JP2011041984A

JP2011041984A - リンク式クランプ

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Publication number: JP2011041984A
Application number: JP2009189662A
Authority: JP
Inventors: Keitaro Yonezawa; 慶多朗米澤; Tatsuhiro Sakahira; 樹弘坂平; Masahiro Yoshimi; 昌宏吉見; Yuko Kamata; 祐子鎌田
Original assignee: Kosmek KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: Kosmek KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: JP5258703B2

Abstract

【課題】ワークの種類によって当該ワークの被固定部の把持幅の中心線の位置が変化する場合でもリンク式クランプを利用できるようにする。
【解決手段】ハウジング２内にピストン１０を挿入し、そのピストン１０と上記ハウジング２との間に支持部材１４を挿入する。その支持部材１４を押上げ機構Ｐによって所定の力で上方へ押す。上記の支持部材１４に取り付けたリンク機構３０に、ワークＷの被固定部３１を両側から把持するための一対の把持リンク３２を設ける。上記ピストン１０の筒孔１０ａに所定の遊動隙間３６をあけて出力ロッド３７を挿入する。その出力ロッド３７の出力部４８を上記の把持リンク３２の入力部３２ａに連結し、上記の出力ロッド３７の入力部３８を上記ピストン１０の出力部４１に揺動可能に連結する。
【選択図】図１

Description

この発明は、リンク式クランプに関し、より詳しくいえば、ワーク等の被固定物の被固定部を両側から把持するための一対の把持リンクを有するクランプに関する。
に関する。

この種のリンク式クランプには、従来では、特許文献１(日本国・特開平９−８５７０３号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
フレームの上側に配置した取付台を付勢手段によって上向きに押し上げる。その取付台に設けた水平ガイドに、左右一対のバイス片を水平方向へ移動可能に支持する。上記フレームに油圧シリンダのハウジングを固定し、その油圧シリンダのピストンロッドの上部を左右の連結リンクを介して上記の左右のバイス片に連結する。
そして、上記ピストンロッドを下降駆動することにより、左右のバイス片の間に挿入したワークを左右両側から挟みこんで上記ピストンロッドと同心になるように水平移動させ、その同心状態で上記ワークを引き下げるのである。

特開平９−８５７０３号公報(図１から図３及び対応説明部分)

上記の従来技術は、把持方向へ移動され得るワークを引き下げてクランプできる点で優れる。しかしながら、把持方向へ移動できない種類のワークについては、上記ワークの被固定部の把持幅の中心線と前記ピストンロッドの軸心とが心ズレしている場合に、その軸心に近い方のバイス片だけがワークに接当して他方のバイス片がワークに接当できなくなるので、上記ワークを引き下げできないという問題がある。
本発明の目的は、ワークの種類によって当該ワークの被固定部の把持幅の中心線の位置が変化する場合においても、上記ワークを確実かつ強力に引き下げできるようにすることにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図３に示すように、リンク式クランプを次のように構成した。
ハウジング２内にピストン１０を上下移動自在に挿入する。そのピストン１０と上記ハウジング２との間に形成した環状空間に支持部材１４を上下移動自在に挿入する。その支持部材１４を押上げ機構Ｐによって所定の力で上方へ押す。上記の支持部材１４にリンク機構３０を支持する。そのリンク機構３０は、ワーク等の被固定物Ｗの被固定部３１を両側から把持するための一対の把持リンク３２を有する。上記ピストン１０の筒孔１０ａに所定の遊動隙間３６をあけて出力ロッド３７を挿入する。上記の出力ロッド３７の出力部４８を上記の把持リンク３２の入力部３２ａに連結する。その出力ロッド３７の入力部３８を支点として上記の出力ロッド３７が上記の把持リンク３２の把持方向へ揺動するように、上記の出力ロッド３７の上記の入力部３８を上記ピストン１０の上記の出力部４１に連結する。

本発明によれば、ワーク等の被固定物の種類により、その被固定物の被固定部の把持幅の中心線とピストンの軸心とが心ズレしている場合には、次のように作動する。
上記ピストンが出力ロッドを下向きにロック駆動すると、一対の把持リンクのうちの一方の把持リンクが被固定部に片当りしたときの反力によって、上記の出力ロッドが前記の入力部を支点として前記の遊動隙間内を斜め方向へ揺動して、上記の心ズレを吸収する。
このため、ワーク等の被固定物の種類が変化しても、その被固定部の両側面に前記の一対の把持リンクが確実に接当して、上記の被固定物を強力に引き下げることが可能になった。また同様に、ワーク等の被固定物の被固定部の把持幅の厚さが異なることによって上記の心ズレが発生している場合においても、その被固定部の両側面に前記の一対の把持リンクが確実に接当して、上記の被固定物を強力に引き下げることが可能である。
従って、種類が異なる被固定物を同一機種のリンク式クランプで固定することが可能になる。

本発明においては、前記の出力ロッド３７の下部に、その出力ロッド３７の前記の入力部３８を設けることが好ましい。
この場合、上記の出力ロッドの入力部と出力部との距離が大きくなるので、前記ロック駆動時における出力ロッドの傾きが小さくなる。このため、その出力ロッドによる引下げ力の損失が少なくなって、ワーク等の被固定物を強力に引き下げることが可能である。

本発明においては、前記リンク機構３０は、前記の被固定部３１へ向けて揺動するように前記の支持部材１４に支持された前記の把持リンク３２と、各把持リンク３２の途中高さ位置に設けた前記の入力部３２ａと前記の出力ロッド３７の前記の出力部４８とを接続する連結リンク５１と、を備えることが好ましい。

また、本発明においては、前記の出力ロッド３７の前記の入力部３８に形成された凸状球面３９に、前記ピストン１０の前記の出力部４１に形成された凹状球面４２を上側から球面接当させることが好ましい。
この場合、前記ロック駆動時に出力ロッドを斜め方向へ円滑に揺動できるので、ワーク等の被固定物をさらに強力に引き下げることが可能である。

本発明においては、下記構成を含むことが好ましい。
前記ピストン１０の上端部の上側に、前記の出力ロッド３７が挿入されると共に前記の遊動隙間３６を覆う環状カバー部材４５を、上記ピストン１０に対して半径方向へ移動可能に装着する。その環状カバー部材４５を半径方向の内方へ案内するガイド部５５を前記の支持部材１４に設ける。上記の出力ロッド３７が上向きにリリース移動されたときに、上記ガイド部５５が上記の環状カバー部材４５を介して上記の出力ロッド３７を上記ピストン１０の軸心Ａ１とほぼ同心の位置へ復帰させるように構成する。
この場合、リンク式クランプをロック状態からリリース状態へ切り換えたときに、上記ロック状態で傾けられた出力ロッド及びリンク機構を上記ガイド部と環状カバー部材とを介して初期の同心位置に復帰できるので、次の工程で新たな被固定物を円滑に挿入できる。しかも、上記環状カバー部材によって切り粉や塵埃等の異物がピストンの筒孔内に侵入するのを防止できるので、その筒孔に挿入した出力ロッドが長期間にわたって円滑に移動する。

また、本発明においては、前記の把持リンク３２の上寄り部の内方側に把持部５８を上下方向へ揺動可能に支持し、その把持部５８を上方揺動位置へ付勢する弾性体６２を設けることが好ましい。
この場合、新たな被固定物の被固定部を一対の把持リンクの間に挿入するときに、上記の把持部の上端が被固定部の挿入の邪魔になるのを防止して、その被固定部を円滑に挿入できる。

本発明の一実施形態を示し、リリース状態のクランプの立面視断面図である。上記クランプのロック状態を示し、上記の図１に類似する図である。前記の図１中のIII−III線の矢視図に相当する図である。上記クランプの第１変形例を示し、前記の図１に類似する部分図である。上記クランプの第２変形例を示し、前記の図１に類似する部分図である。

以下、本発明の一実施形態を図１から図３によって説明する。
取付けベース１にハウジング２が複数のボルト(図示せず)によって固定される。そのハウジング２は、上部分３と胴部分４と下部分５とかなる。上記の上部分３と胴部分４とが上連結ボルト７によって固定され、胴部分４と下部分５とが下連結ボルト８によって固定されている。

上記ハウジング２内にピストン１０が上下移動自在に挿入される。そのピストン１０は、前記の胴部分４に形成した下シリンダ孔４ａに保密状に挿入されるピストン本体１１と、そのピストン本体１１から上向きに突出されたピストンロッド１２とを備える。

上記ピストンロッド１２と上記ハウジング２との間に形成した環状空間には、支持部材１４が上下移動自在に挿入される。その支持部材１４は、支持スリーブ１５と、その支持スリーブ１５の上部に固定したフランジ１６とを備える。上記の支持スリーブ１５が、上記の胴部分４に形成した上シリンダ孔４ｂに外封止具１７を介して保密されると共に、上記ピストンロッド１２に内封止具１８を介して保密される。なお、上記の支持部材１４は、上記ハウジング２の上部分３に固定したガイドピン１９によって回り止めされている。
また、上記の支持スリーブ１５の外周側には、その支持スリーブ１５を上方へ付勢する押上げバネ２０が装着される。

上記ピストン本体１１の下側に形成したリリース室２２が給排路２３を介してリリースポート２４へ連通され、同上ピストン本体１１の上側に形成したロック室２６が別の給排路２７を介してロックポート(図示せず)へ連通される。

上記ロック室２６において、ピストン本体１１の環状断面積は前記の支持スリーブ１５の環状断面積よりも十分に大きな値に設定してある。また、この実施形態では、上記の支持スリーブ１５の環状断面積に作用する上向き力と前記の押上げバネ２０の付勢力とが、上記の支持部材１４を所定の力で上方へ押すための機構(押上げ機構Ｐ)を構成している。
そして、上記ロック室２６へ供給された圧油からピストン本体１１の環状断面積に作用する下向き力は、同上ロック室２６の圧油から前記の支持スリーブ１５の環状断面積に作用する上向き力と前記の押上げバネ２０の付勢力との合力よりも十分に大きい値に設定してある。

前記の支持部材１４の前記の支持フランジ１６にリンク機構３０が取り付けられる。そのリンク機構３０及び当該リンク機構を駆動する手段は、次のように構成されている。

ワーク等の被固定物Ｗの被固定部３１は、板状に形成されている。その板状の被固定部３１を両側から把持するため、左右一対の把持リンク３２，３２が上下方向へ延びるように配置される。各把持リンク３２の下部は、下ピン３３を介して、前記の支持フランジ１６に設けた後述のガイド部５５に回転自在に支持される。
前記ピストン１０の筒孔１０ａに所定の遊動隙間３６をあけて出力ロッド３７が挿入される。その出力ロッド３７の下部に入力部３８がネジ止め固定され、その入力部３８の上面に凸状球面３９が形成される。また、上記ピストン１０の出力部４１は、前記ピストンロッド１２の下寄り部に設けられ、その出力部４１に凹状球面４２が形成される。その凹状球面４２が上記の凸状球面３９に上側から球面接当している。

上記ピストンロッド１２の上端部の上側に、前記の遊動隙間３６を覆う環状カバー部材４５が半径方向へ移動可能に装着される。その環状カバー部材４５の貫通孔４６に上記の出力ロッド３７が挿入される。その貫通孔４６は、上記の出力ロッド３７の上端に設けた出力部４８と環状カバー部材４５との間に装着した封止具４９によって覆われている。

上記の出力ロッド３７の出力部４８が前記の把持リンク３２に連結される。即ち、各把持リンク３２の途中高さ位置に設けた入力部３２ａと上記の出力ロッド３７の出力部４８とを接続する連結リンク５１が設けられる。各連結リンク５１の内方端が中央ピン５２によって上記の出力部４８に回転自在に支持されると共に、同上連結リンク５１の外方端が上ピン５３によって上記の把持リンク３２の入力部３２ａに回転自在に支持される。

また、前記の支持フランジ１６から左右一対のガイド部５５，５５が上向きに突出される。これらガイド部５５は、上記の出力ロッド３７が図２のロック状態から図１のリリース状態へ切り換えられたときに、その出力ロッド３７を前記ピストン１０の軸心(及び前記の下シリンダ孔４ａの軸心)とほぼ同心の位置に復帰させるように上記の環状カバー部材４５を半径方向の内方へ案内する。即ち、上記ガイド部５５のガイド面５５ａは、上向きに窄まるように傾斜している。

さらに、各把持リンク３２の上寄り部の内方側に把持部５８が上下方向へ揺動可能に支持される。即ち、把持リンク３２にリング５９の外周がネジ止めされ、そのリング５９の内周に設けた凹状球面６０に把持部５８の凸状球面６１が嵌合される。上記の把持部５８は、その把持部５８に対して偏心配置されたバネ(弾性体)６２によって図１中の上方揺動位置へ付勢される。
なお、上記の弾性体は、例示のバネ６２に代えてゴム等であってもよい。また、上記の把持リンク３２に上記リング５９を固定する手段としては、そのリング５９の外周をネジ止めすることに代えて、上記リング５９を複数の小ネジによって固定してもよい。

上記構成のリンク式クランプは次のように作動する。
図１のリリース状態では、前記ロック室２６の圧油が排出されると共に、前記リリース室２２へ圧油が供給されている。そして、前記の支持部材１４は押上げバネ２０によって上昇位置に保持されている。また、前記ピストン１０が環状カバー部材４５を介して出力ロッド３７を上昇させている。これにより、その出力ロッド３７の出力部４８が連結リンク５１を介して把持リンク３２を左右方向の外方へ揺動させている。

上記リリース状態で、左右の把持リンク３２，３２の間に被固定物Ｗの被固定部３１が上側から挿入される。この場合、上記の被固定物Ｗの種類により、上記の被固定部３１の把持幅Ｂの大きさが変化すると共に、その把持幅Ｂの中心線Ａ２が上記ピストン１０の軸心Ａ１に対して心ズレしている。ここでは、上記の被固定物Ｗの下面は、支持台(図示せず)の上面に受け止められている。

上記図１のリリース状態から図２のロック状態へ切換えるときには、その図２に示すように、前記リリース室２２の圧油を排出すると共に前記ロック室２６へ圧油を供給する。
すると、まず、前記の押上げバネ２０の押上げ力およびロック室２６から作用する押上げ力によって上昇位置に保持された支持部材１４に対して、ピストン１０及び出力ロッド３７が下降する。これにより、その出力ロッド３７の出力部４８が中央ピン５２と連結リンク５１，５１を介して把持リンク３２，３２を左右方向の内方へ揺動させる。

次いで、左側の把持リンク３２が上記の被固定部３１の左側面に片当りする。すると、その反力により、上記の出力ロッド３７は、前記の凸状球面３９を支点として、前記ピストン１０の軸心Ａ１に対して傾斜する方向へ揺動する(軸心Ａ３を参照)。これにより、上記の被固定部３１の把持幅Ｂの中心線Ａ２と上記ピストン１０の軸心Ａ１との心ズレが吸収される。このため、左右の把持部５８，５８が前記の凸状球面６１を介して上記の被固定部３１の両側面に均等に接当する。

引き続いて、押上げ機構Ｐから支持部材１４に作用する押上げ力に相当する力によって、把持部５８の把持面が被固定部３１の両側面に食い込み(又は強力に接当し)、その被固定部３１の両側面と上記の把持部５８の把持面との間に相対的なズレが生じるのを防止する。その後、ピストン１０のピストン本体１１に作用する押し下げ力が、支持部材１４に作用する上記の押し上げ力に打ち勝って、そのピストン１０が、出力ロッド３７と連結リンク５１，５１と把持リンク３２，３２と左右の把持部５８，５８を介して被固定部３１を強力に引き下げるのである。これにより、前記の被固定物Ｗが前記の支持台(図示せず)に固定される。

上記の図２のロック状態から図１のリリース状態への切換えは、上記とは逆の手順でなされる。なお、図１のリリース状態において、左側の把持部５８が、偏心配置された前記バネ６２によって反時計回りの方向へ付勢されると共に、右側の把持部５８が同上バネ６２によって時計回りの方向へ付勢される(この点は、後述する図４中の把持部５８を参照することにより、より明らかになる)。このため、新たな被固定物Ｗの被固定部３１を左右の把持リンク３２，３２の間に挿入するときに、上記の把持部５８の上端によって被固定部３１の挿入が邪魔されるのを防止できる。

図４と図５とは、それぞれ、上記実施形態の変形例を示し、前記の図１に類似する部分図である。これらの変形例では、上記の実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

図４の第１変形例は、上記の実施形態に下記構成を付加したものである。
前記の左側の把持リンク３２の内面の下部と右側の把持リンク３２の内面の下部とに、可撓性でＵ字状の上カバー板６５が複数のボルト６６によって固定される。その上カバー板６５は、前記の中央ピン５２の軸心の方向へ延びるように形成されている。また、各把持リンク３２の下半部分の外側面に横カバー板６７が複数のボルト６８によって固定される。上記の上カバー板６５と横カバー板６７，６７により、前記リンク機構３０の枢支部分等に切り粉や塵埃等の異物が侵入することが防止される。

図５の第２変形例は、前記リンク機構３０を下記のように変更したものである。
前記の出力ロッド３７の出力部４８に、中央ピン５２を介して、左右の把持リンク３２の内方下部に設けた入力部３２ａが揺動自在に支持される。各把持リンク３２の途中高さ位置の折れ曲り部と前記の支持フランジ１６とが連結リンク５１によって連結される。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
前記の押上げ機構Ｐは、前記ロック室２６から前記の支持スリーブ１５の環状断面積に作用する上向き力と前記の押上げバネ２０の付勢力との両者を利用するとしたが、これら両者のいずれか一方だけを利用することも可能である。
前記ピストン１０は、その上下両側にロック室２６とリリース室２２とを設けて複動式に構成したが、油圧ロックでバネ復帰式に構成してもよく、また、バネロックで油圧復帰式に構成してもよい。

上記ピストン１０の出力部４１と前記の出力ロッド３７の入力部３８との連結は、例示した球面接当による連結構造に代えて、ピン等による連結構造であってもよい。
前記の把持部５８の把持面の形状は、前記の被固定部３１の形状に応じて種々の形状を選択可能である。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

２：ハウジング，１０：ピストン，１０ａ：ピストン１０の筒孔，１４：支持部材，３０：リンク機構，３１：被固定部，３２：把持リンク，３２ａ：把持リンク３２の入力部，３６：遊動隙間，３７：出力ロッド，３８：出力ロッド３７の入力部，３９：凸状球面，４１：ピストン１０の出力部，４２：凹状球面，４５：環状カバー部材，４８：出力ロッド３７の出力部，５１：連結リンク，５５：ガイド部，５８：把持部，６２：弾性体(バネ)，Ａ１：ピストン１０の軸心，Ａ２：把持幅Ｂの中心線，Ｂ：被固定部３１の把持幅，Ｐ：押上げ機構，Ｗ：被固定物．

Claims

ハウジング(２)内に上下移動自在に挿入されたピストン(１０)と、そのピストン(１０)と上記ハウジング(２)との間に形成した環状空間に上下移動自在に挿入された支持部材(１４)と、その支持部材(１４)を所定の力で上方へ押すための押上げ機構(Ｐ)と、上記の支持部材(１４)に支持されたリンク機構(３０)であってワーク等の被固定物(Ｗ)の被固定部(３１)を両側から把持するための一対の把持リンク(３２)を有するリンク機構(３０)と、上記ピストン(１０)の筒孔(１０ａ)に所定の遊動隙間(３６)をあけて挿入された出力ロッド(３７)と、を備え、
上記の出力ロッド(３７)の出力部(４８)を上記の把持リンク(３２)の入力部(３２ａ)に連結し、
その出力ロッド(３７)の入力部(３８)を支点として上記の出力ロッド(３７)が上記の把持リンク(３２)の把持方向へ揺動するように、上記の出力ロッド(３７)の上記の入力部(３８)を上記ピストン(１０)の出力部(４１)に連結した、
ことを特徴とするリンク式クランプ。
請求項１のリンク式クランプにおいて、
前記の出力ロッド(３７)の下部に、その出力ロッド(３７)の前記の入力部(３８)を設けた、ことを特徴とするリンク式クランプ。
請求項１又は２のリンク式クランプにおいて、
前記リンク機構(３０)は、前記の被固定部(３１)へ向けて揺動するように前記の支持部材(１４)に支持された前記の把持リンク(３２)と、各把持リンク(３２)の途中高さ位置に設けた前記の入力部(３２ａ)と前記の出力ロッド(３７)の前記の出力部(４８)とを接続する連結リンク(５１)と、を備える、ことを特徴とするリンク式クランプ。
請求項１から３のいずれかのリンク式クランプにおいて、
前記の出力ロッド(３７)の前記の入力部(３８)に形成された凸状球面(３９)に、前記ピストン(１０)の前記の出力部(４１)に形成された凹状球面(４２)を上側から球面接当させた、ことを特徴とするリンク式クランプ。
請求項１から４のいずれかのリンク式クランプにおいて、
前記ピストン(１０)の上端部の上側に、前記の出力ロッド(３７)が挿入されると共に前記の遊動隙間(３６)を覆う環状カバー部材(４５)を、上記ピストン(１０)に対して半径方向へ移動可能に装着し、その環状カバー部材(４５)を半径方向の内方へ案内するガイド部(５５)を前記の支持部材(１４)に設け、上記の出力ロッド(３７)が上向きにリリース移動されたときに、上記ガイド部(５５)が上記の環状カバー部材(４５)を介して上記の出力ロッド(３７)を上記ピストン(１０)の軸心(Ａ１)とほぼ同心の位置へ復帰させるように構成した、ことを特徴とするリンク式クランプ。
請求項１から５のいずれかのリンク式クランプにおいて、
前記の把持リンク(３２)の上寄り部の内方側に把持部(５８)を上下方向へ揺動可能に支持し、その把持部(５８)を上方揺動位置へ付勢する弾性体(６２)を設けた、ことを特徴とするリンク式クランプ。