(57)【要約】【課題】本発明は、被把持面と前記被把持面と交わる端面を有する柱状の被把持体を把持する把持装置であって、鉛直軸に沿い長軸が配置される前記被把持体の被把持面を把持する把持部と、前記被把持体の端面が当接する当接部を有する把持装置において、被把持体を所望の姿勢で把持可能なコンパクトな被把持体の把持装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明に係わる被把持体の把持装置は、被把持面と前記被把持面と交わる端面を有する柱状の被把持体を把持する把持装置であって、鉛直軸に沿い長軸を位置決めすべき前記被把持体の被把持面を開閉して把持する把持部と、前記被把持体の端面が当接する当接部と、前記被把持体の端面と前記当接部を離接させるとともに前記当接部と前記被把持体の端面との間に所定の間隙を形成する間隙形成部とを有することを特徴とする被把持体の把持装置である。【選択図】図１
2011031334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被把持面と前記被把持面と交わる端面を有する柱状の被把持体を把持する把持装置であって、鉛直軸に沿い長軸を位置決めすべき前記被把持体の被把持面を開閉して把持する把持部と、前記被把持体の端面が当接する当接部と、前記被把持体の端面と前記当接部を離接させるとともに前記当接部と前記被把持体の端面との間に所定の間隙を形成する間隙形成部とを有することを特徴とする被把持体の把持装置。
【請求項２】
前記把持部は、開口部が形成された第１面と通気孔が形成された第２面と前記開口部及び前記通気孔に連通する空気室とを有する枠体と、前記第１面の開口を閉塞し且つ弾性変形が可能な蓋体と、前記蓋体に固定され前記被把持体の被把持面を取り囲むように配置された把持爪とを有し、前記通気孔を介して前記空気室に接続された圧縮空気供給手段とを有する請求項１に記載の被把持体の把持装置。
【請求項３】
前記間隙形成部は、前記当接部に一方の開口が形成された流体通路を有し、前記流体通路の他方の開口に接続され流体を供給する流体供給手段を備える請求項１又は２のいずれかに記載の被把持体の把持装置。
【請求項４】
前記流体が圧縮空気である請求項３に記載の被把持体の把持装置。
【請求項５】
前記間隙形成部は、前記当接部に直接的又は間接的に接続され当該当接部に一定の振動を与える加振手段である請求項１又は２のいずれかに記載の被把持体の把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にクランプ装置又はチャッキング装置と呼ばれる把持装置に係わり、特に被把持面と前記被把持面と交わる端面を有する柱状の被把持体を把持する把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる技術分野に関する従来の把持装置の一例が下記特許文献１に記載されている。特許文献１に開示された把持装置は、ダイヤフラムを空気又は流体で直接膨らませる事を使って被把持体を外側又は内側より把持する機械加工用の把持装置において、供給された空気圧を使って、供給された空気圧よりはるかに大きな圧力を得ることができるようにシリンダ、ベ−ス、ピストンを組み合わせ、ダイヤフラムにこれを付属させ、増圧された空気圧を用いてダイヤフラムを直接空気で膨張させ、圧力を抜いて元に復帰させ、この動作を爪に伝えるようにした把持装置である。
【０００３】
また、従来の把持装置の別の一例が下記特許文献２に記載されている。特許文献２に開示された把持装置は、内周面にテーパ面が形成された円筒状のボディと、内周面にテーパ面が形成された円筒状のスライダと、ボディおよびスライダのテーパ面に契合する逆テーパ面を有する複数の爪部材を同心円状に配置し、複数の爪部材が離反する方向に負荷のかかるスプリングを配置し、ボディの上方に配置した操作プレートと、ボディの内周面と摺動して上下にスライドするスライダを連結し、ボディと操作プレートを離反する方向に圧縮されて挿入されたスプリングにより把持するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４６７０６号公報
【特許文献２】特開２００７−６９３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、把持装置には、一般に、強い把持力で被把持体を確実に把持する機能が求められ、更に高精度な操作を行う検査装置や加工装置などに組み込まれる把持装置には高い位置決め精度で被把持体を把持する機能が求められる。例えば縦型円筒旋削装置や円筒体を回転しつつ検査する検査装置に組み込まれる把持装置の場合、被把持体が位置決めされるべき所望の軸である鉛直な回転軸（いわゆるセンターである。）に対し被把持体の軸芯が一致するよう精度良く位置決めされることが必要である。そのためには、第１に水平方向において被把持体を高い位置決め精度で把持できることと、第２に回転軸と軸芯とが平行になるよう被把持体の姿勢を制御して被把持体を把持できることが要求される。
【０００６】
ここで、特許文献１に開示された把持装置によれば、ダイヤフラムの弾性変形により複数の爪を同期して開閉させることにより、水平方向において被把持体を精度良く位置決めでき、上記第１の要求を満たすことができるが、第２の要求については不十分であった。その理由について図５を参照しつつ説明する。
【０００７】
図５は、円柱状の被把持体９０の外周面を把持する円環状に配置された複数の把持爪８３及び被把持体９０の下方端部が当接する当接部８０で構成された把持装置による従来の把持工程を示す図である。従来の把持装置では、図５（ａ）に示すように、被把持体９０を把持爪８３の中にセットするため被把持体９０の外周面と開いた状態の把持爪８３との間には隙間ｓ１が設けられている。したがって、被把持体９０をセットすると被把持体９０は隙間ｓ１の中を倒れ傾いた姿勢となる。その状態で、図４（ｂ）に示すように把持爪８３を閉じてゆくと、把持爪８３によって被把持体９０が内側へ押され傾いた姿勢は矯正されようとする。しかしながら、傾いた姿勢となっている被把持体９０の下方端面の外周縁が、当接部８０及び把持爪８３の表面に食い込む場合があり、その場合には図４（ｃ）に示すように、傾いた被把持体９０の姿勢が矯正されず、被把持体９０の軸Ｅが所望の軸Ｊに対し角度θだけ傾いた姿勢のままで把持されてしまうという問題があった。
【０００８】
一方で、特許文献２に開示された把持装置によれば、ボディとスライダに形成したテーパ面と、爪部材に形成したテーパ面を係合することにより、両端で爪部材の位置決めを行っているので保持している長さが長く、被把持体の傾きを矯正することができるが、被把持体の傾きを充分に矯正するためには爪部材を長くする必要があり、把持装置が大型化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の技術の問題点を鑑みてなされたものであり、被把持面と前記被把持面と交わる端面を有する柱状の被把持体を把持する把持装置であって、鉛直軸に沿い長軸が配置される前記被把持体の被把持面を把持する把持部と、前記被把持体の端面が当接する当接部を有する把持装置において、被把持体を所望の姿勢で把持可能なコンパクトな被把持体の把持装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係わる被把持体の把持装置の態様は、被把持面と前記被把持面と交わる端面を有する柱状の被把持体を把持する把持装置であって、鉛直軸に沿い長軸を位置決めすべき前記被把持体の被把持面を開閉して把持する把持部と、前記被把持体の端面が当接する当接部と、前記被把持体の端面と前記当接部を離接させるとともに前記当接部と前記被把持体の端面との間に所定の間隙を形成する間隙形成部とを有することを特徴とする被把持体の把持装置である。
【００１１】
かかる被把持体の把持装置によれば以下の作用を奏することができる。すなわち、鉛直軸に沿い長軸を位置決めすべき柱状の被把持体は、その端面が当接部に当接する状態でその被把持面が開かれた把持部の中に配置される。この状態のときには、被把持体と把持部の間には一定の間隙があるため、被把持体は傾いた姿勢となる。次いで、間隙形成部を動作させる。間隙形成部は上記のように構成してあるので、被把持体の端面は当接部から離間し、それらの間には一定の間隙が形成される。その後、被把持面を把持するため把持部を閉じると被把持体の姿勢は鉛直に立った姿勢に矯正されるが、被把持体の端面と当接部との間には間隙が形成されているので被把持体の端面は当接部に食い込むことなく円滑に姿勢の矯正が行われる。なお、間隙形成部の動作のタイミングは上記に限定されることはなく、例えば被把持体を把持部に配置する時から動作させて被把持体を一旦当接部に当接させることなく間隙を形成するよう構成してもよいし、把持部による被把持面の把持が完了する直前に動作を終了させ被把持体の端面が当接部に当接した状態で把持するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係わる被把持体の把持装置によれば、上記説明のように構成されているので、被把持体を所望の姿勢で把持可能なコンパクトな被把持体の把持装置を提供するというその目的を達成することができる。なお、本発明の好ましい態様及びその作用・効果については、以下で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係わる第１態様の把持装置を示す断面図である。
【図２】図１の把持装置の把持部の構成を説明するための拡大断面図である。
【図３】図１の把持装置の間隙形成部の構成を説明するための拡大断面図である。
【図４】図１の把持装置の動作を説明する図である。
【図５】従来の把持装置の動作を説明する図である。
【図６】本発明に係わる第２態様の把持装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の把持装置について、その第１態様に基づいて図１〜４を参照しながら説明する。図１は第１態様の把持装置を示す断面図、図２は図１の把持装置の把持部の構成を説明するための拡大断面図、図３は図１の把持装置の間隙形成部の構成を説明するための拡大断面図、図４は図１の把持装置の動作を説明する図である。なお、各図において、構造を分かりやすくするために部品の大きさなどを誇張して描いている部分がある。
【００１５】
図１に示す第１態様の把持装置１は、以下で説明する第２態様の把持装置と同様に、機械加工に用いられる切削工具であるエンドミル９０を被把持体とし、その下部に設けられたシャンク９２を把持し、エンドミル９０を矢印Ｂ方向に回転させつつその上部に設けられた刃部９１の欠陥を撮像して検査する検査装置（不図示）に組み込まれるよう構成してある。エンドミル９０のシャンク９２は、図２に示すように、その外周面が被把持面９２１であり、その被把持面９２１と交わる端面（底面）９２２を有している。なお、以下本発明を明確にするため、略円筒形状のエンドミル９０を被把持体として具体的に説明するが、本発明の対象はエンドミルに限定されず、また、以下説明する把持装置の各構成要素は単独でまたは各々組み合わせて実施でき、さらに以下説明する実施態様と同一性の範囲で必要に応じ変形して実施することができる。
【００１６】
第１態様の把持装置１は、図１〜３に示すように、被把持面９２１と前記被把持面９２１と直交する底面（端面）９２２を有するエンドミル９０を把持する把持装置であって、鉛直に立った基準軸（鉛直軸）Ｊに沿い軸芯（長軸）Ｅを位置決めすべきエンドミル９０を把持する把持部１０と、エンドミル９０の底面９２２が当接する当接部３０と、エンドミル９０の底面９２２と当接部３０を離接させるとともに当接部３０とエンドミル９０の底面９２２との間に所定の間隙Ｌ（図４（ｂ）参照）を形成する間隙形成部２０とを有し、さらにエンドミル９０の検査装置として把持装置１を基準軸Ｊ周りに回転させるモーター４０を有している。なお、上記のように把持装置１はエンドミル９０を回転させつつ検査する検査装置に組み込まれるものであり、特に説明しない限り把持装置１を構成する回転要素及び円形状部材は基本的にその軸が基準軸Ｊと同軸となるよう組み込まれる。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００１７】
[把持部]
まず、図２を参照し把持部１０について説明する。第１態様の把持部１０において符号１１は枠体である。枠体１１は、中央部に形成された円形凸部１１４と、上面（第１面）に開口した開口部１１２を有し円形凸部１１４の周囲に形成された円環溝状の第１の気密室１１１と、下面（第２面）に開口するとともに第１の気密室１１１に連通した直径Φａ１の２本の通気孔１１３とを有している。
【００１８】
符号１２は、水平方向は剛体で厚み方向に弾性変形が可能なダイヤフラム構造の蓋体である。蓋体１２は、上記開口部１１２を閉塞するように螺子止め又はロウ付けなどにより枠体１１の上面に固定されている。また、蓋体１２は中央に円形開口を有し、その円形開口の外縁から円環状の接合部１２１が下方に伸びている。そして、所定の圧力を有する圧縮空気が第１の空気室１１１に供給され蓋体１２が弾性変形して膨らんでも第１の空気室１１１から空気は漏れないよう、枠体１１の円形凸部１１４の外周面と蓋体１２の接合部１２１との間にはＯリング１２２が配置され、第１の空気室１１１の気密が保持されるよう構成されている。
【００１９】
符号１３は、エンドミル９０を把持する複数の把持爪である。把持爪１３は、基準軸Ｊに対し平行な把持面１３１が基準軸Ｊを取り囲むように蓋体１２の円周上に等角度で配置され、ボルト１３２で固定されている。なお、把持爪１３は、圧縮空気が供給され第１の空気室１１１の中が加圧され蓋体１２が弾性変形して膨張した場合に開き、エンドミル９０が挿通可能な程度に把持面１３１が拡径し、圧縮空気の供給が停止された場合に閉じ、エンドミル９０の被把持面９２１を把持可能に把持面１３１が縮径するよう構成されている。
【００２０】
符号１４は、枠体１１と下記第１の空気供給部１５及び第２の空気供給部２３並びに枠体１１とモーター４０を接合する接合部である。接合部１４はブロック状の基体１４１を有し、上記通気孔１１３の直径Φａと同径で上面において同軸となるよう基体１４１を貫通し形成された２本の通気孔１４２と、基体１４１の下部中央に形成され通気孔１４２の下方開口が連通する円形開口１４３とを有し、円形開口１４３の内周面には雌螺子が螺設されている。
【００２１】
符号１５は第１の空気供給部である。第１の空気供給部１５は、第１の管１５１と周知のロータリージョイント５０（図１参照）とを有している。第１の管１５１は、モーター４０の中央に設けられた中空部４１（図１参照）に挿入されており、その上端面に形成された雄螺子１５３により接合部１４の下面の円形開口１４３と接続され、もって第１の管１５１の管路１５２は上記枠体１１の通気孔１１３及び接合部１４の通気孔１４２と連通する状態となる。また、第１の管１５１の管路１５２には、下記第２の管２３２が管路１５２と同軸に挿入されている。ここで、管路１５２の内径Φｂ２は第２の管２３２の外径Φｂ１よりも大きく、それぞれの内周面と外周面との間に一定の間隙１５４が形成される。この間隙１５４は、第１の空気室１１１へ圧縮空気を供給する流路の一部を構成する。そして、第１の管１５１は、図１に示すように、その下端部においてロータリージョイント５０を介して圧縮空気供給部材５１に接続されている。以下の説明では、圧縮空気供給部材５１から供給された圧縮空気を第１の空気室１１１まで流通させる流路、すなわち第１の空気供給部１５の間隙１５４から接合部１４の通気孔１４２を経て枠体１１の通気孔１１３に至る流路を総じて第１の流路１６といい、この第１の流路１６では矢印Ａに示すように圧縮空気が流通し第１の空気室１１１へ供給される。
【００２２】
[当接部]
当接部３０について図３を参照し説明する。本態様の当接部３０は、中空ピン２１の先端面２１１であり、エンドミル９０の底面９２２が当接可能な位置に配置されている。当接部３０の形状は平坦面や円錐面など種々の形状を選択することができるが、エンドミル９０を把持する際のその底面９２２への当接部３０の食い込みをより回避するためには上方に膨出する半球面とすることが望ましい。なお、中空ピン２１は下記説明する間隙形成部２０の一要素となっており、そのため本態様では当接部３０と間隙形成部２０とは一体であるが、中空ピン２１の上方に当接部３０を別途設け、当接部３０と間隙形成部２０とを分離した構造としてもよい。
【００２３】
[間隙形成部]
間隙形成部２０において、上記説明した当接部３０である上面２１１を有する中空ピン２１は、図３に示すように軸芯方向に貫通し上面２１１に開口した貫通孔２１２を有し、その外周面には螺子が形成されている。そして、中空ピン２１は、枠体１１に配置された円形凸部１１４の軸心に沿い設けられた螺子孔１１６に挿入されナット２１３で固定されている。なお、中空ピン２１と枠体１１とは一体に構成としてもよいが、本態様のように別体とすることで、中空ピン２１の鉛直方向の位置を調整し当接部３０の位置あわせをすることができるので好適である。
【００２４】
符号２２は、枠体１１の下面に形成された円形突状の嵌合凸部１１５と、上面において嵌合凸部１１５が嵌合可能な円形開口を有し接合部１４の上部に形成された凹部１４４との勘合により画成された第２の空気室である。なお、螺子孔１１６に装着された中空ピン２１の下端部は第２の空気室２２に挿入されているので、中空ピン２１の貫通孔２１２は第２の空気室２２と連通する状態となっている。
【００２５】
符号２３は、第２の空気供給部である。第２の空気供給部２３は、接合部１４の凹部１４４の底部に端部が接合された第２の管２３２を有し、第２の管２３２の管路２３３は凹部１４４に開口し第２の空気室２２と連通する状態となっている。そして、図１に示すように、第２の配管２３２は、第１の空気供給部１５との共有要素であるロータリージョイント５０を介し、その下端部で圧縮空気供給部材５２に接続されている。以下の説明では、圧縮空気供給部材５２から供給された圧縮空気が中空ピン２１の上面２１１の開口から噴出するまで圧縮空気を流通させる流路、すなわち第２の管２３２の管路２３３から第２の空気室２２を経て中空ピン２１の貫通孔２１２に至る流路を総じて第２の流路２４といい、この第２の流路２４では矢印Ｃのように圧縮空気が流通し中空ピン２１の上面２１１の開口から噴出する。
【００２６】
上記把持装置１の動作について説明する。まず、図１に示すロータリージョイント５０の圧縮空気供給部５１から圧縮空気を供給する。圧縮空気は第１の経路１６を流通して第１の空気室１１１へ供給され、空気室１１１の圧力を高めて蓋体１２を弾性変形させて膨張させる。すると、図４（ａ）に示すように把持爪１３が開いて隙間ｓ１が形成され、エンドミル９０のシャンク９２を把持爪１３の把持面１３１の間に挿入することが可能になる。
【００２７】
次いで、図４（ａ）に示すように、エンドミル９０を立てた状態で開いた把持爪１３の把持面１３１の間にシャンク９２を挿入する。ここで、エンドミル９０と把持面１３１との間には隙間ｓ１があるため、挿入された時点ではエンドミル９０の軸Ｅは基準軸Ｊに対し傾いた姿勢となる。
【００２８】
その後、把持爪１３を閉じる前に、図１に示すロータリージョイント５０の圧縮空気供給部５２から圧縮空気を供給する。すると、圧縮空気は第２の経路１６を流通して中空ピン２１の貫通孔２１２に供給され、図４（ｂ）に示すように、中空ピン２１の端面２１１（当接部３０）から噴出する。矢印Ｃで示すように所定の圧力で噴出した圧縮空気はシャンク９２の底面９２２に衝突し、その圧力でエンドミル９０を押し上げエンドミル９０の底面９２２と当接部３０との間に間隙Ｌが形成される。
【００２９】
次いで、間隙Ｌが形成された状態で、第１の空気室１１１への圧縮空気の供給を停止し把持爪１３を徐々に閉じると隙間ｓ１がｓ２と狭まり、エンドミル９０の被把持面９２１に把持爪１３の把持面１３１が当接してエンドミル９０の姿勢が矯正され始める。ここで、エンドミル９０の底面９２２と当接部３０との間には間隙Ｌが設けられており、その端面９２２が当接部３０に食い込むことはないため、把持面１３１に沿ってエンドミル９０の姿勢が円滑に矯正され、図４（ｃ）で示すように、基準軸Ｊに対し軸Ｅは一致して平行となりエンドミル９０は傾きのない垂直な姿勢で把持される。
【００３０】
なお、上記説明のとおり、本態様の把持装置１では、好ましい態様として、把持部１０と間隙形成部２０とを作動させる圧縮空気を供給する第１の空気供給部１５と第２の空気供給部２３とをロータリージョイント５０を利用して一体的に構成して把持装置１のコンパクト化を図っているが、これらは必ずしも一体的に構成する必要はない。また、第１の流路１６又は第２の流路２４の経路中に減圧器や流量調整弁を接続すれば、圧縮空気の供給圧力や供給流量を自在に調整することができ、把持部１０の把持力や間隙形成部２０によるエンドミル９０の浮上量を任意に設定できるので好適である。また、上記第１態様の把持装置１では、間隙形成部２０に供給する流体として工業生産上利便性の高い圧縮空気を用いたが、必要に応じ例えば窒素やアルゴンなどの気体や水や油などの液体を使用することもできる。
【００３１】
本発明に係わる第２態様の把持装置について、その全体構成を示す断面図である図６を参照しつつ説明する。なお、第２態様の把持装置２と第１態様の把持装置１との相違点は間隙形成部の構成のみであり、他の構成要素は基本的に同一であるので、以下間隙形成部についてのみ説明する。図６では図１〜４と同一の要素は同一符号を付している。
【００３２】
第２態様の把持装置２は、図６に示すように、間隙形成部として加振手段６０を用いている。加振手段６０は、上下方向に伸縮するロッド６１１が第２の管２３２の管路２３３に挿入された状態となるように第２の空気供給部２３（但し本態様では圧縮空気は供給しない）の下面に取り付けられたエアシリンダ６１と、管路２３３の中を挿通され底面がロッド６１１の上面に取り付けられた略円柱形状の加振軸６２とを有している。そして、加振軸６２は、中空ピン２１の貫通孔２１２に挿通されロッド６１１が上方に伸びたときに中空ピン２１の上面２１１（当接部３０）から突き出ることが可能な長さの先端部６２１を上端に有している。なお、加振軸６２を上下に駆動する手段として圧電素子等を用いてもよい。
【００３３】
かかる間隙形成部６０によれば、図４（ｂ）に示す圧縮空気に替え、中空ピン２１の端面２１１（当接部３０）から加振軸６２の先端部６２１を所定の量突出する。すると、先端部６２１の上端面がシャンク９２の底面９２２に突き当たり、先端部６２１の突出量だけエンドミル９０を持ち上げ、エンドミル９０の底面９２２と当接部３０との間に間隙Ｌが形成される。
【符号の説明】
【００３４】
１０    把持部
１１    枠体
１２    蓋体
１３    把持爪
３０    当接部
１４    接合部
１５    第１の空気供給部
１６    第１の流路
２０（６０）  間隙形成部
２１    中空ピン
２２    第２の空気供給部
２４    第２の流路
９０    エンドミル
【図１】
2011031334.tif 000003
【図２】
2011031334.tif 000004
【図３】
2011031334.tif 000005
【図４】
2011031334.tif 000006
【図５】
2011031334.tif 000007
【図６】
2011031334.tif 000008