(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフィンガーと、
これらフィンガーの左右両側部に嵌合して、複数のフィンガーの被挟持物に対する挟持・挟持解除方向への相対移動を案内する左右のスライドレール部と、
上記左右のスライドレール部が嵌合して、複数のフィンガーの上昇・下降方向への一定範囲内での移動を案内する左右のレールガイド部と、
上記左右のスライドレール部に沿わせて複数のフィンガーそれぞれを挟持方向に移動付勢するフィンガーバネと、
上記フィンガーの上昇・下降方向に沿って進退移動する可動部材を有する流体圧シリンダと、
この流体圧シリンダの可動部材に連結され、該可動部材が進出しているときはフィンガーをフィンガーバネの付勢力に抗して挟持解除位置に保持するとともに、上記可動部材の後退移動に伴いフィンガーバネの付勢力によるフィンガーの挟持方向への移動を許容し、かつ、フインガーが被挟持物を挟持して上記挟持方向への移動が規制されたときは可動部材の後退移動と共にフィンガーを上昇移動させる斜カムとを備え、
上記左右のスライドレール部及び左右のレールガイド部が、門型基台の左右対向部に一体に形成され、
かつ、この門型基台に上記流体圧シリンダが取り付けられていることを特徴とするチャッキング装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記フィンガーバネの付勢力が調整可能に構成されているチャッキング装置。
【請求項３】
請求項１もしくは２において、
上記流体圧シリンダの可動部材と斜カムとの間には、上記斜カムの上昇移動が拘束されたときに、可動部材の進退方向に弾性的に圧縮変形する弾性体が介在されているチャッキング装置。
【請求項４】
請求項１もしくは２において、
上記可動部材は上記流体圧シリンダのピストンに連結されたロッドで構成され、該ロッドの先端部が上記斜カムを貫通する貫通突出部を形成し、該ロッドの貫通突出部に設けたバネ受け部材と上記斜カムとの間には圧縮状態でコイルバネが配設されており、
上記斜カムと共に上記スライドレール部が上昇して上記スライドレール部がレールガイド部の上端部に当接して上記斜カムの上昇移動を拘束したときに、上記コイルバネが圧縮変形するように構成されているチャッキング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種製品の製造ラインや各種部品の搬送ラインに装備された工業用ロボット等に取り付けられて、各種の製品や部品を把持し、かつ、持ち上げて所望の箇所に移載する場合に用いられるチャッキング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のチャッキング装置として、従来、例えば実公昭６０−８０８９１号公報や実公昭６０−８０８９１号公報等に記載されているものが知られている。それら公報等に記載されている従来のチャッキング装置は、一つの流体圧シリンダの可動部材であるシリンダロッドを進退移動させることにより、リンク機構を介して複数のフィンガーの被挟持物に対する挟持・挟持解除方向への動作（以下、チャック動作という）及び昇降・下降方向への動作（以下、昇降動作という）を連続的に行わせるように構成されたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような構成の従来のチャッキング装置は、流体圧シリンダの可動部材と複数のフィンガーとの連動機構としてリンク機構が用いられているために、強力な挟持力及び機械的強度も丈夫なものを得るためにはリンク機構の構造が複雑になりやすい。また、構造が複雑なリンク機構の使用によって装置全体が大型化しやすい。さらに、リンク機構やフィンガーが露出されているため、それらに塵埃等が付着して汚損されたり、支点などの動作部に塵埃等が侵入して動作不良を招いたりするという問題があった。
【０００４】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、全体を構造簡単かつコンパクトに、しかも塵埃等による汚損や動作不良がないように構成しつつ、一つの流体圧シリンダの進退移動を介してチャック動作と昇降動作を連続的に行わせることができるチャッキング装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るチャッキング装置は、複数のフィンガーと、これらフィンガーの左右両側部に嵌合して、複数のフィンガーの被挟持物に対する挟持・挟持解除方向への相対移動を案内する左右のスライドレール部と、上記左右のスライドレール部が嵌合して、複数のフィンガーの上昇・下降方向への一定範囲内での移動を案内する左右のレールガイド部と、上記左右のスライドレール部に沿わせて複数のフィンガーそれぞれを挟持方向に移動付勢するフィンガーバネと、上記フィンガーの上昇・下降方向に沿って進退移動する可動部材を有する流体圧シリンダと、この流体圧シリンダの可動部材に連結され、該可動部材が進出しているときはフィンガーをフィンガーバネの付勢力に抗して挟持解除位置に保持するとともに、上記可動部材の後退移動に伴いフィンガーバネの付勢力によるフィンガーの挟持方向への移動を許容し、かつ、フインガーが被挟持物を挟持して上記挟持方向への移動が規制されたときは可動部材の後退移動と共にフィンガーを上昇移動させる斜カムとを備え、上記左右のスライドレール部及び左右のレールガイド部が、門型基台の左右対向部に一体に形成され、かつ、この門型基台に上記流体圧シリンダが取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
上記構成を有する本発明のチャッキング装置においては、流体圧シリンダの可動部材を進退移動させるだけで、フィンガーバネ及び斜カムを介して複数のフィンガーを左右のスライドレール部に沿って相対移動させるチャック動作及び複数のフィンガーを左右のレールガイド部に沿って昇降移動させる昇降動作という各種製品や部品等の被挟持物（以下、ワークという）の移載のための一連の動作を連続的に行わせることが可能である。
【０００７】
ここで、本発明では、フィンガーの相対移動を案内する左右のスライドレール部及びフィンガーの昇降移動を案内する左右のレールガイド部が流体圧シリンダを取り付けた門型基台の左右対向部に一体に形成した構成を採用している。すなわち、フィンガーのチャック動作及び昇降動作のための構成として二重のレール構造を採用し、その二重のレールを強度的にも丈夫な門型基台の左右対向部に一体に形成している。これによって、装置全体が構造簡単かつコンパクトになり、また、門型基台がフィンガー、フィンガーバネ、斜カムなどの構成部品を覆うカバー機能も兼用することになり、塵埃等の付着による汚損や動作部への塵埃等の侵入による動作不良の発生が抑えられる。
【０００８】
本発明において、上記フィンガーによるワークの挟持力をワークの種類や内容等に応じて任意に調整できるようにするために、上記フィンガーバネの付勢力を調整可能としている。
【０００９】
また、本発明において、流体圧シリンダの可動部材と斜カムとの間に、その可動部材の進退方向に弾性的に圧縮変形するコイルバネなどの弾性体を介在させることにより、チャッキング装置を工業用ロボット等で旋回あるいは移動させて移載を行う時に、衝撃等が加わっても、必要かつ十分なワーク挟持力をフィンガーに確実に与えることができるとともに、移載時の衝撃を吸収緩和することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係るチャッキング装置全体の縦断正面図、図２はその側面図である。これらの図に示すように、チャッキング装置は、大別して、一対のフィンガー１，１と、この一対のフィンガー１，１をチャック動作方向及び昇降動作方向へ移動案内する二重のレール構造（後述する）が形成された門型基台２と、一対のフィンガー１，１をそれぞれワークＷの挟持方向に移動付勢するフィンガーバネ３，３と、上記門型基台２の中央部に上下方向の姿勢で固定されたエアシリンダ（流体圧シリンダの一例）４と、このエアシリンダ４の可動部材となるシリンダロッド４ａの下端部に連結された斜カム５とを具備している。
【００１１】
上記一対のフィンガー１はそれぞれ、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、フィンガー本体１Ａとそれに固定されたワーク挟持片１Ｂ（図１参照）とからなる。そのフィンガー本体１Ａの幅方向の両側にはレール溝１ａ，１ａが形成されているとともに、それらレール溝１ａ，１ａ間の中央部には上記フィンガーバネ３を嵌合保持するバネ保持穴１ｂが設けられている。また、フィンガー本体１Ａのチャック動作のための移動方向の先端部には上記斜カム５の従動節となる傾斜カム溝１ｃが形成されている。さらに、フィンガー本体１Ａの移動方向の後端部には図１のように、上記フィンガーバネ３の付勢力を調整可能とする調整ねじ６及び調整ねじ固定ねじ７が設けられている。
【００１２】
上記門型基台２の左右対向部２ａ，２ａには、図２に示すように、上記各フィンガー１における両側レール溝１ａ，１ａに嵌合して一対のフィンガー１，１のワークＷに対する挟持・挟持解除方向への相対水平移動をスライド案内する左右のスライドレール部８，８と、これら左右のスライドレール部８，８が嵌合して一対のフィンガー１，１の一定範囲内での上昇・下降方向への移動をスライド案内する凹溝状の左右のレールガイド部９，９が形成されている。これら左右のスライドレール部８，８と左右のレールガイド部９，９とにより、上述した二重のレール構造が構成されている。
【００１３】
上記エアシリンダ４は、図１に示すように、その筒状シリンダライナ４ｂが上記門型基台２の上辺繋ぎ部２ｃにそれの上方に突出する状態に固定されている。この筒状シリンダライナ４ｂ内にパッキン１０等を介して気密状に嵌合されたピストン４ｃに上記シリンダロッド４ａの上端部が固定連結されている。このシリンダロッド４ａは、ポート４ｄまたは４ｅを経て上記ピストン４ｃより上部または下部の筒状シリンダライナ４ｂ内に圧縮エアを供給し、他方のポート４ｅまたは４ｄからエアを排出することで、上下方向に進退駆動移動される。
【００１４】
上記エアシリンダ４におけるシリンダロッド４ａの下端部に連結される斜カム５の両側には、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、上記一対のフィンガー１，１における傾斜カム溝１ｃ，１ｃに係合して傾斜方向への相対移動をガイドする傾斜カム突起５ａ，５ａが形成されているとともに、中央部にはシリンダロッド４ａの貫通孔５ｂ及びこれに連通し下向きに開口する円柱状の凹入部５ｃが形成されている。
【００１５】
上記斜カム５における中央貫通孔５ｂを通して凹入部５ｂ内にまで延出された上記シリンダロッド４ａの下端部には雄螺子部１２が一体形成され、この雄螺子部１２に螺合するナット１３を介してばね受け部材１１が固定されている。このばね受け部材１１と上記斜カム５の凹入部５ｂの底面との間に、上記シリンダロッド４ａの進退方向に弾性変形可能な弾性体の一例としてコイルバネ１４が介在されて、シリンダロッド４ａの貫通突出部（雄螺子部）１２に取り付けられている。
【００１６】
次に、上記のように構成されたチャッキング装置の動作について説明する。
通常は、図１に示すように、エアシリンダ４におけるシリンダロッド４ａが最下端部にまで進出移動している。この状態では、斜カム５の働きによって一対のフィンガー１，１はフィンガーバネ３，３の付勢力に抗して挟持解除位置に移動されてその位置に保持されている。
【００１７】
この状態で、エアシリンダ４のピストン４ｃを上昇動作させてシリンダロッド４ａを介して斜カム５を図５の矢印ｘ方向に後退移動させる。この後退移動に伴い一対のフィンガー１，１はフィンガーバネ３，３の付勢力を受け左右のスライドレール部８，８に沿ってワークＷに対する挟持方向ｙ，ｙに相対水平移動して、図５に示すように、ワーク挟持片１Ｂ，１ＢがワークＷを左右から挟持することになる。
【００１８】
図５に示すように、一対のフインガー１，１，のワーク挟持片１Ｂ，１ＢがワークＷを挟持すると、これら一対のフインガー１，１の水平移動が規制される。この状態で、なおも続けて上記エアシリンダ４のシリンダロッド４ａを介して斜カム５を矢印ｘ方向に後退移動させると、該斜カム５と共に一対のフインガー１，１及び図１の左右のスライドレール部８，８が左右のレールガイド部９，９に沿って矢印ｘ１方向に上昇移動し、図６に示すように、ワークＷがコンベア搬送面等の載置面Ｓから持ち上げられる。
【００１９】
そして、ワークＷが一定位置まで持ち上げられて左右のスライドレール部８，８が、図７に示すように、左右のレールガイド部９，９の上端部９ｅ，９ｅに当接すると、一対のフインガー１，１の上昇移動は停止される。この状態になっても、図８のように、エアシリンダ４のシリンダロッド４ａはストロークエンドに達するまで後退移動を続ける。
【００２０】
すなわち、上記シリンダロッド４ａの先端部１２が上記斜カム５を貫通する貫通突出部１２を形成し、該シリンダロッド４ａの貫通突出部１２に設けたバネ受け部材１１と上記斜カム５との間には圧縮状態でコイルバネ１４が配設されており、上記斜カム５と共に図７のスライドレール部８が上昇して上記スライドレール部８がレールガイド部９の上端部９ｅに当接して上記斜カム５の上昇移動を拘束したときに、上記コイルバネ１４が圧縮変形する。
【００２１】
そのため、チャッキング装置全体を旋回あるいは水平移動等させて一対のフィンガー１，１で挟持したワークＷを所望の箇所に移載する際の衝撃をコイルバネ１４により吸収緩和させることが可能となり、移載作業の確実化、安全化が図れる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、エアシリンダ４におけるシリンダロッド４ａの下端部と斜カム５との間にコイルバネ１４を介在させた構成のものについて説明したが、コイルバネの使用を省き、図９に示すように、シリンダロッド４ａの下端部に斜カム５を直接に固定連結した構成としてもよい。この場合は、シリンダロッド４ａがストロークエンドに達した時に一対のフインガー１，１に付与される力でワークＷを挟持するものであある。
【００２３】
また、上記実施の形態では、左右一対のフィンガー１，１によりワークＷを挟持させるようにしたが、一対のフインガー１，１を互いに直交する方向に２組配置した構成としてもよい。さらに、複数のフィンガーのうちの少なくとも１つのフインガーをワークに対する挟持・挟持解除方向には移動しない固定フィンガーとし、他のフインガーを挟持・挟持解除方向に移動する可動フインガーとした構成であってもよい。
【００２４】
さらに、上記実施の形態では、エアシリンダ４の可動部材がシリンダロッド４ａである場合について説明したが、シリンダロッド４ａ側を基台２に固定し、シリンダライナ４ｂ側を可動部材として、これを進退移動させるように構成してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単一の流体圧シリンダの可動部材を進退移動させるだけで、チャック動作と昇降動作というワーク移載のための一連の動作を連続的に行わせることができる。しかも、そのような一連の動作を行わせる上で必要なフインガーの三次元方向の移動案内のための構成として、門型基台の左右対向部に一体に形成した二重のレール構造を採用しているので、装置全体を構造簡単かつコンパクトに構成することができる。その上、門型基台の使用により装置全体を強度的に頑丈なものにするとともに、その門型基台がフィンガー、フインガーバネ、斜カムなどの必要構成部品を覆うカバー機能も兼用し、塵埃等の付着による汚損及び動作部への塵埃侵入による動作不良の発生を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチャッキング装置全体の縦断正面図である。
【図２】同上チャッキング装置の側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は同上チャッキング装置の構成要素であるフィンガーの平面、側面、正面及び底面の各図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は同上チャッキング装置の構成要素である斜カムの平面、正面及び底面の各図である。
【図５】フィンガーがワークを挟持した動作状態の縦断正面図である。
【図６】挟持したワークを持ち上げた動作状態の縦断正面図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】ワークの持ち上げ限界位置での動作状態を説明する縦断正面図である。
【図９】本発明に係るチャッキング装置の他の実施の形態を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１：フインガー
２：門型基台
３：フィンガーバネ
４：エアシリンダ（流体圧シリンダの例））
４ａ：シリンダロッド（可動部材の例）
５：斜カム
８：スライドレール部
９：レールガイド部
１４：コイルバネ（弾性体の例）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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