JP2002160134A - クランプ装置 - Google Patents

クランプ装置

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JP2002160134A JP2000359599A JP2000359599A JP2002160134A JP 2002160134 A JP2002160134 A JP 2002160134A JP 2000359599 A JP2000359599 A JP 2000359599A JP 2000359599 A JP2000359599 A JP 2000359599A JP 2002160134 A JP2002160134 A JP 2002160134A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ワークをクランプする際、回動するアームの慣
性力(回動力)を減衰させて、該アームが当接するワー
クの表面を保護することが可能なクランプ装置を提供す
ることにある。 【解決手段】アームが回動してワークをクランプする
際、該アームがワークに当接したときに発生する衝撃を
緩和する緩衝機構22を備え、前記緩衝機構22は、支
持レバー74を間にしてその両側に配設された第1およ
び第2板状部材90a、90bを有し、前記第1および
第2板状部材90a、90bには、それぞれ支持レバー
74の側面に係合する板ばね部96a、96bが設けら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動機構の駆動作
用下に所定角度回動するアームを介してワークをクラン
プすることが可能なクランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、例えば、自動車等の構成部品
を溶接する際に、その構成部品をクランプするためにク
ランプシリンダが用いられており、この種のクランプシ
リンダは、例えば、米国特許第4,458,889号公
報等に開示されている。
【0003】この米国特許第4,458,889号公報
に開示されたクランプシリンダでは、図15および図1
6に示されるように、分割された一組のボデイ1a、1
bの間にシリンダ1cの駆動作用下にピストンロッド2
が進退自在に配設され、前記ピストンロッド2の一端部
にはカップリング3が連結されている。前記カップリン
グ3の両側部には、第1シャフト4を介して一組のリン
ク5a、5bおよび一組のローラ6a、6bがそれぞれ
軸着され、さらに、前記一組のリンク5a、5bの間に
は、第2シャフト7を介してアーム8が所定角度回動自
在に連結される。
【0004】この場合、前記一組のローラ6a、6b
は、孔部に装着された複数のニードル9aを介して摺動
自在に設けられ、前記ピストンロッド2は、ボデイ1
a、1bにそれぞれ形成されたトラック溝9bに沿って
摺動する前記ローラ6a、6bの案内作用下に、該ロー
ラ6a、6bと一体的に変位するように設けられてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術に係る米国特許第4,458,889号公報に
開示されたクランプシリンダでは、例えば、アームによ
ってワークをクランプする際、回動するアームがワーク
に衝突して該ワークの表面を損傷させるおそれがある。
【0006】具体的には、例えば、外表面に塗装処理が
なされたドアをアームによってクランプする際、回動す
るアームの慣性力(回動力)によって該アームの一端部
(ワークの把持部分)がドアの外表面に衝突して前記ド
アの塗装面に損傷を与える場合があるからである。
【0007】本発明は、前記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、ワークをクランプする際、回動するアーム
の慣性力(回動力)を減衰させて、該アームが当接する
ワークの表面を保護することが可能なクランプ装置を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ボデイと、前記ボデイの内部に設けら
れたロッド部材を該ボデイの軸線方向に沿って変位させ
る駆動機構と、前記ロッド部材に連結されるリンク部材
と前記リンク部材にリンクされる支持レバーとを含み、
前記ロッド部材の直線運動を回動運動に変換するトグル
リンク機構と、前記トグルリンク機構に連結され、前記
駆動機構の駆動作用下に所定角度回動するアームと、前
記ボデイの内部に設けられ、前記駆動機構の駆動作用下
にアームが回動してワークをクランプする際、該アーム
がワークに当接したときに発生する衝撃を緩和する緩衝
機構と、を備えることを特徴とする。
【0009】この場合、前記緩衝機構は、支持レバーを
間にしてその両側に配設された第1板状部材と第2板状
部材とを有し、前記第1板状部材および第2板状部材
に、支持レバーの側面に係合する板ばね部をそれぞれ設
けるとよい。
【0010】また、前記第1板状部材および第2板状部
材は、ボデイを構成する第1ケーシングおよび第2ケー
シングの内壁面に固着され、ボデイの軸線方向に延在す
る案内溝に沿って折曲するガイド部が形成されるとよ
い。
【0011】なお、ワーク側に向かって略水平方向に突
出するように前記板ばね部を形成し、案内溝に装着され
るガイド部側を支点としてその一端部が接近または離間
可能に設けられるとよい。
【0012】さらに、前記駆動機構は、一組の圧力流体
出入ポートを介してシリンダ室に供給される圧力流体の
作用下に変位するピストンを含むシリンダ部によって構
成されるとよい。
【0013】本発明によれば、ワークをクランプする
際、緩衝機構によって回動するアームの慣性力(回動
力)を減衰させることにより、該アームがワークに当接
するときの衝撃が緩和される。従って、ワークの表面が
保護される。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明に係るクランプ装置につい
て好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。
【0015】図1および図2において、参照数字10
は、本発明の実施の形態に係るクランプ装置を示す。
【0016】このクランプ装置10は、ボデイ12と、
前記ボデイ12の下端部に気密に連結されたシリンダ部
(駆動機構)14と、前記ボデイ12に形成された略円
形状の一組の開口部(図示せず)を介して外部に突出す
る断面矩形状の軸受部18に連結されるアーム20と、
前記ボデイ12の内部に設けられ、前記軸受部18を支
点として回動するアーム20の慣性力(回動力)を減衰
させ該アーム20が図示しないワークに当接した際の衝
撃を緩和する緩衝機構22とを備える。
【0017】シリンダ部14は、エンドブロック24
と、その一端部が前記エンドブロック24の凹部に気密
に連結され他端部がボデイ12に気密に連結された角筒
状のシリンダチューブ26とを含む。
【0018】さらに、シリンダ部14は、図2に示され
るように、前記シリンダチューブ26内に収装されシリ
ンダ室28に沿って往復動作するピストン30と、前記
ピストン30の中央部に連結されて該ピストン30と一
体的に変位するロッド部材32とを有する。前記ピスト
ン30は、前記ロッド部材32の軸線と略直交する断面
が略楕円形状に形成され、前記シリンダ室28の断面形
状も前記ピストン30に対応して断面が略楕円形状に形
成されている。
【0019】なお、前記ピストン30の外周面には、ピ
ストンパッキン36が装着されている。
【0020】前記エンドブロック24の四隅角部には図
示しない取付用孔部が穿孔され、前記取付用孔部に挿通
された4本のシャフト(図示せず)を介してエンドブロ
ック24、シリンダチューブ26およびボデイ12がそ
れぞれ気密に一体的に組み付けられる。前記ボデイ12
およびエンドブロック24には、それぞれ、シリンダ室
28に圧力流体(例えば、圧縮空気)を導入・導出する
ための一組の圧力流体出入ポート42a、42bが形成
されている。
【0021】ボデイ12は、第1ケーシング46aと第
2ケーシング46bとが一体的に組み付けられて構成さ
れる。前記ボデイ12内には、第1ケーシング46aお
よび第2ケーシング46bにそれぞれ形成された凹部に
よって室44が形成され、前記室44内にロッド部材3
2の自由端が臨むように設けられる。
【0022】ロッド部材32の一端部には、ナックルジ
ョイント62を介して、該ロッド部材32の直線運動を
アーム20の回動運動に変換するトグルリンク機構64
が設けられる。前記ナックルジョイント62は、所定間
隔離間し略平行に分岐する二股部を有するナックルブロ
ック56と、前記二股部に形成された孔部に軸着される
ナックルピン70とから構成される。前記ナックルブロ
ック56の一側面には、後述するローラ部材48に係合
する係合部54が形成されている(図3参照)。
【0023】トグルリンク機構64は、ナックルピン7
0を介してナックルジョイント62の二股部の間に連結
されるリンクプレート(リンク部材)72と、第1ケー
シング46aおよび第2ケーシング46bに形成された
略円形状の一組の開口部にそれぞれ回動自在に軸支され
る支持レバー74とを有する。なお、前記支持レバー7
4をアーム20と一体成形してもよい。
【0024】前記リンクプレート72は、前記ナックル
ジョイント62と支持レバー74との間に介装され、前
記ナックルジョイント62と支持レバー74とをリンク
する機能を営む。
【0025】すなわち、前記リンクプレート72は、一
端部側に形成された略楕円形状の長孔65と他端部側に
形成された孔部(図示せず)とを有し、前記長孔65に
係合するナックルピン70およびナックルジョイント6
2を介してロッド部材32の自由端に連結され、前記孔
部に軸着されるリンクピン69を介して支持レバー74
の二股部に連結される。また、前記リンクプレート72
の一端部には、後述するガイドローラ79と接触する湾
曲面81が形成されている(図2参照)。
【0026】この場合、ナックルピン70に係合する長
孔65をリンクプレート72に形成して前記ナックルピ
ン70に遊びを設けることにより、前記リンクプレート
72は前記長孔65の範囲内において変位可能な自由度
を有する。換言すると、前記リンクプレート72に形成
された湾曲面81とガイドローラ79との接触部位を、
アーム20の回動角度に拘わらず略一定の位置に保持す
ることができる。
【0027】支持レバー74は、リンクピン69が軸着
される孔部が形成された二股部と、ロッド部材32の軸
線と略直交する方向(紙面と略直交する方向)に突出形
成され、図示しない開口部を介してボデイ12から外部
に露呈する断面矩形状の軸受部18とを有する。なお、
前記二股部の周縁の一部には、後述する板ばね部に係合
する面取り部85が形成されている。
【0028】前記軸受部18には、図示しないワークを
クランプするアーム20が着脱自在に装着され、また、
前記軸受部18の側面には、アーム20の回動角度を指
示するマーク86が設けられている。従って、前記支持
レバー74はアーム20と一体的に回動動作するように
設けられている。
【0029】前記軸受部18の下方側には、第1ケーシ
ング46aの内壁角部にねじ部材を介して固定されたレ
バーストッパ75が設けられ、前記レバーストッパ75
は、前記支持レバー74の回動動作を規制する機能を営
む。
【0030】なお、前記レバーストッパ75を別体で構
成することなく、第1ケーシング46aまたは第2ケー
シング46bに一体的に膨出形成してもよい。
【0031】ロック機構88は、図1および図3に示さ
れるように、室44内に配設され、第1ケーシング46
aおよび第2ケーシング46bに支持された支点ピン5
8と、一端側に軸着された前記支点ピン58を支点とし
て所定角度回動自在に設けられたロックプレート60
と、ピン部材66を介して前記ロックプレート60の分
岐片の間に回動自在に軸支されるローラ部材48と、前
述したナックルブロック56に設けられ、前記ローラ部
材48が係合する第1傾斜面、第2傾斜面、および、前
記第1傾斜面と第2傾斜面と間の境界部分に形成された
山部を有する係合部54と、前記支点ピン58とは反対
側のロックプレート60の端部側に形成された図示しな
い凹部に一端部が係着されるばね部材68とを含む。
【0032】前記ばね部材68の他端部は、第1ケーシ
ング46aの内壁面に形成された図示しない凹部に係着
され、その弾発力の作用下に支点ピン58を支点とし
て、常時、ロックプレート60を矢印B方向に押圧する
ように設けられている。換言すると、ロックプレート6
0は、ばね部材68の弾発力に打ち勝つ押圧力がローラ
部材48に作用することにより、支点ピン58を支点と
して所定角度だけ回動可能に設けられている。
【0033】ボデイ12を構成する第1ケーシング46
aおよび第2ケーシング46bの内壁面の上部側には、
断面円弧状の凹部78がそれぞれ形成され、前記凹部7
8には、前記リンクプレート72の湾曲面81に接触す
ることにより所定角度だけ回動するガイドローラ79が
設けられる。前記第1ケーシング46aおよび第2ケー
シング46bに形成された孔部には、ガイドローラ79
を回動自在に軸支するピン部材82が固着され、またガ
イドローラ79の貫通孔には周方向に沿って複数のニー
ドルベアリング84が装着される。前記ニードルベアリ
ング84の転動作用下にガイドローラ79が円滑に回動
するように設けられている。
【0034】また、ボデイ12を構成する第1ケーシン
グ46aおよび第2ケーシング46bの内壁面の上部側
には、軸受部18を支点として回動するアーム20がワ
ークをクランプする際に発生する衝撃を吸収する緩衝機
構22が設けられる。
【0035】この緩衝機構22は、図6乃至8に示され
るように、図示しないねじ部材を介して第1ケーシング
46aの内壁面に固着され、該第1ケーシング46aの
軸線方向に沿って延在する第1板状部材90aと、図示
しないねじ部材を介して第2ケーシング46bの内壁面
に固着され、前記第1板状部材90aと相互に対向する
ように設けられた第2板状部材90bとを含む。
【0036】前記第1および第2板状部材90a、90
bは、それぞれ対称形状に形成され、第1ケーシング4
6aおよび第2ケーシング46bの案内溝92(図3お
よび図4参照)に沿ってそれぞれ折曲して形成された第
1および第2ガイド部94a、94bと、一端部95が
相互に接近するように湾曲して形成された第1および第
2板ばね部96a、96bと、軸受部18に装着される
略円形状の第1および第2ガイド部材98a、98bと
を有する。
【0037】前記第1および第2板ばね部96a、96
bは、第1および第2板状部材90a、90bの上部側
に、アーム20によってクランプされるワーク側に向か
って略水平方向に突出して設けられ、案内溝92に装着
されるガイド部94a、94bを支点としてその一端部
95が接近および離間可能に設けられている。
【0038】前記第1および第2板ばね部96a、96
bの湾曲する一端部95は、アーム20および支持レバ
ー74が一体的に回動し該アーム20によってワークを
クランプする際、該第1および第2板ばね部96a、9
6bの間に介装された支持レバー74の側面をばね力の
作用下に挟圧するように設けられる(図9乃至図14参
照)。従って、第1および第2板ばね部96a、96b
の一端部95によって支持レバー74が挟圧されること
により、該支持レバー74と一体的に回動するアーム2
0の回動力が減衰し、該アーム20がワークに当接する
際の衝撃が緩和される。この結果、回動するアーム20
によってワークをクランプする際、該アーム20が当接
するワークの外表面に損傷を与えることがなく、該ワー
クの外表面を保護することができる。
【0039】前記第1ケーシング46aおよび第2ケー
シング46bの案内溝92には、図3および図4に示さ
れるように、該案内溝92の軸線方向に沿って所定長だ
け延在し断面L字状に折曲する一組のガイド部材98
a、98bが相互に対向して装着される。
【0040】さらに、第1ケーシング46aおよび第2
ケーシング46bには、図1および図2に示されるよう
に、ロッド部材32の変位を検出する位置検出機構10
0が外部に露呈するように設けられ、前記位置検出機構
100は、取付用金具102を介して前記ロッド部材3
2と一体的に変位する図示しない被検出素子と、ケーシ
ング104に所定間隔離間して装着された一組の検出素
子(図示せず)とを含む。
【0041】本発明の実施の形態に係るクランプ装置1
0は基本的には以上のように構成されるものであり、次
にその動作並びに作用効果について説明する。
【0042】先ず、図示しない固定手段を介してクラン
プ装置10を所定位置に固定するとともに、図示しない
チューブ等の管体の一端部を一組の圧力流体出入ポート
42a、42bにそれぞれ接続し、前記管体の他端部を
図示しない圧力流体供給源に接続する。
【0043】前記のような準備作業を経た後、図示しな
い圧力流体供給源を付勢して一方の圧力流体出入ポート
42bからピストン30の下部側のシリンダ室28に圧
力流体(例えば、圧縮空気)を導入する。前記シリンダ
室28に導入された圧力流体の作用下にピストン30が
押圧され、該ピストン30がシリンダ室28に沿って上
昇する。
【0044】前記ピストン30の直線運動は、案内溝9
2に沿って上昇するロッド部材32およびナックルジョ
イント62を介してトグルリンク機構64に伝達され、
前記トグルリンク機構64を構成する支持レバー74の
回動作用下にアーム20の回転運動に変換される。
【0045】すなわち、ピストン30の直線運動(上
昇)によって、ロッド部材32の自由端に係合するナッ
クルジョイント62およびリンクプレート72を上方に
向かって押圧する力が作用する。前記リンクプレート7
2に対する押圧力は、ナックルピン70を支点として該
リンクプレート72を所定角度回動させるとともに、前
記リンクプレート72のリンク作用下に支持レバー74
を回動させる。
【0046】従って、前記支持レバー74の軸受部18
を支点としてアーム20が反時計回り方向に向かって所
定角度回動する。
【0047】このようにしてアーム20が反時計回り方
向に回動している際、リンクプレート72の湾曲面81
がガイドローラ79に接触し、前記湾曲面81と接触し
た状態を保持しながら該ガイドローラ79がピン部材8
2を中心として回動する。
【0048】さらにアーム20が回動して、図示しない
ワークに当接することにより、アーム20の回動動作を
停止する。この結果、アーム20によってワークがクラ
ンプされるクランプ状態に至る(図5参照)。
【0049】ここで、アーム20が図示しないワークを
クランプする際に発生する衝撃を緩和する緩衝機構22
の動作について説明する。
【0050】図1および図2に示されるように、リンク
プレート72のリンク作用下に支持レバー74が回動
し、前記支持レバー74の軸受部18を支点としてアー
ム20が反時計回り方向に向かって一体的に所定角度回
動する際、一組の板ばね部96a、96bの間に介装さ
れた支持レバー74の側面が該板ばね部96a、96b
の一端部95に係合する(図9乃至図11参照)。アー
ム20の回動動作に伴って支持レバー74が反時計回り
方向に回動することにより一組の板ばね部96a、96
bの一端部95の離間間隔が徐々に増大し、該板ばね部
96a、96bによるばね力の作用下に支持レバー74
の挟圧力が大きくなる(図12乃至図14参照)。
【0051】従って、一組の板ばね部96a、96bの
一端部95による挟圧力はアーム20の回動動作を抑制
するように作用し、アーム20によってワークをクラン
プするときの終端速度を減速させることにより、該アー
ム20がワークに当接する際の衝撃が緩和される。この
結果、アーム20によってクランプされるワークの外表
面に損傷を与えることがなく、例えば、ワークの外表面
に塗装された塗装被膜を保護することができる。
【0052】次に、アーム20をワークから離間させて
クランプ状態を解除する場合には、図示しない切換弁の
切り換え作用下に前記とは反対の他方の圧力流体出入ポ
ート42aからピストン30の上部側のシリンダ室28
に圧力流体を導入する。前記シリンダ室28に導入され
た圧力流体の作用下にピストン30が押圧され、該ピス
トン30がシリンダ室28に沿って下昇する。
【0053】前記ピストン30の直線運動は、トグルリ
ンク機構64を介してアーム20の回転運動に変換さ
れ、前記アーム20は、時計回り方向に向かって回動す
る。
【0054】前記アーム20の回動動作に連動して支持
レバー74が時計回り方向に向かって回動する際、前記
支持レバー74の側面がレバーストッパ75に当接して
該支持レバー74の時計回り方向の回動動作が規制され
るとともに、ロック機構88によってピストン30がシ
リンダ室の下限位置に到達したアンクランプ状態に保持
される。
【0055】なお、本実施の形態では、駆動機構として
シリンダ部14を用いているがこれに限定されるもので
はなく、図示しないリニアアクチュエータ、電動モータ
等を用いてロッド部材32を変位させるように構成して
もよい。
【0056】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。
【0057】すなわち、緩衝機構を構成する一組の板ば
ね部の一端部による挟圧力はアームの回動動作を抑制す
るように作用し、アームによってワークをクランプする
ときの終端速度を減速させることにより、該アームがワ
ークに当接する際の衝撃が緩和される。
【0058】この結果、アームによってクランプされる
ワークの外表面に損傷を与えることがなく、例えば、ワ
ークの外表面に塗装された塗装被膜を保護することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るクランプ装置の一部
断面分解斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るクランプ装置の軸線
方向に沿った一部縦断面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿った横断面図であ
る。
【図4】図3の内部機構を省略した横断面図である。
【図5】ワークをクランプした状態を示す動作説明図で
ある。
【図6】緩衝機構の動作を示す斜視図である。
【図7】図6に示される緩衝機構の平面図である。
【図8】図6に示される緩衝機構の側面図である。
【図9】図6の状態から軸受部を支点として支持レバー
が反時計回り方向に回動した状態における緩衝機構の斜
視図である。
【図10】図9に示される緩衝機構の平面図である。
【図11】図9に示される緩衝機構の側面図である。
【図12】図9の状態から支持レバーがさらに回動して
ワークをクランプした状態における緩衝機構の斜視図で
ある。
【図13】図12に示される緩衝機構の平面図である。
【図14】図12に示される緩衝機構の側面図である。
【図15】従来技術に係るクランプシリンダの要部分解
斜視図である。
【図16】図15に示すクランプシリンダの一部断面側
面図である。
【符号の説明】
10…クランプ装置 12…ボデイ 14…シリンダ部 20…アーム 22…緩衝機構 28…シリンダ
室 30…ピストン 32…ロッド部
材 42a、42b…圧力流体出入ポート 46a、46b
…ケーシング 56…ナックルブロック 62…ナックル
ジョイント 64…トグルリンク機構 69…リンクピ
ン 70…ナックルピン 72…リンクプ
レート 90a、90b…板状部材 92…案内溝 94a、94b…ガイド部 95…一端部 96a、96b…板ばね部 98a、98b
…ガイド部材

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボデイと、 前記ボデイの内部に設けられたロッド部材を該ボデイの
    軸線方向に沿って変位させる駆動機構と、 前記ロッド部材に連結されるリンク部材と前記リンク部
    材にリンクされる支持レバーとを含み、前記ロッド部材
    の直線運動を回動運動に変換するトグルリンク機構と、 前記トグルリンク機構に連結され、前記駆動機構の駆動
    作用下に所定角度回動するアームと、 前記ボデイの内部に設けられ、前記駆動機構の駆動作用
    下にアームが回動してワークをクランプする際、該アー
    ムがワークに当接したときに発生する衝撃を緩和する緩
    衝機構と、 を備えることを特徴とするクランプ装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の装置において、 前記緩衝機構は、支持レバーを間にしてその両側に配設
    された第1板状部材と第2板状部材とを有し、前記第1
    板状部材および第2板状部材には、支持レバーの側面に
    係合する板ばね部がそれぞれ設けられることを特徴とす
    るクランプ装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の装置において、 前記第1板状部材および第2板状部材には、ボデイの軸
    線方向に延在する案内溝に沿って折曲するガイド部が形
    成されることを特徴とするクランプ装置。
  4. 【請求項4】請求項2記載の装置において、 前記第1板状部材および第2板状部材は、ボデイを構成
    する第1ケーシングおよび第2ケーシングの内壁面に固
    着されることを特徴とするクランプ装置。
  5. 【請求項5】請求項2または3記載の装置において、 前記板ばね部は、ワーク側に向かって略水平方向に突出
    して形成され、案内溝に装着されるガイド部側を支点と
    してその一端部が接近または離間可能に設けられること
    を特徴とするクランプ装置。
  6. 【請求項6】請求項1記載の装置において、 前記駆動機構は、一組の圧力流体出入ポートを介してシ
    リンダ室に供給される圧力流体の作用下に変位するピス
    トンを含むシリンダ部からなることを特徴とするクラン
    プ装置。
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