JP2009039839A - クランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダ５の推力によらずにワークＷ狭持位置を確保可能なクランプ。
【解決手段】 シリンダ５、シリンダ５が固定される基台部４と、シリンダヘッド５２に固定されワークＷを狭持する可動狭持部２１を有する可動クランプ把持部２と、一端にワークＷを狭持する揺動狭持部３４を形成し他端に倣いローラ３３を設け中間部３１には基台部４と係止可能な揺動基部３２を形成する揺動クランプ把持部３と、シリンダヘッド５２に固定され揺動クランプ把持部３をガイドする倣いガイド溝６１を施した倣いガイド６とからなり、
倣いガイド溝６１は、シリンダヘッド２の伸縮方向と角度を有して設ける傾斜部６１および同方向と平行に設ける平行部６３とから形成され、倣いローラ６３がシリンダヘッド５３の伸張に伴って倣いガイド溝６１の傾斜部６２に案内された後平行部６３に案内される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ワークを把持固定可能なクランプに係り、詳細には、シリンダーの推力を利用して外側クランプ把持部および内側クランプ把持部を把持動作させるクランプに関する。

従来、クランプは把持作業の用途によって種々の形態のものが考えられてきたが、例えば、油圧あるいは空気圧を利用したシリンダーを用い、クランプする把持部を動作させるものがある。

図４は、従来のクランプを表す説明図である。
Ｗは、クランプ対象となるワークである。ワークＷは、自動車製造において部品として用いられるもの等があり、流れ作業による製造工程中で、ワークＷを把持固定して溶接や他の部品の組み付けなどの作業が行われる。
この製造工程中で、ワークＷはクランプ１００によって位置決め・把持固定される。

クランプ１００は、シリンダ１１０によって把持動作されるクランプ把持部１２０が、クランプ１００を固定するためのスタンド１３０に取付けられている。

スタンド１３０は、図示しない基台部等に固定され、シリンダ１１０を固定するための腕部１３１が延設され、腕部１３１の先端にシリンダ１１０を固定している。
シリンダ１１０は、シリンダ本体１１１が腕部１３１の先端に固定されており、シリンダ本体に対して摺動可能なシリンダロッド１１２の先端に、クランプ把持部１２０の可動把持部１２１が揺動自在に取付けられている。また、シリンダ本体１１１には可動把持部１２１と対向して位置され、可動把持部１２１との間でワークＷをシリンダ１１０の推力によって把持する固定把持部１２２を設けてある。

このように構成する従来のクランプ１００では、ワークＷを移動すると共にスタンド１３０をマテハンロボット(図示せず)等によって移動させ、ワークＷ把持位置にワークＷおよびクランプ１００を位置させる。この時、クランプ把持部１２０の固定把持部１２２は、既にワークＷ把持位置に移動されている。
次いで、該位置に於て、クランプ１００のシリンダ１１０を作動させてシリンダロッド１１２を移動させ、クランプ把持部１２０の可動把持部１２１をワークＷを挟んで固定把持部１２２側へ移動させる。すると、可動把持部１２１は、固定把持部１２２との間でシリンダ１１０の推力によりワークＷを把持する。

また、固定把持部１２２を移動可能に構成し、該固定把持部１２２をもシリンダ１１０によって移動可能とさせるクランク機構を固定把持部１２２および可動把持部１２１に設け、両把持部１２１、１２２を移動可能とさせて挟持固定するように構成したものもあった。

しかしながら、両把持部１２１、１２２を１本のシリンダ１１０で作動させているため、充分な把持力を得ることができずに、挟持固定するワークＷの合わせが悪い場合などには、クランプしきらない場合が生じてしまうという問題点を有した。
更にまた、この問題点を解決するために、両把持部１２１、１２２を、同時に移動するのではなく、一方の把持部１２１を先に移動させておき、該移動した一方の把持部１２１位置に他方の把持部１２２を時間差を持って移動させることで、ワークＷを把持するように構成したクランプも存在したが、該機構では、それぞれの把持部１２１、１２２を移動させるために、シリンダ１１０に加えて固定把持部１２２をも移動させるためのシリンダを用意する必要があり、クランプ１００の構成にシリンダが２本必要になってしまい、装置全体が大きくなったり不要な動力源が増えることでクランプそのものが複雑になってしまうという問題点を有した。

そこでこの発明は、ワーク保持位置を正確に確保するために両把持部を時間差を持って位置決めでき、しかも、１本のシリンダのみで把持部の移動を可能としたクランプを提供する。

この発明では、１本のシリンダのみを用いて一方の把持部は機械式に移動させて位置固定し、他方の把持部はシリンダによって移動させ、且つ、シリンダの推力によってワークを把持可能とするため、

ワークをクランプする推力を供給可能なシリンダと、シリンダが固定される基台部と、シリンダヘッドに固定され先端がワークを狭持する可動狭持部を形成しシリンダの伸縮に伴いシリンダヘッドと共に移動可能な可動クランプ把持部と、可動クランプ把持部の伸縮延長上にワークを狭持する揺動狭持部を形成し他端には倣いガイドに倣って移動可能な倣いローラを設け中間部には基台部に回動自在に係止される揺動基部を形成してなる揺動クランプ把持部と、シリンダヘッドに固定されシリンダヘッドの伸縮に伴って移動可能であり揺動クランプ把持部の揺動動作をガイドする倣いガイド溝を施した倣いガイドと、
からなり、倣いガイドの倣いガイド溝は、シリンダヘッドの伸縮方向と角度を有して設ける傾斜部と、シリンダヘッドの伸縮方向と平行に設ける平行部とから形成され、揺動クランプ把持部の倣いローラが、シリンダヘッドの伸張に伴って倣いガイド溝の傾斜部に案内された後平行部に案内されることを特徴とするクランプ、

を提供する。そしてこの発明の提供するクランプは、可動クランプ把持部と揺動クランプ把持部との間に予めワークが設置されてクランプ動作が行われる。そして、シリンダが動作されシリンダヘッドが伸張するに伴い、可動クランプ把持部の可動狭持部がワークに近づく。これと同時にやはりシリンダヘッドの伸張に伴い、倣いガイドも移動する。
すると揺動クランプ把持部の倣いローラは、倣いガイドの移動に伴い倣いガイド溝も移動するので、倣いガイド溝の傾斜部に倣って移動する。このとき揺動クランプ把持部は、中間部に形成した揺動基部が基台部と揺動可能に固定されているので、揺動基部を揺動端として揺動される。
さらにシリンダヘッドが伸張すると、揺動クランプ把持部の倣いローラはやがて平行部へ進入することとなり、平行部への進入とともに揺動クランプ把持部の揺動動作が終了される。揺動動作の終了した位置における揺動クランプ把持部の揺動狭持部位置がワークの狭持基準位置となる。

一方、可動クランプ把持部は、まだシリンダヘッドの移動に伴い移動を続けている。従って、揺動クランプ把持部の揺動狭持部が先にワークの狭持基準位置に到達していることとなる。
そしてさらにシリンダヘッドが伸張し可動クランプ把持部の可動狭持部がワークに当接しシリンダの推力を持ってワークを可動狭持部および揺動狭持部の間で狭持固定する。

従ってこの発明によれば、ワークをクランプ固定する際に、可動狭持部がシリンダの推力をもってワークを揺動狭持部側へ押圧狭持し、揺動狭持部は倣いガイドの平行部に当接してシリンダの推力による狭持力を受けているので、シリンダの推力をすべてワークの狭持力に供することができる。そしてこれに加え、揺動狭持部が先に狭持位置に到達し、揺動クランプ把持部の倣いローラがシリンダの推力による可動狭持部からの押圧力を平行部側壁で受けるので、該位置を狭持基準位置とすることが可能となり、ワークを狭持する位置を正確に決定することができるという特有の効果を有する。

以下に、この発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１はこの発明の実施例を表す上方斜視説明図であり、図２はワーク狭持状態を表す上方斜視説明図であり、図３はワーク狭持状態を表す側方斜視説明図である。

１はクランプである。クランプ１は、可動クランプ把持部２および揺動クランプ把持部３の間にワークを狭持固定可能である。そしてクランプ１は、基台部４によってマテハンロボット（図示せず）の先端や作業機台部（図示せず）などに固定されて用いられる。この基台部４は、固定部４１と、固定部４１から立設される脚部４２とからなる。そして基台部４の脚部４２にはシリンダ５が固定される。なお、シリンダ５は脚部４２に固定せずに固定部４１に固定してもよく、基台部４との相対位置が移動しないように固定すれば足りる。また、基台部４の脚部４２先端側には脚部４２の立設方向と交差させて固定プレート４３を設ける。固定プレート４３の先端には揺動クランプ把持部３が揺動自在に固定される。

シリンダ５は、エアシリンダからなり、シリンダ本体５１に対してシリンダロッド５２が伸縮自在であり、シリンダロッド５２の先端にはシリンダヘッド５３が設けてある。シリンダロッド５２の伸縮方向は、基台部４の脚部４２立設方向と同じ方向となるが、特にこの方向に限定されるものではなく、クランプ１がワークＷを狭持した際にワークＷを保持可能であればよい。

シリンダヘッド５３には、シリンダヘッド５３の移動によってワークＷを狭持可能な可動クランプ把持部２がシリンダロッド５２の伸張方向、即ち、シリンダ本体５１とは反対側に立設固定される。そして立設された可動クランプ把持部２の先端がワークＷと当接してワークを狭持する可動狭持部２１を形成する。従って可動狭持部２１の形状は、狭持するワーク形状に合わせて形成される。

また、シリンダヘッド５３には倣いガイド６が固定される。倣いガイド６は、強固な板状態からなり、シリンダヘッド５３の側方に固定される。そして、倣いガイド６の表面には、倣いガイド溝６１を穿設する。この倣いガイド溝６１は、揺動クランプ把持部３を揺動させる。倣いガイド溝６１は、シリンダヘッド５３の伸張する側から伸縮する側にかけて斜めに傾斜して設ける傾斜部６２と、傾斜部６２のシリンダヘッド５３の縮小する側に連続させ、且つシリンダヘッド５３の伸縮方向と平行に設ける平行部６３とからなる。また、倣いガイド溝６１の傾斜部６２から平行部６３へと変更される位置は、シリンダヘッド５３に固定された可動クランプ把持部２がワークＷに到達する前である伸張途中において揺動クランプ把持部３を倣いガイドするように設ける。
従って倣いガイド溝６１は、揺動クランプ把持部３が傾斜部６２に案内された際には、揺動クランプ把持部３が揺動移動され、平行部６３に案内された際には揺動クランプ把持部３は揺動移動しないように案内可能であり、しかも、揺動クランプ把持部３が可動クランプ把持部２のクランプ位置到達より先に揺動を終了してクランプ位置に到達するように倣い制御可能である。

揺動クランプ把持部３は、湾曲した腕部３１の中間に揺動基部３２を設ける。揺動基部３２は、固定プレート４３の端部に回動自在に係止する。この係止方法は、この実施例では、揺動基部３２にピンを設け、固定プレート４３の端部には該ピンが遊嵌状態に係止できる嵌合孔を設け、回動自在に係止させているが、特に限定されるものではなく、揺動基部３２と固定プレート４３とが回動自在に係止されればどのように係止されてもよい。

腕部３１の一端には、倣いガイド溝６１に挿入された状態に倣いローラ３３を設け、倣いガイド溝６１に位置される。従って、倣いローラ３３は倣いガイド６がシリンダヘッド５３の伸縮移動に伴い移動すると、倣いガイド溝６１内を案内されて移動可能である。
また、腕部３１の他端は、揺動狭持部３４を形成する。揺動狭持部３４は、倣いローラ３３が倣いガイド６に案内されて倣いガイド溝６１の平行部６３に位置したときに、シリンダヘッド５３に固定された可動クランプ把持部２の可動狭持部２１と対抗する位置となるように設けてあり、可動狭持部２１と共にワークＷを狭持固定する。揺動狭持部３４の形状は、ワークＷの狭持位置形状に合わせて設ける。

次いで、上記のように構成する実施例の作用を説明する。
図１は、クランプ１がワークＷを狭持する前の状態であり、可動クランプ把持部２および揺動クランプ把持部３の間にワークＷが位置されている。
この状態では、シリンダ５は縮小状態であり、可動クランプ把持部２の可動狭持部２１はシリンダヘッド５３が伸張していない状態なので、可動狭持部２１も未だ狭持位置に到達していない状態であり、倣いガイド６もシリンダヘッド５３が位置している縮小時位置にある。
従って、揺動クランプ把持部３の倣いローラ３３も、倣いガイド６の傾斜部６２に位置しており、揺動クランプ把持部３が開いて未だ狭持位置に達していない状態である。

図１の状態から、シリンダ５に推力が与えられシリンダロッド５２が伸張状態へ移行し、シリンダヘッド５３が移動すると、シリンダヘッド５３に固定されている可動クランプ把持部２および倣いガイド６も移動されることとなる。この移動に伴い、可動クランプ把持部２は可動狭持部２１がワークＷ狭持位置へ近づく方向へ移動する。同様に倣いガイド６も移動するので、倣いガイド溝６１の傾斜部６２に位置していた揺動クランプ把持部３の倣いローラ３３は、傾斜部６２の位置が移動するのに伴い傾斜に沿って移動し、徐々にシリンダ５から遠ざかる方向へ移動する。
倣いローラ３３がシリンダ５から遠ざかる方向へ移動すると、揺動クランプ把持部３は、揺動基部３２を中心に腕部３１が揺動され、揺動狭持部３４はワークＷ狭持位置へ近づくこととなる。

さらに、シリンダ５の伸張が進むと、やがて倣いローラ３３が倣いガイド溝６１の平行部６３に到達する。従って、この倣いローラ３３が平行部６３へ到達するまでの間は、揺動クランプ把持部３の揺動動作の動力源は、シリンダ５の推力によってまかなわれていることとなる。
倣いローラ３３が倣いガイド溝６１の平行部６３に入り込むと、平行部６３がシリンダロッド５２の伸縮方向と平行に設けてあるので、揺動クランプ把持部３は以後揺動しないこととなる。従って、揺動クランプ把持部３は、倣いローラ３３が平行部６３に入り込んだ位置で揺動狭持部３４が以後移動しなくなるので、該位置が揺動狭持部３４のワーク狭持位置となる。

一方、倣いローラ３３が平行部６３に入り込んだ位置では、可動クランプ把持部２の可動狭持部２１は未だにワークＷ狭持位置に到達していない。
さらにシリンダロッド５２が伸張すると、やがて可動クランプ把持部２の可動狭持部２１もワークＷ狭持位置に到達する。また、倣いガイド６もシリンダロッド５２の伸張に伴い移動するが、すでに揺動クランプ把持部３の倣いローラ３３は平行部６３に入り込んでいるので、倣いガイド６が移動しても揺動クランプ把持部３の位置は変化しない。図２はこの時の状態を表している。

図２の状態となると、シリンダロッド５２はさらに伸張しようとするが、すでに可動狭持部２１がワークＷ狭持位置に達してワークＷと当接しており揺動狭持部３４との間でワークＷを狭持した状態となっているので、シリンダロッド５２は伸張を阻止されることとなり、シリンダ５の推力を持ってワークＷを狭持支持することとなる。

ワークＷを狭持して支持した状態でワークＷに対する作業が終了すると、クランプ１はシリンダ５がシリンダロッド５２を縮小する方向へ移動させる。すると可動狭持部２１および揺動狭持部３４との間隙が広げられることとなり、ワークＷは狭持を解除される。
そして、可動クランプ把持部２および揺動クランプ把持部３は、先に説明したシリンダロッド５２伸張時とは逆の行程をたどって再びワークＷ狭持前の状態に戻ることとなる。

以上のように、クランプ１は、ワークＷ狭持位置に到達するまでの間は揺動クランプ把持部３を揺動移動させる動力を提供するが、揺動クランプ把持部３がワークＷ狭持位置に到達してから後は、倣いローラ３３が倣いガイド溝６１の平行部６３に入り込み揺動を終了するので、シリンダ５の推力は揺動クランプ把持部３の狭持作用に供していない。
そして、揺動クランプ把持部３が先にワークＷ狭持位置に到達し、ワークＷ狭持位置で待機状態となり、これに遅れてシリンダロッド５２によって移動された可動クランプ把持部２の可動狭持部２１がワークＷに到達しワークＷを狭持するので、ワークＷの狭持位置は揺動クランプ把持部３によって正確に決定されることとなる。
また、可動狭持部２１および揺動狭持部３４がワークＷを狭持した際には、可動狭持部２１のみがシリンダ５の推力によって動作しており、揺動狭持部３４は可動狭持部２１がワークＷを狭持するシリンダ５の推力を倣いローラ３３が倣いガイド溝６１の側壁で受けることとなる。

なお、この実施例では、揺動クランプ把持部３の腕部３１と揺動狭持部３４との間位置にシリンダ５の推力を受ける当接部３５を設け、固定プレート４３当接部３５と対向する位置にもこれと同様にストッパー４４を設け、倣いガイド溝６１の平行部６３へ倣いローラ３３が入り込んだ位置において当接部３５およびストッパー４４が当接するように位置させて設けるので、シリンダ５の推力は、倣いローラ３３および倣いガイド溝６１とが受けるのではなく、当接部３５を介してストッパー４４が受けるように形成している。なお、当接部３５およびストッパー４４は必須ではなく、倣いローラ３３および倣いガイド溝６１が受けてもよく、他の方法によってシリンダ５の推力を受けるように形成してもよい。

上記のように構成する本発明は、機械製品や電気製品、あるいは造船、自動車製造などあらゆる製造工程において利用可能である。

この発明の実施例を表す上方斜視説明図 ワーク狭持状態を表す上方斜視説明図 ワーク狭持状態を表す側方斜視説明図 従来例を表す斜視説明図

符号の説明

１ クランプ
２ 可動クランプ把持部
２１ 可動狭持部
３ 揺動クランプ把持部
３１ 腕部
３２ 揺動基部
３３ 倣いローラ
３４ 揺動狭持部
３５ 当接部
４ 基台部
４１ 固定部
４２ 脚部
４３ 固定プレート
４４ ストッパー
５ シリンダ
５１ シリンダ本体
５２ シリンダロッド
５３ シリンダヘッド
６ 倣いガイド
６１ 倣いガイド溝
６２ 傾斜部
６３ 平行部

Claims (1)

1. ワークをクランプする推力を供給可能なシリンダと、シリンダが固定される基台部と、
   シリンダヘッドに固定され、先端がワークを狭持する可動狭持部を形成し、シリンダの伸縮に伴いシリンダヘッドと共に移動可能な可動クランプ把持部と、
   可動クランプ把持部の伸縮延長上に、ワークを狭持する揺動狭持部を形成し、他端には倣いガイドに倣って移動可能な倣いローラを設け、中間部には基台部に回動自在に係止される揺動基部を形成してなる揺動クランプ把持部と、
   シリンダヘッドに固定され、シリンダヘッドの伸縮に伴って移動可能であり、揺動クランプ把持部の揺動動作をガイドする倣いガイド溝を施した倣いガイドと、
   からなり、
   倣いガイドの倣いガイド溝は、シリンダヘッドの伸縮方向と角度を有して設ける傾斜部と、シリンダヘッドの伸縮方向と平行に設ける平行部とから形成され、揺動クランプ把持部の倣いローラが、シリンダヘッドの伸張に伴って倣いガイド溝の傾斜部に案内された後平行部に案内されることを特徴とするクランプ。

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