JP2013154419A

JP2013154419A - 電動クランプ装置

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Publication number: JP2013154419A
Application number: JP2012015329A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Fukui; 千明福井; Noriyuki Miyazaki; 則行宮崎
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-08-15
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: TWI511825B; BR112014018440A2; JP5854220B2; KR101580208B1; RU2014130889A; US20140361478A1; BR112014018440A8; BR112014018440B1; RU2600780C2; DE112012005764B4; US10220491B2; WO2013111399A1; DE112012005764T5; CN104066551A; TW201330965A; KR20140107572A; CN104066551B

Abstract

【課題】電動クランプ装置において、簡素な構成で、非通電時においてもワークのクランプ状態を確実に維持する。
【解決手段】電動クランプ装置１０は、ボディ１２と、電気信号によって回転駆動する回転駆動部１４と、前記回転駆動部１４の駆動作用下に回転する回転体２８とを備え、前記回転体２８の外周面に形成された螺旋状のねじ溝３０にクランプアーム１６のギア歯３８が噛合されている。そして、回転駆動部１４が駆動することによって回転体２８が回転し、そのねじ溝３０に噛合されたクランプアーム１６が所定角度だけ回動し、ワークＷを把持したクランプ状態となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動組立ライン等においてワークをクランプすることが可能な電動クランプ装置に関する。

従来から、自動車の自動組立ラインにおいて、成形されたボディパネルを重ね合わせ位置決めした状態でクランプ装置によってクランプを行い、前記ボディパネル同士を溶接する組立工程が行われている。

本出願人は、特許文献１に開示されるような電動クランプ装置を提案している。この電動クランプ装置は、電動モータを備えたボディに、クランプアームが回動自在に設けられ、前記電動モータの回転駆動力が減速駆動系を介して伝達されることで、前記クランプアームが回動してワークをクランプする。

特開２００５−１６９６０４号公報

本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、簡素な構成で、非通電時においてもワークのクランプ状態を確実に維持することが可能な電動クランプ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、回動するクランプアームによってワークを把持する電動クランプ装置であって、
ボディと、
電気信号によって回転駆動する駆動部と、
前記ボディに対して回動自在に設けられるクランプアームと、
前記駆動部の回転駆動力を前記クランプアームへと伝達する伝達機構と、
を備え、
前記伝達機構は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成され前記駆動部の駆動作用下に回転する回転体と、前記クランプアームに接続され前記ねじ溝に噛合される歯部を有したギアとを有し、前記回転体が回転することで駆動力が前記ギアを介して前記クランプアームへと伝達されることを特徴とする。

本発明によれば、駆動部の駆動作用下にクランプアームを回動させてワークを把持する電動クランプ装置において、前記駆動部の回転駆動力を前記クランプアームへと伝達する伝達機構を備え、前記伝達機構が、外周面にねじ溝が形成され前記駆動部の駆動作用下に回転する回転体と、前記クランプアームに接続され前記ねじ溝に噛合される歯部を有したギアとから構成される。そして、駆動部が駆動することで回転体が回転し、その駆動力が前記ギアを介して前記クランプアームへと伝達される。

従って、駆動部に対する電気信号の入力が停止した場合でも、回転体に対するクランプアームの噛合によって該クランプアームの回動動作を規制することができるため、例えば、クランプアームによるワークのクランプ状態においても、該クランプ状態を確実に維持することができる。また、ワークのクランプ状態でクランプアームの回動動作を規制可能なロック手段を別個に設ける必要がないため、電動クランプ装置において構成の簡素化を図ることが可能となる。

また、駆動部と回転体とを同軸上に設けるとよい。

さらに、ねじ溝と歯部とによりウォームギア機構を構成するとよい。

さらにまた、回転体の軸方向に沿った端部に、弾性材料からなるダンパを設けるとよい。

またさらに、回転体の軸方向に沿った端部には、エアの供給されるエアクッション機構を備えるとよい。

また、伝達機構は、駆動部の駆動軸と回転体とを接続するカップリングを有し、前記駆動軸に接続される第１接続体と、前記回転体に接続される第２接続体とを回転方向に間隙を有した状態で接続するとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、電動クランプ装置において、駆動部の回転駆動力をクランプアームへと伝達する伝達機構を備え、前記伝達機構を、外周面にねじ溝が形成され前記駆動部の駆動作用下に回転する回転体と、前記クランプアームに形成され前記ねじ溝に噛合される歯部とから構成することにより、例えば、駆動部に対する電気信号の入力が停止した場合でも、回転体に対するクランプアームの噛合によって該クランプアームの回動動作を規制することができるため、クランプアームによるワークのクランプ状態を確実に維持することができると共に、前記クランプ状態で回動動作を規制可能なロック手段を別個に設ける必要がないため、電動クランプ装置において構成の簡素化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電動クランプ装置を示す全体構成図である。図１の電動クランプ装置においてクランプアームが所定角度だけ回動した状態を示す全体構成図である。図２の電動クランプ装置においてクランプアームがさらに回動してワークをクランプしたクランプ状態を示す全体構成図である。本発明の第２の実施の形態に係る電動クランプ装置を示す全体構成図である。図４の電動クランプ装置においてクランプアームがさらに回動してワークをクランプしたクランプ状態を示す全体構成図である。

本発明に係る電動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。

図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る電動クランプ装置を示す。

この電動クランプ装置１０は、図１〜３に示されるように、ボディ１２と、該ボディ１２の内部に設けられた回転駆動部１４と、前記ボディ１２に対して回動自在に設けられワークＷを把持可能なクランプアーム１６と、前記回転駆動部１４の駆動力を前記クランプアーム１６へと伝達する駆動力伝達機構（伝達機構）１８とを含む。

ボディ１２は、例えば、鉛直方向に長尺な断面略長方形状に形成され、その上部には側方に突出した支持部２０が設けられる。この支持部２０は、ボディ１２の側面に対して所定長さだけ水平方向に突出し、その先端上部には断面半円状の把持部２２が形成される。そして、図３に示されるように、後述するクランプアーム１６が回動したクランプ時において、該クランプアーム１６と支持部２０との間にワークＷがクランプされる。

回転駆動部１４は、例えば、インダクションモータ、ブラシレスモータ等の回転駆動源２４からなり、電気信号が入力されることで回転駆動する。この回転駆動源２４は、ボディ１２の鉛直方向に沿って設けられ、その駆動軸２６が上方となるように配置されている。

駆動力伝達機構１８は、ボディ１２の内部において回転駆動源２４の上部に設けられる回転体２８と、該回転体のねじ溝３０に噛合されるギア２９とを有し、前記回転体２８は、例えば、円柱状に形成され、その外周面に沿って螺旋状のねじ溝３０が刻設されると共に、中心に挿通されたシャフト３２を介してボディ１２に対して回転自在に支持される。この回転体２８及びシャフト３２は、回転駆動源２４と同軸上となるように配置され、前記シャフト３２の下端部がコネクタ３４を介して駆動軸２６と連結されている。なお、コネクタ３４は、シャフト３２と駆動軸２６とが同軸となるように連結すると共に、該シャフト３２と駆動軸２６とが相対的に回転することがないように連結している。

すなわち、回転駆動源２４が駆動することで駆動軸２６とシャフト３２とが一体的に回転し、同時に、回転体２８も一体的に回転する。

ギア２９は、例えば、断面半円状に形成され、その中心部が支持ピン３６を介してボディ１２に回動自在に軸支されると共に、円弧状に形成された周面には、複数のギア歯（歯部）３８が刻設される。ギア歯３８は、支持ピン３６の軸線に対して所定角度だけ傾斜して形成され、回転体２８のねじ溝３０に噛合される。

クランプアーム１６は、例えば、断面Ｌ字状に形成され、回転体２８に隣接して設けられると共に、その一端部は支持ピン３６を介してボディ１２に回転自在に軸支される。また、クランプアーム１６の他端部には、アーム部４０を介して一端部側に対して略直角に折曲された突部４２が形成される。

そして、回転体２８が回転することにより噛合されたクランプアーム１６が支持ピン３６を中心として所定角度だけ回動し、所定角度回動したクランプ状態において、前記突部４２が支持部２０の把持部２２と対峙する。すなわち、回転体２８のねじ溝３０とクランプアーム１６のギア歯３８とは、ウォームギア機構として機能する。

本発明の第１の実施の形態に係る電動クランプ装置１０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。なお、以下の説明においては、図１に示すクランプアーム１６のアーム部４０が、鉛直上方に位置したアンクランプ状態を初期位置とし、ボディ１２の支持部２０の上方に薄板状のワークＷが載置された状態とする。

先ず、図１に示される電動クランプ装置１０の初期位置において、図示しないコントローラから回転駆動部１４の回転駆動源２４に対して電気信号が入力されることにより、前記回転駆動源２４の駆動軸２６が回転し、それに伴って、コネクタ３４及びシャフト３２を介して回転体２８が回転する。

そして、回転体２８が回転することにより、図２に示されるように該回転体２８のねじ溝３０に噛合されたギア２９が支持ピン３６を支点として時計回りに回動し、前記ギア２９と共にクランプアーム１６が回動することで突部４２が支持部２０に接近していく。

さらに回転駆動部１４が駆動することにより、回転体２８がさらに回転し、それに伴って、図３に示されるように、ギア２９及びクランプアーム１６が回動することで突部４２がワークＷに当接し、前記突部４２と支持部２０との間でワークＷがクランプされたクランプ状態となる。

また、上述したワークＷのクランプ状態において、図示しないコントローラから回転駆動部１４への電気信号の入力を停止することにより、回転体２８のねじ溝３０とギア２９のギア歯３８との噛合によって該クランプアーム１６の回動動作の規制されたロック状態となる。そのため、クランプアーム１６の回動動作を規制するロック手段を別個に設けることなく、前記クランプアーム１６によるワークＷのクランプ状態を維持することが可能である。

以上のように、第１の実施の形態では、例えば、回転駆動部１４に対する電気信号の入力が停止した場合でも、回転体２８に対するギア２９の噛合によって該クランプアーム１６の回動動作を規制することが可能となる。その結果、ワークＷのクランプ状態において、そのクランプ状態を確実に維持することができる。

また、駆動力伝達機構１８に、ウォームギア機構を用いることにより、ワークＷのクランプ状態で規制可能なロック手段を別個に設ける必要がないため、該ロック手段を設ける場合と比較し、電動クランプ装置１０において構成の簡素化を図ることができる。

また、電気信号によって駆動する回転駆動部１４の駆動力によってクランプアーム１６を回動動作させているため、該クランプアーム１６を高精度に動作させることが可能となり、ワークＷのクランプ動作を高精度に行うことができる。

次に、第２の実施の形態に係る電動クランプ装置５０を図４及び図５に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る電動クランプ装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施の形態に係る電動クランプ装置５０では、回転体２８の上部及び下部に一対の第１及び第２ダンパ５２、５４を備えると共に、前記回転体２８のシャフト３２と回転駆動部１４とが回転方向に若干の間隙を有したカップリング機構５６によって接続される点で、第１の実施の形態に係る電動クランプ装置１０と相違している。

この電動クランプ装置５０は、図４及び図５に示されるように、回転体２８の軸方向に沿った上部に環状の第１ダンパ５２が設けられると共に、前記回転体２８の軸方向に沿った下部に環状の第２ダンパ５４が設けられる。この第１及び第２ダンパ５２、５４は、例えば、弾性を有するゴムや樹脂製材料から形成され、前記回転体２８に対して当接して一体的に回転する。なお、この第１及び第２ダンパ５２、５４を設ける代わりに、例えば、該第１及び第２ダンパ５２、５４が設けられる部位に密閉空間を設けてエアを供給することで回転体２８を軸方向に付勢可能なエアクッション機構を設けるようにしてもよい。

一方、回転駆動部１４の駆動軸２６には、カップリング機構５６を構成する第１接続部材５８が接続され、該第１接続部材５８は、回転体２８側に向かって突出した凸部６０を備える。また、回転体２８に挿通されたシャフト３２の下端部には、カップリング機構５６を構成する第２接続部材６２が接続され、前記第２接続部材６２の中央部には、所定深さで窪んで前記凸部６０の挿入される凹部６４が形成される。この凸部６０及び凹部６４は、例えば、断面長方形状に形成されると共に、前記凹部６４と凸部６０との間には所定間隔の間隙Ｃが設けられている。

そして、回転駆動部１４の回転駆動力は、第１接続部材５８の凸部６０が第２接続部材６２の凹部６４において内壁面に当接することで伝達され、シャフト３２を介して回転体２８へと伝達される。

例えば、上述したようなウォーム機構を用いた電動クランプ装置５０では、例えば、回転駆動部１４の駆動作用下にクランプアーム１６を回動させ、図５に示されるようなワークＷをクランプしたクランプ状態とした際、回転体２８とギア２９との噛合によって該クランプ状態を維持することが可能であるが、前記クランプ状態を解除してアンクランプ状態とする際、前記回転体２８のねじ溝３０とギア２９のギア歯３８との噛合が強すぎて解除するのが困難なことがある。

このような場合でも、第２の実施の形態に係る電動クランプ装置５０では、クランプ状態から回転駆動部１４の駆動方向を逆転させた際、第１接続部材５８の凸部６０が第２接続部材６２の凹部６４内に設けられた間隙Ｃ内で回動し、接触した際に前記第２接続部材６２を強い力で押圧することができる。これにより、ギア２９と回転体２８との強い噛合状態を解除する方向に該回転体２８を回動させることができる。

また同時に、クランプアーム１６によるクランプ時において、ギア２９が時計回りで回動しているため、該ギア２９に噛合される回転体２８には上方への力が付勢され、第１ダンパ５２を押し潰すように押圧力が付与されるが、前記第１ダンパ５２の弾発力によって前記回転体２８を下方へと押し戻すように押圧力を付勢することにより、前記ギア２９と回転体２８とのロック状態を緩和させることができる。

すなわち、回転体２８の上部及び下部に第１及び第２ダンパ５２、５４を設けると共に、カップリング機構５６によって回転駆動部１４に接続された第１接続部材５８と回転体２８に接続された第２接続部材６２との間に間隙Ｃを設けることで、クランプアーム１６によるクランプ状態を容易且つ確実に解除することが可能となる。

また、第２ダンパ５４は、図４に示されるクランプアーム１６のアンクランプ状態から回動させる際、下方に向かって押圧された回転体２８を上方へと押圧する目的で設けられ、前記第２ダンパ５４の弾発力によってギア２９と回転体２８との回動ロック状態を緩和させることができる。

さらに、上述した第１及び第２ダンパ５２、５４と、カップリング機構５６は、両者を設けるようにしてもよいし、いずれか一方のみを設けるようにしてもよい。

なお、本発明に係る電動クランプ装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、５０…電動クランプ装置１２…ボディ
１４…回転駆動部１６…クランプアーム
１８…駆動力伝達機構２０…支持部
２４…回転駆動源２８…回転体
３０…ねじ溝３４…コネクタ
３８…ギア歯４０…アーム部
４２…突部５２…第１ダンパ
５４…第２ダンパ５６…カップリング機構
５８…第１接続部材６０…凸部
６２…第２接続部材６４…凹部

Claims

回動するクランプアームによってワークを把持する電動クランプ装置であって、
ボディと、
電気信号によって回転駆動する駆動部と、
前記ボディに対して回動自在に設けられるクランプアームと、
前記駆動部の回転駆動力を前記クランプアームへと伝達する伝達機構と、
を備え、
前記伝達機構は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成され前記駆動部の駆動作用下に回転する回転体と、前記クランプアームに接続され前記ねじ溝に噛合される歯部を有したギアとを有し、前記回転体が回転することで駆動力が前記ギアを介して前記クランプアームへと伝達されることを特徴とする電動クランプ装置。
請求項１記載の電動クランプ装置において、
前記駆動部と前記回転体とが同軸上に設けられることを特徴とする電動クランプ装置。
請求項１又は２記載の電動クランプ装置において、
前記ねじ溝と前記歯部とによりウォームギア機構が構成されることを特徴とする電動クランプ装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動クランプ装置において、
前記回転体の軸方向に沿った端部には、弾性材料からなるダンパが設けられることを特徴とする電動クランプ装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動クランプ装置において、
前記回転体の軸方向に沿った端部には、エアの供給されるエアクッション機構を備えることを特徴とする電動クランプ装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動クランプ装置において、
前記伝達機構は、前記駆動部の駆動軸と前記回転体とを接続するカップリングを有し、前記駆動軸に接続される第１接続体と、前記回転体に接続される第２接続体とが回転方向に間隙を有した状態で接続されることを特徴とする電動クランプ装置。