(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にシリンダ孔を有するケーシング；
上記ケーシングのシリンダ孔内に摺動自在に収容された大径の第１ピストンと、該第１ピストンに基端部を連結されて先端部が上記ケーシングから延出する大径の第１ロッドとを備えたストローク用の第１エアシリンダ機構；
上記第１ピストンの内部に同軸方向に摺動自在なるように収容された小径の第２ピストンと、該第２ピストンに連結されて先端部が上記第１ロッドの内部に延伸すると共に、基端部が上記第１ピストンから突出してケーシングの位置検出部に臨む位置まで延伸する小径の第２ロッドとを備えたチャック用の第２エアシリンダ機構；
上記第１ロッドの先端に取り付けられて該第１ロッドの伸縮により前後動するチャックヘッド；
上記チャックヘッドに開閉自在なるように取り付けられたワーク把持用の複数のジョー部材；
上記チャックヘッド内においてジョー部材と第２ロッドとの間に介設され、該第２ロッドの伸縮動作をジョー部材の開閉動作に変換する変換機構；
上記第２ロッドの基端部に取り付けられた被検出部材と、上記ケーシングの位置検出部に取り付けられて上記被検出部材を検出する位置センサーとからなる、上記ジョー部材の開閉位置を検出するためのチャック位置検出手段；
上記第１ピストンに取り付けられた被検出部材と、上記ケーシングに取り付けられて上記被検出部材を検出する位置センサーとからなる、上記チャックヘッドのストローク位置を検出するためのストローク位置検出手段；
を有することを特徴とする位置検出機構付き複合型エアチャック。
【請求項２】
請求項１に記載のエアチャックにおいて、該エアチャックが、上記第１ピストンの両側の圧力室に圧縮空気を供給するための一対のストローク用ポートと、上記第２ピストンの両側の圧力室に圧縮空気を供給するための一対のチャック用ポートとを有し、これらのポートが、上記ケーシングにおけるジョー部材が設けられている側とは反対側の端面に集中的に設けられていることを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジョー部材によるワークのチャック位置を検出するための位置検出機構を備えた複合型エアチャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークをチャックするチャック機能と、チャックしたワークを前後方向に移動させるストローク機能とを備えた複合型エアチャックは、例えば特開平８−１９９８３号公報に開示されているように公知である。このエアチャックは、ケーシングの内部に、大径ピストン及び大径ロッドからなるストローク用のエアシリンダ機構と、小径ピストン及び小径ロッドからなるチャック用のエアシリンダ機構とを、同軸状かつ内外二重に組み込み、上記ストローク用エアシリンダ機構のロッドにチャックヘッドを取り付けると共に、このチャックヘッドにワーク把持用の複数のジョー部材を開閉自在に取り付けて、これらのジョー部材を上記チャック用エアシリンダ機構のロッドで開閉させるようにしたものである。
【０００３】
このようなエアチャックにおいては、一般に、ジョー部材がワークをチャックし又は解放したことを検出して自動運転のための制御信号とするため、マグネットと磁気センサーとからなる位置検出機構が付設される。具体的には、ジョー部材にマグネットを取り付けると共にケーシングにセンサーを取り付けてジョー部材の動作位置を直接検出するか、あるいは、チャック用エアシリンダ機構のピストンにマグネットを取り付けてこのピストンの動作位置を検出し、これによって間接的にジョー部材の開閉位置を検出するように構成される。
【０００４】
ところが、上記従来の複合型エアチャックは、ジョー部材を保持するチャックヘッドがストローク用エアシリンダ機構で駆動されるようになっているため、変移するチャックヘッドにセンサーを取り付けてジョー部材の動作位置を直接検出するのは困難である。また、チャック用エアシリンダ機構のピストン及びロッドが、ストローク用エアシリンダ機構のピストン及びロッドの内部に組み込まれることにより、このストローク用エアシリンダ機構がチャック用エアシリンダ機構とケーシングとの間に介在しているため、該チャック用エアシリンダ機構のピストンの位置を検出するのも困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、チャック用のエアシリンダ機構とストローク用のエアシリンダ機構とをケーシング内に内外同軸状に組み込んだ複合型エアチャックにおいて、ジョー部材によるワークのチャック動作を簡単な構成により確実に検出できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の複合型エアチャックは、内部にシリンダ孔を有するケーシング；上記ケーシングのシリンダ孔内に摺動自在に収容された大径の第１ピストンと、該第１ピストンに基端部を連結されて先端部が上記ケーシングから延出する大径の第１ロッドとを備えたストローク用の第１エアシリンダ機構；上記第１ピストンの内部に同軸方向に摺動自在なるように収容された小径の第２ピストンと、該第２ピストンに連結されて先端部が上記第１ロッドの内部に延伸すると共に、基端部が上記第１ピストンから突出してケーシングの位置検出部に臨む位置まで延伸する小径の第２ロッドとを備えたチャック用の第２エアシリンダ機構；上記第１ロッドの先端に取り付けられて該第１ロッドの伸縮により前後動するチャックヘッド；上記チャックヘッドに開閉自在なるように取り付けられたワーク把持用の複数のジョー部材；上記チャックヘッド内においてジョー部材と第２ロッドとの間に介設され、該第２ロッドの伸縮動作をジョー部材の開閉動作に変換する変換機構；上記第２ロッドの基端部に取り付けられた被検出部材と、上記ケーシングの位置検出部に取り付けられて上記被検出部材を検出する位置センサーとからなる、上記ジョー部材の開閉位置を検出するためのチャック位置検出手段；上記第１ピストンに取り付けられた被検出部材と、上記ケーシングに取り付けられて上記被検出部材を検出する位置センサーとからなる、上記チャックヘッドのストローク位置を検出するためのストローク位置検出手段；を有することを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成を有する本発明の複合型エアチャックは、第２エアシリンダ機構における第２ロッドの基端部を第２エアシリンダ機構の第１ピストンから突出させてケーシングの位置検出部に臨む位置まで延伸させ、この基端部に被検出部材を取り付けると共に、ケーシングの位置検出部に位置センサーを取り付けるという簡単な構成により、第１エアシリンダ機構が第２エアシリンダ機構内に組み込まれた構造であっても、それに大幅な改変を施すことなく、第１エアシリンダ機構のロッドの動作位置を検出することによって間接的にジョー部材の開閉位置を検出することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様によれば、上記エアチャックが、上記第１ピストンの両側の圧力室に圧縮空気を供給するための一対のストローク用ポートと、上記第２ピストンの両側の圧力室に圧縮空気を供給するための一対のチャック用ポートとを有し、これらのポートが、上記ケーシングにおけるジョー部材が設けられている側とは反対側の端面に集中的に設けられている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る位置検出機構付き複合型エアチャックの好ましい代表的な実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１〜図３において１はケーシングであって、内部にシリンダ孔２を有する角柱形の第１部分１ａと、この第１部分１ａの一端に取り付けられて上記シリンダ孔２を塞ぐ、円板の一部を直線状に切除した形の第２部分１ｂとで構成されており、この第２部分１ｂの外面には、小円筒形をした位置検出部３が外部に突出するように形成されている。
【００１２】
上記ケーシング１の内部には、大径の第１エアシリンダ機構５と小径の第２エアシリンダ機構６とが内外同軸状に組み込まれている。
【００１３】
上記第１エアシリンダ機構５は、チャックヘッド１０を前後進させるためのストローク用のエアシリンダ機構であって、上記シリンダ孔２内に摺動自在に収容された大径の第１ピストン１１と、該第１ピストン１１に基端部を連結されて先端部が上記シリンダ孔２から気密にかつ摺動自在に突出する大径の第１ロッド１２とを有している。上記第１ピストン１１は、やや長めの円筒形をしていて、その内部に形成されたシリンダ孔１３と、このシリンダ孔１３の一端を閉じるカバー１４とを有し、該第１ピストン１１の外周には、相互間に所要の間隔を保って２つのパッキン１５が取り付けられ、これらのパッキン１５によって該第１ピストン１１の両側に一対の圧力室１６ａ，１６ｂが区画されている。
【００１４】
上記各圧力室１６ａ，１６ｂに圧縮空気を供給するためのストローク用のポート１７ａ，１７ｂは、図２から分かるようにケーシング１の上面に形成されていて、このうち一方のポート１７ａが通孔１８を通じてヘッド側の圧力室１６ａに連通し、他方のポート１７ｂが通孔１９を通じてロッド側の圧力室１６ｂに連通している。
【００１５】
また、上記第１ピストン１１の外周面の一部には、軸線方向に係止溝２０が設けられ、これに対してケーシング１側には、この係止溝２０に先端が係合する係止部材２１がねじ着けられ、これらの係止溝２０と係止部材２１とによって第１ピストン１１の回転を防止するための回り止めが構成されている。
【００１６】
一方、上記第２エアシリンダ機構６は、ワークをチャックしたり解放したりするためのチャック用のエアシリンダ機構であって、上記第１ピストン１１の内部のシリンダ孔１３内に摺動自在に収容された小径の第２ピストン２２と、該第２ピストン２２の中心部に固定的に取り付けられて該第２ピストン２２から両方向に延出する小径の第２ロッド２３とを有している。上記第２ピストン２２の外周には一つのパッキン１５が取り付けられ、このパッキン１５によって該第２ピストン２２の両側に一対の圧力室２６ａ，２６ｂが区画されている。また、上記第２ロッド２３の先端部２３ａは、上記第１ロッド１２を貫通するように延伸し、第２ロッド２３の基端部２３ｂは、上記第１ピストン１１のカバー１４を気密にかつ摺動自在に貫通して、ケーシング１の第２部分１ｂに形成された上記位置検出部３内に嵌合する位置まで延伸している。
【００１７】
上記各圧力室２６ａ，２６ｂに圧縮空気を供給するためのチャック用のポート２７ａ，２７ｂは、図２に示すようにケーシング１の上面に形成されていて、一方のポート２７ａが通孔２８を通じてヘッド側の圧力室２６ａに連通し、他方のポート２７ｂが通孔２９を通じてロッド側の圧力室２６ｂに連通している。
【００１８】
かくして、２組のエアシリンダ機構５，６に圧縮空気を供給するストローク用ポート１７ａ，１７ｂとチャック用ポート２７ａ，２７ｂとをケーシング１の上面に集中的に設けることにより、各ポートへのエア配管を一方向だけにまとめることができるため、配管作業や保守管理作業が容易になる。
【００１９】
上記第１エアシリンダ機構５における第１ロッド１２の先端には、短円柱形をした上記チャックヘッド１０が取り付けられ、第１ロッド１２の伸縮によりこのチャックヘッド１０が前後動するようになっている。このチャックヘッド１０には、ワーク把持用の複数のジョー部材３０，３０が、第２ロッド２３の軸線を中心にした放射方向への変移により相互に開閉自在なるように取り付けられると共に、この第２ロッド２３の伸縮動作をこれらのジョー部材３０，３０の開閉動作に変換する変換機構３２が設けられている。
【００２０】
上記変換機構３２はカム式のもので、第２ロッド２３の先端部に各ジョー部材３０，３０に対応するように形成された複数のカム３３と、各ジョー部材３０，３０の内側端に形成されたカム溝３４とからなっている。上記カム３３は、先端側が次第にロッド２３の中心に近づく方向に傾斜し、カム溝３４も該カム３３と同じ方向に傾斜していて、対応する各カム３３とカム溝３４とが摺動自在に係合している。そして上記第２ロッド２３が伸長すると、各カム３３がカム溝３４の傾斜面を摺動してジョー部材３０，３０を外側に押し動かすため各ジョー部材３０，３０間の間隔が広がり、第２ロッド２３が短縮すると、各カム３３がジョー部材３０，３０を内側に引き寄せるためそれらの間隔が狭められ、このとき、各ジョー部材３０，３０に取り付けた治具によってワークがチャックされたり解放されたりするものである。
【００２１】
上記エアチャックにはまた、第１エアシリンダ機構５が動作したときのチャックヘッド１０のストローク位置を検出するストローク位置検出手段３６と、第１エアシリンダ機構５が動作したときのジョー部材３０，３０の開閉位置を検出するチャック位置検出手段３７とが付設されている。
【００２２】
上記ストローク位置検出手段３６は、第１ピストン１１の外周に取り付けられたマグネットからなる被検出部材４０と、上記ケーシング１の外面のセンサー取付溝４２内に取り付けられて上記被検出部材４０からの磁気を検出する位置センサー４１とで構成されている。ここで、チャックヘッド１０の両方のストローク端での位置を検出する場合は、上記位置センサー４１を２つの取付溝４０，４０内の両ストローク端に対応する位置に１つずつ設ければ良く、何れか一方のストローク端だけを検出する場合にはそのストローク端に対応する位置に１つ設ければ良い。あるいは、チャックヘッド１０の全ストローク中の磁気を検出できる位置センサーを１つだけ設け、その磁気の変化からストローク中の全位置を検出するように構成することもできる。
【００２３】
一方のチャック位置検出手段３７は、上記第２ロッド２３の基端部端面に取り付けられたマグネットからなる被検出部材４４と、ケーシング１の位置検出部３の外側面に形成されたセンサー取付溝４６内に取り付けられて上記被検出部材４４からの磁気を検出する位置センサー４５とで構成されている。この場合の位置センサー４５を設ける位置や数等については、上記ストローク位置検出手段３６の場合と同じである。
【００２４】
なお、上記各位置検出手段３６及び３７は、上述したようにマグネットと磁気センサーとからなる磁気検出方式のものに限定されず、静電容量の変化を検出するものや、インピーダンスの変化を検出するもの、あるいは光学式のもなど、他の検出方式のものを用いることもできる。
【００２５】
上記構成を有する複合型エアチャックは、ケーシング１の上面に設けた一対のストローク用ポート１７ａ，１７ｂから第１エアシリンダ機構５の２つの圧力室１６ａ，１６ｂに交互に圧縮空気を供給することにより、第１ピストン１１及び第１ロッド１２を動作させてチャックヘッド１０を前後動させることができ、また、一対のチャック用ポート２７ａ，２７ｂから第２エアシリンダ機構６の２つの圧力室２６ａ，２６ｂに交互に圧縮空気を供給することにより、第２ピストン２２及び第２ロッド２３を動作させて上記チャックヘッド１０上の複数のジョー部材３０，３０を開閉させることができる。そして、これらの動作を複合させることにより、上記ジョー部材３０，３０でワークをチャックして持ち上げたり、チャックしたワークを所定の場所に降ろして解放するといったような操作を行うものである。
【００２６】
上記動作を具体的に示すため、図１には、第１エアシリンダ機構５の第１ロッド１２を伸長してチャックヘッド１０を前進させ、第２エアシリンダ機構６の第２ロッド２３は後退させてジョー部材３０，３０を閉じた場合が示されている。また図４には、第１エアシリンダ機構５の第１ロッド１２を伸長させてチャックヘッド１０を前進させると共に、第２エアシリンダ機構６の第２ロッド２３も前進させてジョー部材３０，３０を開いた場合が示されている。さらに図５には、第１エアシリンダ機構５の第１ロッド１２を短縮してチャックヘッド１０を後退させ、第２エアシリンダ機構６の第２ロッド２３は前進させてジョー部材３０，３０を開いた場合が示されている。また図６には、第１エアシリンダ機構５の第１ロッド１２を短縮してチャックヘッド１０を後退させ、第２エアシリンダ機構６の第２ロッド２３も後退させてジョー部材３０，３０を閉じた場合が示されている。
【００２７】
上記チャックヘッド１０が前後進してストローク端に到達したときの位置検出は、ストローク位置検出手段３６で第１ピストン１１の動作位置を検出することにより行われる。
【００２８】
一方、ジョー部材３０，３０が開閉したときの位置検出は、チャック位置検出手段３７で第２ロッド２３の動作位置を検出することにより間接的に行われる。この場合、該第２ロッド２３は、第１エアシリンダ機構５の第１ピストン１１が前後動するときこの第１ピストン１１と一緒に前後動するため、上記図１及び図４〜図６から分かるように、該第２ロッド２３の前進ストローク端の位置と後退ストローク端の位置がそれぞれ、第１ピストン１１が前進した状態と後退した状態とで異なることになる。そこで例えば、この第２ロッド２３の図１及び図４に示す動作位置を検出する場合は、位置検出部３に設けた２つのセンサー取付溝４６，４６内の上記動作位置と対応する部分にそれぞれ位置センサー４５を取り付け、第１エアシリンダ機構５の各圧力室１６ａ，１６ｂに圧縮空気が供給されたことを検出してその供給信号と上記位置センサー４５からの位置信号とを関連付けることにより、第２ロッド２３の上記動作位置を検出することができる。
【００２９】
【発明の効果】
このように本発明によれば、チャック用エアシリンダ機構とストローク用エアシリンダ機構とをケーシング内に内外同軸状に組み込んだ複合型エアチャックであっても、チャック用エアシリンダ機構のロッドを利用した簡単な構成により、ジョー部材によるワークのチャック動作を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る複合型エアチャックの一実施例を示す縦断面図である。
【図２】  図１の平面図である。
【図３】  図１の下面図である。
【図４】  上記エアチャックの異なる動作状態を示す縦断面図である。
【図５】  上記エアチャックのさらに異なる動作状態を示す縦断面図である。
【図６】  上記エアチャックのさらに異なる動作状態を示す縦断面図である。
【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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