(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ室及び収容空間を内部に有しており、外部と前記シリンダ室とを連通する第１の長孔及び外部と前記収容空間とを連通する第２の長孔が形成されているハウジングと、
前記シリンダ室内を摺動し、第１のラック部分が形成されたピストンロッドと前記ピストンロッドの両端に設けられた第１及び第２のピストンヘッドとを有する、ピストンと、
前記ピストンと平行に移動可能なよう前記収容空間に収容され、前記第１のラック部分と平行に延びる第２のラック部分が形成されているラック部材と、
前記第１及び第２のラック部分と噛み合うピニオンと、
前記第１の長孔を介して前記ピストンに連結されている第１のスライダと、
前記第２の長孔を介して前記ラック部材に連結されている第２のスライダと、を備え、
前記第１のピストンヘッドと前記シリンダ室の一方の端部との間に第１の密閉空間が画定され、前記第２のピストンヘッドと前記シリンダ室の他方の端部との間に第２の密閉空間が画定されている、開閉チャック。
【請求項２】
前記ピストン、前記ラック部材、並びに前記第１及び第２のスライダが高さ方向にこの順で並べられている、請求項１に記載の開閉チャック。
【請求項３】
前記ラック部材は、前記第２の長孔内に収容されている、請求項１又は２に記載の開閉チャック。
【請求項４】
前記シリンダ室は、前記一方端部に取り外し可能な第１の密閉部材が装着され、前記他方端部に取り外し可能な第２の密閉部材が装着されており、
前記第１及び第２のピストンヘッドは、前記ピストンロッドから分離可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の開閉チャック。
【請求項５】
前記ハウジングは、外側に突出するとともに前記ピストンと平行に延びるガイドレールが形成されており、
前記第１及び第２のスライダは、前記ガイドレール上を摺動する、請求項１〜４のいずれかに記載の開閉チャック。
【請求項６】
前記第１及び第２のスライダは、側壁部に循環ベアリングが組み込まれ、前記ガイドレールに対向する面において前記循環ベアリングのボール群の一部が露出しており、
前記ガイドレールは、前記露出したボール群と係合し当該ボール群を転動させるための転動溝が形成されている、請求項５に記載の開閉チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉チャックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業設備等においてワークを搬送する場合、産業用ロボットが広く用いられており、この産業用ロボットはアームに取り付けられた開閉チャックによりワークを把持する。このような開閉チャックとして、例えば、特許文献１には、エアシリンダ機構によって作動するものが提案されている。この開閉チャックは、第１及び第２のシリンダ室を有しており、各シリンダ室には第１及び第２のピストンが摺動可能に設置されている。この開閉チャックにおいて、第１のシリンダ室の右端と第１のピストンとの間に圧縮空気を供給すると、第２のシリンダ室の左端と第２のピストンとの間にも圧縮空気が流入し、第１のピストンは左側に、第２のピストンは右側に移動する。一方、第２のシリンダ室の右端と第２のピストンとの間に圧縮空気を供給すると、第１のシリンダ室の左端と第１のピストンとの間にも圧縮空気が流入し、第１のピストンは右側に、第２のピストンは左側に移動する。このように、第１及び第２のピストンが互いに逆方向に移動することで、第１及び第２のピストンと連結部材を介して連動する把持部材が開閉し、ワークを把持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７９４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような開閉チャックは内部に２つのピストンが設置されていることで寸法が大きくなってしまうため、小型化の要望があった。そこで、本発明は、小型の開閉チャックを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る開閉チャックは、上記課題を解決するためになされたものであり、シリンダ室及び収容空間を内部に有しており、外部と前記シリンダ室とを連通する第１の長孔及び外部と前記収容空間とを連通する第２の長孔が形成されているハウジングと、前記シリンダ室内を摺動し、第１のラック部分が形成されたピストンロッドと前記ピストンロッドの両端に設けられた第１及び第２のピストンヘッドとを有する、ピストンと、前記ピストンと平行に移動可能なよう前記収容空間に収容され、前記第１のラック部分と平行に延びる第２のラック部分が形成されているラック部材と、前記第１及び第２のラック部分と噛み合うピニオンと、前記第１の長孔を介して前記ピストンに連結されている第１のスライダと、前記第２の長孔を介して前記ラック部材に連結されている第２のスライダと、を備え、前記第１のピストンヘッドと前記シリンダ室の一方の端部との間に第１の密閉空間が画定され、前記第２のピストンヘッドと前記シリンダ室の他方の端部との間に第２の密閉空間が画定されている。
【０００６】
上記開閉チャックは、第１又は第２の密閉空間に圧縮空気を供給することにより、シリンダ室内においてピストンを摺動させる。ピストンが摺動すると、ラック部材はピニオンによって収容空間内をピストンと逆方向に移動し、この結果、第１及び第２のスライダが近接及び離間する。このように、ラック部材は、ピニオンの回転により動かされるものであって、ピストンのように圧縮空気により作動するものではないため、圧縮空気の圧力等を考慮して寸法を決定する必要がない。このため、ラック部材の寸法を小さくすることができ、このラック部材に合わせて収容空間の寸法も小さくすることができる。これにより、二つのピストンを使用していた従来の開閉チャックよりも小型化することができる。
【０００７】
また、上記開閉チャックにおいて、ピストン、ラック部材、並びに第１及び第２のスライダを高さ方向にこの順に並べることもできる。この構成によれば、開閉チャックの奥行方向の寸法を小さくすることができ、さらに、連結部材を介さなくても、第１のスライダとピストン、及び第２のスライダとラック部材とを連結することができる。
【０００８】
また、上記開閉チャックにおいて、第２の長孔を収容空間として使用し、ラック部材を第２の長孔内に収容することもできる。この構成によれば、開閉チャックの高さ方向の寸法を小さくすることができる。
【０００９】
また、上記開閉チャックにおいて、シリンダ室は、一方の端部に取り外し可能な第１の密閉部材が装着され、他方の端部に取り外し可能な第２の密閉部材が装着されており、第１及び第２のピストンヘッドはピストンロッドから分離可能であってもよい。この構成によれば、シリンダ室内から第１及び第２のピストンヘッドのみを取り出すことが可能となり、第１及び第２のピストンヘッドのメンテナンスが容易になる。
【００１０】
また、上記開閉チャックは、外側に突出するとともにピストンと平行に延びるガイドレールがハウジングに形成され、第１及び第２のスライダがこのガイドレール上を摺動するよう構成されていてもよい。この構成によれば、ハウジングとガイドレールとが一体的に形成されていることで、開閉チャックの剛性を高くすることができる。
【００１１】
上記ガイドレール及び凹部を形成した場合、第１及び第２のスライダの側壁部に循環ボールベアリングを組み込むこともできる。この循環ボールベアリングのボール群の一部は、ガイドレールと対向する面において露出しており、ガイドレールに形成された転動溝と係合し、この転動溝上を転動する。この構成によれば、第１及び第２のスライダの移動をスムーズに行うことができ、また、多数のボールがハウジングに接触することで開閉チャックの剛性を高くすることもできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、開閉チャックを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る開閉チャックの一実施形態を示す正面断面図である。
【図２】本発明に係る開閉チャックの一実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明に係る開閉チャックの一実施形態を示す底面図である。
【図４】本発明に係る開閉チャックの一実施形態を示す（ａ）左側面図、及び（ｂ）右側面図である。
【図５】本発明に係る開閉チャックの一実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る開閉チャックの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
本実施形態に係る開閉チャック１は、図１に示すように、ハウジング２と、ハウジング２内に収容されるピストン3及びラック部材４と、ハウジング２上を摺動する第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂと、を備えている。なお、図１において、横方向を幅方向、上下方向を高さ方向、幅方向及び高さ方向と垂直な方向を奥行方向と称する。
【００１６】
ハウジング２は、図１及び図２に示すように、上方に突出し幅方向に延びるガイドレール２１が形成されており、このガイドレール２１の上面には、後述するシリンダ室と連通する第１及び第２の長孔２２ａ、２２ｂが形成されている。ガイドレール２１の側面には、図２に示すように、後述する循環ボールベアリング５２のボール群が転動するための転動溝２３が形成されている。また、ハウジング２は、図１（ａ）に示すように、幅方向に貫通するシリンダ室２４が内部に形成されており、このシリンダ室２４の両端部には第１及び第２の密閉部材６ａ、６ｂが取り外し可能に装着されている。第１及び第２の密閉部材６ａ、６ｂは、外周面に環状溝が形成されており、この環状溝内に収容された第１及び第２のＯリング６１ａ、６１ｂによってシリンダ室２４の内面に気密に接触している。動力源である圧縮空気をシリンダ室２４内に供給するために、ハウジング２は、図２及び３に示すように、正面に第１及び第２の供給ポート２５ａ、２５ｂが形成され、底面には第３及び第４の供給ポート２５ｃ、２５ｄが形成されている。また、ハウジング２の内部には、ピニオン７が回転軸７１周りに回動可能に取り付けられており、このピニオン７を介してピストン３とラック部材４とが連動する。
【００１７】
ピストン３は、図１に示すように、シリンダ室２４内に摺動可能に収容されており、ピストンロッド３１を備えている。このピストンロッド３１の両端には第１及び第２のピストンヘッド３２ａ、３２ｂが配置されており、この第１及び第２のピストンヘッド３２ａ、３２ｂはピストンロッド３１と分離している。第1のピストンヘッド３２ａは、外周面に環状溝が形成されており、この環状溝内に第１のパッキン３３ａが収容されている。これにより、第1のピストンヘッド３２ａは、シリンダ室２４の内面に気密に接触し、第１の密閉部材６ａとの間で第１の密閉空間２６ａを画定している（図１（ｂ））。この第１の密閉空間２６ａは、圧縮空気を給排気可能なよう、ハウジング２の第１及び第３の供給ポート２５ａ、２５ｃを介して外部と連通している。同様に、第２のピストンヘッド３２ｂは、外周面の環状溝内に第２のパッキン３３ｂが収容されており、この第２のパッキン３３ｂによってシリンダ室２４の内面に気密に接触し、第２の密閉部材６ｂとの間で第２の密閉空間２６ｂを画定している（図１（ａ））。この第２の密閉空間２６ｂは、圧縮空気を給排気可能なよう、ハウジング２の第２及び第４の供給ポート２５ｂ、２５ｄを介して外部と連通している。ピストンロッド３１は、上面に第１のラック部分３４が形成され、この第１のラック部分３４がハウジング２内のピニオン７と噛み合っている。
【００１８】
ラック部材４は、図１に示すように、ピストン３と平行に移動可能なよう、ハウジング２の第２の長孔内２２ｂに収容されている。このラック部材４の下面には第２のラック部分４１が形成されており、この第２のラック部分４１がハウジング２内のピニオン７と噛み合っている。なお、本実施形態では、第２の長孔２２ｂを収容空間としても使用する。
【００１９】
第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂは、ワークを把持するための爪が取り付けられるものであり、図４及び図５に示すように、ハウジング２上に摺動可能に設置されている。より詳細には、第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂは、下面に凹状のガイド溝５１ａ、５１ｂが形成されており、このガイド溝５１ａ、５１ｂ内にハウジング２のガイドレール２１を収容した状態でガイドレール２１上を摺動する。第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂは、側壁部に第１及び第２の循環ボールベアリング５２ａ、５２ｂが組み込まれており、この第１及び第２の循環ボールベアリング５２ａ、５２ｂのボール群の一部がガイド溝５１ａ、５１ｂの内側面において露出している。この露出したボール群がガイドレール２１の転動溝２３上を転動することで、第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂはスムーズに移動する。
【００２０】
図１に示すように、第１のスライダ５ａは、連結ピン８によって第１の長孔２２ａを介してピストンロッド３１に連結されており、ピストン３と連動する。また、第２のスライダ５ｂは、連結ねじ９によって第２の長孔２２ｂ内のラック部材４に連結されており、ラック部材４と連動する。この第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂの側壁部下面には、図４に示すように、第１及び第２のマグネット１０ａ、１０ｂが取り付けられており、この第１及び第２のマグネット１０ａ、１０ｂとハウジング２の背面に取り付けられた近接センサ１１とにより、第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂの位置が検出される。
【００２１】
次に、上述したように構成された開閉チャック１の作動について説明する。本実施形態においては、ハウジング２の第１及び第２の供給ポート２５ａ、２５ｂを使用するため、第１及び第２の供給ポート２５ａ、２５ｂに継手（図示省略）を介して圧縮空気供給源（図示省略）を接続し、第３及び第４の供給ポート２５ｃ、２５ｄを封鎖しておく。なお、第１の供給ポート２５ａの代わりに第３の供給ポート２５ｃを使用してもよく、第１及び第３の供給ポート２５ａ、２５ｃの両方を使用することもできる。また、第２の供給ポート２５ｂの代わりに第４の供給ポート２５ｄを使用してもよく、第２及び第４の供給ポート２５ｂ、２５ｄの両方を使用することもできる。
【００２２】
まず、第２の供給ポート２５ｂから第２の密閉空間２６ｂに圧縮空気を供給して、第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂを互いに離間させる場合について説明する。第２の供給ポート２５ｂから第２の密閉空間２６ｂに圧縮空気を供給すると、この圧縮空気によって第２のピストンヘッド３２ｂが押され、ピストン３及び第１のスライダ５ａが左側へと移動する。このとき、第１の密閉空間２６ａ内の空気は、第１のピストンヘッド３２ａに押されて第１の供給ポート２５ａから排出される。ピストン３が左側へ移動することに伴い、ピニオン７は、回転軸７１を中心として図１における時計回りに回転し、ラック部材４を右側へと案内する。これにより、第２のスライダ５ｂはラック部材４とともに右側へと移動し、第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂが互いに離間する（図１（ａ））。
【００２３】
次に、第１の供給ポート２５ａから第１の密閉空間２６ａに圧縮空気を供給して、第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂを互いに近接させる場合について説明する。第１の供給ポート２５ａから第１の密閉空間２６ａに圧縮空気を供給すると、この圧縮空気によって第１のピストンヘッド３２ａが押され、ピストン３及び第１のスライダ５ａが右側へと移動する。このとき、第２の密閉空間２６ｂ内の空気は、第２のピストンヘッド３２ｂに押されて第２の供給ポート２５ｂから排出される。ピストン３が右側へ移動することに伴い、ピニオン７は、回転軸７１を中心として図１における反時計回りに回転し、ラック部材４を左側へと案内する。これにより、第２のスライダ５ｂはラック部材４とともに左側へと移動し、第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂが互いに近接する（図１（ｂ））。
【００２４】
以上のように、本実施形態に係る開閉チャック１は、ピストン３とラック部材４とが連動することにより作動する。このラック部材４は、ピストンのように圧縮空気の圧力等を考慮して寸法を決定する必要がなく、小型化が可能であるため、開閉チャック１は、二つのピストンを用いていた従来のものよりも寸法が小さくなる。また、この開閉チャック１は、ピストン３、ラック部材４、並びに第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂを高さ方向に並べたことで奥行方向の寸法を小さくすることができ、ラック部材４を第２の長孔２２ｂ内に収容したことで高さ方向の寸法を小さくすることもできる。さらに、シリンダ室２４の両端部の第１及び第２の密閉部材６ａ、６ｂを取り外し可能とし、第１及び第２のピストンヘッド３２ａ、３２ｂをピストンロッド３１から分離可能としたため、シリンダ室２４の端部から第１及び第２のピストンヘッド３２ａ、３２ｂのみを取り出すことができ、例えば第１及び第２のパッキン３３ａ、３３ｂの交換等、第１及び第２のピストンヘッド３２ａ、３２ｂのメンテナンスが容易となる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態において、ピストン３及びラック部材４はハウジング２内において高さ方向に並べられていたがこれに限定されるものではなく、ピストンとラック部材とが奥行方向に並べられていてもよい。
【００２６】
また、上記実施形態においては、ラック部材４は第２の長孔２２ｂ内に収容されていたが、ラック部材がピストンと平行に移動可能であればこれに限定されず、ハウジング内に第２の長孔とは別に収容空間を設け、この収容空間にラック部材を収容してもよい。
【００２７】
また、上記実施形態においては、ハウジング２に第１及び第２の長孔２２ａ、２２ｂを形成していたがこれに限定されず、第１の長孔と第２の長孔とが連結され一つの長孔となっていてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態において、ハウジング２に第１〜第４の供給ポート２５ａ〜２５ｄが形成されていたが、第１及び第２の密閉空間に圧縮空気を供給することができればこれに限定されず、例えば、第１及び第２の密閉部材に供給ポートが形成されていてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態において、シリンダ室２４は、ハウジング２を貫通し、両端部に第１及び第２の密閉部材６ａ、６ｂが装着されていたが、シリンダの一方の端部と第１のピストンヘッドとの間で第１の密閉空間、他方の端部と第２のピストンヘッドとの間で第２の密閉空間を画定することができればこれに限定されず、例えば、シリンダ室がハウジングを貫通していなくてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態においては、第１及び第２のピストンロッド３２ａ、３２ｂはピストンロッド３１と分離していたがこれに限定されず、第１及び第２のピストンヘッドがピストンロッドに分離可能に取り付けられていてもよく、また、第１及び第２のピストンヘッドがピストンロッドに固定されていてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態においては、第１及び第２のスライダ５ａ、５ｂの下面にはガイドレール２１を収容する第１及び第２のガイド溝５１ａ、５１ｂが形成されていたが、第１及び第２のスライダがハウジング上を摺動することができればこれに限定されず、例えば、第１及び第２のスライダにガイドレールに係合するための爪が形成されていてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態において、第１のスライダ５ａとピストン３とは連結ピン８によって連結されていたが、第１のスライダとピストンとを連動させることができればこれに限定されず、例えば、第１のスライダとピストンとが一体的に形成されていてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態において、第２のスライダ５ｂとラック部材４とは連結ねじ９によって連結されていたが、ラック部材と第２のスライダとを連動させることができればこれに限定されず、例えば、ラック部材と第２のスライダとを一体的に形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１     開閉チャック
２     ハウジング
２１   ガイドレール
２２ａ 第１の長孔
２２ｂ 第２の長孔（収容空間）
２３   転動溝
２４   シリンダ室
３     ピストン
３１   ピストンロッド
３２ａ 第１のピストンヘッド
３２ｂ 第２のピストンヘッド
４     ラック部材
５ａ   第１のスライダ
５ｂ   第２のスライダ
５２ａ 第１の循環ボールベアリング
５２ｂ 第２の循環ボールベアリング
６ａ   第１の密閉部材
６ｂ   第２の密閉部材
７     ピニオン
【図１】
0005489814.tif 000002
【図２】
0005489814.tif 000003
【図３】
0005489814.tif 000004
【図４】
0005489814.tif 000005
【図５】
0005489814.tif 000006