JP2015123577A - リンク式クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランピングシステムの占有面積を小さくできるリンク式クランプ装置を提供する。【解決手段】 ハウジング（２）に出力ロッド（６）を上下移動可能に挿入する。その出力ロッド（６）の左側の位置で前記ハウジング（２）から枢支部（２２）を上方へ突出させる。前記出力ロッド（６）の上端部にクランプアーム（１８）の下端部（１８ａ）を上下揺動可能に連結すると共に、ワーク（Ｗ）が挿入される受入部（１８ｃ）をクランプアーム（１８）に形成する。そのクランプアーム（１８）の長手方向の途中部（１８ｂ）と前記枢支部（２２）とにリンク部材（２０）の両端部をそれぞれ揺動可能に連結する。前記クランプアーム（１８）の上端部（１８ｄ）に押圧部（２５ａ）を設ける。【選択図】図１

Description

この発明は、リンク式クランプ装置に関する。

この種のリンク式クランプ装置には、従来では、特許文献１（日本国・実公平５−２５７９２号公報）に記載されたものがある。その従来のクランプ装置を用いたクランピングシステムについて図５Ｂを参照して説明する。
ワークパレットＰの上には複数の支持部材４３が設けられる。その支持部材４３の上に、クランプ対象物としてのワークＷが置かれる。そのワークＷの外周近傍に複数のリンク式クランプ装置１ａが装着される。各クランプ装置１ａは次のように構成される。

ハウジング２に出力ロッド６を上下移動可能に挿入し、そのハウジング２の上部のうちのワークＷに近い部分から枢支部４２を上方へ突出させる。出力ロッド６の上部にクランプアーム４０の基部４０ａを上下揺動可能に支持し、そのクランプアーム４０の途中部４０ｂと、枢支部４２とをリンク部材４１の上下端にそれぞれ揺動可能に連結し、クランプアーム４０の先端部４０ｃに押圧部４４を設ける。

実公平５−２５７９２号公報

上記の従来技術は次の問題がある。
従来のリンク式クランプ装置１ａは、出力ロッド６とワークＷとの間に枢支部４２が設けられるため、出力ロッド６からワークＷまでの距離が長い。この結果、ワークパレットＰの左右方向の長さが大きくなり、クランピングシステムの占有面積が広くなる。
本発明の目的は、クランピングシステムの占有面積を小さくできるリンク式クランプ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１Ａから図２と図５Ａ、又は図３、若しくは図４に示すように、リンク式クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング２に出力ロッド６を上下移動可能に挿入する。その出力ロッド６を駆動手段Ｄによって下方へクランプ動作させる。クランプ対象物Ｗが挿入される受入部１８ｃをクランプアーム１８に形成すると共に、前記出力ロッド６の上側にクランプアーム１８を配置する。そのクランプアーム１８の一端部１８ａを前記出力ロッド６の上端部に上下揺動可能に連結すると共に、他端部１８ｄに押圧部２５ａを設ける。前記出力ロッド６を挟んで前記クランプ対象物Ｗとは反対側の位置で前記ハウジング２から枢支部２２を上方へ突出させる。前記クランプアーム１８の長手方向の途中部１８ｂと前記枢支部２２とのそれぞれにリンク部材２０を揺動可能に連結する。

本発明のリンク式クランプ装置は、前記出力ロッドを挟んでクランプ対象物とは反対側に枢支部を設けるため、前記出力ロッドからクランプ対象物までの距離が短くなる。その結果、リンク式クランプ装置を用いたクランピングシステムの占有面積を小さくできる。

本発明に係るリンク式クランプ装置には、下記（１）〜（８）の構成を加えることが好ましい。

（１） 前記クランプ対象物Ｗが載置される着座面３２を有する支持部２９が、前記ハウジング２の上部に設けられる。
この場合、支持部上に載置されたクランプ対象物をハウジングと支持部とを介して下側から確実に且つ強固に受け止めることができる。しかも、ワークパレット等の固定台に専用の支持部を設ける必要がなくなるので、その固定台を簡素且つコンパクトに構成できる。

（２） 前記押圧部２５ａが前記出力ロッド６の水平断面の上方領域に設けられる。
この場合、駆動手段によって出力ロッドを下降させる力を押圧部を介してクランプ対象物に直接的に伝えることができる。

（３） 前記押圧部２５ａが前記着座面３２の上方領域に設けられる。
この場合、押圧部によって下方へ押す力を下側の着座面で受けるため、クランプ対象物を上下方向で確実且つ強固に保持できる。

（４） 前記支持部２９が前記出力ロッド６の上方を跨いで設けられる。
この場合、リンク式クランプ装置は、そのハウジングの一部がクランプ対象物の下方領域に潜り込んだ状態で、ワークパレット等の固定台に装着される。このため、リンク式クランプ装置を用いたクランピングシステムの占有面積をさらに小さくできる。

（５） 前記支持部２９が、対面した２つの案内面３０，３０を有し、前記２つの案内面３０，３０の間にクランプ状態の前記クランプアーム１８が挿入される。
この場合、クランプ時のクランプアームが、支持部によって水平方向に支えられることが可能になるため、クランプ対象物は精度よく且つ確実に保持される。

（６） 前記着座面３２に着座確認用の圧力流体を噴出させる検出孔３３を開口させる。
この場合、支持部にクランプ対象物が搬入されて着座かつ密着したことを検出孔によって確認できる。

（７） 前記クランプアーム１８が前記着座面３２よりも低いアンクランプ位置Ｙまで揺動される。
この場合、クランプアームのアンクランプ位置が着座面よりも低くなるので、クランプ対象物を水平方向へ取り出せる。

（８） 前記出力ロッド６と前記クランプアーム１８と前記リンク部材２０の各摺動部分に切粉が侵入するのを防止するカバー３５を前記クランプアーム１８に設ける。
この場合、リンク式クランプ装置の各摺動部に切粉が落下するのを防いで、動作不具合を防止できる。

図１Ａと図１Ｂは、本発明の第１実施形態を示している。図１Ａは、リンク式クランプ装置のクランプ状態を示す一部切欠き立面図である。図１Ｂは、図１Ａの左側面図である。 図２は、図１Ａのリンク式クランプ装置のアンクランプ状態を示す立面図である。 図３は、本発明の第２実施形態を示し、図２に類似する図である。 図４は、本発明の第３実施形態を示し、図１Ａに類似する図である。 図５Ａは、図１のリンク式クランプ装置を用いたクランピングシステムの立面図である。図５Ｂは、従来技術を示し、図５Ａに類似する図である。

図１Ａから図２及び図５Ａは、本発明の第１実施形態を示している。
まず、本発明のリンク式クランプ装置１の構造を図１Ａ及び図１Ｂで説明する。

ワークパレットＰの装着孔Ｈにリンク式クランプ装置１のハウジング２が装着される。そのハウジング２の内部にシリンダ孔３が形成される。そのシリンダ孔３に下封止部材４を介してピストン５が上下移動可能に保密状に挿入される。そのピストン５から出力ロッド６が上向きに突出される。その出力ロッド６は上封止部材７を介して前記ハウジング２の上壁２ａに保密状に挿入される。前記ピストン５の下方に形成されたリリース室１１が、第１給排路１２を経て第１給排口（図示せず）に連通される。また、前記ピストン５の上方に形成されたロック室１３が第２給排路１４を経て第２給排口（図示せず）に連通される。
上記のピストン５とリリース室１１とロック室１３とが、駆動手段としての油圧シリンダＤを構成している。

上記の出力ロッド６の上端部に、クランプアーム１８の長手方向の下端部（一端部）１８ａを第１ピン１９によって垂直面内で上下揺動自在に連結する。そのクランプアーム１８に、ワーク（クランプ対象物）Ｗが挿入される受入部１８ｃを形成する。上記クランプアーム１８の長手方向の途中部１８ｂに、リンク部材２０の右部を第２ピン２１によって揺動自在に連結する。また、前記出力ロッド６の左側で前記ハウジング２の上壁２ａから枢支部２２が上方に突出される。その枢支部２２の上端部に、前記リンク部材２０の左部を第３ピン２３によって揺動自在に連結する。

そのクランプアーム１８の上端部（他端部）１８ｄに形成されたメネジ孔２４に押しボルト２５を螺合する。その押しボルト２５の上部にはロックナット２６が取り付けられる。その押しボルト２５の下端部にワークＷと当接する押圧部２５ａが形成される。
この場合、押しボルト２５の突出長さを調節することによって厚さの異なるワークＷを適切にクランプできる。また、押圧部２５ａの下面は球面状に形成される。これにより、前記ワークＷの厚みが異なることによって前記クランプアーム１８の揺動角度に差が生じる場合でも、前記押圧部２５ａによって押圧方向を下向きにできる。

ハウジング２の上部に逆Ｕ字状の支持部２９が前記出力ロッド６を跨いで取り付けられる。その支持部２９は、対面した２つの側壁２９ａ，２９ａと上壁２９ｂとを有し、上壁２９ｂの上面に、ワークＷを載置するための着座面３２を設ける。その上壁２９ｂには、クランプアーム１８の横幅よりわずかに大きく形成された案内面３０，３０が形成される。クランプ状態の前記クランプアーム１８の両側部が案内面３０，３０に挿入される。これにより、上記のクランプアーム１８が２つの案内面３０，３０によって精度よく案内される。
なお、この実施形態では、前記支持部２９の側壁２９ａ，２９ａの下部がボルト２８，２８によってハウジング２の上壁２ａにネジ止めされる。

上記の支持部２９の上面に形成された着座面３２に、着座検出用の検出孔３３が開口される。その検出孔３３は、前記支持部２９内に形成されたエア供給路３４を経て圧縮空気供給口（図示せず）へ連通される。ワークＷによって検出孔３３が塞がれた状態で着座検出用の加圧エアを供給すると、その検出圧力が上昇するので、圧力スイッチ等のセンサ（図示せず）によって着座状態を確認できる。

上記のクランプアーム１８の受入部１８ｃ近傍の両側部に、カバー３５が取り付けられる。この場合、リンク式クランプ装置１の各摺動部に切粉が落下するのを防いで、動作不具合を防止できる。

上記のリンク式クランプ装置は次のように作動する。
図２のアンクランプ状態では、前記ロック室１３から圧油が排出されており、且つ前記リリース室１１に圧油が供給され、前記ピストン５は上限位置にある。
図２のアンクランプ状態から図１Ａのクランプ状態へロック駆動するときには、前記リリース室１１から圧油が排出されると共に、前記ロック室１３に圧油が供給されて、出力ロッド６は図２の上限位置から図１Ａの下降位置へ下降する。これと同時に、リンク部材２０が第３ピン２３を中心として時計回りに揺動されると共に、クランプアーム１８は、図２のアンクランプ位置Ｙから図１Ａのクランプ位置Ｘへ時計回りに揺動する。
この結果、クランプアーム１８の押圧部２５ａは、ワークＷと当接してクランプする。この実施形態では、上記押圧部２５ａとワークＷとが当接する位置は、前記出力ロッド６の最大直径の水平断面の上方領域であり、且つ前記支持部２９の着座面３２の上方領域である。

また、図１Ａのクランプ状態から図２のアンクランプ状態へリリース駆動するときには、前記ロック室１３から圧油が排出され、前記リリース室１１に圧油が供給され、前記ピストン５と出力ロッド６は下降位置から上限位置まで上昇される。この結果、クランプアーム１８が図１Ａのクランプ位置Ｘから図２のアンクランプ位置Ｙへ反時計回りに揺動されるとともに、リンク部材２０が第３ピン２３を中心として反時計回りに揺動される。その後、アンクランプ状態のワークＷは、図２の白抜き矢印方向へ上向きに搬出される。
なお、図２の１点鎖線図に示す軌道は、前記押圧部２５ａが描く軌道であり、前記第１ピン１９を中心にクランプアーム１８が揺動した角度は約２０度〜４０度である。

上記の実施形態の長所を、本発明を用いた図５Ａのクランピングシステムと従来技術を用いた図５Ｂのクランピングシステムとを比較して説明する。
図５Ａと図５Ｂにおいて、各ワークＷの横幅と奥行と高さは同じである。また、図５Ａと図５Ｂの各リンク式クランプ装置１，１ａのハウジング２も同じ大きさである。
ここで、図５Ａに示すように本発明のリンク式クランプ装置１を用いたクランピングシステムの横幅は、Ｌ１である。これに対して、従来のリンク式クランプ装置１ａを用いたクランピングシステムの横幅はＬ４＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３である。従って、図５Ａのクランピングシステムは、図５Ｂのクランピングシステムよりも［Ｌ２＋Ｌ３］だけ横幅が小さい。よって、図５Ａ（及び図１Ａ）の本発明のリンク式クランプ装置１を用いたクランピングシステムは、図５Ｂの従来のリンク式クランプ装置１ａを用いたクランピングシステムと比べると占有面積が大幅に小さい。

図３と図４とは、本発明の第２実施形態と第３実施形態とを示し、上記の第１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３の第２実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。
第２実施形態のリンク式クランプ装置１では、上記の第１実施形態に比べて、油圧シリンダＤのストロークが長く、前記支持部２９も高い。このため、第２実施形態のクランプアーム１８では、クランプ位置Ｘからアンクランプ位置Ｙへ揺動するときの揺動角度が上記の第１実施形態に比べて大きくなる。

上記のクランプアーム１８は、図３の一点鎖線図で示すクランプ位置Ｘから実線図で示すアンクランプ位置Ｙへ第１ピン１９を中心に８０度〜１００度揺動される。その後、アンクランプ状態のワークＷは、図３の白抜き矢印方向へ水平に搬出される。

上記の第２実施形態は次の長所を奏する。
アンクランプ位置Ｙのクランプアーム１８が着座面３２よりも下方となるので、ワークＷを水平方向と上方のいずれの方向へも移動可能である。

図４の第３実施形態が上記の第１実施形態及び第２実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１実施形態では、押圧部２５ａと着座面３２が出力ロッド６の水平断面の上方領域に配置されるのに対して、第３実施形態では、押圧部２５ａと着座面３２とが出力ロッド６の右側に距離Ｓだけ平行移動した位置に配置される。

なお、クランプアーム１８は、クランプ位置Ｘからアンクランプ位置へ後退するときには、第２実施形態と同様に約８０度〜１００°揺動される。

上記の第３実施形態は次の長所を奏する。
アンクランプ状態のクランプアーム１８は、着座面３２よりも下方となるので、支持部２９上のワークＷを水平面方向と上方のいずれの方向へも移動できる。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
ワークＷの外周形状は、矩形上のものに換えて円形状や楕円状であってもよい。
上記枢支部２２は、ハウジング２と一体に形成することに換えて別体に設けてもよい。
上記のクランプアーム１８の揺動角度は、例示した角度に限られず、駆動手段Ｄのストロークや支持部２９の高さやリンク部材２０の軸間距離等を変更することで所望する角度に換えてもよい。
また、上記の駆動手段Ｄは、例示の油圧シリンダに換えて、空圧シリンダや電動アクチュエータであってもよい。
上記の駆動手段Ｄは、複動式のシリンダに換えて単動式のシリンダであってもよい。具体的には、ロック室１３にクランプばねを装着する場合と、リリース室１１に復帰ばねを装着する場合とが考えられる。
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。

Ｗ：クランプ対象物（ワーク）、Ｄ：油圧シリンダ（駆動手段）、１：リンク式クランプ装置、２：ハウジング、５：ピストン、６：出力ロッド、１８：クランプアーム、１８ａ：下端部（一端部）、１８ｂ：途中部、１８ｃ：受入部、１８ｄ：上端部（他端部）、２０：リンク部材、２２：枢支部、２５ａ：押圧部、２９：支持部、３０：案内面、３２：着座面、３３：検出孔、３５：カバー。

Claims (9)

1. ハウジング（２）に上下移動可能に挿入される出力ロッド（６）と、
   その出力ロッド（６）を下方へクランプ動作させる駆動手段（Ｄ）と、
   クランプ対象物（Ｗ）が挿入される受入部（１８ｃ）が形成されると共に、前記出力ロッド（６）の上側に配置されるクランプアーム（１８）であって、そのクランプアーム（１８）の一端部（１８ａ）が前記出力ロッド（６）の上端部に上下揺動可能に連結されると共に、他端部（１８ｄ）に押圧部（２５ａ）が設けられるクランプアーム（１８）と、
   前記出力ロッド（６）を挟んで前記クランプ対象物（Ｗ）とは反対側の位置で前記ハウジング（２）から上方へ突出される枢支部（２２）と、
   前記クランプアーム（１８）の長手方向の途中部（１８ｂ）と前記枢支部（２２）とのそれぞれに揺動可能に連結されるリンク部材（２０）と、
   を備える、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
2. 請求項１のリンク式クランプ装置において、
   前記クランプ対象物（Ｗ）が載置される着座面（３２）を有する支持部（２９）が、前記ハウジング（２）の上部に設けられる、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
3. 請求項１又は２のリンク式クランプ装置において、
   前記押圧部（２５ａ）が前記出力ロッド（６）の水平断面の上方領域に設けられる、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
4. 請求項２又は３のリンク式クランプ装置において、
   前記押圧部（２５ａ）が前記着座面（３２）の上方領域に設けられる、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
5. 請求項２から４のいずれかのリンク式クランプ装置において、
   前記支持部（２９）が前記出力ロッド（６）の上方を跨いで設けられる、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
6. 請求項５のリンク式クランプ装置において、
   前記支持部（２９）が、対面した２つの案内面（３０）（３０）を有し、
   前記２つの案内面（３０）（３０）の間にクランプ状態の前記クランプアーム（１８）が挿入される、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
7. 請求項２から６のいずれかのリンク式クランプ装置において、
   前記着座面（３２）に着座確認用の圧力流体を噴出させる検出孔（３３）を開口させる、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
8. 請求項２から７のいずれかのリンク式クランプ装置において、
   前記クランプアーム（１８）が前記着座面（３２）よりも低いアンクランプ位置（Ｙ）まで揺動される、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
9. 請求項１から８のいずれかのリンク式クランプ装置において、
   前記出力ロッド（６）と前記クランプアーム（１８）と前記リンク部材（２０）の各摺動部分に切粉が侵入するのを防止するカバー（３５）を前記クランプアーム（１８）に設ける、
   ことを特徴とするリンク式クランプ装置。

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