特許7087505チャックの爪交換用ハンド、チャックの爪自動交換方法及び爪自動交換システム
(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】
(24)【登録日】2022-06-13
(45)【発行日】2022-06-21
(54)【発明の名称】チャックの爪交換用ハンド、チャックの爪自動交換方法及び爪自動交換システム
(51)【国際特許分類】
B23B 31/39 20060101AFI20220614BHJP
【ＦＩ】
B23B31/39
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2018051296
(22)【出願日】2018-03-19
(65)【公開番号】P2019162682
(43)【公開日】2019-09-26
【審査請求日】2021-03-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000241588
【氏名又は名称】豊和工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(74)【代理人】
【識別番号】100121142
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 恭一
(72)【発明者】
【氏名】永翁 博
(72)【発明者】
【氏名】川脇 和也
【審査官】亀田 貴志
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２３７２１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－００３３６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－０５７１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３３４４８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５９－０４７１０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－１０３７１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公平０３－０６６０８７（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１１５１７１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００９－１３１９１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｂ ３１／３９
Ｂ２５Ｊ １７／０２
Ｂ２３Ｐ １９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
工作機械のチャックに設けられる爪を把持可能なハンド部を備え、搬送装置に取り付けられて前記チャックに設けた取付溝に前記爪を着脱するために使用される爪交換用ハンドであって、前記搬送装置への前記爪交換用ハンドの取付状態で前記搬送装置と前記ハンド部との間の相対的な変位を許容するコンプライアンスユニットを備え、
前記コンプライアンスユニットに取り付けられるブラケット部材には、前記取付溝から前記爪を取り外す際に、前記チャックに設けられたロック機構による前記爪のロック／アンロック状態を確認する爪ロック確認手段が設けられていることを特徴とする爪交換用ハンド。
【請求項2】
前記ロック機構は、前記爪のロック／アンロック状態に応じて変位する変位部材を備え、前記爪ロック確認手段は、前記変位部材の位置を検出するセンサであることを特徴とする請求項１に記載の爪交換用ハンド。
【請求項3】
前記センサは接触式であることを特徴とする請求項２に記載の爪交換用ハンド。
【請求項4】
請求項１乃至３の何れかに記載の爪交換用ハンドを搬送装置に取り付けて、工作機械のチャックに設けた取付溝に爪を着脱することを特徴とするチャックの爪自動交換方法。
【請求項5】
請求項１乃至３の何れかに記載の爪交換用ハンドと、前記爪交換用ハンドが取り付けられて、工作機械のチャックに設けた取付溝に対して爪を出し入れする搬送装置と、を含み、
前記取付溝と前記爪との少なくとも一方に、前記爪が前記取付溝に挿入される際に前記爪を前記取付溝の入口に案内するガイド部が設けられていることを特徴とするチャックの爪自動交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作機械に用いられるチャックの爪を自動交換するためのチャックの爪交換用ハンドと、チャックの爪自動交換方法及び爪自動交換システムとに関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械に用いられるチャックにおいて、例えばワークを把持する爪は、ワークの形状や大きさに応じて部品として複数準備されており、ワークに応じて爪を交換する必要が生じた場合には、爪交換装置によって自動交換される。この爪交換装置として、例えば特許文献１には、工作機械側のカセットと、複数のチャック爪を保持するストッカーとの間と、爪交換位置に割り出されたカセットとチャックとの間で爪の交換を行うロボットハンドの発明が開示されている。
また、特許文献２には、ロボットアームの先端へ選択的に装備されるナットランナーハンドとジョーハンドとを用い、工具主軸にジョー用工具を装備させて、ロボットアームと工具主軸とで共同して爪を交換するようにした自動交換システムの発明が開示されている。
また、特許文献２には、ロボットアームの先端へ選択的に装備されるナットランナーハンドとジョーハンドとを用い、工具主軸にジョー用工具を装備させて、ロボットアームと工具主軸とで共同して爪を交換するようにした自動交換システムの発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平６－９９３０３号公報
【文献】特許第４９５５５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来技術のように搬送装置としてロボットアーム等を用いると、チャックに形成された取付溝に対して爪を最短距離で搬送できるが、取付溝の入口に爪を正確に位置決めして移動させるためには高い精度が必要である。しかし、実際の動作においては、温度変化や各装置の繰り返し精度による位置ずれの影響があり、取付溝への挿入時にこじれが生じ、爪の挿入ができなくなる。
【0005】
そこで、本発明は、周りの環境変化に対し順応して確実に爪を着脱することができるチャックの爪交換用ハンドと、チャックの爪自動交換方法及び爪自動交換システムとを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、工作機械のチャックに設けられる爪を把持可能なハンド部を備え、搬送装置に取り付けられてチャックに設けた取付溝に爪を着脱するために使用される爪交換用ハンドであって、
搬送装置への爪交換用ハンドの取付状態で搬送装置とハンド部との間の相対的な変位を許容するコンプライアンスユニットを備え、
そのコンプライアンスユニットに取り付けられるブラケットには、前記取付溝から前記爪を取り外す際に、チャックに設けられたロック機構による爪のロック／アンロック状態を確認する爪ロック確認手段が設けられていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、ロック機構は、爪のロック／アンロック状態に応じて変位する変位部材を備え、爪ロック確認手段は、変位部材の位置を検出するセンサであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、センサは接触式であることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、チャックの爪自動交換方法であって、請求項１乃至３の何れかに記載の爪交換用ハンドを搬送装置に取り付けて、工作機械のチャックに設けた取付溝に爪を着脱することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、チャックの爪自動交換システムであって、請求項１乃至３の何れかに記載の爪交換用ハンドと、爪交換用ハンドが取り付けられて、工作機械のチャックに設けた取付溝に対して爪を出し入れする搬送装置と、を含み、取付溝と爪との少なくとも一方に、爪が取付溝に挿入される際に爪を取付溝の入口に案内するガイド部が設けられていることを特徴とする。
搬送装置への爪交換用ハンドの取付状態で搬送装置とハンド部との間の相対的な変位を許容するコンプライアンスユニットを備え、
そのコンプライアンスユニットに取り付けられるブラケットには、前記取付溝から前記爪を取り外す際に、チャックに設けられたロック機構による爪のロック／アンロック状態を確認する爪ロック確認手段が設けられていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、ロック機構は、爪のロック／アンロック状態に応じて変位する変位部材を備え、爪ロック確認手段は、変位部材の位置を検出するセンサであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、センサは接触式であることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、チャックの爪自動交換方法であって、請求項１乃至３の何れかに記載の爪交換用ハンドを搬送装置に取り付けて、工作機械のチャックに設けた取付溝に爪を着脱することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、チャックの爪自動交換システムであって、請求項１乃至３の何れかに記載の爪交換用ハンドと、爪交換用ハンドが取り付けられて、工作機械のチャックに設けた取付溝に対して爪を出し入れする搬送装置と、を含み、取付溝と爪との少なくとも一方に、爪が取付溝に挿入される際に爪を取付溝の入口に案内するガイド部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、爪交換用ハンドがコンプライアンスユニットを備えることで、温度変化や各装置の繰り返し精度による位置ずれといった周りの環境変化に対し順応して確実に爪を着脱することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】形態１のチャックの爪自動交換システムの正面図である（爪交換用ハンドは背面から示す）。
【図2】形態１の爪交換用ハンドの正面図である。
【図3】形態１の爪交換用ハンドで爪のロック／アンロックを確認している状態の側面図である。
【図4】形態１の爪交換用ハンドで爪を把持した状態の側面図である。
【図5】形態１の爪交換用ハンドで交換用の爪を取付溝の上方に位置決めした状態の正面図である。
【図6】形態１の爪交換用ハンドで交換用の爪を取付溝の上方に位置決めした状態の側面図である。
【図7】形態１の把持爪の斜視図である。
【図8】（Ａ）は、形態１において爪を取付溝の入口に嵌合させる状態の説明図、（Ｂ）はコンプライアンスユニットによる変位状態の説明図（それぞれチャック本体は取付溝部分の横断面で示し、爪交換用ハンド及び爪は一部を省略している）である。
【図9】形態２のチャックの爪自動交換システムの正面図である。
【図10】形態２の爪交換用ハンドの背面図である。
【図11】形態２の爪交換用ハンドで爪のロック／アンロックを確認している状態の側面図である。
【図12】形態２の爪交換用ハンドで爪を把持した状態の側面図である。
【図13】形態２の爪交換用ハンドで交換用の爪を取付溝の上方に位置決めした状態の正面図である。
【図14】形態２の爪交換用ハンドで交換用の爪を取付溝の上方に位置決めした状態の側面図である。
【図15】（Ａ）は、形態２において爪を取付溝の入口に嵌合させる状態の説明図、（Ｂ）はコンプライアンスユニットによる変位状態の説明図（それぞれチャック本体は取付溝部分の横断面で示し、爪交換用ハンド及び爪は一部を省略している）である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
図１は、ＮＣ旋盤等の工作機械の機体内におけるチャックの爪自動交換システムの正面図、図２は爪交換用ハンドを単独で見た正面図である。
まず、チャック１は、機体内に設けた図示しない主軸の先端に設けられ、正面視が円形状のチャック本体２を有する。チャック本体２には、軸心に設けた図示しないプランジャの進退動によって放射方向へ移動する３つのマスタジョー３，３・・（図５に１つのみ図示）と、各マスタジョー３の前側でチャック本体２の前面から周面にかけて開口し、後側が前側の開口よりも幅広の横断面凸字状となる３つの放射状の取付溝４，４・・と、各取付溝４に取り付けられる３つの爪５，５・・とが備えられている。
［形態１］
図１は、ＮＣ旋盤等の工作機械の機体内におけるチャックの爪自動交換システムの正面図、図２は爪交換用ハンドを単独で見た正面図である。
まず、チャック１は、機体内に設けた図示しない主軸の先端に設けられ、正面視が円形状のチャック本体２を有する。チャック本体２には、軸心に設けた図示しないプランジャの進退動によって放射方向へ移動する３つのマスタジョー３，３・・（図５に１つのみ図示）と、各マスタジョー３の前側でチャック本体２の前面から周面にかけて開口し、後側が前側の開口よりも幅広の横断面凸字状となる３つの放射状の取付溝４，４・・と、各取付溝４に取り付けられる３つの爪５，５・・とが備えられている。
【0010】
爪５は、横断面形状が取付溝４と同形のベースジョー６と、ベースジョー６の前面にボルト７，７・・で固定されるトップジョー８とからなり、取付溝４に嵌合して挿入されたベースジョー６が、マスタジョー３内に設けられた図示しないロック機構にロックされることで、マスタジョー３に固定される。ベースジョー６において、取付溝４への挿入状態でチャック本体２の中心側となる端部には、左右幅を端部側へ先細りとするガイド部としての傾斜面９，９が形成されている。また、ベースジョー６の上部には、トップジョー８よりも上方へ突出する把持ブロック１０が固定されており、把持ブロック１０の左右の側面には、後述する爪交換用ハンド２０によるクランプ用の凹部１１，１１が、深くなるほど上下幅が狭くなるテーパ状に凹設されている。
ここではプランジャが後退すると、各マスタジョー３が軸心側へ移動して爪５を一体に移動させてワークをクランプし、プランジャが前進すると、各マスタジョー３が外周側へ移動してワークをアンクランプする。
ここではプランジャが後退すると、各マスタジョー３が軸心側へ移動して爪５を一体に移動させてワークをクランプし、プランジャが前進すると、各マスタジョー３が外周側へ移動してワークをアンクランプする。
【0011】
一方、各マスタジョー３に設けたロック機構には、ベースジョー６のロック／アンロック状態に応じて変位する棒状の変位部材１５が、それぞれチャック本体２からの突出状態で設けられている。この変位部材１５は、ベースジョー６のアンロック状態では、図１の上側の爪５で示すように、正面視で把持ブロック１０を越えてチャック本体２の径方向外側へ長く突出し、ベースジョー６のロック状態では、図１の下側左右の２つの爪５，５で示すように、正面視で把持ブロック１０を僅かに越える位置までチャック本体２の径方向内側へ引っ込むようになっている。
【0012】
爪５の交換には、搬送装置としてのロボットアーム１２が用いられる。このロボットアーム１２は、複数のアームからなる多関節型で、ロボットアーム１２の先端には、爪交換用ハンド２０が設けられている。なお、爪交換用ハンド２０単独の説明では、ロボットアーム１２側を後方とする。
この爪交換用ハンド２０は、ロボットアーム１２の先端に、アーム先端の回転軸と同軸で取り付けられる軸部２１と、軸部２１の前端に取り付けられる側面視倒Ｌ字状のブラケット２２と、ブラケット２２へ下向きに取り付けられるコンプライアンスユニット２３と、コンプライアンスユニット２３に取り付けられるハンド部２４とを備えている。
ブラケット２２は、軸部２１と直交状に固定される縦板部２５と、縦板部２５の上端から前方へ突出する横板部２６とを有する。縦板部２５の中央には、図３に示すように、前方へ突出付勢される押圧部２８を備えたプランジャ２７が前向きに固定され、その下側には、前方へ突出する接触子３０を備えた爪ロック確認手段としての接触式のセンサ２９が、前向きに固定されている。
この爪交換用ハンド２０は、ロボットアーム１２の先端に、アーム先端の回転軸と同軸で取り付けられる軸部２１と、軸部２１の前端に取り付けられる側面視倒Ｌ字状のブラケット２２と、ブラケット２２へ下向きに取り付けられるコンプライアンスユニット２３と、コンプライアンスユニット２３に取り付けられるハンド部２４とを備えている。
ブラケット２２は、軸部２１と直交状に固定される縦板部２５と、縦板部２５の上端から前方へ突出する横板部２６とを有する。縦板部２５の中央には、図３に示すように、前方へ突出付勢される押圧部２８を備えたプランジャ２７が前向きに固定され、その下側には、前方へ突出する接触子３０を備えた爪ロック確認手段としての接触式のセンサ２９が、前向きに固定されている。
【0013】
コンプライアンスユニット２３は、ブラケット２２の横板部２６の下面に取り付けられるボディ３５と、ブラケット板３７を介してハンド部２４が取り付けられるベース３６と、ボディ３５とベース３６との間に介在されてボディ３５及びベース３６の相対的な変位を許容するコンプライアンス機構部３８とを備えている。コンプライアンス機構部３８は、変位したボディ３５とベース３６とを原点位置に復帰させる復帰機構と、原点位置でボディ３５とベース３６との相対的な変位を規制するロック機構とを備えている。
【0014】
ハンド部２４は、ブラケット板３７へ前向きに固定される本体４０と、本体４０の前部に設けられる左右一対の把持爪４１，４１とを備えて、コンプライアンスユニット２３を介してブラケット２２から吊り下げ支持されている。
まず、本体４０の後面には、プランジャ２７に対向する円形凹部４２が形成されており、この円形凹部４２の中心にプランジャ２７の押圧部２８が当接することで、コンプライアンスユニット２３で吊り下げ支持される本体４０の過度な揺れを規制している。また、本体４０の前面には、左右方向にガイド溝４３が形成されている。
まず、本体４０の後面には、プランジャ２７に対向する円形凹部４２が形成されており、この円形凹部４２の中心にプランジャ２７の押圧部２８が当接することで、コンプライアンスユニット２３で吊り下げ支持される本体４０の過度な揺れを規制している。また、本体４０の前面には、左右方向にガイド溝４３が形成されている。
【0015】
次に、把持爪４１は、本体４０へスライド可能に連結されるスライド部４４と、スライド部４４から下向きに連結される爪部４５とを備える。スライド部４４は、図２，３及び図７に示すように、本体４０のガイド溝４３に嵌合する左右方向の嵌合部４６と、嵌合部４６の中間部位から前方へ突出する支持部４７とからなる平面視Ｔ字状で、左右の嵌合部４６，４６は、本体４０内に設けた図示しない駆動部によって同調して相反方向へスライド可能となっている。
爪部４５は、スライド部４４の支持部４７の左右の外面に上端が連結されて下向きに垂下する板状で、互いの対向面の下端前寄りの位置には、突起４８が、互いの相手側へ向けて突設されている。各突起４８の先端は、先端へ行くほど上下幅が狭くなるテーパ状に形成されている。この爪部４５，４５は、スライド部４４，４４のスライドにより、突起４８，４８がベースジョー６の把持ブロック１０の凹部１１，１１にそれぞれ挿入して把持ブロック１０を左右から挟持するクランプ位置と、把持ブロック１０の左右の側面から離れて突起４８，４８が凹部１１，１１から抜き取られるアンクランプ位置との間で開閉動作可能となっている。
爪部４５は、スライド部４４の支持部４７の左右の外面に上端が連結されて下向きに垂下する板状で、互いの対向面の下端前寄りの位置には、突起４８が、互いの相手側へ向けて突設されている。各突起４８の先端は、先端へ行くほど上下幅が狭くなるテーパ状に形成されている。この爪部４５，４５は、スライド部４４，４４のスライドにより、突起４８，４８がベースジョー６の把持ブロック１０の凹部１１，１１にそれぞれ挿入して把持ブロック１０を左右から挟持するクランプ位置と、把持ブロック１０の左右の側面から離れて突起４８，４８が凹部１１，１１から抜き取られるアンクランプ位置との間で開閉動作可能となっている。
【0016】
以上の如く構成された工作機械において、チャック１から爪５を取り外す際には、図１に示すように、取り出す爪５が上側となる回転位置にチャック本体２を割り出してマスタジョー３のロック機構を解除した状態とする。このとき変位部材１５はアンロック位置に突出している。
次に、ロボットアーム１２によって、爪交換用ハンド２０を、ハンド部２４の爪部４５，４５をアンクランプ位置とした状態で、センサ２９の接触子３０が把持ブロック１０の上側に位置する高さでチャック本体２に前方から接近させる。このとき、変位部材１５がアンロック位置であれば、図３に示すように、接触子３０が変位部材１５に当接するため、センサ２９からの検出信号によって爪５のアンロック状態が確認できる。
アンロック状態を確認したら、ロボットアーム１２によって、爪交換用ハンド２０を、爪部４５，４５が把持ブロック１０の凹部１１，１１の前方外側に位置する高さに移動させて、爪部４５，４５の突起４８，４８を凹部１１，１１の外側に位置させる。
次に、ロボットアーム１２によって、爪交換用ハンド２０を、ハンド部２４の爪部４５，４５をアンクランプ位置とした状態で、センサ２９の接触子３０が把持ブロック１０の上側に位置する高さでチャック本体２に前方から接近させる。このとき、変位部材１５がアンロック位置であれば、図３に示すように、接触子３０が変位部材１５に当接するため、センサ２９からの検出信号によって爪５のアンロック状態が確認できる。
アンロック状態を確認したら、ロボットアーム１２によって、爪交換用ハンド２０を、爪部４５，４５が把持ブロック１０の凹部１１，１１の前方外側に位置する高さに移動させて、爪部４５，４５の突起４８，４８を凹部１１，１１の外側に位置させる。
【0017】
その後、爪部４５，４５をクランプ位置へスライドさせれば、図４に示すように、突起４８，４８がそれぞれ凹部１１，１１に係合し、ハンド部２４によって爪５を把持することができる。このとき突起４８と凹部１１との上下方向の相対位置に多少の誤差があっても、凹部１１のテーパ状の斜面と突起４８の先端のテーパ状の斜面との案内によって誤差は吸収され、両者はスムーズに係合する。
そして、ここから爪交換用ハンド２０を上昇させれば、爪５を取付溝４から上方へ抜き取ることができる。
そして、ここから爪交換用ハンド２０を上昇させれば、爪５を取付溝４から上方へ抜き取ることができる。
【0018】
このとき、コンプライアンスユニット２３のコンプライアンス機構部３８により、ベース３６がボディ３５に対してハンド部２４ごと変位して位置の修正を行うため、ベースジョー６を取付溝４からスムーズに抜き取ることができる。そして、ロボットアーム１２によって爪５を図示しない爪ストッカに収納すれば、取り外しは完了する。
【0019】
一方、チャック１に爪５を装着する際は、爪ストッカから、ロボットアーム１２によって交換する爪５を取り出す。
そして、ロボットアーム１２によって爪５を、チャック本体２の上方へ搬送する。このとき、コンプライアンスユニット２３では、コンプライアンス機構部３８のロック機構により、ボディ３５とベース３６とを原点位置で固定して、搬送時の爪５のぐらつきを規制する。
次に、爪５を、図５，６に示すように、ベースジョー６が取付溝４の上方延長上となる位置に位置決めする。ここで、コンプライアンス機構部３８のボディ３５とベース３６との固定を解除する。
そして、ロボットアーム１２によって爪５を、チャック本体２の上方へ搬送する。このとき、コンプライアンスユニット２３では、コンプライアンス機構部３８のロック機構により、ボディ３５とベース３６とを原点位置で固定して、搬送時の爪５のぐらつきを規制する。
次に、爪５を、図５，６に示すように、ベースジョー６が取付溝４の上方延長上となる位置に位置決めする。ここで、コンプライアンス機構部３８のボディ３５とベース３６との固定を解除する。
【0020】
この状態で爪交換用ハンド２０によって爪５を下方へスライドさせると、ベースジョー６が取付溝４の上側の開口（入口）に嵌合する。このとき、取付溝４とベースジョー６との間に左右方向への多少の誤差があっても、図８（Ａ）に示すように、ベースジョー６の下端に設けた傾斜面９，９によって左右位置の修正がなされてベースジョー６の下端は取付溝４の入口に導かれる。
続いて図８（Ｂ）に示すように、コンプライアンスユニット２３のコンプライアンス機構部３８により、ベース３６がボディ３５に対してハンド部２４ごと変位して位置の修正を行うため、ベースジョー６は取付溝４へスムーズに挿入される。ベースジョー６が取付溝４内へ進入した後、マスタジョー３のロック機構によって爪５はロックされる。
続いて図８（Ｂ）に示すように、コンプライアンスユニット２３のコンプライアンス機構部３８により、ベース３６がボディ３５に対してハンド部２４ごと変位して位置の修正を行うため、ベースジョー６は取付溝４へスムーズに挿入される。ベースジョー６が取付溝４内へ進入した後、マスタジョー３のロック機構によって爪５はロックされる。
【0021】
そして、爪交換用ハンド２０で、ハンド部２４の爪部４５，４５をアンクランプ位置へスライドさせて爪５をアンクランプした後、爪交換用ハンド２０を上昇させれば、ハンド部２４がチャック本体２から離間する。
以上の手順を、チャック本体２を回転させて取付溝４を順番に割り出して繰り返すことで、全ての爪５の交換が可能となる。
以上の手順を、チャック本体２を回転させて取付溝４を順番に割り出して繰り返すことで、全ての爪５の交換が可能となる。
【0022】
このように、上記形態１の爪交換用ハンド２０及び爪自動交換方法、爪自動交換システムによれば、ロボットアーム１２への取付状態でロボットアーム１２とハンド部２４との間の相対的な変位を許容するコンプライアンスユニット２３を備えることで、温度変化や各装置の繰り返し精度による位置ずれといった周りの環境変化に対し順応して確実に爪５を着脱することができる。
特にここでは、ハンド部２４に、取付溝４から爪５を取り外す際に、チャック１に設けられたロック機構による爪５のロック／アンロック状態を確認する爪ロック確認手段（センサ２９）を設けているので、爪５がロックされた状態で取り外し動作がされるおそれがなくなる。
特にここでは、ハンド部２４に、取付溝４から爪５を取り外す際に、チャック１に設けられたロック機構による爪５のロック／アンロック状態を確認する爪ロック確認手段（センサ２９）を設けているので、爪５がロックされた状態で取り外し動作がされるおそれがなくなる。
【0023】
また、ロック機構は、爪５のロック／アンロック状態に応じて変位する変位部材１５を備え、爪ロック確認手段を、変位部材１５の位置を検出するセンサ２９としているので、ロック機構の変位部材１５を利用して爪５のロック／アンロック状態の確認が容易に行える。
さらに、センサ２９を接触式としているので、変位部材１５の変位を確実に検出できる。特に、コンプライアンスユニット２３を介して取り付けられるハンド部２４にセンサ２９が設けられることで、接触させる爪５の姿勢が悪い場合でもセンサ２９への負荷が軽減され、損傷のおそれを解消できる利点がある。よって、先端が一方向にしか動作しないセンサでも使用可能となる。
さらに、センサ２９を接触式としているので、変位部材１５の変位を確実に検出できる。特に、コンプライアンスユニット２３を介して取り付けられるハンド部２４にセンサ２９が設けられることで、接触させる爪５の姿勢が悪い場合でもセンサ２９への負荷が軽減され、損傷のおそれを解消できる利点がある。よって、先端が一方向にしか動作しないセンサでも使用可能となる。
【0024】
そして、上記形態１の爪自動交換システムによれば、上述の効果に加えて、ベースジョー６に、爪５が取付溝４に挿入される際に爪５を取付溝４の入口に案内するガイド部（傾斜面９，９）が設けられているので、爪５が取付溝４の入口へ確実に誘導されてスムーズな爪５の装着が可能となる。
なお、上記形態１では、凹部を備えた把持ブロックを爪へ一体に設けているが、把持ブロックを省略してベースジョーの側面に凹部を直接形成してもよい。
なお、上記形態１では、凹部を備えた把持ブロックを爪へ一体に設けているが、把持ブロックを省略してベースジョーの側面に凹部を直接形成してもよい。
【0025】
［形態２］
次に、本発明の他の形態を説明する。但し、チャック１をはじめ形態１と同じ構成部には同じ符号を付して重複する説明は省略する。但し、形態２では爪交換用ハンド２０もチャック本体２に準じて前後の向きを特定する。
形態１では、前向きのロボットアーム１２に対して軸部２１及びブラケット２２を介してコンプライアンスユニット２３を下向きに吊り下げ支持し、コンプライアンスユニット２３を介してハンド部２４を前向きに支持する構造となっているが、形態２では、図９，１０に示すように、下向きのロボットアーム１２の下端にコンプライアンスユニット２３を下向きに吊り下げ支持し、コンプライアンスユニット２３を介してハンド部２４Ａを下向きに支持している。
次に、本発明の他の形態を説明する。但し、チャック１をはじめ形態１と同じ構成部には同じ符号を付して重複する説明は省略する。但し、形態２では爪交換用ハンド２０もチャック本体２に準じて前後の向きを特定する。
形態１では、前向きのロボットアーム１２に対して軸部２１及びブラケット２２を介してコンプライアンスユニット２３を下向きに吊り下げ支持し、コンプライアンスユニット２３を介してハンド部２４を前向きに支持する構造となっているが、形態２では、図９，１０に示すように、下向きのロボットアーム１２の下端にコンプライアンスユニット２３を下向きに吊り下げ支持し、コンプライアンスユニット２３を介してハンド部２４Ａを下向きに支持している。
【0026】
ここでのハンド部２４Ａは、ブラケット板３７へ下向きに固定される本体５０と、本体５０の正面側に設けられる前サポート板５１と、本体５０の背面側に設けられる後サポート板５２と、本体５０の左右両側に設けられる把持爪５３，５３とを備えている。センサ２９は、後サポート板５２の後方でブラケット板３７から下向きに固定されている。
前サポート板５１は、図１１に示すように、上端が本体５０の正面に固定されて下端が本体５０の前方で本体５０と平行に延びる側面視逆Ｌ字状を有し、上端下面には、爪５のトップジョー８の上面に当接する押さえロッド５４が下向きに設けられている。また、前サポート板５１の下端背面には、トップジョー８の前面に当接するサポートガイド５５が設けられている。
後サポート板５２は、上端が本体５０の背面に固定されて下端が本体５０の下方で後方に延びる側面視Ｌ字状を有し、下端には、爪５のベースジョー６の上面に当接する左右一対の押さえボルト５６，５６が下向きに螺合されている。
前サポート板５１は、図１１に示すように、上端が本体５０の正面に固定されて下端が本体５０の前方で本体５０と平行に延びる側面視逆Ｌ字状を有し、上端下面には、爪５のトップジョー８の上面に当接する押さえロッド５４が下向きに設けられている。また、前サポート板５１の下端背面には、トップジョー８の前面に当接するサポートガイド５５が設けられている。
後サポート板５２は、上端が本体５０の背面に固定されて下端が本体５０の下方で後方に延びる側面視Ｌ字状を有し、下端には、爪５のベースジョー６の上面に当接する左右一対の押さえボルト５６，５６が下向きに螺合されている。
【0027】
把持爪５３は、本体５０の左右に設けた一対のガイド溝５７にそれぞれ嵌合し、本体５０の側面から左右方向へ出没可能なスライド部５８と、スライド部５８の下面に固定されて下向きに垂下し、互いの対向面に突起６０を形成した爪部５９とを備えている。左右のスライド部５８は、本体５０内に設けた図示しない駆動部によって同調して相反方向へスライドするもので、このスライドにより、左右の爪部５９，５９は、突起６０，６０がベースジョー６の左右の側面に直接設けた凹部１１，１１にそれぞれ挿入してベースジョー６を左右から挟持するクランプ位置と、ベースジョー６の左右の側面から離れて突起６０，６０が凹部１１，１１から抜き取られるアンクランプ位置との間で開閉動作可能となっている。
【0028】
以上の如く構成された工作機械において、チャック１から爪５を取り外す際には、形態１と同様に、取り出す爪５が上側となる回転位置にチャック本体２を割り出してマスタジョー３のロック機構を解除した状態とする。このとき変位部材１５はアンロック位置に突出している。
次に、ロボットアーム１２によって、爪交換用ハンド２０を、ハンド部２４Ａの爪部５９，５９をアンクランプ位置とした状態で、チャック本体２の上方に移動させ、そのまま図１１に示すように、センサ２９の接触子３０を変位部材１５の真上に位置させる。このとき前サポート板５１のサポートガイド５５がトップジョー８の前面と干渉するが、ここではボルト７が螺合されるボルト穴１６にサポートガイド５５を進入させることで当接が回避されるため、後方への移動は許容される。
そして、変位部材１５がアンロック位置であれば、接触子３０が変位部材１５に当接するため、センサ２９からの検出信号によって爪５のアンロック状態が確認できる。
次に、ロボットアーム１２によって、爪交換用ハンド２０を、ハンド部２４Ａの爪部５９，５９をアンクランプ位置とした状態で、チャック本体２の上方に移動させ、そのまま図１１に示すように、センサ２９の接触子３０を変位部材１５の真上に位置させる。このとき前サポート板５１のサポートガイド５５がトップジョー８の前面と干渉するが、ここではボルト７が螺合されるボルト穴１６にサポートガイド５５を進入させることで当接が回避されるため、後方への移動は許容される。
そして、変位部材１５がアンロック位置であれば、接触子３０が変位部材１５に当接するため、センサ２９からの検出信号によって爪５のアンロック状態が確認できる。
【0029】
アンロック状態を確認したら、ロボットアーム１２によって、爪交換用ハンド２０を、前方へ移動させた後、下方へ移動させて、図１２に示すように、ハンド部２４Ａの押さえロッド５４がトップジョー８の上面に、押さえボルト５６，５６がベースジョー６の上面にそれぞれ当接し、サポートガイド５５がトップジョー８の前面に当接する位置で停止させる。この場合、ベースジョー６の上端に、接触子３０が当接して停止位置を確認する当接片１７を設けてもよい。
その後、爪部５９，５９をクランプ位置へスライドさせれば、ハンド部２４Ａによって爪５を把持することができる。そこから爪交換用ハンド２０を上昇させれば、爪５を取付溝４から上方へ抜き取ることができる。
その後、爪部５９，５９をクランプ位置へスライドさせれば、ハンド部２４Ａによって爪５を把持することができる。そこから爪交換用ハンド２０を上昇させれば、爪５を取付溝４から上方へ抜き取ることができる。
【0030】
このとき、コンプライアンスユニット２３のコンプライアンス機構部３８により、ベース３６がボディ３５に対してハンド部２４Ａごと変位して位置の修正を行うため、ベースジョー６を取付溝４からスムーズに抜き取ることができる。そして、ロボットアーム１２によって爪５を図示しない爪ストッカに収納すれば、取り外しは完了する。
【0031】
一方、チャック１に爪５を装着する際は、爪ストッカから、ロボットアーム１２によって交換する爪５を取り出す。
そして、ロボットアーム１２によって爪５を、チャック本体２の上方へ搬送する。このとき、コンプライアンスユニット２３では、コンプライアンス機構部３８のロック機構により、ボディ３５とベース３６とを原点位置で固定して、搬送時の爪５のぐらつきを規制する。
次に、爪５を、図１３，１４に示すように、ベースジョー６が取付溝４の上方延長上となる位置に位置決めする。ここで、コンプライアンス機構部３８のボディ３５とベース３６との固定を解除する。
そして、ロボットアーム１２によって爪５を、チャック本体２の上方へ搬送する。このとき、コンプライアンスユニット２３では、コンプライアンス機構部３８のロック機構により、ボディ３５とベース３６とを原点位置で固定して、搬送時の爪５のぐらつきを規制する。
次に、爪５を、図１３，１４に示すように、ベースジョー６が取付溝４の上方延長上となる位置に位置決めする。ここで、コンプライアンス機構部３８のボディ３５とベース３６との固定を解除する。
【0032】
この状態で爪交換用ハンド２０によって爪５を下方へスライドさせると、ベースジョー６が取付溝４の上側の開口（入口）に嵌合する。このとき、取付溝４とベースジョー６との間に左右方向への多少の誤差があっても、図１５（Ａ）に示すように、ベースジョー６の下端に設けた傾斜面９，９によって左右位置の修正がなされてベースジョー６の下端は取付溝４の入口に導かれる。
続いて図１５（Ｂ）に示すように、コンプライアンスユニット２３のコンプライアンス機構部３８により、ベース３６がボディ３５に対してハンド部２４Ａごと変位して位置の修正を行うため、ベースジョー６は取付溝４へスムーズに挿入される。ベースジョー６が取付溝４内へ進入した後、マスタジョー３のロック機構によって爪５はロックされる。
続いて図１５（Ｂ）に示すように、コンプライアンスユニット２３のコンプライアンス機構部３８により、ベース３６がボディ３５に対してハンド部２４Ａごと変位して位置の修正を行うため、ベースジョー６は取付溝４へスムーズに挿入される。ベースジョー６が取付溝４内へ進入した後、マスタジョー３のロック機構によって爪５はロックされる。
【0033】
そして、爪交換用ハンド２０で、ハンド部２４Ａの爪部５９，５９をアンクランプ位置へスライドさせて爪５をアンクランプした後、爪交換用ハンド２０を上昇させれば、ハンド部２４Ａがチャック本体２から離間して図９の状態となる。
以上の手順を、チャック本体２を回転させて取付溝４を順番に割り出して繰り返すことで、全ての爪５の交換が可能となる。
以上の手順を、チャック本体２を回転させて取付溝４を順番に割り出して繰り返すことで、全ての爪５の交換が可能となる。
【0034】
このように、上記形態２の爪交換用ハンド２０及び爪自動交換方法、爪自動交換システムにおいても、ロボットアーム１２への取付状態でロボットアーム１２とハンド部２４Ａとの間の相対的な変位を許容するコンプライアンスユニット２３を備えることで、温度変化や各装置の繰り返し精度による位置ずれといった周りの環境変化に対し順応して確実に爪５を着脱することができる。また、形態１と同様に、爪ロック確認手段（センサ２９）を設けているので、爪５がロックされた状態で取り外し動作がされるおそれがなくなる。
特にここでは、ハンド部２４Ａに、チャック１の前後方向で爪５に当接して当該前後方向で爪５を位置決めする第１ガイド（サポートガイド５５）と、取付溝４への挿入方向で爪５に当接して当該挿入方向で爪５を位置決めする第２ガイド（押さえロッド５４及び押さえボルト５６）とからなる位置決め手段を設けているので、２方向で爪５が位置決めされてハンド部２４Ａによる爪５の把持姿勢が安定し、よりスムーズな交換が可能となる。また、ハンド部２４Ａでの把持力の低減にも繋がる。
特にここでは、ハンド部２４Ａに、チャック１の前後方向で爪５に当接して当該前後方向で爪５を位置決めする第１ガイド（サポートガイド５５）と、取付溝４への挿入方向で爪５に当接して当該挿入方向で爪５を位置決めする第２ガイド（押さえロッド５４及び押さえボルト５６）とからなる位置決め手段を設けているので、２方向で爪５が位置決めされてハンド部２４Ａによる爪５の把持姿勢が安定し、よりスムーズな交換が可能となる。また、ハンド部２４Ａでの把持力の低減にも繋がる。
【0035】
なお、上記形態２では、第２ガイドとして１つの押さえロッドと２つの押さえボルトとを前後に設けているが、数や形状はこれに限らず、前後共に１つずつ或いは２つずつとしたり、ロッドやボルトでなく板体やブロック体等を採用してもよい。但し、第２ガイドとしては前後両方に限らず、何れか一方のみとしてもよい。第１ガイドも、サポートガイド１つに限らず、上下や左右に複数設けたり、形状を変更したりしても差し支えない。
また、上記形態２では、ハンド部に把持される凹部をベースジョーの側面に設けているが、形態１のような把持ブロックを用いてもよい。
また、上記形態２では、ハンド部に把持される凹部をベースジョーの側面に設けているが、形態１のような把持ブロックを用いてもよい。
【0036】
そして、各形態に共通して、センサの形態は適宜変更可能で、タッチプローブ等も採用できる。勿論接触式のセンサに限らず、近接センサ等の非接触式のセンサも使用できるし、センサに限らずマイクロスイッチ等も使用できる。また、変位部材がある構造に限らず、ロック機構側にロック／アンロック状態で変位する構成部があればセンサ等で確認可能である。
さらに、爪ロック確認手段としては、センサ等を用いず、チャックの制御装置側でロック／アンロック状態に応じた信号を出力させて搬送装置側で当該信号に基づいてロック状態を確認する場合も含まれる。
さらに、爪ロック確認手段としては、センサ等を用いず、チャックの制御装置側でロック／アンロック状態に応じた信号を出力させて搬送装置側で当該信号に基づいてロック状態を確認する場合も含まれる。
【0037】
また、上記形態１，２では、ガイド部である傾斜面を爪側（ベースジョー）に設けているが、取付溝の入口側に傾斜面を設けてもよいし、爪と取付溝の入口との双方に設けてもよい。ガイド部としては傾斜面に限らず、曲面等も採用できる。
さらに、取付溝を上側に割り出して爪の交換を行っているが、搬送装置の形態等によっては上側に限らず、チャックの横側や下側を交換位置としても同様に爪の交換は可能である。
そして、チャックに対する爪の取り外しと取り付けとを一つずつ順番に行っているが、最初にロボットアーム等によってチャックから全ての爪を取り外した後、ロボットアーム等で爪の取り付けを連続して行う手順としても差し支えない。
一方、搬送装置もロボットアームに限らず、ローダーや交換専用に設けたアーム等であってもよい。旋盤のタレット（刃物台）も搬送装置として使用可能である。
さらに、取付溝を上側に割り出して爪の交換を行っているが、搬送装置の形態等によっては上側に限らず、チャックの横側や下側を交換位置としても同様に爪の交換は可能である。
そして、チャックに対する爪の取り外しと取り付けとを一つずつ順番に行っているが、最初にロボットアーム等によってチャックから全ての爪を取り外した後、ロボットアーム等で爪の取り付けを連続して行う手順としても差し支えない。
一方、搬送装置もロボットアームに限らず、ローダーや交換専用に設けたアーム等であってもよい。旋盤のタレット（刃物台）も搬送装置として使用可能である。
【符号の説明】
【0038】
１・・チャック、２・・チャック本体、３・・マスタジョー、４・・取付溝、５・・爪、６・・ベースジョー、８・・トップジョー、９・・傾斜面、１０・・把持ブロック、１１・・凹部、１２・・ロボットアーム、１５・・変位部材、２０・・爪交換用ハンド、２３・・コンプライアンスユニット、２４，２４Ａ・・ハンド部、２７・・プランジャ、２９・・センサ、３０・・接触子、３５・・ボディ、３６・・ベース、３８・・コンプライアンス機構部、４０，５０・・本体、４１，５３・・把持爪、４３，５７・・ガイド溝、４４，５８・・スライド部、４５，５９・・爪部、４８，６０・・突起、５０・・前サポート板、５２・・後サポート板、５４・・押さえロッド、５５・・サポートガイド、５６・・押さえボルト。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】