JP2020071179A - クランプ装置及びバランス計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ装置の設置スペースを小さくする。【解決手段】回転体を対向して把持する爪部と、前記爪部を前記回転体の径方向に向けて移動させる移動機構とを備え、前記移動機構は、前記回転体の軸方向へと移動するロッドと、前記ロッドにより移動されると共に前記爪部を前記回転体の軸方向及び径方向へと移動させるリンク機構とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、クランプ装置及びバランス計測装置に関するものである。

例えば、特許文献１には、ターボチャージャにおいて高速バランスの検査を実施する際に、ターボチャージャを固定するための取付冶具が記載されている。このような取付冶具は、ターボチャージャのベアリングハウジングに対して設けられており、第１クランプアームと第２クランプアームとによりベアリングハウジングを把持することで固定している。また、第１クランプアーム及び第２クランプアームは、連結ピンにより開閉可能に連結されている。

特開２００９−２４３９５７号公報

しかしながら、このような取付冶具（クランプ装置）は、第１クランプアーム及び第２クランプアームのそれぞれが連結ピンを支点として回転するため、取付冶具の周囲において第１クランプアーム及び第２クランプアームが回転可能な空間を確保する必要がある。したがって、取付冶具の設置時には、取付冶具本体以上に広い空間が必要とされる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、クランプ装置の設置スペースを小さくすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためのクランプ装置に係る第１の手段として、回転体を対向して把持する爪部と、前記爪部を前記回転体の径方向に向けて移動させる移動機構とを備える、という構成を採用する。

クランプ装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、前記移動機構は、前記回転体の軸方向に向けて移動させる、という構成を採用する。

クランプ装置に係る第３の手段として、上記第２の手段において、前記移動機構は、前記回転体の軸方向へと移動するロッドと、前記ロッドにより移動されると共に前記爪部を前記回転体の軸方向及び径方向へと移動させるリンク機構とを備える、という構成を採用する。

クランプ装置に係る第４の手段として、上記第３の手段において、前記リンク機構は、
一端が前記ロッドに回転可能に連結された第１リンクと、前記第１リンクの他端が回転可能に連結されると共に、一端が回転可能に支持され、他端が前記爪部に回転可能に連結された第２リンクとを備える、という構成を採用する。

クランプ装置に係る第５の手段として、上記第４の手段において、前記リンク機構は、一端が回転可能に支持されると共に、他端が前記爪部の端部と回転可能に連結された接続部材を備え、前記接続部材の前記一端から前記第２リンクの前記一端までの距離と、前記接続部材の前記他端から前記第２リンクの前記他端までの距離との比率が、１：２から２：１の範囲であり、前記接続部材の前記一端から前記他端までの距離と、前記第２リンクの前記一端から前記他端までの距離との比率が、１：２から２：１の範囲である、という構成を採用する。

クランプ装置に係る第６の手段として、上記第１〜５のいずれかの手段において、前記爪部は、前記回転体と接触する先端部に切欠が形成される、という構成を採用する。

バランス計測装置に係る第１の手段として、請求項１〜６のいずれか一項に記載のクランプ装置を備える、という構成を採用する。

本発明によれば、爪部が回転体の径方向に沿って移動する。このため、爪部は、回転運動等の動作を行わず、必要最低限の動作で回転体を把持することができる。したがって、クランプ装置の周囲に必要となる爪部を移動させるためのスペースを小さくすることができ、クランプ装置の設置スペースを小さくすることが可能である。

本発明の一実施形態におけるバランス修正装置の機能を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置の全体を示す模式図であり、（ａ）がクランプ時の側面図であり、（ｂ）がフリー時の側面図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置の爪部の動きを示す図であり、（ａ）がフリー時の図であり、（ｂ）がクランプ時の図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置の変形例を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るバランス計測装置の一実施形態として、バランス修正装置について説明する。

本実施形態に係るバランス修正装置１は、回転軸とインペラと軸受を備える不図示の回転体を回転させ、そのバランスを修正する装置である。バランス修正装置１は、図１に示すように、振動計測部２と、修正加工部３と、位置決め部４とを備えている。

振動計測部２は、クランプ装置２ａと、振動計測センサ２ｂと有している。
クランプ装置２ａについては、後述する。振動計測部２は、回転体に設けられた識別子を検出することにより回転体の振動及び回転数を計測する。

修正加工部３は、回転体を加工する装置であり、例えばバランス修正装置１の支持部に対して移動可能に固定されている。このような修正加工部３は、例えば、作業者により操作される。

位置決め部４は、回転体の回転軸を固定する回転軸固定部４ａと、割出ハンドル４ｂとを備えている。回転軸固定部４ａは、不図示の爪を複数有しており、回転体の回転軸を爪により把持することで回転軸を固定する。割出ハンドル４ｂは、作業者により操作可能とされる回転ハンドルであり、操作されることにより、回転軸固定部４ａを回転させる。

このようなバランス修正装置１は、バランス計測時において、クランプ装置２ａにより回転体の軸受ハウジングＨ（図３参照）を保持した状態で回転体を回転させ、振動計測センサ２ｂにより回転体の振動及び回転数を取得する。
そして、バランス修正時においては、位置決め部４において回転体の回転軸を把持した状態で固定し、作業者により修正加工部３が操作され、バランス計測時においてアンバランスが検出された部位において、回転体の加工が実施される。

続いて、本実施形態に係るクランプ装置２ａについて、図２を参照して説明する。なお、クランプ装置２ａの設置姿勢が限定されるものではないが、以下の説明においては、便宜上図２（ａ）の上側をクランプ装置２ａの上側、図２（ａ）の下側をクランプ装置２ａの下側として説明する。

クランプ装置２ａは、図２（ａ）に示す爪駆動部Ａを二個一対にて駆動させることにより、回転体の軸受ハウジングＨ（図３参照）を保持する装置である。爪駆動部Ａは、スプリング保持部２ｃと、ロッド２ｅと、第１リンク２ｆと、第２リンク２ｇと、接続部２ｈ（接続部材）と、６つのジョイント２ｉと爪部２ｊと、不図示のスプリングとを備えている。また、スプリング保持部２ｃ、スプリング、ロッド２ｅ、第１リンク２ｆ、第２リンク２ｇ、接続部２ｈ及び６つのジョイント２ｉは、本発明における移動機構に相当する。また、本実施形態に係るクランプ装置２ａは、移動機構として、ロッド２ｅ、第１リンク２ｆ、第２リンク２ｇ、接続部２ｈ及び６つのジョイント２ｉが組み合わされることにより、リンク機構を構成している。

スプリング保持部２ｃは、略円筒形とされ、内部にスプリングを収容している。また、スプリング保持部２ｃは、上端部において内部が一部縮径されておりスプリングの一端が上記縮径部に当接した状態とされる。スプリングは、螺旋形に巻回された所謂弦巻ばねであり、フリー状態（すなわち、軸受ハウジングＨを把持していない状態）において伸長状態でスプリング保持部２ｃに収容されている。このようなスプリングは、クランプ時にロッド２ｅを下方向へと付勢している。

ロッド２ｅは、スプリングの内側に収容される長尺状部材である。ロッド２ｅは、下端部に拡径部が設けられており、スプリングの下端が当接した状態とされる。このようなロッド２ｅは、スプリング保持部２ｃの内部において上下動可能とされ、不図示の駆動装置（例えば油圧ポンプ）により上下動されることにより、スプリングを圧縮する。

第１リンク２ｆは、細長形状の板部材である。第１リンク２ｆは、一端がロッド２ｅの上端部に回転可能なジョイント２ｉにより連結されている。また、第１リンク２ｆは、他端が第２リンク２ｇの中央部に回転可能なジョイント２ｉにより連結されている。このような第１リンク２ｆは、フリー状態において、図２（ｂ）に示すように、ロッド２ｅ側の端部が下方に傾いた姿勢で保持されており、図２（ａ）に示すように、ロッド２ｅが上方へと移動するに伴って、図２（ａ）における水平方向に沿う姿勢となる。

第２リンク２ｇは、第１リンク２ｆと同様に細長形状の板部材である。第２リンク２ｇは、一端がスプリング保持部２ｃに対して回転可能なジョイント２ｉにより連結され、他端が爪部２ｊの中央部に対して回転可能なジョイント２ｉにより連結されている。また、第２リンク２ｇは、中央部、すなわち両端の中間点近傍において、第１リンク２ｆの端部と連結されている。このような第２リンク２ｇは、フリー状態において、図２（ｂ）における垂直状態から第１リンク２ｆが設けられる側に傾斜した姿勢で保持されており、図２（ａ）に示すように、第１リンク２ｆの移動に伴って垂直状態となる。

接続部２ｈは、略Ｌ字状の板部材である。接続部２ｈは、一端がスプリング保持部２ｃに対して回転可能なジョイント２ｉにより連結され、他端が爪部２ｊに対して回転可能なジョイント２ｉにより連結されている。このような接続部２ｈは、爪部２ｊが回転体径方向Ｘ及び回転体軸方向Ｙに対して移動することに伴って回転しつつ、爪部２ｊをスプリング保持部２ｃに対して接続する。

爪部２ｊは、図３に示すように、細長形状の部材である。爪部２ｊは、回転体と接触する側の先端に切欠部Ｋを有しており、これによって先細形状とされる。すなわち、爪部２ｊは、先端において角の一部が切欠かれており、先端に向かうにしたがって厚み（図３におけるＹ方向）が減少する形状とされる。なお、爪部２ｊの先端は、回転体に形成された窪みの形状に沿っており、把持時には回転体の窪みに対して挿入された状態となる。このような爪部２ｊは、ロッド２ｅ、第１リンク２ｆ及び第２リンク２ｇの姿勢が変化することにより、回転体径方向Ｘ及び回転体軸方向Ｙへと移動可能とされる。一対の爪駆動部Ａに設けられる爪部２ｊは、一対となって両側より軸受ハウジングＨを把持する。

なお、本実施形態においては、第２リンク２ｇとスプリング保持部２ｃとのジョイント２ｉ（一端）から、接続部２ｈとスプリング保持部２ｃとのジョイント２ｉ（一端）までの距離と、第２リンク２ｇと爪部２ｊとのジョイント２ｉ（他端）から接続部２ｈと爪部２ｊとのジョイント２ｉ（他端）までの距離との比率は、１：１とされている。また、第２リンク２ｇの長さ（一端から他端までの距離）と、接続部２ｈの長さ（一端から他端までの距離）との比率は、１：１とされている。

このようなクランプ装置２ａの動作について説明する。
爪駆動部Ａは、図２（ａ）に示すように、ロッド２ｅが駆動装置により上方へと移動されることにより、第１リンク２ｆの端部が持ち上げられ、第１リンク２ｆが水平方向に沿う姿勢となる。これに伴って、第１リンク２ｆの第２リンク２ｇ側の端部が回転体径方向Ｘ内側（図２（ａ）における左方向）へと移動し、第２リンク２ｇは、スプリング保持部２ｃと連結された側の端部を基軸として回転し、傾斜姿勢から垂直姿勢へと変化する。そして、第２リンク２ｇの姿勢の変化に伴って、爪部２ｊは、回転体径方向Ｘ及び回転体軸方向Ｙへと移動される。

このような一対の爪駆動部Ａは、図３（ｂ）に示すように、爪部２ｊが対向して設けられ、両側から径方向Ｘ及び軸方向Ｙに移動することで、軸受ハウジングＨに形成された窪みに対して入り込み、軸受ハウジングＨを把持する。

このような本実施形態に係るクランプ装置２ａによれば、回転運動を行うことなく、併進運動により爪部２ｊを回転体径方向Ｘへと移動させることにより、軸受ハウジングＨを把持している。これにより、爪部２ｊの移動範囲は、回転体径方向Ｘにおいて従来と比較して小さくなる。すなわち、クランプ装置２ａの周囲に爪部２ｊの移動のために必要となる空間が小さくなる。したがって、クランプ装置２ａの設置時には、周囲に大きな空間を必要とせず、設置スペースを小さくすることが可能である。

また、本実施形態においては、クランプ装置２ａを回転体軸方向Ｙに対しても移動させることができる。したがって、軸受ハウジングＨに対して適切な位置に爪部２ｊを移動させることができ、軸受ハウジングＨの把持が容易となる。

また、本実施形態においては、クランプ装置２ａは、リンク機構により爪部２ｊを回転体径方向Ｘ及び回転体軸方向Ｙへと移動させることが可能である。したがって、軸受ハウジングＨに対して適切な位置に爪部２ｊを移動させることができ、軸受ハウジングＨの把持が容易となる。

また、本実施形態に係るクランプ装置２ａは、爪部２ｊにおいて、軸受ハウジングＨと当接する先端部に切欠部Ｋが形成されている。これにより、軸受ハウジングＨに形成された窪みに対して、爪部２ｊを挿し込むことが可能である。また、先端部のみを切り欠くことにより、爪部２ｊ全体の強度を保ちつつ、把持性を高めることが可能である。

また、本実施形態に係るクランプ装置２ａをバランス修正装置１に備えることにより、バランス修正装置１において、クランプ装置２ａの爪部２ｊに干渉しないように他の部品を設置することが容易である。

本実施形態においては、第２リンク２ｇとスプリング保持部２ｃとのジョイント２ｉから、接続部２ｈとスプリング保持部２ｃとのジョイント２ｉまでの距離と、第２リンク２ｇと爪部２ｊとのジョイント２ｉから接続部２ｈと爪部２ｊとのジョイント２ｉまでの距離との比率が１：２〜２：１の範囲内とされ、第２リンク２ｇの長さと、接続部２ｈの長さとの比率が１：２〜２：１の範囲内とされている。これにより、爪部２ｊを移動させる際に、接続部２ｈと爪部２ｊとがなす角が大きく変化せず、爪部２ｊの図２（ａ）における水平方向に対する傾斜量を抑えることができる。したがって、軸受ハウジングＨに形成された窪みを爪部２ｊにより把持する際に、爪部２ｊが軸受ハウジングＨの他の部位に物理的に干渉せず、スムーズに把持することが可能となる。すなわち、クランプ装置２ａにおいて、動作中の物理的な干渉を最低限に抑えることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において種々変更可能である。

例えば、クランプ装置２ａの移動機構は、図４（ａ）に示すように、ロッド２ｋと、滑り部材２ｌと、スプリング２ｍとを備えるものとしてもよい。ロッド２ｋは、上端部が局面状に加工されており、滑り部材２ｌと下方から当接している。滑り部材２ｌは、一端が爪部２ｊと接続されており、他端においてロッド２ｋと当接する部位が、先端に向けて傾斜した斜面となっている。また、滑り部材２ｌは、図４（ａ）の上方へと突出した突起を有しており、スプリング２ｍと当接している。スプリング２ｍは、滑り部材２ｌを径方向Ｘ外側（図４（ａ）における右方向）に向けて付勢している。

このような構成とすることにより、クランプ装置２ａは、ロッド２ｋを上昇させることにより、滑り部材２ｌを回転体径方向Ｘ内側へ向けて移動させることができる。この移動に伴って、爪部２ｊが回転体径方向Ｘ内側へと移動する。したがって、上記移動機構は、爪部２ｊを回転体径方向Ｘにおいて移動可能とする。これによれば、爪部２ｊの移動範囲は上記実施形態よりも小さくなり、よりクランプ装置２ａの省スペース化を図ることが可能である。また、クランプ装置２ａの構成を上記実施形態よりも単純化することが可能である。

また、クランプ装置２ａの移動機構は、図４（ｂ）に示すように、軸方向ラック２ｎと、径方向ラック２ｏと、ピニオン２ｐとを備えるものとしてもよい。軸方向ラック２ｎは、等間隔で設けられた複数の歯を有しており、回転体軸方向Ｙに向けて移動されることにより、歯合したピニオン２ｐを回転させる。径方向ラック２ｏは、軸方向ラック２ｎと同様に等間隔で設けられた複数の歯を有しており、軸方向ラック２ｎと垂直に（すなわち、回転体径方向Ｘに沿って）設けられる。そして、径方向ラック２ｏは、歯合したピニオン２ｐにより回転体径方向Ｘに向けて移動される。径方向ラック２ｏは、端部において爪部２ｊと接続されている。ピニオン２ｐは、周面に歯が形成された円柱状部材であり、軸方向ラック２ｎ及び径方向ラック２ｏと歯合している。

このような構成とすることにより、クランプ装置２ａは、軸方向ラック２ｎを回転体軸方向Ｙ上方へと移動させることで、ピニオン２ｐを回転させ、径方向ラック２ｏを回転体径方向Ｘへと移動させることが可能である。この移動に伴って、爪部２ｊが回転体径方向Ｘ内側へと移動する。したがって、上記移動機構は、爪部２ｊを回転体径方向Ｘにおいて移動可能とする。これによれば、爪部２ｊの移動範囲は上記実施形態よりも小さくなり、よりクランプ装置２ａの省スペース化を図ることが可能である。

また、クランプ装置２ａの移動機構は、図４（ｃ）に示すように、Ｌ字状のカム２ｑと、一端を回転体軸方向Ｙに押し上げるロッド２ｒと、他端に当接するとともに爪部２ｊと接続される径方向ロッド２ｓとを備えるカム機構としてもよい。このような構成とすることにより、カム２ｑの一端がロッド２ｒにより上方へと押し上げられ、支点を中心として図４（ｃ）における左回りに回転することで、径方向ロッド２ｓが回転体径方向Ｘ方向に移動し、爪部２ｊを回転体径方向Ｘ内側に移動させることが可能である。したがって、上記移動機構は、爪部２ｊを回転体径方向Ｘにおいて移動可能とする。これによれば、爪部２ｊの移動範囲は上記実施形態よりも小さくなり、よりクランプ装置２ａの省スペース化を図ることが可能である。

上記実施形態においては、バランス修正装置について説明したが、修正加工機能を有さないバランス計測装置において本発明を適用することが可能である。さらに、上記実施形態においては、バランス修正装置１において、クランプ装置２ａを適用する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。クランプ装置２ａは、回転体以外の回転体を把持するものとしてもよく、備えられる装置が限定されるものではない。

また、爪部２ｊの形状は、回転体の形状等により変更されるものとしてもよい。

また、上記実施形態においては、第２リンク２ｇとスプリング保持部２ｃとのジョイント２ｉから、接続部２ｈとスプリング保持部２ｃとのジョイント２ｉまでの距離と、第２リンク２ｇと爪部２ｊとのジョイント２ｉから接続部２ｈと爪部２ｊとのジョイント２ｉまでの距離との比率が１：２〜２：１の範囲内とされ、第２リンク２ｇの長さと、接続部２ｈの長さとの比率が１：２〜２：１の範囲内としたが、本発明はこれに限定されない。爪部２ｊとワークとが物理的に干渉しないワークの形状であれば、クランプ装置２ａが上記範囲外の形状であっても良い。

１ バランス修正装置
２ 振動計測部
２ａ クランプ装置
２ｂ 振動計測センサ
２ｃ スプリング保持部
２ｅ ロッド
２ｆ 第１リンク
２ｇ 第２リンク
２ｈ 接続部（接続部材）
２ｉ ジョイント
２ｊ 爪部
２ｋ ロッド
２ｌ 滑り部材
２ｍ スプリング
２ｎ 軸方向ラック
２ｏ 径方向ラック
２ｐ ピニオン
２ｑ カム
２ｒ ロッド
２ｓ 径方向ロッド
３ 修正加工部
４ 位置決め部
４ａ 回転軸固定部
４ｂ 割出ハンドル
ａ 便宜上図
Ａ 爪駆動部
Ｈ 軸受ハウジング
Ｋ 切欠部
Ｘ 回転体径方向
Ｙ 回転体軸方向

Claims (7)

1. 回転体を対向して把持する爪部と、
   前記爪部を前記回転体の径方向に向けて移動させる移動機構と
   を備えることを特徴とするクランプ装置。
2. 前記移動機構は、前記回転体の軸方向に向けて移動させることを特徴とする請求項１記載のクランプ装置。
3. 前記移動機構は、前記回転体の軸方向へと移動するロッドと、前記ロッドにより移動されると共に前記爪部を前記回転体の軸方向及び径方向へと移動させるリンク機構とを備えることを特徴とする請求項２記載のクランプ装置。
4. 前記リンク機構は、
   一端が前記ロッドに回転可能に連結された第１リンクと、
   前記第１リンクの他端が回転可能に連結されると共に、一端が回転可能に支持され、他端が前記爪部に回転可能に連結された第２リンクと
   を備えることを特徴とする請求項３記載のクランプ装置。
5. 前記リンク機構は、一端が回転可能に支持されると共に、他端が前記爪部の端部と回転可能に連結された接続部材を備え、
   前記接続部材の前記一端から前記第２リンクの前記一端までの距離と、前記接続部材の前記他端から前記第２リンクの前記他端までの距離との比率が、１：２から２：１の範囲であり、
   前記接続部材の前記一端から前記他端までの距離と、前記第２リンクの前記一端から前記他端までの距離との比率が、１：２から２：１の範囲である
   ことを特徴とする請求項４記載のクランプ装置。
6. 前記爪部は、前記回転体と接触する先端部に切欠が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のクランプ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のクランプ装置を備えることを特徴とするバランス計測装置。

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