JP4238735B2 - 把持部材ストローク可変の空気圧駆動チャック - Google Patents

Description

本発明は、空気圧シリンダの軸線と直交する放射方向に開閉する複数の把持部材のストロークを可変にした空気圧駆動チャックに関する。

従来から、ワーク等をチャックするために産業用ロボット等に組み込まれた空気圧駆動チャックとして、空気圧シリンダを内蔵したチャックボディにおける該シリンダの軸線と直交する一端面に、該軸線と直交する放射方向に進退する複数の把持部材を摺動自在に設け、該シリンダにおけるピストンロッドの往復動を動作変換機構により上記把持部材の放射方向の開閉動作に変換して、該把持部材によりチャック対象物を把持するようにしたものは、広く知られている。
また、上記チャックに、その把持部材で把持したワークを押し出すためのシリンダ駆動のプッシャーを組み込んだものも広く知られている。

ところで、上述したようなチャックにおいて、上記把持部材のストロークを調整可能にしたいという要求がある。その要求を実現するためには、該把持部材のストロークの調整機構を、上記シリンダにおけるピストンのストロークを調整する手段等として、種々の機構でチャックに組込むことができるが、この組み込みに際しては、可能な範囲内で当該ストローク調整手段を持たない空気圧駆動チャックと部品を共通化することが、生産コストを下げるために有効である。この場合に、チャックボディにシリンダのピストンストロークを調整する手段を組込むのが比較的簡易であると考えられるが、この組込みを行うとほとんど上記部品の共通化を実現することが困難になる。

また、特に上記プッシャーを備えたチャックでは、通常、当該プッシャーを駆動するための空気圧駆動シリンダが把持部材を駆動するためのシリンダと同軸上に直列的に配置され、この場合をも考慮して、上述した部品の共通化について考察すると、把持部材を駆動するシリンダを内蔵したチャックボディにおける把持部材側に、該把持部材によるワーク等のチャック動作と干渉しないようにして、該把持部材を駆動するシリンダのピストンストロークを制限する調整機構を設けるのが、可及的に部品の共通化を行うために有効である。

本発明の課題は、このような把持部材を駆動するためのシリンダのピストンストロークを制限する調整機構を、当該調整機構を備えないチャックと可及的に部品の共通化を行えるようにして構成した空気圧駆動チャックを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の空気圧駆動チャックは、空気圧シリンダを内蔵したチャックボディにおける該シリンダの軸線と直交する一端面に、該軸線と直交する放射方向に進退する複数の把持部材を摺動自在に設け、該シリンダにおけるピストンロッドの往復動を動作変換機構により上記把持部材の放射方向の開閉動作に変換して、該把持部材によりチャック対象物を把持するようにした空気圧駆動チャックにおいて、上記チャックボディの上記一端面の外側の中心に、外部の駆動源による回転が上記把持部材間を通して伝動する巻掛伝動装置を介してその受動輪に伝動され、該受動輪と螺合して上記ピストンロッドの軸線方向に進退するアジャスタを設け、該アジャスタに対する上記ピストンロッドの当接により該ピストンロッドの往復動範囲を制限して、上記把持部材の開閉ストロークを調整可能にしたことを特徴とするものである。

本発明の上記空気圧駆動チャックの好ましい実施形態においては、上記アジャスタが、
上記シリンダにおけるピストンロッドの上記一端面の外側の先端凸軸部に対して回転不能であるが軸方向に摺動可能に嵌挿され、上記巻掛伝動装置における受動輪を固定した保持部材の中心孔の雌ねじが、上記アジャスタの周囲に設けたねじを螺挿されると共に、保持部材が上記チャックボディの一端面に回転自在に保持されている。

また、本発明の空気圧駆動チャックは、上記ピストンロッドを含む空気圧シリンダの中心及び上記アジャスタを摺動自在に貫通して、その先端が複数の把持部材の中心から突出するプッシャーを備え、該プッシャーの基端を、上記空気圧シリンダを内蔵したチャックボディにおける上記把持部材を設けた端面とは反対側端に設けているプッシャー用空気圧シリンダのピストンに連結したものとして構成することができる。
この場合に、上記アジャスタが、上記プッシャーに対して回転不能であるが軸方向に摺動可能に嵌挿され、上記巻掛伝動装置における受動輪を固定した保持部材が、上記アジャスタの周囲に螺挿されると共に上記チャックボディの一端面に回転自在に保持されているものとするのが、好ましい実施形態である。

また、本発明の空気圧駆動チャックは、上記巻掛伝動装置を、外部の駆動源により駆動される第１のタイミングベルト用プーリーと、第１のタイミングベルト用プーリーに巻掛けられるタイミングベルトと、それが巻掛けられる第２のタイミングベルト用プーリーからなる前記受動輪とを備えたものとするのが望ましい。
更に、本発明の好ましい実施形態においては、ピストンロッドの往復動を上記把持部材の放射方向の開閉動作に変換する動作変換機構が、上記各把持部材の放射方向内端とピストンロッドの各把持部材に対応する位置に設けられた互いに係合する傾斜した断面Ｔ字状の凹溝と凸条からなる傾斜カムによって形成される。上記把持部材としては、該把持部材を保持するチャックボディに等間隔に６個設けるものとして構成しているが、これに限るものではない。

上記構成を有する本発明の空気圧駆動チャックにおいては、上記チャックボディにおける把持部材を設けた一端面側に、該把持部材間を通して動力伝達する巻掛伝動装置で駆動されるアジャスタによりピストンロッドの軸線方向の往復動範囲を制限する調整機構を設けているので、それらの設置がチャックボディやプッシャーの構造に影響を与えることが非常に少なく、そのため、当該調整機構を備えないチャックと可及的に広い範囲で部品を共通化することができる。

上述した本発明によれば、把持部材を駆動するためのシリンダのピストンストロークを制限する調整機構を、当該調整機構を備えないチャックと可及的に部品の共通化を行えるようにして構成した空気圧駆動チャックを得ることができる。

以下に、本発明に係る空気圧駆動チャックの構成及び作用を、図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図４に示す本発明の第１実施例の空気圧駆動チャック１は、図示しないワーク等のチャック対象物を把持するための空気圧シリンダ３を内蔵したチャックボディ２を備えている。このチャックボディ２は、筒状ボディ２０と、ロッド側エンドプレート２１と、ヘッド側エンドプレート２２とを結合することにより構成され、上記筒状ボディ２０の内部をロッド側圧力室２３ａとヘッド側圧力室２３ｂに区画するピストン２４を、該筒状ボディ２０内に収容して、そのピストン２４に連結したピストンロッド２５を上記ロッド側エンドプレート２１内を通して気密に外部に導出することにより、上記空気圧シリンダ３を構成している。

上記ロッド側エンドプレート２１は、複数のボルト２１ａにより筒状ボディ２０に固定されたものであり、上記ヘッド側エンドプレート２２は、筒状ボディ２０の内面に係合する弾性止め輪２２ａにより該筒状ボディ２０内面に固定されたものである。また、上記筒状ボディ２０の壁面内には、ロッド側圧力室２３ａとヘッド側圧力室２３ｂとに圧縮空気を給排するための導通孔２６ａ，２６ｂを設けている。これらの導通孔２６ａ，２６ｂは、後述するプッシャー用の空気圧シリンダ４１のシリンダボディ４２に設けた給排ポート２７ａ，２７ｂを通して圧縮空気が給排されるものである。

上記チャックボディ２におけるシリンダ３の軸線と直交する一端面、即ち、上記ロッド側エンドプレート２１の外面には、上記軸線と直交する放射方向に進退する複数（６個）の把持部材３０を等間隔に配置し、該エンドプレート２１の表面に設けた断面Ｔ字状の溝３１に、該把持部材３０の断面Ｔ字状をなす基部３０ａを摺動自在に嵌入している。これらの把持部材３０は、それらに設けたねじ孔３０ｂを利用して、ワーク等の把持に適した図示しない適宜治具を連結して使用されるものである。

そして、上記把持部材３０を駆動するためのシリンダ３におけるピストンロッド２５の往復動を該把持部材３０の放射方向の開閉動作に変換する動作変換機構３２として、上記把持部材３０のそれぞれの放射方向内端とピストンロッド２５の各把持部材３０に対応する位置に、互いに係合する傾斜した断面Ｔ字状の凹溝と凸条からなる傾斜カム３３，３４を設けている。従って、ピストンロッド２５がその軸線方向に往復動すると、その運動が上記傾斜カム３３，３４により把持部材３０に放射方向の進退運動として伝達される。
なお、この実施例では、上記把持部材の内端に凹溝からなる傾斜カム３３を設け、ピストンロッド２５に凸条からなる傾斜カム３４を設けているが、その凹凸は逆に形成されていてもよい。また、上記動作変換機構３２は、上記傾斜カム３３，３４に限るものではなく、他のリンク機構等を採用することができる。

更に、上記空気圧駆動チャック１においては、ピストンロッド２５を含む空気圧シリンダ３の中心を摺動自在に貫通して先端が上記ロッド側エンドプレート２１における複数の把持部材３０の中心から突出するプッシャー４０を備えている。
そして、上記プッシャー４０をその軸線方向に進退させるため、上記空気圧シリンダ３を内蔵したチャックボディ２における上記ロッド側エンドプレート２１とは反対側のヘッド側エンドプレート２２の外端側に、プッシャー用空気圧シリンダ４１を設けている。このプッシャー用空気圧シリンダ４１は、上記上記空気圧シリンダ３を内蔵したチャックボディ２の端面にシリンダボディ４２を連結して、該シリンダボディ４２内にピストン４３を摺動自在に嵌入することにより構成されたもので、上記プッシャー４０は、その基端が該シリンダボディ４２におけるロッド側プレート４４を貫通して上記ピストン４３に連結されている。
このプッシャー４０は、上記ロッド側エンドプレート２１から突出する先端部に、図示しない適宜のワーク押圧用治具を取り付けて使用されるものである。

また、上記プッシャー４０には、それを連結したピストン４３から反対側に突出する凸軸４５を連結して、該凸軸４５をシリンダボディ４２から外部に気密に突出させ、該凸軸４５の先端にストッパ４６を螺挿し、ロックナット４７で固定できるようにしている。
更に、上記シリンダボディ４２の壁面内には、上記ピストン４３の両側の各圧力室に給排ポート４９ａ，４９ｂを通して圧縮空気を給排するための導通路４８ａ，４８ｂを設けている。

上記空気圧駆動チャック１においては、把持部材３０の進退動作範囲を可変とするストローク調整機構６を設けている。このストローク調整機構６は、上記チャックボディ２の一端面側の中心、即ち、ロッド側エンドプレート２１の外面中心に、上記把持部材３０間を通して動力伝達する巻掛伝動装置により駆動されて上記ピストンロッド２５の軸線方向に進退するアジャスタ５０を設け、該アジャスタ５０に対する上記ピストンロッド２５の当接により該ピストンロッド２５の往復動範囲を制限して、上記把持部材３０の開閉ストロークを調整可能にするものである。

上記ストローク調整機構６の構成について更に具体的に説明すると、先ず、上記巻掛伝動装置は、外部の駆動源により駆動されるタイミングベルト５１と、それが巻掛けられるタイミングベルト用プーリーからなる受動輪５２とを備え、この受動輪５２はボルト５５により上記チャックボディ２に回転自在に保持させた保持部材５４に固定している。該保持部材５４は、上記チャックボディ２の一端面、即ち、ロッド側エンドプレート２１の外面中心に位置させて、その周囲を該ロッド側エンドプレート２１にボルト５８で固定したフランジ部材５７により、該ロッド側エンドプレート２１に接した状態で回転自在に保持させている。

上記アジャスタ５０は、その周囲に設けたねじ５０ａが上記保持部材５４の中心孔に刻設した雌ねじ５４ａに螺挿されると共に、上記プッシャー４０に対して回転不能であるが軸方向に摺動可能に嵌挿されている。具体的には、上記プッシャー４０は、ピストンロッド２５内からロッド側エンドプレート２１を貫通して突出する部分に、相対する外周の一部が削切されて形成された一対の平面部４０ａを備え、上記アジャスタ５０は、この平面部４０ａの外形に沿うように形成された摺動軸受６１を有していて、それが上記プッシャー４０に外嵌しているので、プッシャー４０に対しては回転不能であるがその軸方向に摺動可能に嵌挿されている。また、プッシャー４０は、上記平面部４０ａの外形に沿うように形成された摺動軸受６２により、ロッド側エンドプレート２１にも回転不能に保持されている。

従って、上記タイミングベルト５１により受動輪５２としてのタイミングベルト用プーリーが回転駆動されると、それにより回転駆動される保持部材５４に螺挿されたアジャスタ５０が、プッシャー４０の軸線方向には移動するが、該プッシャー４０に対して回転不能であるため、保持部材５４の中心孔の雌ねじ５４ａとアジャスタ５０の外周のねじ５０ａとの螺合により、該アジャスタ５０自体がプッシャー４０の軸線方向に移動し、それによってアジャスタ５０が前記ピストンロッド２５の移動を規制する位置を変えることになるので、上記把持部材３０の進退動作範囲が制限され、具体的には、ピストンロッド２５がシリンダ３から突出する方向に駆動されたときに、そのピストンロッド２５の突出量が上記アジャスタ５０で制限され、結果的に把持部材３０の放射方向外側への移動量が制限される。

次いで、この空気圧駆動チャック１の動作について説明する。
なお、図２において、中心線から上の半分は、アジャスタ５０が把持部材３０を動作させるピストンロッド２５の最大の突出量を許容する位置にあって、その位置までピストンロッド２５が突出した状態にあり、且つプッシャー４０が後退した状態を表わし、下の半分は、アジャスタ５０が把持部材３０を動作させるピストンロッド２５の突出量を最小に制限する位置にあり、また、ピストンロッド２５が没入した状態にあり、且つプッシャー４０が突出した状態を表わしている。

この空気圧駆動チャック１は、内側に把持空間を有する弾性材のワークを、その把持空間内で把持部材３０を放射方向外方に進出させて該ワークの内周を押圧し、それをチャックすることができるものであり、ここではそのようなチャックを行うことを前提として説明するが、それに限らず、把持部材３０により各種ワークの外周をチャックすることもできるものである。
上記アジャスタ５０による把持部材３０の放射方向外方への移動の制限は、例えば、上記弾性材のワークの内周をチャックする場合には、ワークに対して過度の把持力を付与するのを抑制するために有効であり、また、例えば各種ワークの外周をチャックする場合には、ワークの把持のための把持部材３０の開閉ストロークをできるだけ小さくして、作業時間を短縮するために有効なものである。

上記空気圧駆動チャック１において、把持部材３０を放射方向外方に進出させる場合には、給排ポート２７ａ，２７ｂを通してロッド側圧力室２３ａを大気に開放すると共にヘッド側圧力室２３ｂに圧縮空気を供給し、図２の上半に示すように、ピストンロッド２５をシリンダ３から突出する方向に移動させる。それにより、傾斜カム３４が把持部材３０の傾斜カム３３に沿って移動し、その間に、把持部材３０を図２の下半に示す位置から放射方向外側に押圧し、同図の上半に示す放射方向外端まで進出させる。
この把持部材３０の進出位置は、上記アジャスタ５０により設定され、該アジャスタが図２の上半に示すようにピストンロッド２５に対して最も後退した位置にあるときには、把持部材３０が最外端まで進出し、また、上記アジャスタ５０が図２の下半に示すようにピストンロッド２５に対して最も接近した位置にあるときには、把持部材３０の進出量が最小になる。

把持部材３０の進退動作範囲を変えるためには、図示しない外部の駆動源によりタイミングベルト５１を介して受動輪５２としてのタイミングベルト用プーリーを回転させればよく、それにより、前述したように、保持部材５４に螺合したアジャスタ５０をプッシャー４０に沿って移動させることができる。
なお、上記アジャスタ５０は、タイミングベルト５１を用いてその位置を可変としているので、滑りがなくその位置を正確に設定することができる。

把持部材３０を放射方向内方へ移動させる場合には、上述した把持部材３０を放射方向外方に進出させる場合とは逆に、給排ポート２７ａ，２７ｂを通してヘッド側圧力室２３ｂを大気に開放すると共にロッド側圧力室２３ａに圧縮空気を供給し、図２の下半に示すように、ピストンロッド２５をシリンダ３内に没入する方向に移動させればよい。
これにより、ピストンロッド２５の傾斜カム３４が把持部材３０の傾斜カム３３に沿って移動し、把持部材３０を放射方向内方へ移動させる。

また、上記プッシャー４０は、プッシャー用空気圧シリンダ４１におけるピストン４３の両側の圧力室の一方に圧縮空気を供給すると共に、他方の圧力室を大気に開放すればよく、それによって、図２の上半に示すプッシャー４０の後退位置、または同図下半に示すプッシャー４０の進出位置に移動させることができる。このプッシャー４０の突出量は、ピストン４３から突出する凸軸４５上のストッパ４６の位置を調整すればよい。

図５は、本発明に係る空気圧駆動チャックの第２実施例を示している。
この第２実施例のチャック７１は、前記第１実施例におけるプッシャー４０及びそれを駆動するプッシャー用空気圧シリンダ４１を備えない構成としたものである。そのため、第１実施例の場合と同様な機能を有するアジャスタ８０が、ピストンロッド７５の先端に設けた凸軸部７６に対して、回転不能であるが軸方向に摺動可能に嵌挿されている。具体的には、上記ピストンロッド７５の先端の凸軸部７６に、相対する外周の一部が削切されて形成された一対の平面部７６ａを備え、上記アジャスタ８０は、この平面部７６ａの外形に沿うように形成された摺動軸受７７を有していて、それが上記凸軸部７６に外嵌しているので、該凸軸部７６に対しては回転不能であるがその軸方向に摺動可能に嵌挿されている。また、シリンダ３に対する圧縮空気の給排ポート２７ａ，２７ｂは、筒状ボディ２０に設けている。
なお、第２実施例におけるその他の構成及び作用は前記第１実施例の場合と変るところがないので、図面における第１実施例と同一または相当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省略する。

本発明に係る空気圧駆動チャックの第１実施例の正面図である。 上記第１実施例を、中心線の上下で異なる動作位置にある状態として示す断面図である。 図１の左側面図である。 図１の右側面図である。 本発明に係る空気圧駆動チャックの第２実施例の断面図で、中心線の上下で異なる動作状態を示している。

符号の説明

１，７１ 空気圧駆動チャック
２ チャックボディ
３ 空気圧シリンダ
２４ ピストン
２５，７５ ピストンロッド
３０ 把持部材
３２ 動作変換機構
３３，３４ 傾斜カム
４０ プッシャー
４１ プッシャー用空気圧シリンダ
４３ ピストン
５０，８０ アジャスタ
５１ タイミングベルト
５２ 受動輪
５４ 保持部材
７６ 凸軸部

Claims (7)

1. 空気圧シリンダを内蔵したチャックボディにおける該シリンダの軸線と直交する一端面に、該軸線と直交する放射方向に進退する複数の把持部材を摺動自在に設け、該シリンダにおけるピストンロッドの往復動を動作変換機構により上記把持部材の放射方向の開閉動作に変換して、該把持部材によりチャック対象物を把持するようにした空気圧駆動チャックにおいて、
   上記チャックボディの上記一端面の外側の中心に、外部の駆動源による回転が上記把持部材間を通して伝動する巻掛伝動装置を介してその受動輪に伝動され、該受動輪と螺合して上記ピストンロッドの軸線方向に進退するアジャスタを設け、該アジャスタに対する上記ピストンロッドの当接により該ピストンロッドの往復動範囲を制限して、上記把持部材の開閉ストロークを調整可能にした、
   ことを特徴とする把持部材ストローク可変の空気圧駆動チャック。
2. 上記アジャスタが、上記シリンダにおけるピストンロッドの上記一端面の外側の先端凸軸部に対して回転不能であるが軸方向に摺動可能に嵌挿され、
   上記巻掛伝動装置における受動輪を固定した保持部材の中心孔の雌ねじが、上記アジャスタの周囲に設けたねじを螺挿されると共に、保持部材が上記チャックボディの一端面に回転自在に保持されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の把持部材ストローク可変の空気圧駆動チャック。
3. 上記ピストンロッドを含む空気圧シリンダの中心及び上記アジャスタを摺動自在に貫通して、その先端が複数の把持部材の中心から突出するプッシャーを備え、
   該プッシャーの基端を、上記空気圧シリンダを内蔵したチャックボディにおける上記把持部材を設けた端面とは反対側端に設けているプッシャー用空気圧シリンダのピストンに連結した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の把持部材ストローク可変の空気圧駆動チャック。
4. 上記アジャスタが、上記プッシャーに対して回転不能であるが軸方向に摺動可能に嵌挿され、
   上記巻掛伝動装置における受動輪を固定した保持部材が、上記アジャスタの周囲に螺挿されると共に上記チャックボディの一端面に回転自在に保持されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の把持部材ストローク可変の空気圧駆動チャック。
5. 上記巻掛伝動装置が、外部の駆動源により駆動される第１のタイミングベルト用プーリーと、第１のタイミングベルト用プーリーに巻掛けられるタイミングベルトと、それが巻掛けられる第２のタイミングベルト用プーリーからなる前記受動輪とを備えている、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の把持部材ストローク可変の空気圧駆動チャック。
6. ピストンロッドの往復動を上記把持部材の放射方向の開閉動作に変換する動作変換機構が、上記各把持部材の放射方向内端とピストンロッドの各把持部材に対応する位置に設けられた互いに係合する傾斜した断面Ｔ字状の凹溝と凸条からなる傾斜カムによって形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の把持部材ストローク可変の空気圧駆動チャック。
7. 上記把持部材が、該把持部材を保持するチャックボディに等間隔に６個設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の把持部材ストローク可変の空気圧駆動チャック。

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