WO2016072209A1 - チャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置 - Google Patents

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WO2016072209A1
WO2016072209A1 PCT/JP2015/078628 JP2015078628W WO2016072209A1 WO 2016072209 A1 WO2016072209 A1 WO 2016072209A1 JP 2015078628 W JP2015078628 W JP 2015078628W WO 2016072209 A1 WO2016072209 A1 WO 2016072209A1
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chuck
groove
workpiece
actuator
claw
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PCT/JP2015/078628
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English (en)
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Inventor
中村　陽一
Original Assignee
村田機械株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06—Work-clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members

Definitions

  • the present invention relates to a chuck device, a work holding method, and a loader device.
  • a chuck device provided in a loader device or the like for example, a configuration is known in which a plurality of chuck claws are arranged at equal intervals around a central axis, and each chuck claw opens and closes in the radial direction to grip and release a workpiece.
  • a chuck device for example, an air cylinder mechanism is used as a drive source for opening and closing the chuck claws.
  • the stroke when opening and closing the chuck pawl is constant. Therefore, for example, a workpiece having a small diameter or a workpiece having a large diameter requires a certain time to grip and release the workpiece. Therefore, for example, when a slight processing is performed on a workpiece with a small diameter by a machine tool equipped with a loader having the chuck device described above, the time required for gripping and releasing the workpiece becomes longer than the time required for processing. As a result, the cycle time of the entire processing becomes longer.
  • an object of the present invention is to provide a chuck device, a workpiece holding method, and a loader device that can reduce the time required for gripping and releasing a workpiece.
  • the chuck device includes a claw support base in which a plurality of guide grooves extending in the radial direction around the central axis are formed, and arranged in a line around the axis of the central axis.
  • the chuck claw opening and closing mechanism moves each chuck claw to an arbitrary standby position on a guide groove
  • the controller further includes a control device for controlling the chuck pawl opening / closing mechanism, and the control device operates the first actuator so that each chuck pawl moves to a standby position corresponding to the diameter of the workpiece on the guide groove and stands by. Thereafter, each chuck claw may be caused to grip the work by operating the second actuator so that each chuck claw moves along the guide groove from the standby position toward the work by a minute distance.
  • the chuck pawl opening / closing mechanism further includes a groove cam having a spiral groove
  • the first actuator is a rotary motor that rotates the groove cam around the central axis
  • each chuck pawl has a spiral groove.
  • the chuck claws may be arranged so as to be slidably engaged with each other and to move along the guide groove while sliding in the spiral groove during rotation.
  • the second actuator has a drive source for moving the groove cam in the axial direction of the central axis, and each chuck claw is formed with a tapered portion as an engaging portion with the spiral groove, and the tapered portion is the groove cam.
  • each chuck claw is formed with a tapered portion as an engaging portion with the spiral groove, and the tapered portion is the groove cam.
  • the drive source may be a pneumatic cylinder that applies air pressure in the axial direction to the groove cam.
  • the second actuator may include an elastic member that pulls back the groove cam in the axial direction when the air pressure in the axial direction is released to the atmosphere with respect to the groove cam.
  • the workpiece holding method includes a claw support base in which a plurality of guide grooves extending in the radial direction centered on the central axis, and a claw support base arranged around the axis of the central axis, each having a diameter along the guide groove.
  • a chuck device comprising a plurality of chuck claws that open and close in a direction to grip a workpiece and a chuck claw opening and closing mechanism that opens and closes each chuck claw
  • an electric type provided in the chuck claw opening and closing mechanism
  • a step of moving each chuck claw to a standby position corresponding to the workpiece diameter on the guide groove by the first actuator and waiting, and a second actuator provided in the chuck claw opening / closing mechanism causes each chuck claw to move to the guide groove. And gripping the workpiece by moving a minute distance from the standby position toward the workpiece along the line.
  • a loader device is a loader device that holds and conveys a workpiece by a chuck device, and includes the above-described chuck device as the chuck device.
  • the operation of moving each chuck claw to an arbitrary standby position on the guide groove is performed by the first electric actuator, and each chuck claw is moved by a minute distance along the guide groove. Therefore, the workpiece can be gripped in a short time while preventing the chuck opening / closing mechanism from becoming large. Thereby, the time required for gripping and releasing the workpiece can be shortened.
  • a control device for controlling the chuck pawl opening / closing mechanism is further included, and after the control device operates the first actuator so that each chuck pawl moves to a standby position corresponding to the workpiece diameter on the guide groove and waits.
  • the control device operates the second actuator so that each chuck claw moves along the guide groove from the standby position toward the workpiece, so that each chuck claw grips the workpiece. Since the chuck claw is moved to the standby position corresponding to the workpiece diameter by the actuator, the workpiece can be gripped in a short time regardless of the workpiece diameter.
  • the chuck pawl opening / closing mechanism further includes a groove cam having a spiral groove
  • the first actuator is a rotary motor that rotates the groove cam around the central axis, and each chuck pawl is slidable in the spiral groove. If the groove cam is arranged so that each chuck pawl moves along the guide groove while rotating in the spiral groove during rotation, the groove cam is simply rotated. Since the chuck pawl can be moved along the guide groove with a simple configuration, it is possible to prevent the first actuator from becoming large.
  • the second actuator has a drive source for moving the groove cam in the axial direction of the central axis, and the engaging portion with the spiral groove is formed as a tapered portion in each chuck claw, and the groove cam moves in the axial direction.
  • the chuck pawl can be moved in the radial direction together with the taper portion by moving the groove cam in the axial direction.
  • the drive source is a pneumatic cylinder that applies air pressure in the axial direction to the groove cam
  • the stroke of the pneumatic cylinder is shortened, so that the workpiece can be gripped in a short time.
  • the second actuator has an elastic member that pulls back the groove cam in the axial direction when the air pressure in the axial direction is released to the groove cam, the workpiece is gripped by releasing the air pressure to the atmosphere. Can be opened. Thereby, the time required for releasing the workpiece can be shortened.
  • the gripping force can be applied to the workpiece by the second actuator after the chuck pawl is moved to the standby position corresponding to the workpiece diameter by the first actuator. Therefore, the workpiece can be gripped in a short time regardless of the workpiece diameter.
  • the chuck device includes the above-described chuck device capable of shortening the time required for gripping and releasing the workpiece, so that the time required for conveying the workpiece can be shortened.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of the chuck device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a perspective view showing an example in which the chuck device 100 is cut along the cutting plane L shown in FIG.
  • FIG. 2 is a view showing a cross section of the chuck device 100 along the cut surface L.
  • the chuck device 100 includes a claw support 10, a chuck claw 20, a chuck claw opening / closing mechanism 30, and a control device 60.
  • the chuck device 100 grips the workpiece W with the chuck claws 20.
  • a central axis AX is set in the chuck device 100.
  • an axis that coincides with the central axis of the workpiece W when the workpiece W having a cylindrical outer peripheral surface is gripped will be described as the central axis AX of the chuck device 100.
  • the claw support base 10 includes a first substrate 11, a second substrate 12, and a plurality of column portions 13.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 are disposed to face the axial direction D2 of the central axis AX.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 are arranged substantially in parallel with an interval by the column portion 13.
  • the first substrate 11 has guide grooves 11a penetrating the front and back.
  • the guide groove 11 a is a groove for guiding the chuck claw 20.
  • the guide groove 11a is formed along the radial direction D1 centered on the central axis AX.
  • a plurality of guide grooves 11a are arranged around the center axis AX.
  • the guide grooves 11a are arranged at equal intervals around the axis of the central axis AX.
  • the three guide grooves 11a are formed radially about the central axis AX.
  • an opening 11 b is formed in the central portion of the first substrate 11. From the opening part 11b, the front-end
  • a plurality of chuck claws 20 are arranged around the axis of the central axis AX.
  • the plurality of chuck claws 20 are provided to be movable in the radial direction D1 along the guide groove 11a.
  • the plurality of chuck claws 20 are brought into contact with the outer peripheral surface of the workpiece W by moving inward in the radial direction D1, thereby gripping the workpiece W.
  • the chuck claw 20 has a gripping member 21 and an engaging portion 22.
  • the grip member 21 is guided by the guide groove 11a and moves along the radial direction D1.
  • a recess 21 a is formed at the end of the grip member 21 on the second substrate 12 side.
  • the engaging portion 22 is engaged with a spiral groove 43a described later.
  • the engaging portion 22 has a base portion 22a and a tapered portion 22b.
  • the base 22a is inserted into the recess 21a.
  • the tapered portion 22b has a tip portion inserted into the spiral groove 43a and is slidably engaged with the spiral groove 43a.
  • the chuck opening / closing mechanism 30 moves the plurality of chuck claws 20 in the radial direction D ⁇ b> 1 under the control of the control device 60.
  • the chuck opening / closing mechanism 30 includes a first actuator 40 and a second actuator 50.
  • the first actuator 40 includes an electric motor 41, a gear 42, and a groove cam 43.
  • the motor 41 is disposed in a space between the first substrate 11 and the second substrate 12, and is supported by the second substrate 12, for example.
  • As the motor 41 for example, a stepping motor or the like is used.
  • the gear 42 is attached to the output shaft 41 a of the motor 41.
  • the gear 42 can transmit the rotation of the output shaft 41 a to the groove cam 43.
  • the groove cam 43 is formed in a disk shape, for example.
  • the groove cam 43 is provided to be rotatable around the center axis AX.
  • the groove cam 43 has a gear 43d disposed coaxially with the central axis AX.
  • the gear 43d is meshed with the gear 42.
  • the output shaft 41a of the motor 41 rotates, the rotation of the output shaft 41a is transmitted to the gear 43d via the gear 42.
  • the groove cam 43 rotates around the axis of the central axis AX.
  • FIG. 3A is a view when the groove cam 43 is viewed from the first substrate 11 side.
  • FIG. 3B shows a state where the groove cam 43 is rotated around the axis of the central axis AX from the state shown in FIG.
  • the spiral grooves 43a are arranged side by side around the axis of the central axis AX by the number corresponding to the number of chuck claws 20.
  • the engagement portion 22 (taper 22b) of one chuck claw 20 is inserted into one spiral groove 43a.
  • Each spiral groove 43a is arranged, for example, along a Bernoulli spiral, and is formed counterclockwise from the outside to the central axis AX.
  • the spiral groove 43a rotates counterclockwise. Therefore, a portion of the spiral groove 43a that overlaps the guide groove 11a when viewed in the axial direction of the central axis AX moves to the outside in the radial direction D1. Thereby, the taper part 22b is pushed by the inner wall surface (inner groove wall 43c) in the radial direction D1 among the wall surfaces defining the spiral groove 43a, and is pushed outward in the radial direction. At this time, the taper portion 22b moves along the guide groove 11a while sliding on the spiral groove 43a.
  • the second actuator 50 has a drive source 51 and a transmission shaft 52.
  • a drive source 51 for example, a pneumatic cylinder is used.
  • the drive source 51 moves the transmission shaft 52 in the axial direction D2 of the central axis AX.
  • the drive source 51 moves the transmission shaft 52 to the first substrate 11 side with a pressure stronger than the elastic force of the elastic member 54 described later.
  • the transmission shaft 52 is disposed along the axial direction D2 of the central axis AX.
  • the transmission shaft 52 is provided so as to penetrate the second substrate 12 and the groove cam 43, and is arranged so that the tip enters the opening 11 b of the first substrate 11.
  • the transmission shaft 52 is supported by the bearing portion 53. Thereby, the transmission shaft 52 is prevented from being displaced in the radial direction D1 with respect to the central axis AX.
  • the transmission shaft 52 is formed integrally with the groove cam 43 by a fastening member (such as a bolt) (not shown), but is not limited thereto.
  • the transmission shaft 52 and the groove cam 43 may be formed as one member.
  • the transmission shaft 52 has an enlarged diameter portion 52a.
  • the enlarged diameter portion 52 a is provided in a portion of the transmission shaft 52 that protrudes from the bearing portion 53 toward the first substrate 11.
  • the enlarged diameter portion 52 a is provided so as to be locked to the end surface 53 a of the bearing portion 53. This prevents the transmission shaft 52 from returning too much when returning to the drive source 51.
  • the end surface 52b on the first substrate 11 side of the enlarged diameter portion 52a is in contact with the groove cam 43.
  • the end surface 52b on the first substrate 11 side of the enlarged diameter portion 52a is in contact with the groove cam 43.
  • an elastic member 54 is attached to the transmission shaft 52.
  • the elastic member 54 is provided on a portion of the transmission shaft 52 that protrudes from the second substrate 12 toward the drive source 51.
  • the elastic member 54 applies an elastic force so as to pull the transmission shaft 52 toward the drive source 51. Thereby, when the air pressure for pushing the transmission shaft 52 toward the first substrate 11 is released, the transmission shaft 52 returns to the drive source 51 side by elastic force.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically illustrating an example of an operation of moving the chuck claw 20 using the second actuator 50. 4A and 4B, the components other than the chuck claw 20, the engaging portion 22, and the groove cam 43 are omitted in order to make the drawing easy to distinguish.
  • the chuck claw 20 is moved inward in the radial direction D1 by the first actuator 40, as shown in FIG. 4A, the tapered portion 22b comes into contact with the outer groove wall 43b of the spiral groove 43a. .
  • the tapered portion 22b comes into contact with the inner groove wall 43c of the spiral groove 43a.
  • the groove cam 43 moves toward the first substrate 11 along the axial direction D2 of the central axis AX.
  • the tapered portion 22b is pushed outward by the inner groove wall 43c.
  • the tapered portion 22b moves to the outside in the radial direction D1 so as to enter the spiral groove 43a, and accordingly, the chuck claw 20 moves to the outside in the radial direction D1.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a method for holding and releasing a workpiece using the chuck device 100.
  • 6A to 6C are views showing the operation of the chuck device 100.
  • FIG. below the case where the outer periphery of the columnar workpiece W is held will be described as an example.
  • the chuck device 100 is opposed to the workpiece W.
  • the center axis of the workpiece W and the center axis AX of the chuck device 100 are substantially matched.
  • the chuck claw 20 is moved to a predetermined standby position by using the first actuator 40 to be on standby (step S01).
  • This standby position is set according to the diameter of the workpiece W.
  • the standby position P (see FIG. 6B) is set at a position close to the outer peripheral surface Wa of the workpiece W.
  • the standby position P corresponds to the outer peripheral surface Wa of the workpiece W. It may be a contact position.
  • the control device 60 rotates the motor 41 so that the chuck claw 20 moves inward in the radial direction D1. Due to the rotation of the motor 41, the groove cam 43 rotates around the center axis AX, and the chuck pawl 20 moves to the inside of the chuck device 100 in the radial direction D1. Then, as shown in FIG. 6B, after the chuck claw 20 has moved to the standby position P, the control device 60 stops the rotation of the motor 41 and causes the chuck claw 20 to wait at the standby position P. The control device 60 sets the rotation amount of the groove cam 43 according to the diameter of the workpiece W, and rotates the groove cam 43 by the rotation amount based on the setting result.
  • the groove cam 43 is moved to the first substrate 11 side by the second actuator 50 (step S02).
  • the control device 60 applies air pressure to the transmission shaft 52 to move the transmission shaft 52 toward the first substrate 11 along the axial direction D2 of the central axis AX.
  • the groove cam 43 is pushed toward the first substrate 11 side.
  • the taper portion 22b of the chuck claw 20 is pushed inward by the outer groove wall 43b of the spiral groove 43a, and the chuck claw 20 moves inward in the radial direction D1.
  • claw 20 is contact
  • step S03 when releasing the grip of the workpiece W from this state, the groove cam 43 is moved to the second substrate 12 side by the second actuator 50 (step S03).
  • the control device 60 releases the air pressure to the transmission shaft 52 (releases to the atmosphere).
  • the transmission shaft 52 is pulled back to the drive source 51 side by the elastic force of the elastic member 54 connected to the transmission shaft 52. Therefore, the groove cam 43 moves to the second substrate 12 side.
  • the transmission shaft 52 moves until the enlarged diameter portion 52 a comes into contact with the end surface of the bearing portion 53. In this way, the workpiece gripping state can be released.
  • the steps S02 and S03 need only be repeated thereafter, and the time for gripping and releasing the workpiece W is shortened.
  • step S04 the chuck claw 20 is opened by the first actuator 40 (step S04).
  • the control device 60 rotates the motor 41 in the direction opposite to the case where the workpiece W is gripped so that the chuck claw 20 moves outside the radial direction D1.
  • the rotation of the motor 41 causes the groove cam 43 to rotate in the opposite direction to the case where the workpiece W is gripped, and the chuck pawl 20 moves to the outside in the radial direction D1 along the guide groove 11a.
  • This step S04 may be performed only when the workpiece W is replaced with one having a different diameter.
  • the operation of moving each chuck claw 20 to the standby position P on the guide groove 11a is performed by the electric first actuator 40, and each chuck claw 20 is moved along the guide groove 11a.
  • the fluid pressure type second actuator 50 can be moved by a minute distance to grip the workpiece W, so that the workpiece W can be gripped in a short time while preventing the chuck opening / closing mechanism 30 from becoming large. it can. Thereby, the time required for gripping and releasing the workpiece W can be shortened.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the loader device 200 according to the second embodiment.
  • the directions in the figure may be described using an XYZ coordinate system.
  • a plane parallel to a horizontal plane eg, floor surface
  • An arbitrary direction parallel to the XZ plane is expressed as a Z direction
  • a direction orthogonal to the Z direction is expressed as an X direction.
  • the direction perpendicular to the XZ plane is denoted as the Y direction.
  • the direction of the arrow in the figure is the + direction
  • the direction opposite to the arrow direction is the ⁇ direction.
  • the loader device 200 carries the workpiece W.
  • the loader device 200 is mounted on, for example, a machine tool that processes the workpiece W.
  • the loader device 200 is not limited thereto, and may be mounted on another machine or device, or may be used alone. May be.
  • the loader device 200 includes a loader head 110 and a head drive unit 120.
  • the loader device 200 includes a control device (not shown) that controls the loader head 110 and the head drive unit 120 in an integrated manner. This control device may also serve as a control device for the chuck devices 112 and 113 described later.
  • the loader head 110 includes a chuck holding unit 111, chuck devices 112 and 113, and a rotation mechanism 114.
  • the chuck holding unit 111 holds the chuck devices 112 and 113.
  • the chuck holding portion 111 can rotate around an axis (indicated by a one-dot chain line in FIG. 6) inclined by a predetermined angle (eg, 45 °) with respect to the floor surface.
  • the chuck devices 112 and 113 are arranged in a posture in which one is directed downward (a posture facing the floor), and the other is arranged in a posture directed in the horizontal direction (a posture along the floor).
  • the chuck device 112 is arranged in a downward direction
  • the chuck device 113 is arranged in a horizontal direction.
  • the chuck devices 112 and 113 for example, the chuck device 100 described above is used.
  • the chuck devices 100A and 100B may be used.
  • the rotation mechanism 114 rotates the chuck holding unit 111 around the central axis AX.
  • the rotation mechanism 114 has a drive source (not shown) such as a motor.
  • the chuck mechanism 111 is rotated 180 degrees around the central axis AX by the rotation mechanism 114, so that the two chuck devices 112 and 113 can exchange their positions.
  • the head driving unit 120 moves the loader head 110 three-dimensionally in the X direction, the Z direction, and the Y direction.
  • the head drive unit 120 includes an X drive unit 121, a Z drive unit 122, and a Y drive unit 123.
  • the X drive unit 121 includes an X moving body 121a and a guide rail 121b.
  • the guide rail 121b extends in parallel to the X direction and is fixed to a fixing portion (not shown).
  • the guide rail 121b guides the X moving body 121a.
  • the X moving body 121a is movable in the X direction along the guide rail 121b by a drive source (not shown).
  • the Z driving unit 122 includes a Z moving body 122a and a guide unit 122b.
  • the guide portion 122b extends in the Z direction and is fixed to the X moving body 121a.
  • the guide part 122b guides the Z moving body 122a.
  • the Z moving body 122a is movable in the Z direction along the guide portion 122b by a drive source (not shown).
  • the Y drive unit 123 includes a Y moving body 123a and a guide unit 123b.
  • the guide portion 123b extends in parallel to the Y direction and is fixed to the Z moving body 122a.
  • the guide part 123b guides the Y moving body 123a.
  • the Y moving body 123a is formed in a rod shape.
  • the Y moving body 123a is movable in the Y direction along the guide portion 123b by a drive source (not shown).
  • a loader head 110 is fixed to the ⁇ Y side end of the Y moving body 123a.
  • the loader device 200 conveys the workpiece W by moving the loader head 110 in the X, Y, and Z directions while the workpiece W is held by the chuck devices 112 and 113.
  • the loader device 200 since the loader device 200 according to the present embodiment includes the chuck device 100 (or 100A, 100B) that can shorten the time required for gripping and releasing the workpiece W as the chuck devices 112, 113, the workpiece W is transferred. Can be shortened. Thereby, when loader device 200 is used for a machine tool, cycle time of processing of work W in a machine tool can be shortened.
  • each spiral groove 43a is arranged, for example, along a Bernoulli spiral.
  • the configuration has been described as an example, the configuration is not limited thereto.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams showing an example of groove cams 44 and 45 according to the modification.
  • each spiral groove 44 a may be arranged along, for example, an Archimedean spiral.
  • the tapered portion 22b can be engaged with each of the spiral grooves 43a one by one.
  • the tapered portion can be disposed so as to be engaged with a portion of the spiral groove 45a that overlaps the guide groove 11a in plan view.
  • the groove cam 45 rotates, the tapered portions 22b of the three chuck claws 20 are guided along different portions of the single spiral groove 45a.
  • the chuck claw 20 can be moved in the radial direction D1.
  • channel which guides the taper part 22b it is not limited to a spiral, A straight line, another curve, etc. may be sufficient.
  • the configuration in which the pneumatic cylinder mechanism is provided as the drive source 51 of the second actuator 50 has been described as an example.
  • the configuration is not limited thereto, and the hydraulic cylinder mechanism and the ball screw mechanism are not limited thereto. Etc. may be used.
  • a configuration in which a piezo element 55 is used as a drive source may be used as in the chuck device 100A illustrated in FIG.
  • the piezo element 55 can be disposed, for example, in the concave portion 53b provided on the end surface 53a side of the bearing portion 53.
  • the piezoelectric element 55 is connected to a voltage source (not shown) as a drive source.
  • the control device 60 can expand and contract the piezo element 55 in the axial direction D2 by controlling the voltage source. As described above, by using the piezo element 55, it is possible to generate a strong driving force in the axial direction D2, and it is possible to reduce the size of the chuck device 100A as compared with the case where the pneumatic cylinder mechanism is used.
  • the configuration in which the tapered portion 22b directly contacts the spiral groove 43a has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the idler member 46 is inserted into the spiral groove 43a and is movable along the spiral groove 43a.
  • the idler member 46 is provided with a tapered recess 46a.
  • the inclination of the outer groove wall 46b and the inner groove wall 46c of the recess 46a is substantially equal to the inclination of the tapered portion 22b.
  • the chuck device 100 can be used.
  • the chuck claw 20 may be moved in the direction opposite to the case of gripping the outer periphery in the radial direction D1 of the chuck 100.
  • W Workpiece Wa ... Outer peripheral surface AX ... Central axis D1 ... Radial direction D2 ... Axial direction 60 ... Control device P ... Standby position 10 ... Claw support base 11a ... Guide groove 20 ... Chuck claw 22 ... Engagement part 22b ... Taper part 30 ... chuck opening / closing mechanism 40 ... first actuator 41 ... motor 43, 44, 45 ... groove cam 43a, 44a, 45a ... spiral groove 43b ... outer groove wall 43c ... inner groove wall 43d ... gear 50 ... second actuator 51 ... drive source 52 ... Transmission shaft 54 ... Elastic member 100, 100A, 100B, 112, 113 ... Chuck device 200 ... Loader device

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Abstract

【課題】ワークの把持及び開放のために要する時間を短縮できるチャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置を提供する。 【解決手段】中心軸ＡＸを中心とする径方向Ｄ１に延びるガイド溝１１ａが複数形成された爪支持台１０と、中心軸ＡＸの軸周りに並んで配置されそれぞれがガイド溝１１ａに沿って径方向Ｄ１に開閉してワークＷを把持する複数のチャック爪２０と、各チャック爪２０を開閉させるチャック爪開閉機構３０と、を備えるチャック装置１００において、チャック爪開閉機構３０は、各チャック爪２０をガイド溝１１ａ上の任意の待機位置（Ｐ）に移動させる電気式の第１アクチュエータ４０と、各チャック爪２０をガイド溝１１ａに沿って微小距離移動させる第２アクチュエータ５０と、を含む。

Description

チャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置
　本発明は、チャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置に関する。
　ローダ装置等に設けられるチャック装置として、例えば複数のチャック爪が中心軸の軸周りに等間隔で配置され、それぞれのチャック爪が径方向に開閉することでワークを把持及び開放する構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このチャック装置では、チャック爪の開閉のための駆動源として、例えばエアシリンダ機構が用いられている。
特開２０１２－１２１０７７号公報
　しかしながら、エアシリンダ機構を駆動源とするチャック装置では、チャック爪を開閉させる場合のストロークが一定となる。したがって、例えば径の細いワークであっても、径の太いワークであっても、ワークを把持及び開放するために一定の時間を要することになる。そのため、例えば上記のチャック装置を有するローダが搭載された工作機械により、径の細いワークに僅かな加工を行うような場合、加工に要する時間に対してワークの把持及び開放に要する時間が長くなり、加工全体のサイクルタイムが長くなってしまう。
　以上のような事情に鑑み、本発明は、ワークの把持及び開放のために要する時間を短縮できるチャック装置、ワークの保持方法及びローダ装置を提供することを目的とする。
　本発明に係るチャック装置は、中心軸を中心とする径方向に延びるガイド溝が複数形成された爪支持台と、中心軸の軸周りに並んで配置されそれぞれがガイド溝に沿って径方向に開閉してワークを把持する複数のチャック爪と、各チャック爪を開閉させるチャック爪開閉機構と、を備えるチャック装置において、チャック爪開閉機構は、各チャック爪をガイド溝上の任意の待機位置に移動させる電気式の第１のアクチュエータと、各チャック爪をガイド溝に沿って微小距離移動させる第２のアクチュエータと、を含む。
　また、チャック爪開閉機構を制御する制御装置をさらに含み、制御装置は、各チャック爪がガイド溝上のうちワークの径に応じた待機位置に移動して待機するように第１のアクチュエータを動作した後、各チャック爪がガイド溝に沿って待機位置からワークに向けて微小距離移動するように第２のアクチュエータを動作することで、各チャック爪にワークを把持させてもよい。
　また、チャック爪開閉機構は、螺旋溝を有する溝カムをさらに含み、第１のアクチュエータは、中心軸の軸周りに溝カムを回転させる回転モータであり、溝カムは、各チャック爪が螺旋溝に摺動可能に係合されるように、かつ、回転時において各チャック爪が螺旋溝内を摺動しながらガイド溝に沿って移動するように配置されてもよい。
　また、第２のアクチュエータは、溝カムを中心軸の軸線方向に移動させる駆動源を有し、各チャック爪は、螺旋溝との係合部分がテーパ部として形成され、テーパ部は、溝カムが軸線方向に移動する際に、螺旋溝の溝壁によって径方向に押されるように配置されてもよい。
　また、駆動源は、溝カムに対して軸線方向に空気圧を作用させる空気圧シリンダであってもよい。また、第２のアクチュエータは、溝カムに対して軸線方向への空気圧を大気開放する場合に溝カムを軸線方向に引き戻す弾性部材を有してもよい。
　本発明に係るワークの保持方法は、中心軸を中心とする径方向に延びるガイド溝が複数形成された爪支持台と、中心軸の軸周りに並んで配置されそれぞれがガイド溝に沿って径方向に開閉してワークを把持する複数のチャック爪と、各チャック爪を開閉させるチャック爪開閉機構と、を備えるチャック装置を用いたワークの保持方法において、チャック爪開閉機構に設けられる電気式の第１のアクチュエータにより、各チャック爪をガイド溝上のうちワークの径に応じた待機位置に移動させて待機させるステップと、チャック爪開閉機構に設けられる第２のアクチュエータにより、各チャック爪をガイド溝に沿って待機位置からワークに向けて微小距離移動させることでワークを把持するステップと、を含む。
　本発明に係るローダ装置は、チャック装置でワークを保持して搬送するローダ装置であって、チャック装置として、上記のチャック装置を備える。
　本発明に係るチャック装置によれば、各チャック爪をガイド溝上の任意の待機位置に移動させる動作を電気式の第１のアクチュエータに行わせ、各チャック爪をガイド溝に沿って微小距離移動させてワークを把持する動作を第２のアクチュエータに行わせることができるため、チャック開閉機構の大型化を防ぎつつ、ワークを短時間で把持することができる。これにより、ワークの把持及び開放のために要する時間を短縮できる。
　また、チャック爪開閉機構を制御する制御装置をさらに含み、各チャック爪がガイド溝上のうちワークの径に応じた待機位置に移動して待機するように制御装置が第１のアクチュエータを動作した後、各チャック爪がガイド溝に沿って待機位置からワークに向けて微小距離移動するように制御装置が第２のアクチュエータを動作することで、各チャック爪にワークを把持させるものでは、第１のアクチュエータによりチャック爪がワークの径に応じた待機位置に移動するため、ワークの径にかかわらず短時間でワークを把持することができる。
　また、チャック爪開閉機構が、螺旋溝を有する溝カムをさらに含み、第１のアクチュエータが、中心軸の軸周りに溝カムを回転させる回転モータであり、各チャック爪が螺旋溝に摺動可能に係合されるように、かつ、回転時において各チャック爪が螺旋溝内を摺動しながらガイド溝に沿って移動するように溝カムが配置されるものでは、溝カムを回転させるだけの簡単な構成でチャック爪をガイド溝に沿って移動させることができるため、第１のアクチュエータの大型化を防ぐことができる。
　また、第２のアクチュエータが、溝カムを中心軸の軸線方向に移動させる駆動源を有し、各チャック爪において螺旋溝との係合部分がテーパ部として形成され、溝カムが軸線方向に移動する際に、螺旋溝の溝壁によって径方向に押されるようにテーパ部が配置されるものでは、溝カムを軸線方向に移動させることでテーパ部と共にチャック爪を径方向に移動させることができる。
　また、駆動源が、溝カムに対して軸線方向に空気圧を作用させる空気圧シリンダであるものでは、空気圧シリンダのストロークが短くなるため、短時間でワークを把持することができる。また、第２のアクチュエータが、溝カムに対して軸線方向への空気圧を大気開放する場合に溝カムを軸線方向に引き戻す弾性部材を有するものでは、空気圧を大気開放することでワークへの把持を開放することができる。これにより、ワークの開放に要する時間を短縮できる。
　本発明に係るワークの保持方法によれば、第１のアクチュエータでチャック爪をワークの径に応じた待機位置に移動させた後、第２のアクチュエータでワークに対して把持力を加えることができるため、ワークの径にかかわらず短時間でワークを把持することができる。
　本発明に係るローダ装置によれば、チャック装置として、ワークの把持及び開放のために要する時間を短縮できる上記のチャック装置を備えるため、ワークの搬送に要する時間を短縮できる。
第１実施形態に係るチャック装置の一例を示す斜視図である。 チャック装置の断面の一例を示す図である。 溝カムの一例を示す図である。 チャック装置の一部の断面を模式的に示す図である。 ワークの保持及び開放を行う方法の一例を示すフローチャートである。 チャック装置の動作の一例を示す図である。 第２実施形態に係るローダ装置の一例を示す図である。 変形例に係る溝カムの一例を示す図である。 変形例に係るチャック装置の一部の断面の模式的に示す図である。
　＜第１実施形態＞　
　図１（ａ）は、第１実施形態に係るチャック装置１００の一例を示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す切断面Ｌによりチャック装置１００を切断した例を示す斜視図である。図２は、切断面Ｌによるチャック装置１００の断面を示す図である。
　図１及び図２に示すように、チャック装置１００は、爪支持台１０と、チャック爪２０と、チャック爪開閉機構３０と、制御装置６０とを備えている。チャック装置１００は、チャック爪２０によってワークＷを把持する。チャック装置１００には、中心軸ＡＸが設定される。以下、円筒状の外周面を有するワークＷを把持した場合のワークＷの中心軸に一致する軸を、チャック装置１００の中心軸ＡＸとして説明する。
　爪支持台１０は、第１基板１１と、第２基板１２と、複数本の柱部１３とを有している。第１基板１１及び第２基板１２は、中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に対向して配置される。第１基板１１と第２基板１２とは、柱部１３によって間隔を空けて略平行に配置されている。
　第１基板１１には、表裏を貫通するガイド溝１１ａを有している。ガイド溝１１ａは、チャック爪２０を案内するための溝である。ガイド溝１１ａは、中心軸ＡＸを中心とする径方向Ｄ１に沿って形成される。ガイド溝１１ａは、中心軸ＡＸの軸周りに複数並んで配置されている。各ガイド溝１１ａは、中心軸ＡＸの軸線周りに等間隔に配置されている。本実施形態では、３つのガイド溝１１ａが放射状に中心軸ＡＸを中心として放射状に形成されている。また、第１基板１１の中心部分には、開口部１１ｂが形成されている。開口部１１ｂからは、後述の伝達軸５２の先端部分が露出している。
　チャック爪２０は、中心軸ＡＸの軸線周りに複数配置されている。複数のチャック爪２０は、ガイド溝１１ａに沿って径方向Ｄ１に移動可能に設けられる。複数のチャック爪２０は、径方向Ｄ１の内側に移動することでワークＷの外周面に当接され、これによりワークＷを把持する。
　チャック爪２０は、把持部材２１及び係合部２２を有している。把持部材２１は、ガイド溝１１ａによって案内されて径方向Ｄ１に沿って移動する。把持部材２１のうち第２基板１２側の端部には、凹部２１ａが形成されている。係合部２２は、後述の螺旋溝４３ａに係合される。係合部２２は、基部２２ａ及びテーパ部２２ｂを有している。基部２２ａは、凹部２１ａに挿入される。テーパ部２２ｂは、先端部分が螺旋溝４３ａに挿入されると共に、螺旋溝４３ａに摺動可能に係合される。
　チャック開閉機構３０は、制御装置６０の制御により、複数のチャック爪２０を径方向Ｄ１に移動させる。チャック開閉機構３０は、第１アクチュエータ４０及び第２アクチュエータ５０を有している。
　第１アクチュエータ４０は、電気式のモータ４１と、ギア４２と、溝カム４３とを有している。モータ４１は、第１基板１１と第２基板１２との間の空間に配置され、例えば第２基板１２に支持されている。モータ４１としては、例えばステッピングモータなどが用いられる。ギア４２は、モータ４１の出力軸４１ａに取り付けられている。ギア４２は、出力軸４１ａの回転を溝カム４３に伝達可能である。
　溝カム４３は、例えば円板状に形成される。溝カム４３は、中心軸ＡＸの軸周りに回転可能に設けられる。溝カム４３は、中心軸ＡＸに同軸に配置されたギア４３ｄを有している。ギア４３ｄは、ギア４２に噛み合わされている。モータ４１の出力軸４１ａが回転することにより、出力軸４１ａの回転がギア４２を介してギア４３ｄに伝達される。これにより、溝カム４３が中心軸ＡＸの軸線周りに回転するようになっている。
　また、溝カム４３の表面側には、螺旋溝４３ａが形成される。図３（ａ）及び（ｂ）は、溝カム４３の一例を示す図である。なお、図３（ａ）は、第１基板１１側から溝カム４３を見たときの図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態から溝カム４３が中心軸ＡＸの軸線周りに回転した状態を示している。
　図３（ａ）に示すように、螺旋溝４３ａは、チャック爪２０の個数に対応する数だけ、中心軸ＡＸの軸線周りに並んで配置されている。本実施形態では、１つの螺旋溝４３ａに１つのチャック爪２０の係合部２２（テーパー２２ｂ）が挿入されるようになっている。各螺旋溝４３ａは、それぞれ例えばベルヌーイ螺旋に沿って配置され、外側から中心軸ＡＸにかけて反時計回りに形成されている。
　溝カム４３が、図３（ａ）の状態から時計回りに回転する場合、図３（ｂ）に示すように、螺旋溝４３ａが時計回りに回転する。そのため、螺旋溝４３ａのうち中心軸ＡＸの軸線方向視でガイド溝１１ａに重なる部分が、径方向Ｄ１の内側に移動する。これにより、テーパ部２２ｂは、螺旋溝４３ａを画定する壁面のうち径方向Ｄ１の外側の壁面（外側溝壁４３ｂ）に押され、径方向の内側に移動する。このとき、テーパ部２２ｂは、螺旋溝４３ａに摺動しながらガイド溝１１ａに沿って移動する。
　また、溝カム４３が、図３（ａ）の状態から反時計回りに回転する場合、螺旋溝４３ａが反時計回りに回転する。そのため、螺旋溝４３ａのうち中心軸ＡＸの軸線方向視でガイド溝１１ａに重なる部分が、径方向Ｄ１の外側に移動する。これにより、テーパ部２２ｂは、螺旋溝４３ａを画定する壁面のうち径方向Ｄ１の内側の壁面（内側溝壁４３ｃ）に押され、径方向の外側に押される。このとき、テーパ部２２ｂは、螺旋溝４３ａに摺動しながらガイド溝１１ａに沿って移動する。
　第２アクチュエータ５０は、駆動源５１と、伝達軸５２とを有している。駆動源５１としては、例えば空圧式シリンダが用いられる。駆動源５１は、伝達軸５２を中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に移動させる。駆動源５１は、後述の弾性部材５４の弾性力よりも強い圧力で伝達軸５２を第１基板１１側に移動させる。
　伝達軸５２は、中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に沿って配置されている。伝達軸５２は、第２基板１２及び溝カム４３を貫通して設けられ、先端が第１基板１１の開口部１１ｂに入り込むように配置される。また、伝達軸５２は、軸受部５３によって支持されている。これにより、伝達軸５２は、中心軸ＡＸに対して径方向Ｄ１に位置ずれしないようになっている。なお、伝達軸５２は、不図示の締結部材（ボルトなど）によって溝カム４３と一体で形成されるが、これに限定するものではない。例えば、伝達軸５２と溝カム４３とが一部材で形成されてもよい。
　伝達軸５２は、拡径部５２ａを有している。拡径部５２ａは、伝達軸５２のうち軸受部５３から第１基板１１側に突出する部分に設けられている。拡径部５２ａは、軸受部５３の端面５３ａに係止されるように設けられる。これにより、伝達軸５２が駆動源５１に戻る際に、戻り過ぎるのを防いでいる。
　拡径部５２ａのうち第１基板１１側の端面５２ｂは、溝カム４３に当接される。伝達軸５２が軸線方向Ｄ２に沿って第１基板１１側に移動する場合、端面５２ｂが溝カム４３を第１基板１１側に押すことになる。これにより、溝カム４３は、第１基板１１側に移動するようになっている。
　また、伝達軸５２には、弾性部材５４が取り付けられている。弾性部材５４は、伝達軸５２のうち第２基板１２から駆動源５１側に突出した部分に設けられる。弾性部材５４は、伝達軸５２を駆動源５１側に引っ張るように弾性力を作用させる。これにより、伝達軸５２を第１基板１１側に押し出すための空気圧を開放した時に、弾性力によって伝達軸５２が駆動源５１側に戻るようになっている。
　図４（ａ）及び（ｂ）は、第２アクチュエータ５０を用いてチャック爪２０を移動させる動作の一例を模式的に示す図である。なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、図を判別しやすくするため、チャック爪２０、係合部２２及び溝カム４３以外の構成を省略して示している。　
　第１アクチュエータ４０によってチャック爪２０を径方向Ｄ１の内側に移動させた場合、図４（ａ）に示すように、テーパ部２２ｂが、螺旋溝４３ａの外側溝壁４３ｂに当接した状態となる。
　この状態で、第２アクチュエータ５０によって溝カム４３を第１基板１１側（図４（ａ）の上側）に押すことにより、溝カム４３が中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に沿って第１基板１１側に移動する。この溝カム４３の移動により、図４（ｂ）に示すようにテーパ部２２ｂが外側溝壁４３ｂによって内側に押される。これにより、テーパ部２２ｂが螺旋溝４３ａ内に入り込むように径方向Ｄ１の内側に移動し、これに伴ってチャック爪２０が径方向Ｄ１の内側に移動する。
　逆に、第１アクチュエータ４０によってチャック爪２０を径方向Ｄ１の外側に移動させた場合、テーパ部２２ｂが、螺旋溝４３ａの内側溝壁４３ｃに当接した状態となる。その状態で、第２アクチュエータ５０によって溝カム４３を第１基板１１側に押すことにより、溝カム４３が中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に沿って第１基板１１側に移動する。この溝カム４３の移動により、テーパ部２２ｂが内側溝壁４３ｃによって外側に押される。これにより、テーパ部２２ｂが螺旋溝４３ａ内に入り込むように径方向Ｄ１の外側に移動し、これに伴ってチャック爪２０が径方向Ｄ１の外側に移動する。
　次に、上記のように構成されたチャック装置１００を用いた動作を説明する。図５は、チャック装置１００を用いてワークの保持及び開放を行う方法の一例を示すフローチャートである。図６（ａ）～（ｃ）は、チャック装置１００の動作を示す図である。以下では、円柱状のワークＷの外周を保持する場合を例に挙げて説明する。
　まず、図６（ａ）に示すように、チャック装置１００をワークＷに対向させる。このとき、ワークＷの中心軸とチャック装置１００の中心軸ＡＸとを略一致させた状態とする。そして、この状態で、第１アクチュエータ４０を用いてチャック爪２０を所定の待機位置に移動させて待機させる（ステップＳ０１）。この待機位置は、ワークＷの径に応じて設定される。本実施形態では、ワークＷの外周面Ｗａに近接する位置に待機位置Ｐ（図６（ｂ）参照）が設定されるが、これに限定するものではなく、例えばワークＷの外周面Ｗａに当接する位置であってもよい。
　このステップにおいて、制御装置６０は、チャック爪２０が径方向Ｄ１の内側に移動するようにモータ４１を回転させる。モータ４１の回転により、溝カム４３が中心軸ＡＸの軸周りに回転し、チャック爪２０がチャック装置１００の径方向Ｄ１の内側に移動する。そして、図６（ｂ）に示すように、チャック爪２０が待機位置Ｐに移動した後、制御装置６０は、モータ４１の回転を停止させ、チャック爪２０を待機位置Ｐに待機させる。制御装置６０は、ワークＷの径に応じて溝カム４３の回転量を設定し、設定結果に基づいた回転量で溝カム４３を回転させる。
　次に、第２アクチュエータ５０によって溝カム４３を第１基板１１側に移動させる（ステップＳ０２）。このステップにおいて、制御装置６０は、伝達軸５２に対して空気圧を作用させ、伝達軸５２を中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に沿って第１基板１１側に移動させる。伝達軸５２が移動することにより、溝カム４３が第１基板１１側に押される。そして、チャック爪２０のテーパ部２２ｂが螺旋溝４３ａの外側溝壁４３ｂによって内側に押され、チャック爪２０が径方向Ｄ１の内側に移動する。これにより、各チャック爪２０がワークＷの外周面Ｗａに当接され、ワークＷに対して内側に力を作用させる。このように、第２アクチュエータ５０を用いてチャック爪２０を微小距離だけ移動させることで、ワークを把持することができる。
　また、この状態からワークＷの把持を開放する場合、第２アクチュエータ５０によって溝カム４３を第２基板１２側に移動させる（ステップＳ０３）。このステップにおいて、制御装置６０は、伝達軸５２に対して空気圧を解除（大気開放）する。これにより、伝達軸５２に接続される弾性部材５４の弾性力によって伝達軸５２が駆動源５１側に引き戻される。そのため、溝カム４３が第２基板１２側に移動する。なお、伝達軸５２は、拡径部５２ａが軸受部５３の端面に当接されるまで移動する。こうして、ワークの把持状態を解除することができる。同一径のワークに対して、同じ加工を繰り返す場合にが、以降はステップＳ０２とステップＳ０３を繰り返すだけでよく、ワークＷの把持及び開放のための時間を短縮する。
　次に、第１アクチュエータ４０によってチャック爪２０を開く（ステップＳ０４）。このステップにおいて、制御装置６０は、チャック爪２０が径方向Ｄ１の外側に移動するように、ワークＷを把持する場合とは逆の方向にモータ４１を回転させる。モータ４１の回転により、溝カム４３がワークＷを把持する場合とは逆方向に回転し、チャック爪２０がガイド溝１１ａに沿って径方向Ｄ１の外側に移動する。このステップＳ０４は、ワークＷを異なる径のものに取り換える場合にのみ行えばよい。
　以上のように、本実施形態では、各チャック爪２０をガイド溝１１ａ上の待機位置Ｐに移動させる動作を電気式の第１アクチュエータ４０に行わせ、各チャック爪２０をガイド溝１１ａに沿って微小距離移動させてワークＷを把持する動作を、例えば流体圧式の第２アクチュエータ５０に行わせることができるため、チャック開閉機構３０の大型化を防ぎつつ、ワークＷを短時間で把持することができる。これにより、ワークＷの把持及び開放のために要する時間を短縮できる。
　＜第２実施形態＞　
　図７は、第２実施形態に係るローダ装置２００の一例を示す図である。図７においては、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する場合がある。このＸＹＺ座標系においては、水平面（例、床面）に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面に平行な任意の方向をＺ方向と表記し、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向と表記する。また、ＸＺ平面に垂直な方向はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が－方向であるものとして説明する。
　ローダ装置２００は、ワークＷの搬送を行うものである。ローダ装置２００は、例えばワークＷの加工を行う工作機械等に搭載されるが、これに限定するものではなく、他の機械や装置等に搭載されてもよいし、ローダ装置２００単独で用いられてもよい。
　ローダ装置２００は、ローダヘッド１１０と、ヘッド駆動部１２０とを備えている。また、ローダ装置２００は、これらローダヘッド１１０及びヘッド駆動部１２０を統括的に制御する不図示の制御装置を有している。この制御装置は、後述するチャック装置１１２、１１３の制御装置を兼ねてもよい。
　ローダヘッド１１０は、チャック保持部１１１と、チャック装置１１２及び１１３と、回転機構１１４とを有している。　
　チャック保持部１１１は、チャック装置１１２及び１１３を保持する。チャック保持部１１１は、床面に対して所定角度（例、４５°）傾斜した軸（図６に一点鎖線で示す）の周りに回転可能である。
　チャック装置１１２及び１１３は、一方が下方向に向けた姿勢（床面に対面する姿勢）に配置され、他方が水平方向に向けた姿勢（床面に沿った姿勢）に配置される。図６では、チャック装置１１２が下方向に向けた姿勢で配置され、チャック装置１１３が水平方向に向けた姿勢で配置されている。チャック装置１１２、１１３としては、例えば上記のチャック装置１００が用いられる。なお、上記のチャック装置１００Ａ、１００Ｂが用いられてもよい。
　回転機構１１４は、チャック保持部１１１を中心軸ＡＸの軸周りに回転させる。回転機構１１４は、例えばモータなど不図示の駆動源を有している。回転機構１１４により、中心軸ＡＸの軸周りにチャック保持部１１１を１８０°回転させることにより、２つのチャック装置１１２及び１１３が互いの位置を入れ替え可能となっている。
　ヘッド駆動部１２０は、ローダヘッド１１０をＸ方向、Ｚ方向及びＹ方向のそれぞれに三次元的に移動させる。ヘッド駆動部１２０は、Ｘ駆動部１２１と、Ｚ駆動部１２２と、Ｙ駆動部１２３とを有している。　
　Ｘ駆動部１２１は、Ｘ移動体１２１ａと、ガイドレール１２１ｂとを有している。ガイドレール１２１ｂは、Ｘ方向に平行に延びており、不図示の固定部に固定されている。ガイドレール１２１ｂは、Ｘ移動体１２１ａを案内する。Ｘ移動体１２１ａは、不図示の駆動源により、ガイドレール１２１ｂに沿ってＸ方向に移動可能となっている。
　Ｚ駆動部１２２は、Ｚ移動体１２２ａと、ガイド部１２２ｂとを有している。このガイド部１２２ｂは、Ｚ方向に延びており、Ｘ移動体１２１ａに固定されている。ガイド部１２２ｂは、Ｚ移動体１２２ａを案内する。Ｚ移動体１２２ａは、不図示の駆動源により、ガイド部１２２ｂに沿ってＺ方向に移動可能となっている。
　Ｙ駆動部１２３は、Ｙ移動体１２３ａと、ガイド部１２３ｂとを有している。このガイド部１２３ｂは、Ｙ方向に平行に延びており、Ｚ移動体１２２ａに固定されている。ガイド部１２３ｂは、Ｙ移動体１２３ａを案内する。Ｙ移動体１２３ａは、棒状に形成されている。Ｙ移動体１２３ａは、不図示の駆動源により、ガイド部１２３ｂに沿ってＹ方向に移動可能となっている。Ｙ移動体１２３ａの－Ｙ側端部には、ローダヘッド１１０が固定されている。
　ローダ装置２００は、チャック装置１１２、１１３によってワークＷを保持した状態でローダヘッド１１０をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させることで、ワークＷを搬送するようになっている。
　本実施形態に係るローダ装置２００は、チャック装置１１２、１１３として、ワークＷの把持及び開放のために要する時間を短縮できる上記のチャック装置１００（又は１００Ａ，１００Ｂ）を備えるため、ワークＷの搬送に要する時間を短縮できる。これにより、ローダ装置２００が工作機械に用いられる場合、工作機械におけるワークＷの加工のサイクルタイムを短縮することができる。
　以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明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の変更が可能である。　
　例えば、第１実施形態では、螺旋溝４３ａがチャック爪２０の個数に対応する数だけ、中心軸ＡＸの軸線周りに並んで配置され、各螺旋溝４３ａがそれぞれ例えばベルヌーイ螺旋に沿って配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。
　図８（ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る溝カム４４及び４５の一例を示す図である。図８（ａ）に示す溝カム４４のように、各螺旋溝４４ａがそれぞれ例えばアルキメデス螺旋に沿って配置された構成であってもよい。この場合、第１実施形態と同様、テーパ部２２ｂが各螺旋溝４３ａに１つずつ係合される構成とすることができる。
　また、図８（ｂ）に示す溝カム４５のように、一条の螺旋溝４５ａが形成された構成であってもよい。この場合、テーパ部は、螺旋溝４５ａのうち平面視でガイド溝１１ａに重なる部分にそれぞれ係合されるように配置できる。このような構成では、溝カム４５が回転することにより、３つのチャック爪２０のテーパ部２２ｂが一条の螺旋溝４５ａの異なる部分に沿って案内されることになる。この場合であっても、チャック爪２０を径方向Ｄ１に移動させることができる。なお、テーパ部２２ｂを案内する溝の形状については、螺旋に限定するものではなく、直線や他の曲線等であってもよい。
　また、第１実施形態では、第２アクチュエータ５０の駆動源５１として、空気圧シリンダ機構が設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、油圧シリンダ機構やボールねじ機構などが用いられてもよい。また、例えば、図９（ａ）に示すチャック装置１００Ａのように、駆動源としてピエゾ素子５５が用いられた構成であってもよい。この場合、ピエゾ素子５５は、例えば軸受部５３の端面５３ａ側に設けられた凹部５３ｂに配置させることができる。また、ピエゾ素子５５は、駆動源として不図示の電圧源に接続される。制御装置６０は、電圧源を制御することにより、ピエゾ素子５５を軸線方向Ｄ２に伸縮させることが可能となっている。このように、ピエゾ素子５５を用いることにより、軸線方向Ｄ２に強い駆動力を発生させることができると共に、空気圧シリンダ機構を用いる場合に比べて　チャック装置１００Ａを小型化することができる。
　また、第１実施形態では、螺旋溝４３ａにテーパ部２２ｂが直接当接する構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、図９（ｂ）に示すチャック装置１００Ｂのように、螺旋溝４３ａテーパ部２２ｂとの間にアイドラ部材４６が設けられた構成であってもよい。アイドラ部材４６は、螺旋溝４３ａに挿入されると共に螺旋溝４３ａに沿って移動可能である。アイドラ部材４６には、テーパ状の凹部４６ａが設けられている。凹部４６ａの外側溝壁４６ｂ及び内側溝壁４６ｃの傾きは、テーパ部２２ｂの傾きとほぼ等しくなっている。図９（ｂ）に示す構成では、溝カム４３が第１基板１１側に移動する場合、テーパ状の外側溝壁４６ｂ又は内側溝壁４６ｃによってテーパ部２２ｂが押されることになるため、テーパ部２２ｂの摩耗が少なくなる。また、螺旋溝４３ａの外側溝壁４３ｂ及び内側溝壁４３ｃの摩耗を防ぐことができる。これにより、チャック装置１００の耐久性が高められる。
　また、上記実施形態では、円柱状のワークＷの外周面Ｗａを保持する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、円筒状のワークの内周を保持する場合においてもチャック装置１００を用いることができる。この場合、チャック１００の径方向Ｄ１について外周を把持する場合と逆方向にチャック爪２０を移動させるようにすればよい。
Ｗ…ワーク　Ｗａ…外周面　ＡＸ…中心軸　Ｄ１…径方向　Ｄ２…軸線方向　６０…制御装置　Ｐ…待機位置　１０…爪支持台　１１ａ…ガイド溝　２０…チャック爪　２２…係合部　２２ｂ…テーパ部　３０…チャック開閉機構　４０…第１アクチュエータ　４１…モータ　４３、４４、４５…溝カム　４３ａ、４４ａ、４５ａ…螺旋溝　４３ｂ…外側溝壁　４３ｃ…内側溝壁　４３ｄ…ギア　５０…第２アクチュエータ　５１…駆動源　５２…伝達軸　５４…弾性部材　１００、１００Ａ、１００Ｂ、１１２、１１３…チャック装置　２００…ローダ装置

Claims (8)

  1. 　中心軸を中心とする径方向に延びるガイド溝が複数形成された爪支持台と、前記中心軸の軸周りに並んで配置されそれぞれが前記ガイド溝に沿って径方向に開閉してワークを把持する複数のチャック爪と、前記各チャック爪を開閉させるチャック爪開閉機構と、を備えるチャック装置において、
    　前記チャック爪開閉機構は、前記各チャック爪を前記ガイド溝上の任意の待機位置に移動させる電気式の第１のアクチュエータと、前記各チャック爪を前記ガイド溝に沿って微小距離移動させる第２のアクチュエータと、を含むチャック装置。
  2. 　前記チャック爪開閉機構を制御する制御装置をさらに含み、
    　前記制御装置は、前記各チャック爪が前記ガイド溝上のうち前記ワークの径に応じた前記待機位置に移動して待機するように前記第１のアクチュエータを動作した後、前記各チャック爪が前記ガイド溝に沿って前記待機位置から前記ワークに向けて微小距離移動するように前記第２のアクチュエータを動作することで、前記各チャック爪に前記ワークを把持させる請求項１記載のチャック装置。
  3. 　前記チャック爪開閉機構は、螺旋溝を有する溝カムをさらに含み、
    　前記第１のアクチュエータは、前記中心軸の軸周りに前記溝カムを回転させる回転モータであり、
    　前記溝カムは、前記各チャック爪が前記螺旋溝に摺動可能に係合されるように、かつ、回転時において前記各チャック爪が前記螺旋溝内を摺動しながら前記ガイド溝に沿って移動するように配置される請求項１または請求項２記載のチャック装置。
  4. 　前記第２のアクチュエータは、前記溝カムを前記中心軸の軸線方向に移動させる駆動源を有し、
    　前記各チャック爪は、前記螺旋溝との係合部分がテーパ部として形成され、
    　前記テーパ部は、前記溝カムが前記軸線方向に移動する際に、前記螺旋溝の溝壁によって前記径方向に押されるように配置される請求項３記載のチャック装置。
  5. 　前記駆動源は、前記溝カムに対して前記軸線方向に空気圧を作用させる空気圧シリンダである請求項４記載のチャック装置。
  6. 　前記第２のアクチュエータは、前記溝カムに対して前記軸線方向への空気圧を大気開放する場合に前記溝カムを前記軸線方向に引き戻す弾性部材を有する請求項５記載のチャック装置。
  7. 　中心軸を中心とする径方向に延びるガイド溝が複数形成された爪支持台と、前記中心軸の軸周りに並んで配置されそれぞれが前記ガイド溝に沿って径方向に開閉してワークを把持する複数のチャック爪と、前記各チャック爪を開閉させるチャック爪開閉機構と、を備えるチャック装置を用いたワークの保持方法において、
    　前記チャック爪開閉機構に設けられる電気式の第１のアクチュエータにより、前記各チャック爪を前記ガイド溝上のうち前記ワークの径に応じた前記待機位置に移動して待機させるステップと、
    　前記チャック爪開閉機構に設けられる第２のアクチュエータにより、前記各チャック爪を前記ガイド溝に沿って前記待機位置から前記ワークに向けて微小距離移動させることで前記ワークを把持するステップと、を含むワークの保持方法。
  8. 　チャック装置でワークを保持して搬送するローダ装置であって、
    　前記チャック装置として、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のチャック装置を備えるローダ装置。
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