JP2014144501A

JP2014144501A - クランプ装置

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Publication number: JP2014144501A
Application number: JP2013013658A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Fukui; 千明福井; Kazuyoshi Takahashi; 一義高橋; Hideki Sasaki; 佐々木　　秀樹
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2033-01-28
Also published as: WO2014115444A1; BR112015017932B1; DE112013006306B4; JP5900857B2; US20150343608A1; MX2015009670A; CN104955616A; DE112013006306T5; MX361976B; US10011004B2; BR112015017932A2; CN104955616B

Abstract

【課題】クランプ装置を大型化させることなく所望のクランプ力が得られると共に、省エネルギー化を図ることでランニングコストの低減を図る。
【解決手段】クランプ装置１０を構成する駆動力伝達機構２０は、第１及び第２ピストンロッド４６、４８の端部に回動自在に軸支された第１リンクアーム７４ａ、７４ｂと、該第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの端部と第１及び第２クランプアーム１４、１６の一端部とを接続する第２リンクアーム７６ａ、７６ｂとを備える。また、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの一端部に設けられた第１ローラ７８が、第１ガイド体８４のガイド溝８４ａに沿って水平方向に案内され、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂ及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂの他端部に設けられた第２ローラ８０が、第２ガイド体８８のガイド溝８８ａに沿って鉛直方向に案内される。
【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クランプ装置に関する。

従来から、例えば、自動車の自動組立ラインにおいて、成形されたフレームを重ね合わせた状態でクランプ装置によってクランプを行い、前記フレーム同士を溶接する組立工程が行われている。

このようなクランプ装置としては、特許文献１に開示されているように、左右に一対で設けられピンで軸支されたクランプアームと、該クランプアームを回動させる駆動力を発生させるエアシリンダとを備え、前記エアシリンダへ圧力流体を供給することで、その駆動力がピストンロッドの端部に接続されたベースを介してクランプアームへと伝達され、該クランプアームがピンを介してそれぞれ回動することにより、該クランプアームの先端部が開閉動作してフレーム等のワークが左右から把持される。

特許第４９５０１２３号公報

しかしながら、上述したようなエアシリンダを駆動部として駆動するクランプ装置では、ワークに対して大きなクランプ力を発生させる場合には、大型のエアシリンダを採用する必要があり、装置の大型化を招くと共に、前記エアシリンダを駆動させるための圧力流体の消費量が増加し、それに伴って、ランニングコストが増加してしまうという問題が生じる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、装置を大型化させることなく所望のクランプ力が得られると共に、省エネルギー化を図ることでランニングコストの低減を図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。

前記の目的を達成するために、本発明は、一組のクランプアームを回動させることで、一方のクランプアームと他方のクランプアームとの間にワークをクランプするクランプ装置において、
ボディと、
前記ボディに設けられ、圧力流体の供給作用下に軸方向に沿って変位体を変位させる駆動部と、
前記ボディに対して回動自在に支持され、互いに対向するように配置された一組のクランプアームと、
前記変位体の端部と前記クランプアームの端部とを接続し、前記駆動部の軸方向に沿った駆動力を前記クランプアームへと伝達し、該クランプアームを回動させる駆動力伝達機構と、
を備え、
前記駆動力伝達機構は、一端部に設けられた第１支持部を介して前記変位体に回動自在に支持される第１リンクアームと、前記第１リンクアームの他端部に設けられた第２支持部と前記クランプアームの端部とを接続し、前記第２支持部及び前記端部に対してそれぞれ回動自在に支持される第２リンクアームとを有したトグルリンク機構であり、前記第１支持部が前記軸方向に変位自在に設けられ、前記第２支持部が前記第１支持部の変位方向と直交方向に変位自在に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、クランプ装置を構成する駆動力伝達機構を、駆動部の変位体に第１支持部を介して回動自在に支持される第１リンクアームと、前記第１リンクアームの他端部に設けられた第２支持部と前記クランプアームの端部とを接続し、前記第２支持部及び前記端部に対してそれぞれ回動自在に支持される第２リンクアームとを有したトグルリンク機構とし、前記第１支持部を前記変位体と共に軸方向に変位自在に設け、一方、前記第２支持部を前記第１支持部の変位方向と直交方向に変位自在に設けている。

そして、駆動部の駆動作用下に変位体が変位することで、その駆動力が第１及び第２リンクアームを介してクランプアームの端部へと伝達され、該クランプアームが回動することでワークをクランプする際に、トグルリンク機構として機能する第１及び第２リンクアームによって前記駆動力が増力されてクランプアームへと伝達される。

従って、駆動部で出力される駆動力が小さくても、第１及び第２リンクアームからなりトグルリンク機構として機能する駆動力伝達機構によって駆動力を増力して伝達することで、駆動部を大型化させることなく所望のクランプ力が得られ、しかも、駆動部における圧力流体の消費量を抑制できるため省エネルギー化が可能となり、ランニングコストの低減を実現することができる。

また、第１及び第２支持部を、ボディに設けられたガイド手段によって軸方向及び直交方向に案内するとよい。

さらに、ガイド手段は、第１支持部を水平方向に案内する第１ガイド部材と、第２支持部を鉛直方向に案内する第２ガイド部材とを備え、前記第１及び第２支持部には、前記第１及び第２ガイド部材の溝部に挿入される回転ローラを設けるとよい。

さらにまた、クランプアームは、ボディに対して支軸を介して回動自在に設けられ、駆動力伝達機構の接続される一端部から前記支軸までの距離を、前記ワークを把持する把持部から前記支軸までの距離に対して長く設定するとよい。

また、駆動部は、圧力流体の供給される第１及び第２のポートを有し、内部に変位体が変位自在に設けられたシリンダ本体を備えた流体圧シリンダであり、前記変位体は、一対のピストンからなり、前記第１のポートから前記圧力流体を供給することで前記ピストン同士を互いに離間する方向へと変位させ、前記第２のポートから前記圧力流体を供給することで前記ピストン同士を互いに接近する方向へと変位させるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、一組のクランプアームを回動させワークをクランプする際、駆動力伝達機構を構成し、トグルリンク機構として機能する第１及び第２リンクアームによって駆動部の駆動力を増力してクランプアームへと伝達することができるため、小さな駆動力で所望のクランプ力を得ることが可能となり、駆動部を大型化させることなく所望のクランプ力が得られ、しかも、駆動部における圧力流体の消費量を抑制できるため省エネルギー化が図れ、それに伴って、ランニングコストの低減を実現することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るクランプ装置の全体断面図である。図１のクランプ装置における駆動力伝達機構近傍を示す拡大断面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図１のクランプ装置のアンクランプ状態を示す全体断面図である。図４のクランプ装置における駆動力伝達機構近傍を示す拡大断面図である。

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

このクランプ装置１０は、図１〜図５に示されるように、ボディ１２と、該ボディ１２に対して回動自在に軸支される一対の第１及び第２クランプアーム１４、１６と、前記ボディ１２に固定される駆動部１８と、前記駆動部１８の駆動力を前記第１及び第２クランプアーム１４、１６へと伝達する駆動力伝達機構２０とを含む。

ボディ１２は、平板状に形成され水平方向に沿って配置されるベース２２と、前記ベース２２の両側面に対してそれぞれ連結され、互いに所定間隔離間して配置された一組のプレート体２４ａ、２４ｂ（図３参照）とからなり、前記プレート体２４ａ、２４ｂは前記ベース２２に対して直交し、上方（矢印Ａ方向）に向かって所定高さで形成される。また、ベース２２は、例えば、床面等に載置され、図示しないボルト等によって固定されることにより、クランプ装置１０が固定される。

また、ボディ１２の上部には、一組のプレート体２４ａ、２４ｂの端部同士を接続するように天井部２６が設けられ、該天井部２６は、前記プレート体２４ａ、２４ｂの延在方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して直交し、且つ、ボディ１２における幅方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）の略中央部に配置される。すなわち、天井部２６は、ベース２２と略平行に設けられる。この天井部２６には、後述する第１及び第２クランプアーム１４、１６と対向する側面にそれぞれキャッチ溝２８が形成されると共に、クランプ装置１０によってワークＷを把持する際、その上面に該ワークＷが載置される。

第１及び第２クランプアーム１４、１６は、略同一形状に形成され、駆動部１８を中心として互いに対称となるように配置され、且つ、ボディ１２における一方のプレート体２４ａと他方のプレート体２４ｂとの間に設けられる。そして、第１及び第２クランプアーム１４、１６は、その長手方向に沿った略中央部に挿通され、一組のプレート体２４ａ、２４ｂによって支持されたアームピン（支軸）３０を介してそれぞれボディ１２に回動自在に支持される。

この第１及び第２クランプアーム１４、１６は、断面略Ｌ字状に形成され、ベース２２側（矢印Ｂ方向）に配置される一端部に、二股状に形成されたヨーク部３２が形成され、他端部には前記一端部側に対して略直角に折曲され、ワークＷをクランプするための把持部３４がそれぞれ形成される。

このヨーク部３２の端部には、リンクピン３６を介して後述する第２リンクアーム７６ａ、７６ｂの一端部が軸支される。

把持部３４は、例えば、断面略長方形状に形成され、互いに向かい合う把持面が該第１及び第２クランプアーム１４、１６の長手方向と略平行な鉛直面となるように形成される。

また、第１及び第２クランプアーム１４、１６には、その一端部側に対して他端部側が折曲する部位に孔部を介してアームピン３０がそれぞれ挿通される。なお、把持部３４の下方には、該把持部３４の把持面に対して突出した位置決め部３８がそれぞれ形成され、第１及び第２クランプアーム１４、１６の把持部３４が互いに接近してワークＷを把持したクランプ時において、それぞれ天井部２６のキャッチ溝２８にそれぞれ係合される。

この第１及び第２クランプアーム１４、１６において、図１に示されるように、アームピン３０から把持部３４におけるワークＷの把持中心までの第１距離Ｌ１と、前記アームピン３０からリンクピン３６までの第２距離Ｌ２とが所定の比率（長さ比）となるように形成され、前記第２距離Ｌ２が前記第１距離Ｌ１に対して大きくなるように設定される（Ｌ１＜Ｌ２）。

駆動部１８は、一組のプレート体２４ａ、２４ｂの間に配置されると共に、ベース２２に対して所定間隔離間して水平に設けられ、筒状のシリンダチューブ４０と、該シリンダチューブ４０の内部に変位自在に設けられる一対の第１及び第２ピストン４２、４４と、前記第１及び第２ピストン４２、４４にそれぞれ連結される第１及び第２ピストンロッド４６、４８と、前記シリンダチューブ４０の両端部に設けられ、該第１及び第２ピストンロッド４６、４８をそれぞれ変位自在に支持する第１及び第２ロッドカバー５０、５２とを含む流体圧シリンダである。

このシリンダチューブ４０は、その両端部が取付ブラケット５４を介して固定ボルト５６でプレート体２４ｂに固定される。そして、シリンダチューブ４０の側面には、該シリンダチューブ４０の軸方向と直交方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通した第１〜第３ポート５８、６０、６２が形成され、前記第１〜第３ポート５８、６０、６２を通じて前記シリンダチューブ４０の内部と外部とが連通する。

第１ポート（第２のポート）５８は、第１クランプアーム１４側（矢印Ｃ方向）となるシリンダチューブ４０の一端部近傍に設けられ、第２ポート（第１のポート）６０は、シリンダチューブ４０の軸方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）の中央部に設けられ、第３ポート（第２のポート）６２は、第２クランプアーム１６側（矢印Ｄ方向）となるシリンダチューブ４０の他端部近傍に設けられる。すなわち、第１〜第３ポート５８、６０、６２は、シリンダチューブ４０の軸方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿って互いに離間して設けられている。

そして、第１〜第３ポート５８、６０、６２には、それぞれ継手６４を介して図示しない圧力流体供給源に接続された配管６６が接続され、図示しない切換装置による切換作用下に第１及び第３ポート５８、６２、第２ポート６０のいずれか一方に選択的に圧力流体が供給される。なお、第１及び第３ポート５８、６２には、圧力流体が同時に供給されるように配管６６が接続される。

第１及び第２ピストン４２、４４は、例えば、円盤状に形成され、その外周面には環状溝を介してピストンパッキン６８が装着され、該ピストンパッキン６８がシリンダチューブ４０の内壁面に摺接することで、前記第１及び第２ピストン４２、４４と前記シリンダチューブ４０との間を通じた圧力流体の漏出が防止される。

そして、第１ピストン４２は、シリンダチューブ４０の軸方向に沿った中央から一端部側（矢印Ｃ方向）に配置され、第２ピストン４４が前記シリンダチューブ４０の中央から他端部側（矢印Ｄ方向）に配置される。すなわち、第１ピストン４２と第２ピストン４４は、シリンダチューブ４０の内部に並列に設けられ、且つ、前記シリンダチューブ４０の一端部及び他端部から同一距離だけ離間した位置に配置される。

第１及び第２ピストンロッド４６、４８は、その一端部が第１及び第２ピストン４２、４４の中心にそれぞれ挿通され一体的に加締められることでそれぞれ連結され、他端部は、第１及び第２ロッドカバー５０、５２を通じてシリンダチューブ４０の一端部及び他端部において外部へと突出している。換言すれば、第１ピストンロッド４６と第２ピストンロッド４８とは互いに離間する方向に向かって延在するように配置される。

第１及び第２ロッドカバー５０、５２は、シリンダチューブ４０の内部に挿入された後、該シリンダチューブ４０の内周面に係合された係止リング７０によって係止されると共に、その内周面に装着されたロッドパッキン７２が第１及び第２ピストンロッド４６、４８の外周面にそれぞれ摺接することで、前記第１及び第２ロッドカバー５０、５２と第１及び第２ピストンロッド４６、４８との間を通じた圧力流体の漏出を防止している。

駆動力伝達機構２０は、第１及び第２ピストンロッド４６、４８の他端部に軸支される第１リンクアーム７４ａ、７４ｂと、該第１リンクアーム７４ａ、７４ｂと第１及び第２クランプアーム１４、１６の一端部とをそれぞれ接続する第２リンクアーム７６ａ、７６ｂと、前記第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの一端部に軸支される第１ローラ（回転ローラ）７８と、前記第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの他端部及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂの他端部に軸支される第２ローラ（回転ローラ）８０とを含む。

第１リンクアーム７４ａ、７４ｂは、長手方向に沿って所定長さを有した板状に形成され、図３に示されるように、第１ピストンロッド４６側、第２ピストンロッド４８側にそれぞれ一対ずつ設けられる。そして、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの一端部は、第１及び第２ピストンロッド４６、４８の他端部を間に挟むように平行に設けられ、第１ローラピン（第１支持部）８２を介して回動自在に支持される。

また、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの外側には、一対の第１ローラ７８が第１ローラピン８２を介して回転自在に設けられる。この第１ローラ７８は、一組のプレート体２４ａ、２４ｂの内壁面にそれぞれ設けられた一対の第１ガイド体（ガイド手段）８４のガイド溝（溝部）８４ａに挿入され、ベース２２と平行に延在するガイド溝８４ａに沿って移動することで前記第１ローラ７８が略水平方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に案内される。すなわち、第１ローラ７８の軸支された第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの一端部は、第１ガイド体８４によるガイド作用下に略水平方向にのみ変位する。

一方、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの他端部には第２ローラピン（第２支持部）８６が設けられ、該他端部の外側に一対の第２ローラ８０が設けられ前記第２ローラピン８６によって回動自在に支持されると共に、一対の第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの間に、第２リンクアーム７６ａ、７６ｂの他端部が挿入され、第２ローラピン８６によって軸支される。

この第２ローラ８０は、一組のプレート体２４ａ、２４ｂの内壁面にそれぞれ設けられた第２ガイド体（ガイド手段）８８のガイド溝（溝部）８８ａに挿入され、ベース２２と直交する鉛直方向に延在するガイド溝８８ａに沿って移動することで前記第２ローラ８０が鉛直方向に案内される。すなわち、第２ローラ８０の軸支された第１リンクアーム７４ａ、７４ｂ及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂの他端部は、第２ガイド体８８によるガイド作用下に鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）にのみ変位する。

このように、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂは、駆動部１８を構成する第１及び第２ピストンロッド４６、４８の他端部と第２リンクアーム７６ａ、７６ｂの他端部とをそれぞれ接続し、前記第１及び第２ピストンロッド４６、４８、第２リンクアーム７６ａ、７６ｂに対して回動自在に支持され、駆動部１８からの駆動力を第２リンクアーム７６ａ、７６ｂへと伝達する。

第２リンクアーム７６ａ、７６ｂは、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂと同様に、長手方向に沿って所定長さを有した板状に形成され、一端部に軸支されるリンクピン３６と、他端部に軸支される第２ローラピン８６を介して第１リンクアーム７４ａ、７４ｂと第１及び第２クランプアーム１４、１６とをそれぞれ接続した状態で回動自在に設けられる。そして、第２リンクアーム７６ａ、７６ｂは、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂに伝達された駆動力を第１及び第２クランプアーム１４、１６へと伝達して回動させる。

本発明の実施の形態に係るクランプ装置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４に示す第１及び第２クランプアーム１４、１６の把持部３４が互いに離間したアンクランプ状態を初期位置として説明する。この初期位置においては、第１及び第３ポート５８、６２を通じてシリンダチューブ４０の内部に圧力流体が供給され、該圧力流体によって前記第１ピストン４２と前記第２ピストン４４とが互いに接近するように前記シリンダチューブ４０の中央部へそれぞれ変位している状態にある。

ここで、上述したクランプ装置１０によって把持されるワークＷについて簡単に説明する。このワークＷは、例えば、図１及び図４に示されるように、車両のフレームを構成する断面Ｕ字状の第１フレームＷ１と、該第１フレームＷ１に組み合わせられる断面Ｕ字状の第２フレームＷ２とからなる。第１フレームＷ１は、下方（矢印Ｂ方向）に向かって開口した状態で第１及び第２クランプアーム１４、１６における把持部３４の間に配置され、一方、第２フレームＷ２は、側壁が開口部側に向かって徐々に拡幅するように傾斜して形成され、該開口部が上方（矢印Ａ方向）となるように配置され、且つ、その内部に前記第１フレームＷ１が挿入された状態で天井部２６に対して載置される。

換言すれば、第１フレームＷ１に対して第２フレームＷ２が外側に配置され、該第２フレームＷ２の側壁が、第１及び第２クランプアーム１４、１６側に向かって広がるように傾斜している。

このようにワークＷがクランプ装置１０における所定位置にセットされた状態で、先ず、図示しない切換装置の切換作用下に駆動部１８の第１及び第３ポート５８、６２へと供給されていた圧力流体を第２ポート６０へと供給する。なお、この場合、第１及び第３ポート５８、６２は大気開放状態とする。

これにより、図１に示されるように、シリンダチューブ４０内に導入された圧力流体によって第１及び第２ピストン４２、４４が互いに離間する方向へと押圧され、該第１及び第２ピストン４２、４４と共に第１及び第２ピストンロッド４６、４８及び第１ローラ７８が第１及び第２クランプアーム１４、１６側へとそれぞれ変位する。

これに伴って、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの一端部が、第１ガイド体８４のガイド溝８４ａによる第１ローラ７８の案内作用下に駆動部１８から離間する方向へと押し出され、第１ローラピン８２を支点として回動することで、他端部側に軸支された第２ローラ８０が第２ガイド体８８のガイド溝８８ａに沿って下方（矢印Ｂ方向）へと移動する。そして、第２ローラ８０の下降に伴って第２リンクアーム７６ａ、７６ｂの他端部が下方（矢印Ｂ方向）へと移動することで、該第２リンクアーム７６ａ、７６ｂは、リンクピン３６を介して第１及び第２クランプアーム１４、１６の一端部を互いに離間させる方向へと押圧する。

これにより、第１及び第２クランプアーム１４、１６は、アームピン３０を支点として把持部３４が互いに接近する方向へとさらに回動し、前記把持部３４によって第２フレームＷ２の側壁が互いに接近させるように押圧され変形し、該第２フレームＷ２の側壁が第１フレームＷ１の側壁に当接し、且つ、略平行となった状態でクランプが完了したクランプ状態となる（図１参照）。

なお、この際、位置決め部３８が、ボディ１２のキャッチ溝２８にそれぞれ係合されることで、クランプ時において前記第１及び第２クランプアーム１４、１６が所定の停止位置で位置決めされると共に、前記第１及び第２クランプアーム１４、１６のさらなる回動が規制される。

また、この際、図２に示されるように、第１リンクアーム７４ａ（７４ｂ）が第１ローラピン８２の中心を通る垂線Ｓ１に対して第１クランプアーム１４（第２クランプアーム１６）側へ第１トグル角度θ１だけ傾斜しているため、駆動部１８から出力された駆動力が増力され、推力Ｔ１として第２リンクアーム７６ａ（７６ｂ）へと伝達され、該第２リンクアーム７６ａ（７６ｂ）が、第２ローラピン８６の中心を通る水平線Ｓ２に対してベース２２側（矢印Ｂ方向）へ第２トグル角度θ２だけ傾斜しているため、さらに増力された推力Ｔ２として第１クランプアーム１４（第２クランプアーム１６）の一端部へと伝達される。すなわち、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂ及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂは、駆動部１８からの駆動力を増力して第１及び第２クランプアーム１４、１６へと伝達可能なトグルリンク機構として機能し、駆動部１８で出力された駆動力を、駆動力伝達機構２０を構成する第１リンクアーム７４ａ、７４ｂ及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂによって増力させることができる。

さらに、第１及び第２クランプアーム１４、１６によってワークＷをクランプする際、図１に示されるように、第１及び第２クランプアーム１４、１６がアームピン３０を中心として一端部側の長さ（第２距離Ｌ２）が他端部側の長さ（第１距離Ｌ１）に対して長く形成されているため、駆動力伝達機構２０によって伝達された駆動力が、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との長さ比（Ｌ２/Ｌ１）の分だけ増力され、増力されたクランプ力でワークＷを把持することができる。

すなわち、駆動部１８で出力された駆動力を、駆動力伝達機構２０を構成する第１リンクアーム７４ａ、７４ｂ及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂによって増力させると共に、第１及び第２クランプアーム１４、１６によってさらに増力させ回動させることでワークＷをクランプすることができるため、所定のクランプ力を得るために駆動部１８を大型化させる必要がなく、小型の駆動部１８で略同等の前記クランプ力を得ることが可能となる。

そして、第１及び第２クランプアーム１４、１６によって第１及び第２フレームＷ１、Ｗ２がクランプされた状態で、例えば、図示しない溶接装置によって前記第１及び第２フレームＷ１、Ｗ２の側壁同士が溶接される。

一方、図１に示される第１及び第２クランプアーム１４、１６によるワークＷのクランプ状態を解除する場合には、図示しない切換装置の切換作用下に駆動部１８の第２ポート６０へと供給されていた圧力流体を再び第１及び第３ポート５８、６２へと供給する。なお、この場合、第１及び第３ポート５８、６２に対する圧力流体の供給量は同一となるように供給すると共に、第２ポート６０を大気開放状態とする。

これにより、第１及び第２ピストン４２、４４が圧力流体による押圧作用下に互いに接近する方向へと変位し、第１及び第２ピストンロッド４６、４８及び第１ローラ７８が一体的に変位する。そして、第１ローラ７８の変位に伴って第１リンクアーム７４ａ、７４ｂの一端部が駆動部１８側へと変位し、他端部に設けられた第２ローラ８０が第２ガイド体８８の案内作用下に上昇する。それに伴って、第２リンクアーム７６ａ、７６ｂが回動して第１及び第２クランプアーム１４、１６の一端部を互いに接近させるように引張することで、第１及び第２クランプアーム１４、１６は、アームピン３０を支点として把持部３４が互いに離間する方向へと回動し、図４に示されるようなワークＷのクランプが解除されたアンクランプ状態となる。

以上のように、本実施の形態では、一対の第１及び第２ピストン４２、４４を有する駆動部１８を備えたクランプ装置１０において、駆動部１８を構成する第１及び第２ピストン４２、４４の変位作用下に出力される駆動力が、駆動力伝達機構２０を介してそれぞれ第１及び第２クランプアーム１４、１６へと伝達され、ワークＷをクランプする際、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂが第１ローラピン８２を通る垂線Ｓ１に対して第１及び第２クランプアーム１４、１６側へ第１トグル角度θ１だけ傾斜し、且つ、第２リンクアーム７６ａ、７６ｂが第２ローラピン８６を通る水平線Ｓ２に対してベース２２側へ第２トグル角度θ２だけ傾斜しているため、駆動力が前記第１リンクアーム７４ａ、７４ｂ及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂによってそれぞれ増力されて第１及び第２クランプアーム１４、１６の一端部へと伝達させることが可能となる。

その結果、駆動部１８で出力される駆動力が小さくても、第１リンクアーム７４ａ、７４ｂ及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂからなる２つのトグルリンク機構を用いることで該駆動力を増力することができるため、第１及び第２クランプアーム１４、１６によって所望のクランプ力でワークＷをクランプでき、例えば、大きなクランプ力が必要とされる場合でも、出力の小さな駆動部１８（流体圧シリンダ）で対応することが可能となるため、クランプ装置１０を大型化させる必要がなく、しかも、前記駆動部１８における圧力流体の消費量を抑制できるため省エネルギー化が可能となり、ランニングコストの低減を実現できる。

また、第１及び第２クランプアーム１４、１６は、アームピン３０からリンクピン３６に接続された一端部側までの長さ（第２距離Ｌ２）が、該アームピン３０から他端部側の把持部３４までの長さ（第１距離Ｌ１）に対して長く設定されているため、長さ比（Ｌ２/Ｌ１）の分だけ前記駆動力をさらに増力させて第１及び第２クランプアーム１４、１６を回動させワークＷをクランプさせることが可能となる。その結果、上述した第１リンクアーム７４ａ、７４ｂ及び第２リンクアーム７６ａ、７６ｂからなる駆動力伝達機構２０（トグルリンク機構）のみで増力させる場合と比較し、さらに小さな駆動部１８で所望のクランプ力を得ることが可能となり、それに伴って、クランプ装置１０のさらなる小型化、さらなる省エネルギー化が可能となり、ランニングコストの低減も実現可能となる。

さらに、駆動部１８を構成するシリンダチューブ４０の第１及び第３ポート５８、６２に対して接続された配管６６に、例えば、速度調整弁等をそれぞれ接続し、第２ポート６０へ圧力流体を供給することでワークＷをクランプする際に、第１ポート５８から排気される圧力流体の排気量と、第３ポート６２から排気される圧力流体の排気量とを異ならせることにより、第１クランプアーム１４の回動速度と第２クランプアーム１６の回動速度とを変化させることができる。

例えば、第１ポート５８からの圧力流体の排気量を多く、第３ポート６２からの排気量を少なくすることで、第１クランプアーム１４の回動速度を速め、第２クランプアーム１６の回動速度を前記第１クランプアーム１４の回動速度に対して遅くすることができるため、前記第１クランプアーム１４の把持部３４のみを先行してワークＷの側壁に当接させることで位置決めを行った後、遅れて前記ワークＷへと当接する第２クランプアーム１６の把持部３４との間でワークＷをクランプする。これにより、クランプ装置１０において、ワークＷの位置決め作業を行うことなく、該ワークＷを所定の位置で確実にクランプできるため、作業効率の向上を図ることができる。

なお、本発明に係るクランプ装置は、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…クランプ装置１２…ボディ
１４…第１クランプアーム１６…第２クランプアーム
１８…駆動部２０…駆動力伝達機構
２４ａ、２４ｂ…プレート体３４…把持部
３６…リンクピン４０…シリンダチューブ
４２…第１ピストン４４…第２ピストン
５８…第１ポート６０…第２ポート
６２…第３ポート７４ａ、７４ｂ…第１リンクアーム
７６ａ、７６ｂ…第２リンクアーム７８…第１ローラ
８０…第２ローラ８４…第１ガイド体
８４ａ、８８ａ…ガイド溝８８…第２ガイド体

Claims

一組のクランプアームを回動させることで、一方のクランプアームと他方のクランプアームとの間にワークをクランプするクランプ装置において、
ボディと、
前記ボディに設けられ、圧力流体の供給作用下に軸方向に沿って変位体を変位させる駆動部と、
前記ボディに対して回動自在に支持され、互いに対向するように配置された一組のクランプアームと、
前記変位体の端部と前記クランプアームの端部とを接続し、前記駆動部の軸方向に沿った駆動力を前記クランプアームへと伝達し、該クランプアームを回動させる駆動力伝達機構と、
を備え、
前記駆動力伝達機構は、一端部に設けられた第１支持部を介して前記変位体に回動自在に支持される第１リンクアームと、前記第１リンクアームの他端部に設けられた第２支持部と前記クランプアームの端部とを接続し、前記第２支持部及び前記端部に対してそれぞれ回動自在に支持される第２リンクアームとを有したトグルリンク機構であり、前記第１支持部が前記軸方向に変位自在に設けられ、前記第２支持部が前記第１支持部の変位方向と直交方向に変位自在に設けられることを特徴とするクランプ装置。
請求項１記載のクランプ装置において、
前記第１及び第２支持部は、前記ボディに設けられたガイド手段によって前記軸方向及び直交方向に案内されることを特徴とするクランプ装置。
請求項２記載のクランプ装置において、
前記ガイド手段は、前記第１支持部を水平方向に案内する第１ガイド部材と、
前記第２支持部を鉛直方向に案内する第２ガイド部材と、
を備え、
前記第１及び第２支持部には、前記第１及び第２ガイド部材の溝部に挿入される回転ローラが設けられることを特徴とするクランプ装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
前記クランプアームは、前記ボディに対して支軸を介して回動自在に設けられ、前記駆動力伝達機構の接続される一端部から前記支軸までの距離が、前記ワークを把持する把持部から前記支軸までの距離に対して長く設定されることを特徴とするクランプ装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
前記駆動部は、圧力流体の供給される第１及び第２のポートを有し、内部に前記変位体が変位自在に設けられたシリンダ本体を備えた流体圧シリンダであり、前記変位体は、一対のピストンからなり、前記第１のポートから前記圧力流体が供給されることで前記ピストン同士が互いに離間する方向へと変位し、前記第２のポートから前記圧力流体が供給されることで前記ピストン同士が互いに接近する方向へと変位することを特徴とするクランプ装置。