JP2005349536A

JP2005349536A - クランプ装置及びそれを用いたクランプ方法並びにクランプ装置の使用方法

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Publication number: JP2005349536A
Application number: JP2004173870A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nezu; 正宏根津; Naotake Hirashima; 尚武平島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: JP4487646B2

Abstract

【課題】クランプ動作のみでワークのクランプ装置に対する位置決めを行うことができるクランプ装置及びそれを用いたクランプ方法を提供する。
【解決手段】一対の滑らかに広がる滑り部２、２と一対の被把持部３、３とが形成されたワークＷを把持するクランプ装置１であって、上記ワークＷを把持するために近接離間する一対の基部５、５と、これら各基部５のそれぞれに所定の配置で取り付けられたローラ６及び爪７とを備え、上記ローラ６及び爪７の配置は、上記一対の基部５、５の近接時に上記爪７が上記被把持部３を把持する前に上記ローラ６が上記滑り部２に当接する配置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの位置決めを簡易に行うことができるクランプ装置及びそれを用いたクランプ方法並びにクランプ装置の使用方法に関する。

ワークとしてのエンジン用コンロッド（連接棒）を加工機（穴開け、穴内面加工、平面加工等を加工する機械）の治具に自動装着するローダーフィンガーは、ワークをクランプする動作以外に、クランプしたワークを治具に装着するために治具の形状に応じた複雑な動作を要求され、シリンダー等のアクチュエータが多用されている。

この種のローダーフィンガーとして、図４及び図５に示すクランプ装置２０を備えたものがある。このクランプ装置２０は、コンロッドＷ（以下ワーク）の本体部Ｍを把持すべく近接離間する一対の爪２１と、爪２１が取り付けられた基部２２を前後方向に移動させる前後アクチュエータ２３（エアシリンダ等）と、前後アクチュエータ２３を上下方向に移動させる上下アクチュエータ２４（エアシリンダ等）とを備えている。

このクランプ装置２０は、爪２１でコンロッドＷの本体部Ｍを把持した状態で、前後アクチュエータ２３を作動させてワークＷを前方に移動させ、ワークＷの前面部を図３に示す治具Ｊの前後方向基準座１０に押し付け、その後、上下アクチュエータ２４を作動させてワークＷを下降させ、ワークＷの下端部を治具Ｊの上下方向基準座１１に押し付け、ワークＷを治具Ｊに装着していた（特許文献１参照）。

実公平７−１５７０３号公報

しかし、ワークＷを治具Ｊに装着するために前後用及び上下用の二つのアクチュエータ２３、２４を用いることは、設備のコスト上昇を招き、メンテナンス性にも問題が生じる。

また、アクチュエータ２３、２４の数が増えると、アクチュエータ２３、２４を駆動するためのエア等のエネルギーの消費も多くなってしまう。

また、従来のクランプ装置２０は、クランプ動作のみではワークＷのクランプ装置２０に対する位置を定めることができなかった。

そこで、本発明の第１の目的は、クランプ動作のみでワークのクランプ装置に対する位置決めを行うことができるクランプ装置及びそれを用いたクランプ方法を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、把持したワークを治具等に対して位置決めして装着する際に、アクチュエータの数を減らすことができるクランプ装置の使用方法を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、一対の被把持部と該被把持部に対して滑らかに広がる一対の滑り部とが形成されたワークを把持するクランプ装置であって、上記ワークを把持するために近接離間する一対の基部と、これら各基部のそれぞれに所定の配置で取り付けられたローラ及び爪とを備え、上記ローラ及び爪の配置は、上記一対の基部の近接時に上記爪が上記被把持部を把持する前に上記ローラが上記滑り部に当接する配置となっているものである。

請求項２に係る発明は、上記滑り部は、上記ワークに形成された一対のテーパ面又は曲面を有するものである。

請求項３に係る発明は、上記被把持部は、上記ワークに形成された一対の平行面を有するものである。

請求項４に係る発明は、上記ローラは、上記基部に位置調節機構を介して取り付けられたものである。

請求項５に係る発明は、上記クランプ装置を用いたクランプ方法であって、上記一対のローラ及び爪の間に上記ワークを配置した状態で上記一対の基部を近接させて上記ローラで上記ワークの上記滑り部を挟み、上記基部を更に近接させることで上記ローラを上記滑り部に押し付けて従動回転させて上記ワークを移動させ、上記基部を更に近接させて上記爪により上記ワークの上記被把持部を把持することでワークの位置決め及び把持を行うようにしたものである。

請求項６に係る発明は、上記クランプ装置の使用方法であって、上記一対のローラに上記ワークをその滑り部を当接させて支持し、その状態で上記ワーク及びローラをそれらの下方に基準座が存在する位置に移動し、上記基部を所定距離離間させて上記ワークを上記ローラで支持しつつ自重により下方にずらし、上記ワークの下端を上記基準座に着座させるようにしたものである。

請求項７に係る発明は、上記クランプ装置の使用方法であって、上記一対のローラに上記ワークをその滑り部を当接させて支持し、その状態で上記ワーク及びローラをそれらの上方に基準座が存在する位置に移動し、上記基部を所定距離近接させて上記ローラを上記滑り部に押し付けて上記ワークを上方に押し上げ、上記ワークの上端を上記基準座に当接させるようにしたものである。

本発明によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）請求項１〜４に係るクランプ装置及び請求項５に係るクランプ方法によれば、クランプ動作のみでワークのクランプ装置に対する位置決めを行うことができる。

（２）請求項６、７に係るクランプ装置の使用方法によれば、把持したワークを治具等に対して位置決めして装着する際に、ワークのクランプ用のアクチュエータをワークの位置決め装着用としても利用しているので、アクチュエータの数を減らすことができる。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るクランプ装置１は、ワークとしてのコンロッドＷを大端部Ｂを上に小端部Ｓを下にして鉛直に把持するものである。

大端部Ｂと小端部Ｓとの間の本体部Ｍには、その上部に上方に向けて滑らかに広がる（下方に滑らかに窄まる）一対の滑り部２が形成され、この滑り部２の下方に滑らかに繋げて一対の被把持部３が形成されている。滑り部２は、一対のテーパ面又は曲面を有する。テーパ面又は曲面は、コンロッドＷ（以下ワークともいう）の中心線ＣＬに対して左右対称に形成されている。他方、被把持部３は、一対の平行面（略平行面でもよい）を有する。

このワークＷを把持するクランプ装置１は、クランプシリンダ４（エア式等）により水平方向に左右別個に移動されて近接離間する一対の基部５（クランププレート）を有する。クランププレート５は、上方に所定長さ（大端部Ｂの直径部近傍まで）延出されており、ワークＷの倒れ防止機能を発揮すると共に、後述するようにワークＷを治具Ｊに装着する際にワークＷの前後位置を定める機能を発揮する。

各クランププレート５には、ローラ６（クランプローラ）と爪７（クランプ爪）とが、所定の配置で取り付けられている。クランプローラ６は、各クランププレート５に中心線ＣＬに対して左右対称に軸支されている。クランプ爪７は、略長方形の板体からなり、クランプローラ６の下方のクランププレート５に、中心線ＣＬに対して左右対称に且つ鉛直に装着されている。

クランプローラ６及びクランプ爪７の配置は、クランププレート５、５同士が近接したとき、クランプ爪７による被把持部３のクランプが完了する前に、クランプローラ６が滑り部２に当接する配置に設定されている。この配置は、滑り部２の形状、クランプローラ６とクランプ爪７との間隔等によって変化するため、予め実験やシミュレーション等をして求める。

上記クランプシリンダ４が取り付けられた取付台８には、この取付台８を前後方向（水平方向）に移動させるためのアクチュエータ９（エアシリンダ等）が連結されている。

以上の構成からなるクランプ装置１を用いたワークＷのクランプ方法を述べる。

先ず、クランププレート５、５同士を離間させてクランプローラ６、６同士及びクランプ爪７、７同士を離間させ、それらの間にワークとしてのコンロッドＷを、その大端部Ｂを上に小端部Ｓを下にして鉛直に配置する。詳しくは、ワークＷは、その滑り部２がクランプローラ６に対向し、被把持部３がクランプ爪７に対向する位置に配置される。

その状態で、クランププレート５、５同士をクランプシリンダ４によって近接させる。すると、クランプ爪７がワークＷの被把持部３に接触する前にクランプローラ６がワークＷの滑り部２に当接する。これにより、ワークＷが滑り部２の位置でクランプローラ６に挟まれる。

その後、クランププレート５、５同士を更に近接させて、クランプローラ６、６同士を更に近接させる。すると、クランプローラ６が滑り部２に押し付けられて従動回転され、滑り部２の下窄まりの形状によってワークＷが上方に押し上げられる。このとき、滑り部２が中心線ＣＬに対して左右対称であるので、ワークＷは中心線ＣＬからずれることなく上昇する。

更に、クランププレート５、５同士を近接させることで、クランプ爪７がワークＷの被把持部３に当接し、ワークＷが被把持部３の位置でクランプ爪７に把持される。把持されるワークＷは、上述のようにクランプローラ６が滑り部２に押し付けられることで滑り部２の形状に応じて所定高さ上昇されるため、クランプ装置１（クランププレート５）に対する高さ方向の位置決めがなされる。

ここで、クランプ爪７と被把持部３とは互いに平行の配置関係となっているので、クランプ爪７が被把持部３を完全に把持する直前において、クランプローラ６及び滑り部２によって上昇されるワークＷの被把持部３の表面をクランプ爪７が滑ることになる。よって、クランプ爪７がワークＷの上昇を阻害することはない。

このように、このクランプ装置１は、ワークＷを左右方向からクランプすると、ワークＷの滑り部２の形状を利用して、自動的にワークＷの上下方向のクランプ位置が定められることになる。

よって、このクランプ装置１を例えば加工機（穴開け、穴内面加工、平面加工等を加工する機械）におけるワーク支持部（治具）に設ければ、ワークＷを左右方向からクランプするのみで自動的にワークＷの治具に対する上下方向の位置決めがなされるので、ワークＷを上下方向に位置決めする作業を省くことができる。

また、クランプ爪７に把持されたワークＷの上下方向の位置は、クランプ爪７に対するクランプローラ６の位置によって変化する。よって、クランプローラ６を位置調節機構を介してクランププレート５に取り付け、クランプローラ６の取付位置を適宜調節することで、クランプ爪７に把持されたときのワークＷの上下方向の位置を調節できる。

位置調節機構は、クランププレート５に形成された長穴と、長穴に挿通固定されるクランプローラ６の回転軸とから構成される。長穴は、水平方向、垂直方向、斜め方向のいずれの方向に形成されてもよい。この位置調節機構によってクランプローラ６は中心線ＣＬに対して左右対称に位置調節される。

次に、上記クランプ装置１をコンロッドローダーフィンガー（搬送装置）に設けた場合の使用方法を説明する。

コンロッドローダーフィンガーは、把持したコンロッドＷを加工機の治具に自動装着するものである。本実施形態に係るコンロッドローダーフィンガーは、先ず、図１に示すように、ワークとしてのコンロッドＷの左右の滑り部２、２にクランプローラ６、６を当接させ、被把持部３をクランプ爪７で把持する。

その状態でコンロッドＷを図３に示す治具Ｊの近傍に移動する。治具Ｊには、前後方向基準座１０と上下方向基準座１１とが設けられている。その後、図２に示す前後方向アクチュエータ９によって取付台８を前方に移動させ、コンロッドＷの前面を前後方向基準座１０に押し付ける。これにより、コンロッドＷは、前後方向基準座１０とクランクプレート５との間に挟まれ、前後方向の位置が定められる。

その後、クランプシリンダ４によってクランププレート５、５を所定距離離間させて、クランプローラ６、６を所定距離離間させる。すると、コンロッドＷの滑り部２がクランプローラ６に挟まれた状態でコンロッドＷが自重によって下降し、コンロッドＷの小端部Ｓの下端が基準座１１に着座される。これにより、上下方向の位置が定められ、コンロッドＷは、治具Ｊに適正に装着される。

この装着の際、コンロッドＷの上下方向の移動はワークＷを把持するためのクランプシリンダ４を利用して行っているので、図４及び図５に示す従来例のようにコンロッドＷを上下方向に移動させるための専用のアクチュエータ２４（エアシリンダ）が不要となる。よって、設備コストが低減し、メンテナンス性が向上し、シリンダを駆動するためのエア等のエネルギーの消費も低減される。

また、図１において、クランプローラ６及びクランプ爪７の配置を変更し、クランプローラ６が滑り部２に当接したときにクランプ爪７が被把持部３から十分離間する状態としてもよい。こうすれば、その状態でクランププレート５、５同士を所定距離近接させてクランプローラ６を滑り部２に押し付けることで、コンロッドＷを上方に押し上げることができるので、大端部Ｂの上端を治具Ｊに設けた基準座１２に押し付けて、コンロッドＷの上下方向の位置決めを行うことができる。

なお、コンロッドＷが下降または上昇するとき、クランプローラ６は、滑り部２の表面を転がって従動回転されることになる。また、コンロッドＷを下降または上昇すべく、クランププレート５を所定距離離間又は近接させるに先立って、アクチュエータ９によってクランププレート５を僅かに後方に移動させ、コンロッドＷとクランププレート５との間、コンロッドＷと基準座１０との間に僅かな隙間を設けることで、コンロッドＷの下降または上昇をスムーズに成すようにしてもよい。また、図１及び図３にて１３はアンクランプ時にコンロッドＷが治具Ｊから落下することを防止する爪である。

本発明の実施形態は、上述の物に限定されない。図例ではコンロッドＷをその大端部Ｂを上に小端部Ｓを下にしてクランプするようにしたが、コンロッドＷを上下逆にしてクランプするようにしてもよい。また、図例のようにコンロッドＷを鉛直状態でクランプするものではなく、斜め状態又は水平状態でクランプするようにしてもよい。また、コンロッドＷ以外のものをワークとしてもよい。

本発明の一実施形態に係るクランプ装置の正面図である。上記クランプ装置の平面図である。基準座が設けられた治具の側面図である。従来例を示すクランプ装置の正面図である。上記クランプ装置の平面図である。

符号の説明

１クランプ装置
２滑り部
３被把持部
５基部としてのクランププレート
６ローラとしてのクランプローラ
７爪としてのクランプ爪
１１基準座としての上下方向基準座
１２基準座としての上下方向基準座
Ｗワークとしてのコンロッド

Claims

一対の被把持部と該被把持部に対して滑らかに広がる一対の滑り部とが形成されたワークを把持するクランプ装置であって、
上記ワークを把持するために近接離間する一対の基部と、
これら各基部のそれぞれに所定の配置で取り付けられたローラ及び爪とを備え、
上記ローラ及び爪の配置は、上記一対の基部の近接時に上記爪が上記被把持部を把持する前に上記ローラが上記滑り部に当接する配置であることを特徴とするクランプ装置。
上記滑り部は、上記ワークに形成された一対のテーパ面又は曲面を有する請求項１記載のクランプ装置。
上記被把持部は、上記ワークに形成された一対の平行面を有する請求項１又は２記載のクランプ装置。
上記ローラは、上記基部に位置調節機構を介して取り付けられた請求項１〜３記載のクランプ装置。
請求項１〜４に記載のクランプ装置を用いたクランプ方法であって、
上記一対のローラ及び爪の間に上記ワークを配置した状態で上記一対の基部を近接させて上記ローラで上記ワークの上記滑り部を挟み、
上記基部を更に近接させることで上記ローラを上記滑り部に押し付けて従動回転させて上記ワークを移動させ、
上記基部を更に近接させて上記爪により上記ワークの上記被把持部を把持することでワークの位置決め及び把持を行うようにしたことを特徴とするクランプ方法。
請求項１〜４に記載のクランプ装置の使用方法であって、
上記一対のローラに上記ワークをその滑り部を当接させて支持し、
その状態で上記ワーク及びローラをそれらの下方に基準座が存在する位置に移動し、
上記基部を所定距離離間させて上記ワークを上記ローラで支持しつつ自重により下方にずらし、
上記ワークの下端を上記基準座に着座させるようにしたことを特徴とするクランプ装置の使用方法。
請求項１〜４に記載のクランプ装置の使用方法であって、
上記一対のローラに上記ワークをその滑り部を当接させて支持し、
その状態で上記ワーク及びローラをそれらの上方に基準座が存在する位置に移動し、
上記基部を所定距離近接させて上記ローラを上記滑り部に押し付けて上記ワークを上方に押し上げ、
上記ワークの上端を上記基準座に当接させるようにしたことを特徴とするクランプ装置の使用方法。