JPH0141447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明装置はNC旋盤などに用いるパワーチヤ
ツクの把握爪の着脱及び把握径の拡大、縮小操作
を手動によるか、或は外部からの指令信号によつ
て自動的に行われるようにするためのチヤツク用
回転シリンダに関する。

従来のパワーチヤツクは、加工物把握爪の半径
方向移動量が少ないことから、加工物の把握径変
化に対応させて専ら作業者が手作業で把握爪の取
付位置を変えたり、或は新規な把握爪と交換した
りするなどの手作業で行つていた。

しかし工作機械のNC化と周辺機器（パレツト
チエンジヤー、パレツトマガジン、ロボツトな
ど）の自動化により、無人化運転が望まれる今
日、チヤツクの上記手作業を解消すると共に、多
種多様の被加工物に対応すべく回転シリンダの高
速回転、高精度化さらには大貫通穴の要求と言つ
た仕様の多様化要求がされるようになつた。

本発明は叙上の問題点解決のための開発された
ものであつて、特に主軸の回転時（切削時）には
必要とならない駆動手段を回転部分から切り離す
クラツチ手段が設けてある 以下本発明実施の一例を添付図面にもとづいて
説明する。

第１図は旋盤の主軸１にチヤツク装置２とシリ
ンダ装置３を固着してなる使用態様図であり、図
示しないモーターの駆動で主軸１、チヤツク装置
２及びシリンダ装置のシリンダ４が共に回転す
る。５はシリンダ装置３のスリーブボデイで該ス
リーブボデイ５と次述するドライブ軸の駆動用モ
ータ６の取付台は、旋盤本体側に固定されて設け
てある。７は生爪、８は該生爪を保持する把握爪
であつて、ドライブ軸９の往復作動と回転作動で
加工物の着脱と把握爪の取付位置の変更が行われ
るのであり、このことは第２図以下の図面で詳細
に説明される。

第２図Ａはチヤツク装置２の一例を示した縦断
面図、第２図Ｂはチヤツク装置内で使用されてい
るドライブ爪２１及びガイド爪２６の部分図であ
る。該図面に於いて２０はチヤツク本体であつ
て、該チヤツク本体２０の前面側に削設した複数
（本例では３本）の溝には前面に生爪７を止めネ
ジ１０で止着させてなる把握爪８が半径方向に摺
動自在となして嵌挿される。こゝに、把握爪８の
後面にはラツク歯１１が刻設されていて、後述す
るドライブ軸に支持されるドライブ爪２１を軸と
して自由回転するドライブ歯車２２と螺合される
のであり、該ドライブ歯車２２の回転と連動して
チヤツク本体２０の半径方向を往復動するように
構成されるのである。

しかして、ドライブ歯車２２の回転は、これと
平歯車構造で噛合うリング歯車２３により駆動さ
れるのであり、該リング歯車２３の回転は次述す
る駆動手段により駆動せしめられるドライブ軸９
の回転力がセンター歯車２４と中間歯車２５を介
して伝達されることにより行われるのである。

今、ドライブ軸９が正回転するときは把握爪８
が開放される半径方向外方へ移動し、逆回転する
ときは閉塞する半径方向内方へ摺動するように作
動せしめるのである。この移動は取付位置変更の
ために行うのであるから、当初の移動量は比較的
に大きい例えば50mmとか100mmなどの如く要求さ
れるのであるが、一旦加工物を把持したあとの着
脱には加工物が同種類のものであれば小さく限定
されたもので良く、例えば５mm程度の移動量でも
良い。これらの移動量はチヤツク装置のサイズで
異なることは勿論である。

次に加工物を把握するときの把握爪８の作動に
ついて説明する。チヤツク本体２０の内部には軸
方向に対し透孔１２が穿設されており、該透孔１
２の壁面ａに案内されながら軸方向へ摺動するガ
イド爪２６が挿入されている。しかしてガイド爪
２６はドライブ軸９の先端ボス体１３に装着され
てなり、該ボス体１３に対し回転は自在であるが
軸方向への移動は、突起環２７とナツト２８によ
り阻止されている。一方ガイド爪２６には、これ
とドライブ爪２１とが係合するためのＴ字状のテ
ーパー溝ｄが、テーパー方向をドライブ軸９の先
端部へ向つて軸線へ近づく関係に削設されてな
り、ドライブ軸９がチヤツク本体２０の内部へ向
つて押込むように操作されるときは、両者が係合
するテーパー部の楔作用でドライブ爪２１が半径
方向の外方へ移動し、この移動と共動して該ドラ
イブ爪２１を回動軸とするドライブ歯車２２に噛
合う把握爪８が開放状態となる半径方向の外方へ
移動されるのである。他方、ドライブ軸９をチヤ
ツク本体２０の内部から引抜くときは、ドライブ
爪２１が半径方向の内方へ移動し、把握爪８を閉
塞する半径方向内方へ移動させるのである。この
動作ではドライブ歯車２２が不動の静止状態であ
るから、ドライブ爪２１の移動量と把握爪８の移
動量は同じ量である。

叙上の説明から明らかなように、ドライブ軸９
とドライブ歯車２６とは互いに回転自在の構成で
あることから、ドライブ軸９の往復動か、又は回
転動かを選択することによつて何れでも把握爪８
を半径方向へ移動させることのできるものであ
る。

第３図は前記ドライブ軸９を一定間距離の往復
動域は正逆回動させるべく好適に使用される本発
明装置の部分縦断面図である。図面に於いてシリ
ンダの筒体Ｓは旋盤本体に固着されてなり、該静
止状態にあるスリーブボデイ５を貫通してシリン
ダ４が回動自在に設けられるのであり、且つシリ
ンダ４の筒体Ｓ内にはピストン３２が摺動自在に
設けられる。こゝに該ピストン３２は、図示しな
い外部からの流体圧によつて矢印イ，ロ方向に往
復動せしめられるのであり、１４はこのさいの案
内ピン、１５ａ，１５ｂはガイド孔である。しか
して、これによるドライブ軸９の往復動が前述の
通りガイド爪２６を介して把握爪８の半径方向移
動を行わしめるのである。他方、ドライブ軸９の
後端には爪クラツチ３６が固着されていて、これ
と対向する反対側位置には旋盤本体側のブラケツ
ト１６に回動自在となして軸支される今１つの爪
クラツチ３７が設けてあり、該爪クラツチ３７と
の間には一定の隙間ｈが設けられる。こゝに該爪
クラツチ３７はブラケツト１６に固定したモータ
ー６の駆動で回転され、該回転力は次の如くして
ドライブ軸９に伝達されるのである。

今、第２図Ａで説明したガイド爪２６の作動に
必要な移動量を仮にｅとすれば、ピストン３２の
移動量ｆもｅ＝ｆとなり、この移動範囲ｆに相当
する把握爪８の半径方向の移動量で加工物を着脱
せしめるのである。ところでピストン３２は回転
バルブ内で移動量ｆに加え更に移動量ｇの補助移
動が行われるように設計されており、該補助移動
量ｇの増移動が行われゝば爪クラツチ３６の凸歯
と爪クラツチ３７の凹歯が噛合うのである。こゝ
に両爪クラツチ間の隙間ｈと前記補助移動量ｇと
の間にはｈ≦ｇの関係式が成立するように設計さ
れている。

上記各爪クラツチの噛合い状態下でモーター６
が駆動されゝば、ドライブ軸９が回転されるので
あり、前述のチヤツク本体２０内でセンター歯車
２４が回動し、該回動は中間歯車２５を介してリ
ング歯車２３を回動させ、これに伴つてドライブ
歯車２２がドライブ爪２１のまわりで回動する。
しかして、該ドライブ歯車２２の回動は把握爪８
のラツク歯１１と噛合されていることにより、把
握爪８を半径方向に移動させるのでありモーター
６の正転で矢印ハ方向に、逆転で矢印ニ方向へ移
動させて該把握爪８の取付位置が変更されるので
ある。この変位量はモーター６の駆動量により定
まるから、モーター６の駆動軸端に位置検出器
（パルスコーダーなど）３８を取付けせしめ、該
位置検出器３８の作動でチエツクしながら適宜に
所望量を定まるようになすのである。なお、３９
はクラツチ側のスリーブボデイ５にブラケツトを
介して取付けてある光電管、近接スイツチなどの
ストローク検出器であつて、ピストン３２の移動
量が自動的に規正されるようになされる。ところ
でチヤツク装置２やシリンダ装置３の回転に連れ
回いしてドライブ軸９が回転するのを防止するた
め、スリーブボデイ５と爪クラツチ３６との間に
はブレーキ手段が設けられるのであり、該ブレー
キ手段はスリーブボデイ５の側面に固定される摺
動板４０と、該摺動板４０に対しスプリング４１
の弾撥力で平常時は押圧接触されるようになされ
るパツト４２を備えたフランジ付き套管４３など
からなり、フランジ付き套管４３はドライブ軸９
上に嵌入されるに際し、軸上の一定長さ範囲に穿
設したスプライン溝４４に対し、套管４３の先端
内周面に突設させた爪ｋを嵌入させて軸方向の滑
動可能の状態に嵌入されるのであり、且つ套管４
３の上部には鍔管４５を螺着させると共に、摺動
板４０に穿設したた空窩内Ｖにスプリング４１を
内蔵させ、これを前記鍔管４５との間でベアリン
グ４６及びリング４７を介して弾撥的に受け止め
るようになすことにより、平常時はフランジ付き
套管４３のパツド４２と摺動板４０とが押圧接触
してブレーキ作用が働くようになつているのであ
る。なお、４８はドライブ軸９上に固着させてな
る突起環であつて、前記ドライブ軸９が回動され
るべく即ちドライブ軸９が後退移動して爪クラツ
チ３６と３７が噛合うときには、それより少し前
方位置で該突起環４８がフランジ付き套管４３の
前縁ｍと接触し、該管４３をスプリング４１の弾
撥力に抗して同様に後退移動させるようになすこ
とにより、パツド４２と摺動板４０との接触を解
放してブレーキ作用が働かないようにするのであ
る。

本発明装置は以上の如く構成してなり実際の操
作例について説明すると、次の如くである。

作業現場ではパレツトマガジンに整然と配列さ
れている被加工物の各々をロボツトが摘んで順次
チヤツク装置へ供給し、先行して把握している加
工の完了した既加工物と交換しながら連続した加
工作業が行われる。この工程では被加工物を把握
爪に装着したり、既加工物を把握爪から離脱した
りする着脱作業が必要である。ところでロボツト
が被加工物を摘むときの信号を入力信号として、
シリンダ内ピストンへの流体圧供給方向が自動的
に選択されて切換えられるならば、把握爪を所望
移動方向の開放又は閉塞のいずれかへ作動せしめ
ることができるのである。

本発明装置では斯かるロボツトからの指令信号
を入力信号となしてシリンダ４内のピストン３２
に対する流体管路弁を適宜切換え、流体圧力によ
るピストン３２の作動と連動させてドライブ軸９
を往復動せしめ、該往復動により把握爪８をチヤ
ツク本体半径方向に往復動させて加工物の着脱作
業を行うのである。この指令信号はロボツトの動
作から得るほか、パレツトマガジンの動作から得
られるようにしても良く、或は他のシーケンスや
プログラムからであつても良い。

このように外部信号で把握爪を自動的に作動せ
しめるときは、把握径の異なる加工物が混在して
いても差支えなく、把握径の異なることを先行し
て指令する信号により対応することができるので
ある。具体的にはロボツトが加工物を摘むときの
把握径変化を、或はパレツトマガジンの運搬する
加工物の形状変化を指令信号となしてモーター６
が駆動され、ドライブ軸が前述の如く回転される
ことにより把握爪の取付位置が適宜変更されるよ
うになるのである。

また本発明ではドライブ軸が１本であり、貫通
穴径の大きなドライブ軸（図示例では中実軸を示
す）になすことが出来るのであり、ドライブ軸貫
通穴に多種多様を被加工物が挿入できることは、
より多くの被加工物に対応することが可能とな
る。とりわけ従来の押し、引きという機能に回転
機能が加わることにより、上記実施例の外に把握
爪の交換など他方面にわたり利用できるシリンダ
ーとなすことができる。

さらに、クラツチ手段を設けることにより駆動
手段を固定側（旋盤本体側、又はシリンダ装置の
スリーブボデイ）に取付けることができ、回転部
分と切り離すことができるため、回転部分（ピス
トンを内蔵したシリンダ）は小形量化できること
から慣性力が小さく、より高速回転、高精度加工
に寄与すべく振動を小さくすることができる。本
発明装置に於いて第３図では説明を省略したがド
ライブ軸９を該図面で見られる通りシリンダ４内
のピストン３２の箇所で分断し、スリーブボデイ
内を貫通する軸とは該箇所でピン３５を介して
夫々れ鍔体３１ａ，３１ｂを連結させ、前面から
ナツト３３を使用して一体的に止着させる構成と
なしておくと、ナツト３３を外すことでチヤツク
装置とシリンダ装置とを簡単に分離できるのであ
り、これは同じシリンダ装置に異なる性能のチヤ
ツク装置を取換えて使用するときに非常に便利と
なる。また図示例ではドライブ軸の回動を爪クラ
ツチによる噛合いにより行われるものについて説
明したが、摩擦板によるスリツピングクラツチや
電磁クラツチを採用しても良い。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明装置実施の一例を示すもので
第１図はチヤツク装置とシリンダ装置を旋盤の主
軸に取付けた使用態様図、第２図Ａはチヤツク装
置の縦断面図、第３図は前記チヤツク装置と組合
せて使用される本発明シリンダ装置の縦断面図を
示す。 １……主軸、２……チヤツク装置、３……シリ
ンダ装置、４……シリンダ、５……スリーブボデ
イ、８……把握爪、９……ドライブ軸、１１……
ラツク歯、２０……チヤツク本体、２１……ドラ
イブ爪、２２……ドライブ歯車、２３……リング
歯車、２６……ガイド爪、３２……ピストン、３
６……爪クラツチ、３７……爪クラツチ、３８…
…位置検出器、３９……ストローク検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作動流体を供給する流体路を備えたスリーブ
   ボデイと、該スリーブボデイを介して回転自在に
   支承されるチヤツクなどに連動連結されるピスト
   ンを内蔵したシリンダと、前記ピストンに設けら
   れたドライブ軸と、該ドライブ軸に係止し且つド
   ライブ軸を回転せしめる駆動手段と、該駆動手段
   と前記ドライブ軸に係合するクラツチ手段とを備
   えると共に、前記ドライブ軸が前記ピストンに可
   回動状態に係止され、前記ピストンの往復動によ
   る軸方向への進退移動と、駆動手段による回転と
   の２作用が同一ドライブ軸でなされる構成で、且
   つシリンダの回転時に駆動手段がクラツチ手段に
   よりドライブ軸から分離される構成を特徴とした
   チヤツク用回転シリンダ。 ２ クラツチ手段が爪クラツチに形成されている
   ことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載のチ
   ヤツク用回転シリンダ。