JP6857390B2

JP6857390B2 - チャック機構

Info

Publication number: JP6857390B2
Application number: JP2017105263A
Authority: JP
Inventors: 秀広山本
Original assignee: 山正機械株式会社
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2021-04-14
Anticipated expiration: 2037-05-29
Also published as: JP2018199190A

Description

本発明は、複数のチャック爪を進退移動させてワークを挟持するチャック機構に関するものである。

従来より、運搬時や加工時などにおいてワークを保持するためにチャック機構が多用されている。

このチャック機構としては、同心円上に間隔をあけて配置した複数のチャック爪を中心部へ向けて進退移動可能とするとともに、複数のチャック爪の周囲に円環状のコーンをチャック爪の進退方向と直交する方向に向けて移動可能とし、互いに接触する複数のチャック爪の外側面とコーンの内側面とを一定角度で傾斜する面とした構成となっている。

そして、従来のチャック機構では、コーンを移動させることで複数のチャック爪を同時に中心部へ向けて進退移動させて、複数のチャック爪でワークを挟持するようにしている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２０１７−１９０３２号公報

ところが、上記従来のチャック機構では、複数のチャック爪の外側面とコーンの内側面とを一定角度で傾斜する面で接触させて、コーンの移動に伴って複数のチャック爪をコーンと直交する方向に移動させる構成であるために、チャック爪の移動可能な範囲や移動速度や移動精度などが傾斜する面の角度で規定されていた。

そのため、上記従来のチャック機構では、チャック爪で保持可能なワークのサイズの範囲（チャック爪の移動可能な範囲）を広くすることが困難であり、また、チャック爪によるワークの保持具合（チャック爪の移動速度や移動精度）をワークに応じて変更することが困難であった。

そこで、請求項１に係る本発明では、複数のチャック爪を進退移動させてワークを挟持するチャック機構において、各チャック爪にラックを設けるとともに、各ラックをピニオンに噛合させ、ピニオンを駆動手段で回転駆動させることで各チャック爪を進退移動させ、駆動手段は、ピニオンが取付けられた駆動軸に駆動用のラックを噛合させ、この駆動用のラックを進退移動させるシリンダのロッドと駆動用のラックとをバネを介して連結し、駆動用のラックとロッドとの間にリミットスイッチを設け、リミットスイッチが押圧操作されるとシリンダを停止させるように制御することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記駆動手段の駆動軸に複数のピニオンを設け、２個のピニオンに１個のラックを跨設することにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、複数のチャック爪を進退移動させてワークを挟持するチャック機構において、各チャック爪にラックを設けるとともに、各ラックをピニオンに噛合させ、ピニオンを駆動手段で回転駆動させることで各チャック爪を進退移動させることにしているために、チャック爪で保持可能なワークのサイズの範囲（チャック爪の移動可能な範囲）を容易に広くすることができ、また、チャック爪によるワークの保持具合（チャック爪の移動速度や移動精度）をワークに応じて容易に変更することができる。

特に、各チャック爪を同一円周上に間隔をあけて配置するとともに、各チャック爪に設けたラックを上下にずらして配置することにした場合には、各チャック爪に設けたラックが互いに干渉（接触）することがなく、チャック爪で保持可能なワークのサイズの範囲（チャック爪の移動可能な範囲）をより一層広くすることができる。

また、駆動手段の駆動軸に複数のピニオンを設け、２個のピニオンに１個のラックを跨設することにした場合には、複数のピニオンの位相ずれを防止することができ、複数のチャック爪を精度良く良好に進退移動させることができる。

本発明に係るチャック機構を示す平面図（ａ）、底面図（ｂ）。同正面図（ａ）、一部省略正面図（ｂ）。第１のチャック爪移動機構を示す正面図（ａ）、同側面図（ｂ）。チャック機構の動作を示す説明図（ワークを保持する前の状態（ａ）、ワークを保持した状態（ｂ））。駆動手段を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）。駆動手段の動作を示す説明図（駆動前の状態（ａ）、駆動中の状態（ｂ））と連動機構の動作を示す説明図（駆動前の状態（ｃ）、駆動中の状態（ｄ）、駆動後（停止）の状態（ｅ））。

以下に、本発明に係るチャック機構の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、チャック機構１は、基台２の上部側に駆動手段３を配置するとともに、基台２の下部側にチャック手段４を配置している。

駆動手段３は、チャック手段４を駆動するための手段であり、ここでは、基台２の上部にモータ５を取付け、同モータ５の駆動軸６を基台２に形成した貫通孔を介して基台２の下部側へ垂下させている。モータ５は、制御回路等の制御手段で制御される。なお、駆動手段３の構成はこれに限られず、後述する他の構成であってもよい。

チャック手段４は、駆動軸６を中心に同心円上に間隔をあけて配置した複数の（ここでは、３個の）チャック爪移動機構7,8,9で構成している。各チャック爪移動機構7,8,9は、基台２の下部に垂設された支持体10,11,12で支持されている。各チャック爪移動機構7,8,9は、上下の位置等に若干の相違があるものの、基本的には同様の構成となっている。そのため、以下の説明では、第１のチャック爪移動機構７の構成を中心に説明し、第２及び第３のチャック爪移動機構8,9で重複する構成については説明を省略する。

第１のチャック爪移動機構７は、図３に示すように、第１の支持体10の内側面に水平方向へ向けて伸延させたレール13を取付け、そのレール13に移動体14をレール13の伸延方向に沿って摺動（移動）自在に取付けている。移動体14の上部には、レール13と平行に水平方向へ向けて伸延させたラック15を取付けている。また、移動体14の下部には、チャック爪16を連結体17を介して取付けている。チャック爪16は、先端部に先鋭状の爪部をレール13やラック15と直交する方向に駆動軸６の軸線に向けて水平に形成している。なお、チャック爪16（爪部）の垂直位置（高さ）は、連結体17の長さ等で調節することができる。

また、第１のチャック爪移動機構７は、駆動手段３の駆動軸６に複数の（ここでは、２個の）ピニオン18,19を上下に並べて取付け、ピニオン18,19にラック15を噛合させている。なお、ここでは、上下に並ぶ２個のピニオン18,19に１個のラック15を跨って噛合させているが、上又は下の１個のピニオン18(19)に１個のラック15を噛合させてもよい。

この第１のチャック爪移動機構７は、駆動手段３によって駆動軸６を回転させると、それに伴ってピニオン18,19が回動し、ピニオン18,19と噛合するラック15が直線的に移動する。その際に、第１のチャック爪移動機構７は、ラック15が取付けられている移動体14がレール13に沿って移動するよう規制されているために、ラック15もレール13に沿って移動する。これにより、ラック15に移動体14を介して取付けられているチャック爪16もレール13に沿って移動し、駆動軸６の回転方向によって駆動軸６の軸線上の中心部へ向けて外側から移動し（進出し）、又は、駆動軸６の軸線上の中心部から外側へ向けて移動する（退出する）。

この第１のチャック爪移動機構７では、ピニオン18,19とラック15に形成した歯車の歯の形状によって、ラック爪16の移動可能な範囲や移動速度や移動精度などを容易に変更することができる。

チャック手段４は、上記第１のチャック爪移動機構７と同様の構成の第２及び第３のチャック爪移動機構8,9を駆動軸６の軸線を中心とした同一円上に等間隔（120度間隔）をあけて配置している。これら第１〜第３のチャック爪移動機構7,8,9は、同一高さに配置してもよいが、ここでは、第１のチャック爪移動機構７のレール13や移動体14やラック15よりも第２のチャック爪移動機構８のレール13'や移動体14'やラック15'をそれぞれ低い位置に配置する一方、第１のチャック爪移動機構７のレール13や移動体14やラック15よりも第３のチャック爪移動機構９のレール13"や移動体14"やラック15"をそれぞれ高い位置に配置するとともに、第１のチャック爪移動機構７のチャック爪16（爪部）と第２及び第３のチャック爪委移動機構8,9のチャック爪16',16"（爪部）とを同一高さ位置に配置している。これにより、互いのレール13,13',13"や移動体14,14',14"やラック15,15',15"が移動時に干渉（接触）することがなくなり、構造上の自由度が大きくなって可動範囲を広くすることができる。

チャック機構１は、以上に説明したように構成しており、図４に示すように、駆動手段３を駆動すると、チャック手段４の第１〜第３のチャック爪移動機構7,8,9がそれぞれ独立して同時に稼働し、全てのチャック爪16,16',16"が同一平面上においてワーク20の外側から中央部（駆動軸６の軸線上の中心部）へ向けて同時に移動し、全てのチャック爪16,16',16"の爪部でワーク20を外側から挟持する。なお、チャック機構１は、駆動手段３でチャック手段４の第１〜第３のチャック爪移動機構7,8,9を逆方向に稼働させることでチャック爪16,16',16"の爪部からワーク20を開放させる（取り外す）ことができる。

上記チャック機構１の駆動手段３は、モータ５を用いた構成としているが、チャック手段４を駆動することができる構成であればこれに限られない。たとえば、図５に示すように、駆動手段3'は、チャック手段４のピニオン18,19が取付けられている駆動軸６にさらに駆動用のピニオン21を取付けるとともに、ピニオン21に駆動用のラック22を噛合させ、このラック22を進退移動させることで駆動軸６を回転駆動するようにしている。

この駆動手段3'では、基台２にシリンダ23を着脱自在（交換自在）に取付け、シリンダ23のロッド24の先端に連動機構25を介してラック22を取付けている。また、駆動手段3'では、基台２に水平方向へ向けて伸延させたレール26を取付け、そのレール26に移動体27をレール26の伸延方向に沿って摺動（移動）自在に取付けている。そして、移動体27にラック22を取付けている。シリンダ23は、制御回路等の制御手段で制御される。なお、駆動手段3'では、シリンダ23を交換することで駆動力等を容易に変更することができる。

連動機構25は、シリンダ23のロッド24とラック22とを連動させるものであればどのような構成でもよいが、ここでは、ロッド24の先端に連結体28を着脱自在に取付け、連結体28に押圧体29をロッド24の伸延方向に向けて突出状に取付けている。また、連動機構25は、駆動用のラック22の上部に従動体30を取付け、この従動体30に押圧体29を付勢手段としてのバネ31を介して連結している。さらに、連動機構25は、従動体30にリミットスイッチ32を取付け、このリミットスイッチ32にスイッチ部33を押圧体29と間隔をあけて対面させている。リミットスイッチ32は、制御回路等の制御手段に接続されている。

この駆動手段3'では、図６にしめすように、シリンダ23のロッド24を進退移動させると、ラック22がレール26の伸延方向に沿って進退移動し、それに伴って、ラック22と噛合する駆動用のピニオン21が回転し、駆動軸６を回転駆動させることができる。

その際に、駆動手段3'では、ワーク20の外周にチャック爪16,16',16"の爪部が当接するまでは、ロッド24（押圧体29）とともにラック22（従動体30）も同時に移動し、それに伴ってチャック爪16,16',16"の爪部がワーク20に向けて移動する。そして、ワーク20の外周にチャック爪16,16',16"の爪部が当接すると、ラック22（従動体30）の移動が規制されてラック22（従動体30）は停止するが、押圧体29とリミットスイッチ32との間に隙間が形成されているために、ロッド24（押圧体29）は付勢手段（バネ31）の付勢力に抗して引き続き移動し、その後、押圧体29でリミットスイッチ32のスイッチ部33を押圧する。駆動手段3'では、リミットスイッチ32が押圧操作されたことを検出すると、シリンダ23の進退移動を停止させるようにしている。これにより、ラック22（従動体30）の停止位置よりもロッド24（押圧体29）を余分に前進させることができ、ロッド24（押圧体29）でラック22（従動体30）を強固に付勢することができるので、チャック爪16,16',16"の爪部でワーク20を強固に保持することができる。

以上に説明したように、上記チャック機構１は、各チャック爪16,16',16"にラック15,15',15"を設けるとともに、各ラック15,15',15"をピニオン18,19に噛合させ、ピニオン18,19を駆動手段3,3'で回転駆動させることで各チャック爪16,16',16"を進退移動させる構成となっている。

そのため、上記構成のチャック機構１では、チャック爪16,16',16"で保持可能なワーク20のサイズの範囲（チャック爪16,16',16"の移動可能な範囲）を容易に広くすることができ、また、チャック爪16,16',16"によるワーク20の保持具合（チャック爪16,16',16"の移動速度や移動精度）をワーク20に応じて容易に変更することができる。

また、上記チャック機構１は、各チャック爪16,16',16"を同一円周上に間隔をあけて配置するとともに、各チャック爪16,16',16"に設けたラック15,15',15"を上下にずらして配置した構成となっている。

そのため、上記構成のチャック機構１では、各チャック爪16,16',16"に設けたラック15,15',15"が互いに干渉（接触）することがなく、チャック爪16,16',16"で保持可能なワーク20のサイズの範囲（チャック爪16,16',16"の移動可能な範囲）をより一層広くすることができる。

さらに、上記チャック機構１は、駆動手段3,3'の駆動軸６に複数のピニオン18,19を設け、２個のピニオン18,19に１個のラック15を跨設した構成となっている。

そのため、上記構成のチャック機構１では、複数のピニオン18,19の位相ずれを防止することができ、複数のチャック爪16,16',16"を精度良く良好に進退移動させることができる。

１チャック機構２基台
3,3' 駆動手段４チャック手段
５モータ６駆動軸
7,8,9 チャック爪移動機構 10,11,12 支持体
13,13',13" レール 14,14',14" 移動体
15,15',15" ラック 16,16',16" チャック爪
17,17',17" 連結体 18,19 ピニオン
20 ワーク 21 ピニオン
22 ラック 23 シリンダ
24 ロッド 25 連動機構
26 レール 27 移動体
28 連結体 29 押圧体
30 従動体 31 バネ
32 リミットスイッチ 33 スイッチ部

Claims

複数のチャック爪を進退移動させてワークを挟持するチャック機構において、
各チャック爪にラックを設けるとともに、各ラックをピニオンに噛合させ、ピニオンを駆動手段で回転駆動させることで各チャック爪を進退移動させ、
駆動手段は、ピニオンが取付けられた駆動軸に駆動用のラックを噛合させ、この駆動用のラックを進退移動させるシリンダのロッドと駆動用のラックとをバネを介して連結し、
駆動用のラックとロッドとの間にリミットスイッチを設け、リミットスイッチが押圧操作されるとシリンダを停止させるように制御することを特徴とするチャック機構。
前記駆動手段の駆動軸に複数のピニオンを設け、２個のピニオンに１個のラックを跨設したことを特徴とする請求項１に記載のチャック機構。