JPH0538691A - チヤツク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ひとつのアクチュエータによりチャック器具
のロボットへの着脱と、チャック爪のワーク把持との２
動作を行うことができ、チャック爪開閉用流体や電気信
号のチャック器具への導入を不要とする。 【構成】 アクチュエータ３を内蔵しそれによって開閉
動するチャック本体５と、チャック本体５と同じ方向に
開閉可能でかつ付勢手段１８によってチャック爪１１
ａ，１１ｂを開く方向あるいは閉じる方向に常時付勢さ
れているチャック部１０とに分離し、これらをチャック
部１０の開閉方向において着脱可能とする連結手段９
ａ，９ｂによって連結し、ひとつの駆動手段３によりチ
ャック部１０の装着・離脱と、チャック部１０によるワ
ークＷの把持・解放との２動作を行うようにしている。
また、チャック部１０の付勢方向への移動を規制する着
脱補助具１９をチャック着脱時に併用するようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業機械例えば製品の
組立てや加工等を行なうロボット等に装着されてワーク
を把持するチャック装置に関する。更に詳述すると、本
発明はワークを把持する部分が交換可能なチャック装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークの搬送や加工等に使用され
るチャック装置としては、取扱うワークの種類を変更し
たり、加工工程が変わるときにワークを把持するチャッ
ク部分を交換するタイプのものがある。例えば、取扱う
ワークの種別を変更するときに交換されるケースのよう
な、比較的長い時間間隔で交換される場合には、図７に
示されるように、ロボット側に取付けられるアタッチメ
ント３３と、アクチュエータを内蔵しチャック爪４４，
４４を開閉可能にしたチャック部４０と、このチャック
部４０とアタッチメント３３との着脱作業を補助する着
脱補助具４５とを組み合わせたチャック装置３１が用い
られている。アタッチメント３３は、ロボットのアーム
３２に取付けられる円筒状の軸部３４と、この軸部３４
のまわりを軸方向に摺動可能な外筒３５と、この外筒３
５によって軸部３４の内方の大円洞３４ａ内に突き出さ
れるボール３８及び前記外筒３５を軸方向に付勢するコ
イルスプリング３７とから成る。また、チャック部４０
は、アタッチメント３３の軸部３４に挿入する棒状の動
力導入部４１と、アタッチメント３３の軸部３４に保持
される連結部４２と、一対のチャック爪４４，４４を備
えると共にその把持並びに解放の動作をさせるアクチュ
エータ（図示省略）を内蔵した爪保持部４３とから成
る。

【０００３】このチャック装置のチャック部４０をロボ
ットアーム３２に取り付けるには、図７の（Ａ）に示す
ように、着脱補助具４５に設けられた保持用穴４５ａの
底に連結部４２のフランジ４２ａ部分を当接してチャッ
ク部４０を保持する一方、このチャック部４０に向けて
ロボットアーム３２側の軸部３４を推進させ、その大円
洞３４ａと奥の小円洞３４ｂに連結部４２と動力導入部
４１をそれぞれ嵌合するように相対的に挿入される。こ
のとき軸部３４に沿って摺動可能に嵌合されている外筒
３５は、コイルスプリング３７により図上左方へ付勢さ
れ、軸部３４に固着されたストップリング３６にリング
状溝３５ａの側面が当接して制止されている。そして、
軸部３４に円周方向に配置された複数のボール孔３４ｃ
に収容されている固定用のボール３８は、外筒３５によ
って大円洞３４ａ内に押し込まれた状態にある。

【０００４】更に、軸部３４が図上左側へ移動を続けれ
ば、図７の（Ｂ）に示すように、動力導入部４１及び連
結部４２の軸部３４内への挿入が進む。そして、外筒３
５が支持具４５の表面に当接してその移動を停止する
と、軸部３４はコイルスプリング３７を圧縮しつつ更に
左方へ進む。したがって、ボール３８は、外筒３５の先
端側の大径凹部３５ｂにおいて大円洞３４ａの外へ移動
可能な状態となる。そこで、連結部４２の先端は、ボー
ル３８を大円洞３４ａの外へ押し出しながら更に深く大
円洞３４ａの底近くまで挿入される。連結部４２によっ
て押し出されたボール３８は、連結部４２の表面に設け
られたＶ形の環状固定溝４２ｂに嵌まり込む。一方、動
力導入部４１も小円洞３４ｂ内に完全に収容され、その
外周面に穿口された流体導入孔４１ａが小円洞３４ｂの
内周面に開口された流体通路３４ｅに、動力導入部４１
の先端に開口された流体導入孔４１ｂが流体通路３４ｄ
とそれぞれ連通する。同時に動力導入部４１の先端に設
けた前記アクチュエータへの電気信号用接点（図示省
略）も接続される。これによって、作動流体例えば高圧
エアを流体導入孔４１ａあるいは流体導入孔４１ｂから
選択的に導入可能とし、爪保持部４３のアクチュエータ
を作動させてチャック爪４４，４４を任意に開閉し得
る。

【０００５】次いで図７の（Ｃ）に示すように、着脱補
助具４５が除去されると、圧縮されたコイルスプリング
３７の反撥力により外筒３５がストップリング３６に制
止されるまで軸部３４に沿って移動するため、ボール３
８は外筒３５の内周面によって環状固定溝４２ｂに嵌合
された状態のままロックされ、チャック部４０を軸部３
４即ちロボットアーム３２に固定する。尚、図中符号３
９、３９は、作動流体の漏洩を防止するシールである。

【０００６】また、ワーク加工中にチャック爪の頻繁な
交換を繰り返す場合には、図８に示されるようなタレッ
ト式のチャック装置を採用することが多い。これはロボ
ットアーム５２に装着したタレット５３に複数のチャッ
ク爪５４を取り付け、タレット５３の回転によって使用
するチャック爪５４を交換するようにしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７の
ようなチャック装置では、ロボットアーム３２から切離
されるチャック部４０側にチャック爪のアクチュエータ
を内蔵しているので、チャック交換時にアクチュエータ
駆動用の作動流体や電気信号の接続も必要となる。この
ため、これらの接続部分に高い精度を必要とする上に、
動力導入部と軸部との間に高いシール性を必要とする
等、製作上及び取扱い上細心の注意を払わなければなら
ない部分が生じる。そして、これらの部分の繰返し交換
動作に伴う耐久性が装置の信頼性に厳しく影響すること
になる。また、交換により外されたチャックの動力導入
部分等は、外のほこりや切粉にさらされるため、これら
を保護する手段も必要である。

【０００８】また、図８のタレット式チャック装置の場
合、チャック装置全体が大型化するため、把持すべきワ
ークが大きくなると、装置は現実離れした大きさになら
ざるを得ないことと、構造そのものが複雑でコストや保
安性の面において難点がある。

【０００９】本発明は、ひとつのアクチュエータにより
チャックの交換作業及びチャック爪の把持・開放操作を
可能とし、かつ、チャック交換時にはアクチュエータ駆
動用の作動流体や電気信号の接続・離脱を不要としたチ
ャック装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のチャック装置は、ワークを把持するチャッ
ク部と、アクチュエータを備えこのアクチュエータによ
って前記チャック爪部の開閉方向と同方向に開閉動作す
るチャック本体と、前記ワークを離す方向あるいは把持
する方向に前記チャック部のチャック爪を付勢する付勢
手段と、前記チャック本体に前記付勢手段の付勢方向と
相対的に逆方向の移動が与えられたときに前記チャック
本体と前記チャック部とを連結し前記付勢方向と相対的
に同方向の移動が与えられたときには連結を解除する連
結手段とから構成されている。

【００１１】また、本発明は、上述のチャック装置と、
このチャック装置のチャック部の付勢方向への移動を規
制する着脱補助具とを組合せたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】したがって、アクチュエータを駆動させてチャ
ック本体を開閉動作させる場合、その動作がチャック部
の付勢手段によるチャック爪の付勢方向と一致するとき
には付勢手段の付勢力によってチャック爪がチャック本
体の動きと連動し、付勢方向と逆方向のときには付勢手
段に坑してチャック本体によってチャック爪が動かされ
る。また、チャック部を閉じた状態にしてチャック本体
を開くと、あるいはチャック部を開いた状態にしてチャ
ック本体を閉じると、チャック本体とチャック部との連
結が解除され、チャック本体からチャック部が切離され
る。更に、閉じた状態のチャック部に開いた状態のチャ
ック本体を差し込んでチャック本体を閉じれば、あるい
は開いた状態のチャック部に閉じた状態のチャック本体
を差し込んでチャック本体を開けば、チャック本体とチ
ャック部とが連結され、チャック本体に任意のチャック
部が装着されて、チャックの交換が完了する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１４】図１及び図２に本発明のチャック装置の一
実施例を一部断面正面図で示し、図３には、その一部省
略した側面図を示す。

【００１５】このチャック装置１は、アクチュエータを
内蔵し作動機械例えばロボットアーム２に取付けられる
チャック本体５と、付勢手段１８を有しこの付勢手段１
８によって開かれるかあるいは閉じられるチャック爪部
１０と、このチャック爪部１０をチャック本体５に着脱
可能に連結する連結手段９ａ，９ｂ及びチャック爪部１
０をチャック本体５に対し着脱させるのに用いる着脱補
助具１９とから主に構成されている。

【００１６】チャック本体５は、例えばチャックアクチ
ュエータ３と、これに複数本の駆動杆４を介して連結さ
れた２本の挾持部材６ａ，６ｂとから形成され、アクチ
ュエータ３によって挾持部材６ａ，６ｂがチャック爪部
１０の開閉方向と同方向に開閉動するように設けられて
いる。挾持部材６ａ，６ｂの下部には内側に突出する連
結ピン７ａ，７ｂが圧入によって固定されている。挾持
部材６ａ，６ｂは、本実施例の場合、製作の便宜上２部
材で構成されている。特にこれに限定されるものではな
く一体に形成しても良い。尚、アクチュエータ３として
は、例えばエアシリンダや油圧シリンダのような流体圧
シリンダの他、油圧モータや電気モータ等の回転をねじ
棒の出入り運動に変換するようなものでも実施可能であ
る。

【００１７】チャック部１０は、ワークＷを把持する一
対のチャック爪１１ａ，１１ｂと、これらを互いに接近
ないし離反可能に連結するロッド１５と、チャック爪１
１ａ，１１ｂをワークＷを離す方向に常時付勢する付勢
手段１８とから構成されている。

【００１８】チャック爪１１ａ，１１ｂは、本実施例の
場合、製作の便宜を考慮して２部材に分けて例えばワー
クＷを把持するに好適な形状ないし材質の爪部１４ａ，
１４ｂと腕本体１２ａ，１２ｂとに別々に形成され、ボ
ルト止めなどによって一体化されている。勿論、チャッ
ク爪１１ａ，１１ｂは爪部１４ａ，１４ｂと腕本体１２
ａ，１２ｂとに必ず分けて形成しなくとも良く、一体成
形によっても良い。腕本体１２ａ，１２ｂにはチャック
本体５側の連結ピン７ａ，７ｂが嵌入される穴８ａ，８
ｂが前記ロッド１５と平行に開口されている。この腕本
体１２ａ，１２ｂの穴８ａ，８ｂとチャック本体５側の
挾持部材６ａ，６ｂの連結ピン７ａ，７ｂとによって、
チャック本体５に付勢手段１８の付勢方向と相対的に逆
方向の移動が与えられたときにチャック本体５とチャッ
ク部１０とを連結し、付勢方向と相対的に同方向の移動
が与えられたときには連結を解除する連結手段９ａ，９
ｂを構成している。穴８ａ，８ｂはピン７ａ，７ｂの出
入り容易にするためのブッシュ１３ａ，１３ｂが嵌め込
まれている。ロッド１５の両端にはつば１６ａ，１６ｂ
が設けられ、チャック爪１１ａ，１１ｂの最大開き位置
が規制されている。腕本体１２ａ，１２ｂにはボールブ
ッシュ１７ａ，１７ｂが圧入され、貫通するロッド１５
を摺動可能に支持するように設けられている。チャック
爪１１ａ，１１ｂの間にはロッド１５，１５と同軸状に
それぞれ付勢手段としてのコイルスプリング１８，１８
が介在され、チャック爪１１ａ，１１ｂを外方へ常時付
勢している。尚、ロッド１５の両端のつば１６ａ，１６
ｂの少なくとも一方、例えばつば１６ａは、ロッド１５
とは別体に形成され、ロッド１５にチャック爪１１ａ，
１１ｂの腕本体１２ａ，１２ｂ及びスプリング１８を挿
入してから固定可能に設けられている。このつば１６ａ
は例えばねじを形成しロッド１５に螺合されている。

【００１９】着脱補助具１９は、チャック爪１１ａ，１
１ｂを開いた姿勢で支持する一対の側壁２１ａ，２１ｂ
を立設したチャック台２０と、一方の側壁２１ａの上部
外方に設置されたアクチュエータ例えばエアシリンダの
ような流体圧シリンダ２２とから構成されている。チャ
ック本体５は、チャック爪１１ａ，１１ｂ部分を側壁２
１ａの上端から内側へ突出する支持板２１_a1，２１_b1に
よって支持される。尚、アクチュエータ２２としては上
述のエアシリンダに特に限定されず、油圧シリンダのよ
うなその他の流体圧シリンダの他、モータアクチュエー
タのようにねじ棒を出入り運動に変換させるようなもの
でも良い。

【００２０】以上のように構成したチャック装置１によ
ると、次のようにして作動機械例えばロボットアーム２
側のチャック本体５にチャック部１０が装着され、ある
いは取外されて交換される。まず、チャック台２０の側
壁２１ａ、２１ｂにチャック爪１４ａ，１４ｂを開いた
姿勢でチャック部１０を支持させる。次に図２（図４の
（Ａ）も参照）に示すように、エアシリンダ２２により
チャック爪１１ａをロッド１５と共に押し、コイルスプ
リング１８を圧縮しつつチャック爪１１ｂとの間の間隔
を縮める。チャック爪１１ａはロッド１５に案内されて
同図の左方へ移動する。このとき、右側のチャック爪１
１ａの左側への移動によって、腕本体１２ａ（穴８ａ）
とチャック本体５側の連結ピン７ａとの連結が解除され
ている。そこで、ロボット２に取付けられたチャック本
体５の挾持部材６ａ，６ｂをアクチュエータ３の駆動に
よって開き、その状態のまま下降させ、固定ピン７ａ，
７ｂと穴８ａ，８ｂの中心線が一致したところで停止さ
せる。このとき、ロボットアーム２の中心は流体圧シリ
ンダ２２の働きによってある程度閉じられているチャッ
ク爪１１ａ，１１ｂの中心と一致する位置、即ち図１の
開状態よりも左側へ移動した位置（仮想線で示される位
置）に下降させられている。その後、図４の（Ｂ）に示
す如くロボットアーム２を右側の実線で示される位置へ
移動させて左側の腕本体１２ｂの穴８ｂとチャック本体
５の固定ピン７ｂとを嵌合させる。次に、ロボットアー
ム２の移動を停止し、その状態でエアシリンダ２２を後
退させる。チャック爪１１ａはコイルスプリング１８の
反撥力によってエアシリンダ２２の後退に伴って元の位
置へ復帰し、チャック本体５側の固定ピン７ａが穴８ａ
に挿入されてチャック爪１１ａとチャック本体５の挾持
部材６ａとの連結が完了する。これによってチャック部
１０のチャック爪１１ａ，１１ｂはチャック本体５の挾
持部材６ａ，６ｂに連結されてチャック装置１を構成す
る。そして、チャックアクチュエータ３の駆動により、
チャック本体５の挾持部材６ａ，６ｂが閉じられると
き、コイルスプリング１８を圧縮してチャック部１０の
チャック爪１１ａ，１１ｂが閉じられ、挾持部材６ａ，
６ｂが開かれるときコイルスプリング１８の弾発力によ
ってチャック爪１１ａ，１１ｂが押し開かれる。

【００２１】また、チャック部１０をロボットアーム２
側のチャック本体５から離脱させるには、上述の装着動
作の逆の動作によって行なわれる。即ち、チャック爪１
１ａ，１１ｂをいっぱいに拡げた状態のままロボットア
ーム２を着脱補助具１９上に移動させて両側壁２１ａ，
２１ｂ上にチャック部１０の腕本体１２ａ，１２ｂ部分
を支持させた後、流体圧シリンダ２２を作動させて右側
のチャック爪１１ａをロッド１５ごと左側へ押して右側
の連結ピン７ａと穴８ａとの嵌合を外し図２の実線の状
態にする。次いで、チャック本体５をロボットアーム２
ごと左側へ仮想線で示す位置まで移動させて左側の連結
ピン７ｂと穴８ｂとの嵌合も外す。そして、ロボットア
ーム２を上昇させてチャック本体５をチャック部１０か
ら切離す。チャック部１０は流体圧シリンダ２２によっ
てチャック爪１１ａ，１１ｂを若干閉じた状態のまま、
あるいは流体圧シリンダ２２のエアを抜いてチャック爪
１１ａ，１１ｂを拡げてから次の使用まで待機する。

【００２２】次に、着脱補助具１９の他の実施例を図５
の（Ａ）に示す。この着脱補助具は、チャック台２０の
両側壁２１ａ、２１ｂに一対のエアシリンダ２２，２２
を対向させて設置し、左右のチャック爪１１ａ，１１ｂ
を同時に押して閉じるようにしたものである。この場
合、エアシリンダ２２、２２を同時に動作させてチャッ
ク爪１１ａ，１１ｂを閉じた姿勢にすることができるの
で、図２に示す如くロボットアーム２をロッド１５と平
行に移動させて連結ピン７ｂを穴８ｂから抜き出さずに
連結手段９ａ，９ｂの着脱を簡易迅速に行うことが可能
となる。

【００２３】次に、着脱補助具の更に他の実施例を図５
の（Ｂ）に示す。この着脱補助具１９は、ワークＷを把
持していない状態でチャック爪１１ａ，１１ｂを一杯に
閉じたときの外幅よりもわずかに広い間隔をもって対峙
する側壁２６ａ，２６ｂを有する置台２５である。この
着脱補助具１９の場合は、ロボット２側のチャック本体
５に装着されたチャック部１０をチャックアクチュエー
タ３の駆動によって閉姿勢とした状態で両側壁２６ａ、
２６ｂの間にチャック爪１１ａ，１１ｂを挿入させた
後、アクチュエータ３を駆動してチャック本体５の挾持
部材６ａ，６ｂをいっぱいに開くと、チャック爪１１
ａ，１１ｂは側壁２６ａ，２６ｂによって開く方向への
動きが規制されているため、チャック本体５の挾持部材
６ａ，６ｂのみが開き、連結ピン７ａ，７ｂがチャック
爪１１ａ，１１ｂの穴８ａ，８ｂから外れる。そこで、
そのままロボットアーム２を上昇させることによってチ
ャック部１０が切離される。

【００２４】また、装着の場合、チャック部１０は閉姿
勢のまま着脱補助具１９に保持されているので、チャッ
ク本体５の挾持部材６ａ，６ｂを開いた状態のままロボ
ットアーム２を降下させ、チャック爪１１ａ，１１ｂの
両側に位置させてからチャック本体５の挾持部材６ａ，
６ｂをアクチュエータ３の働きによって閉じるだけでロ
ボットアーム２側のチャック本体５に装着して取り出す
ことができる。

【００２５】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例における連結手段９ａ，９ｂは、
固定ピン７ａ，７ｂと穴８ａ，８ｂとの嵌合によるもの
としたが、これに代えて図６の（Ａ）に示すようなあり
溝構造や図６の（Ｂ）に示すようなＴ溝構造等を採用す
ることも考えられる。

【００２６】更に、本実施例では圧縮コイルスプリング
１８によって内側からチャック爪１１ａ，１１ｂを押し
広げる外掴み構造としているが特にこれに限定されるも
のではなく、場合によっては他の付勢手段例えば引張り
スプリングでチャック爪１１ａ，１１ｂを引張って開く
外掴み構造としたり、チャック爪１１ａ，１１ｂを外側
から圧縮コイルスプリングによって付勢して閉じさせる
内掴み構造とするようにしても良い。内掴み構造のチャ
ック装置の場合、付勢手段１８によってチャック爪１１
ａ，１１ｂを閉じ、アクチュエータ３によってチャック
爪１１ａ，１１ｂを開くように設けられる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のチャック装置は、アクチュエータを内蔵しそれによっ
て開閉動するチャック本体と、チャック本体と同じ方向
に開閉可能でかつ付勢手段によってチャック爪を開く方
向あるいは閉じる方向に常時付勢されているチャック部
とに分離し、これらをチャック部の開閉動方向において
着脱可能とする連結手段によって連結し、ひとつの駆動
手段によりチャック爪部の装着・離脱と、チャック部に
よるワークの把持・解放との２動作を行うようにしたの
で、チャック部側は駆動用の作動流体や電気信号を受け
る必要がなく、これらの微妙な接続点を必要としないた
め耐久性、保守性、信頼性が著しく向上する。

【００２８】これに加えて、チャック部の開閉を拘束す
る着脱補助具を併用する場合、チャック本体側の開閉動
作によってのみ着脱操作が迅速かつ容易にできるので、
大きなワークに対し短時間で頻繁に交換を繰返して行う
作業にも十分に対応できる。

【００２９】

【産業上の利用可能性】本発明のチャック装置は、例え
ば３０秒間に１回程度の頻繁なチャック装置の交換が必
要で、かつワークも比較的大きなものを対象とし、更
に、加工機のローダとして使用する場合に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチャック装置の一実施例を示す一
部断面正面図である。

【図２】図１のチャック装置を着脱時の閉姿勢にした状
態を示す一部断面正面図である。

【図３】図１の側面図で、着脱補助具を除いて図示して
いる。

【図４】着脱補助具を利用したチャック交換動作を説明
するための模式図で、（Ａ）はチャック離脱状態、
（Ｂ）はチャック装着状態を夫々示す。

【図５】着脱補助具の他の実施例（Ａ）及び（Ｂ）と、
それを用いた場合の着脱動作の状況を説明するための模
式図である。

【図６】連結手段の他の実施例を示す説明図で、（Ａ）
はあり溝型、（Ｂ）はＴ溝型を示す。

【図７】従来のチャック装置の一例を示す要部縦断面図
で、（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は当該チャック装置の装
着過程を説明する。

【図８】従来のタレット式のチャック爪保持構造を示す
模式図である。

【符号の説明】

１ チャック装置 ２ 把持機構本体（ロボット） ３ 駆動手段（チャックアクチュエータ） ５ チャック本体 ６ａ，６ｂ 挾持部材 ７ａ，７ｂ 連結手段を構成する固定ピン ８ａ，８ｂ 穴 ９ａ，９ｂ 連結手段 １０ チャック部 １１ａ，１１ｂ チャック爪 １８ 付勢手段（コイルスプリング） １９ 着脱補助具 ２２ 着脱治具のアクチュエータ ２６ａ，２６ｂ 側壁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを把持するチャック部と、アクチ
   ュエータを備えこのアクチュエータによって前記チャッ
   ク爪部の開閉方向と同方向に開閉動作するチャック本体
   と、前記ワークを離す方向あるいは把持する方向に前記
   チャック部のチャック爪を付勢する付勢手段と、前記チ
   ャック本体に前記付勢手段の付勢方向と相対的に逆方向
   の移動が与えられたときに前記チャック本体と前記チャ
   ック部とを連結し前記付勢方向と相対的に同方向の移動
   が与えられたときには連結を解除する連結手段とから成
   ることを特徴とするチャック装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のチャック装置と、このチ
   ャック装置のチャック部の付勢方向への移動を規制する
   着脱補助具とから成ることを特徴とするチャック装置。