JP4204118B2 - ローダーチャック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機、生産ライン等でワークを供給あるいは搬出するローダーのチャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のローダーチャックは、チャック本体の一側面で半径方向に移動する複数個のワーク保持用の爪と、チャック本体内に装備されて上記各駆動駒を同期させて半径方向に移動させる駒移動装置とを一体的なユニットとし、このユニットにしたローダーチャックをロボット等のローダーアームに着脱可能に取付けるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものは、爪と該爪を駆動する駆動装置が一体的なユニットとなっていたため、重量が増大してローダーアームへの取付け、取り外しに労力を要する。また、駒移動装置による爪の半径方向の移動量は略一定になっていることから、大径のワークに対しては、上記爪が大径側で半径方向に移動するようにした大径用のローダーチャックを上記ローダーアームに取付け、小径のワークに対しては、上記爪が小径側で半径方向に移動するようにした小径用のローダーチャックを上記ローダーアームに取付けるようにしているが、従来では、爪と駆動装置とがユニットとなったローダーチャックを多種類用意することになるため、高価になるとともに、保管スペースが嵩む。等の不具合があった。本発明は、爪と該爪を駆動する駆動装置とを分離可能にすることにより、上記不具合をなくした新規なローダーチャックを得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記欠点を解消するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に記載の発明は、チャック本体の一側面に複数個の駆動駒をチャック本体の軸心線に対して半径方向に移動可能に設け、前記チャック本体内に前記各駆動駒を同期させて前記半径方向に移動させる駒移動装置を設け、前記チャック本体の一側面に対面する取付け板を設け、該取付け板に前記各駆動駒とチャック本体の軸心線方向から係脱可能の被動駒を半径方向に移動可能に設け、該各被動駒にワークを保持する爪を設け、前記取付け板を前記チャック本体の一側面にその軸心線方向から着脱可能に連結する連結装置を設ける構成にしたものである。
また、請求項２記載の発明は、前記連結装置は、前記取付け板の軸心部から突出して前記チャック本体の軸心部に嵌脱可能の連結軸と、前記チャック本体に半径方向に移動可能に設けられてその内端部が前記連結軸に直交方向から係脱する係脱具とを有してなる構成にしたものである。
また、請求項３記載の発明は、前記連結軸（２２）と係脱具（３２）とが係合した際に、連結軸（２２）を軸方向に押圧付勢する保持ばねを設ける構成にしたものである。
また、請求項４記載の発明は、前記駒移動装置は、複数の円弧状のカムを円周方向に略等間隔で渦巻き状に配列形成したカム板を前記チャック本体にその軸心線を中心として回転可能に設け、該各カムに前記各駆動駒を摺動可能に係合させ、前記カム板を直線・回転運動変換機構を介して正逆回転させる駆動シリンダを設ける構成にしたものである。
【０００５】
また、請求項５記載の発明は、前記駆動シリンダはクラッチ付きシリンダとし、該クラッチ付きシリンダは、シリンダケース内でピストンに一体的に連結されて軸方向に移動される規制体を設け、該規制体と前記ピストンとに挟まれて上記シリンダケース内で軸方向に移動されるとともに前記ピストン及び規制体に対して所定量軸方向に移動可能の係合板を設け、該係合板によって軸方向に移動される出力体を設け、該出力体からの負荷によって前記係合板がピストンと規制体との間で一方向に移動された際に前記シリンダケースの内周面と摩擦係合する係合駒を設け、前記ピストン及び規制体に、ピストンの作動力によってピストン又は規制体の一方が前記係合板に接近した際に、前記係合駒の摩擦係合を解除する解除体を設ける構成にしたものである。
また、請求項６記載の発明は、前記係合駒は球状とし、この係合駒が当接する係合板の当接面をピストンに対して一方向に向かうに従って半径方向外方に傾斜するカム面とする構成にしたものである。
また、請求項７記載の発明は、前記係合駒を摩擦係合方向に押圧付勢する弾性体を設ける構成にしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図において、図１は本発明によるローダーチャックの正面図、図２は図１のII-II 相当の断面図、図３は図１のIII-III 相当の断面図、図４は図２のIV-IV 相当の正面図、図５は図２のV-V 相当の断面図、図６は図２のVI-VI 相当の断面図である。図１及び図２において、１はローダーアーム、２はローダーアーム１の先端部（下端）に旋回軸２ａを介して旋回可能に取り付けたローダーチャックである。このローダーチャック２は、直方体状に形成されたチャック本体３の相対する二面、即ち、図２において左右両側面に、ワークを保持する略同構造のジョー１５，１６を着脱可能に有する。
【０００７】
上記チャック本体３は、図２、図３に示すように、その左右両側に円板状の支持板５を固定し、この支持板５に本例では３個の駆動駒６を円周方向に等分に配置して半径方向に移動可能に係止する。上記各駆動駒６には、外側方に突出する円柱状の係合ピン７、及び内側方に突出する円柱状のカムピン８を固定し、このカムピン８を後述する駒移動装置４０のカム板４１に形成した渦巻き状のカム４２（図５）に係合させ、上記カム板４１を正逆回転させることにより、上記３個の駆動駒６を同期させて半径方向に移動させる。また、上記チャック本体３及び各支持板５の中心部に、上記ジョー１５，１６を保持する筒状の保持軸１０を挿通し、その両端部を上記支持板５を介してチャック本体３側に固定する。
【０００８】
上記ジョー１５，１６は共に略同構造からなり、そのうちの一方、即ち、図２の左部のジョー１５を代表して説明する。図２において、１７は円板状の取付け板であり、この取付け板１７に、上記駆動駒６と対向する３個の被動駒１８を円周方向に等分に配置して半径方向に移動可能に係止する。上記各被動駒１８には、その外側面にワーク挾持用の爪１９を外側方に向けて突出固定し、その内側面部に上記係合ピン７が嵌合係止する係合凹部２０を形成する。この場合、上記爪１９の半径方向の初期位置は、挾持するワークの大きさによって適宜設定する。また、上記取付け板１７の外面側に補助板２１を固定し、該補助板２１の軸心部に前述した保持軸１０の外側端部に嵌合係止される連結軸２２を挿通する。
【０００９】
上記連結軸２２は、長手方向中心部に大径の規制フランジ２２ａを有し、この規制フランジ２２ａを上記補助板２１の右面（内面）に当接させることにより、連結軸２２の右端部２２ｂが上記保持軸１０の外側端部に嵌合できるように、取付け板１７から右方に向けて規定量突出させる。また、上記連結軸２２の左端部（外端）にばね受け２８を取付け、このばね受け２８と補助板２１との間に皿ばねからなる保持ばね２９を介装し、該保持ばね２９により上記連結軸２２を左方（外方）に移動付勢する。また、上記連結軸２２の左部軸心部にスライドピン２４を摺動可能に嵌合させ、このスライドピン２４の外端部（左端部）にワークの到来を検知する検知板２５を連結する。２６は検知板２５を外側方に向けて押圧付勢する復帰ばね、２７は検知板２５の外側方への移動を所定値で規制するストッパーピンである。
【００１０】
上記連結軸２２の右端部２２ｂと前述した保持軸１０を係脱可能に連結する連結装置３０を設ける。この連結装置３０は以下の如くなっている。即ち、ジョー１５側の連結軸２２の右端部２２ｂに、図３に示すように、二面を除去した連結軸２２の軸心線と直交する係合溝３１を形成し、チャック本体３側の支持板５の裏面（図２において右面）側に、ロックシリンダ３３によって半径方向に移動される係合体３２を設け、この係合体３２の軸心側端部に上記係合溝３１に係合するフォーク状の係合片３２ａを形成する（図５）。この場合、上記係合溝３１と係合片３２ａとの位置関係は、連結軸２２が保持ばね２９を圧縮してその規制フランジ２２ａが保持軸１０の外側端部に当接した時点で両者が合致する位置関係にしておく。
【００１１】
なお、上記係合体３２の半径方向への移動は、図７に示すように、チャック本体３の外周部に螺合した送りねじ３４に上記係合体３２を連結し、該送りねじ３４を工具で正逆回転させることにより、上記係合体３２を半径方向に移動させるようにしてもよい。また、連結軸２２と係合体３２との係合手段は、図８に示すように、連結軸２２の右端部２２ｂに連結軸２２の軸心線と直交する係合孔３１’を形成し、係合体３２の軸心側端部に上記係合孔３１’に嵌合する係合ピン３２ａ’を取付け、ロックシリンダ３３により係合体３２を半径方向に移動させることにより、上記係合ピン３２ａ’を上記係合孔３１’に嵌脱させるようにしてもよい。
【００１２】
前述した駆動駒６を同期させて半径方向に移動させる駒移動装置４０は、以下の如くなっている。即ち、チャック本体３の中心部に設けた保持軸１０に、一対のピニオン４３，４４を図２、図３に示すように軸方向に対面させて回転自在に支持し、各ピニオン４３，４４に、図３に示すように、２個のラック４５，４６を左右から個々に噛み合わせる。各ラック４５，４６は、図６に示すように、チャック本体３内に設けた左右のクラッチ付きの駆動シリンダ５０，５１によって図６において上下方向に移動される。
【００１３】
上記駆動シリンダ５０，５１は向きが異なるのみで共に略同構造となっており、右部の駆動シリンダ５１を代表して説明する。図６において、５２はシリンダケースであり、上下部に同軸の前進用シリンダ室５３，後退用シリンダ室５４を形成し、前進用シリンダ室５３の内周には磨耗防止用の内筒５２ａを嵌合固定する。上記各シリンダ室５３，５４にロッド５５によって一体的に連結された前進用ピストン５６、後退用ピストン５７を摺動可能に嵌合させる。５３ａは前進用シリンダ室５３に作動流体（オイル又はエア）を供給する前進用供給口、５４ａは後退用シリンダ室５４に作動流体を供給する後退用供給口である。
【００１４】
上部の前進用ピストン５６の下面側に円板状の係合板５８を上下方向に移動可能に配置し、該係合板５８の下面側にリング状の規制体５９を配置し、この規制体５９を連結ピン６０を介して下部の後退用ピストン５７に固定し、該規制体５９により、上記係合板５８が上部の前進用ピストン５６に対して所定値以上軸方向に移動（上下動）するのを規制する。
【００１５】
上記係合板５８は、上記係合板５８の下部側に出力体６１を配置して上記ロッド５５に摺動可能に嵌合させ、該出力体６１と上記係合板５８との間に緩衝用の皿ばね６２を介装し、また、上記出力体６１と上記係合板５８とを、出力体６１にねじ固定した連結カラー６３により互いに若干接離方向に移動可能に連結する。上記出力体６１に前述したラック４６を形成し、該ラック４６を前述したピニオン４４に噛合させる。このピニオン４４の軸端部に、図２に示すように、円板状のカム板４１を同軸に固定するこのカム板４１には、図５に示すように、円弧状のスリットからなる３個のカム４２を円周方向に略等間隔で渦巻き状に形成し、各カム４２に前述した駆動駒６のカムピン８を摺動可能に係合させる。
【００１６】
６５は、上記駆動シリンダ５１に設けたクラッチ装置６５である。このクラッチ装置６５は、図９に示すように、上記係合板５８の外周の下部を段状に小径にするとともに、この小径面を下方に向かって大径となるカム面６６に形成し、該カム面６６とシリンダケース５２の内周面との間に鋼球からなる係合駒６７を円周方向に多数配列し、係合板５８の小径段部の端面部に上記各係合駒６７に対応する多数の弾性体（コイルばね）６８を設け、該各弾性体６８の反力により上記各係合駒６７を下方（カム面６６の大径側）に向けて押圧付勢する。
【００１７】
また、前述した規制体５９の外周部に環状の解除体６９を係合板５８方向（上方）に突出形成する。この解除体６９は、規制体５９が上記係合板５８に接近（当接）した際に、上記解除体６９の端面が各係合駒６７を上方（カム面６６の小径側）に移動させ、該係合駒６７のシリンダケース５２の内周面との摩擦係合を解除するようになっている。なお、上述したクラッチ付きの駆動シリンダー５０（５１）は、ローダーチャックの他に、荷揚げ装置用、ワーク移送装置用の駆動シリンダーにも適用することができる。
【００１８】
上記実施例によれば、ロックシリンダ３３（又は送りネジ３４）により係合体３２を半径方向外方に移動させると、その係合片３２ａ（又は係合ピン３２ａ’）が連結軸２２の係合溝３１（又は係合孔３１’）から離脱する。この状態でジョー１５，１６をチャック本体３に対して軸方向外方に引くと、連結軸２２の右端部２２ｂが保持軸６から離脱するとともに、被動駒１８の係合凹部２０が駆動駒６の係合ピン７から離脱し、上記ジョー１５，１６をチャック本体３から取り外すことができる。
【００１９】
また、上記係合体３２を半径方向外方に移動させた状態で、ジョー１５，１６をチャック本体３に接近させ、その連結軸２２及び被動駒１８の係合凹部２０をチャック本体３側の保持軸６及び駆動駒６の係合ピン７に嵌合させ、この状態で上記連結軸２２を保持ばね２９の反力に抗して内方に移動させ、その規制フランジ２２ａを上記保持軸６の端面に当接させる。次いで上記係合体３２を半径方向内方に移動させると、その係合片３２ａ（又は係合ピン３２ａ’）が連結軸２２の係合溝３１（又は係合孔３１’）に係合し、上記ジョー１５，１６がチャック本体３に連結されるとともに、保持ばね２９の反力で両者の係合部同志が密着され、係合力が増すとともに係合部での遊びによる異音の発生が防止されることになる。
【００２０】
この場合、上記ジョー１５，１６は、例えば小径のワークを挾持する小径用のジョー、大径のワークを挾持する大径用のジョーを用意しておき、これらを適宜選択して上記チャック本体３に取付けるようにする。なお、上記小径用のジョーは、爪１９の半径方向の初期位置を所定の小径側に配置し、また、上記大径用のジョーは、爪１９の半径方向の初期位置を所定の大径側に配置し、被動駒１８の半径方向の初期位置は共に共通として、上記チャック本体３の駆動駒６に係脱できるようにする。
【００２１】
上記ジョー１５，１６をチャック本体３に連結した状態において、図６において作動流体が前進用供給口５３ａから、例えばの右部の前進用シリンダ室５３に供給され、前進用ピストン５６を下方に押圧すると、ロッド５５、後退用ピストン５７、連結ピン６０を介して規制体５９が上記前進用ピストン５６と共に下方に移動し、上記前進用ピストン５６が係合板５８を下方に押圧移動させる。この場合、該前進用ピストン５６の下面が本願でいう解除体の一方をなす。さすれば、係合駒６７がカム面６６の小径側に移動され、上記係合板５８は前進用ピストン５６と共に下方に移動する。これにより、皿ばね６２を介して出力体６１が下方に移動し、ラック４６を介してピニオン４４を図６において矢印Ａ方向に回転させる。
【００２２】
上記ピニオン４４が矢印Ａ方向に回転されると、これに連結されているカム板４１が図５において矢印Ｂ方向に回転され、各駆動駒６が渦巻き形のカム４２により同期してチャック本体３の軸心方向に移動される。これにより上記各駆動駒６と係合している各被動駒１８が同期して軸心方向方向に移動され、該各被動駒１８に取付けた各爪１９が同期して軸心方向に移動され、該爪１９がワークをつかむことになる。
【００２３】
この状態において、何らかの原因で停電あるいはポンプの故障等により、前進用供給口５３ａから供給される作動流体が圧力降下し、上記ワークの負荷により爪１９が半径方向外方に向かって開かれようとすると、前述したピニオン４４が図６において矢印Ａと逆方向に回転され、右部の出力体６１がラック４６を介して同図において上方に移動し、皿ばね６２を介して係合板５８を上方に移動させようとする。さすれば、係合駒６７がカム面６６の大径側に転動してシリンダケース５２の内筒５２ａと強固に摩擦係合し、上記係合板５８は上方（後退方向）への移動が阻止される。これにより上記爪１９の半径方向外方への移動が阻止され、ワークの離脱が阻止されることになる。
【００２４】
次に、上記ワークの挾持を解除する際には、作動流体を後退用供給口５４ａから供給する。さすれば、図６の例えば右部の後退用ピストン５７が上方に移動し、ロッド５５及び連結ピン６０を介して前進用ピストン５６及び規制体５９が共に上方に移動される。上記規制体５９の上方への移動により、該規制体５９に設けた解除体６９が図９に示すように、係合駒６７を上方、つまりカム面６６の小径側に押圧移動させ、該係合駒６７のシリンダケース５２の内筒３との係合を解除する。次いで、上記規制体５９が係合板５８を上方に押圧移動させ、この係合板５８が連結カラー６３を介して出力体６１を上方に移動させ、ラック４６を介してピニオン４４を矢印Ａと反対方向に回転させる。
【００２５】
これにより、カム板４１を図５において矢印Ｂと反対方向に回転させ、各駆動駒６が渦巻き形のカム４２により同期してチャック本体３の軸心に対して半径方向外方に移動される。これにより各被動駒１８が同期して半径方向外方に移動され、これに取付けた各爪１９が同期して半径方向外方に移動してワークを解放することになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明の請求項１に係る発明においては、チャック本体に着脱可能に連結される取付け板に、チャック本体側の駆動駒と係脱可能に係合して半径方向に移動される被動駒を設け、この被動駒にワークを挾持する爪を設けるようにしたので、爪部側（ジョー）が小物となる。このため、爪部側の爪の半径方向の位置を変えた作動範囲の異なる爪部側を用意し、これらを選択してチャック本体側に取付けることにより、安価にして多種類のローダーチャックを得ることができるとともに、予備の爪部側は小物であるためこれの保管スペースが少なくて済むことになる。
また、請求項２に係る発明においては、上記取付け板の軸心部に設けた連結軸を上記チャック本体の軸心部に嵌合させ、チャック本体側に上記連結軸に直交方向から係脱する係脱具を設けるようにしたので、構造簡単にして爪部側をチャック本体側に強固に連結することができる。
また、請求項３に係る発明においては、連結軸と係脱具とが係合した際に、保持ばねにより連結軸を軸方向に押圧付勢するようにしたので、両者の係合部同志が密着されて係合力が増すとともに係合部での遊びによる異音の発生が防止されることになる。
また、請求項４に係る発明においては、上記駆動駒を円板状のカム板に形成した渦巻き状のカムに係止し、このカム板を駆動シリンダにより直線・回転運動変換機構を介して正逆回転させることにより、上記駆動駒を半径方向に移動させるようにしたので、チャック本体側が小型になる。
また、請求項５に係る発明においては、ピストンの後退方向への移動を阻止するクラッチ装置をシリンダケース内に設けるようにしたので、クラッチ付きの駆動シリンダが小型になる。
また、請求項６に係る発明においては、クラッチ装置の係合駒を球状にし、この係合駒が当接する係合板の当接面をテーパー状に傾斜するカム面としたので、クラッチ装置が小型になる。
また、請求項７に係る発明においては、クラッチ装置の係合駒を弾性体により摩擦係合方向に押圧付勢するようにしたので、クラッチの作動が迅速に行われることになる。等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるローダーチャックの正面図である。
【図２】図１のII-II 相当の断面図である。
【図３】図１のIII-III 相当の断面図である。
【図４】図２のIV-IV 相当の正面図である。
【図５】図５は図２のV-V 相当の断面図である。
【図６】図２のVI-VI 相当の断面図である。
【図７】本発明による連結装置の第２実施例を示す図２相当の断面図である。
【図８】本発明による連結装置の第３実施例を示す図２相当の断面図である。
【図９】本発明によるクラッチ装置部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ローダーアーム
２ ローダーチャック
２ａ 旋回軸
５ 支持板
６ 駆動駒
７ 係合ピン
８ カムピン
１０ 保持軸
１５，１６ ジョー
１７ 取付け板
１８ 被動駒
１９ 爪
２０ 係合凹部
２１ 補助板
２２ 連結軸
２２ａ 規制フランジ
２２ｂ 右端部
２４ スライドピン
２５ 検知板
２６ 復帰ばね
２７ ストッパーピン
２８ ばね受け
２９ 保持ばね
３０ 連結装置
３１ 係合溝
３１’ 係合孔
３２ 係合体
３２ａ 係合片
３２ａ’ 係合ピン
３３ ロックシリンダ
３４ 送りねじ
４０ 駆動装置
４１ カム板
４２ カム
４３，４４ ピニオン
４５，４６ ラック
５０，５１ 駆動シリンダ
５２ シリンダケース
５２ａ 内筒
５３ 前進用シリンダ室
５３ａ 前進用供給口
５４ 後退用シリンダ室
５４ａ 後退用供給口
５５ ロッド
５６ 前進用ピストン（一方の解除体）
５７ 後退用ピストン
５８ 係合板
５９ 規制体
６０ 連結ピン
６１ 出力軸
６２ 皿ばね
６３ 連結カラー
６５ クラッチ装置
６６ カム面
６７ 係合駒
６８ 弾性体
６９ 解除体（他方の解除体）

Claims (7)

1. チャック本体（３）の一側面に複数個の駆動駒（６）をチャック本体（３）の軸心線に対して半径方向に移動可能に設け、前記チャック本体（３）内に前記各駆動駒（６）を同期させて前記半径方向に移動させる駒移動装置（４０）を設け、前記チャック本体（３）の一側面に対面する取付け板（１７）を設け、該取付け板（１７）に前記各駆動駒（６）とチャック本体（３）の軸心線方向から係脱可能の被動駒（１８）を半径方向に移動可能に設け、該各被動駒（１８）にワークを保持する爪（１９）を設け、前記取付け板（１７）を前記チャック本体（３）の一側面にその軸心線方向から着脱可能に連結する連結装置（３０）を設けたことを特徴とするローダーチャック。
2. 前記連結装置（３０）は、前記取付け板（１７）の軸心部から突出して前記チャック本体（３）の軸心部に嵌脱可能の連結軸（２２）と、前記チャック本体（３）に半径方向に移動可能に設けられてその内端部が前記連結軸（２２）に直交方向から係脱する係脱具（３２）とを有してなることを特徴とする請求項１記載のローダーチャック。
3. 前記連結軸（２２）と係脱具（３２）とが係合した際に、連結軸（２２）を軸方向に押圧付勢する保持ばねを設けたことを特徴とする請求項２記載のローダーチャック。
4. 前記駒移動装置（４０）は、複数の円弧状のカム（４２）を円周方向に略等間隔で渦巻き状に配列形成したカム板（４１）を前記チャック本体（３）にその軸心線を中心として回転可能に設け、該各カム（４２）に前記各駆動駒（６）を摺動可能に係合させ、前記カム板（４１）を直線・回転運動変換機構（４５，４３）を介して正逆回転させる駆動シリンダ（５０，５１）を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３記載のローダーチャック。
5. 前記駆動シリンダ（５０，５１）はクラッチ付きシリンダとし、該クラッチ付きシリンダは、シリンダケース（５２）内でピストン（５６）に一体的に連結されて軸方向に移動される規制体（５９）を設け、該規制体（５９）と前記ピストン（５６）とに挟まれて上記シリンダケース（５２）内で軸方向に移動されるとともに前記ピストン（５６）及び規制体（５９）に対して所定量軸方向に移動可能の係合板（５８）を設け、該係合板（５８）によって軸方向に移動される出力体（６１）を設け、該出力体（６１）からの負荷によって前記係合板（５８）がピストン（５６）と規制体（５９）との間で一方向に移動された際に前記シリンダケース（５２）の内周面と摩擦係合する係合駒（６７）を設け、前記ピストン（５６）及び規制体（５９）に、ピストン（５６）の作動力によってピストン（５６）又は規制体（５９）の一方が前記係合板（５８）に接近した際に、前記係合駒（６７）の摩擦係合を解除する解除体（５６，６９）を設けたことを特徴とする請求項４記載のローダーチャック。
6. 前記係合駒（６７）は球状とし、この係合駒（６７）が当接する係合板（５８）の当接面をピストン（５６）に対して一方向に向かうに従って半径方向外方に傾斜するカム面（６６）としたことを特徴とする請求項５記載のローダーチャック。
7. 前記係合駒（６７）を摩擦係合方向に押圧付勢する弾性体（６８）を設けたことを特徴とする請求項５又は６記載のローダーチャック。

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