特許 6185293 チャックのジョー自動交換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6185293

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】チャックのジョー自動交換装置

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/39 20060101AFI20170814BHJP

【ＦＩ】

   B23B31/39

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-122162(P2013-122162)

(22)【出願日】2013年6月10日

(65)【公開番号】特開2014-237212(P2014-237212A)

(43)【公開日】2014年12月18日

【審査請求日】2016年6月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000154901

【氏名又は名称】株式会社北川鉄工所

(72)【発明者】

【氏名】政次 直幸

(72)【発明者】

【氏名】金島 睦民

【審査官】 永石 哲也

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−２３２８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０５６８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０７０５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１９０６１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ３１／３９

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャックのジョーを自動的に交換するジョー交換装置であって、ジョーを保持解除自在に保持するジョー保持手段を有し、ジョーをガイドして移動可能とするスライドレールを備えるジョーホルダーと、工作機械側へ取り付けられ前記ジョーホルダーと接続可能とするホルダー接続部を有する位置決めプレートを備え、前記ジョーホルダーがホルダー接続部と接続するプレート接続部を有し、ジョーホルダーと位置決めプレートが接続することでジョーホルダーのスライドレール位置がチャックのジョー取り付け溝位置へ位置決めされることを特徴とするジョー交換装置。

【請求項2】

前記位置決めプレートがシリンダー部を備え、チャック内方に設けられるジョーとチャック本体を固定するロック機構を有し、前記シリンダー部の伸縮によりロック機構を動作させて、ジョーの固定又は解除を行なうことを特徴とする請求項１に記載のジョー交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械に用いるチャックのジョーを自動交換するジョー交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、生産性も向上を図るために、工作機械及びその周辺機器に対して、総合的な自動化の要請が高まっている。
これに答えるため、工作機械に取り付けられるチャックにおいても、ワークを把持するジョーをワークの大きさや形状に応じて交換する際に、人手を解さず自動的に交換する自動交換装置が種々提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−３１８２１０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、前述の従来技術は、工作機械側へ、非常に大規模で大型のジョー交換装置を設置させる必要がある。このため、装置重量の負荷や、設置スペースの問題により、ジョー自動交換装置を設置できないケーズが発生してしまう。この場合には、工場の自動化に制約が出てしまい、工場ライン設計に障害となって効率的な生産設備の構築ができない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本発明は、チャックのジョーを自動的に交換するジョー交換装置であって、ジョーを保持解除自在に保持するジョー保持手段を有し、ジョーをガイドして移動可能とするスライドレールを備えるジョーホルダーと、工作機械側へ取り付けられ前記ジョーホルダーと接続可能とするホルダー接続部を有する位置決めプレートを備え、前記ジョーホルダーがホルダー接続部と接続するプレート接続部を有し、ジョーホルダーと位置決めプレートが接続することでジョーホルダーのスライドレール位置がチャックのジョー取り付け溝位置へ位置決めされることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、ジョーの自動交換のための装置が大型化せず、簡素な設備で自動化を行なうことが出来て、設備コストの低減や設置場所の省スペース化が実現出来る。
また、大型の装置を用いることなく、簡素な設備で、ジョーの交換位置を正確に位置決めできるので、ミス無く短時間で、ジョーの自動交換作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施例におけるジョーホルダーとチャックの正面図である。

【図2】本発明の実施例におけるジョーホルダーの平面図である。

【図3】本発明の実施例の動作説明図Ａである。

【図4】本発明の実施例の動作説明図Ｂである。

【図5】本発明の実施例の動作説明図Ｃである。

【図6】本発明の実施例の動作説明図Ｄである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１から図６を用いて、ジョー交換装置の構造について説明する。
まず、ジョー交換時のジョーの位置決めを行なう位置決めプレート４を説明する。
位置決めプレート４は、チャック外周外方の工作機械の基部２４へ接続されており、チャック１の外方全周へ、中抜きドーナツ形円板に形成されて、設けられている。
チャック１の回転を定位置に停止することで、位置決めプレート４とチャックの相対位置が定められ、位置決めプレート４のジョーホルダー３取り付け位置と、チャックのジョー２の取り付け位置が合致するように設定されている。

【0009】

この位置決めプレート４にはジョーホルダー３が取り付けられるようになされており、位置決めプレート４のジョーホルダー３取り付け面側へホルダー接続部９が設けられている。このホルダー接続部９へジョーホルダー３のプレート接続部８の突出部位が挿入され、外部からのエアー圧や油圧による固定手段により固定され、位置決めプレート４の決められた位置へジョーホルダー３が取り付けられるようになされている。
また、位置決めプレート４には、後述するチャックのジョーのロック機構に押圧力を与えるシリンダー部３１を有している。外部からのエアー圧や油圧によりシリンダー部３１を駆動させて、シリンダーピン３２を伸縮させる。

【0010】

ジョー２は、ワークを直接把持するソフトジョー１１と、ソフトジョー１１を着脱自在に取り付けてチャックと結合するマスタージョー１０で構成されている。
マスタージョー１０には、ジョーホルダー３と接続するジョーホルダー接続部と、チャックと接続するチャック接続部を備えている。
ジョーホルダー接続部は、ジョーホルダー３に設けられたジョー固定ピン１４を挿入させる固定孔１２を備えており、ジョー固定ピン１４が固定孔１２に挿入されることで、ジョーホルダー３とマスタージョー１０が固定される。
チャック接続部は、チャックに設けられたロックボルトが挿入されるマスタージョー凹部１３を備えている。
この凹部１３にロックボルトの先端が挿入し係合することで、チャックとマスタージョーが固定される。

【0011】

次に、図１及び図２に示している、チャックへ装着するジョー２を保持し、搬送するジョーホルダー３を説明する。
ジョーホルダー３には、ジョー２を着脱自在に固定するジョー保持手段６と、ジョー２がスライド移動する際のガイドとなるスライドレール７が備えられている。
位置決めプレート４には、取り付け面側へホルダー接続部９が設けられており、このホルダー接続部９へジョーホルダー３のプレート接続部８の突出部位が挿入されて固定され、位置決めプレート４の決められた位置へジョーホルダー３が取り付けられる。

【0012】

ジョーホルダー３には新規にチャックへ装着されるジョー２が取り付けられている。
ジョー２は、ジョーホルダー３に設けられたスライドレール７へはめ込まれ、ジョー保持手段６によりジョーホルダー３へ固定されている。
スライドレール７には、マスタージョー１０をはめ込む溝部１８が抜け防止のための凸部１９を有して設けられ、マスタージョー１０を一方向へスライド自在となすようになされている。

【0013】

また、ジョー保持手段６として、ジョーホルダー３に取り付けられ、ジョー２側へスライド移動可能になされたジョー固定ピン１４が設けられている。
このジョー固定ピン１４は、上部に傾斜面１５を有する切り欠き１６が備えられており、上方から止めピン１７を切り欠き１６へ押し下げて傾斜面１５へ当接させることにより、ジョー固定ピン１４をジョー側へ移動させてマスタージョー１０に設けられた固定孔１２に挿入させる。
これにより、マスタージョー１０が、ジョーホルダー３に固定され、ジョー２はジョー保持手段６に保持される。

【0014】

チャックは、ジョーを交換可能となすように、マスタージョー１０をスライド移動させるためのジョー取り付け溝２３を備えている。
ジョー取り付け溝２３は、前記ジョーホルダー３に設けられたスライドレール７と同一形状になされており、マスタージョー１０のジョーホルダー３からチャックへの移動、及びチャックからのジョーホルダー３への移動をスムーズに行うことができる。

【0015】

チャックには、ジョーのチャックへの固定手段としてロック機構を備えている。
このロック機構は、ロックボルト２５がチャック本体の内部に設けられており、ロックボルト２５がマスタージョー１０に設けられた凹部１３へ挿入されることで、チャック１とジョー２を一体化できるようになされている。前記位置決めプレート４のシリンダー部３１の駆動により、押圧ピン２６へ作用力を負荷される。
押圧ピン２６は、下方端部へテーパー面３０を備えて、テーパー面３０にてロックボルト２５の傾斜面２７と接している。
押圧ピン２６が上方へ移動すると、ロックボルト２５がマスタージョー側へ移動するようになされている。マスタージョー側へ移動されたロックボルト２５の先端がマスタージョー１０の凹部１３へ挿入され、チャック１とマスタージョー２の一体化を行なうように構成されている。

【0016】

以下に本実施例のジョー交換装置の動作について、図を用いて説明する。
図３から図６により一連の動作（１）〜（７）を図に示している。
チャック１へ新たなジョー２を取り付ける場合を説明する。
図３（１）に示すように、位置決めプレート４は、あらかじめ工作機械の基部２４へ接続されている。
チャック１の回転を定位置に停止することで、位置決めプレート４とチャックの相対位置が定められ、位置決めプレート４のジョーホルダー３の取り付け位置と、チャックのジョー２の取り付け位置が合致されている。
この位置決めプレート４へジョー２を取り付けたジョーホルダー３が図示しないロボットを用いて取り付けられる。

【0017】

位置決めプレート４のホルダー接続部９へ、ジョーホルダー３のプレート接続部８の突出部が挿入されると、外部からのエアー圧や油圧などの作用により固定され。位置決めプレート４の決められた位置へジョーホルダー３が取り付けられる。（図３（２）に示す）
位置決めプレート４へジョーホルダー３が定位置で取り付けられることで、ジョー交換の際に毎回正確な位置へジョーホルダー３を固定することが出来る。
ジョーホルダー３が位置決めプレート４へ固定されると、ジョーホルダー３に取り付けられたジョー２の固定を解除し、ジョーホルダー３からジョー２をチャック側へスライド移動させる。

【0018】

まず、図４（３）に示すように、支持用器具５（例えば、刃物台などの工作機器）を用いて、ジョー２を仮保持しておく。これにより、ジョー保持手段６による保持を解除されたジョー２を支えておくことができる。
この後、ジョーホルダー３に備えられたジョー保持手段６の保持状態を解除するには、ロボットの動作により、止めピン１７を押し下げる。これにより、マスタージョー１０の固定孔１２に挿入されているジョー固定ピン１４がジョーホルダー側へ移動し、マスタージョー１０の固定が解除される。ジョー保持手段６による保持が解除されたジョー２は前記支持用基部のみによって支持される状態になる。

【0019】

次に図４（４）に示すように、チャックのジョー取り付け溝２３へ設けられているジョーロック機構を解除し、チャック１がジョー２を取り付け可能な状態とする。
チャックの内方に設けられたロックボルト２５には、傾斜面２７で押圧ピン２６と接しており、押圧ピン２６が位置決めプレート４に備えられたシリンダ部３１の駆動によるシリンダピン３２の伸長動作により押し下げられると、くさび作用のよりロックボルト２５がチャック本体内方向へスライド移動される。
これにより、チャック１のジョー取り付け溝２３の内側でのロックボルト２５の突出が無くなり、マスタージョー１０がショー取り付け溝２３へ進入可能となる。

【0020】

この状態で、図５（５）に示すように、ジョー２を仮支持している支持用器具５を用いてジョー２を移動させる作用力Ｐを加えると、ジョー２は、ジョーホルダー３のスライドレール７をチャック側へ移動を開始する。
このとき、位置決めプレート４を用いて、ジョーホルダー３を位置決めし、正確な位置へ配置しているため、ジョーホルダー３のスライドレール７と、チャックのジョー取り付け溝２３との相対的な位置が完全に一致していることになる。このため、ジョー２のジョーホルダー３からチャックへの移動を自動でスムーズに行うことが容易にでき、ジョー２の交換の際に、ひっかかり等のトラブル発生が無く、ジョー２の自動交換を行なうことができる。

【0021】

チャックへスライド移動を終えたジョー２はチャックのロック機構によって、チャックへの固定がなされる。
図５（６）に示すように、まず、位置決めプレート４のシリンダー部３１の駆動により、押圧ピン２６が上方へ移動する。押圧ピン２６が上方へ移動すると、ロックボルト２５がマスタージョー側へ移動するようになされ、ロックボルト２５のマスタージョー側先端が、マスタージョウ１０の凹部１３に挿入されてチャック１とマスタージョー２の一体化が行なわれる。
これにより、マスタージョー１０のチャックへの固定が完了し、ジョー２のチャックへの取り付けが完了する。

【0022】

その後、位置決めプレート４のホルダー接続部９を開放して、ジョーホルダー３の固定を解除する。そして、図６（７）に示すように、図示しないロボットを用いて、ジョーホルダー３を位置決めプレート４から取り外して、チャックのジョー交換が終了する。
この後、チャック１へワークを把持させて、ワークの加工工程が開始される。
また、既存のジョー２を取り外す際は、前述の取り付け方法を逆に行なうことで、自動でジョー２を取り外すことができる。
このように、本発明によれば、ジョー２の交換の際にジョー２の位置合わせを正確に行なうことが出来るので、ジョー２の自動交換を容易に行うことができ、設備コストの軽減化や、加工時間以外の段取り時間を短縮することが可能となる。

【0023】

なお、本発明はジョー２の自動交換の際、位置決めプレート４を用いてジョーの交換位置を正確に位置決めできることが特徴であり、本発明は前述に示した実施例に限定されるものではない。したがって、前述の実施例とは異なる一般的な技術手段を用いた別の実施方法で行なうこともできる。
例えば、前記実施例では、ジョー２をスライド移動させる際に、支持用器具５として刃物台などの工作機器を例示しているが、別の例としては、マスタージョー１０へフック部を備えて、このフック部を使ってジョー２を移動させるロボットハンドなどを用いても、前記実施例と同様の動作を行なうことができる。

【符号の説明】

【0024】

１ チャック
２ ジョー
３ ジョーホルダー
４ 位置決めプレート
５ 支持用器具
７ スライドレール
１０ マスタージョー
１１ ソフトジョー
１２ 固定孔
１３ 凹部
１４ ジョー固定ピン
１７ 止めピン
２３ ジョー取り付け溝
２４ 工作機械の基部
２５ ロックボルト
２６ 押圧ピン
３１ シリンダー部
３２ シリンダーピン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】