JPH06143014A - チャック爪の保持ハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チャック爪の保持ハンドを簡易で剛性の高い
ものにし、チャック交換時にチャック爪を正確に保持す
る。 【構成】 保持ハンドにはチャック爪１２に設けた係止
ブロック２６の引掛溝２８に係脱し、チャック爪１２の
半径方向を位置決めする固定の爪係止部材３５と、この
爪係止部材３５に対して近接離反して係止ブロック２６
と係脱し、チャック爪１２の位置決めをする可動のクラ
ンプ部材３８と、このクランプ部材３８をチャック爪１
２の半径方向に移動させる移動装置４２とを備え、チャ
ック爪１２を爪係止部材３５とクランプ部材３８により
クランプ、アンクランプする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はチャック爪交換装置にお
いて、チャック爪を多数貯蔵しているストッカと、チャ
ック間で使用済の爪と交換用の爪とを自動的に交換する
ときに用いられるチャック爪の保持ハンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のチャック爪交換装置においては例
えば特開平４−１１５８０９号公報に開示されているよ
うに、チャック半径方向に移動するようにしたロボット
アームの先端に取付けられたグリッパーの一対の可動開
閉アームをチャック幅方向に開閉してチャック爪の係止
ブロックを把持開放するようにしている。このグリッパ
ーはチャック爪交換時にチャック爪をグリップしたまま
チャック上部に位置するチャック爪案内用のガイドブロ
ック溝巾内を通過してチャックに爪を供給し、また、チ
ャックから爪を取出すようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のチャック爪
交換装置のグリッパーでは、可動開閉アームは、チャッ
ク爪を保持したままガイドブロック溝巾内を通過できる
ようにガイドブロック溝とチャック爪の係止ブロック間
の狭い隙間に納まるように制限されているので、剛性が
小さく重量の大きいチャック爪などを保持する場合、チ
ャック爪の姿勢を正確に保って把持することができない
などの問題があった。しかも可動開閉アームが両方共開
閉するので、ガタが多くチャック爪の爪装着時にガイド
ブロック溝にチャック爪がうまく挿入されず好ましくな
い問題もあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は少なくともチャック軸線方向とチャック半径方
向に移動するようにしたロボットアームに取付けられ、
チャック爪のストッカとチャック間でチャック爪を自動
的に交換するためのチャック爪の保持ハンドであって、
チャック爪に設けた係止ブロックの引掛溝にチャック軸
線方向から係脱し、係止状態でチャック爪の半径方向を
位置決めする固定の爪係止部材と、この爪係止部材に対
してチャック爪の半径方向外方から近接、離反して係止
ブロックと係脱し、係止状態でチャック爪の幅方向及び
チャック軸線方向を位置決めする可動のクランプ部材
と、このクランプ部材をチャック爪の半径方向に移動さ
せる移動装置を備えたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】保持ハンドにチャック爪を保持する場合は保持
ハンドのチャック軸線方向の移動によって、交換される
チャック爪の係止ブロックの引掛溝に保持ハンドの爪係
止部材を挿入し係止状態でチャック爪の半径方向の位置
決めを行う。移動装置を作動しアンクランプ状態のクラ
ンプ部材をチャック爪の半径方向内方に移動させチャッ
ク爪の幅方向及び前後方向の位置決めを行い保持ハンド
の爪係止部材との間でチャック爪を確実にクランプす
る。又保持ハンドからチャック爪を離脱させる場合は、
移動装置を作動してクランプ状態のクランプ部材をチャ
ック爪の半径方向外方に作動させクランプ部材をチャッ
ク爪の係止ブロックから離反させてアンクランプし、ク
ランプ部材によるチャック爪の幅方向及び前後方向の位
置決めを解除し、保持ハンドをチャック軸線方向へ移動
させて、チャック爪の係止ブロック引掛溝から爪係止部
材を離脱させる。

【０００６】

【実施例】本願実施例を図面に基づいて説明する。図
１，２において、ＮＣ旋盤１とチャック爪のストッカ５
０の上方に設けた走行レール４には特開平１−２５２３
４５号公報等で公知のガントリロボット３０Ａがチャッ
ク軸線方向に移動自在に設けてありこのガントリロボッ
ト３０Ａには後記する本願のチャック爪の保持ハンド３
０を下端に備えたロボットアーム３１がチャック軸線方
向と垂直なチャックの半径方向（上下方向）に移動自在
に設けてある。ストッカ５０には多数のチャック爪１２
が特公平４−２９４８８号に示されるような上下方向に
階段状の保持ブロック５１により取出自在に備えてあ
る。ストッカ５０は所定のチャック爪１２をレール４直
下の交換位置へ位置させるために左右移動可能にしてあ
る。

【０００７】次にＮＣ旋盤１の主軸３の先端には、本出
願人の出願による特開昭５９−３０６０５号公報で開示
したような外周部よりの操作でチャック爪１２が半径方
向に抜けるクイックチェンジチャック６（以下チャック
６と記す）が取付けられ主軸３の後端に取付けられた回
転シリンダ（図示なし）の駆動によって図示しないウエ
ッジブランジャを介してマスタジョー１１が半径方向に
移動し、このマスタジョー１１の移動が後述の噛合部材
によってチャック爪１２に伝えられチャック爪の摺動部
１３が爪装着溝１０内を半径方向へ摺動可能になってい
る。前記チャック爪１２の後部上面には、図３に示すよ
うに係止ブロック２６が固定され、この係止ブロック２
６には、チャック軸線方向の引掛溝２８が形成されてい
る。またチャック爪１２の後面には係止溝１６が形成さ
れ、係止溝１６には次に示す爪係脱装置１７により下記
の噛合部材１８が係合、離脱するようになっている。

【０００８】図２，７において爪係脱装置１７はマスタ
ージョー１１内にチャック軸線方向への摺動のみ可能に
嵌装された噛合部材１８と、マスタージョー１１内に半
径方向への移動のみ可能に嵌装された２本の操作ピン１
９ａ，１９ｂとを備えており、この噛合部材１８の前面
には係止部材２０が突設され、付勢ばね２１のばね力に
よってチャック爪１２の係止溝１６と係合するようにな
っている。また噛合部材１８と操作ピン１９ａ，１９ｂ
とは傾斜方向の異なる係合面によって互いに係合してお
り、操作ピン１９ａをチャック本体６の中心に向かって
押し込むと操作ピン１９ｂが突出し、噛合部材１８は付
勢ばね２１を圧しながら後退して係止溝１６、係止部材
２０の係合は脱し、操作ピン１９ａが原位置に復帰する
と噛合部材１８は付勢ばね２１によって前進し、係止溝
１６、係止部材２０が再び係合することは前記特開昭５
９−３０６０５号と同様である。また、突出した操作ピ
ン１９ｂは、後述の固定ピン９５と係合してチャック半
径方向中心へ押込まれることで、噛合部材１８の付勢ば
ね２１による前進移動を確実に行わせるものである。マ
スタージョー１１内にはノッチピン方式のセットピン２
３がチャック軸線方向へ摺動可能に嵌合され、ばね２４
によって前方に付勢されるとともに抜止めされ、その先
端がチャック爪１２後面のノッチ溝２７に係合し、常に
チャック爪１２を係止するようになされている。以上の
如く構成されたチャック６は爪交換時に１つの爪装着溝
１０を所定の爪交換位置Ｂに割り出すようになってい
る。

【０００９】次に、ガイドブロック８７と爪外し装置８
８について説明する。ガイドブロック８７は図２，７に
示すように前後動用シリンダ７０のピストンロッド７１
の先端に固着した爪外しシリンダ９１のシリンダ本体９
２前面に取付られた左右のブロック８９より構成され、
両ブロック８９の対向面にはガイド溝９０が設けられて
いる。このガイド溝９０は前後動用シリンダ７０のピス
トンロッド７１が、最前進端に至った時に、爪交換位置
Ｂに割り出されたチャック６の爪装着溝１０と一直線上
に並び、交換されるチャック爪１２の摺動部１３を案内
する。

【００１０】次に、爪外し装置８８において、爪外しシ
リンダ９１のシリンダ本体９２下面より突出するピスト
ンロッド９１ｂ下端には、爪交換位置Ｂに割出されたチ
ャック６の操作ピン１９ａに相対するようにして押込ピ
ン９４が突設され、爪外しシリンダ９１を爪外し作動し
てピストンロッド９１ｂを下降させると、押込ピン９４
が操作ピン１９ａを押込んで噛合部材１８の係止部材２
０とチャック爪１２の係止溝１６との噛合を外すように
なっている。更に、シリンダ本体９２下面には、１つの
チャック爪１２をチャック６に供給する毎に前進端位置
から後退するようにした前後動用シリンダ７０のピスト
ンロッド７１の後退移動中に操作ピン１９ｂを押込む固
定ピン９５が設けてある。

【００１１】次に本願のチャック爪の保持ハンド３０に
ついて説明する。図３，４，５において、保持ハンド３
０は、本体３２と本体３２内に軸受３３を介して回動自
在に支持された回転軸３４と、この下端に締着されてい
る爪係止部材本体３５Ａに円周方向に等間隔で設けら
れ、半径方向外側へ突設された４つの爪係止部材３５と
（本実施例では４つの場合を示すのがこれに限定される
ものではない）、各爪係止部材３５に対してチャック６
の半径方向外方から近接離反して前記係止ブロック２６
と係脱するクランプ部材３８と、このクランプ部材３８
をチャック爪１２の半径方向に移動させる移動装置４２
及び回転軸３４の制御モータ４５を備えている。

【００１２】４つの爪係止部材３５は夫々Ｌ型断面を成
し、水平な係止片３５ａが前記係止ブロック２６の引掛
溝２８にチャック軸線方向から係脱するようにしてあ
り、両者が嵌まり合った状態では、チャック爪１２は、
その上下方向即ち、チャック爪交換時には、チャック６
の半径方向の位置決めがなされるようにしてある。又、
図６に示すように、クランプ部材３８の、溝部３８ａ
が、係止片３５ａから垂直に立上った垂直片３５ｂに上
下摺動自在に嵌込まれ、クランプ部材３８の、回転軸３
４方向で側方へ突設した側片３８ｃが爪係止部材３５の
側面３５ｃに沿って上下摺動可能になっている。こうし
て、クランプ部材３８は爪係止部材３５に対して回り止
めされ、チャック半径方向にのみ近接離反するようにな
っている。各クランプ部材３８には、ばね４４により上
方へ付勢された押下ボール４３が上下動自在に設けられ
ている。この押下ボール４３は本体３２下端の鍔部３２
ｂ下面、及び、後述のフック部材３９の下面３９ａと当
接して、ばね４４のばね力でクランプ部材３８を爪係止
部材３５に引掛られたチャック爪１２の係止ブロック２
６に押付け、クランプ部材３８の下面から突出した斜面
部３８ｄが係止ブロック２６に設けた斜面２６ｂに圧接
すると共に、係止ピン３６が係止ブロック２６の係止孔
２６ａに嵌入してチャック爪１２のチャック軸線方向及
び幅方向位置を位置決めするようになっている。

【００１３】次に移動装置４２において、前記フック部
材３９は、本体３２のチャック軸線に沿う方向の後側外
周に本体上面から鍔部３２ｂに亘って上下に設けられた
溝部３２ａ内で下方に向けて取付けられたシリンダ４０
のピストンロッド４１の先端に固着され、ピストンロッ
ド４１の出没でフック部材３９の両端面が溝部３２ａの
内面を摺動移動するようにしてある。このピストンロッ
ド４１が突出された時、フック部材３９の下面３９ａと
本体３２の鍔部３２ｂ下面とが同一面でかつ連続するよ
うにしてある。フック部材３９は鉤状のフック３９ｂを
有し、鍔部３２ｂ下面とフック部材３９の下面３９ａと
が同一平面を成す時に、回転軸３４が本体３２に取付け
た制御モータ４５で回転されるギヤ４６と回転軸３４に
一体連結したギヤ４７を介して回転されると、クランプ
部材３８の係止片３８ｂが下面３９ａとフック３９ｂに
進入するようになっている。本体３２はギヤ４７を逃げ
るように形成され、その上部がロボットアーム３１下面
に設けたフック機構６０によりロボットアーム３１と着
脱自在となっている。このフック機構６０による着脱機
構は特開平４−１１５８０９号で公知である。そしてシ
リンダ４０に連なる配管６１、及び制御モータ４５の配
線の一端はロボットアーム３１に本体３２が装着された
時に、ロボットアーム３１側の配管ソケット及び電気的
なソケットと結合されるようになっている。

【００１４】以上のように構成されたチャック爪１２の
保持ハンド３０によるチャック爪交換作用について説明
する。加工するワークの変更その他により図示しない指
令装置から爪交換指令が発せられると、ワーク取扱用の
保持ハンドを先端のフック機構６０によって保持してい
たロボットアーム３１は、所定の保持ハンドのストック
場所でワーク取扱要の保持ハンドを取外して、チャック
爪１２の保持ハンド３０を保持し、３つの爪係止部材３
５にストッカ５０から新たなチャック爪１２を夫々１本
ずつ装着する。このストッカ５０からの新たなチャック
爪１２の装着動作は、チャック爪１２に対して保持ハン
ド３０がチャック爪１２の前方から移動してチャック爪
１２を保持していない爪係止部材３５の１つがチャック
爪１２の引掛溝２８に係止した後、アンクランプ状態で
あったクランプ部材３８を下降してチャック爪１２の係
止ブロック２６をクランプし、上方へ抜上げる動作と、
保持ハンド３０の割出動作及びストッカ５０の左右移動
動作の組合せにより行われる。そしてチャック爪１２を
装着しない爪係止部材３５をチャック方向に即ちチャッ
ク軸線方向に向けて図２の待機位置Ｓ１で停止する。こ
の時チャック爪１２を装着していない爪係止部材３５と
対応するクランプ部材３８にフック３９ｂが係止してお
りかつシリンダ４２によりフック部材３９が上昇されて
クランプ部材３８は爪係止部材３５から上方へ離反して
アンクランプ状態となっている。

【００１５】この動作と同時平行的に、主軸３がチャッ
ク６に取付けられているチャック爪１２の１本を爪交換
位置Ｂに割出す。チャック６が所定の位置に割り出され
ると前後動シリンダ７０が作動してピストンロッド７１
が前進し、後退端に待機していたガイドブロック８７と
爪外し装置８８を共に前進させ、押し込みピン９４は操
作ピン１９ａ上に、ガイド溝９０は爪交換位置Ｂに割出
されたチャック６の爪装着溝１０と一直線上に並んだ状
態になる。

【００１６】次に上方で待機中の保持ハンド３０がロボ
ットアーム３１の下降によりチャック６前方に下降し、
シリンダとかみ合っている爪係止部材３５即ちチャック
爪１２を持たない爪係止部材３５が交換されるチャック
爪１２の引掛溝２８とがチャック軸線方向に対向する位
置Ｓ２にくるとチャック６方向に移動し、図２に示すよ
うに爪係止部材３５が爪交換位置Ｂのチャック爪１２の
引掛溝２８に挿入された位置Ｓ３で停止する。その後、
爪外しシリンダ９１を爪外し作動させるとピストンロッ
ド９１ｂの下降と共に押し込みピン９４が爪係脱装置１
７の操作ピン１９ａをチャック６の中心側に押し込み、
噛合部材１８を非噛合方向に後退させ噛合部材１８とチ
ャック爪１２における係止部材２０と係止溝１６の係合
を開放する。

【００１７】次いでチャック爪１２を爪係止部材３５が
引掛けた状態でロボットアーム３１を上昇させ、チャッ
ク爪１２が爪装着溝１０より略取出された時点で保持ハ
ンド３０のシリンダ４０を作動しピストンロッド４１を
突出させてフック部材３９を介してクランプ部材３８を
下降させ、クランプ部材３８の斜面部３８ｄと係止ブロ
ック２６の斜面２６ｂとを圧接させ、係止ピン３６を係
合孔２６ａに嵌入させてチャック爪１２を爪係止部材３
５とクランプ部材３８でクランプする。その後、ガイド
ブロック８７内を通過し爪挿入位置Ｓ４に位置される。
次いで爪挿入位置Ｓ４の高さ位置で制御モータ４５を駆
動しモータギヤ４６、４７を介して回転軸３４を回動
し、新たなチャック爪１２をガイドブロック８７上の爪
挿入位置Ｓ４に位置させる。新たなチャック爪１２のク
ランプ部材３８はフック部材３９と係合取り出したチャ
ック爪１２のクランプ部材３８は本体３２の鍔部３２ｂ
と係合する。

【００１８】次いでロボットアーム３１の下降で保持ハ
ンド３０全体が下降する。新たなチャック爪１２がガイ
ドブロック８７に挿入され、チャック６の爪装着溝１０
に挿入される直前にシリンダ４０を作動し、クランプ部
材３８によるチャック爪１２のクランプを解除する。こ
うすることにより、新たなチャック爪１２は爪係止部材
３５によって上下方向には位置決めされるが、チャック
爪１２の幅方向とチャック軸線方向には爪係止部材３５
の係止片３５ａに沿って自由に移動できるので、チャッ
ク６の爪装着溝１０への挿入が容易となる。ロボットア
ーム３１は新たなチャック爪１２を位置Ｓ３まで移動さ
せると停止する。

【００１９】次に爪外しシリンダ９１を上昇作動させ、
チャック６の位置決め解除を行うと共に噛合部材１８は
ばね２１の力で噛合方向へ作動し、噛合部材１８により
チャック爪１２がマスタージョー１１に連結される。こ
の噛合部材１８の移動によって操作ピン１９ａは上昇
し、操作ピン１９ｂは下降する。次いで前後動用シリン
ダ７０を後退作動させる。この時、操作ピン１９ｂが下
降していないと、固定ピン９５と当接して押し下げら
れ、噛合部材１８が強制的に前進させられて噛合部材１
８とチャック爪１２の連結が確実に行われる。そして、
ガイドブロック８７と爪外し装置８８は後退端で停止し
待機する。こうして１本目のチャック爪１２の交換を行
うとチャック６前方の位置Ｓ２へ移動し、爪係止部材３
５は引掛溝２８から外れる。

【００２０】保持ハンド３０はそのチャック６前方位置
Ｓ２において待機し、チャック６の２本目のチャック爪
１２の爪交換位置Ｂへのチャック割出しが行われると、
１本目のチャック爪交換と同様にピストンロッド７１が
前進端へ位置し、保持ハンド３０の空になった爪係止部
材３５をチャック６方向へ移動して２本目の使用済みの
チャック爪１２に挿入して爪外し動作をした後、上昇し
てチャック６の爪装着溝１０から２本目のチャック爪１
２を抜き取り、上方の爪挿入位置Ｓ４にて停止する。こ
の爪挿入位置Ｓ４にて、使用済のチャック爪１２と次の
新たなチャック爪１２とを制御モータ４５の回動動作に
よって入替える。そして保持ハンド３０を下降させてチ
ャック６に２本目のチャック爪１２を装着する。２本目
のチャック爪１２を装着し終えた保持ハンド３０はチャ
ック６の前方に移動して停止する。同様にして３本目の
チャック爪１２も交換され、チャック６の３本前部のチ
ャック爪１２が交換される。

【００２１】次に保持ハンド３０に使用済のチャック爪
１２を保持してロボットアーム３１は上昇して走行レー
ル４上をストッカ５０方向に移動し、このストッカ５０
に使用済のチャック爪１２を収納した後に保持ハンド３
０をワーク取扱用の保持ハンドに取替えてジョー交換作
業を終え、次のワーク搬送切削作業に入る。尚、ストッ
カ５０への保持ハンド３０からのチャック爪１２の戻し
動作はストッカ５０から保持ハンド３０へ新たな爪を装
着する動作と逆となる。

【００２２】尚この発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、保持ハンドが扱うチャック爪の本数は１本の
みでもよくこの場合は、本実施例での回転軸制御モータ
は不要である。また、保持ハンドの把持位置に交換する
チャック爪を回動させる制御モータを周知のゼネバ機構
や爪車などに換えて駆動するようにしてもよい。

【００２３】次に保持ハンド３０の他の実施例について
説明するが前記実施例と同様のものは詳説を省略する。
クランプ部材３８Ａとチャック爪１２の係止ブロック２
６Ａとが係合する斜面３８Ａａ，２６Ａａを図８に示す
ようにＶ字状に形成し、係止ブロック２６Ａをクランプ
部材３８ＡのＶ字斜面に合わせてチャック爪１２の位置
合せをするようにしてもよい。この時、係止ピン３６は
係止ブロック２８のチャック爪幅方向に形成した溝２８
Ａに嵌入し、チャック軸線方向の位置決めをする。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明ではチャック爪を交
換するロボットアームにチャック爪の係止ブロックに設
けた引掛溝にチャック軸線方向から係脱し、チャック爪
の半径方向を位置決めする固定の爪係止部材と、この爪
係止部材に対してチャック爪の半径方向外方から近接離
反して係止ブロックと係脱し、チャック爪の幅方向及び
前後方向を位置決めする可動のクランプ部材と、このク
ランプ部材をチャック爪の半径方向に移動させる移動装
置を備えたので、可動開閉アームをチャック爪の幅方向
に開閉するものに比べ、チャック爪を保持する爪係止部
材とクランプ部材の全巾をガイドブロックのガイド溝巾
一杯とすることができ、簡易で剛性の高い保持部が得ら
れ、重量の大きいチャック爪を扱うことができる。また
保持ハンドの一方を固定の爪係止部材にし、可動部をで
きるだけ少なくしたので、ガタが少なく、剛性の高いも
のにでき、チャック爪の姿勢を正確に保持でき、チャッ
ク爪の装着離脱が正確に行い得る保持ハンドにすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】爪交換装置の概略全体平面図である。

【図２】工作機械と保持ハンドを一部断面した側面図で
ある。

【図３】本発明のチャック爪の保持ハンドを一部断面し
た説明図である。

【図４】図３のIV視図である。

【図５】シリンダのピストンロッド上昇時を示す説明図
である。

【図６】図３のVI−VI断面図である。

【図７】ガイドブロックと爪係脱装置の説明図である。

【図８】他の実施例の保持ハンドの説明図である。

【符号の説明】

６ チャック、 １２ チャック爪、 ２６ 係止ブロ
ック、２８ 引掛溝、 ３０ 保持ハンド、 ３１ ロ
ボットアーム、３５ 爪係止部材、 ３８ クランプ部
材、 ４０ シリンダ、４２ 移動装置、 ５０ スト
ッカ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともチャック軸線方向とチャック
   半径方向に移動するようにしたロボットアームに取付け
   られ、チャック爪のストッカとチャック間でチャック爪
   を自動的に交換するためのチャック爪の保持ハンドであ
   って、チャック爪に設けた係止ブロックの引掛溝にチャ
   ック軸線方向から係脱し、係止状態でチャック爪の半径
   方向を位置決めする固定の爪係止部材と、この爪係止部
   材に対してチャック爪の半径方向外方から近接、離反し
   て係止ブロックと係脱し、係止状態でチャック爪の幅方
   向及びチャック軸線方向を位置決めする可動のクランプ
   部材と、このクランプ部材をチャック爪の半径方向に移
   動させる移動装置を備えたことを特徴とするチャック爪
   の保持ハンド。