JP3079503B2 - クランプ装置 - Google Patents
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Description
材等のワークをクランプするクランプ装置に係り、特に
圧電素子を用いたクランプ装置に関する。
クランプに圧電素子を用いたものとして、例えば特開平
1−245532号公報、特公平6−16519号公
報、特開平6−260523号公報、特開平6−260
524号公報に示すものが知られている。また板状部材
のクランプに圧電素子を用いたものとして、例えば特開
昭61−296781号公報に示すものが知られてい
る。これらのクランプ装置は、圧電素子の伸縮動作を拡
大機構で拡大させてワークをクランプする一対のクラン
プ爪を開閉させている。
圧電素子30に電圧を印加すると、圧電素子30は、ク
ランプアーム31A、31Bに取付けられたクランプ爪
32A、32Bの方向に伸び、作用部33が同方向に移
動させられる。これにより、力点部34A、34Bが支
点部35A、35Bを中心として外側方向に回動し、ク
ランプ爪32A、32Bは開状態となる。ところで、か
かるクランプ装置においては、圧電素子30に予圧を掛
けておく必要があるので、圧電素子30の一方の端面が
取付けられた当て板部36が変形可能にスリット溝37
を形成し、当て板部36を素子予圧調整ねじ38で押圧
している。
質で非常に脆い性質を持っている。しかるに、上記従来
技術は、当て板部36が変形可能なように単にスリット
溝37を設けたのみであるので、素子予圧調整ねじ38
で当て板部36を押圧すると、図6に示すように当て板
部36が変形し、圧電素子30の端面と片当たり現象が
生じ、応力が集中する。これにより、脆性体である圧電
素子30が破壊するという恐れがあった。
止し、圧電素子の破壊を防止することができるクランプ
装置を提供することにある。
の本発明の手段は、一対のクランプ爪がそれぞれ取付け
られた一対のクランプアームと、前記クランプ爪を開閉
させてワークをクランプさせる圧電素子及び該圧電素子
の伸縮動作を拡大する拡大機構と、前記圧電素子に当て
板部を介して予圧を与える素子予圧調整ねじとを備えた
クランプ装置において、前記当て板部は、前記素子予圧
調整ねじが螺合されたねじ取付け部に伸縮可能な蛇腹構
造よりなるフレキシブル部を介して接続されていること
を特徴とする。
2により説明する。圧電素子20の両端は、素子固定部
7及び当て板部13に固定されている。当て板部13
は、素子予圧調整ねじ21が螺合されたねじ取付け部1
1に伸縮可能なフレキシブル部12A、12Bを介して
接続されている。そこで、素子予圧調整ねじ21により
当て板部13を介して圧電素子20に予圧が掛けられ
る。
り説明する。一対のクランプ爪1A、1Bが固定された
クランプアーム2A、2Bは、力点部3A、3Bを介し
て作動部4A、4Bに接続され、また支点部5A、5B
を介して素子固定部7に接続されている。素子固定部7
の両側には、前記作動部4A、4Bと同方向に伸びたベ
ース固定部8A、8Bが設けられている。作動部4A、
4Bは、支点部9A、9Bを介してベース固定部8A、
8Bに接続され、また力点部10A、10Bを介してね
じ取付け部11に接続されている。ねじ取付け部11
は、蛇腹構造よりなるフレキシブル部12A、12Bを
介して当て板部13に接続されている。
は、圧電素子20の両端部が固定されている。またねじ
取付け部11には、当て板部13を押圧する素子予圧調
整ねじ21が螺合されている。前記ベース固定部8A、
8Bは、装置に固定されたベース板22にねじ23で固
定されている。なお、24はリードフレーム等の板状部
材24を示す。
装置においては、当て板部13が圧電素子20に完全に
密着するように素子予圧調整ねじ21で当て板部13を
押して圧電素子20に予圧を掛けておく必要がある。し
かるに、圧電素子20はガラス質で非常に脆い性質を持
っている。このため、当て板部13が圧電素子20に片
当たりすると、圧電素子20に集中応力が加わり、脆性
体である圧電素子20が破壊する恐れがある。
し、この当て板部13をフレキシブル部12A、12B
を介してねじ取付け部11に接続している。圧電素子2
0の取付けは、素子予圧調整ねじ21を緩めた状態で、
圧電素子20の両端面に接着剤を薄く塗布した後、素子
固定部7と当て板部13間に挿入し、素子予圧調整ねじ
21をねじ込んで当て板部13を押して予圧を掛け、圧
電素子20を素子固定部7と当て板部13に密着させ
る。この場合、フレキシブル部12A、12Bが変形し
て当て板部13の変形を極力抑制するので、当て板部1
3が圧電素子20に片当たりすることがなく、圧電素子
20の破壊が防止される。
A、9Bから力点部10A、10B及び力点部3A、3
Bまでの長さをそれぞれX1、X2とし、支点部5A、
5Bから力点部3A、3B及びクランプ爪1A、1Bま
での長さをそれぞれX3、X4とする。圧電素子20に
電圧を印加しない時は、クランプ爪1A、1Bは全開の
状態にある。
と、圧電素子20は当て板部13の方向(矢印A方向)
にΔSだけ伸びる。この変位ΔSは当て板部13、素子
予圧調整ねじ21及びねじ取付け部11を介して力点部
10A、10Bを矢印A方向に変位させる。この力点部
10A、10Bの変位は、支点部9A、9Bを支点とし
て作動部4A、4Bを矢印B方向に回動させ、力点部3
A、3BがX2/X1倍拡大されて変位する。この力点
部3A、3Bの変位は、支点部5A、5Bを支点として
クランプアーム2A、2Bを矢印C方向に回動させ、ク
ランプ爪1A、1BはX4/X3倍拡大されて変位す
る。従って、クランプ爪1A、1Bの移動量は、それぞ
れΔS×(X2/X1)×(X4/X3)に拡大された
ものとなり、クランプ爪1A、1Bが閉じて板状部材2
4をクランプする。
体的な数値で示す。圧電素子20は、市販のサイズ□5
mm×L18mm、変位量15μm/100V、発生力
87Kgf/100Vのものを使用し、X1=5mm、
X2=32mm、X3=5mm、X4=45mmとし
た。この場合、圧電素子20に100Vの電圧を印加す
ると、圧電素子20は矢印A方向にΔS=15μm変位
する。即ち、クランプ爪1A、1Bはそれぞれ15×
(32/5)×(45/5)=864μm移動する。従
って、クランプ爪1A、1Bの開き量は、最大2×86
4=1728μm確保される。
て見ると、把持力と変位拡大量は反比例の関係にある。
このため、上記仕様のクランプ爪1A、1Bの把持力
は、87Kgf/2×(32/5)×(45/5)=7
55gfとなる。現在、板状部材24及びワイヤのクラ
ンプの把持力は200〜400gfであるので、充分使
用レベルの把持力が得られる。
更に具体的に説明する。図3は、クランプ爪1A、1B
の初期開き量が1000μmで、厚さ150μmの板状
部材24を把持する場合の1例を示す。クランプ爪1
A、1Bは、圧電素子20への印加電圧を上げて行くと
閉じる方向に移動し、印加電圧がほぼ50Vになるとク
ランプ爪1A、1Bの開き量は150μmとなり、クラ
ンプ爪1A、1Bは板状部材24を把持する。更に印加
電圧を上げて行くとクランプ爪1A、1Bの把持力が上
昇する。なお、この上昇の度合いは、支点部9A、9B
及び支点部5A、5Bの強度によって相当の影響を受け
る。印加電圧がaまで上昇すると、クランプ爪1A、1
Bの把持力は所定の把持力bとなる。
きる限り振動を与えないように開閉させることが望まし
い。しかし、開閉速度全体をゆっくりした動作にすると
生産性に影響を与える。そこで、本実施例においては、
クランプ爪1A、1Bの閉直前のみ動作速度を遅くし
た。このことを図4により説明する。前記した仕様の場
合は、圧電素子20への印加電圧がほぼ50Vでクラン
プ爪1A、1Bは板状部材24の把持を開始する。そこ
で、印加電圧の上昇速度を把持直前の45Vまでは速
く、45Vから速度を遅くした。これにより、無駄時間
をできる限りなくし、かつ板状部材24のソフト把持が
可能となる。
ンプする場合について説明したが、ワイヤボンデイング
におけるワイヤのクランプにも適用できる。この場合、
クランプ爪1A、1Bは、ワイヤをクランプするに適し
た形状にすることは勿論である。また本実施例は、圧電
素子20の伸縮を拡大する拡大機構は要旨としていない
ので、従来例で挙げた種々の構造を採用してもよい。
れぞれ取付けられた一対のクランプアームと、前記クラ
ンプ爪を開閉させてワークをクランプさせる圧電素子及
び該圧電素子の伸縮動作を拡大する拡大機構と、前記圧
電素子に当て板部を介して予圧を与える素子予圧調整ね
じとを備えたクランプ装置において、前記当て板部は、
前記素子予圧調整ねじが螺合されたねじ取付け部に伸縮
可能な蛇腹構造よりなるフレキシブル部を介して接続さ
れているので、当て板部の変形が極力抑止され、圧電素
子の破壊を防止することができる。
である。
持力との関係図である。
作速度との関係図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 一対のクランプ爪がそれぞれ取付けられ
た一対のクランプアームと、前記クランプ爪を開閉させ
てワークをクランプさせる圧電素子及び該圧電素子の伸
縮動作を拡大する拡大機構と、前記圧電素子に当て板部
を介して予圧を与える素子予圧調整ねじとを備えたクラ
ンプ装置において、前記当て板部は、前記素子予圧調整
ねじが螺合されたねじ取付け部に伸縮可能な蛇腹構造よ
りなるフレキシブル部を介して接続されていることを特
徴とするクランプ装置。
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