JP4119583B2

JP4119583B2 - 差動四爪チャック

Info

Publication number: JP4119583B2
Application number: JP28588399A
Authority: JP
Inventors: 東吉清水
Original assignee: 株式会社東興
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JP2001105371A; US6460862B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不規則な形状の加工物を安定かつ求心的に把持することができる差動四爪チャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、ワークを把持するので、同形のワークを連続して把持する場合、ワークの形状に合せて爪位置を予め調整しておいても、ワークの仕上げり寸法のバラツキやワーク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ワークに傷をつけ、あるいは変形させたり、またワーク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。
【０００３】
そこで本出願人は、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させて、十字各方向の対向一対の爪が夫々ワークに当接して停止されるまで差動することによりワークを把持するようにした差動四爪チャックを提案し、特許第２６６８２７４号で権利設定登録がなされた。しかしながら上記提案の差動四爪チャックは、軸線方向に出没するピストンで十字各方向の対向一対の爪を差動開閉する直動構造であるため、必要最低限のピストンストロークを確保しなければならず、それ故に差動四爪チャックのコンパクト化に自ずから限界を有するものであった。
【０００４】
また本出願人は、チャックボディの前面に形成された直交二方向のジョー溝に、２箇ずつ対向された摺動自在に保持された４箇のジョーに対し、移動するドローバーの軸線回りに回動自在な差動カム駆動カムと、上記差動カム駆動カムと同時に係合する互いに逆方向の受動斜面を有し、差動カム駆動カムの前記軸線方向の移動によって互いに逆方向に駆動され、一方の駆動が拘束された時、拘束された側の受動斜面に沿って差動カム受動カムが回動して移動することによって他方が差動される外輪差動カムおよび内輪差動カムと、該外輪差動カムおよび内輪差動カムのいずれかに係合する差動カム受動部と、前記各ジョーの夫々に係合するジョー駆動部とを組み合わせて差動四爪パワーチャックを構成し、ジョー駆動部の駆動カムの選択によって、外締め型、内締め型、位置決め型に変換可能にする提案をした。
【０００５】
この提案に対しては特許第２７１７２９４号で権利設定登録がなされたが、差動四爪パワーチャックの構成要素として多くの部材を必要とするため、組立、分解に高度の技術を要する上に製造コストの上昇を余儀なくされるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような権利設定登録に驕ることなく差動四爪チャックの性能向上を追求する研究、開発の課程において、全く新規な着想に基づいて創案されたものであって、その目的とするところは、極めて簡素でありながらベーン形揺動シリンダの利点を生かしつつコンパクトに差動四爪チャックを構成し得て、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かつ求心的にワークを把持でき、把持方法もワークの形状によって内締め、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、油圧等の需用者の要望に沿って任意の方法が選べる差動四爪チャックを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するため本発明が採用した技術的手段は、チャックボディの前面に、その軸芯位置で直交するジョー溝を形成し、かつ二個一対で対向する摺動自在なジョーを各ジョー溝にそれぞれ保持する一方、上記チャックボディの後面に、第１のベーン形揺動シリンダ部と第２のベーン形揺動シリンダ部を同軸状に連設し、当該各シリンダ部のベーンシャフトにそれぞれ連結したジョー駆動部を介して各組のジョーを差動開閉駆動するように構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１ないし図５において、１は差動四爪チャックであり、該差動四爪チャック１は、前面にジョー溝２、２を直交状に形成したチャックボディ３と、その後面に第１のベーン形揺動シリンダ部４と第２のベーン形揺動シリンダ部５を形成したケーシング６を同軸状に連設して差動四爪チャック１が構成されている。
【０００９】
上記チャックボディ３は、ジョー溝２、２に二個一対で対向する摺動自在なジョー７、７…をそれぞれ保持させ、かつこれらを摺動駆動するジョー駆動部８を内装して構成されると共に、上記ジョー駆動部８は、外周縁の対向位置に係止凹部９、９を形成してなる円盤カム１０、１１を、第１のベーン形揺動シリンダ部４のベーンシャフト４ａと、これを回動自在に内挿する第２のベーン形揺動シリンダ部５のベーンシャフト５ａに、当該各円盤カム１０、１１の係止凹部９、９間を結ぶ延長線が直交する位置でそれぞれ同軸状に軸支して構成されており、各ジョー７、７…の裏面に突設したピン１２、１２…を上記各係止凹部９、９に係合させて、各ベーンシャフト４ａ、５ａの揺動回動に連繋して各組のジョー７、７を差動開閉駆動するようになっている。
【００１０】
また上記ケーシング６は、油圧または空気圧の入出口１３、１４を形成したケース部６ａに、チャックボディ３を一体形成したケース部６ｂを中間ケース部６ｃを介して同軸状に密接して構成されており、各ケース部６ａ〜６ｃ間に第１のベーン形揺動シリンダ部４および第２のベーン形揺動シリンダ部５の各圧力室４ｂ、５ｂをそれぞれ形成すると共に、上記中間ケース部６ｃには、各圧力室４ｂ、５ｂ間を連通する流通路１５、１６が形成されており、第１のベーン形揺動シリンダ部４に入出口１３、１４を介して入出する油圧または空気圧が、上記流通路１５、１６を介して第２のベーン形揺動シリンダ部５に入出する構成となっている。
【００１１】
上記ベーンシャフト４ａ、５ａにはステータ１７、１８が密接されており、当該ステータ１７、１８と、各シャフト４ａ、５ａに一体形成したベーン１９、２０とで各シリンダ部４、５の圧力室４ｂ、５ｂを二分に区画し、入出口１３、１４からの何れかから流入した油圧または空気圧により、各ステータ１７、１８との間でベーン１９、２０を押し作動させて、それぞれに対応するベーンシャフト４ａ、５ａを正逆揺動するようになっている。
【００１２】
本発明は叙上の如く構成されているから、例えば作動四爪チャック１の入出口１３から圧力油が注入されると、図２（ａ）において、その圧力により第１のベーン形揺動シリンダ部４を構成するベーン１９が、ベーンシャフト４ａを中心に矢印方向に移動し、これに伴って当該ベーンシャフト４ａも矢印方向に揺動回動すると共に、上記ベーンシャフト４ａの先端に軸支された円盤カム１１も図２（ｃ）の矢印方向に回動する。そして、当該円盤カム１１の係止凹部９、９にピン１２、１２を介して同図で左右対向位置のジョー７、７が相互に軸芯位置に向けて移動すると、該ジョー７、７の表面に取り付けた図示しない爪部がワークに対して対向位置で当接する。
【００１３】
この時、ワークに当接するまで移動したベーン１９とステータ１７との間に続行して注入される圧力油は、流通路１５を介して第２のベーン形揺動シリンダ部５の圧力室５ｂに流入するが、前記した図２（ｃ）における左右対向位置のジョー７、７はワークに当接したまま、当該ワークに対する把持力は発生していない。
【００１４】
そして、第２のベーン形揺動シリンダ部５への圧力油の流入で、前記第１のベーン形揺動シリンダ部４での揺動作用と同様に、ベーンシャフト５ａを中心に移動するベーン２０により、該ベーンシャフト５ａの先端に軸支された円盤カム１０が回動すると共に、上記円盤カム１０の係止凹部９、９に係合するピン１２、１２を介して、図２（ｃ）で上下対向位置のジョー７、７が相互に軸芯位置に向けて移動し、該ジョー７、７の表面に取り付けた図示しない爪部がワークに対して上下対向位置で当接した時点で、初めて各シリンダ部４、５の圧力室４ｂ、５ｂに高い油圧力が作用して、ベーン１９、２０およびベーンシャフト４ａ、５ａを介して左右対向、上下対向の各ジョー７、７間に発生した強い把持力により、ワークがその側方の図示しない爪部で四方向から強固に外締め状態で把持されることになる。
【００１５】
従って、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に、四個の爪部を有効に働らかせて確実かつ求心的にワークを把持することができる。
なお、上述のようにワークを把持した状態からこれを解除する際には、作動四爪チャック１の入出口１３から注入された圧力油の排出と同時に入出口１４から圧力油を注入すれば、前記把持動作と逆の開放動作がなされてワークの把持が解除される。
【００１６】
図６ないし図８は、前記ジョー駆動部８を構成する円盤カム１０、１１に代えて、第１のベーン形揺動シリンダ部４および第２のベーン形揺動シリンダ部４の各ベーンシャフト４ａ、５ａに、それぞれ平歯車１０´、１１´を同軸状に軸支し、当該各平歯車１０´、１１´に噛合するラックギヤ部２１を、二個一対で対向する各ジョー７´、７´側にそれぞれ設けて、各ベーンシャフト４ａ、５ａの揺動回動に連繋する平歯車１０´、１１´およびラックギヤ部２１、２１を介して各組のジョー７´、７´を差動開閉駆動するようにジョー駆動部２２を構成した場合を示すものである。
【００１７】
この構成例では、前記したジョー駆動部８のように、構成を簡易化し得てコスト低減に寄与するものの、円盤カム１０、１１の係止凹部９、９と、これに係合するピン１２との間で遊びが発生し易い駆動構成に比して、遊びの少ないより精度の高い把持作用を得ることができる。
【００１８】
図９ないし図１１は、第１のベーン形揺動シリンダ部４および第２のベーン形揺動シリンダ部５の各ベーンシャフト４ａ、５ａに、外周縁側から軸芯側の内方に向けて放射状に湾曲する案内溝２３、２３を形成してなる回動プレート２４ａ、２４ｂを、相互に直交する位置で同軸状に軸支し、二個一対で対向する各ジョー７、７に、各回動プレート２４ａ、２４ｂの案内溝２３、２３に嵌入するピン２５、２６をそれぞれ突設して、各ベーンシャフト４ａ、５ａが揺動回動した際に、案内溝２３、２３に沿って移動する各ピン２５、２６を介して各組のジョー７、７を差動開閉駆動するようにジョー駆動部２７を構成した場合を示すものである。
【００１９】
この構成例では、前記各実施例のジョー駆動部８、２２に比して各ジョー７、７の摺動方向の移動距離を多く確保することはできないものの、ワークに対する把持トルクを大とすることができる。
【００２０】
なお、上記各実施例においては、第１のベーン形揺動シリンダ部４と第２のベーン形揺動シリンダ部５との間に流通路１５、１６を設けてそれぞれを揺動回動する構成としたが、これに限定されるものではなく、各シリンダ部４、５に対して一対をなす入出口を各別に独立して設けて差動四爪チャック１を構成するようにしても良く、この場合には、各シリンダ部４、５に対して把持力の大小あるいは揺動回動の時間差等を任意に設定することが可能となり、種々の作業内容に応じてより柔軟な差動四爪チャックを構成することができる。更に第２のベーン形揺動シリンダ部５のベーンシャフト５ａに、第１のベーン形揺動シリンダ部４のベーンシャフト４ａを内挿する構成なので、該ベーンシャフト４ａに、いわゆるエアーチャックという名称で一般に知られている負圧吸引機構用の連通孔を両端部間に亘って形成すれば、差動四爪チャックとエアーチャックとの協働でより確実なワークの把持構造とすることが可能となる。
【００２１】
図１２ないし図１７は、前記実施例の構成に代えて、第１および第２のベーン形揺動シリンダ部２８、２９をケーシング６内に設けた単一の圧力室３０に内装する構成としたものである。
図において、上記圧力室３０には、第１のベーン形揺動シリンダ部２８のベーンシャフト２８ａと、第２のベーン形揺動シリンダ部２９のベーンシャフト２９ａが同軸状に内挿されており、各シャフト２８ａ、２９ａのベーン２８ｂ、２９ｂは断面視で扇形に形成されていると共に、上記各シャフト２８ａ、２９ａに密接する断面扇形のステータ３１には、図１６に示すように、その両側面３１ａ、３１ｂに入出口１３、１４に連通する油溝３２、３２が上下方向に延設されており、入出口１３、１４からの何れかから油圧または空気圧が油溝３２に沿って流入すると、ステータ３１との間で各ベーンベーン２８ｂ、２９ｂが押し作動されて、それぞれに対応するベーンシャフト２８ａ、２９ａが正逆揺動する構成となっている。
【００２２】
また上記各ベーンシャフト２８ａ、２９ａには、前記実施例（図９〜図１１）に採用したジョー駆動部２７が連結されており、外周縁側から軸芯側の内方に向けて放射状に湾曲する案内溝２３、２３を形成してなる回動プレート２４ａ、２４ｂを、相互に直交する位置で当該各ベーンシャフト２８ａ、２９ａに同軸状に軸支し、二個一対で対向する各ジョー７、７にそれぞれ突設したピン２５、２６を、各回動プレート２４ａ、２４ｂの案内溝２３、２３に嵌入させて、各ベーンシャフト２８ａ、２９ａが揺動回動した際に、案内溝２３、２３に沿って移動する各ピン２５、２６を介して各組のジョー７、７を差動開閉駆動するようになっている。
【００２３】
本実施例は叙上の如く構成されているから、例えば作動四爪チャック１の入出口１３から圧力油が注入されると、図１７において、その圧力により各ベーン２８ｂ、２９ｂが、各ベーンシャフト２８ａ、２９ａを中心に同時または所要の時間差をもって矢印方向に移動し、これに伴ってベーンシャフト２８ａ、２９ａがそれぞれ揺動回動することによりジョー駆動部２７が駆動され、各ジョー７、７の表面に取り付けた図示しない爪部がワークに対して全て当接した時点で、初めて各シリンダ部２８、２９を内装した圧力室３０に高い油圧力が作用し、ベーン２８ｂ、２９ｂおよびベーンシャフト２８ａ、２９ａを介して左右対向、上下対向の各ジョー７、７間に強い把持力が掛かり、ワークが四方向から強固に把持されることになる。従って、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に、四個の爪部を有効に働らかせて確実かつ求心的にワークを把持することができる。
【００２４】
【発明の効果】
これを要するに本発明は、チャックボディの前面に、その軸芯位置で直交するジョー溝を形成し、かつ二個一対で対向する摺動自在なジョーを各ジョー溝にそれぞれ保持する一方、上記チャックボディの後面に、第１のベーン形揺動シリンダ部と第２のベーン形揺動シリンダ部を同軸状に連設し、当該各シリンダ部のベーンシャフトにそれぞれ連結したジョー駆動部を介して各組のジョーを差動開閉駆動するように構成したから、極めて簡素でありながらベーン形揺動シリンダの利点を生かしつつコンパクトに差動四爪チャックを構成し得て、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かつ求心的にワークを把持でき、把持方法もワークの形状によって内締め、外締め、等多様な把持方法に変更することが可能であると共に、差動四爪チャックの本体は共通化して、ジョー駆動部のみを種々の利用分野に対応したものに交換可能であるので、空圧、油圧等の駆動方法の選択を任意に行えることと相俟って需用者の要望に沿った差動四爪チャックを低コストで提供することができる、という極めて有用な新規的効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は差動四爪チャックの平面図である。
（ｂ）は同上断面図である。
（ｃ）は同上底面図である。
【図２】（ａ）は差動四爪チャックのＡ−Ａ断面図である。
（ｂ）は同上断面図である。
（ｃ）は同上Ｂ−Ｂ断面図である。
【図３】（ａ）は円盤カム１０の側面図である。
（ｂ）は同上正面図である。
（ｃ）は円盤カム１１の側面図である。
（ｄ）は同上正面図である。
【図４】（ａ）はベーンシャフト４ａおよびベーン１９の一部断面平面図である。
（ｂ）は同上一部断面正面図である。
（ｃ）は同上一部断面底面図である。
【図５】（ａ）はベーンシャフト５ａおよびベーン２０の一部断面平面図である。
（ｂ）は同上一部断面正面図である。
（ｃ）は同上一部断面底面図である。
【図６】（ａ）は他の差動四爪チャックの平面図である。
（ｂ）は同上断面図である。
（ｃ）は同上底面図である。
【図７】（ａ）は他の差動四爪チャックのＣ−Ｃ断面図である。
（ｂ）は同上断面図である。
（ｃ）は同上Ｄ−Ｄ断面図である。
（ｄ）は同上Ｅ−Ｅ断面図である。
【図８】（ａ）は平歯車１０´の断面図である。
（ｂ）は同上正面図である。
（ｃ）は平歯車１１´の断面図である。
（ｄ）は同上正面図である。
【図９】（ａ）は他の差動四爪チャックの平面図である。
（ｂ）は同上断面図である。
（ｃ）は同上底面図である。
【図１０】（ａ）は他の差動四爪チャックのＦ−Ｆ断面図である。
（ｂ）は同上断面図である。
（ｃ）は同上Ｇ−Ｇ断面図である。
【図１１】（ａ）は回動プレート２４ｂの側面図である。
（ｂ）は同上正面図である。
（ｃ）は回動プレート２４ａの側面図である。
（ｄ）は同上正面図である。
【図１２】（ａ）は他の差動四爪チャックの平面図である。
（ｂ）は同上断面図である。
（ｃ）は同上底面図である。
【図１３】（ａ）は他の差動四爪チャックのＨ−Ｈ断面図である。
（ｂ）は同上断面図である。
（ｃ）は同上Ｉ−Ｉ断面図である。
【図１４】（ａ）はベーンシャフト２８ａおよびベーン２８ｂの一部断面平面図である。
（ｂ）は同上一部断面正面図である。
（ｃ）は同上一部断面底面図である。
【図１５】（ａ）はベーンシャフト２９ａおよびベーン２９ｂの一部断面平面図である。
（ｂ）は同上一部断面正面図である。
（ｃ）は同上一部断面底面図である。
【図１６】（ａ）はステータ３１の平面図である。
（ｂ）は同上正面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は各シリンダ部の動作を示す作用説明図である。
【符号の説明】
３チャックボディ
２ジョー溝
７ジョー
４第１のベーン形揺動シリンダ部
５第２のベーン形揺動シリンダ部
４ａベーンシャフト
５ａベーンシャフト
８ジョー駆動部
１差動四爪チャック
４ｂ圧力室
５ｂ圧力室
１５流通路
１６流通路
３０圧力室
９係止凹部
１０円盤カム
１１円盤カム
１２ピン
１０´ 平歯車
１１´ 平歯車
２１ラックギヤ部
２３案内溝
２４ａ回動プレート
２４ｂ回動プレート
２５ピン
２６ピン

Claims

チャックボディの前面に、その軸芯位置で直交するジョー溝を形成し、かつ二個一対で対向する摺動自在なジョーを各ジョー溝にそれぞれ保持する一方、上記チャックボディの後面に、第１のベーン形揺動シリンダ部と第２のベーン形揺動シリンダ部を同軸状に連設し、当該各シリンダ部のベーンシャフトにそれぞれ連結したジョー駆動部を介して各組のジョーを差動開閉駆動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。
上記第１および第２のベーン形揺動シリンダ部は、各別に独立する圧力室を有して構成されていることを特徴とする請求項１記載の差動四爪チャック。
上記第１および第２のベーン形揺動シリンダ部は、各別に独立する圧力室にそれぞれ内装され、かつ該各圧力室間に設けた流通路を介して連通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の差動四爪チャック。
上記第１および第２のベーン形揺動シリンダ部は、単一の圧力室に内装されていることを特徴とする請求項１記載の差動四爪チャック。
上記ジョー駆動部は、第１のベーン形揺動シリンダ部および第２のベーン形揺動シリンダ部の各ベーンシャフトに、外周縁の対向位置に係止凹部を形成してなる円盤カムを、その係止凹部間を結ぶ延長線が直交する位置でそれぞれ同軸状に軸支すると共に、上記各係止凹部に係合するピンを、二個一対で対向する各ジョーにそれぞれ突設して、各ベーンシャフトの揺動回動に連繋して各組のジョーを差動開閉駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の差動四爪チャック。
上記ジョー駆動部は、第１のベーン形揺動シリンダ部および第２のベーン形揺動シリンダ部の各ベーンシャフトに、それぞれ平歯車を同軸状に軸支すると共に、上記各平歯車に噛合するラックギヤ部を、二個一対で対向する各ジョーにそれぞれ設けて、各ベーンシャフトの揺動回動に連繋して各組のジョーを差動開閉駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の差動四爪チャック。
上記ジョー駆動部は、第１のベーン形揺動シリンダ部および第２のベーン形揺動シリンダ部の各ベーンシャフトに、外周縁側から軸芯側の内方に向けて放射状に湾曲する案内溝を形成してなる回動プレートを、相互に直交する位置で同軸状に軸支すると共に、二個一対で対向する各ジョーに、上記各回動プレートの案内溝に嵌入するピンをそれぞれ突設して、各ベーンシャフトが揺動回動した際に、案内溝に沿って移動する各ピンを介して各組のジョーを差動開閉駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の差動四爪チャック。