WO2023171169A1 - Chuck device and loader device - Google Patents
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- B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members
Definitions
- the present invention relates to a chuck device and a loader device.
- a chuck device that grips an object by moving a plurality of claws forward and backward with respect to a central axis.
- Such a chuck device has a configuration in which a plurality of claws are moved back and forth in a linear direction along the radial direction of the central axis.
- increasing the movement stroke of the claw results in an increase in the size of the entire chuck device.
- a configuration has been proposed in which the arm on which the claw is provided is rotated around a predetermined axis to move the claw forward and backward with respect to the central axis (for example, in the patent (See Reference 1).
- An object of the present invention is to provide a chuck device and a loader device that are capable of stably gripping an object while ensuring a large movement stroke of the claw portion.
- a chuck device includes a base including a drive shaft rotated by a drive unit, an arm base attached to the drive shaft and rotatable with respect to the base, and a first axis of the drive shaft attached to the base.
- a cam member including a plurality of cam grooves whose distance from the first axis gradually changes along the circumference; an arm member, each of the plurality of arm members includes a first arm extending in a radial direction from the rotation axis to the second axis, and a claw portion extending from the tip of the first arm in a direction parallel to the first axis.
- the arm base rotates relative to the base to rotate around the first shaft, and the cam follower is guided by the cam groove to swing the first arm around the second shaft.
- the claw portion is moved forward and backward with respect to the first shaft.
- a loader device includes the chuck device of the above-described aspect.
- each of the plurality of arm members rotates in the direction around the first shaft as the arm base rotates with respect to the base, and the cam follower is guided by the cam groove.
- the claw portion By swinging the first arm in a direction around the second shaft, the claw portion can be moved forward and backward with respect to the first shaft.
- a large movement stroke of the claw portion can be ensured without increasing the overall size.
- the claw portion is configured to move linearly or curvedly in a direction toward the first axis or in a direction deviated from the first axis when the arm base rotates.
- An angle between the direction and the direction may be set.
- the direction in which the claw moves forward and backward can be easily determined by clarifying the parameters regarding the advance and retreat of the claw.
- the second distance may be set longer than the first distance. According to this configuration, since the second distance is set longer than the first distance, the claw portion can be moved largely in the radial direction relative to the radial movement distance of the cam follower.
- the angle formed by the first distance direction and the second distance direction when viewed from the second axis direction may be set to be smaller than 180 degrees. According to this configuration, since the first arm and the second arm are formed by being bent, the claw portion can be opened and closed appropriately without increasing the overall length of the arm member. Further, in the chuck device according to the above aspect, the plurality of arm members may be arranged at equal intervals around the first axis. According to this configuration, the claw portions are arranged at equal intervals in the direction around the central axis, so that the object can be appropriately gripped.
- the cam follower may be provided rotatably around an axis parallel to the first axis. According to this configuration, the cam follower can be smoothly moved along the cam groove by rotating around the axis parallel to the first axis.
- the claw portion may be provided in a cylindrical shape extending in a direction parallel to the first axis. According to this configuration, even if the claw portion rotates around an axis parallel to the central axis, the claw portion can be brought into contact with the object with the same line contact.
- the loader device since it is equipped with the chuck device according to the above aspect, the object can be transported in a stable posture.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a chuck device according to an embodiment. It is a sectional view showing an example of the chuck device concerning an embodiment.
- 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2.
- FIG. It is a figure showing the state where a cam member was seen from the back side. It is a figure which shows the state where a claw part is open.
- FIG. 3 is a diagram showing a state in which the claw portion is closed and grips an object.
- FIG. 3 is a diagram showing the relationship between a first axis and a second axis. It is a figure which shows the relationship of the 1st arm and 2nd arm in an arm member.
- FIG. 3 is an enlarged view of the loader head of the loader device.
- the direction perpendicular to the XZ plane is expressed as the Y direction.
- the X direction, Y direction, and Z direction will be described assuming that the direction indicated by the arrow in the figure is the + direction, and the direction opposite to the direction indicated by the arrow is the - direction.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a chuck device 100 according to an embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the chuck device 100 according to the embodiment.
- the chuck device 100 includes a case (base) 10, a drive shaft 20, an arm base 30, a cam member 40, and an arm member 50.
- the chuck device 100 grips and releases the object W.
- the object W is, for example, a columnar object (the outer periphery of the cross section is circular) (see FIG. 6).
- the object W is not limited to being cylindrical, and may have other shapes.
- the side on which the object W is placed with respect to the chuck device 100 will be referred to as the front side (front direction), and the side opposite to the front side will be referred to as the back side (back direction).
- the case 10 has a cylindrical shape and holds the drive shaft 20, the arm base 30, the cam member 40, and the arm member 50.
- the case 10 is attached and fixed to, for example, a loader head 241 (see FIG. 11) of a loader device 240, which will be described later.
- Case 10 rotatably supports drive shaft 20.
- the drive shaft 20 is rotatable relative to the case 10 by a bearing 27 (see FIG. 2) provided between the drive shaft 20 and the case 10.
- the drive shaft 20 is arranged so as to pass through the case 10, and is connected to a drive section 26 (see FIG. 2).
- the drive shaft 20 is rotated around the first axis AX1 by the drive section 26.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2.
- the drive section 26 includes a pinion gear 26a, a rack gear 26b, and a rack drive section 26c.
- the pinion gear 26a is fixed to the drive shaft 20 and rotates integrally with the drive shaft 20 around the first axis AX1.
- the rack gear 26b is arranged to extend parallel to the tangential direction of the pinion gear 26a, and meshes with the pinion gear 26a.
- the rack drive unit 26c moves the rack gear 26b forward and backward in a linear direction.
- a hydraulic cylinder device, an air cylinder device, or the like is used as the rack drive unit 26c.
- the rack drive section 26c includes a cylinder section 26d, a piston 26e, spaces 28A and 28B, and a supply section 29.
- the cylinder portion 26d is fixed to the case 10, and a portion of the rack gear 26b is disposed inside the cylinder portion 26d.
- the piston 26e is slidably disposed within the cylinder portion 26d, and partitions the space within the cylinder portion 26d into a space 28A and a space 28B.
- the piston 26e is connected to a rack gear 26b and moves forward and backward together with the rack gear 26b.
- the supply section 29 includes passages that communicate with each of the spaces 28A and 28B, and supplies or discharges fluid (for example, oil, air, etc.) for moving the piston 26e back and forth.
- the piston 26e By supplying fluid to the space 28A by the supply section 29 and discharging the fluid from the space 28B, the piston 26e moves to the left in the cylinder section 26d. As a result, the rack gear 26b moves to the left in the drawing, causing the pinion gear 26a that meshes with the rack gear 26b to rotate counterclockwise in the drawing. This rotation of the pinion gear 26a causes the drive shaft 20 to rotate counterclockwise in the plane of the drawing. Further, by supplying fluid to the space 28B by the supply section 29 and discharging the fluid from the space 28A, the piston 26e moves within the cylinder section 26d to the right in the plane of the paper. As a result, the rack gear 26b moves to the right in the drawing and rotates the pinion gear 26a clockwise in the drawing. This rotation of the pinion gear 26a causes the drive shaft 20 to rotate clockwise in the drawing.
- a configuration using a pinion gear 26a, a rack gear 26b, and a rack drive unit 26c as the drive unit 26 is described as an example, but the configuration is not limited to this.
- a configuration may be used in which an electric rotary motor is used as the drive unit 26 to rotate the drive shaft 20 clockwise or counterclockwise.
- the arm base 30 is attached to the end of the drive shaft 20 via a connecting member 25, as shown in FIGS. 1 and 2. Note that the arm base 30 is shown by a chain line in FIG.
- the arm base 30 rotates around the first axis AX1 integrally with the drive shaft 20. That is, the arm base 30 rotates with respect to the case 10.
- the arm base 30 is made of a disc-shaped member, and has a cutout shape except for a portion to which the arm member 50 is attached. This configuration reduces the mass of the arm base 30 and improves responsiveness when rotating the arm base 30.
- the arm base 30 is not limited to the illustrated form, and may be, for example, in the shape of a disc without a cutout, or in a form in which rod-like members are combined.
- FIG. 4 is a diagram showing the cam member 40 viewed from the back side.
- Cam member 40 is attached to case 10.
- the cam member 40 is integral with the case 10 and does not rotate like the drive shaft 20 and arm base 30. Namely. It can be said that the drive shaft 20 and the arm base 30 rotate around the first axis AX1 with respect to the cam member 40.
- the cam member 40 has, for example, a triangular plate shape when viewed from the direction of the first axis AX1, but is not limited to this form, and any shape capable of forming a cam groove 41 described later may be used.
- the cam member 40 is arranged on the back side of the arm base 30 in the direction of the first axis AX1.
- the cam member 40 includes a plurality of cam grooves 41.
- a plurality of cam grooves 41 are provided corresponding to the number of arm members 50.
- cam grooves 41 are provided at three locations corresponding to the three arm members 50.
- the three cam grooves 41 are arranged at equal intervals of 120° around the first axis AX1.
- Each of the plurality of cam grooves 41 extends around the first axis AX1 of the drive shaft 20, and is provided in a curved shape so that the distance from the first axis AX1 gradually changes.
- the cam member 40 is provided in a curved shape so that the distance from the first axis AX1 gradually changes in the counterclockwise direction around the first axis AX1.
- the distance from the first axis AX1 is one parameter for rotating the arm member 50 (for moving the claw portion 53, which will be described later), and the details will be described later.
- the cam groove 41 is not limited to a curved shape, and may be provided in a straight line so that the distance from the first axis AX1 gradually changes, for example.
- the arm member 50 includes a first arm 51, a second arm 52, a claw portion 53, a cam follower 54, and a rotating shaft 55.
- the arm member 50 is attached to the arm base 30 via a rotating shaft 55, and is rotatable about the second axis AX2 of the rotating shaft 55 with respect to the arm base 30.
- three arm members 50 are attached to the arm base 30.
- the number of arm members 50 is arbitrary and may be two, four or more.
- the three arm members 50 are arranged at equal intervals of 120° around the first axis AX1.
- the first arm 51 is provided to extend in a radial direction from the rotating shaft 55 to the second axis AX2, and is disposed on the front side of the arm base 30 in the direction of the first axis AX.
- the second arm 52 is provided so as to extend from the rotating shaft 55 in a radial direction with respect to the second axis AX2, and is arranged on the back side of the arm base 30 in the direction of the first axis AX.
- the claw portion 53 is provided at the tip portion 51a of the first arm 51.
- the claw portion 53 is provided so as to extend from the tip portion 51a toward the front side in a direction parallel to the first axis AX1 (second axis AX2).
- the claw portion 53 is provided in a cylindrical shape extending in a direction parallel to the first axis AX1.
- the distance from the second axis AX2 to the claw portion 53 is one parameter for moving the claw portion 53, and the details will be described later.
- the claw portion 53 is not limited to having a circular cross section, and the portion in contact with the object W may be a columnar shape having an arc shape, or a columnar shape having an elliptical or oblong cross section. There may be.
- the cam follower 54 is provided at the tip portion 52a of the second arm 52.
- the cam follower 54 is provided so as to extend from the tip portion 52a toward the back side in a direction parallel to the first axis AX1 (second axis AX2).
- the cam follower 54 is provided in a cylindrical shape extending in a direction parallel to the first axis AX1, and is rotatable around an axis parallel to the first axis AX1.
- Each of the cam followers 54 is arranged so as to fit into one of the plurality of cam grooves 41. Since the cam follower 54 is rotatable around an axis parallel to the first axis AX1, the cam follower 54 can be smoothly moved along the cam groove 41.
- the distance from the second axis AX2 to the cam follower 54 is one parameter for moving the claw portion 53, and the details will be described later.
- the cam follower 54 is not limited to being rotatable, but may have a cylindrical shape that does not rotate.
- the arm base 30 rotates with respect to the cam member 40 (case 10), so that the cam follower 54 is guided to the cam groove 41 while rotating in the direction around the first axis AX1.
- the first arm 51 is swung in a direction around the second axis AX2, and the claw portion 53 is moved forward and backward with respect to the first axis AX1.
- the timing of swinging the first arm 51 in the direction around the second axis AX2 is set at the same time or almost at the same time. Therefore, by rotating the arm base 30, the plurality of claws 53 move forward and backward at the same time or almost simultaneously, and the object W can be gripped and released.
- FIG. 5 is a diagram showing the claw portion 53 in an open state.
- each of the plurality of claws 53 is arranged at an open position P1 away from the object W (or released from gripping the object W).
- the arm base 30 and the cam follower 54 are at rotational positions around the first axis AX1 corresponding to the open position P1.
- the claw portion 53 is held in the open position P1 by holding the rotational position of the arm base 30 (drive shaft 20).
- the rotational position of the arm base 30 is adjusted by the rack drive section 26c shown in FIG.
- the supply section 29 supplies or discharges fluid to the spaces 28A and 28B to set the position of the piston 26e within the cylinder section 26d. Since the piston 26e is integral with the rack gear 26b, the rotational position of the pinion gear 26a that meshes with the rack gear 26b is determined. Since the pinion gear 26a is fixed to the drive shaft 20, the rotational position of the drive shaft 20 is determined, and as a result, the rotational position of the arm base 30 is determined. With the claws 53 in the open position P1, the object W can be gripped by placing the object W between the plurality of claws 53 and closing the claws 53.
- FIG. 6 is a diagram showing a state in which the claw portion 53 is closed and grips the object W.
- each of the plurality of claws 53 advances from the open position P1 to the gripping position P2 where the object W is gripped by rotating the arm base 30 (drive shaft 20).
- the arm base 30 rotates counterclockwise around the first axis AX1 with respect to the cam member 40
- the arm member 50 rotates around the first axis AX1. to go around.
- the cam follower 54 is guided by the cam groove 41 and the distance from the first axis AX1 increases.
- the arm member 50 rotates clockwise around the first axis AX1, causing the claw portion 53 provided at the distal end portion 51a of the first arm 51 to advance toward the first axis AX1, thereby causing the plurality of The object W is gripped by the claw portion 53.
- the gripping force by the claw portion 53 can be adjusted by the rotational driving force of the arm base 30 (drive shaft 20).
- each of the plurality of claws 53 moves linearly (or substantially linearly) back and forth between the release position P1 and the gripping position P2 along the radial direction of the first axis AX1. do.
- the plurality of claws 53 move forward and backward in conjunction with the rotation of the drive shaft 20.
- the drive shaft 20 rotates clockwise in the figure from the state shown in FIG. 5
- the arm base 30 rotates clockwise with respect to the case 10
- each of the plurality of arm members 50 Rotates clockwise around the axis of AX1.
- the cam follower 54 is guided by the cam groove 41, the first arm 51 swings counterclockwise around the second axis AX2, and the claw portion 53 moves in a linear direction from the release position P1 to the gripping position P2. to expand into The claw portion 53 advances to the gripping position P2 to grip the object W.
- the arm base 30 rotates counterclockwise via the connecting member 25. Due to this rotation, each of the plurality of arm members 50 rotates counterclockwise in a direction around the first axis AX1.
- the cam follower 54 is guided by the cam groove 41, the first arm 51 swings counterclockwise around the second axis AX2, and the claw portion 53 moves in a linear direction from the gripping position P2 to the release position P1. evacuate to. By retracting the claw portion 53 to the open position P1, the grip on the object W is released.
- the claw portion 53 since the claw portion 53 has a circular cross section, one point on the outer periphery of the claw portion 53 (or a line parallel to the first axis AX1 including this one point) is attached to the object W. come into contact with.
- the claw portion 53 contacts the object W at a point along the radial direction of the first axis AX1 on the outer periphery of the claw portion 53. For example, when gripping objects W having different outer diameters, the claws 53 themselves rotate and come into contact with the objects W at different positions on the outer periphery of the claws 53.
- the cross section of the claw portion 53 is circular, even if the outer diameter of the object W is different, the claw portion 53 can be brought into contact with the object W at one point on the outer periphery. That is, even if the object W to be gripped has a different outer diameter, the object W can be reliably gripped at three points by the three claws 53.
- FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the first axis AX1 and the second axis AX2.
- FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the first arm 51 and the second arm 52 in the arm member 50.
- FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the first axis AX1, the second axis AX2, and the cam groove 41.
- FIG. 10 is a table showing an example of aspects of each part. As described above, in order to move the claw portion 53 linearly (or substantially linearly) in the radial direction with respect to the first axis AX1, it is necessary, for example, to satisfy the following conditions.
- a distance A from the first axis AX1 to the second axis AX2 a distance B (second distance) from the second axis AX2 to the claw portion 53, and a distance from the second axis AX2 to the cam follower 54.
- distance C (first distance) and the angle D formed by the direction of distance C (first distance) and the direction of distance B (second distance) when viewed from the direction of second axis AX2, the claw portion 53 is moved.
- each parameter is set so that when the arm base 30 rotates, the claw portion 53 moves linearly or curved in a direction toward the first axis AX1 or in a direction deviated from the first axis AX1. Ru.
- the values of these parameters are set as shown in the table of FIG.
- the distance B (second distance) is set to be longer than the distance C (first distance).
- the angle D is set to be smaller than 180 degrees. As a result, the total length of the arm member 50 can be shortened, and a compact chuck device 100 can be realized.
- the shape of the cam groove 41 is also determined according to the parameter values for the arm member 50. As shown in FIG. 9, the shape of the cam groove 41 is such that the horizontal direction between the first axis AX1 and the second axis AX2 is a distance X, and the vertical direction is a distance Y. The distance between the far end Q1 and the first axis AX1 is H, the distance R is between the end Q1 and the second axis AX2, and the straight line L1 connecting the second axis AX2 and the end Q1 is the second axis.
- the claw portion 53 can be moved forward and backward in a desired direction. These are parameters related to the shape of the cam groove 41.
- the values shown in Example 1 are set, for example. No. 1, the parameter values of the arm member 50 are set to distance A: 65 mm, distance B: 65 mm, distance C: 40 mm, and angle D: 135°.
- the parameter values of the cam groove 41 are: distance X: 195.3 mm, distance Y: 59.8 mm, distance R: 227.5 mm, angle E: 16°, angle F: 25°, distance H: 92.5 mm. , is set to .
- the linear motion error is 0.47 mm, which is less than 0.5 mm.
- Examples 2 and 3 similarly to the above-mentioned Example 1, distance A, distance B, distance C, and angle D are set as parameter values of the arm member 50, and parameters of the cam groove 41 are set. As the values, distance X, distance Y, distance R, angle E, angle F, and distance H are set.
- the table in FIG. 10 and the above contents are merely examples, and some or all of the values listed in the table may be changed. Furthermore, when the claw portion 53 is removed from the first axis AX1 and moved forward and backward in a straight line, or when the claw portion 53 is moved forward and backward in a curved manner, the values in the table of FIG. 10 are different, and the claw portion is moved along a desired trajectory. Each value is set so that 53 moves forward or backward.
- each of the plurality of arm members 50 rotates in the direction around the first axis AX1. Since the cam follower 54 is guided by the cam groove 41, the first arm 51 can be swung in a direction around the second axis AX2, and the claw portion 53 can be moved forward and backward with respect to the first axis AX1. As a result, a large movement stroke of the claw portion 53 can be ensured without increasing the size of the chuck device 100 as a whole. Moreover, when the object W is gripped by the claw portion 53, it is possible to suppress the force applied to the object W in the rotational direction, and to stably grip the object W.
- FIG. 11 is a front view showing an example of the loader device 240 according to the embodiment.
- the loader device 240 shown in FIG. 11 is used to transport an object (work) W in the machine tool system 300.
- the machine tool system 300 includes a carry-in section 210, a machine tool 220, a carry-out section 230, a loader device 240, and a control section 250.
- the carry-in section 210 places the object W to be processed by the machine tool 220.
- the carry-in section 210 has a mounting table 211 that holds the object W.
- the unprocessed object W is held on the mounting table 211 .
- the carry-in section 210 is provided so that the unprocessed object W can be delivered to the loader device 240.
- the machine tool 220 processes the object W using the tool T.
- the machine tool 220 has main shafts 213 and 214, turrets 215 and 216, and a reversing device 219.
- the main shafts 213 and 214 are arranged side by side in the X direction, and are rotatably supported by a bearing or the like (not shown) about an axis parallel to the Z direction.
- Chucks 213a and 214a are provided at the -Z side ends of the main shafts 213 and 214, respectively.
- the chucks 213a and 214a hold or release the object W by being opened and closed by a drive unit (not shown).
- the loader device 240 transfers the object W to each of these chucks 213a and 214a.
- the turret 215 is arranged on the -X side of the main shaft 213.
- the turret 216 is arranged on the +X side of the main shaft 214.
- Each of the turrets 215 and 216 is rotatable around an axis parallel to the Z direction by a drive device (not shown). Further, the turrets 215 and 216 are movable in the X direction and the Z direction by a drive device (not shown).
- a plurality of holding parts for holding the tool T are provided on the circumferential surfaces of the turrets 215 and 216. The tool T is held in all or part of these holding parts. Therefore, a desired tool T is selected by rotating the turrets 215 and 216.
- the tool T is replaceable for each holding part.
- the tool T may be a cutting tool for cutting the object W, or a rotary tool such as a drill or an end mill.
- the reversing device 219 includes chucks 217 and 218 that can hold the object W.
- the loader device 240 transfers the object W to each of the chucks 217 and 218.
- the chucks 217 and 218 are arranged side by side in the X direction on the +Y side (above) of the main shafts 213 and 214.
- the chucks 217 and 218 hold or release the object W by being opened and closed by a drive unit (not shown).
- the reversing device 219 reverses the object W gripped by the chuck 217 by passing the object W to the chuck 218.
- the unloading unit 230 places the object W processed by the machine tool 220.
- the unloading section 230 has a mounting table 231 that holds the processed object W.
- the processed object W is held on the mounting table 231 .
- the mounting table 231 is provided so as to be able to receive the object W from the loader device 240.
- the loader device 240 transports the object W between the loading section 210, the machine tool 220, and the unloading section 230.
- the loader device 240 includes a loader head 241 and a loader drive section 242.
- the loader head 241 includes the chuck device 100 described above.
- the loader drive section 242 includes an X drive section 244, a Y drive section 245, and a Z drive section 246.
- the X drive section 244 includes an X slider 244a and a guide rail 244b. The X slider 244a moves in the X direction along the guide rail 244b by a drive unit (not shown).
- the Y drive unit 245 includes a Y slider 245a that is moved in the Y direction by a drive unit (not shown) along a Y guide (not shown) provided in the X slider 244a.
- the Z drive section 246 has a lift rod 246a that is moved up and down by a drive section (not shown) along a lift guide provided in the Y slider 245a.
- the loader head 241 is provided at the lower end of the lifting rod 246a.
- FIG. 12 is an enlarged view of the loader head 241 of the loader device 240.
- Loader head 241 holds two chuck devices 100 via swivel joint 241a.
- the swivel joint 241a can be configured, for example, in a posture in which the object W gripped by the claw portion 53 of the chuck device 100 is oriented in the ⁇ Z direction (for example, in a posture in which the object W is oriented toward the main shafts 213 and 214) and in a posture in which the object W is oriented in the ⁇ Y direction. It is possible to change the posture to a downward facing posture. Note that the configuration in which the loader head 241 has the swivel joint 241a is just an example, and the configuration in which the loader head 241 does not have the swivel joint 241a is also possible.
- the loader device 240 grips the object W with the chuck device 100 of the loader head 241, and drives the X drive section 244, Y drive section 245, and Z drive section 246, respectively, to move the work W in the X direction and the Y direction. , Z direction, or a combination of these directions.
- the loader device 240 transports the object W between the loading section 210, the main shafts 213 and 214, the reversing device 219, and the unloading section 230.
- the operation of the loader device 240 is controlled by a control section 250. Further, the control unit 250 controls the opening/closing operation of the chuck device 100.
- the control unit 250 comprehensively controls the operations of the machine tool 220 and the loader device 240 based on a predetermined machining program.
- the predetermined machining program may be stored in a storage unit included in the control unit 250, or may be sent from a higher-level device via a communication means. Note that instead of controlling the machine tool 220 and the loader device 240 with one control unit 250, the machine tool 220 and the loader device 240 may be controlled by separate control units.
- the loader device 240 since the loader device 240 according to the present embodiment includes the above-described chuck device 100, even if the movement stroke of the claw portion 53 is large and the change in the outer diameter of the object W is large, the object W can be reliably moved. Can hold W. Furthermore, when the object W is gripped by the claw portion 53, force in the rotational direction is suppressed from being applied to the object W, and the object W is prevented from being gripped in a misaligned manner. When transferring the object W from the carry-in section 210 to the spindles 213 and 214, the object W can be transferred to the spindles 213 and 214 with high precision.
- the loader device 240 is provided with the chuck device 100, but the present invention is not limited to this mode.
- the present invention is not limited to this mode.
- at least one of the chucks 213a and 214a of the main spindles 213 and 214 and the chucks 217 and 218 of the reversing device 219 may be the chuck device 100 described above.
- the configuration in which the chuck device 100 has three claws 53 is described as an example, but the configuration is not limited to this.
- the chuck device 100 may have four or more claws 53.
- the arm base 30 and the cam member 40 may be formed such that the four or more claw portions 53 are arranged at equal intervals in the direction around the first axis AX1.
Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、チャック装置及びローダ装置に関する。 The present invention relates to a chuck device and a loader device.
複数の爪部を中心軸に対して進退させることで対象物を把持するチャック装置が知られている。このようなチャック装置としては、複数の爪部を中心軸の放射方向に沿って直線方向に進退させる構成がある。ただし、爪部を直線方向に進退させる構成において、爪部の移動ストロークを大きくするにはチャック装置全体の大型化を招くことになる。また、爪部の移動ストロークを大きくするため、爪部が設けられた腕部を所定の軸まわり回転させることにより、中心軸に対して爪部を進退させる構成が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 A chuck device is known that grips an object by moving a plurality of claws forward and backward with respect to a central axis. Such a chuck device has a configuration in which a plurality of claws are moved back and forth in a linear direction along the radial direction of the central axis. However, in a configuration in which the claw moves back and forth in a linear direction, increasing the movement stroke of the claw results in an increase in the size of the entire chuck device. In addition, in order to increase the movement stroke of the claw, a configuration has been proposed in which the arm on which the claw is provided is rotated around a predetermined axis to move the claw forward and backward with respect to the central axis (for example, in the patent (See Reference 1).
特許文献1のチャック装置のように、爪部を所定の軸まわりに回転させることで、チャック装置全体を大型化せずに爪部の移動ストロークを大きくできるが、爪部の移動に伴って中心軸の軸まわり方向における爪部の位置が変動することになる。従って、爪部で対象物を把持する際に、対象物に対して中心軸まわりの回転方向に力を加えてしまう場合がある。その結果、チャック装置で把持した対象物が回転してしまい、この対象物を例えば他のチャック装置に渡した際に対象物の姿勢にばらつきが生じるといった不具合が発生する。
As in the chuck device of
本発明は、爪部の移動ストロークを大きく確保しつつ、対象物を安定して把持することが可能なチャック装置及びローダ装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a chuck device and a loader device that are capable of stably gripping an object while ensuring a large movement stroke of the claw portion.
本発明の態様に係るチャック装置は、駆動部により回転する駆動軸を備える基部と、駆動軸に取り付けられ、基部に対して回転可能なアームベースと、基部に取り付けられ、駆動軸の第1軸まわりに沿って第1軸からの距離が徐々に変化する複数のカム溝を備えるカム部材と、アームベースに回転軸を介して取り付けられ、回転軸の第2軸まわりに回転可能に取り付けられる複数のアーム部材と、を備え、複数のアーム部材のそれぞれは、回転軸から第2軸に対する放射方向に延びる第1アームと、第1アームの先端部分から第1軸と平行な方向に延びる爪部と、回転軸から第2軸に対する放射方向に延びる第2アームと、第2アームの先端部分に設けられ、複数のカム溝のいずれか1つに入り込むカムフォロワと、を備え、複数のアーム部材のそれぞれは、アームベースが基部に対して回転することにより第1軸の軸まわり方向に周回しつつ、カムフォロワがカム溝に案内されることにより、第1アームを第2軸の軸まわり方向に揺動させて爪部を第1軸に対して進退させる。 A chuck device according to an aspect of the present invention includes a base including a drive shaft rotated by a drive unit, an arm base attached to the drive shaft and rotatable with respect to the base, and a first axis of the drive shaft attached to the base. a cam member including a plurality of cam grooves whose distance from the first axis gradually changes along the circumference; an arm member, each of the plurality of arm members includes a first arm extending in a radial direction from the rotation axis to the second axis, and a claw portion extending from the tip of the first arm in a direction parallel to the first axis. a second arm extending in a radial direction from the rotating shaft to the second axis; and a cam follower provided at the tip of the second arm and inserted into any one of the plurality of cam grooves. In each case, the arm base rotates relative to the base to rotate around the first shaft, and the cam follower is guided by the cam groove to swing the first arm around the second shaft. The claw portion is moved forward and backward with respect to the first shaft.
本発明の態様に係るローダ装置は、上記した態様のチャック装置を備える。 A loader device according to an aspect of the present invention includes the chuck device of the above-described aspect.
上記態様に係るチャック装置によれば、アームベースが基部に対して回転することにより複数のアーム部材のそれぞれが第1軸の軸まわり方向に周回しつつ、カムフォロワがカム溝に案内されることにより、第1アームを第2軸の軸まわり方向に揺動させて爪部を第1軸に対して進退させることができる。その結果、全体を大型化することなく、爪部の移動ストロークを大きく確保できる。また、爪部により対象物を把持した際に対象物に対して回転方向の力が加わるのを抑制し、対象物を安定して把持することができる。 According to the chuck device according to the above aspect, each of the plurality of arm members rotates in the direction around the first shaft as the arm base rotates with respect to the base, and the cam follower is guided by the cam groove. By swinging the first arm in a direction around the second shaft, the claw portion can be moved forward and backward with respect to the first shaft. As a result, a large movement stroke of the claw portion can be ensured without increasing the overall size. Furthermore, when the object is gripped by the claw portion, it is possible to suppress the application of force in the rotational direction to the object, thereby making it possible to stably grip the object.
また、上記態様に係るチャック装置において、爪部は、アームベースが回転した際に、第1軸に向かう方向に、又は第1軸からずれた方向に、直線状又は曲線状に移動するように、カム溝の形状と、第2軸からカムフォロワまでの第1距離と、第2軸から爪部までの第2距離と、第2軸の方向から見て第1距離の方向と第2距離の方向とがなす角度と、が設定されてもよい。この構成によれば、爪部の進退に関するパラメータを明確化することにより爪部が進退する方向を容易に決定できる。また、上記態様に係るチャック装置において、第2距離は、第1距離よりも長く設定されてもよい。この構成によれば、第2距離が第1距離よりも長く設定されるため、カムフォロワの放射方向の移動距離に対して爪部を放射方向に大きく移動させることができる。 Further, in the chuck device according to the above aspect, the claw portion is configured to move linearly or curvedly in a direction toward the first axis or in a direction deviated from the first axis when the arm base rotates. , the shape of the cam groove, the first distance from the second shaft to the cam follower, the second distance from the second shaft to the claw, and the direction of the first distance and the second distance when viewed from the direction of the second shaft. An angle between the direction and the direction may be set. According to this configuration, the direction in which the claw moves forward and backward can be easily determined by clarifying the parameters regarding the advance and retreat of the claw. Furthermore, in the chuck device according to the above aspect, the second distance may be set longer than the first distance. According to this configuration, since the second distance is set longer than the first distance, the claw portion can be moved largely in the radial direction relative to the radial movement distance of the cam follower.
また、上記態様に係るチャック装置において、第2軸の方向から見て第1距離の方向と第2距離の方向とがなす角度が180度より小さく設定されてもよい。この構成によれば、第1アームと第2アームとが折れ曲がって形成されるので、アーム部材の全長を長くすることなく、適切に爪部を開閉できる。また、上記態様に係るチャック装置において、複数のアーム部材は、第1軸の軸まわりに等間隔で配置されていてもよい。この構成によれば、中心軸の軸まわり方向に爪部が等間隔で配置されるので、対象物を適切に把持することができる。 Furthermore, in the chuck device according to the above aspect, the angle formed by the first distance direction and the second distance direction when viewed from the second axis direction may be set to be smaller than 180 degrees. According to this configuration, since the first arm and the second arm are formed by being bent, the claw portion can be opened and closed appropriately without increasing the overall length of the arm member. Further, in the chuck device according to the above aspect, the plurality of arm members may be arranged at equal intervals around the first axis. According to this configuration, the claw portions are arranged at equal intervals in the direction around the central axis, so that the object can be appropriately gripped.
また、上記態様に係るチャック装置において、カムフォロワは、第1軸と平行な軸まわりに回転可能に設けられていてもよい。この構成によれば、カムフォロワが第1軸と平行な軸まわりに回転することで、カムフォロワをカム溝に沿って円滑に移動させることができる。また、上記態様に係るチャック装置において、爪部は、第1軸と平行な方向に延びる円柱状に設けられてもよい。この構成によれば、爪部が中心軸と平行な軸線まわりに回転しても、対象物に対して同じ線接触で爪部を当接させることができる。 Furthermore, in the chuck device according to the above aspect, the cam follower may be provided rotatably around an axis parallel to the first axis. According to this configuration, the cam follower can be smoothly moved along the cam groove by rotating around the axis parallel to the first axis. Further, in the chuck device according to the above aspect, the claw portion may be provided in a cylindrical shape extending in a direction parallel to the first axis. According to this configuration, even if the claw portion rotates around an axis parallel to the central axis, the claw portion can be brought into contact with the object with the same line contact.
上記態様に係るローダ装置によれば、上記態様のチャック装置を備えるので、対象物を安定した姿勢で搬送することができる。 According to the loader device according to the above aspect, since it is equipped with the chuck device according to the above aspect, the object can be transported in a stable posture.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に説明する内容に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現しており、実際の製品と形状、寸法が異なる場合がある。図11においては、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する。このXYZ座標系において、水平面に平行な平面をXZ平面とする。このXZ平面において主軸213、214と平行な方向をZ方向と表記し、Z方向に直交する方向をX方向と表記する。また、XZ平面に垂直な方向はY方向と表記する。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の指す方向が+方向であり、矢印の指す方向とは反対の方向が-方向であるとして説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the content described below. Further, in order to explain the embodiments in the drawings, the scale is appropriately changed, such as by enlarging or emphasizing a portion, and the shape and dimensions may differ from those of the actual product. In FIG. 11, directions in the figure will be explained using an XYZ coordinate system. In this XYZ coordinate system, a plane parallel to the horizontal plane is defined as an XZ plane. In this XZ plane, a direction parallel to the
[チャック装置]
図1は、実施形態に係るチャック装置100の一例を示す斜視図である。図2は、実施形態に係るチャック装置100の一例を示す断面図である。図1及び図2に示すように、チャック装置100は、ケース(基部)10と、駆動軸20と、アームベース30と、カム部材40と、アーム部材50とを備える。チャック装置100は、対象物Wに対して把持及び解放を行う。本実施形態において、対象物Wは、例えば円柱状(断面の外周が円形状)の対象物W(図6参照)である。ただし、対象物Wは、円柱状であることに限定されず、他の形状であってもよい。以下の説明において、チャック装置100に対して対象物Wが配置される側を正面側(正面方向)と表記し、正面側とは反対側を背面側(背面方向)と表記する。
[Chuck device]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a
ケース10は、円筒状であり、駆動軸20、アームベース30、カム部材40及びアーム部材50を保持する。ケース10は、例えば、後述するローダ装置240のローダヘッド241(図11参照)に取り付けられて固定される。ケース10は、駆動軸20を回転可能に支持する。駆動軸20は、ケース10との間に設けられたベアリング27(図2参照)によりケース10に対して相対的に回転可能である。駆動軸20は、ケース10を貫通した状態で配置され、駆動部26(図2参照)に接続される。駆動軸20は、駆動部26により第1軸AX1の軸まわりに回転する。
The
図3は、図2におけるA-A線に沿った断面図である。駆動部26は、ピニオンギア26aと、ラックギア26bと、ラック駆動部26cとを有する。ピニオンギア26aは、駆動軸20に固定され、駆動軸20と一体で第1軸AX1まわりに回転する。ラックギア26bは、ピニオンギア26aの接線方向と平行に延びて配置され、ピニオンギア26aとかみ合っている。ラック駆動部26cは、ラックギア26bを直線方向に進退させる。ラック駆動部26cとしては、例えば、油圧シリンダ装置又はエアシリンダ装置等が用いられる。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2. The
ラック駆動部26cは、シリンダ部26dと、ピストン26eと、空間28A、28Bと、供給部29と、を備える。シリンダ部26dは、ケース10に固定され、内部にラックギア26bの一部が配置される。ピストン26eは、シリンダ部26d内に摺動可能に配置され、シリンダ部26d内の空間を空間28Aと空間28Bとに仕切っている。ピストン26eは、ラックギア26bと連結され、ラックギア26bとともに進退する。供給部29は、空間28A、28Bのそれぞれに連通する通路を備え、ピストン26eを進退させるための流体(例えば油、エアなど)の供給又は排出を行う。
The
供給部29により空間28Aに流体を供給し、かつ空間28Bの流体を排出することで、ピストン26eはシリンダ部26d内を紙面の左方に移動する。その結果、ラックギア26bが紙面左方に移動し、ラックギア26bとかみ合うピニオンギア26aを紙面の反時計回りに回転させる。このピニオンギア26aの回転により、駆動軸20は、紙面の反時計回りに回転する。また、供給部29により空間28Bに流体を供給し、かつ空間28Aの流体を排出することで、ピストン26eはシリンダ部26d内を紙面の右方に移動する。その結果、ラックギア26bが紙面右方に移動してピニオンギア26aを紙面の時計回りに回転させる。このピニオンギア26aの回転により、駆動軸20は、紙面の時計回りに回転する。
By supplying fluid to the
なお、本実施形態では、駆動部26として、ピニオンギア26a、ラックギア26b、及びラック駆動部26cを用いる構成を例に挙げて説明しているが、この構成に限定されない。例えば、駆動部26として電動回転モータを用いて駆動軸20を時計回り又は反時計回りに回転させる構成が用いられてもよい。
Note that in this embodiment, a configuration using a
アームベース30は、図1及び図2に示すように、駆動軸20の端部に接続部材25を介して取り付けられる。なお、アームベース30は、図1において一点鎖線で示している。アームベース30は、駆動軸20と一体で第1軸AX1まわりに回転する。すなわち、アームベース30は、ケース10に対して回転することになる。アームベース30は、円盤状の部材が用いられ、アーム部材50を取り付ける部分を除いて切り欠かれた形態となっている。この構成により、アームベース30の質量を軽減させ、アームベース30を回転させる際の応答性を向上させている。ただし、アームベース30は、図示した形態に限定されず、例えば、切り欠きがない円盤状、又は棒状部材が組み合わされた形態などであってもよい。
The
図4は、カム部材40を背面側から見た状態を示す図である。カム部材40は、ケース10に取り付けられる。カム部材40は、ケース10と一体であり、駆動軸20及びアームベース30のように回転しない。すなわち。駆動軸20及びアームベース30は、カム部材40に対して第1軸AX1まわりに回転するといえる。カム部材40は、例えば第1軸AX1の方向から見て三角形の板状であるが、この形態に限定されず、後述するカム溝41を形成可能な任意の形状が用いられる。カム部材40は、アームベース30に対して第1軸AX1の方向において背面側に配置される。
FIG. 4 is a diagram showing the
カム部材40は、複数のカム溝41を備える。複数のカム溝41は、アーム部材50の数に対応して設けられている。本実施形態では、3つのアーム部材50に対応して、3カ所にカム溝41が設けられる。3つのカム溝41は、第1軸AX1まわりに120°ごとに等間隔で配置される。複数のカム溝41のそれぞれは、駆動軸20の第1軸AX1まわりに沿って延びており、第1軸AX1からの距離が徐々に変化するように曲線状に設けられている。図4に示す例では、カム部材40は、第1軸AX1まわりの反時計回り方向において第1軸AX1からの距離が徐々に変化するように曲線状に設けられている。なお、第1軸AX1からの距離は、アーム部材50を回転するための(後述する爪部53を移動させるための)1つのパラメータであり、詳細については後述する。また、カム溝41は、曲線状である形態に限定されず、例えば、第1軸AX1からの距離が徐々に変化するように直線状に設けられてもよい。
The
アーム部材50は、図1及び図2に示すように、第1アーム51と、第2アーム52と、爪部53と、カムフォロワ54と、回転軸55とを備える。アーム部材50は、アームベース30に回転軸55を介して取り付けられ、アームベース30に対して回転軸55の第2軸AX2まわりに回転可能である。本実施形態では、3つのアーム部材50がアームベース30に取り付けられる。ただし、アーム部材50の数は任意であり、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。3つのアーム部材50は、第1軸AX1の軸まわりに120°の等間隔で配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1アーム51は、回転軸55から第2軸AX2に対する放射方向に延びるように設けられ、アームベース30に対して第1軸AXの方向における正面側に配置される。第2アーム52は、回転軸55から第2軸AX2に対する放射方向に延びるように設けられ、アームベース30に対して第1軸AXの方向における背面側に配置される。アーム部材50が回転する場合(回転軸55が第2軸AX2まわりに回転する場合)、第1アーム51及び第2アーム52は、回転軸55と一体で第2軸AX2まわりに回転する。
The
爪部53は、第1アーム51の先端部分51aに設けられる。爪部53は、先端部分51aから第1軸AX1(第2軸AX2)と平行な方向に正面側に延びるように設けられる。爪部53は、第1軸AX1と平行な方向に延びる円柱状に設けられる。爪部53が円柱状に設けられることにより、対象物Wの外径が変化して爪部53の外周面のうち対象物Wに当接する部分が異なっても、対象物Wに対して線状に接触することになり、対象物Wに対して同じ状態で爪部53を当接させることができる。なお、第2軸AX2から爪部53までの距離は、爪部53を移動させるための1つのパラメータであり、詳細については後述する。また、爪部53は、断面が円形状であることに限定されず、対象物Wとの当接部分が円弧状の柱状であってもよいし、断面が楕円形状又は長円形状の柱状であってもよい。
The
カムフォロワ54は、第2アーム52の先端部分52aに設けられる。カムフォロワ54は、先端部分52aから第1軸AX1(第2軸AX2)と平行な方向に背面側に延びるように設けられる。カムフォロワ54は、第1軸AX1と平行な方向に延びる円柱状に設けられ、第1軸AX1と平行な軸まわりに回転可能である。カムフォロワ54のぞれぞれは、複数のカム溝41のいずれか1つに入り込んだ状態で配置される。カムフォロワ54が第1軸AX1と平行な軸まわりに回転可能であることにより、カムフォロワ54をカム溝41に沿って円滑に移動させることができる。なお、第2軸AX2からカムフォロワ54までの距離は、爪部53を移動させるための1つのパラメータであり、詳細については後述する。また、カムフォロワ54は、回転可能であることに限定されず、回転しない円柱状であってもよい。
The
複数のアーム部材50のそれぞれは、アームベース30がカム部材40(ケース10)に対して回転することにより第1軸AX1の軸まわり方向に周回しつつ、カムフォロワ54がカム溝41に案内されることにより、第1アーム51を第2軸AX2の軸まわり方向に揺動させて爪部53を第1軸AX1に対して進退させる。なお、第1アーム51を第2軸AX2の軸まわり方向に揺動させるタイミングは同時又はほぼ同時に設定されている。従って、アームベース30を回転させることで、複数の爪部53が同時又はほぼ同時に進退し、対象物Wの把持及び解放を行うことができる。
In each of the plurality of
図5は、爪部53が開いた状態を示す図である。図5に示すように、複数の爪部53のそれぞれは、対象物Wから離れた(又は対象物Wの把持を解放した)開放位置P1に配置される。この場合、アームベース30及びカムフォロワ54は、開放位置P1に対応する第1軸AX1の軸まわり方向の回転位置となっている。爪部53を開放位置P1に保持するには、アームベース30(駆動軸20)の回転位置を保持することで行う。アームベース30の回転位置は、図3に示すラック駆動部26cにより調整される。
FIG. 5 is a diagram showing the
すなわち、供給部29により空間28A、28Bに対して流体を供給又は排出し、シリンダ部26d内におけるピストン26eの位置を設定する。ピストン26eはラックギア26bと一体であるため、ラックギア26bとかみ合うピニオンギア26aの回転位置が決定される。ピニオンギア26aは、駆動軸20に固定されているので、駆動軸20の回転位置が決まり、その結果、アームベース30の回転位置が決定される。爪部53が開放位置P1にある状態で、複数の爪部53間に対象物Wを配置させ、爪部53を閉じることで対象物Wを把持することができる。
That is, the
図6は、爪部53が閉じて対象物Wを把持した状態を示す図である。図6に示すように、複数の爪部53のそれぞれは、アームベース30(駆動軸20)を回転することで開放位置P1から対象物Wを把持する把持位置P2に進出する。図4を参照して背面側から説明すると、カム部材40に対してアームベース30が第1軸AX1の軸まわりに反時計回りに回転することで、アーム部材50が第1軸AX1の軸まわりに周回する。この周回とともに、カムフォロワ54は、カム溝41に案内されて第1軸AX1からの距離が遠くなる。その結果、アーム部材50は第1軸AX1の軸まわりに時計回りに回転し、第1アーム51の先端部分51aに設けられている爪部53を第1軸AX1に向けて進出させ、複数の爪部53で対象物Wを把持する。なお、爪部53による把持力は、アームベース30(駆動軸20)の回転駆動力によって調整可能である。
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the
図5及び図6に示すように、複数の爪部53のそれぞれは、開放位置P1と把持位置P2との間を第1軸AX1の放射方向に沿って直線状(又はほぼ直線状)に進退する。複数の爪部53は、駆動軸20の回転に連動して進退する。例えば、図5に示す状態から駆動軸20が図中の時計回りに回転することで、アームベース30がケース10に対して時計回りに回転し、複数のアーム部材50のそれぞれは、第1軸AX1の軸まわり方向に時計回りに周回する。このとき、カムフォロワ54がカム溝41に案内されて第1アーム51が第2軸AX2の軸まわり方向の反時計回りに揺動し、爪部53が開放位置P1から把持位置P2へと直線方向に進出する。爪部53が把持位置P2に進出することで、対象物Wを把持する。
As shown in FIGS. 5 and 6, each of the plurality of
また、例えば、図6に示す状態から駆動軸20が図中の反時計回りに回転することで、アームベース30が接続部材25を介して反時計回りに回転する。この回転により、複数のアーム部材50のそれぞれは、第1軸AX1の軸まわり方向に反時計回りに周回する。このとき、カムフォロワ54がカム溝41に案内されて第1アーム51が第2軸AX2の軸まわり方向の反時計回りに揺動し、爪部53が把持位置P2から開放位置P1へと直線方向に退避する。爪部53が開放位置P1に退避することで、対象物Wの把持を解放する。
Further, for example, when the
また、図6に示すように、爪部53は、断面が円形であることから、爪部53の外周のうちの一点(又はこの一点を含む第1軸AX1と平行な線)で対象物Wと当接する。本実施形態では、爪部53の外周のうち、第1軸AX1の放射方向に沿う点で対象物Wと当接する。例えば、外径が異なる対象物Wを把持する際には、爪部53自体が回転し、爪部53の外周において異なる位置で対象物Wと当接することになる。この場合、爪部53の断面が円形であることから、対象物Wの外径が異なっても、爪部53の外周のうちの一点で対象物Wに当接させることができる。すなわち、把持する対象物Wの外径が異なる場合でも、3つの爪部53により3点で対象物Wを確実に把持することができる。
Further, as shown in FIG. 6, since the
次に、チャック装置100の動作原理及び具体例を説明する。図7は、第1軸AX1及び第2軸AX2の関係を示す図である。図8は、アーム部材50における第1アーム51及び第2アーム52の関係を示す図である。図9は、第1軸AX1、第2軸AX2、及びカム溝41の関係を示す図である。図10は、各部の態様の一例を示す表である。上記したように、爪部53を第1軸AX1に対する放射方向に直線状(又はほぼ直線状)に移動させるためには、例えば、以下の条件を満たす必要がある。
Next, the operating principle and specific example of the
図7及び図8に示すように、第1軸AX1から第2軸AX2までの距離A、第2軸AX2から爪部53までの距離B(第2距離)、第2軸AX2からカムフォロワ54までの距離C(第1距離)、及び第2軸AX2の方向から見て距離C(第1距離)の方向と距離B(第2距離)の方向とがなす角度Dは、爪部53を移動させるためのアーム部材50に関するパラメータである。アームベース30が回転した際に、爪部53が第1軸AX1に向かう方向に、又は第1軸AX1からずれた方向に、直線状又は曲線状に移動するように各パラメータの値が設定される。例えば、これらパラメータの値は、図10の表に示すように設定される。
As shown in FIGS. 7 and 8, a distance A from the first axis AX1 to the second axis AX2, a distance B (second distance) from the second axis AX2 to the
また、上記パラメータにより決定されたアーム部材50は、距離B(第2距離)が、距離C(第1距離)よりも長く設定される。その結果、カムフォロワ54が第1軸AX1から離れる距離(近づく距離)よりも大きく爪部53を第1軸AX1に対して進退させることが可能となる。また、アーム部材50において、角度Dは、180度より小さく設定される。その結果、アーム部材50の全長を短くすることができ、コンパクトなチャック装置100を実現できる。
Further, in the
アーム部材50についてパラメータの値が決定された場合、カム溝41の形状もアーム部材50におけるパラメータの値に応じて決定される。カム溝41の形状は、図9に示すように、第1軸AX1と第2軸AX2との間の水平方向を距離X、鉛直方向を距離Yとし、カム溝41のうち第1軸AX1から遠い方の端部Q1と第1軸AX1との間を距離Hとし、端部Q1と第2軸AX2との間を距離R、第2軸AX2と端部Q1とを結ぶ直線L1と第2軸AX2とカム溝41のうち第1軸AX1に近い方の端部Q2とを結ぶ直線L2とのなす角を角度Eとし、直線L2と水平線とのなす角を角度Fとする場合、これら距離X、Y、H、R、及び角度E、Fを図10の表のように設定することで、爪部53を所望の方向に進退させることができる。これらは、カム溝41の形状に関するパラメータである。
When the parameter values for the
上記したアーム部材50に関するパラメータの値と、カム溝41の形状に関するパラメータの値とを、図10の表に示す値に設定することで、爪部53を第1軸AX1に対する放射方向に直線状(又はほぼ直線状)に移動させることが可能となる。図10の表に示す値のうち、例えば、実施例1で示す値に設定される。NO.1では、アーム部材50のパラメータの値として、距離A:65mm、距離B:65mm、距離C:40mm、角度D:135°、に設定される。また、カム溝41のパラメータの値として、距離X:195.3mm、距離Y:59.8mm、距離R:227.5mm、角度E:16°、角度F:25°、距離H:92.5mm、に設定される。実施例1は、直動誤差が0.47mmと直動誤差が0.5mm以下となっている。
By setting the values of the parameters related to the
また、実施例2、3についても、上記した実施例1と同様に、アーム部材50のパラメータの値として、距離A、距離B、距離C、角度Dが設定され、また、カム溝41のパラメータの値として、距離X、距離Y、距離R、角度E、角度F、距離Hが設定される。
Further, in Examples 2 and 3, similarly to the above-mentioned Example 1, distance A, distance B, distance C, and angle D are set as parameter values of the
なお、図10の表及び上記内容は一例であり、表に記載した値の一部又は全部が変更されてもよい。また、爪部53を第1軸AX1から外して直線状に進退させる場合、又は爪部53を曲線状に進退させる場合は、図10の表の値が異なり、所望の軌跡に沿って爪部53を進退させるように、それぞれの値が設定される。
Note that the table in FIG. 10 and the above contents are merely examples, and some or all of the values listed in the table may be changed. Furthermore, when the
このように、実施形態に係るチャック装置100によれば、アームベース30が接続部材25を介して回転することにより複数のアーム部材50のそれぞれが第1軸AX1の軸まわり方向に周回しつつ、カムフォロワ54がカム溝41に案内されることにより、第1アーム51を第2軸AX2の軸まわり方向に揺動させて爪部53を第1軸AX1に対して進退させることができる。その結果、チャック装置100全体を大型化することなく、爪部53の移動ストロークを大きく確保できる。また、爪部53により対象物Wを把持した際に対象物Wに対して回転方向の力が加わるのを抑制し、対象物Wを安定して把持することができる。
In this way, according to the
[ローダ装置]
図11は、実施形態に係るローダ装置240の一例を示す正面図である。図11に示すローダ装置240は、工作機械システム300において対象物(ワーク)Wの搬送に用いられる。工作機械システム300は、搬入部210と、工作機械220と、搬出部230と、ローダ装置240と、制御部250とを備える。搬入部210は、工作機械220で加工される対象物Wを載置する。搬入部210は、対象物Wを保持する載置台211を有する。載置台211には、未加工の対象物Wが保持される。搬入部210は、ローダ装置240に対して未加工の対象物Wを渡すことができるように設けられている。
[Loader device]
FIG. 11 is a front view showing an example of the
工作機械220は、工具Tにより対象物Wを加工する。工作機械220は、主軸213、214と、タレット215、216と、反転装置219とを有している。主軸213、214は、X方向に並んで配置され、不図示の軸受け等によってZ方向に平行な軸線まわりに回転可能に支持されている。主軸213、214の-Z側の端部には、それぞれチャック213a、214aが設けられている。チャック213a、214aは、不図示の駆動部により開閉することで対象物Wを保持又は解放する。ローダ装置240は、これらチャック213a、214aのそれぞれに対して、対象物Wの受け渡しを行う。
The
タレット215は、主軸213の-X側に配置される。タレット216は、主軸214の+X側に配置される。タレット215、216のそれぞれは、不図示の駆動装置により、Z方向に平行な軸まわりに回転可能である。また、タレット215、216は、不図示の駆動装置により、X方向及びZ方向に移動可能である。タレット215、216の周面には、工具Tを保持するための複数の保持部が設けられる。これら保持部の全部又は一部には、工具Tが保持される。従って、タレット215、216が回転することにより、所望の工具Tが選択される。工具Tは、各保持部に対して交換可能である。工具Tとしては、対象物Wに対して切削加工を施すバイト等の他、ドリル又はエンドミル等の回転工具であってもよい。
The
反転装置219は、対象物Wを保持可能なチャック217、218を備える。ローダ装置240は、チャック217、218のそれぞれに対して、対象物Wの受け渡しを行う。チャック217、218は、主軸213、214の+Y側(上方)において、X方向に並んで配置される。チャック217、218は、不図示の駆動部によって開閉することで対象物Wを保持又は解放する。反転装置219は、チャック217で把持した対象物Wをチャック218に渡すことで対象物Wを反転させる。搬出部230は、工作機械220で加工された対象物Wを載置する。搬出部230は、加工済みの対象物Wを保持する載置台231を有する。載置台231には、加工済みの対象物Wが保持される。載置台231は、ローダ装置240から対象物Wを受け取ることができるように設けられている。
The reversing
ローダ装置240は、搬入部210、工作機械220、及び搬出部230の間で対象物Wを搬送する。ローダ装置240は、ローダヘッド241と、ローダ駆動部242とを備えている。ローダヘッド241は、上記したチャック装置100を有している。ローダ駆動部242は、X駆動部244と、Y駆動部245と、Z駆動部246とを有している。X駆動部244は、Xスライダ244a及びガイドレール244bを有している。Xスライダ244aは、不図示の駆動部により、ガイドレール244bに沿ってX方向に移動する。Y駆動部245は、Xスライダ244aに備える不図示のYガイドに沿って、不図示の駆動部によりY方向に移動するYスライダ245aを有している。Z駆動部246は、Yスライダ245aに備える昇降ガイドに沿って、不図示の駆動部により昇降する昇降ロッド246aを有している。ローダヘッド241は、昇降ロッド246aの下端に設けられる。
The
図12は、ローダ装置240のローダヘッド241を拡大した図である。ローダヘッド241は、スイベルジョイント241aを介して2つのチャック装置100を保持する。スイベルジョイント241aは、例えば、チャック装置100の爪部53で把持した対象物Wを-Z方向に向けた姿勢(例えば主軸213、214に対象物Wを向けた姿勢)と、-Y方向に向けた姿勢(下方に向けた姿勢)とに変更させることができる。なお、ローダヘッド241がスイベルジョイント241aを有する形態は一例であり、スイベルジョイント241aがない形態であってもよい。
FIG. 12 is an enlarged view of the
ローダ装置240は、ローダヘッド241のチャック装置100により対象物Wを把持し、X駆動部244、Y駆動部245、及びZ駆動部246をそれぞれ駆動させることで、ワークWをX方向、Y方向、Z方向、又はこれらを合成した方向に搬送する。ローダ装置240は、搬入部210、主軸213、214、反転装置219、及び搬出部230の間で対象物Wを搬送する。ローダ装置240の動作は、制御部250によって制御される。また、制御部250は、チャック装置100の開閉動作を制御する。
The
制御部250は、所定の加工プログラムに基づいて工作機械220及びローダ装置240の動作を統括的に制御する。所定の加工プログラムは、制御部250が備える記憶部に記憶されていてもよいし、通信手段を介して上位の装置から送られてもよい。なお、工作機械220及びローダ装置240を1つの制御部250で制御することに代えて、工作機械220とローダ装置240とをそれぞれ個別の制御部によって制御する形態であってもよい。
The
このように、本実施形態に係るローダ装置240によれば、上記したチャック装置100を備えるので、爪部53の移動ストロークが大きく、対象物Wの外径の変化が大きくても確実に対象物Wを把持することができる。また、爪部53により対象物Wを把持した際に対象物Wに対して回転方向の力が加わるのを抑制し、対象物Wがずれて把持されることを防止するので、対象物Wを搬入部210から主軸213、214に渡す際に対象物Wを精度よく主軸213、214に渡すことができる。なお、上記した実施形態では、ローダ装置240にチャック装置100を備える形態を例に挙げて説明しているが、この形態に限定されない。例えば、工作機械220において、主軸213、214のチャック213a、214a、反転装置219のチャック217、218のうち、少なくとも1つが、上記したチャック装置100であってもよい。
As described above, since the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に限定されない。上記した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者において明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。上記した実施形態等で説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態等で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願2022-037462、及び前述のとおり実施形態等により引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the embodiments described above. Furthermore, forms with such changes or improvements are also included within the technical scope of the present invention. One or more of the requirements described in the above embodiments may be omitted. Furthermore, the requirements described in the above-described embodiments and the like can be combined as appropriate. In addition, to the extent permitted by law, the disclosures of Japanese Patent Application No. 2022-037462, which is a Japanese patent application, and all documents cited in the embodiments, etc. as described above are incorporated into the main text.
上記した実施形態では、チャック装置100が3つの爪部53を有する構成を例に挙げて説明しているが、この構成に限定されない。例えば、チャック装置100が4つ以上の爪部53を有してもよい。この場合、4つ以上の爪部53は、第1軸AX1の軸まわり方向に等間隔で配置されるように、アームベース30、カム部材40が形成されてもよい。
In the embodiment described above, the configuration in which the
P1・・・開放位置
P2・・・把持位置
W・・・対象物
AX1・・・第1軸
AX2・・・第2軸
10・・・ケース(基部)
20・・・駆動軸
26・・・駆動部
30・・・アームベース
40・・・カム部材
41・・・カム溝
50・・・アーム部材
51・・・第1アーム
51a・・・先端部分
52・・・第2アーム
52a・・・先端部分
53・・・爪部
54・・・カムフォロワ
55・・・回転軸
100・・・チャック装置
220・・・工作機械
240・・・ローダ装置
241・・・ローダヘッド
300・・・工作機械システム
P1...Opening position P2...Gripping position W...Target AX1...First axis AX2...
20... Drive
Claims (8)
前記駆動軸に取り付けられ、前記基部に対して回転可能なアームベースと、
前記基部に取り付けられ、前記駆動軸の第1軸まわりに沿って前記第1軸からの距離が徐々に変化する複数のカム溝を備えるカム部材と、
前記アームベースに回転軸を介して取り付けられ、前記回転軸の第2軸まわりに回転可能に取り付けられる複数のアーム部材と、を備え、
前記複数のアーム部材のそれぞれは、
前記回転軸から前記第2軸に対する放射方向に延びる第1アームと、
前記第1アームの先端部分から前記第1軸と平行な方向に延びる爪部と、
前記回転軸から前記第2軸に対する放射方向に延びる第2アームと、
前記第2アームの先端部分に設けられ、前記複数のカム溝のいずれか1つに入り込むカムフォロワと、を備え、
前記複数のアーム部材のそれぞれは、前記アームベースが前記基部に対して回転することにより前記第1軸の軸まわり方向に周回しつつ、前記カムフォロワが前記カム溝に案内されることにより、前記第1アームを前記第2軸の軸まわり方向に揺動させて前記爪部を前記第1軸に対して進退させる、チャック装置。 a base including a drive shaft rotated by a drive unit;
an arm base attached to the drive shaft and rotatable with respect to the base;
a cam member that is attached to the base and includes a plurality of cam grooves whose distance from the first axis gradually changes along the first axis of the drive shaft;
a plurality of arm members attached to the arm base via a rotation axis and rotatably attached around a second axis of the rotation axis,
Each of the plurality of arm members is
a first arm extending in a radial direction from the rotation axis to the second axis;
a claw portion extending from a distal end portion of the first arm in a direction parallel to the first axis;
a second arm extending from the rotation axis in a radial direction with respect to the second axis;
a cam follower provided at the tip of the second arm and inserted into any one of the plurality of cam grooves;
Each of the plurality of arm members rotates around the first shaft by the arm base rotating with respect to the base, and the cam follower is guided by the cam groove, so that the arm base rotates with respect to the base. A chuck device, wherein one arm is swung in a direction around the second shaft to move the claw portion forward and backward with respect to the first shaft.
前記カム溝の形状と、
前記第2軸から前記カムフォロワまでの第1距離と、
前記第2軸から前記爪部までの第2距離と、
前記第2軸の方向から見て前記第1距離の方向と前記第2距離の方向とがなす角度と、が設定される、請求項1に記載のチャック装置。 The claw portion is configured to move linearly or curved in a direction toward the first axis or in a direction deviated from the first axis when the arm base rotates;
the shape of the cam groove;
a first distance from the second axis to the cam follower;
a second distance from the second axis to the claw portion;
The chuck device according to claim 1, wherein an angle between the first distance direction and the second distance direction is set when viewed from the direction of the second axis.
A loader device comprising the chuck device according to any one of claims 1 to 7.
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