５８内を上昇しカセット３９はロボットハンド
６０で保持される。ロックシリンダ６７を作動してカセ
ット３９の位置決め孔４６より位置決めピン７６を退出
させ、カセット３９の位置決めを解除する。その後ロボ
ットハンド６０が上昇し、その持上片６３によりカセッ
ト３９の下面を持ち上げ、カセット案内レール４１より
カセット３９を持ち上げる。このとき真中の保持溝４３
の爪係止ピン５１は作動片１０４との係合を止め他の爪
係止ピン５１はピン案内レール５５との係合を止める。

【００４７】その後、上下の挿入片６２及び持上片６３
によりカセット３９を保持したロボットハンド６０は、
後退していき、図示しないカセット収納庫まで移動し、
このカセット収納庫にこのカセット３９を収納した後、
次工程用の爪１２が装着されたカセット３９を前記と同
様の作用で持ち上げ保持し、前記したカセット取出作業
とは逆の動作でカセット案内レール４１上の中間位置に
新しいカセット３９を載置する。それからこの新しいカ
セット３９の位置決めを行なうため、移送用シリンダ１
１５の給排ポート１２２，１２３（図２に示す）から圧
流体を供給し、移送体１２６を図１０に示すように上引
掛位置Ｄまで移動させ、ロックシリンダ６７を作動して
位置決めピン７６を位置決め孔４６に嵌入させ、次い
で、ロボットハンド６０を待機位置までもどし、カセッ
ト３９の交換作業を終える。

【００４８】尚前記ロボットハンド６０によるカセット
３９の取り出し動作は、ロボットハンド６０の前進−上
昇−後退動作で行なわれるようにしたが、ロボットハン
ド６０を、前進動作の後に左右方向（図２において紙面
の奥あるいは手前方向）のどちらかに移動させ、ロボッ
トハンド６０の上下の挿入片６２でカセット３９の側面
を引掛けカセット３９の摺動溝４０がカセット案内レー
ル４１上を摺動し、カセット案内レール４１より抜き出
された後にロボットハンド６０を後退させるようにして
もよく、この場合移送体１２６とカセット３９との間に
持ち上げ空間１１３を形成するため移送体１２６を待避
位置Ｆまで上昇させる必要はなく、移送用シリンダ１１
５をタブルシリンダで構成する必要がなくなる。

【００４９】以上のようにしてロボットハンドにより次
工程用の爪１２を装着したカセット３９がカセット案内
レール４１上に位置されると、以下のようにしてチャッ
ク６の爪装着溝１０に爪１２が装着される。先ず、チャ
ックを所定の爪交換位置に割り出した後、爪１２の装着
の場合は図１０に示すように上昇状態の爪外しシリンダ
９１を爪外し作動させ、チャック６の爪装着溝１０の位
置決めと噛合部材１８の非噛合方向への後退を行なうと
ともに上下可動ブロック１２８は下降端に至る。また、
爪外しシリンダ９１の作動により筒部材９８が下降し左
右可動ブロック１２７及び突出部１４９に挾まれた可動
ピン１３２が右方に移動しフィンガ１３６のカギ片１３
８が爪１２の引掛溝２８内に入り込み爪１２を引掛け保
持する（図１１は実線で示す）。さらに筒部材９８の下
降により、このフィンガ１３６による引掛け保持の直後
に、作動片１０４及び爪係止ピン５１が非係止方向に後
退し、爪係止ピン５１による爪１２の係止が解除され
る。

【００５０】その後移送用シリンダ１１５を作動して移
送体１２６とともに爪１２を下引掛位置Ｅまで移送す
る。この移送の途中において爪１２の摺動部１３がガイ
ドブロック８７に案内された後、移送体１２６の可動ピ
ン１３２は、下降端位置に位置する上下可動ブロック１
２８の垂直面１５５に案内されるが斜面１５６とは係合
せず、可動ピンが左右方向に移動されることはないの
で、フィンガ１３６が爪１２を保持したまま、移送体１
２６は下引掛位置Ｅに至る（図１２において仮想線で示
す）。

【００５１】次に、爪外しシリンダ９１を上昇作動させ
ると、取付板９３の上昇により先ずチャック６の位置決
め解除を行なうとともに噛合部材１８は噛合方向へ前進
し、噛合部材１８により爪１２が保持される。次にこの
噛合部材１８による爪１２の保持の直後に上下可動ブロ
ック１２８の上昇により、この上下可動ブロック１２８
の斜面１５６が可動ピン１３２を左方へ案内するので、
フィンガ１３６は後退し爪１２の保持を止め、爪１２は
噛合部材１８にのみ保持された状態となる。また、爪外
しシリンダ９１の上昇作動により筒部材９８は上昇し、
この上昇により左右可動ブロック１２７は左方に移動
し、また爪係止ピン５１は係止方向に前進するが、この
とき保持溝４３内には爪１２は存在しないので直接的に
爪交換動作に関与しない。

【００５２】その後移送体１２６を上引掛位置Ｄまで上
昇させるため移送用シリンダ１１５を作動させると、移
送体１２６の上昇により可動ピン１３２は下降状態の上
下可動ブロック１２８の斜面１５６に案内され右方に移
動し、フィンガ１３６は前進状態となり、このフィンガ
１３６の前進状態のまま移送体１２６は上昇していき、
上引掛位置Ｄに到る直前に、可動ピン１３２の右端に設
けた傾斜面１３３が左方に移動している左右可動ブロッ
ク１２７の傾斜面１５１と係合して可動ピン１３２が左
方に移動され、フィンガ１３６が再び後退状態となって
移送体１２６は上引掛位置Ｄに到り１本目の爪１２のチ
ャック６への装着を終える。

【００５３】以上のように１本目の爪１２が交換される
と、以後はトラバース装置６５を作動させ前記爪１２の
抜き取りの場合と同様に順次カセット３９をトラバース
させ、左側次は右側の保持溝４３を爪交換位置Ａに割出
し、上記と同様にしてチャック６の爪装着溝１０への爪
１２の装着を行ない、全てが終了するとトラバース装置
６５が旧に復し、又前後動シリンダ３５も旧に復して爪
自動交換装置３１全体を図３に仮想線で示す後退端位置
に後退させ、次の爪交換まで待機する。

【００５４】尚、この実施例ではカセット収納庫に多数
のカセット３９を収納しておき、各カセット３９にはち
がった種類の爪１２を装着しておけば、交換用の爪１２
の組数を格段に多くすることが可能で、ワークの多様化
に対応することができる。また、この実施例では、カセ
ットごと爪を交換するためジョー運搬回数が少なく、更
にチャック６に装着されている爪を収納する空カセット
をチャック爪自動交換装置上にあらかじめ設置してある
ためカセット運搬回数が少なくなり爪交換作業を短時間
に行ない得る。

【００５５】次に図１９〜図３２において爪自動交換装
置３１の他の実施例について説明するが、前記第１実施
と同様のものは詳説を省略する。先ず図１９，２０，２
１において、各装置を搭載するテーブル３４は、前後動
シリンダ３５の作動により主軸台２上の案内ベースレー
ル３２上を前進端位置（図２０に示す）と後退端位置
（図２５に示す）とに移動する。

【００５６】テーブル３４にはその前方に、爪１２を案
内する凹型状のガイドブロック８７が取付られている。
このガイドブロック８７の後面には、後述の爪外しシリ
ンダ９１のシリンダ本体９２が固定され、このシリンダ
本体９２の上面には、Ｔ字型の左右のカセット案内レー
ル４１が設けられている。このカセット案内レール４１
の上面には、その長手方向全長にわたって取付溝１６１
が形成され、この取付溝１６１には、断面Ｌ字型の左右
のピン案内レール５５が取付けられている。

【００５７】前記カセット案内レール４１には、カセッ
ト３９下面に形成したＴ字溝１６２（図２０に示す）が
嵌合され、カセット３９はカセット案内レール４１上を
摺動移動自在とされている。このカセット３９は、その
前面及び上下面に開放する四本の保持溝（右端のものよ
り順に第１，第２，第３，第４保持溝１６３，１６４，
１６５，１６６とする）が等間隔に設けられ、各保持溝
１６３，１６４，１６５，１６６を形成する左右の対向
面は爪１２の摺動部１３を案内する案内溝４５となって
いる。またカセット３９の後面の略中央部には、後述の
位置決めピン７６が嵌着する位置決め孔４６が穿設され
ている。カセット３９には各保持溝１６３，１６４，１
６５，１６６の前面に摺動孔１６７が穿設され、この摺
動孔１６７内には、その先端が爪１２前面のラック歯１
６と係合する係止片５３に形成された爪係止ピン５１が
前後動自在に嵌装されている。この爪係止ピン５１の周
面には案内ピン１６８が植設されている。また、カセッ
ト３９には、前記摺動孔１６７と一部を交差する上下方
向の貫通孔１６９が穿設され、この貫通孔１６９には、
作動片１０４が摺動自在に嵌装されている。この作動片
１０４の切欠面には、垂直部１７１及び傾斜部１７２よ
り成る案内溝１７３が形成され、この案内溝１７３内に
は、前記爪係止ピン５１の案内ピン１６８が係合してい
る。また作動片１０４の下端部には、爪外しシリンダ９
１の上ピストンロッド９１ａまたは前記ピン案内レール
５５と係合可能な係止部１０６が形成されている。

【００５８】次に、トラバース装置６５について説明す
る。先ず周知のマグネット式ロッドレスシリンダ（例え
ば本出願人により実開平２−２１３０５号に開示されて
いるもの）であるトラバースシリンダ６６について説明
すると、テーブル３４上に取付けられた左右の側板７０
間には、ピストンロッド６６ａが取付けられ、このピス
トンロッド６６ａには摺動自在にシリンダバレル７２が
嵌装されている。このシリンダバレル７２の前面にはＬ
型の取付部材１７５が取付けられこの取付部材１７５前
面には、前記カセット３９の位置決め孔４６に嵌着する
位置決めピン７６が固定してあり、また、取付部材１７
５の下部は左右の側板７０に夫々取付けた左右のストッ
パボルト８１，８２（図１９に示す）間を移動する当接
部材８０となっている。

【００５９】次に、前記トラバースシリンダ６６と同様
にしてマグネット式ロッドレスシリンダであり、三位置
に停止可能なストッパシリンダ６８について説明する。
テーブル３４上の前後の取付板１７６間にはピストンロ
ッド１７７及び案内ロッド１７８が並設され、両ロッド
１７７，１７８には、シリンダバレル１７９が前後方向
に摺動自在に嵌装されている。このシリンダバレル１７
９の下面には、支持部材１８０が取付けられ、この支持
部材１８０には、前記カセット３９の保持溝１６３，１
６４，１６５，１６６間ピッチと同じ長さの短い規制ピ
ン１８２とこのピッチの２倍の長さを有する長い規制ピ
ン１８１が前後に並設されている。従って、所望時にス
トッパシリンダ６８を作動してシリンダバレル１７９と
中間突出位置又は前進突出位置に位置させると、長短の
規制ピン１８１，１８２のどちらかが左ストッパボルト
８１と当接部材８０との間に入り込み、トラバースシリ
ンダ６６のシリンダバレル７２の左方へのトラバースを
規制するようになっている。

【００６０】次に爪外しシリンダ９１について説明する
と、図２０に示すように両ロッド型シリンダであり、下
ピストンロッド９１ｂの下端には、前記第１実施例と同
様にして取付板９３を介してチャック６の噛合部材１８
を前後進させる押込ピン９４が設けられている。また上
ピストンロッド９１ａの上端は、前記カセット３９に設
けた作動片１０４の係合部１０６と係合する引掛部１８
３に形成されている。従って図２０に示すように上昇状
態の爪外しシリンダ９１を作動して上ピストンロッド９
１ａとともに作動片１０４を下降させると、爪係止ピン
５１は、その案内ピン１６８が作動片１０４の案内溝１
７３の傾斜部１７３に案内され非係止方向に後退され、
爪係止ピン５１先端の係止片５３が爪１２のラック歯１
６との係合を止め、その後さらに上ピストンロッド９１
ａ及び作動片１０４は下降するが、爪係止ピン５１の案
内ピン１６８は、作動片１０４の案内溝１７３の垂直部
１７１に案内されるので爪係止ピン５１は後退位置で停
止している。つまり、爪外しシリンダ９１のストローク
長より短いストロークで爪係止ピン５１の前後動は行な
われるようになっている。尚爪１２の上面には、後述の
ロボットハンド１８５の交換腕１９６又はシフト体２０
１が係合可能な引掛片１８６が取付片１８７を介して設
けてある。

【００６１】次に、図２２，２３，２４において、カセ
ット３９と複数の爪１２を収納する爪収納庫（図示せ
ず）との間及び爪交換位置Ａに割出されたカセット３９
の保持溝１６３，１６４，１６５，１６６とチャック６
の爪装着溝１０との間で爪１２の搬送入換を行なう爪移
送用ロボットハンド１８５（以下ロボットハンドと略記
する）について説明する。このロボットハンド１８５
は、図示しないロボットにより少なくとも上下と前後の
二次元移動可能とされ、上下方向に切欠溝１８８が形成
された円筒状のハンド本体１８９の上部には割出用モー
タ１９０及びシフト用モータ１９１が夫々固定されてい
る。ハンド本体１８９の外周には、爪支持部材１９２が
回動自在に嵌装されると共にハンド本体１８９下端に形
成したフランジ部１８９ａにより位置決めされている。

【００６２】この爪支持部材１９２は、その上部周面に
削設された歯車１９４が前記割出モータ１９０の歯車１
９５と噛み合って旋回割り出し可能とされている。爪支
持部材１９２の４つの外壁のうち１つの外壁には、チャ
ック−カセット間用の交換腕１９６が固定され、この交
換腕１９６の先端は爪１２の引掛片１８６と係合可能な
突片１９７に形成されている。また、爪支持部材１９２
の他の３つの外壁には、爪１２の摺動部１３を案内する
左右の案内ブロック１９８が取付けられ、また各外壁の
中心には上下方向に伸びる断面Ｔ字状の摺動溝１９９が
形成されている。この摺動溝１９９には、爪１２の引掛
片１８６を係止可能な引掛部２００を備えたＴ字型のシ
フト体２０１が上下方向に摺動自在に嵌装されている。
このシフト体２０１の後面には、左右側面に開口する係
合溝２０２が形成され、この係合溝２０２は、ハンド本
体１８９の外周上部に取付けられ、切欠溝１８８と対応
する部分を切欠いた抜け止めリング２０３に係合する。

【００６３】また、ハンド本体１８９の内部には、ボー
ルねじ機構２０４が設けられ、ナット体２０５を螺合し
たねじ棒２０６は、その上部に固定した歯車２０７が前
記シフト用モータ１９１の歯車２０８と噛み合って回動
可能とされている。またナット体２０５の外周には、前
記シフト体２０１の係合溝２０２と係合可能な係合片２
０９を備えており、この係合片２０９は、前記ハンド本
体１８９の切欠溝１８８内に位置している。従ってこの
ロボットハンド１８５は、任意の爪１２のシフト体２０
１及び係合片２０９が上昇位置にある状態、すなわち図
２４の状態で割出用モータ１９０の作用で爪支持部材１
９２を旋回させ、任意の爪１２及び爪１２を保持するシ
フト体２０１が前記係合片２０９と係合する爪交換位置
Ｃに割り出し、さらにシフト用モータ１９１の作用でボ
ールねじ機構２０４を駆動してナット体２０５を上下動
させ、この上下動によりナット体２０５の係合片２０９
と係合するシフト体２０１を昇降させ、爪１２が図２４
の実線と仮想線で示す位置とにシフトされるようになっ
ている。尚図１９，２０等に示す２１０は機台２上面に
形成した逃げ溝であり、テーブル３４が後退端位置に位
置した状態で爪外しシリンダ９１を作動したとき、爪係
止ピン５１が爪１２の係止を止める位置まで後退するよ
うに爪外しシリンダ９１の下ピストンロッド９１ｂに取
り付けた押込みピン９４が逃げ得る深さに設定されてい
る。

【００６４】次に以上のように構成された第２実施例の
爪自動交換装置３１の作用について説明する。先ずカセ
ット３９に装着された使用済の爪１２（第１保持溝１６
３以外の保持溝１６４，１６５，１６６に使用済の爪１
２が保持されているものとする。）とロボットハンド１
８５に装着された次工程用の爪１２との交換作業につい
て説明する。図２５に示すように工作機械がワークを加
工している間、後退端位置に位置するテーブル３４上
に、ロボットハンド１８５が移動してくる。このときト
ラバース装置６５において、ストッパシリンダ６８は後
退状態でトラバースシリンダ６６はシリンダバレル７２
を左方に移動させるように作用しているので、カセット
３９の爪１２の保持されていない第１保持溝１６３が爪
交換位置Ａに割り出されている。そしてこの第１保持溝
１６３の真上には、ロボットハンド１８５のシフト体２
０１に引掛け保持された爪１２のうち爪交換位置Ｃに割
り出されている爪１２が位置している（図２６において
実線で示す）。また、爪外しシリンダ９１の上ピストン
ロッド９１ａには、第１保持溝１６３に設けた作動片１
０４が係合している。

【００６５】そして、上昇状態の爪外しシリンダ９１を
爪外し作動させると、上ピストンロッド９１ａとともに
作動片１０４が下降し、爪係止ピン５１は、その案内ピ
ン１６８が作動片１０４の案内溝１７３の傾斜部１７２
に案内されて非係止方向に後退移動する。このとき、爪
外しシリンダ９１の下ピストンロッド９１ｂと一体の押
込ピン９４は工作機械１の主軸台２上に形成された逃げ
溝２１０内に逃げ込んでいる。その後、ロボットハンド
１８５のシフト用モータ１９１を作用してナット体２０
５と一体の係合片２０９及びこの係合片２０９と係合す
るシフト体２０１を下降させると、シフト体２０１に引
掛け保持された爪１２は、ロボットハンド１８５の左右
の案内ブロック１９８による案内を離れ図２６の仮想線
で示すように第１保持溝１６３内に案内される。

【００６６】次に、爪外しシリンダ９１を上昇作動させ
ると、上ピストンロッド９１ａとともに作動片１０４は
上昇し、爪係止ピン５１は係止方向に前進し、爪係止ピ
ン先端の係止片５３が爪１２の後面に形成されたラック
歯１６と係合し、爪１２は第１保持溝１６３内に保持さ
れる。その後トラバース装置６５においてトラバースシ
リンダ６６のシリンダバレル７２を右方に移動させた
後、ストッパシリンダ６８を中間突出状態とし、左スト
ッパボルト８１と当接部材８０との間に短規制ピン１８
２を位置させて、再びトラバースシリンダ６６のシリン
ダバレル７２を左方に移動させると、図２７に実線で示
すようにカセット３９の使用済の爪１２が装着された第
２保持溝１６４が爪交換位置Ａに割り出される。このカ
セット３９のトラバースによってロボットハンド１８５
のシフト体２０１は第１保持溝１６３内の爪１２の引掛
片１８６との係合を止め第２保持溝１６４内の爪１２の
引掛片１８６と係合し、また、第２保持溝１６４に設け
た作動片１０４は爪外しシリンダ９１の上ピストンロッ
ド９１ａと係合し、他の保持溝１６３，１６５，１６６
に設けた作動片１０４はピン案内レール５５に案内され
る。

【００６７】次に、爪外しシリンダ９１を爪外し作動さ
せると、爪係止ピン５１が非係止方向に後退され第２保
持溝１６４内の爪１２の保持を止め、爪１２はシフト体
２０１にのみ引掛け保持された状態となる。その後ロボ
ットハンド１８５のシフト用モータ１９１を駆動してシ
フト体２０１を上昇させ、爪１２を図２７において仮想
線で示す状態に位置させる。

【００６８】その後、ロボットハンド１８５を割り出し
回転での干渉を防ぐため上方又は後方へ待避させ、爪１
２の抜き取られた第２保持溝１６４に次工程用の爪１２
を装着させるため、ロボットハンド１８５の割出用モー
タ１９０を作動して爪支持部材１９２を回転し、爪交換
位置Ｃに新たな次工程用の爪１２を割り出し、その後再
びロボットハンドを爪交換位置Ａに位置する第２保持溝
１６４上方に戻す（図２８に示す）。

【００６９】以上のようにカセット３９とロボットハン
ド１８５との間で１本目の使用済の爪１２と次工程用の
爪１２との入れ換えを終えると、次に前記作用と同様に
して２本目の爪の入れ換えを行なうが、第２保持溝１６
４内に次工程用の爪１２を保持させた後のカセット３９
のトラバースによる第３保持溝１６５の爪交換位置Ａへ
の割り出しは以下のように行なわれる。即ち、先ずトラ
バースシリンダ６６のシリンダバレル７２を右方に移動
させてから、ストッパシリンダ６８を前進突出状態と
し、左ストッパボルト８１と当接部材８０との間に長規
制ピン１８１を位置させた後に再びトラバースシリンダ
６６のシリンダバレル７２を左方に移動させ、カセット
３９の第３保持溝１６５を爪交換位置Ａに割出す。

【００７０】さらに、前記と同様の作用による３本目の
爪の入れ換え動作において、第４保持機構１６６の爪交
換位置Ａへの割出しは、トラバースシリンダ６６を右方
に移動させ、右ストッパボルト８２に当接部材８０が当
接し、第４保持溝１６６が爪交換位置Ａに割り出され
る。このときストッパシリンダ６８は後のチャック−カ
セット間の爪入れ換え作業のため前進突出状態とし、長
規制ピン１８１が左ストッパボルト８１と当接部材８０
との間に位置したままの状態とする。尚、以上のような
ロボットハンド−カセット間での爪入換動作は、テーブ
ル３４を後退端位置に位置させて行なわれるようにした
が、工作機械による加工を止めテーブル３４を前進端位
置に位置させた状態で行なってもよく、この場合爪入換
動作にともない爪外しシリンダ９１の作動によって押込
ピン９４がチャック６の操作ピン１９を押し込んでチャ
ック６に取り付けた爪１２が脱落するのを防止するた
め、チャック６が閉じる方向に回転シリンダ（図示せ
ず）を作動させたり、また、チャック６に取付けられた
爪１２が爪交換位置から外れて位置するように主軸３の
停止を制御したりする必要がある。

【００７１】以上のように使用済及び次工程用の夫々３
本の爪１２をカセット３９とロボットハンド１８５との
間で入れ換えた後に、次に加工するワークの変更その他
の理由により図示しない指令装置から交換指令が発せら
れると、この指令により主軸３が減速回転を行ないなが
ら停止し、チャック６に取付けられている爪１２の１本
を爪交換位置Ｂに割出した後、回転シリンダ（図示せ
ず）が作動して楔ピース７を前方に移動させ、３本の爪
１２を交換可能位置（ワークの把持を開放する位置）と
する。

【００７２】このようにチャック６が所定の位置に割り
出されると前後動シリンダ３５が作動して図２９に示す
ようにテーブル３４が前進端位置に位置し、ロボットハ
ンド１８５は、交換腕１９６の突片１９７とチャック６
に保持された爪１２の引掛片１８６とを対向させてチャ
ック６正面に向かって前進し、爪１２の引掛片１８６に
交換腕１９６の突片１９７を係合させた状態とする（図
３０において実線で示す）。このとき、カセット３９は
前記ロボットハンド−カセット間の爪交換動作完了時の
状態であるので、第１，２，３保持溝１６３，１６４，
１６５には、次工程用の爪１２が保持され、また爪１２
の保持されていない第４保持溝１６６が爪交換位置Ａに
割出されている。

【００７３】この状態より爪外しシリンダ９１を作動し
て下ピストンロッド９１ｂとともに押込ピン９４を下降
させると、爪１２は、チャック６からの保持を解除さ
れ、ロボットハンド１８５の交換腕１９６の突片１９７
にのみ引掛保持された状態となる。また爪外しシリンダ
９１の作動により上ピストンロッド９１ａとともに作動
片１０４が下降するので、第４保持溝１６６に設けた爪
係止ピン５１は、その案内ピン１６８が作動片１０４の
案内溝１７３の傾斜部１７２に案内され、非係止方向に
後退し爪の保持を止める。次いでロボットハンド１８５
が爪１２を引掛け保持したまま上昇し、チャック６の爪
装着溝１０より抜き取られた爪１２が図３０において仮
想線で示すように第４保持溝１６６内に案内される。

【００７４】次いで、爪外しシリンダ９１を上昇作動し
て爪係止ピン５１を係止方向に前進させ、爪係止ピン５
１先端の係止片５３が爪１２のラック歯１６に係止し、
更に、カセット３９のトラバースのためにロボットハン
ド１８５は、交換腕１９６の突片１９７が爪１２の引掛
片１８６との係合を止めるまでチャック６から真すぐ離
れていくので、爪１２は、第４保持溝１６６内に爪係止
ピン５１によってのみ保持された状態となる。この状態
よりカセット３９をトラバースさせ第３保持溝１６５を
爪交換位置Ｂに割出すのだが、前記したようにトラバー
ス装置６５において、ストッパシリンダ６８は前進突出
状態であり、左ストッパボルト８１と当接部材８０との
間には、長規制ピン１８１が位置しているので、トラバ
ースシリンダ６６のシリンダバレル７２を左方に移動さ
せれば、第３保持溝１６５に保持された爪１２は、爪交
換位置Ａに割出されることになる。そしてロボットハン
ド１８５は再びチャック６に向かって近づいていき、交
換腕１９６の突片１９７が爪１２の引掛片１８６と係合
する（図３１において実線で示す）。

【００７５】次いで爪外しシリンダ９１を爪外し作動し
て噛合部材１８を非噛合方向に移動させるとともに第３
保持溝１６５に設けた爪係止ピン５１を非係止方向に移
動させ、第３保持溝１６５内の爪１２はロボットハンド
１８５にのみ保持された状態となる。この状態よりロボ
ットハンド１８５を下降させると、ロボットハンド１８
５に保持された爪１２は第３保持溝１６５内から抜き取
られ、チャック６の爪装着溝１０内に案内され、図３１
において仮想線で示す位置に位置される。

【００７６】その後、爪外しシリンダ９１を逆に作動さ
せ、爪係止ピン５１を係止方向に前進させるとともに噛
合部材１８を噛合方向に移動させ、チャック６に次工程
用の爪１２を装着し、それからロボットハンド１８５を
チャック６から離し、交換腕１９６の突片１９７が爪１
２の引掛片１８６との係合を止め主軸３を回転させ次に
交換する使用済の爪１２を爪交換位置Ｂに割出す（図３
２に示す）。

【００７７】以上のようにカセット３９とチャック６と
の間で１本目の爪の入れ換えを終えると、２本目、３本
目の爪１２も同様の作用をもって入換えを完了し、前後
動シリンダ３５を旧に復して爪交換装置全体を後退さ
せ、次の爪交換まで待機させる。

【００７８】尚、この第２実施例では、爪収納庫に多種
類の爪１２を収納しておけば、爪１２の交換種類を格段
に多くすることが可能で、加工するワークの多様化に対
応できる。また、この爪自動交換装置３１では、カセッ
ト３９とチャック６との間の爪１２の移送は、ロボット
ハンド１８５によって行なわれているので、前記第１実
施例のように移送用シリンダ１１５を設ける必要がな
く、装置の高さを低くでき小型化できる。また、この実
施例では、チャック６に装着された使用済の爪１２を次
工程用の爪１２に交換する前に（工作機によるワークの
加工中に）、予めカセット案内レール４１上に載置され
たカセット３９に次工程用のすべての爪１２は装着さ
れ、この爪１２とチャック６との爪１２をロボットハン
ド１８５により入れ換えるようにしたので、爪交換作業
を短時間で行ない得る。又ロボットハンド６０，１８５
は本例ではできるだけ効果大で簡易な方法で説明したの
であって従来より用いられている把握作動を付加したロ
ボット（本出願人により特開昭６１−７１９０５号に開
示されたもの）を用いても第１，第２案共実施可能であ
る。

【００７９】以上のように、本実施例のチャック爪自動
交換装置３１では、カセット３９にその前後方向に揺動
自在に嵌装された爪係止ピン５１と、爪外しシリンダ９
１とを案内ピン１０７（１６８）及び案内ピン１０７
（１６８）を係合する案内溝１１０（１７３）とを介し
て連繋し、爪外しシリンダ９１がチャック６の噛合部材
１８を非噛合方向に移動させるように作動したとき、爪
係止ピン５１が非係止方向に移動し、爪外しシリンダ９
１が噛合部材１８を噛合方向に移動させるとき、爪係止
ピン５１が係止方向に移動するようにしたので、カセッ
ト３９への爪の装着又は抜き取りが爪１２の重量に影響
されず確実に行なわれ得る。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、本発明のチャック爪自動
交換装置では、爪保持具には、保持溝と対応する位置に
爪と係脱する爪係止ピンを往復動自在に嵌装し、この爪
係止ピンを、爪外しシリンダの解放方向への作動によっ
て非係止方向に移動させ、爪外しシリンダの爪保持方向
への動作によって係止方向へ移動させるように爪外しシ
リンダを連繋したので、カセットへの爪の装着又は抜き
取りが爪の重量に影響されず確実に行なわれ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のチャック爪自動交換装置の正面図
である。

【図２】図１の縦断面側面図である。

【図３】図１の一部を断面とした平面図である。

【図４】爪の斜視図である。

【図５】カセットの平面図である。

【図６】図５の取付片の一部を破断表示した正面図であ
る。

【図７】図５の左側面図である。

【図８】ロボットハンドの斜視図である。

【図９】トラバース装置の作用説明図である。

【図１０】図２の要部拡大図である。

【図１１】爪外しシリンダ９１下降時における作用説明
図である。

【図１２】図２の移送体１２６が待避位置Ｆに位置する
作用説明図である要部部拡大図である。

【図１３】図３のXIII−XIII断面拡大図である。

【図１４】図２のXIV−XIV断面拡大図である。

【図１５】移送体等の斜視図である。

【図１６】ピン作動装置の作用説明図である（爪係止ピ
ンが係止方向に前進した状態）。

【図１７】ピン作動装置の作用説明図である（爪係止ピ
ンが非係止方向に後退した状態）。

【図１８】上下可動ブロックの作用説明図である。

【図１９】第２実施例のチャック爪自動交換装置の正面
図である。

【図２０】図１９の一部を断面とした側面図である。

【図２１】図１９の平面図である。

【図２２】爪移送用ロボットハンドの正面図である。

【図２３】図２２のXXIII−XXIII断面図である。

【図２４】図２３のXXIV−XXIV断面図である。

【図２５】ロボットハンド−カセット間の爪交換作用説
明図である。

【図２６】ロボットハンド−カセット間の爪交換作用説
明図である。

【図２７】ロボットハンド−カセット間の爪交換作用説
明図である。

【図２８】ロボットハンド−カセット間の爪交換作用説
明図である。

【図２９】カセット−チャック間の爪交換作用説明図で
ある。

【図３０】カセット−チャック間の爪交換作用説明図で
ある。

【図３１】カセット−チャック間の爪交換作用説明図で
ある。

【図３２】カセット−チャック間の爪交換作用説明図で
ある。

【符号の説明】

６ チャック、 １０ 爪装着溝、 １２ 爪、３１
チャック爪自動交換装置、 ３９ 爪保持具、 ４３
保持溝、５１ 爪係止ピン、 ９１ 爪外しシリンダ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作ピンをチャック半径方向に押し込む
   ことで、チャック本体内の滑子部材と爪保持溝内の爪の
   連結を解放し、また、操作ピンの押し込みを解除するこ
   とでチャック本体内の滑子部材と爪保持溝内の爪の連結
   するようになっているチャックと、前記操作ピンをチャ
   ック半径方向に押し込むための押込ピンをピストンロッ
   ドに備えている爪外しシリンダとを備え、前記チャック
   の爪装着溝と爪保持具に設けた爪を保持する保持溝との
   間で爪を自動的に交換するようにしてあるチャック爪自
   動交換装置において、前記爪保持具には、その保持溝と
   対応する位置に、爪係止ピンを爪外しシリンダのピスト
   ンロッド軸線と直交する方向に往復動自在に嵌装して爪
   と係脱可能に設け、この爪係止ピンと前記ピストンロッ
   ドとを、ピストンロッドの軸線方向移動を爪係止ピンの
   軸線方向移動に変換する案内ピンと案内溝とによって連
   繋し、前記爪外しシリンダのピストンロッドが操作ピン
   を押し込む方向へ移動する動作によって前記爪係止ピン
   を爪との非係止方向に移動させ、また爪外しシリンダの
   ピストンロッドが操作ピンの押し込みを解除する方向へ
   移動する動作によって前記爪係止ピンを爪との係止方向
   へ移動させるように構成したことを特徴とするチャック
   爪自動交換装置。