JP7020619B2 - ロック機構付きエアチャック - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気の作用により一対のフィンガーを開閉させてワークを把持するエアチャックに関するものであり、更に詳しくは、前記一対のフィンガーをワーク把持位置にロックするためのロック機構を備えたロック機構付きエアチャックに関するものである。

圧縮空気の作用により一対のフィンガーを開閉させてワークを把持するように構成されたエアチャックは、特許文献１－３に開示されているように公知である。このエアチャックは、一般に、ボディの内部にエアシリンダ機構を内蔵すると共に、該ボディの外部に前記一対のフィンガーを開閉自在に配置した構成を有するもので、前記エアシリンダ機構のピストンを圧縮空気の作用により動作させ、該ピストンに連結されたロッドで前記一対のフィンガーを変位させることにより該一対のフィンガーの間にワークを把持して、該ワークの向きを変えたり、該ワークを他の場所へ搬送したりするものである。

ところが、従来のエアチャックは、前記フィンガーでワークを把持している際に何らかの原因で圧縮空気の供給が断たれた場合に、前記フィンガーの把持力が消失してワークが動いたり落下したりし、該ワークの破損や周辺機器の破損等に繋がり易いだけでなく、作業者にとっても非常に危険であるという問題を有していた。

特開平７－１００７８５号公報 特開平１０－１６６２９０号公報 特開２０１０－６９５７０号公報

本発明の技術的課題は、一対のフィンガーでワークを把持している際に圧縮空気の供給が断たれた場合でも、前記フィンガーをワーク把持位置にロックすることによってワークの落下を防止することができる、安全性に勝れたロック機構付きエアチャックを提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明のロック機構付きエアチャックは、シリンダチューブの内部のピストンを圧縮空気の作用により動作させ、該ピストンに連結されたロッドの進退動により一対のフィンガーを開閉させてワークを把持するチャック機構と、前記一対のフィンガーをワーク把持位置にロックするロック機構とを有し、前記ロック機構は、前記一対のフィンガーの開閉と共に変位する第１ロック部材と、該第１ロック部材に係止することによって前記一対のフィンガーをワーク把持位置にロックする第２ロック部材と、前記第１ロック部材と第２ロック部材とを互いに係止するロック位置と互いに離間する非ロック位置とに相対的に変位させる駆動装置とを有し、前記シリンダチューブは、チャックボディのシリンダ孔内に軸線を中心に一定の角度範囲を往復回転可能なるように収容されると共に、前記駆動装置に連結され、前記第１ロック部材及び第２ロック部材の何れか一方が、前記駆動装置により、前記シリンダチューブを介して前記ロック位置と非ロック位置とに駆動されるように構成された、ことを特徴とする。

この場合、前記シリンダチューブの外周と前記シリンダ孔の内周との間には、前記チャックボディに設けられた第１ポートに連通する第１環状流路と、該チャックボディに設けられた第２ポートに連通する第２環状流路とが、前記シリンダチューブの外周を取り囲むように形成され、前記シリンダチューブの側面には、前記ピストンの一側の第１圧力室と前記第１環状流路とを結ぶ第１通孔と、前記ピストンの他側の第２圧力室と前記第２環状流路とを結ぶ第２通孔とが形成されていることが望ましい。

また、本発明において、前記駆動装置は揺動形アクチュエータにより形成され、該揺動形アクチュエータは、圧縮空気の作用により一定の角度範囲を往復回転する出力軸を有し、該出力軸が前記シリンダチューブに連結されていることが望ましい。

本発明の一つの具体的な構成態様によれば、前記一対のフィンガーは、支持レールに開閉自在に支持され、前記第１ロック部材は、前記一対のフィンガーにそれぞれ取り付けられ、前記第２ロック部材は、前記支持レールの回りに配設された支持部材に２つ取り付けられており、前記支持レール及び支持部材の何れか一方が前記シリンダチューブに連結されていて、該シリンダチューブで前記支持レール又は支持部材を往復回転させることにより、前記第１ロック部材及び第２ロック部材が互いに係止及び離間する位置に相対的に変位するように構成されている。

この場合、前記第１ロック部材及び第２ロック部材は、互いに係止する楔面を有し、該楔面は、前記第１ロック部材又は第２ロック部材の変位方向である円周方向に向けて、該円周方向と交叉する方向に傾斜していることが望ましい。
また、前記支持部材はリング状をなしていて、前記支持レールの外周を取り囲むように配設され、該支持部材の直径方向の相対する位置に前記第２ロック部材が取り付けられていることが望ましい。

本発明の他の具体的な構成態様によれば、前記第１ロック部材は、前記ロッドに軸線と直交する方向に設けられたシャフト状の部材で形成され、前記第２ロック部材は、前記第１ロック部材に係止可能な鉤形の部材で形成されている。

この場合、前記ロッドと第１ロック部材とは、前記シリンダチューブが回転しても該シリンダチューブと一緒に回転しないように配置され、前記第２ロック部材は、前記シリンダチューブに、該シリンダチューブと一緒に回転するように連結されていてもよい。

本発明によれば、ワークを把持したフィンガーを、ロック機構によってワーク把持位置にロックすることができるので、ワークの把持中に何らかの原因でチャック機構に対する圧縮空気の供給が断たれたとしても、前記ワークの位置ずれや落下等が防止される。このため、前記ワークが落下することによる該ワークの破損や周辺機器の破損等が防止され、作業者の安全も確保される。

本発明に係るエアチャックの第１実施形態を示す斜視図であって、一対のフィンガーを閉じた状態の図である。 図１の中央縦断面図である。 図２の要部拡大図である。 図１の平面図である。 図１の分解斜視図である。 図５の要部拡大図である。 一対のフィンガーを開いた状態の前記エアチャックの中央縦断面図である。 図７の平面図である。 一対のフィンガーをワーク把持位置にロックした状態での前記エアチャックの平面図である。 本発明に係るエアチャックの第２実施形態を示す中央縦断面図であって、一対のフィンガーを閉じた状態の図である。 図１０の平面図である。 第２実施形態のエアチャックの分解斜視図である。 一対のフィンガーを開いた状態の第２実施形態の中央縦断面図である。 図１３の平面図である。 一対のフィンガーをワーク把持位置にロックした状態の第２実施形態の中央縦断面図である。 図１５の平面図である。 エアチャックの第３実施形態を示す斜視図である。 図１７の中央縦断面図である。 第３実施形態のエアチャックの分解斜視図である。 第２ロック部材の側面図である。 第２ロック部材の平面図である。 一対のフィンガーを開いた状態のエアチャックを、レールホルダを省略して示す側面図である。 一対のフィンガーを閉じてワークを把持した状態のエアチャックを、レールホルダを省略して示す側面図である。 図２３のＸＸＩＶ－ＸＸＩＶに沿った断面図である。 一対のフィンガーをワーク把持位置にロックした状態のエアチャックを、レールホルダを省略して示す側面図である。 図２５のＸＸＶＩ－ＸＸＶＩに沿った断面図である。 ワークを内径チャックしたフィンガーをワーク把持位置にロックした状態のエアチャックを、レールホルダを省略して示す側面図である。

図１－図９には、本発明に係るロック機構付きエアチャックの第１実施形態が示されている。この第１実施形態のエアチャック１００は、エアシリンダ装置４により一対のフィンガー５，５を開閉させてワークＷの把持及び解放を行うチャック機構１と、前記一対のフィンガー５，５をワーク把持位置にロックするロック機構２とを、四角いブロック形をした１つのチャックボディ３に、該チャックボディ３の中心を通る軸線Ｌに沿って一体に組み付けたものである。

前記チャック機構１は、図１－図６から明らかなように、前記エアシリンダ装置４と、前記一対のフィンガー５，５と、該一対のフィンガー５，５を開閉自在に支持する支持レール８と、前記エアシリンダ装置４のロッド１３の直線動作を前記一対のフィンガー５，５の開閉動作に変換する一対の開閉レバー９，９とを有するもので、その具体的構成は次の通りである。

前記エアシリンダ装置４は、一端（上端）が開放して他端（下端）が閉塞された円筒形のシリンダチューブ１１と、該シリンダチューブ１１の内部にピストンパッキン１４を介して軸線Ｌ方向に摺動自在且つ該軸線Ｌを中心にして相対的に回転可能なるように収容されたピストン１２と、該ピストン１２に基端部を連結されて先端部が前記シリンダチューブ１１の開放端から外部に突出する前記ロッド１３とを有している。前記シリンダチューブ１１の開放端には、リング状をしたロッドカバー１５が気密に固定され、該ロッドカバー１５の中心孔を前記ロッド１３が、ロッドパッキン１６を介して軸線Ｌ方向に摺動自在且つ該軸線Ｌを中心に相対的に回転可能なるように貫通している。

前記ピストンパッキン１４は、前記ピストン１２の外周に形成されたパッキン保持溝内に収容され、前記ロッドパッキン１６は、前記ロッドカバー１５の内周に形成されたパッキン保持溝内に収容されている。
また、前記ロッドカバー１５の下端面には、前記ロッドパッキン１６の脱落や傾き等を防止するためのパッキンサポート１７が取り付けられ、前記ピストン１２の上端部には、該ピストン１２が前記ロッドカバー１５のパッキンサポート１７に当接する際の衝撃を緩和するためのダンパ２２が取り付けられている。

前記ピストン１２と、前記シリンダチューブ１１の底壁１１ａとの間には、第１圧力室１８ａが形成され、前記ピストン１２と前記ロッドカバー１５との間には、第２圧力室１８ｂが形成され、前記シリンダチューブ１１の側面には、前記第１圧力室１８ａに連通する第１通孔１９ａと、前記第２圧力室１８ｂに連通する第２通孔１９ｂとが形成されている。
また、前記ピストン１２の前記第１圧力室１８ａ側を向く端面には、該ピストン１２の動作位置を検出する際の被検体となるリング状のマグネット２０が、マグネットホルダ２１を介して取り付けられている。

前記シリンダチューブ１１は、前記チャックボディ３の内部に形成されたシリンダ孔２４の内部に、ベアリング２３を介して前記軸線Ｌを中心に一定の角度範囲だけ相対的に往復回転可能なるように収容されている。また、前記シリンダチューブ１１の外周と前記シリンダ孔２４の内周との間には、３つのシリンダパッキン２５ａ，２５ｂ，２５ｃが設けられ、これら３つのシリンダパッキン２５ａ，２５ｂ，２５ｃの間に、前記第１通孔１９ａに連通する第１環状流路２６ａと、前記第２通孔１９ｂに連通する第２環状流路２６ｂとが、前記シリンダチューブ１１の外周を取り囲むように形成され、前記チャックボディ３の側面には、前記第１環状流路２６ａに連通する第１ポート２７ａと、前記第２環状流路２６ｂに連通する第２ポート２７ｂとが設けられている。

従って、前記第１ポート２７ａ及び第２ポート２７ｂを、不図示の電磁弁によって給気側と排気側とに交互に接続すれば、前記第１環状流路２６ａ及び第２環状流路２６ｂと、前記第１通孔１９ａ及び第２通孔１９ｂとを通じて、前記第１圧力室１８ａ及び第２圧力室１８ｂに圧縮空気が交互に給排されるため、前記ピストン１２及びロッド１３が進退動（上下動）する。即ち、前記第１ポート２７ａを圧縮空気源に接続すると共に、前記第２ポート２７ｂを大気に開放すれば、前記第１圧力室１８ａに圧縮空気が供給されるためピストン１２及びロッド１３は上昇（図７参照）し、また、前記第２ポート２７ｂを圧縮空気源に接続すると共に、前記第１ポート２７ａを大気に開放すれば、前記第２圧力室１８ｂに圧縮空気が供給されるためピストン１２及びロッド１３は下降（図２参照）する。

前記フィンガー５は、側面視形状がＬ字形又は逆Ｔ字形をした部材であって、縦長の把持部５ａと、該把持部５ａの基端部に連なる横長の摺動部５ｂとを有し、前記把持部５ａの内側面には板状のチャックスペーサ６が螺子３２により取り付けられ、相対するチャックスペーサ６，６の間にワークＷを把持するように構成されている。
前記２つのチャックスペーサ６，６には、後述する第１ロック部材４７，４７が１つずつ取り付けられているが、この第１ロック部材４７の構成についてはあとで詳細に説明する。

また、前記支持レール８は、左右に細長い部材であって、左右に延びるガイド溝８ａを上面に有し、該ガイド溝８ａ内に、前記フィンガー５の摺動部５ｂが摺動自在に嵌合している。該支持レール８は、前記チャックボディ３の第１端３ａ側に形成されたレールホルダ３７に固定的に取り付けられている。該レールホルダ３７は、円筒の中央部分を直径方向に切除したような形をしていて、円弧状の外周面を有する一対の取付壁３８，３８と、該一対の取付壁３８，３８間に形成された空間部３９とを有している。前記一対の取付壁３８，３８の対向面には、螺子孔４０ａを有する段部４０が形成され、該段部４０の上に前記支持レール８を載置して、該支持レール８の螺子挿通孔にレール固定螺子４１を挿通して前記螺子孔４０ａにねじ込むことにより、該支持レール８が、前記一対の取付壁３８，３８間に前記空間部３９を覆うように固定されている。
前記レールホルダ３７は、前記チャックボディ３と一体に形成しても良いが、該チャックボディ３と別体に形成し、螺子で該チャックボディ３に取り付けても良い。

前記開閉レバー９，９は、Ｌ字形をした部材であって、前記支持レール８で覆われた前記空間部３９内に収容され、各々の開閉レバー９の中間部が、レバーシャフト４４によって回転自在に支持されており、該レバーシャフト４４の両端部は、前記レールホルダ３７の一対の取付壁３８，３８に形成された支持孔３８ａ，３８ａ内に嵌合することにより、前記レールホルダ３７に支持されている。また、前記開閉レバー９，９の基端部には、Ｕ字形をした切欠き９ａ，９ａが形成され、この切欠き９ａ，９ａが、前記ロッド１３の先端の係合ピン４５に係合しており、一方、前記開閉レバー９，９の先端部には、円弧状の外面を有する係合部９ｂ，９ｂが形成され、この係合部９ｂ，９ｂが、前記フィンガー５，５の下面に形成された係合凹部５ｃ，５ｃ内に、前記支持レール８に形成された開口８ｂを通じて揺動自在に嵌合している。

この構成により、図２－図４に示すように、前記エアシリンダ装置４のピストン１２及びロッド１３が下降すると、前記一対の開閉レバー９，９は、先端の係合部９ｂ，９ｂが互いに近づく方向に回転するため、前記一対のフィンガー５，５は閉じ、図７及び図８に示すように、前記ピストン１２及びロッド１３が上昇すると、前記一対の開閉レバー９，９は、先端の係合部９ｂ，９ｂが互いに遠ざかる方向に回転するため、前記一対のフィンガー５，５は開く。このようなフィンガー５，５の開閉動作により、前記チャックスペーサ６，６間にワークＷを把持したり、把持したワークＷを解放したりする。

続いて、前記ロック機構２について説明する。このロック機構２は、図１－図６から明らかなように、前記一対のフィンガー５，５に設けられた一対の前記第１ロック部材４７，４７と、前記軸線Ｌを中心とする円周方向への変位によって該第１ロック部材４７，４７に接離する一対の第２ロック部材４８，４８と、該第２ロック部材４８，４８を前記円周方向に変位させるロック部材変位機構４９と、該ロック部材変位機構４９を動作させる駆動装置５０とを有している。なお、分かり易くするため、図において、前記第２ロック部材４８，４８と、前記ロック部材変位機構４９を構成する各部品、つまり、前記第２ロック部材４８，４８と一体となって変位（回転）する部品には、ドットが付されている。

前記第１ロック部材４７は、前記フィンガー５の把持部５ａが嵌合する凹部４７ｂと、該凹部４７ｂの両側に形成された取付部４７ｃとを有するもので、前記凹部４７ｂ内に前記把持部５ａを嵌合させた状態で、前記取付部４７ｃをロック部材固定螺子５１で前記チャックスペーサ６に固定することにより、前記一対のフィンガー５，５にそれぞれ取り付けられており、該一対のフィンガー５，５の開閉と共に変位する。そして、前記第１ロック部材４７の外側面、即ち、前記第２ロック部材４８側を向く面には、該第２ロック部材４８の変位方向（円周方向）に向けて該変位方向と交叉する方向に傾斜する第１楔面４７ａが形成されている。

一方、前記第２ロック部材４８は、四角いブロック形をした部材であって、その内側面、即ち、前記第１ロック部材４７側を向く面には、該第１ロック部材４７の第１楔面４７ａと同じ方向に傾斜する第２楔面４８ａが形成されている。これら第２楔面４８ａ及び第１楔面４７ａは、直線的に傾斜していても良いが、図示した例では、何れも緩やかな凸曲面状に傾斜している。

また、前記第２ロック部材４８は、前記チャックボディ３のレールホルダ３７の回り（従って一対のフィンガー５，５の回り）に配設されたリング状の支持部材５５の上端に、取付部４８ｂを取付螺子５６で固定することにより取り付けられている。前記支持部材５５は、前記空間部３９の側面を覆うように配設されていて、前記チャック機構１のシリンダチューブ１１に連結され、該シリンダチューブ１１により、前記軸線Ｌを中心にして一定の角度範囲を往復回転させられる。前記一対の第２ロック部材４８，４８が前記支持部材５５に取り付けられている位置は、該支持部材５５の直径方向の相対する位置である。
従って、前記第１ロック部材４７の第１楔面４７ａ、及び、前記第２ロック部材４８の第２楔面４８ａは、前記支持部材５５の円周と交叉する方向に傾斜していることになる。

前記支持部材５５を前記シリンダチューブ１１に連結するため、該シリンダチューブ１１の上端部には、該シリンダチューブ１１の直径方向の相対する位置に、前記軸線Ｌから遠ざかる方向に延びる一対の支持部材取付部５７，５７が形成されている。該支持部材取付部５７の先端部は、前記レールホルダ３７に形成された揺動用切欠部３９ａを通じて該レールホルダ３７の外側に突出しており、該支持部材取付部５７の先端に前記支持部材５５が、支持部材固定螺子５８で固定されている。

この構成により、前記シリンダチューブ１１を一方向に回転させることによって前記支持部材５５を軸線Ｌを中心に所定の角度回転させ、図４に実線で示すように、前記第２ロック部材４８，４８の第２楔面４８ａ，４８ａを前記第１ロック部材４７，４７の第１楔面４７ａ，４７ａに楔状に当接、係止させると、一対のフィンガー５，５はその位置にロックされ、開放することができなくなる。このとき、前記第１楔面４７ａと第２楔面４８ａとが当接することによる楔効果により、倍力作用が働き、ロック時の保持力は非常に大きくなる。

なお、前記シリンダチューブ１１の回転時に、前記ロッド１３は、その先端が係合ピン４５で前記一対の開閉レバー９，９に実質的に連結された状態にあって、この開閉レバー９，９が回転しないため、前記シリンダチューブ１１と一緒に回転することはない。このとき該シリンダチューブ１１と一緒に回転するのは、前記ロッドカバー１５、ロッドパッキン１６、及びパッキンサポート１７である。

また、前記シリンダチューブ１１を逆方向に回転させることによって前記支持部材５５を逆方向に回転させ、図４に鎖線で示すように、前記第２ロック部材４８，４８を前記第１ロック部材４７，４７から離間させると、一対のフィンガー５，５のロックは解除され、該フィンガー５，５を開放することができるようになる。

前記シリンダチューブ１１は、前記チャックボディ３の下端である第２端３ｂ側に螺子５９で取り付けられた前記駆動装置５０に連結され、この駆動装置５０によって揺動回転される。

前記駆動装置５０は、ベーン形の揺動形アクチュエータで形成されている。この揺動型アクチュエータは、第１ボディ部分６０ａ及び第２ボディ部分６０ｂからなるアクチュエータボディ６０と、該アクチュエータボディ６０の内部に形成されたベーン室６１と、該ベーン室６１の内部に一定の角度範囲で揺動自在なるように収容されたベーン６２と、前記軸線Ｌ上に配設された出力軸６３とを有し、該出力軸６３に前記ベーン６２が取り付けられている。また、前記アクチュエータボディ６０には、前記ベーン６２の両側の圧力室に対して圧縮空気を供給及び排出する第３ポート６４ａ及び第４ポート６４ｂが設けられており、該第３ポート６４ａ及び第４ポート６４ｂを通じて前記圧力室に圧縮空気を給排することにより、前記ベーン６２が軸線Ｌを中心に一定の角度範囲を往復回転し、その回転力が前記出力軸６３を通じて取り出される。

前記出力軸６３は、該出力軸６３に取り付けられた連繋部材６５と、該連繋部材６５に係止するアジャスト部材６６とを介して前記シリンダチューブ１１に連結され、該連繋部材６５及びアジャスト部材６６を介して前記シリンダチューブ１１を駆動、回転させる。従って、前記連繋部材６５及びアジャスト部材６６と、前記シリンダチューブ１１と、前記支持部材５５とは、前記ロック部材変位機構４９を構成するものである。
図中の符号６９が付された部材は、前記アジャスト部材６６をシリンダチューブ１１の底面に連結する連結螺子、同じく符号５９が付された部材は、前記アクチュエータボディ６０の第２ボディ部分６０ｂを前記チャックボディ３の下端部に取り付けるための取付螺子である。

また、前記アジャスト部材６６は、前記シリンダチューブ１１（従って、支持部材５５及び第２ロック部材４８）の回転角度の設定及び調整を行うための部材であって、２つのストッパレバー６６ａ，６６ａを有している。これに対して前記チャックボディ３には、２本のアジャストボルト６７，６７が進退操作可能に取り付けられていて、該２本のアジャストボルト６７，６７の先端が前記２つのストッパレバー６６ａ，６６ａに個々に対向している。これにより、前記シリンダチューブ１１は、前記２つのストッパレバー６６ａ，６６ａが２つのアジャストボルト６７，６７に当接する角度範囲内で往復回転することができ、その回転角度は、前記アジャストボルト６７，６７を進退操作することによって調整することができる。

また、前記チャックボディ３の側面には、磁気センサを取り付けるためのセンサ取付溝６８が形成されており、前記シリンダ装置のピストン１２に取り付けられたマグネット２０の磁気を前記磁気センサで検出することより、前記ピストン１２の動作位置を検出することができる。

前記構成を有するエアチャック１００は、例えば、チャックボディ３を自動機械の作業アームに取り付けて、前記一対のフィンガー５，５によりワークＷを把持し、該ワークＷを方向転換したり他の場所へ搬送したりする場合などに使用される。このとき、前記チャック機構１のエアシリンダ装置４とロック機構２の駆動装置５０とは、互いに別の空気圧源に接続される。該エアチャック１００によるワークＷの把持及び解放動作は次のようにして行われる。

先ず、図２及び図４に示す状態から、前記駆動装置５０のベーン６２を圧縮空気の作用により図４の半時計回りに回転させ、シリンダチューブ１１を介して前記支持部材５５を同方向に回転させることにより、前記第２ロック部材４８，４８を第１ロック部材４７，４７から離間する鎖線位置まで変位させたあと、図７及び図８に示すように、前記シリンダチューブ１１の第１圧力室１８ａ内に圧縮空気を供給して前記ピストン１２及びロッド１３を上昇させることにより、一対のフィンガー５，５を開放させる。

次に、図８に鎖線で示すように、把持すべきワークＷを前記一対のフィンガー５，５のチャックスペーサ６，６間に介在させ、その状態で、前記シリンダチューブ１１の第２圧力室１８ｂ内に圧縮空気を供給して前記ピストン１２及びロッド１３を下降させ、前記フィンガー５，５を閉鎖することにより、図９に示すように、前記チャックスペーサ６，６間にワークＷを把持する。

そのあと、前記駆動装置５０のベーン６２を圧縮空気の作用により回転させ、図８の位置にある前記支持部材５５及び第２ロック部材４８，４８を、シリンダチューブ１１を介して時計方向に回転させることにより、図９に示すように、前記第２ロック部材４８，４８の第２楔面４８ａ，４８ａを前記第１ロック部材４７，４７の第１楔面４７ａ，４７ａに楔状に当接させる。そうすると、前記一対のフィンガー５，５は、前記第２ロック部材４８，４８によってワーク把持位置にロックされ、開放することができなくなる。

こうして前記フィンガー５，５をワーク把持位置にロックした状態で、前記作業アームの動作によって前記ワークＷの向きを変えたり該ワークＷを他の場所へ搬送したりする作業が行われる。このとき、何らかの原因で、前記チャック機構１即ちエアシリンダ装置４に対する圧縮空気の供給が断たれたとしても、前記一対のフィンガー５，５はワークＷを把持した状態をそのまま維持し、把持力が低下しないため、該ワークＷの位置ずれや落下等が防止される。このため、前記ワークＷが落下することによる該ワークＷの破損や周辺機器の破損等が防止され、作業者の安全も確保される。

前記エアチャック１００が把持しているワークＷを解放するときは、図９の状態から、先ず、前記駆動装置５０によりシリンダチューブ１１を介して支持部材５５を反時計方向に回転させ、前記第２ロック部材４８，４８を第１ロック部材４７，４７から離間する位置（図８参照）まで変位させることによってフィンガー５，５のロックを解除する。続いて、図７及び図８に示すように、エアシリンダ装置４のロッド１３を上昇させて前記フィンガー５，５を開放することにより、前記ワークＷは解放される。

前記エアチャック１００は、前記第２ロック部材４８，４８の第２楔面４８ａ，４８ａ及び第１ロック部材４７，４７の第１楔面４７ａ，４７ａがそれぞれ傾斜面をしているため、異なる厚みのワークＷにも対応することができる。この場合、図９に示すワークＷより厚みの大きいワークＷを把持するときは、前記第２ロック部材４８の第２楔面４８ａと第１ロック部材４７の第１楔面４７ａとが噛み合う度合いは、図９の場合より小さくなり、その逆に、図９に示すワークＷより厚みの小さいワークＷを把持するときは、前記第２ロック部材４８の第２楔面４８ａと第１ロック部材４７の第１楔面４７ａとが噛み合う度合いは、図９の場合より大きくなる。

図１０－図１６には、本発明に係るロック機構付きエアチャックの第２実施形態が示されている。前述した第１実施形態のエアチャック１００においては、前記一対のフィンガー５，５をワーク把持位置にロックするため、前記第１ロック部材４７，４７及び第２ロック部材４８，４８のうち、第２ロック部材４８，４８を回転させるようにしているが、この第２実施形態のエアチャック２００においては、前記第１ロック部材４７，４７を回転させるようにしている。

このため、前記エアチャック２００においては、図１０－図１２に示すように、前記第１ロック部材４７，４７が取り付けられているフィンガー５，５を、支持レール８を介してシリンダチューブ１１に連結し、該シリンダチューブ１１で前記支持レール８及びフィンガー５，５を回転させることにより、前記第１ロック部材４７，４７を回転させるようにしており、前記第２ロック部材４８，４８が取り付けられている支持部材５５は、チャックボディ３に固定している。

また、前記フィンガー５，５及び支持レール８を回転させるとき、開閉レバー９，９とロッド１３及びピストン１２も一緒に回転することができるように、エアシリンダ装置４においては、前記シリンダチューブ１１とピストン１２とに回り止めを施すことにより、該シリンダチューブ１１とピストン１２とが、軸線Ｌを中心とする回転方向には互いに一体化して相対的に回転しないが、軸線Ｌ方向には相対的に変位自在であるように構成されている。

以下、第２実施形態の前記構成及び作用について説明するが、その説明中、前記第１実施形態と共通する部品には該第１実施形態と同じ符号を付し、前記第１実施形態と異なる構成に新たな符号を付すものとする。
また、この第２実施形態の図においても、分かり易くするため、前記第１ロック部材４７，４７と一体となって変位（回転）する部品にはドットが付されている。

前記シリンダチューブ１１の上端部には、該シリンダチューブ１１より大径の円筒形をしたレールホルダ２０１が形成されている。該レールホルダ２０１の上端部には、該レールホルダ２０１の直径方向に延在する段部２０２が形成され、該段部２０２上に前記支持レール８が載置されて、該支持レール８の螺子挿通孔に挿通したレール固定螺子４１を前記段部２０２の螺子孔２０４にねじ込むことにより、該支持レール８が前記シリンダチューブ１１に固定されている。前記段部２０２の幅及び深さは、前記支持レール８の幅及び高さとほぼ同程度である。
前記レールホルダ２０１は、前記シリンダチューブ１１と一体に形成されているが、該シリンダチューブ１１と別体に形成し、螺子で該シリンダチューブ１１に取り付けても良い。

また、チャックボディ３の上端である第１端３ａには、前記支持部材５５の内部に嵌合するリング状の嵌合部２０５が中央に形成される共に、４つの螺子孔２０６が４隅に形成されていて、該第１端３ａ上に前記支持部材５５を、前記嵌合部２０５の嵌合により位置決めされた状態に載置し、該支持部材５５の螺子挿通孔に挿通した固定螺子２０７を前記螺子孔２０６に螺着することにより、前記支持部材５５が前記チャックボディ３に固定されている。

このエアチャック２００における前記以外の構成は、前記第１実施形態のエアチャック１００の構成と実質的に同じであるから、その構成中、第１実施形態と同一をなす主要な構成部分に該第１実施形態と同じ符号を付してその説明は省略する。

前記構成を有するエアチャック２００において、一対のフィンガー５，５でワークを把持するときは、図１０及び図１１に示すように、前記シリンダチューブ１１を駆動装置５０で軸線Ｌを中心に回転させることにより、前記フィンガー５，５の向きを、前記第１ロック部材４７，４７が第２ロック部材４８，４８に対して非接触となる位置を占めるような向きにする。このとき、前記シリンダチューブ１１と一緒に、前記ピストン１２及びロッド１３と開閉レバー９も回転する。なお、図示した例では、前記フィンガー５，５の向きを、前記第１ロック部材４７，４７が第２ロック部材４８，４８に対して９０度異なる位置を占めるような向きにしているが、必ずしもこのような向きでなくても構わない。
そして、前記シリンダチューブ１１の第１圧力室１８ａ内に圧縮空気を供給して前記ピストン１２及びロッド１３を上昇させることにより、図１３及び図１４に示すように、一対のフィンガー５，５を開放させる。

次に、前記一対のフィンガー５，５のチャックスペーサ６，６間にワークＷを介在させた状態で、前記シリンダチューブ１１の第２圧力室１８ｂ内に圧縮空気を供給して前記ピストン１２及びロッド１３を下降させ、前記フィンガー５，５を閉鎖することにより、前記ワークＷを把持する。

そのあと、図１５及び図１６に示すように、前記駆動装置５０で前記シリンダチューブ１１を軸線Ｌを中心に回転させ、前記第１ロック部材４７，４７の第１楔面４７ａ，４７ａを第２ロック部材４８，４８の第２楔面４８ａ，４８ａに楔状に当接させることにより、前記一対のフィンガー５，５はワーク把持位置にロックされる。

前記フィンガー５，５が把持したワークＷを解放するときは、該ワークＷを把持するときの前記操作とは逆の操作を行えば良い。

第２実施形態のエアチャック２００はこのように動作するため、この第２実施形態において、前記第１ロック部材４７，４７を変位させるためのロック部材変位機構４９は、連繋部材６５及びアジャスト部材６６、エアシリンダ装置４、開閉レバー９，９、支持レール８、フィンガー５，５、及びチャックスペーサ６，６によって構成されているということができる。

図１７－図２７には本発明に係るロック機構付きエアチャックの第３実施形態が示されている。この第３実施形態のエアチャック３００と前記第１実施形態のエアチャック１００との主要な相違点は、第１ロック部材４７及び第２ロック部材４８の形状及び配置である。即ち、この第３実施形態のエアチャック３００において、第１ロック部材４７はシャフト状をしていて、一対のフィンガー５，５を開閉させるロッド１３に取り付けられており、前記第２ロック部材４８は、前記シャフト状の第１ロック部材４７に係止可能な鉤形をしていて、シリンダチューブ１１に直接取り付けられている。

また、これに関連し、第１実施形態のエアチャック１００においては前記第２ロック部材４８を取り付けるために必要なリング状の支持部材５５が、この第３実施形態のエアチャック３００では省略されており、更に、第１実施形態のエアチャック１００においては支持レール８を保持するレールホルダ３７に形成されている揺動用切欠部３９ａが、この第３実施形態のエアチャック３００のレールホルダ３７には形成されていない。

以下、第３実施形態のエアチャック３００の構成及び作用を説明するが、その際、前記第１実施形態のエアチャック１００と実質的に同じ構成を有する主要な部分及び部品については、該第１実施形態と同じ符号を付してその具体的な説明は省略し、前記第１実施形態と異なる構成を有する部分及び部品について、新たな符号を付してその説明を行うものとする。
また、この第３実施形態の図においても、分かり易くするため、前記シリンダチューブ１１と一体となって変位（回転）する部品にはドットが付されている。

図１８及び図１９から明らかなように、前記第１ロック部材４７は、ロッド１３と前記一対の開閉レバー９，９とを連結する係合ピン４５によって形成されている。即ち、前記第１ロック部材４７は、断面が円形のシャフト状をしていて、前記軸線Ｌと直交する方向に延在し、前記係合ピン４５を兼ねている。また、前記第１ロック部材４７の長さは、前記シリンダチューブ１１の直径より長く、該第１ロック部材４７の両端は、前記シリンダチューブ１１の外周面よりも外側に突き出しており、この突き出した両端部に、前記第２ロック部材４８が係止する係止部４７Ａがそれぞれ形成されている。また、前記第１ロック部材４７の両端部は、前記レールホルダ３７の内面に形成されたガイド溝３７ａ（図２４参照）内に、軸線Ｌ方向には変位自在であるが軸線Ｌを中心とする回転方向には固定的であるように嵌合している。

一方、前記第２ロック部材４８は、図２０及び図２１に詳細に示すように、側面視略Ｚ字形をした部材であって、前記係止部４７Ａに係止及び離間する爪部３０１と、該爪部３０１の基端部から下向き（縦方向）に延びる脚部３０２と、該脚部３０２の下端部から横向きに細長く伸びる脚底部３０３とを有し、全体が前記シリンダチューブ１１の円周に沿った形に湾曲している。

前記爪部３０１は、前記第１ロック部材４７と交叉する方向（横方向）に延在し、上下両面に楔面３０４ａ，３０４ｂを有しており、このうち、下面に形成された下部楔面３０４ａは、該爪部３０１の先端側に向かって次第に上方即ち上部楔面３０４ｂに近付く方向に傾斜し、上面に形成された上部楔面３０４ｂは、該爪部３０１の先端側に向かって次第に下方即ち前記下部楔面３０４ａに近付く方向に傾斜している。

前記第２ロック部材４８は、シリンダチューブ１１の上端部に、前記第１ロック部材４７の両端の係止部４７Ａ，４７Ａに対応するように２つ取り付けられている。２つの第２ロック部材４８，４８は、互いに同一形状を有するもので、前記爪部３０１の先端をシリンダチューブ１１の円周方向に向けて互いに同じ向きに配置されている。この第２ロック部材４８を取り付けるため、前記シリンダチューブ１１の上端部には、フランジ状をした取付部３０５が、該シリンダチューブ１１の直径方向外側に張り出すように形成され、該取付部３０５の上面の前記軸線Ｌを挟んで相対する位置に、該取付部３０５の円周に沿って湾曲する長溝状をした２つの取付溝３０６が形成され、該取付溝３０６の内部に前記脚底部３０３を嵌合させて、固定ピン３０７を前記取付部３０５の側面方向から該取付部３０５及び前記脚底部３０３に形成された固定孔３０３ａに挿入することにより、前記第２ロック部材４８が前記シリンダチューブ１１に固定されている。

前記第３実施形態のエアチャック３００が前述した点以外で第１実施形態のエアチャック１００と相違する点は、レールホルダ３７が、チャックボディ３の第１端３ａにホルダ固定螺子３１０で固定されていること、及び、フィンガー５，５を支持する支持レール８を前記レールホルダ３７の段部４０にレール固定螺子４１で固定する場合に、該レールホルダ３７の側面の螺子孔３０８に位置決め螺子３０９を取り付けて、該位置決め螺子３０９で前記支持レール８を前記段部４０の反対側の側壁４０ｂに押し付けることにより、該支持レール８を正確に位置決めした状態で固定していることである。

また、他の相異点は、チャックボディにアジャストボルト６７を１つ取り付け、この１つのアジャストボルト６７でアジャスト部材６６の回転角度範囲を調整することにより、前記第２ロック部材４８のロック解除位置を調整するようにしていることである。
このエアチャック３００における前記以外の構成は、前記第１実施形態のエアチャック１００の構成と実質的に同じである。
なお、第３実施形態のエアチャック３００における前記位置決め螺子３０９及び１つのアジャストボルト６７に関する構成は、第１実施形態のエアチャック１００及び第２実施形態のエアチャック２００にも適用することができる。

次に、前記エアチャック３００の作用について説明する、図２２は、一対のフィンガー５，５が開放することによってワークＷを把持していない状態を示している。このとき、第１ロック部材４７は、ロッド１３が前進（上昇）することによって上昇位置を占めており、第２ロック部材４８は、前記第１ロック部材４７から離間した非ロック位置を占めている。

この状態から、前記一対のフィンガー５，５でワークＷを把持するときは、図２３及び図２４に示すように、エアシリンダ装置４（図１８参照）で前記ロッド１３を後退（下降）させることにより、前記一対のフィンガー５，５を閉じるようにする。このとき、前記第１ロック部材４７もロッド１３と共に下降する。

そのあと、図２５及び図２６に示すように、前記駆動装置５０で前記シリンダチューブ１１を軸線Ｌを中心に時計回りに回転させて、２つの第２ロック部材４８，４８をロック位置に変位させ、該第２ロック部材４８，４８の下部楔面３０４ａを第１ロック部材４７の両端の係止部４７Ａの上面に係止させることにより、前記一対のフィンガー５，５はワーク把持位置にロックされる。

前記フィンガー５，５が把持したワークＷを解放するときは、該ワークＷを把持するときの操作とは逆の操作を行えば良い。

前記エアチャック３００は、図２７に示すように、中心孔Ｈを有するワークＷを内径チャックすることもできる。この内径チャックは、前記エアシリンダ装置４でロッド１３を下降させて一対のフィンガー５，５を閉じた状態にし、その状態で該フィンガー５，５を前記ワークＷの中心孔Ｈ内に挿入したあと、前記ロッド１３を上昇させて該一対のフィンガー５，５を開放させ、該フィンガー５，５の外側面を前記中心孔Ｈの内周に係止させることにより行われる。このとき、前記第２ロック部材４８，４８は、図２７に鎖線で示すように、前記第１ロック部材４７から離間した非ロック位置を占めている。

前記ワークＷを内径チャックしたあと、駆動装置５０で前記シリンダチューブ１１を回転させ、前記第２ロック部材４８，４８を図２７に実線で示すようにロック位置に変位させることにより、該第２ロック部材４８，４８の上部楔面３０４ｂが第１ロック部材４７の両端の係止部４７Ａ，４７Ａの下面に係止するため、前記一対のフィンガー５，５はワーク把持位置にロックされる。

なお、ワークＷを内径チャックするときは、前記フィンガー５，５にチャックスペーサ６を取り付けなくても良い。
また、図示した実施形態では、前記第１ロック部材４７が前記係合ピン４５と兼用されているが、該第１ロック部材４７は、前記係合ピン４５と別に設けても良い。

前記第３実施形態のエアチャック３００では、前記第１ロック部材４７を非回転とし、前記第２ロック部材４８，４８をシリンダチューブ１１を介して駆動装置５０で回転させるようにしているが、その逆に、前記第２ロック部材４８，４８を非回転とし、前記第１ロック部材４７をシリンダチューブ１１を介して駆動装置５０で回転させるように構成することもできる。この場合、第２実施形態のエアチャック２００と同様に、前記第２ロック部材４８，４８を、適宜の支持部材を介してチャックボディ３に固定し、前記ピストン１２、ロッド１３、第１ロック部材４７、開閉レバー９，９、支持レール８、フィンガー５，５等を、前記シリンダチューブ１１と一緒に回転するように構成すればよい。

１ チャック機構
２ ロック機構
３ チャックボディ
５ フィンガー
８ 支持レール
１１ シリンダチューブ
１２ ピストン
１３ ロッド
１８ａ 第１圧力室
１８ｂ 第２圧力室
１９ａ 第１通孔
１９ｂ 第２通孔
２４ シリンダ孔
２６ａ 第１環状流路
２６ｂ 第２環状流路
２７ａ 第１ポート
２７ｂ 第２ポート
４７ 第１ロック部材
４７ａ 第１楔面
４８ 第２ロック部材
４８ａ 第２楔面
５０ 駆動装置
５５ 支持部材
６３ 出力軸
１００，２００，３００ エアチャック
Ｗ ワーク
Ｌ 軸線

Claims (8)

1. シリンダチューブの内部のピストンを圧縮空気の作用により動作させ、該ピストンに連結されたロッドの進退動により一対のフィンガーを開閉させてワークを把持するチャック機構と、前記一対のフィンガーをワーク把持位置にロックするロック機構とを有し、
   前記ロック機構は、前記一対のフィンガーの開閉と共に変位する第１ロック部材と、該第１ロック部材に係止することによって前記一対のフィンガーをワーク把持位置にロックする第２ロック部材と、前記第１ロック部材と第２ロック部材とを互いに係止するロック位置と互いに離間する非ロック位置とに相対的に変位させる駆動装置とを有し、
   前記シリンダチューブは、チャックボディのシリンダ孔内に軸線を中心に一定の角度範囲を往復回転可能なるように収容されると共に、前記駆動装置に連結され、前記第１ロック部材及び第２ロック部材の何れか一方が、前記駆動装置により、前記シリンダチューブを介して前記ロック位置と非ロック位置とに駆動されるように構成された、
   ことを特徴とするロック機構付きエアチャック。
2. 前記シリンダチューブの外周と前記シリンダ孔の内周との間には、前記チャックボディに設けられた第１ポートに連通する第１環状流路と、該チャックボディに設けられた第２ポートに連通する第２環状流路とが、前記シリンダチューブの外周を取り囲むように形成され、
   前記シリンダチューブの側面には、前記ピストンの一側の第１圧力室と前記第１環状流路とを結ぶ第１通孔と、前記ピストンの他側の第２圧力室と前記第２環状流路とを結ぶ第２通孔とが形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエアチャック。
3. 前記駆動装置は揺動形アクチュエータにより形成され、該揺動形アクチュエータは、圧縮空気の作用により一定の角度範囲を往復回転する出力軸を有し、該出力軸が前記シリンダチューブに連結されていることを特徴とする請求項１に記載のエアチャック。
4. 前記一対のフィンガーは、支持レールに開閉自在に支持され、前記第１ロック部材は、前記一対のフィンガーにそれぞれ取り付けられ、前記第２ロック部材は、前記支持レールの回りに配設された支持部材に２つ取り付けられており、
   前記支持レール及び支持部材の何れか一方が前記シリンダチューブに連結されていて、該シリンダチューブで前記支持レール又は支持部材を往復回転させることにより、前記第１ロック部材及び第２ロック部材が互いに係止及び離間する位置に相対的に変位するように構成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエアチャック。
5. 前記第１ロック部材及び第２ロック部材は、互いに係止する楔面を有し、該楔面は、前記第１ロック部材又は第２ロック部材の変位方向である円周方向に向けて、該円周方向と交叉する方向に傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のエアチャック。
6. 前記支持部材はリング状をなしていて、前記支持レールの外周を取り囲むように配設され、該支持部材の直径方向の相対する位置に前記第２ロック部材が取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のエアチャック。
7. 前記第１ロック部材は、前記ロッドに軸線と直交する方向に設けられたシャフト状の部材からなり、前記第２ロック部材は、前記第１ロック部材に係止可能な鉤形の部材からなることを特徴とする請求項１に記載のエアチャック。
8. 前記ロッドと第１ロック部材とは、前記シリンダチューブが回転しても該シリンダチューブと一緒に回転しないように配置され、前記第２ロック部材は、前記シリンダチューブに、該シリンダチューブと一緒に回転するように連結されていることを特徴とする請求項７に記載のエアチャック。

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