JP3504318B2 - 物品把持装置 - Google Patents
物品把持装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物品把持装置に関し、
特に、被把持物が把持爪によって汚染されることを防止
できると共に、軽量化を図るうえで有利になり、しか
も、把持精度を高められるようにした物品把持装置に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】物品把持装置は、例えば工作機械に着脱
されるワークを高精度に位置決めして把持したり、複数
の工作機械にわたって搬送されるワークパレットにワー
クを高精度に位置決めして把持したりする場合に用いら
れる。物品把持装置としては、例えば旋盤に用いられる
単動チャック、スクロールチャックなど、スクリュー操
作によってチャック爪が開閉されるものや、油圧シリン
ダ、エアシリンダなどの圧力流体シリンダによってチャ
ック爪が開閉されるものが良く知られているが、近年、
バルーン式物品把持装置と呼ばれるものが注目されつつ
ある。 【０００３】バルーン式物品把持装置は、一端面が薄肉
金属膜で構成される円盤状あるいはドーナツ状のバルー
ンと、この薄肉金属膜に固定されたチャック爪とを有
し、上記バルーンに加圧空気、圧油などの圧力流体を供
給して薄肉金属膜を膨出させることによりチャック爪の
間隔を拡げ、圧力を抜いて薄肉金属膜を弾性復元させる
ことによりチャック爪の間隔を縮めるように構成され
る。 【０００４】チャック爪は薄肉金属膜に直接創成される
場合と別体に形成されたものとがあるが、他の単動チャ
ック、スクロールチャックなどの公知の物品把持装置と
同様に、例えばロックウェル硬度４０程度の合金鋼、ロ
ックウェル硬度６０程度の鉄系金属、超硬合金などの金
属で作られている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】これら従来の物品把持
装置のように、チャック爪を金属で形成する場合、被把
持物の材質によっては爪の金属粉が被把持物に付着し、
後にこの付着した金属粉を除去するために洗浄などの余
分なプロセスが必要となることがある。また、チャック
爪を構成する金属の粒子が被把持物に拡散する場合もあ
り、この場合には洗浄によって除去することができない
ので、金属粒子が拡散した被把持物を廃却しなければな
らず、歩留りを大きく落とす一因となる。 【０００６】さらに、近年の工作機械では、高速加工、
超精密加工に対応するため例えば１００００ｒ．ｐ．
ｍ．以上の高速回転で物品把持装置が駆動されるものが
あり、これらの工作機械に使用される物品把持装置につ
いては、起動時の回転立ち上がり特性、速度制御に対す
る応答特性、停止時の回転立ち下がり特性などの制御特
性を高めたり、定常回転時の遠心力を低下させたりする
ために、軽量化を図ることが至当とされている。 【０００７】物品把持装置の軽量化を図るために、その
構造を簡単にすることは有効であるが（例えば特公平４
−７８４３５号公報参照）、物品把持装置には不可欠の
チャック爪を金属で形成しているために、構造の簡単化
により軽量化を図ることには当然ながら限界がある。ま
たさらに、水性切削材を用いる加工機械の物品把持装置
においては、チャック爪の発錆によって被把持物の汚染
や把持精度の低下という問題があり、この問題を防止す
るためには、作業終了後に必ず防錆処理を行う必要があ
り、メンテナンスが煩瑣になる。 【０００８】加えて、非金属材料を物品把持装置で把持
する場合には、被把持物のチャック爪が当たる部分に応
力が集中し、被把持物が脆性破壊してクラックや欠けが
発生することがあり、研究を重ねた結果、特に、加工中
に振動が生じる場合にこの脆性破壊が生じやすいという
ことが分かった。本発明に係る物品把持装置は、上記の
事情を鑑みて、被把持物が把持爪によって汚染されるこ
とを防止できると共に、軽量化を図るうえで有利にな
り、しかも、把持精度を高められるようにした物品把持
装置を提供することを目的とするものである。 【０００９】また、本発明に係る第２の物品把持装置
は、上記の目的に加えて、非把持物の脆性破壊を防止す
ることも目的とするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明に係る物品把持装
置は、上記目的を達成するため、内周面の軸心方向の中
央部に内つば状の縮径部が形成されて基端側拡径部と先
端側拡径部とを設けた金属製本体からなる物品把持爪の
把持面をセラミックス部材で形成した物品把持装置にお
いて、上記セラミックス部材は、その端部内面に縮径部
が形成され、かつ、その材質がジルコニアセラミックス
で形成されるとともに、上記金属製本体と、先端側拡径
部に配置されたセラミックス部材との間に介在させた吸
水率が１％以下、弾性係数が２０〜１００ kgf/mm 2 、圧
縮強さが５ kgf/mm 2 以上あるＡＢＳ樹脂、ポリアセター
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂から選ばれる緩衝材と、
突出させた爪を有するとともに、上記基端側拡径部に配
置され、かつ、上記基端側拡径部に内嵌される薄肉金属
膜とからなり、上記薄肉金属膜に空気圧または油圧を作
動または零圧力とすることで、その中央部が突出または
復元して被把持物を上記セラミックス部材の縮径部先端
側の面でアンクランプまたはクランプするように構成し
たことを特徴とする物品把持装置としたものである。 【００１１】 【作用】本発明において、把持面とは被把持物が当接す
る把持爪の部分であり、この把持面をセラミックス部材
で覆うことにより、金属が直接に被把持物に当接するこ
とはなくなる。その結果、把持爪の本体の金属粉が被把
持物に付着したり、把持爪の本体の金属粒子が被把持物
に拡散したりするおそれがなくなる。 【００１２】また、本発明においては、把持爪の一部分
が金属よりも軽量なセラミックス部材で構成されるの
で、軽量化を図るうえで有利になる。さらに、本発明に
おいては、上記把持面がセラミックス部材で覆われるの
で、把持面に錆が発錆するおそれがなくなり、この錆が
被把持物に付着して汚染されることを防止できると共
に、錆によって把持精度が低下するおそれもなくなる。 【００１３】本発明において、特に上記把持爪の本体
と、セラミックス部材との間に緩衝材を介在させる場合
には、緩衝材の弾性により一定以上の応力が把持面被把
持物に作用することが防止されるので、応力集中による
被把持物の脆性破壊が防止される。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１の斜視図および図２の断面図に示す
本発明の一実施例に係る物品把持装置の把持爪は工作機
械のワークを把持するものであり、ロックウェル硬度６
０程度の鉄系金属からなる把持爪の本体１と、内外二重
のセラミックス部材２・３と、両セラミックス部材２・
３の間に充填された緩衝材４とを備える。 【００１５】上記把持爪の本体１は、中空段付き異径円
筒形に形成され、その先端面（図１上では左端面、図２
上では上端面）から所定の深さのスリット５を周方向に
適当な等間隔をおいて形成して、先端部を径方向に開閉
できるようにしている。この把持爪の本体１の内周面の
軸心方向の中央部には内つば状の縮径部６が形成され、
その基端側拡径部７に下記の図３に示すようなバルーン
の薄肉金属膜から突出させた爪が内嵌され、先端側拡径
部８に外側のセラミックス部材３が固定される。上述の
バルーン式物品把持装置の原理は、図３に示すとおり
で、薄肉金属膜４１から突出させた爪４２で被把持物４
３が把持される。 薄肉金属膜４１に空気圧が作動され
ると、その中央部が突出して爪４２の先端が開き、被把
持物４３はアンクランプ状態である。空気圧を零圧力と
すると、薄肉金属膜４１は復元して爪４２の先端が閉じ
て被把持物４３を把持する。 【００１６】外側セラミックス部材３および緩衝材４は
円筒を把持爪の本体１のスリット５に対応する位置で切
断した部分円筒形に形成され、内側セラミックス部材２
は異径円筒を把持爪の本体１のスリット５に対応する位
置で切断した部分異径円筒形に形成され、被把持物９の
端面をこの内側セラミックス部材２の縮径部１０の先端
側面に受け止めさせて爪を閉じることにより被把持物９
が把持される。 【００１７】内外両セラミックス部材２・３の素材はセ
ラミックスであればよく、例えば表１に示すアルミナ、
ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素などを用いればよい。 【００１８】 【表１】 【００１９】実際には、(1) 曲げ強度５０ kgf/mm2、比
重３．９のアルミナ、(2) 曲げ強度１００kgf/mm2 、比
重６．０のジルコニア、(3) 曲げ強度６０kgf/mm2 、比
重３．２の窒化珪素、(4) 曲げ強度５０kgf/mm2 、比重
３．１の炭化珪素で内外両セラミックス部材２・３を形
成し、被把持物９としてアルミニウム、フォルステライ
ト、アルミナを使って１分間把持した後の被把持物９に
付着する付着量を倍率２０倍の実体顕微鏡を用いて観察
したところ、表２に示すような結果を得た。 【００２０】表２には、同様に従来の鉄系金属からなる
把持爪を有する物品把持装置について、被把持物９とし
てアルミニウム、フォルステライト、アルミナを使って
１分間把持した後の被把持物９に付着する付着量を観察
した結果も示している。 【００２１】 【表２】 【００２２】表２において◎は被把持物９への付着物が
無いことを、○は被把持物９への少量の付着物が有るこ
とを、×は被把持物９への多量の付着があることを示し
ており、＊は把持面に付着物が確認できたことを示して
いる。表２に示すように、被把持物９がアルミニウムの
ような軟質材の場合には、セラミックス部材２・３の材
質としてはジルコニアが最適であり、その他の代表的な
セラミックスではセラミックス部材２・３側に少量の付
着物が確認されるが、被把持物９にはセラミックスが付
着していなことが分かる。 【００２３】上記緩衝材４は、特に限定されないが、吸
水率が１％以下、弾性係数が２０〜１００ kgf/mm2程
度、圧縮強さが５kgf/mm2 程度以上であるものが好まし
く、例えばＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカー
ボネートなどの熱可塑性樹脂が適しており、この実施例
では、緩衝材４としてポリアセタール樹脂を用いた。こ
のように構成された物品把持装置および把持爪全体が鉄
系金属で作られた従来の物品把持装置を用い、被把持物
９としてアルミニウム、フォルステライト、アルミナを
使って１分間把持した後の被把持物９に発生するチッピ
ング、クラックの有無を観察したところ、表３の結果を
得た。 【００２４】表３において◎はサンプル１００個中に全
くチッピングや割れが発生しなかったことを示し、○サ
ンプル１００個中の数個程度にチッピングあいは割れが
発生したことを示し、△はサンプル１００個中の十数個
程度に欠け（チッピング）あるいは割れ（クラック）が
発生したことを示し、×はそれよりもチッピングや割れ
の発生率が高いことを示している。 【００２５】表３から明らかなように、アルミニウムの
ように延性がある被把持物９に対しては、従来の鉄系金
属の把持爪でもチッピングやクラックを発生させること
なく被把持物９を把持できるが、アルミナのような脆性
材料からなる被把持物９の場合には脆性破壊が発生しや
すいことが分かる。これに対して、緩衝材４を有する本
発明の実施例に係る物品把持装置によれば、アルミナの
ような脆性材料でも殆どチッピングやクラックを発生さ
せることなく被把持物９を把持でき、歩留まりを高める
ことができる。 【００２６】 【表３】 【００２７】上記のように、この実施例に係る物品把持
装置では、被把持物９が接触する部分が内側のセラミッ
クス部材２によって覆われているので、被把持物９が金
属に接触するおそれがなくなり、金属粉が被把持物に付
着したり、金属粒子が被把持物に拡散したりするおそれ
がなくなる。従って、被把持物９を把持装置から取り外
した後に、付着した金属粉を除去するために洗浄などの
余分なプロセスが不要となるとともに、汚れによる被把
持物９の廃却をほぼ完全に無くせ、被把持物９の歩留ま
りを高めることができる。 【００２８】また、把持面に錆が発生するおそれもない
ので、作業終了後の防錆処理も不要になるとともに、被
把持物９が把持面の錆で汚染されるおそれが無くなり、
把持面に付着した錆によって把持精度が低下することを
防止できる。さらに、被把持物９に作用する応力が緩衝
材４の弾性によって一定以下に制限されるので、被把持
物９の一部分への応力集中による脆性破壊が生じ難くな
り、被把持物９の歩留まりが高められる。 【００２９】しかも、把持爪の一部分を金属材料よりも
軽量なセラミックス部材２・３で構成するので、従来の
把持爪よりも軽量化することができ、高速加工や超精密
加工用工作機械に用いる場合に、始動時の回転立ち上が
り特性、停止時の回転立ち下がり特性などを高めること
ができると共に、定常回転時の遠心力を小さくすること
ができる。 【００３０】上記の一実施例においては、セラミックス
部材２・３が内外二重に設けられているが、図４に示す
本発明の他の実施例においては、この外側のセラミック
ス部材が省略され、鉄系金属製の把持爪の本体１１に緩
衝材１４を介してセラミックス部材１２を担持させ、セ
ラミックス部材１２の中空部に被把持部材９を把持する
ようにしている。 【００３１】この実施例においては、緩衝材１４の厚さ
Ｘとセラミックス部材１２の厚さＹとの合計厚さを１０
mmとして、これらの厚さＸ，Ｙを表４に示すように変化
させて、加工精度とチッピング性とを調べてみた。ここ
では、セラミックス部材１２の素材としては曲げ強度１
００kgf/mm2 、比重６．０のジルコニアを用い、緩衝材
１４としてはポリアセタール樹脂を用い、また、被把持
物９としてはフォルステライトを用いた。 【００３２】なお、表４の◎は優、○は良、△は可、×
は不可を表わしている。 【００３３】 【表４】 【００３４】表４から、加工精度は緩衝材１４の弾性変
形によって低下することが明らかであるが、チッピング
性については緩衝材１４の厚さＸとセラミックス部材１
２の厚さＹの比が０．４３〜１．５の範囲でチッピング
性が良好であり、チッピングが発生し難いことがわか
る。また、緩衝材１４の厚さＸとセラミックス部材１２
の厚さＹの比が２．３を上回ると、加工中に被把持物９
の偏心運動（バタツキ）が発生して、把持圧力によるチ
ピングの派生が無いにもかかわらず加工部でのチッピン
グが多く発生した。 【００３５】結局、緩衝材１４の厚さＸとセラミックス
部材１２の厚さＹの比が０．４３〜１．５の範囲の物が
良好な加工精度と良好なチッピング性とを得られるの
で、実用性が高いことが分かった。上記の各実施例で
は、把持爪の本体１・１１、セラミックス部材２・３・
１２および緩衝材４・１４の先端面を面一状にしている
が、例えば図５の断面図あるいは図６の断面図に示すよ
うに、セラミックス部材２２・２３・３２・３３および
緩衝材２４・３４の先端面を把持爪の本体２１・３１の
先端面よりも突出させることも可能である。 【００３６】また、上記の各実施例では、バルーン方式
の物品把持装置用のものについて説明しているが、本発
明は例えば単動チャック、スクロールチャックその他の
公知の物品把持装置についても適用できる。 【００３７】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明の物品把
持装置は、物品を把持する把持爪の金属製本体に、該把
持爪の把持面を覆うセラミックス部材を担持させるの
で、把持爪の本体の金属粉が被把持物に付着したり、把
持爪の本体の金属粒子が被把持物に拡散したりするおそ
れがなくなり、被把持物を把持装置から取り外した後
に、付着した金属粉を除去するために洗浄などの余分な
プロセスが不要となるとともに、汚れによる被把持物９
の廃却をほぼ完全に無くせ、被把持物の歩留まりを高め
ることができる。 【００３８】また、把持面に錆が発生するおそれもない
ので、作業終了後の防錆処理が不要になるとともに、被
把持物が把持面の錆で汚染されるおそれがなくなり、把
持面に付着した錆によって把持精度が低下することを防
止できる。しかも、把持爪の一部分を金属材料よりも軽
量なセラミックス部材２・３で構成するので、従来の把
持爪よりも軽量化することができ、高速加工や超精密加
工用工作機械に用いる場合に、始動時の回転立ち上がり
特性、停止時の回転立ち下がり特性などを高めることが
できると共に、定常回転時の遠心力を小さくすることが
できる。 【００３９】本発明において、特に把持爪の本体と、セ
ラミックス部材との間に緩衝材を介在させた物品把持装
置によれば、被把持物に作用する応力が緩衝材の弾性に
よって一定以下に制限されるので、被把持物の一部分へ
の応力集中による脆性破壊が生じ難くなり、被把持物の
歩留まりが高められる。
特に、被把持物が把持爪によって汚染されることを防止
できると共に、軽量化を図るうえで有利になり、しか
も、把持精度を高められるようにした物品把持装置に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】物品把持装置は、例えば工作機械に着脱
されるワークを高精度に位置決めして把持したり、複数
の工作機械にわたって搬送されるワークパレットにワー
クを高精度に位置決めして把持したりする場合に用いら
れる。物品把持装置としては、例えば旋盤に用いられる
単動チャック、スクロールチャックなど、スクリュー操
作によってチャック爪が開閉されるものや、油圧シリン
ダ、エアシリンダなどの圧力流体シリンダによってチャ
ック爪が開閉されるものが良く知られているが、近年、
バルーン式物品把持装置と呼ばれるものが注目されつつ
ある。 【０００３】バルーン式物品把持装置は、一端面が薄肉
金属膜で構成される円盤状あるいはドーナツ状のバルー
ンと、この薄肉金属膜に固定されたチャック爪とを有
し、上記バルーンに加圧空気、圧油などの圧力流体を供
給して薄肉金属膜を膨出させることによりチャック爪の
間隔を拡げ、圧力を抜いて薄肉金属膜を弾性復元させる
ことによりチャック爪の間隔を縮めるように構成され
る。 【０００４】チャック爪は薄肉金属膜に直接創成される
場合と別体に形成されたものとがあるが、他の単動チャ
ック、スクロールチャックなどの公知の物品把持装置と
同様に、例えばロックウェル硬度４０程度の合金鋼、ロ
ックウェル硬度６０程度の鉄系金属、超硬合金などの金
属で作られている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】これら従来の物品把持
装置のように、チャック爪を金属で形成する場合、被把
持物の材質によっては爪の金属粉が被把持物に付着し、
後にこの付着した金属粉を除去するために洗浄などの余
分なプロセスが必要となることがある。また、チャック
爪を構成する金属の粒子が被把持物に拡散する場合もあ
り、この場合には洗浄によって除去することができない
ので、金属粒子が拡散した被把持物を廃却しなければな
らず、歩留りを大きく落とす一因となる。 【０００６】さらに、近年の工作機械では、高速加工、
超精密加工に対応するため例えば１００００ｒ．ｐ．
ｍ．以上の高速回転で物品把持装置が駆動されるものが
あり、これらの工作機械に使用される物品把持装置につ
いては、起動時の回転立ち上がり特性、速度制御に対す
る応答特性、停止時の回転立ち下がり特性などの制御特
性を高めたり、定常回転時の遠心力を低下させたりする
ために、軽量化を図ることが至当とされている。 【０００７】物品把持装置の軽量化を図るために、その
構造を簡単にすることは有効であるが（例えば特公平４
−７８４３５号公報参照）、物品把持装置には不可欠の
チャック爪を金属で形成しているために、構造の簡単化
により軽量化を図ることには当然ながら限界がある。ま
たさらに、水性切削材を用いる加工機械の物品把持装置
においては、チャック爪の発錆によって被把持物の汚染
や把持精度の低下という問題があり、この問題を防止す
るためには、作業終了後に必ず防錆処理を行う必要があ
り、メンテナンスが煩瑣になる。 【０００８】加えて、非金属材料を物品把持装置で把持
する場合には、被把持物のチャック爪が当たる部分に応
力が集中し、被把持物が脆性破壊してクラックや欠けが
発生することがあり、研究を重ねた結果、特に、加工中
に振動が生じる場合にこの脆性破壊が生じやすいという
ことが分かった。本発明に係る物品把持装置は、上記の
事情を鑑みて、被把持物が把持爪によって汚染されるこ
とを防止できると共に、軽量化を図るうえで有利にな
り、しかも、把持精度を高められるようにした物品把持
装置を提供することを目的とするものである。 【０００９】また、本発明に係る第２の物品把持装置
は、上記の目的に加えて、非把持物の脆性破壊を防止す
ることも目的とするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明に係る物品把持装
置は、上記目的を達成するため、内周面の軸心方向の中
央部に内つば状の縮径部が形成されて基端側拡径部と先
端側拡径部とを設けた金属製本体からなる物品把持爪の
把持面をセラミックス部材で形成した物品把持装置にお
いて、上記セラミックス部材は、その端部内面に縮径部
が形成され、かつ、その材質がジルコニアセラミックス
で形成されるとともに、上記金属製本体と、先端側拡径
部に配置されたセラミックス部材との間に介在させた吸
水率が１％以下、弾性係数が２０〜１００ kgf/mm 2 、圧
縮強さが５ kgf/mm 2 以上あるＡＢＳ樹脂、ポリアセター
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂から選ばれる緩衝材と、
突出させた爪を有するとともに、上記基端側拡径部に配
置され、かつ、上記基端側拡径部に内嵌される薄肉金属
膜とからなり、上記薄肉金属膜に空気圧または油圧を作
動または零圧力とすることで、その中央部が突出または
復元して被把持物を上記セラミックス部材の縮径部先端
側の面でアンクランプまたはクランプするように構成し
たことを特徴とする物品把持装置としたものである。 【００１１】 【作用】本発明において、把持面とは被把持物が当接す
る把持爪の部分であり、この把持面をセラミックス部材
で覆うことにより、金属が直接に被把持物に当接するこ
とはなくなる。その結果、把持爪の本体の金属粉が被把
持物に付着したり、把持爪の本体の金属粒子が被把持物
に拡散したりするおそれがなくなる。 【００１２】また、本発明においては、把持爪の一部分
が金属よりも軽量なセラミックス部材で構成されるの
で、軽量化を図るうえで有利になる。さらに、本発明に
おいては、上記把持面がセラミックス部材で覆われるの
で、把持面に錆が発錆するおそれがなくなり、この錆が
被把持物に付着して汚染されることを防止できると共
に、錆によって把持精度が低下するおそれもなくなる。 【００１３】本発明において、特に上記把持爪の本体
と、セラミックス部材との間に緩衝材を介在させる場合
には、緩衝材の弾性により一定以上の応力が把持面被把
持物に作用することが防止されるので、応力集中による
被把持物の脆性破壊が防止される。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１の斜視図および図２の断面図に示す
本発明の一実施例に係る物品把持装置の把持爪は工作機
械のワークを把持するものであり、ロックウェル硬度６
０程度の鉄系金属からなる把持爪の本体１と、内外二重
のセラミックス部材２・３と、両セラミックス部材２・
３の間に充填された緩衝材４とを備える。 【００１５】上記把持爪の本体１は、中空段付き異径円
筒形に形成され、その先端面（図１上では左端面、図２
上では上端面）から所定の深さのスリット５を周方向に
適当な等間隔をおいて形成して、先端部を径方向に開閉
できるようにしている。この把持爪の本体１の内周面の
軸心方向の中央部には内つば状の縮径部６が形成され、
その基端側拡径部７に下記の図３に示すようなバルーン
の薄肉金属膜から突出させた爪が内嵌され、先端側拡径
部８に外側のセラミックス部材３が固定される。上述の
バルーン式物品把持装置の原理は、図３に示すとおり
で、薄肉金属膜４１から突出させた爪４２で被把持物４
３が把持される。 薄肉金属膜４１に空気圧が作動され
ると、その中央部が突出して爪４２の先端が開き、被把
持物４３はアンクランプ状態である。空気圧を零圧力と
すると、薄肉金属膜４１は復元して爪４２の先端が閉じ
て被把持物４３を把持する。 【００１６】外側セラミックス部材３および緩衝材４は
円筒を把持爪の本体１のスリット５に対応する位置で切
断した部分円筒形に形成され、内側セラミックス部材２
は異径円筒を把持爪の本体１のスリット５に対応する位
置で切断した部分異径円筒形に形成され、被把持物９の
端面をこの内側セラミックス部材２の縮径部１０の先端
側面に受け止めさせて爪を閉じることにより被把持物９
が把持される。 【００１７】内外両セラミックス部材２・３の素材はセ
ラミックスであればよく、例えば表１に示すアルミナ、
ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素などを用いればよい。 【００１８】 【表１】 【００１９】実際には、(1) 曲げ強度５０ kgf/mm2、比
重３．９のアルミナ、(2) 曲げ強度１００kgf/mm2 、比
重６．０のジルコニア、(3) 曲げ強度６０kgf/mm2 、比
重３．２の窒化珪素、(4) 曲げ強度５０kgf/mm2 、比重
３．１の炭化珪素で内外両セラミックス部材２・３を形
成し、被把持物９としてアルミニウム、フォルステライ
ト、アルミナを使って１分間把持した後の被把持物９に
付着する付着量を倍率２０倍の実体顕微鏡を用いて観察
したところ、表２に示すような結果を得た。 【００２０】表２には、同様に従来の鉄系金属からなる
把持爪を有する物品把持装置について、被把持物９とし
てアルミニウム、フォルステライト、アルミナを使って
１分間把持した後の被把持物９に付着する付着量を観察
した結果も示している。 【００２１】 【表２】 【００２２】表２において◎は被把持物９への付着物が
無いことを、○は被把持物９への少量の付着物が有るこ
とを、×は被把持物９への多量の付着があることを示し
ており、＊は把持面に付着物が確認できたことを示して
いる。表２に示すように、被把持物９がアルミニウムの
ような軟質材の場合には、セラミックス部材２・３の材
質としてはジルコニアが最適であり、その他の代表的な
セラミックスではセラミックス部材２・３側に少量の付
着物が確認されるが、被把持物９にはセラミックスが付
着していなことが分かる。 【００２３】上記緩衝材４は、特に限定されないが、吸
水率が１％以下、弾性係数が２０〜１００ kgf/mm2程
度、圧縮強さが５kgf/mm2 程度以上であるものが好まし
く、例えばＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカー
ボネートなどの熱可塑性樹脂が適しており、この実施例
では、緩衝材４としてポリアセタール樹脂を用いた。こ
のように構成された物品把持装置および把持爪全体が鉄
系金属で作られた従来の物品把持装置を用い、被把持物
９としてアルミニウム、フォルステライト、アルミナを
使って１分間把持した後の被把持物９に発生するチッピ
ング、クラックの有無を観察したところ、表３の結果を
得た。 【００２４】表３において◎はサンプル１００個中に全
くチッピングや割れが発生しなかったことを示し、○サ
ンプル１００個中の数個程度にチッピングあいは割れが
発生したことを示し、△はサンプル１００個中の十数個
程度に欠け（チッピング）あるいは割れ（クラック）が
発生したことを示し、×はそれよりもチッピングや割れ
の発生率が高いことを示している。 【００２５】表３から明らかなように、アルミニウムの
ように延性がある被把持物９に対しては、従来の鉄系金
属の把持爪でもチッピングやクラックを発生させること
なく被把持物９を把持できるが、アルミナのような脆性
材料からなる被把持物９の場合には脆性破壊が発生しや
すいことが分かる。これに対して、緩衝材４を有する本
発明の実施例に係る物品把持装置によれば、アルミナの
ような脆性材料でも殆どチッピングやクラックを発生さ
せることなく被把持物９を把持でき、歩留まりを高める
ことができる。 【００２６】 【表３】 【００２７】上記のように、この実施例に係る物品把持
装置では、被把持物９が接触する部分が内側のセラミッ
クス部材２によって覆われているので、被把持物９が金
属に接触するおそれがなくなり、金属粉が被把持物に付
着したり、金属粒子が被把持物に拡散したりするおそれ
がなくなる。従って、被把持物９を把持装置から取り外
した後に、付着した金属粉を除去するために洗浄などの
余分なプロセスが不要となるとともに、汚れによる被把
持物９の廃却をほぼ完全に無くせ、被把持物９の歩留ま
りを高めることができる。 【００２８】また、把持面に錆が発生するおそれもない
ので、作業終了後の防錆処理も不要になるとともに、被
把持物９が把持面の錆で汚染されるおそれが無くなり、
把持面に付着した錆によって把持精度が低下することを
防止できる。さらに、被把持物９に作用する応力が緩衝
材４の弾性によって一定以下に制限されるので、被把持
物９の一部分への応力集中による脆性破壊が生じ難くな
り、被把持物９の歩留まりが高められる。 【００２９】しかも、把持爪の一部分を金属材料よりも
軽量なセラミックス部材２・３で構成するので、従来の
把持爪よりも軽量化することができ、高速加工や超精密
加工用工作機械に用いる場合に、始動時の回転立ち上が
り特性、停止時の回転立ち下がり特性などを高めること
ができると共に、定常回転時の遠心力を小さくすること
ができる。 【００３０】上記の一実施例においては、セラミックス
部材２・３が内外二重に設けられているが、図４に示す
本発明の他の実施例においては、この外側のセラミック
ス部材が省略され、鉄系金属製の把持爪の本体１１に緩
衝材１４を介してセラミックス部材１２を担持させ、セ
ラミックス部材１２の中空部に被把持部材９を把持する
ようにしている。 【００３１】この実施例においては、緩衝材１４の厚さ
Ｘとセラミックス部材１２の厚さＹとの合計厚さを１０
mmとして、これらの厚さＸ，Ｙを表４に示すように変化
させて、加工精度とチッピング性とを調べてみた。ここ
では、セラミックス部材１２の素材としては曲げ強度１
００kgf/mm2 、比重６．０のジルコニアを用い、緩衝材
１４としてはポリアセタール樹脂を用い、また、被把持
物９としてはフォルステライトを用いた。 【００３２】なお、表４の◎は優、○は良、△は可、×
は不可を表わしている。 【００３３】 【表４】 【００３４】表４から、加工精度は緩衝材１４の弾性変
形によって低下することが明らかであるが、チッピング
性については緩衝材１４の厚さＸとセラミックス部材１
２の厚さＹの比が０．４３〜１．５の範囲でチッピング
性が良好であり、チッピングが発生し難いことがわか
る。また、緩衝材１４の厚さＸとセラミックス部材１２
の厚さＹの比が２．３を上回ると、加工中に被把持物９
の偏心運動（バタツキ）が発生して、把持圧力によるチ
ピングの派生が無いにもかかわらず加工部でのチッピン
グが多く発生した。 【００３５】結局、緩衝材１４の厚さＸとセラミックス
部材１２の厚さＹの比が０．４３〜１．５の範囲の物が
良好な加工精度と良好なチッピング性とを得られるの
で、実用性が高いことが分かった。上記の各実施例で
は、把持爪の本体１・１１、セラミックス部材２・３・
１２および緩衝材４・１４の先端面を面一状にしている
が、例えば図５の断面図あるいは図６の断面図に示すよ
うに、セラミックス部材２２・２３・３２・３３および
緩衝材２４・３４の先端面を把持爪の本体２１・３１の
先端面よりも突出させることも可能である。 【００３６】また、上記の各実施例では、バルーン方式
の物品把持装置用のものについて説明しているが、本発
明は例えば単動チャック、スクロールチャックその他の
公知の物品把持装置についても適用できる。 【００３７】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明の物品把
持装置は、物品を把持する把持爪の金属製本体に、該把
持爪の把持面を覆うセラミックス部材を担持させるの
で、把持爪の本体の金属粉が被把持物に付着したり、把
持爪の本体の金属粒子が被把持物に拡散したりするおそ
れがなくなり、被把持物を把持装置から取り外した後
に、付着した金属粉を除去するために洗浄などの余分な
プロセスが不要となるとともに、汚れによる被把持物９
の廃却をほぼ完全に無くせ、被把持物の歩留まりを高め
ることができる。 【００３８】また、把持面に錆が発生するおそれもない
ので、作業終了後の防錆処理が不要になるとともに、被
把持物が把持面の錆で汚染されるおそれがなくなり、把
持面に付着した錆によって把持精度が低下することを防
止できる。しかも、把持爪の一部分を金属材料よりも軽
量なセラミックス部材２・３で構成するので、従来の把
持爪よりも軽量化することができ、高速加工や超精密加
工用工作機械に用いる場合に、始動時の回転立ち上がり
特性、停止時の回転立ち下がり特性などを高めることが
できると共に、定常回転時の遠心力を小さくすることが
できる。 【００３９】本発明において、特に把持爪の本体と、セ
ラミックス部材との間に緩衝材を介在させた物品把持装
置によれば、被把持物に作用する応力が緩衝材の弾性に
よって一定以下に制限されるので、被把持物の一部分へ
の応力集中による脆性破壊が生じ難くなり、被把持物の
歩留まりが高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の断面図である。
【図３】バルーン式物品把持装置の動作原理を示すアン
クランプとクランプとの２面図である。 【図４】本発明の他の実施例の断面図である。 【図５】本発明のまた他の実施例の断面図である。 【図６】本発明のさらに他の実施例の断面図である。 【符号の説明】 １・１１・２１・３１…本体 ２・３・１２・２２・２３・３２・３３…セラミックス
部材 ４・１４・２４・３４…緩衝材
クランプとクランプとの２面図である。 【図４】本発明の他の実施例の断面図である。 【図５】本発明のまた他の実施例の断面図である。 【図６】本発明のさらに他の実施例の断面図である。 【符号の説明】 １・１１・２１・３１…本体 ２・３・１２・２２・２３・３２・３３…セラミックス
部材 ４・１４・２４・３４…緩衝材
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B25B 11/00
B23B 31/00
B25J 15/08
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内周面の軸心方向の中央部に内つば状の
縮径部が形成されて基端側拡径部と先端側拡径部とを設
けた金属製本体からなる物品把持爪の把持面をセラミッ
クス部材で形成した物品把持装置において、上記セラミ
ックス部材は、その端部内面に縮径部が形成され、か
つ、その材質がジルコニアセラミックスで形成されると
ともに、上記金属製本体と、先端側拡径部に配置された
セラミックス部材との間に介在させた吸水率が１％以
下、弾性係数が２０〜１００ kgf/mm 2 、圧縮強さが５ kg
f/mm 2 以上あるＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリ
カーボネート樹脂から選ばれる緩衝材と、突出させた爪
を有するとともに、上記基端側拡径部に配置され、か
つ、上記基端側拡径部に内嵌される薄肉金属膜とからな
り、上記薄肉金属膜に空気圧または油圧を作動または零
圧力とすることで、その中央部が突出または復元して被
把持物を上記セラミックス部材の縮径部先端側の面でア
ンクランプまたはクランプするように構成したことを特
徴とする物品把持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02864294A JP3504318B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 物品把持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02864294A JP3504318B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 物品把持装置 |
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Family
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1994
- 1994-02-28 JP JP02864294A patent/JP3504318B2/ja not_active Expired - Fee Related
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