JP2022167216A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランプ対象物を押圧できたことを確認できるクランプ装置を提供する。【解決手段】 クランプ装置に設けられる移動機構（３）が、ベース部材（１）に対して可動部材（２）をクランプ対象物（１５）に近づけるようにロック位置に移動させる。前記可動部材（２）に設けられるクランプアーム（２２）が、前記クランプ対象物（１５）を押圧する。前記可動部材（２）が前記ロック位置へ移動されていることを検出するスイッチ（３３）を備える。前記可動部材（２）が前記ロック位置に移動されると共に、前記クランプ対象物（１５）を押圧する位置へ前記クランプアーム（２２）が移動された状態で、前記可動部材（２）を前記ロック位置から離間するように移動させるように制御部（３５）が移動機構（３）を操作するときに、前記可動部材（２）の移動の有無をスイッチ（３３）が検出する。【選択図】 図1

Description

この発明は、金型、ワーク、ツール等を基台に固定するクランプ装置に関し、より詳しくは、クランプ装置が金型等を基台に固定したことを確認する技術に関する。

この種のクランプ装置には、従来では、特許文献１(日本国・特開平7－299685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は、次のように構成されている。
テーブルにハウジングが固定され、そのハウジング内にシリンダ孔が左下がりに形成される。そのシリンダ孔に環状ピストンが保密状で移動可能に挿入され、環状ピストンの内周孔にクランプアームが挿入される。そのクランプアームの左端部の下面が金型に当接可能となっている。そのクランプアームから右方に操作ロッドが突設される。その操作ロッドが、シリンダ孔の底壁に保密状に貫通されて、ハウジングから右方へ突設されている。また、ハウジングの右壁に位置検出スイッチが装着されている。クランプアームが金型を押圧する位置へ移動されたときに、操作ロッドが位置検出スイッチの操作ボタンを押すことにより、出力部材が所定位置に移動したことが位置検出スイッチによって検知される。

特開平7－299685号公報

上記の従来技術は次の問題がある。
上記クランプ装置において、金型のフランジ部の厚さが想定された厚さよりも薄い場合や、何らかの原因によってクランプアームがフランジ部に当接直前で停止した場合や、駆動機構からクランプアームに十分な力が伝達されていないなどの場合でも、クランプアームが所定位置を超えて左下方向へ移動されると、その移動が位置検出スイッチによって正常状態であるとして検知される。しかし、そのような場合には、クランプアームが金型を十分な押圧力で押すことができていないので、外力やクランプ対象物の自重が当該クランプ対象物に作用すると、そのクランプ対象物が移動されることがある。このため、クランプアームがクランプ対象物を十分な押圧力で押しているか否かを確認することが求められている。
本発明の目的は、クランプ対象物を確実に押圧できたことを確認できる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１から図６に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
ベース部材１に対して移動機構３が可動部材２をクランプ対象物１５側のロック位置と前記クランプ対象物１５から離間されるリリース位置との間の第１方向に移動させる。前記可動部材２に設けられる出力部材２２が、前記クランプ対象物１５に向けた第２方向であって前記第１方向とは交差する第２方向に駆動機構３２によって移動される。前記移動機構３によって前記可動部材２が前記ロック位置へ移動されていることを検出手段３３が検出する。前記可動部材２が前記移動機構３によって前記ロック位置へ移動された状態であると共に、前記駆動機構３２によって前記出力部材２２が前記クランプ対象物１５に向けて移動された状態で、前記可動部材２を前記ロック位置から前記リリース位置に向けて移動させるように制御部３５が前記移動機構３を作動操作する。前記移動機構３の作動により前記可動部材２が前記ロック位置から移動しないことを前記検出手段３３が検出した結果に基づき、前記出力部材２２が前記クランプ対象物１５を所定押圧力を上回る力で押圧していることを制御部３５が検知する。また、前記ロック位置から移動することを前記検出手段３３が検出した結果に基づき、前記出力部材２２が前記クランプ対象物１５を所定押圧力を上回る力で押圧していないことを制御部３５が検知する。

本発明は、次のように作用効果を奏する。
上記クランプ装置では、移動機構によって可動部材がロック位置へ移動された状態であると共に、駆動機構によって出力部材がクランプ対象物に向けて移動された状態のときに、制御部が、可動部材を前記ロック位置からリリース位置に向けて移動させるように移動機構を作動させる。その移動機構の作動により可動部材がロック位置から移動したか否かを検出手段が検出することにより、前記出力部材が前記クランプ対象物を確実に押圧できているか否かを制御部が検知できる。

図１は、本発明の一実施形態を示し、クランプ装置の平面視の模式図であって、クランプ装置の後退アンクランプ状態を示している。 図２は、図１中のＡ－Ａ線の矢視図である。 図３は、上記クランプ装置の動作説明図であって、クランプ装置の前進クランプ状態を示している。 図４は、図３中のＢ－Ｂ線の矢視図である。 図５は、上記クランプ装置の動作説明図であって、クランプ装置の異常状態を示している。 図６は、図５中のＣ－Ｃ線の矢視図である。

本発明の一実施形態を図１から図６によって説明する。本実施形態のクランプ装置は、プレス機械や射出成型機や鍛造機等の金型、工作機械のワーク、ロボットに着脱されるツールやハンド等を基台、テーブル、ロボット先端部などに固定させるものである。

上記クランプ装置は、図１および図２に示すように、ベース部材１と、可動部材２と、その可動部材２をベース部材１に対して水平方向へ移動させる移動機構３とを備える。そのベース部材１が、基台としてのテーブルＴに固定される。そのベース部材１に案内溝４が水平方向(第１方向)に延びるように形成される。その案内溝４の断面形状がＴ字状に形成される。また、可動部材２が脚部５を有し、その断面形状がＴ字状に形成される。その脚部５が案内溝４に摺動可能に挿入される。

上記ベース部材１上に空気圧シリンダ６のハウジング７が横向け姿勢で固定される。そのハウジング７内にシリンダ孔８が、その軸心の方向が案内溝４の延在方向に対して平行となるように形成され、そのシリンダ孔８にピストン９が保密状で移動可能に挿入される。そのピストン９の右側にロック室１０が形成されると共に、ピストン９の左側にリリース室１１が形成される。また、ピストン９からピストンロッド１２が右方へ突設され、そのピストンロッド１２の先端部がブラケット１３を介して可動部材２の右端部に連結される。このため、リリース室１１から圧縮エアが排出されると共に圧縮エア源から圧縮エアがロック室１０に供給されると、ピストン９及びピストンロッド１２が可動部材２を左側限界位置へ移動させる。以下、その左側限界位置をロック位置と呼び、そのロック位置は、テーブルＴ上の位置であって、金型（クランプ対象物）１５が載置される位置（以下、載置位置とよぶ）に可動部材２が最も近づいた位置である。また、右側限界位置をリリース位置と呼び、そのリリース位置は、金型１５の載置位置から最も遠ざかった位置である。

上記可動部材２内にシリンダ孔１６が上下方向に形成される。そのシリンダ孔１６にピストン１７が保密状で上下方向に移動可能となるように挿入される。そのピストン１７の下側であってシリンダ孔１６内にクランプ室１８が形成される。そのクランプ室１８に連通される給排路１９が可動部材２に形成され、その給排路１９を介して油圧源（圧力流体源）２０からの圧油（圧力流体）がクランプ室１８に供給および排出される。また、可動部材２の上部に左右方向に延びる収容溝２１が形成され、その収容溝２１内にクランプアーム（出力部材）２２が摺動可能に挿入される。クランプアーム２２の長手方向の途中部が回転支軸２３によって回動可能に収容溝２１の２つの側壁２ａ，２ｂに支持される。そのクランプアーム２２の右部の下面に上記ピストン１７の上端面が当接されている。クランプアーム２２の左端部から突出部２４が下方に突設され、その突出部２４の下面に押圧部２５が形成される。その押圧部２５が金型１５のフランジ部１５ａに当接可能となっている。

上記収容溝２１の底壁２ｃに案内孔２６がクランプアーム２２に向けて形成され、その案内孔２６に対面するように収容孔２７がクランプアーム２２の下壁に形成される。その案内孔２６に戻しばね２８の下端部が挿入されて、案内孔２６の底壁２６ａに受け止められる。また、戻しバネ２８の上端部及びバネ受け２９が収容孔２７に挿入される。その収容孔２７に連通されるネジ孔３０に調節ネジ３１が螺合されて、その調節ネジ３１の下端面によって戻しバネ２８がバネ受け２９を介して受け止められている。その調節ネジ３１を締め込み方向へ回転させると、調節ネジ３１がバネ受け２９を介して戻しバネ２８を押し縮める。これにより、押し縮める前に比べて、押し縮めた後には、戻しバネ２７がクランプアーム２２を初期位置（アンクランプ位置）へ戻すように時計回り方向へ押す力が増加される。それとは反対に、調節ネジ３１を緩める方向へ回転させると、クランプアーム２２を時計回り方向へ押す力が減少される。なお、本実施形態では、クランプアーム２２を第２方向へ移動させる駆動機構３２が、ピストン１７、クランプ室１８、給排路１９、戻しバネ２８などによって構成される。

上記油圧源２０から圧油が給排路１９を介してクランプ室１８に供給されると、クランプ室１８の圧油がピストン１７を介してクランプアーム２２を戻しバネ２８の付勢力に抗して反時計回りの方向へ回転させる。本実施形態のクランプアーム２２の押圧部２５は、金型１５のフランジ部１５ａを上側からテーブルＴに向けて鉛直に押圧しているが、これに限られない。テーブルＴの上面から金型１５のフランジ１５ａの上面までの距離は、金型１５ごとに異なることがある。この場合には、押圧部２５が金型１５を押す力は、テーブルＴの上面に鉛直方向に対して傾斜した方向に作用するようにしてもよい。押圧部２５が金型１５を押す方向（第２方向）は、移動機構３によって可動部材２が移動される方向（第１方向）に対して交差する方向（前記鉛直方向および前記鉛直方向から傾斜した方向）となっている。

上記ベース部材１にスイッチ（検出手段）３３が設けられ、そのスイッチ３３のレバー３３ａから所定距離をあけて対面するように操作部３４が可動部材２に固定されている。そのスイッチ３３は、例えば、レバー３３ａを操作することで通電または通電解除されるものである。これにより、本実施形態では、操作部３４がスイッチ３３のレバー３３ａを押したときに、空気圧シリンダ６が可動部材２をロック位置に移動させたことがスイッチ３３によって検出される。

上記クランプ装置は、制御部３５とメモリ部３６とを備える。入力部としてのスイッチ３３や圧力センサ３９から上記検出結果が電気信号としてメモリ部３６に有線または無線で送信され、その検出結果やその他の情報がメモリ部３６に記憶される。また、制御部３５は、メモリ部３６の情報（プログラム等）に応じて電磁弁３７、３８や各種周辺機器を操作することができる。その制御部３５が電磁弁３７を操作すると、圧縮エア源１４からの圧縮エアを空気圧シリンダ６に供給したり、排出したりすることができる。本実施形態では、前進クランプ状態のクランプ装置をリリース駆動させるように制御部３５が電磁弁３７を操作した後に、可動部材２がロック位置から移動したか否かをスイッチ３３が検出する。制御部３５は、スイッチ３３の検出結果から、クランプ装置が金型１５を十分な押圧力で押圧できているか否かを評価する。その制御部３５は、クランプ装置が金型１５を十分な押圧力で押圧できていない異常状態と判断するときに、（図示しない）出力部としての警報器、例えば、警報器、警告ランプ、警告音を発生させるスピーカ、警告表示用ディスプレーなどに信号を送信して、前記異常状態を音や光などで作業者に知らせる。なお、制御部３５とメモリ部３６とは、クランプ装置内部に設ける場合に限られず、外部に隣接したり、クランプ装置とは別の場所に設けられたりしてもよい。また、制御部３５、メモリ部３６、入力部、出力部は、有線または無線で互いに接続されるようにしてもよい。

上記のクランプ装置は、図１から図４に示すように、次のように作動する。
図１および図２の初期状態（後退アンクランプ状態）では、空気圧シリンダ６のロック室１０から圧縮エアが排出されると共に、リリース室１１に圧縮エアが供給されている。これにより、クランプ装置の可動部材２は、空気圧シリンダ６によってリリース位置に移動されている。このとき、可動部材２のクランプ室１８から圧油が排出されている。このため、戻しバネ２８がクランプアーム２２を時計回り方向へ移動させ、そのクランプアーム２２がピストン１７を下限位置へ移動させている。従って、クランプ装置はアンクランプ状態となっている。その後退アンクランプ状態のクランプ装置の上方から、金型１５が（図示しない）搬送装置によってテーブルＴ上の所定位置（載置位置）に載置される。

図１および図２の後退アンクランプ状態から図３および図４の進出クランプ状態に切り換えられるときには、空気圧シリンダ６のリリース室１１から圧縮エアが排出されると共に、ロック室１０に圧縮エアが供給される。その金型１５のフランジ部１５ａに向けてクランプ装置が空気圧シリンダ６によってロック位置まで前進される。このとき、可動部材２に固定される操作部３４がスイッチ３３のレバー３３ａを押すことにより、可動部材２がロック位置へ移動されたことがスイッチ３３によって検出される。次いで、クランプ室１８に圧油が供給されると、ピストン１７が上方へ移動されていき、そのピストン１７がクランプアーム２２をクランプ位置に向けて反時計回り方向へ回転させていく。すると、クランプアーム２２の押圧部２５が金型５のフランジ部１５ａを上方からテーブルＴに向けて押圧する。

本実施形態のクランプ装置では、メモリ部３６内のプログラムにより、次のように、動作される。空気圧シリンダ６が可動部材２をロック位置へ移動したことをスイッチ３３が検出すると共に、クランプ室１８内の圧力が予め設定された閾値を上回ったことを圧力センサ３９が検出すると、スイッチ３３および圧力センサ３７からの検出信号がメモリ部３６に送信される。すると、制御部３５が電磁弁３７を操作して、空気圧シリンダ６のロック室１０から圧縮エアを所定時間だけ排出させると共にリリース室１１に圧縮エアを所定時間だけ供給させる。その後、スイッチ３３のレバー３３ａから操作部３４が離間されているか否かをスイッチ３３が検出して、そのスイッチ３３がメモリ部３６に検出信号を送信する。ここで、クランプアーム２２の押圧部２５が金型１５のフランジ部１５ａを所定値以上の十分な力で押圧することができていれば、クランプアーム２２の押圧部２５と金型１５のフランジ１５ａとの間に十分な摩擦力が発生する。このため、空気圧シリンダ６によって可動部材２を右方へ移動させることができない。すなわち、操作部３４がスイッチ３３のレバー３３ａを操作した状態が維持される。これにより、クランプ装置は金型１５をテーブルＴに十分な押圧力で固定していると、制御部３５によって判断される。

これに対して、十分な固定状態でない場合、例えば、金型１５のフランジ１５ａの厚さが所定厚さよりも薄い場合や、クランプアーム２２がストローク途中で何らかの原因により停止された場合や、クランプ装置への圧油が所定圧力を上回っていない等の場合には、クランプアーム２２がフランジ部１５ａを十分な押圧力で押すことができないことがある。この場合、クランプアーム２２の押圧部２５と金型１５のフランジ１５ａとの間に発生する摩擦力が十分でない。このため、図５および図６に示すように、空気圧シリンダ６によって可動部材２を右方へ移動される。このとき、スイッチ３３のレバー３３ａから操作部３４が離間される。これにより、スイッチ３３からメモリ部３に検出結果が送信される。その結果、クランプ装置が金型１５をテーブルＴに十分な押圧力で固定していないと、制御部３５によって判断される。

上記の実施形態は次の長所を奏する。
上記クランプ装置では、可動部材２をロック位置へ移動させた状態であると共に、クランプアーム２２を金型１５に向けてクランプ駆動させた状態で、制御部３５が電磁弁２７を操作して、空気圧シリンダ６が可動部材２をロック位置からリリース位置に移動させるように作動させる。このとき、可動部材２が移動するか否かをスイッチ３３により検出する。その検出結果がスイッチ３３からメモリ部３６に送信されることにより、クランプ装置が金型１５をテーブルＴに確実に押圧できているか否かを制御部３５が検知できる。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
上記移動機構３の空気圧シリンダ６は、複動式のシリンダに代えて単動式のシリンダであってもよい。また、移動機構３は、ベース部材１の案内溝４と可動部材２の脚部５と空気圧シリンダ６とによって構成されることに代えて、ベース部材１の案内溝４と可動部材２の脚部５と油圧シリンダとであってもよく、また、ラックとピニオン、モータとボールねじ軸、リニアモータなどによって構成される機構であってもよい。

上記クランプ対象物１５は、例示した金型に限られず、その他のもの、例えば、ワークやワークパレットやツールであってもよい。

上記検出手段３３は、レバー３３ａを操作すると通電され、または、通電が遮断されるスイッチ３３に代えて、可動部材２が所定位置に到達すると、光が透過され、または、遮光されるスイッチまたはセンサや、磁石の磁気を検出する、または、検出しなくなるスイッチまたはセンサなど周知のスイッチまたはセンサであってもよい。

また、検出手段は、可動部材２に設けられる周知の近接スイッチであってもよく、近接スイッチと金型との距離が所定距離範囲内になったことを当該近接スイッチが検出するようにしてもよい。

上記クランプ装置がクランプ状態であることを確認するために、本実施形態では、クランプ室１８の圧力を圧力センサ３９で計測することに代えて、クランプアーム２２が所定位置に移動されたことを位置検出スイッチ（センサ）や磁気検出スイッチ（センサ）によって検出するようにしてもよい。この場合は、例えば、可動部材２にスイッチが設けられると共に、クランプアーム２２に操作部が設けられるようにしてもよい。これにより、金型１５をクランプする位置付近へクランプアーム２２が移動されたときに、操作部がスイッチのレバーを操作してクランプアーム２２が所定位置へ移動されたことをスイッチが検出する。

上記クランプ装置は、例示したような、可動部材の２つの側壁に回転可能に支持されるクランプアーム２２を有するもの限られるものではない。その他のクランプ装置は、例えば、クランプロッドの先端部に設けられた押圧部でクランプ対象物を直接押圧するものや、クランプロッドに楔部が設けられて、楔部の移動によってピストンロッドの軸心と交差する方向へ押し出される押圧部材によってクランプ対象物の孔の内周壁を押圧する、いわゆるホールクランプであってもよい。
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。

１：ベース部材，２：可動部材，３：移動機構，１５：金型（クランプ対象物），２２：クランプアーム（出力部材），３２：駆動機構，３３：スイッチ（検出手段），３５：制御部．

Claims (1)

1. ベース部材（１）に対して可動部材（２）をクランプ対象物（１５）側のロック位置と前記クランプ対象物（１５）から離間されるリリース位置との間の第１方向に移動させる移動機構（３）と、
   前記クランプ対象物（１５）に向けた第２方向であって、前記第１方向とは交差する第２方向に駆動機構（３２）によって移動されると共に、前記可動部材（２）に設けられる出力部材（２２）と、
   前記移動機構（３）によって前記可動部材（２）が前記ロック位置へ移動されていることを検出する検出手段（３３）と、
   前記可動部材（２）が前記移動機構（３）によって前記ロック位置へ移動された状態であると共に、前記駆動機構（３２）によって前記出力部材（２２）が前記クランプ対象物（１５）に向けて移動された状態で、前記可動部材（２）を前記ロック位置から前記リリース位置に向けて移動させるように前記移動機構（３）を作動操作する制御部（３５）であって、前記移動機構（３）の作動により前記可動部材（２）が前記ロック位置から移動しないことを前記検出手段（３３）が検出した結果に基づき、前記出力部材（２２）が前記クランプ対象物（１５）を所定押圧力を上回る力で押圧していることを検知すると共に、前記ロック位置から移動することを前記検出手段（３３）が検出した結果に基づき、前記出力部材（２２）が前記クランプ対象物（１５）を所定押圧力を上回る力で押圧していないことを検知する制御部（３５）と、を備える、
   ことを特徴とするクランプ装置。

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