JPH10138018A - ワーク把持体着脱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャック等のワーク把持体を主軸先端などの
把持体装着部に着脱させるチャック着脱装置において、
自動化に寄与するところの大きな装置を得る。 【解決手段】 主軸２後端に、定位置旋回式のクランプ
シリンダ４３を回転クランプシリンダ４１として配置
し、そのピストンロッド５０にドローバー３８を介して
引込ブロックを連結し、チャック背面の係止部の係止爪
の内側に引込ブロックの引込爪を位置させた状態でクラ
ンプシリンダ４３のピストン４９をストロークさせてピ
ストンロッドを旋回して引込ブロックの引込爪を係止爪
と対向するクランプ位置に旋回させたのち、軸線方向に
移動してチャックをクランプするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワーク把持用の
チャックや、ワークを固定する治具を備えたパレットな
どのワーク把持体を、把持体装着部に着脱するワーク把
持体の着脱装置に関し、特に、引込爪通過部を有する係
止部を背面側に備えたワーク把持体を把持体装着部にク
ランプする装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記装置は、例えば、特開平２−１０９
６１３号に開示されている。これによれば、ワーク把持
体としてのチャックの背面にアダプタを取付け、そのア
ダプタには複数の爪を内面に円周方向に一定間隔で備え
た凹部が設けてあり、その爪と爪の間の引込爪通過部
に、主軸先端に設けたチャック取付装置側の把握爪を位
置させて、その把握爪が凹部の内側に位置するように、
チャックごとアダプタを軸方向に嵌め込み、手動操作に
よって把握爪が凹部の爪と対向するように両者を相対回
動させた後に、把握爪を軸方向に引き込んで主軸先端の
チャック取付装置にチャックを取付けるようにしてあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記構造のワーク把持
体（チャック）装着装置では、手動操作で把握爪が凹部
の爪と対向するように両者を相対回動させた後に、把握
爪を軸方向に引き込んでいるので、ロボットなどにより
チャックを自動搬送するようにしても、チャック取付装
置に無人で着脱するようにできず、自動化の妨げとなる
問題があった。本願の課題は、自動化に好適な、引込爪
通過部を有する係止部を背面側に備えたワーク把持体用
の着脱装置であって、把持体装着状態の維持機能（安全
装置）を有するワーク把持体の着脱装置を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願では、ワーク把持体
の着脱装置の引込爪作動用のアクチュエータとして、ピ
ストンストロークによって、ピストンロッドが一定の軸
方向位置でクランプ角度位置とアンクランプ角度位置と
の間で、殆ど軸方向移動することなく旋回し、クランプ
時には、アンクランプ角度位置からクランプ角度位置ま
で旋回した後、クランプ方向へピストンロッドが移動
し、アンクランプ時には、クランプ角度位置のまま、ア
ンクランプ方向へ移動した後に、殆ど軸方向移動を伴う
こと無くアンクランプ角度位置まで旋回する、いわゆる
定位置旋回式クランプシリンダを採用し、そのクランプ
シリンダの旋回、軸方向移動するピストンロッドに、ワ
ーク把持体クランプ用の引込爪を取り付け、しかもその
クランプシリンダには、圧流体によるシリンダのワーク
把持体に対するクランプ力が低下しても、クランプ状態
を維持するクランプ維持機構を設けた。

【０００５】

【発明の実施の形態】この発明は、引込爪を軸方向に移
動するように設けてあり、ワーク把持体背面に設けら
れ、引込爪通過部を有する係止部に対して、引込爪を引
込爪通過部と対応した角度位置で係止部の係止爪より軸
線方向内側に位置させ、その状態で引込爪と係止部とを
相対的に回動して引込爪と前記係止爪とを軸方向に係止
することなく対向させ、次いで、引込爪を軸方向に移動
することにより、別体のワーク把持体を把持体装着部に
クランプするワーク把持体着脱機構において、引込爪を
クランプシリンダのピストンロッドに連結し、そのクラ
ンプシリンダは、軸方向に移動するピストンに対してピ
ストンロッドが相対回動可能で、そのピストンロッド
は、ピストンストロークにより、引込爪が係止爪と対向
するクランプ角度位置と引込爪通過部と対向するアンク
ランプ角度位置との間で引込爪と係止爪とが軸方向に係
止すること無く旋回するようにしてあり、ワーク把持体
のクランプ時においては、引込爪がアンクランプ角度位
置からクランプ角度位置へ旋回した後に、引込爪をクラ
ンプ方向へ移動させ、また、ワーク把持体のアンクラン
プ時には、引込爪がクランプ角度位置にある状態でアン
クランプ方向へ移動した後、アンクランプ角度位置に旋
回するように構成し、更に、前記ピストンロッドを、ク
ランプ方向に向けて付勢するクランプ維持機構を備えて
成ることを特徴とする。

【０００６】クランプシリンダは、シリンダ本体とピス
トンロッドとの間に中空ピストンを摺動自在に嵌装し、
ピストンロッドに設けた案内溝に、ピストンと一体のピ
ンを係合し、中空ピストンとシリンダ本体の何れか一方
に設けた案内溝に他方に設けたピンを係合し、ピストン
ロッドに回転規制用の係止部を設け、その係止部に係合
する係合部をシリンダ本体に設け、案内溝の一方はアン
クランプ角度位置からクランプ角度位置に回転させる、
軸線に対して斜めの案内溝とし、他方の案内溝は、ピス
トンの回転を阻止する軸線方向の案内溝として、前記動
作を行うようになっている。また、ピストンロッドとシ
リンダ本体との間には、ピストンロッドをクランプ方向
に付勢するバネが設けてある。

【０００７】ワーク把持体はチャックであり、その装着
部としては、例えば工作機の回転主軸先端である。この
場合、回転主軸中心を通るドローバーの先端に引込爪を
設け、前記ドローバーを、主軸後端に接続した前記クラ
ンプシリンダのピストンロッドに連結し、そのクランプ
シリンダは、工作機本体に対して回動可能に支持された
回転クランプシリンダとなっており、前記主軸先端とチ
ャックとの間には、チャッククランプ時に両者を位置決
めするカップリングが設けられる。

【０００８】また、把持体装着部は固定ステーション、
例えばワーク把持体をチャックとしたときには、主軸か
ら離れた位置にあり、ワークを把持したチャックを主軸
との間で交換するチャック交換装置におけるチャックに
あらかじめワークを把持させるワーク着脱ステーション
とすることもできる。この場合、固定ステーションのベ
ースに設けたクランプシリンダのピストンロッド先端に
引込爪を設け、前記ベースとチャックとの間には、チャ
ッククランプ時に両者を位置決めするカップリングが設
けられる。上記カップリングは、ワーク把持体と把持体
装着部間を位置決めできるものであればよい。

【０００９】これらによれば、流体圧作動の定位置旋回
クランプシリンダのピストンロッドにワーク把持体用の
引込爪を一体に設けたので、把持体装着部において、ロ
ボットなどにより自動的に供給された別体のワーク把持
体を自動的にクランプし、また、アンクランプでき、自
動化に寄与するところが大きい。また、クランプ状態を
維持するクランプ維持機構をクランプシリンダに内装し
ているため、クランプシリンダに供給されている流体が
多少漏れて流体圧によるクランプ力が低下することがあ
っても、クランプ状態が維持されるために、ワーク把持
体が把持体装着部から落下したり、外れたりすることが
無く、安全である。

【００１０】

【実施例】以下、２つのチャックＣを主軸２位置とワー
ク着脱ステーション８５とに交互に位置させてチャック
Ｃを主軸２に自動装着するようにしたアーム旋回式のチ
ャック交換装置に本願発明を適用した例で説明する。図
１１において、主軸ヘッド１には、中空の主軸２が回動
自在に支持してある。主軸２は、主軸ヘッド１内蔵のモ
ータにより回転される。主軸ヘッド１の上面には、チャ
ック交換装置３が設けてある。このチャック交換装置３
は、ボデイ４にアーム軸５が旋回自在に支持されてい
る。アーム軸５の先端には、交換アーム６が設けてあ
り、交換アーム６の長手両端に夫々開閉シリンダ７によ
り開閉する一対の開閉アーム８が設けてある。開閉アー
ム８はチャックＣ外周の把持溝９７を把持する。ボデイ
４は案内レール９によってアーム軸線方向に案内され、
シリンダ１０により軸線方向に所定量前後移動するよう
になっている。アーム軸５は、ボデイ４内のギヤ列１１
を介して、旋回モータ１２により１８０度回転され、開
閉アーム８の位置、つまり、開閉アーム８に保持された
２つのチャックＣの位置を、主軸２と同軸となる位置
と、後述する、ボデイ４上方に設定されるワーク着脱ス
テーション８５のクランプシリンダ４３Ａのピストンロ
ッド５０と同軸となる位置との間で１８０度入れ替える
ようになっている。

【００１１】主軸２先端は、チャックＣを着脱するチャ
ック装着部となっている。図１に示すように、その主軸
２先端には、装着用アダプタ（ベース）１５が取付けて
ある。装着用アダプタ１５は、主軸２に取付板１６を介
して一体接続されている。装着用アダプタ１５には、環
状に多数の噛み合い歯１７ａを有するカップリング１７
が前方を向いて固着してある。装着用アダプタ１５に
は、図２に示すように、主軸２停止時において、斜め４
５度方向に、対称に１対の流体供給部１８ａ，１８ｂが
設けてある。それらの流体供給部１８ａ，１８ｂには、
夫々流体開閉弁２０ａ，２０ｂが設けてある。ここで
は、図２の左上の開閉弁２０ａが後述のチャックＣ内部
の爪操作シリンダ９０の前シリンダ室９５ａと連通し、
右下の流体開閉弁２０ｂが後シリンダ室９５ｂと連通す
るものである。各流体開閉弁２０ａ，２０ｂは同一構造
であるので、その一方２０ｂについて説明する。

【００１２】前壁に供給口２１を備えた中空の嵌入筒部
材２２が装着用アダプタ１５に液密に固定してあり、そ
の先端がアダプタ１５前面から突出している。嵌入筒部
材２２の中空孔２３は、前壁に近い部分が大径孔部２４
となっており、中空孔２３の後端は、ばね保持部材２５
が螺合されて塞がれている。ばね保持部材２５と前壁と
の間には、弁体２６が軸方向に移動可能に嵌装してあ
る。弁体頭部２７は前記大径孔部２４より小径であり、
その頭部２７には、供給口２１の縁部（前壁内側面）と
の間を塞ぐリング状のシール材２８が設けてある。頭部
２７からは、更に細径の突出軸２９が伸びており、その
先端が前壁の供給口２１から前方へ突出している。弁体
２６の中心には流体通路３０が設けられ、その流体通路
３０は頭部のすぐ後側位置で半径方向に方向を変えて大
径孔部２４に開口している。弁体２６とばね保持部材２
５との間にはばね３１が介在され、そのバネ力によって
弁体２６を前壁方向に付勢しており、弁体２６が軸方向
後方に押されない状態では、弁体２６のシール材２８が
前壁内側面と圧接して、供給口２１を塞ぐようになって
いる。弁体２６とばね保持部材２５のばね当接面との間
の中空孔２３の空間に連通する連通孔３２が、嵌入筒部
材２２の筒壁に設けてある。その連通孔２３は、嵌入筒
部材２２の外周と装着用アダプタ１５の間に形成された
環状流路３３、装着用アダプタ１５の流路３４、及び主
軸２と装着用アダプタ１５の間に介在された補助アダプ
タ３５の流路３６を介して後述の給排パイプ８３に連通
している。

【００１３】主軸２の中空孔３７には、ドローバー３８
が軸方向移動可能に挿通してあり、ドローバー３８の先
端には、引込ブロック３９が一体接続してある。引込ブ
ロック３９は図２に示すように、先端に４つの引込爪４
０を円周方向に等間隔で有している。尚、主軸２は、加
工終了時には、絶えずこの図２に示す角度位置、つま
り、左上に開閉弁２０ａが、右下に開閉弁２０ｂが位置
する角度位置で停止するように停止制御される。主軸２
後端には図３に示すように、回転クランプシリンダ４１
が設けてある。図３では、チャックをクランプした状態
を示す。回転クランプシリンダ４１において、ディスト
リビュータ本体４２内側に、クランプシリンダ４３が軸
受６９により回動自在に支持してある。クランプシリン
ダ４３は、いわゆる定位置旋回クランプシリンダであ
る。クランプシリンダ４３において、シリンダ本体４４
の前後をロッド側、ヘッド側エンドキャップ４５，４６
で塞いでシリンダ室を形成し、そのシリンダ室をピスト
ン４９により前後のシリンダ室４７，４８に区画してい
る。ピストン４９にはピストンロッド５０を相対回動自
在に嵌装してある。ピストンロッド５０はヘッド側に大
径部５１を有し、その大径部５１には、図４に示すよう
に２面幅部が係合部５２として形成してある。この２面
幅部が嵌合する２面幅部５３を有する係合孔５４がヘッ
ド側エンドキャップ４６に設けてある。ピストンロッド
５０は、ピストンロッド５０の前進端位置では係合部５
２が係合孔５４から抜け、大径部５１の後面５１ａが係
合孔５４の前面５４ａの僅かに前方に位置し、ピストン
ロッド５０が旋回可能となるようにしてある。

【００１４】シリンダ本体４４には、軸線と平行な案内
溝５６が設けてある。この案内溝５６には、ピストン４
９と一体で、半径方向外側に突出したピン５７が案内さ
れ、ピストン４９を回止めしている。ピストンロッド５
０外周にはピストンロッド５０の軸線に対して傾斜した
リード溝５８が設けてある。このリード溝５８には、ピ
ストン４９と一体で半径方向内側に突出したピン５９が
案内されている。ピストンロッド５０の後端部はヘッド
側エンドキャップ４６を貫通しており、後端部には付勢
リング６０が、スラストベアリング６０ａ、ワッシャ６
０ｂ，及びボルト６０ｃを介して相対回動可能に接続し
てある。付勢リング６０はヘッド側エンドキャップ４６
とそのエンドキャップ４６に固着された後蓋６１との間
で形成される移動空間６５内に軸方向移動可能に配置さ
れており、スタッド６２と案内孔６３の係合によりシリ
ンダ本体４４に対して回止めされている。付勢リング６
０とヘッド側エンドキャップ４６との間には、圧縮ばね
６４が介在してあり、この圧縮ばね６４により、ピスト
ンロッド５０を絶えず後ろ向き（つまり、クランプ方
向）に引っ張る、クランプ維持機構が構成される。エン
ドキャップ４６には、前記移動空間６５に開口する前後
方向の長溝６６が形成してあり、エンドキャップ４６外
周に軸方向移動自在に嵌装したピストンロッド５０の軸
方向位置検出リング６７に螺合した長いボルト６８が前
記長溝６６を通って前記付勢リング６０の外周壁に連結
してある。上記装着用アダプタ１５、ドローバー３８、
引込爪４０、クランプシリンダ４３、付勢リング６０及
び圧縮ばね６４等の要素は、チャックＣを主軸２に着脱
可能に装着するチャック着脱手段を構成している。

【００１５】シリンダ本体４４が嵌め込まれるディスト
リビュータ本体４２の内面孔には、軸受６９の間に６つ
の環状溝７０ａ〜７２ｂが設けてある。両側の２つはド
レン回収溝７０ａ，７０ｂである。残る４つの溝のう
ち、後側の２つは、クランプシリンダ４３の前後のシリ
ンダ室４７，４８へ流体を給排するための溝７１ａ，７
１ｂ、前側の２つは、前記装着用アダプタ１５の２つの
流体開閉弁２０ａ，２０ｂに流体を供給するための溝７
２ａ，７２ｂである。溝７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２
ｂは、ディストリビュータ本体４２外周に円周方向と軸
方向の位相を違えて、互いに干渉しないように設けた４
つの給排ポート７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂとそれ
ぞれ連通している。給排ポート７３ａ〜７４ｂは流体供
給源２０１と切換弁を介して接続されるが、特に給排ポ
ート７４ａ，７４ｂには、図示のように中立切換位置で
は、２つの負荷側ポートがタンクＴに通じる切換弁２０
０が接続してある。

【００１６】クランプシリンダ４３に給排する一対の環
状溝７１ａ，７１ｂの内、一方の環状溝７１ｂは、シリ
ンダ本体４４、ロッド側エンドキャップ４５に設けた流
路７４、及び、ピストンロッド５０とロッド側エンドキ
ャップ４５の間、シリンダ本体４４とロッド側エンドキ
ャップ４５間に設けた環状溝７５を介して、ピストンロ
ッド５０に内装した逆止弁７６に連通し、該逆止弁７６
を介して前側シリンダ室４７に流体が供給されるように
なっている。また、他方の環状溝７１ａは、シリンダ本
体４４とヘッド側エンドキャップ４６に設けた流路７７
を介して係合孔５４後側の後側シリンダ室４８に連通し
ている。ピストンロッド５０の先端には、コネクタ７８
を介して前記ドローバー３８の後端が回動不能に一体連
結してある。また、流体開閉弁２０ａ，２０ｂに流体を
給排するための一対の環状溝７２ａ，７２ｂは、夫々、
別々にシリンダ本体４４とロッド側エンドキャップ４５
に設けた流路７９を介して主軸２後端の取付アダプタ８
０に設けた流路８１に連通され、取付アダプタ８０の１
対の流路開口部８２には、夫々給排パイプ８３が連結さ
れ、それら２本の給排パイプ８３は、主軸中空孔３７と
ドローバー３８との間の空間に配置され、前記主軸２先
端の補助アダプタ３５の一対の流路３６に接続してあ
る。

【００１７】ドローバー３８つまり、ピストンロッド５
０と引込ブロック３９とは、引込ブロック３９の引込爪
４０が大径部５１の係合部５２に対して図４の位置関係
となるように取り付けてある。この実施例では、係合部
５２と係合孔５４が係合して、係合孔５４に対して図４
（ａ）の位置関係にあるとき、引込爪４０が後述のチャ
ックＣ背面の係止部１０２の係止爪１０４と軸方向に対
向する角度位置（すなわち、クランプ角度位置Ｐ１）と
なっている。そして、図３のように、ピストンロッド５
０がクランプ位置（このとき、図１０のようにチャック
Ｃの係止爪１０４を軸方向に引込んでチャックＣをクラ
ンプしている）にある状態から後側シリンダ室４８に流
体を供給すると、ピストンロッド５０と共にピストン４
９が前進し、ピストンロッド５０がその前進端まで移動
すると前記係合部５２と係合孔５４の係合が外れ、その
後、ピストン４９のみがピストンロッド５０に対してピ
ストン４９の前進端まで前進することで、リード溝５８
によりピストンロッド５０が旋回されて、ピストンロッ
ド５０の前進端位置（このとき、引込ブロック３９は、
後述のチャックＣの係止孔１０２内で、引込爪４０が係
止爪１０４と軸方向に係止しないアンクランプ状態であ
る）において、ピストンロッド５０が４５度旋回して引
込爪４０が、図４（ｂ）の角度位置（アンクランプ角度
位置Ｐ２）まで旋回し、また、ピストンロッド５０の前
進端で前側シリンダ室４７に流体を供給すると、ピスト
ンロッド５０は大径部５１の後面５１ａが係合孔５４の
前面５４ａに当接して後退できないために、その軸方向
位置において、リード溝５８により引込爪４０が、係止
爪１０４と軸方向に係止することなく、アンクランプ角
度位置Ｐ２からクランプ角度位置Ｐ１まで４５度旋回
し、クランプ角度位置Ｐ１となると、係合部５２が係合
孔５４と係合可能となり、ピストン４９がピストンロッ
ド５０の大径部５１を引掛けてクランプ方向へ後退する
ように構成してある。

【００１８】同様な定位置旋回シリンダが、ワーク着脱
ステーション８５にも、配置されている。図５に示すよ
うに、チャック交換装置３のボデイ４を跨ぐように主軸
ヘッド１と一体に設けたブラケット（ベース）８６に
は、クランプシリンダ４３Ａが、前後をエンドキャップ
４５，４６で塞いだシリンダ本体４４を回転不能に一体
固着してある。この定位置旋回シリンダ４３Ａは、ピス
トン４９の回止めの案内溝５６がピストン４９に設けて
ある点、及び、逆止弁を内蔵していない点、流体通路の
経路が、前述の回転クランプシリンダと異なっている
が、基本構造は、前記クランプシリンダと同じであり、
同等部分には、同一番号を付して説明を省略する。ピス
トンロッド５０先端に取り付けられる引込ブロック３９
の、係合部５２の２面幅部に対する引込爪４０の角度位
置が、前記同様であることはいうまでもない。ブラケッ
ト８６の前面は、チャック装着部になっており、そこに
は、装着用アダプタ１５Ａが固着してある。装着用アダ
プタ１５Ａは、主軸２先端に取り付けてあるそれと同じ
ように、環状のカップリング１７が前面に設けてある。
また、主軸２の装着用アダプタ１５と同じ位置関係で、
２つの流体給排部１８ａ，１８ｂが設けてあり、各流体
給排部１８ａ，１８ｂには、前記と同じ流体開閉弁２０
ａ，２０ｂが設けてある。１対の流体開閉弁２０ａ，２
０ｂの環状流路に連通する１対の流体ポート８７ａ，８
７ｂが、装着用アダプタ１５Ａに設けてある。これらの
流体ポート８７ａ，８７ｂは、前述の切換弁２００と同
じ切換弁（図示なし）を介して流体供給源と接続してあ
る。このワーク着脱ステーション８５の装着用アダプタ
１５Ａでは、主軸２に装着されていたチャックＣがチャ
ック交換装置３により１８０度旋回されて対向するため
に、図１２において左上の流体開閉弁２０ｂが爪操作シ
リンダ９０の後シリンダ室９５ｂと連通するものであ
り、右下の流体開閉弁２０ａが、前シリンダ室９５ａに
連通するものとなっている。

【００１９】次に、前記主軸２及び、ワーク着脱ステー
ション８５に着脱自在な交換用チャックＣについて説明
する。図１において、チャック本体９１に半径方向移動
自在に複数（３個）のマスタジョウ９２が案内され、マ
スタジョウ９２には把握爪９３が一体に連結されてい
る。チャック本体９１にはシリンダボデイ嵌装孔９４が
後方を解放して設けてある。シリンダボデイ嵌装孔９４
には後方を解放したシリンダ孔９５を有するシリンダボ
デイ９６が嵌め込まれ、チャック本体９１の後面には、
前記チャック交換装置３の開閉アーム８が把持する把持
溝９７を持っているクランプ部材９８が環状押え部材９
９と共にチャック本体９１に共締めされて、シリンダ孔
９５後端を塞ぎ、シリンダ室を形成している。クランプ
部材９８は後部が小径部１００となっており、その小径
部１００を囲んで、前記装着用アダプタ１５（１５Ａ）
のカップリング１７と噛み合う多数の歯を持つ環状カッ
プリング１０１が固着してある。前記小径部１００の中
心（チャック軸芯）には、前記引込爪４０と係脱する係
止部１０２（係止凹部）が設けてある。係止部１０２
は、内側が拡がった段付孔であり、その入口小径部に
は、図６に示すように、円周方向所定間隔で引込爪４０
が軸方向から通過できる引込爪通過部１０３が形成さ
れ、その通過部１０３の間が、引込爪４０と軸方向から
係脱可能な係止爪１０４となっている。図１１におい
て、チャック交換装置３の開閉アーム８には、チャック
Ｃが主軸２と同軸、及び、ワーク着脱ステーション８５
のクランプシリンダ４３Ａのピストンロッド５０と同軸
となったときに、アンクランプ角度位置Ｐ１にある引込
爪４０と引込爪通過部１０３とが対向する位置関係とな
るように、チャックＣが把持される。図１に示すチャッ
クＣの状態は、ワークＷを把握していないものであり、
ワークを把握するときには、爪操作シリンダ９０のピス
トン１０５が図１の位置から後退して、把握爪９３を半
径方向内側に移動させることは、いうまでもない。

【００２０】シリンダ室には、ピストン１０５が軸方向
移動可能に嵌装され、ピストン１０５と一体のピストン
ロッド１０６がシリンダボディ９６の前壁から前方へ突
出して爪操作シリンダ９０が構成され、そのピストンロ
ッド１０６に連結されたウエッジプランジャ１０７がマ
スタジョウ９２のウエッジ部１０８と係合している。チ
ャックＣ背面には、チャックＣが主軸２と同軸、及び、
ワーク着脱ステーション８５のクランプシリンダ４３Ａ
のピストンロッド５０と同軸となったときに、前記装着
用アダプタ１５（１５Ａ）の流体開閉弁２０ａ，２０ｂ
と軸線方向に対向する位置に、給排接続部１１０ａ，１
１０ｂが設けてある。従って、給排接続部１１０ａ，１
１０ｂは、図６に示すように、チャックＣの背面から見
ると、斜左下４５度と右上４５度方向である。各給排接
続部１１０ａ，１１０ｂには流体カプラ１１１ａ，１１
１ｂが設けてある。各流体カプラ１１１ａ，１１１ｂに
おいて、前記開閉弁２０ａ，２０ｂの嵌入筒部材２２先
端が嵌入する嵌入孔１１２を有する中空スリーブ１１３
が環状押え部材９９とクランプ部材９８の間に挾持固定
してある。中空スリーブ１１３の前側には、吸引室１１
４が設けてある。その吸引室１１４には、吸引ピストン
１１５が所定ストローク移動可能に嵌装され、吸引ピス
トン１１５と一体のピストンロッド１１６が中空スリー
ブ１１３の嵌入孔１１２にＯリングにより液密に移動可
能に嵌入してある。

【００２１】吸引ピストン１１５はばね１１７により背
面方向へ付勢され、中空スリーブ１１３により飛び出し
を阻止されている。チャック本体９１とクランプ部材９
８との間に、押し軸部材１１８が挾持され、押し軸部材
１１８からは、吸引室１１４を経て、吸引ピストン１１
５の中心を貫通した押し軸１１９が一体に背面に向けて
突出されている。吸引ピストン１１５の先端部は、開閉
弁２０ａ，２０ｂの供給口２１と対向する供給口１２０
となっている。吸引ピストン１１５には、吸引室１１４
と供給口１２０とを連通する細径の連通路１２１が設け
てある。押し軸部材１１８には、吸引室１１４と連通す
る流体通路１２２が形成してあり、その流体通路１２２
は、チャック本体９１内の流体通路１２３と連通してい
る。各流体通路１２３の途中にはそれぞれ逆止弁１２４
が介在され、図６において右上の給排接続部１１０ａ
は、前記爪操作シリンダ９０の前側シリンダ室９５ａと
連通し、左下の給排接続部１１０ｂは後側シリンダ室９
５ｂと連通している。そして、装着用アダプタ１５，１
５ＡにチャックＣが完全に装着されたときには、押し軸
１１９により開閉弁２０ａ（２０ｂ）の弁体２６が開い
て、チャックＣ側の流体回路が装着用アダプタ１５（１
５Ａ）側の流体回路と連通する一方、開閉弁２０ａ（２
０ｂ）の嵌入筒部材２２が吸引ピストン１１５を所定ス
トローク押した状態とし、装着用アダプタ１５（１５
Ａ）からチャックＣが離れるときには、嵌入筒部材２２
がいまだ嵌入孔１１２に入り込んでいる離脱途中の時点
で弁体２６が閉じ、しかし、このとき、吸引ピストン１
１５は開閉弁２０ａ（２０ｂ）の嵌入筒部材２２により
押されていて、開閉弁方向へ移動できるストロークが残
るようにしてある。前記連通路１２１は、逆止弁１２４
から連通路１２１までの油量や粘性などを考慮して、後
述するように、油を吸い込んだ後に連通路断面に作用す
る大気圧により逆止弁１２４から連通路１２１までの油
が漏れないような孔径に設定してある。

【００２２】爪操作シリンダ９０の前後シリンダ室９５
ａ，９５ｂには、夫々アキュムレータ１３０が接続して
ある。アキュムレータ１３０は、図７に示すように、チ
ャック本体９１の軸方向に設けた嵌入孔１３１に後方を
開放したチューブ１３２を液密に嵌め込み、そのチュー
ブ１３２は、クランプ部材９８により抑えられている。
チューブ１３２の内側に設けた段付孔の大径孔１３３
に、大径の第１の圧力維持ピストン１３４を移動自在に
嵌装し、第１の圧力維持ピストン１３４は、前端の鍔部
１３５とクランプ部材９８との間に介装されたばね１３
６で前方へ付勢され、段付孔の段部１３７で移動規制さ
れている。その圧力維持ピストン１３４の有底中心孔１
３８に小径の第２の圧力維持ピストン１３９を軸方向移
動自在に案内している。圧力維持ピストン１３９の長手
途中は、大径の圧力維持ピストン１３４と当接可能な当
接フランジ１４０が一体に設けてある。圧力維持ピスト
ン１３９の先端は、チューブ１３２先端から蓄圧室１４
１に突出している。有底中心孔１３８の底部と圧力維持
ピストン１３９との間のばね１４２により、圧力維持ピ
ストン１３９が前方に付勢してある。内、外側のばね１
４２，１３６は、軸線方向位置が重なるように配置して
あり、圧力維持ピストン１３９のばね１４２のばね力よ
り、圧力維持ピストン１３４のばね１３６のばね力が大
きくしてある。前（後）シリンダ室９５ａ（９５ｂ）に
供給された流体は、チューブ１３２と嵌入孔１３１との
間の流体通路１４３を介して蓄圧室１４１へ流れ込み、
まず、圧力維持ピストン１３９をばね１４２をたわめな
がら押し下げ、当接フランジ１４０が鍔部１３５に当接
すると、その後は、ばね１３６をたわめつつ圧力維持ピ
ストン１３４を押し下げ、それらのばね力で流体圧力を
維持するようにしてある。この構成では、２つのばね１
３６，１４２が軸線方向位置を重ねて配置されているた
めに、アキュムレータ１３０の軸線方向長さを短くでき
る。

【００２３】チャック交換装置３の交換アーム６がシリ
ンダ１０の作用で前進端位置に前進し、その状態で旋回
モータ１２により１８０度旋回して、上下のチャック位
置を入れ替えたタイミング（図１１）から説明する。チ
ャックＣには、内蔵の逆止弁１２４及び、アキュムレー
タ１３０により内部ヘ供給された流体圧が維持されて、
爪操作シリンダ９０によりワークＷが把持されているも
のとする。主軸２後端の回転クランプシリンダ４１も、
ワーク着脱ステーション８５のクランプシリンダ４３Ａ
も、ピストン４９、ピストンロッド５０共に前進端位置
にあって、係合部５２は係合孔５４から外れ、リード溝
５８の作用により、主軸２及び、ワーク着脱ステーショ
ン８５の引込ブロック３９の引込爪４０は、図２，図４
（ｂ）に示すアンクランプ角度位置Ｐ２にある。また主
軸２は、装着用アダプタ１５が図２のように左上に爪操
作シリンダ９０の前シリンダ室９５ａに連通する開閉弁
２０ａが位置し、右下に爪操作シリンダ９０の後シリン
ダ室９５ｂに連通する開閉弁２０ｂが位置する状態で停
止され、各流体開閉弁２０ａ，２０ｂは閉じている。

【００２４】シリンダ１０が作用して、交換アーム６が
軸線方向に後退し、上下のチャックＣは、夫々主軸２軸
線と、クランプシリンダ４３Ａの軸線上を後退し、夫々
の背面のカップリング１０１が、対向した装着用アダプ
タ１５（１５Ａ）のカップリング１７と係合する。これ
と同時に、アンクランプ角度位置Ｐ２の引込ブロック３
９の引込爪４０は、チャックＣ背面の引込爪通過部１０
３を通って、係止部１０２の内側に入り込むが、係止爪
１０４とは、円周方向にも、軸方向に離れていて、アン
クランプ状態にある（図９）。開閉弁２０ａ，２０ｂ
は、カップリング１０１，１７が完全に噛み合うまでの
過程で、嵌入筒部材２２が嵌入孔１１２に嵌まり込ん
で、筒部先頭が吸引ピストン１１５を押すと共に、押し
軸１１９が弁体２６を開く（図８（ａ））。この時点で
は、圧油が爪操作シリンダ９０に供給されていないの
で、爪操作シリンダ９０は、内蔵の逆止弁１２４の作用
で、ワークＷを把持した状態を維持している。次いで、
クランプシリンダ４３，４３Ａの前シリンダ室４７に圧
油を供給する。すると、ピストン４９が前進端から案内
溝５６とピン５７との係合によりまっすぐ後退し、一
方、ピストン４９の大径部５１の後端面５１ａが係合孔
５４の前端面５４ａと当接することで、リード溝５８と
ピン５９との係合によりピストンロッド５０が軸方向に
後退移動することなくアンクランプ角度位置Ｐ２からク
ランプ角度位置Ｐ１に旋回する。

【００２５】旋回により、引込爪４０がクランプ角度位
置Ｐ１に到るタイミングでピストン４９の後端面がピス
トンロッド５０の大径部５１の前端面と当接すると共
に、係合部５２の２面幅部が係合孔５３の２面幅部に一
致し（図４（ａ））、さらにピストン４９の後退移動に
より、ピストン４９とピストンロッド５０は互いに回転
することなく一体に後退し、これにより、引込爪４０は
チャックＣの係合部の係止爪１０４と対向した状態で軸
方向に後退し、係止爪１０４を強く引込み、チャックＣ
を主軸２、及び、ワーク着脱ステーション８５の着脱用
アダプタに装着する（図１０）。その後、万一、主軸２
後端のクランプシリンダ４３では、給排ポート７３ｂの
外側で圧油の供給が絶たれた場合でも、主軸２後端のク
ランプシリンダ４３の前シリンダ室４７への圧油は、内
蔵の逆止弁７６で内部圧力が維持され、チャックＣの主
軸２へのクランプ状態は維持されたままである。長期の
休日などで、チャックＣを主軸２などに装着したまま長
時間放置されるとき、クランプシリンダ４３，４３Ａ内
の流体圧力が低下する恐れがあるが、ばね６４でピスト
ンロッド５０をクランプ方向に絶えず引き込んでいるの
で、そのばね力でチャッククランプ状態が維持され、チ
ャックＣが装着用アダプタ１５（１５Ａ）から外れた
り、落下したりする事故が防止でき、安全である。

【００２６】こうして、主軸２にチャックＣが装着され
ると、チャックＣの爪操作シリンダ９０のワーク把握動
作に対応する、回転クランプシリンダ４１の給排ポート
７４ａから圧油を供給する。すると、回転クランプシリ
ンダ４１の、対応する流体通路７９、給排パイプ８３、
装着用アダプタ１５の流路３４、開閉弁２０ａ、連通路
１２１、吸引室１１４、逆止弁１２４を介して、流体が
爪操作シリンダ９０の前側シリンダ室９５ａへ供給さ
れ、チャックＣの把握爪９３が把握方向（半径方向内
側）に移動し、ワークＷを増し締めする。この時、流体
が排出される後側シリンダ室９５ｂにつながる逆止弁１
２４は、供給されてくる流体のパイロット圧により開く
ことはいうまでもない。次いで、チャック交換装置３
の、主軸２側に対応している開閉アーム８が開かれ、チ
ャックＣには、流体供給源２０１から流体を供給したま
ま、主軸２が回転され、ワークＷを加工する。このよう
に、加工中にも、チャックＣ内部の爪操作シリンダ９０
に流体を供給し続けることができるため、内部の逆止弁
１２４で流体圧を保持するのみで加工する場合に比べ、
ワーク把握力が確実に維持され、安全である。

【００２７】一方、ワーク着脱ステーション８５に固定
されたチャックＣでは、爪操作シリンダ９０の後シリン
ダ室９５ｂにつながる給排ポートから圧油を供給する。
これにより開閉弁２０ｂ、連通路１２１、吸引室１１
４、逆止弁１２４を経て、爪操作シリンダ９０の後シリ
ンダ室９５ｂに圧流体が供給され、ウエッジプランジャ
１０７が前進して、ジョウ９３が開き、ワークＷを解放
する。その後、ワークＷを未加工のものと交換し、爪操
作シリンダ９０の前シリンダ室９５ａに圧流体を供給
し、プランジャ１０７を後退して、ワークＷを把持す
る。把持後、図示しない切換弁により、圧流体はチャッ
クＣ切離しのために供給停止されると共に、チャックＣ
内部の２つの逆止弁１２４から流体供給源側の流路は、
内圧がなくなるようにタンクと連通される。しかし、チ
ャックＣでは、その内部の逆止弁１２４により供給圧が
維持されるので、ワークＷを把持したままである。逆止
弁１２４からの多少の漏れがあっても、内蔵のアキュム
レータ１３０により圧流体が補充されるので、圧力が長
期に亘って維持され安全である。

【００２８】こうしてワーク着脱ステーション８５のチ
ャックＣでのワーク取替えと、主軸２側のチャックＣで
の加工が完了すると、主軸２は、再び図２の位置関係に
回転停止され、切換弁２００を中央位置に切り換えてチ
ャックＣ内への流体供給を止めると共に、逆止弁１２４
から切換弁２００に到る流路をタンクＴにつなぎ、その
流路の内圧をなくす。その状態で開閉アーム８が保持溝
９７を把持し、次いで、上下のクランプシリンダ４３，
４３Ａのピストン４９がクランプ位置（図３，５の状
態）から前進する。これにより、各引込爪４０はクラン
プ角度位置Ｐ１を保ったまま、係合孔５４から係合部５
２が外れるまで前進すると、ピストンロッド５０が前進
端に位置し、引込爪４０が係止爪１０４から離れてチャ
ックＣをアンクランプし、そのピストンロッド５０の前
進端位置において、さらにピストン４９がピストンロッ
ド５０に対して前進することで、ピストンロッド５０が
リード溝５８により旋回し、先端の引込爪４０が、クラ
ンプ角度位置Ｐ１からアンクランプ角度位置Ｐ２まで旋
回する。

【００２９】次に、シリンダ１０が作動してボデイ４が
前進すると、チャックＣが前進されて、引込爪４０がチ
ャックＣ側の引込爪通過部１０３を通って、図１の状態
になる。このようにチャックＣを着脱用アダプタ１５
（１５Ａ）から引き離す途中において、図８（ｂ）に示
すように、開閉弁２０ａ，２０ｂの弁体２６が閉じる。
しかし、このときには、吸引ピストン１１５は、嵌入筒
部材２２の先端にいまだ押されていて、吸引ピストン１
１５の開閉弁方向には、さらにストロークＳが残ってい
る。そして、弁体２６が閉じたときには、開閉弁２０
ａ，２０ｂの供給口２１及び、吸引ピストン１１５の供
給口１２０、連通孔１２１、吸引室１１４から逆止弁１
２４に到る管路には、流体が充満している（勿論、逆止
弁１２４から爪操作シリンダ９０までの管路には、圧流
体が閉じ込められている）。

【００３０】そして、この状態から、さらにチャックＣ
が前進されると、嵌入筒部材２２が嵌入孔１１２から抜
け出るまでに、ばね１１７力によって、吸引ピストン１
１５が開閉弁方向に残ったストロークＳだけ移動し、吸
引室１１４には負圧が発生する。その後に、嵌入筒部材
２２が嵌入孔１１２のシール部分から外れて大気圧が作
用し始めると、前記負圧によって、供給口２１，１２０
にあった残存流体が連通孔１２１から逆止弁１２４方向
へ吸い込まれ、吸い込まれた流体の液端面が概ね連通孔
１２１内に位置し、チャックＣ内において逆止弁１２４
で一端を塞がれた流路に大気圧により保持された状態と
なるので、開閉弁２０ｂとカプラ１１１ｂとが完全に離
れても、それらの供給口２１，１２０には、外側に滴下
する残存流体が殆どなくなり、チャックＣを着脱して、
流体回路を断続するものであっても、その連結部で流体
回路から外側に漏れる漏れ流体の量を大幅に減らすこと
ができ、周囲環境を汚すことがないばかりか、流体回路
から失われる作動流体の量を少なくできる。尚、主軸２
にチャックＣをクランプした状態で、ワークを開放した
いときには、前記と逆に爪操作シリンダ９０を動作する
ように、流体を供給すればよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本願発明では、定位置旋
回シリンダのピストンロッドに、ワーク把持体用の引込
爪を取り付け、把持体クランプ時には、圧流体の給排に
より、引込爪がチャック背面の係止部の係止爪の軸方向
内側位置にある軸線方向位置で、引込爪が係止部の引込
爪通過部と対向するアンクランプ角度位置から係止部の
係止爪と対向するクランプ角度位置まで旋回した後にク
ランプ方向へ移動し、アンクランプ時には、引込爪がク
ランプ角度位置のまま、アンクランプ方向へ移動した後
に、アンクランプ角度位置まで旋回するようにしたの
で、把持体装着部において、ロボットなどにより自動的
に供給された別体のチャックなどのワーク把持体を、自
動的にクランプし、また、アンクランプでき、自動化に
寄与するところが大きい。また、クランプ状態を維持す
るクランプ維持機構をクランプシリンダに内装している
ため、クランプシリンダに供給されている流体が多少漏
れてクランプ力が低下することがあっても、クランプ状
態が維持されるために、ワーク把持体が把持体装着部か
ら落下したり、外れたりすることが無く、安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】主軸先端と、チャックの断面図である。

【図２】チャックアンクランプ状態にある主軸先端の着
脱用アダプタ正面図である。

【図３】チャッククランプ状態にある回転クランプシリ
ンダの断面図である。

【図４】ピストンロッドの係合部と、引込爪の関係を示
す図であり、（ａ）はクランプ状態、（ｂ）はアンクラ
ンプ状態を示す。

【図５】チャッククランプ状態にあるワーク着脱ステー
ションのクランプシリンダ断面図である。

【図６】チャック背面図である。

【図７】アキュムレータ断面図である。

【図８】流体開閉弁と流体カプラとの結合状態の説明図
である。

【図９】チャックアンクランプ状態の引込爪と係止爪と
の関係を示す図である。

【図１０】クランプ状態の引込爪と係止爪との関係を示
す図である。

【図１１】本願発明を実施したチャック交換装置の側面
図である。

【図１２】図１１の正面図である。

【符号の説明】

２ 主軸 １７ カップリング ３８ ドローバー ４０ 引込爪 ４３ クランプシリンダ ４９ ピストン ５０ ピストンロッド ５６ 案内溝 ５７ ピン ５８ リード溝 ５９ ピン ６４ 圧縮ばね ８５ ワーク着脱ステーション ８６ ブラケット １０１ カップリング １０２ 係止部 １０３ 引込爪通過部 １０４ 係止爪 Ｃ チャック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 引込爪を軸方向に移動するように設けて
   あり、ワーク把持体背面に設けられ、引込爪通過部を有
   する係止部に対して、引込爪を引込爪通過部と対応した
   角度位置で係止部の係止爪より軸線方向内側に位置さ
   せ、その状態で引込爪と係止部とを相対的に回動して引
   込爪と前記係止爪とを軸方向に係止することなく対向さ
   せ、次いで、引込爪を軸方向に移動することにより、別
   体のワーク把持体を把持体装着部にクランプするワーク
   把持体着脱機構において、引込爪をクランプシリンダの
   ピストンロッドに連結し、そのクランプシリンダは、軸
   方向に移動するピストンに対してピストンロッドが相対
   回動可能で、そのピストンロッドは、ピストンストロー
   クにより、引込爪が係止爪と対向するクランプ角度位置
   と引込爪通過部と対向するアンクランプ角度位置との間
   で引込爪と係止爪とが軸方向に係止すること無く旋回す
   るようにしてあり、ワーク把持体のクランプ時において
   は、引込爪がアンクランプ角度位置からクランプ角度位
   置へ旋回した後に、引込爪をクランプ方向へ移動させ、
   また、ワーク把持体のアンクランプ時には、引込爪がク
   ランプ角度位置にある状態でアンクランプ方向へ移動し
   た後、アンクランプ角度位置に旋回するように構成し、
   更に、前記ピストンロッドを、クランプ方向に向けて付
   勢するクランプ維持機構を備えて成ることを特徴とする
   ワーク把持体着脱装置。
2. 【請求項２】 ワーク把持体はチャックであり、把持体
   装着部は工作機の回転主軸先端であって、回転主軸中心
   を通るドローバーの先端に引込爪を設け、前記ドローバ
   ーを、主軸後端に接続した前記クランプシリンダのピス
   トンロッドに連結し、そのクランプシリンダは、工作機
   本体に対して回動可能に支持された回転クランプシリン
   ダとなっており、前記主軸先端とチャックとの間には、
   チャッククランプ時に両者を位置決めするカップリング
   を設けたことを特徴とする請求項１記載のワーク把持体
   着脱装置。
3. 【請求項３】 把持体装着部は固定ステーションであ
   り、固定ステーションのベースに設けたクランプシリン
   ダのピストンロッド先端に引込爪を設け、前記ベースと
   ワーク把持体との間には、ワーク把持体のクランプ時に
   両者を位置決めするカップリングを設けたことを特徴と
   する請求項１記載のワーク把持体着脱装置。