JP4205548B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、種々に形状や大きさの異なるワークをパレット上へ共通に固定できるようにしたクランプ装置に関する。

自動組立ラインにおいては、ワークを正確に位置決めしてクランプすることが必要である。このためには、クランプのパレット上に複数の位置決めピンを立て、この位置決めピンによりワークを位置決めしていた。
また、ワークを確実に固定するため、ベルトにより締め付けるようにすることも公知である（特許文献１参照）。
特開２００１−１１３４２９号公報

ところで、形状や大きさの異なるワークを共通のパレット上へ固定する場合、上記位置決めピンによりワークを位置決めする方法では、ワークの種類が異なる毎に位置決めピンの長さを変えて立て直す必要があり、そのための取付穴をパレット上へ多数設けておき、しかも種類の異なるワーク毎に使用する位置決めピンとその取付位置を覚えておかなければならないから、位置決めピンのセットが煩雑になり、かつ位置決めピンの種類が多くなるだけ常備しておかなければならない位置決めピンの数も増大する。そのうえ、一つのパレットで共通使用できるワークの種類は、パレット上に設ける位置決めピン用の穴を設
けることができる面積の範囲に限定されてしまい、それ程は多数種類のワークに対応できず、この点で汎用性のあるクランプが望まれていた。

また、上記ベルトにより固定するものも、形状や大きさが大きく異なる複数種類のワークに対応することを予定したものではないから、ベルトとパレットの間の空間が狭いため、ワークをセットするときベルトを引っ張って空間を拡大してからワークをセットしなければならず、ワンタッチ式にワークをセットすることができない。ここで、ワンタッチ式のセットとは、ワークをパレットへ置くだけでセットを完了することを意味し、その後の締め付け工程を含むものではない。
そこで本願発明は、位置決めピンの代わりにベルトを用いてワークを固定するとともに、ワークのセットをワンタッチ式にすることを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に係るクランプ装置は、ワークをパレット上に乗せ、一端をパレットに固定され、他端を巻き取り手段により巻き取られるベルトにより固定するようにしたクランプ装置において、パレットのワーク配置スペース外周側にベルト支持部を設け、このベルト支持部により、ベルトが巻き取られていないときは、ベルトの中間部を配置スペース外方へ引っ張り出すようにしたことを特徴とする。

請求項２は上記請求項１において、上記配置スペースが略四角形をなし、その一つのコーナー部にワークの位置を決める規準部を設け、他の少なくとも一つのコーナー部に前記ベルト支持部を設けたことを特徴とする。

請求項３は上記請求項１において、前記巻き取り手段は、ベルトの一端が固定されたシャフトを回転させる駆動手段と、シャフトの回転を一方側へのみ許容するワンウェイクラッチと、前記シャフトに対して回転フリーとなる巻き取り部材と、この巻き取り部材へ結合又は分離するとともに前記シャフトと一体回転する結合解除部材とを備えることを特徴とする。

請求項１によれば、パレット上に置いたワークの周囲をベルトで締め付けることにより固定できる。したがって従来の位置決めピンを不要にできるため、多数の位置決めピンを用意し、かつそのための多数の穴をパレット上へ開けることが不要となり、ワークの種類毎に、位置決めピンの種類と立てる位置の組み合わせを覚えておいて位置決めピンのセットを変更するという煩雑さが解消され、クランプ固定作業が容易になる。しかも、ワークは配置スペースの大きさに入る限り、ワークの種類の数に制限がないから汎用性が増す。

また、ベルト支持部を設け、ベルトの巻き取り時以外はベルトを配置スペース外方へ引っ張り出しているので、ワークをセットするとき、配置スペースは広く開放されている。このためベルトを調節することなく、迅速にセットできる。しかも、このセットは単にワークをパレット上へ置くだけで済むからワンタッチ式のセットを実現できる。

請求項２によれば、配置スペースが略四角形をなし、一つのコーナー部に規準部を設
け、他の少なくとも一つのコーナー部にベルト支持部を設けたので、ベルトを配置スペースの外周部に沿って配設でき、ワークをセットするときの配置スペースはほぼ略四角形に
大きく開放されている。そこでワークを一部が規準部へ当接するようにパレット上に置けば、ほぼ正確に位置決めされた状態でワンタッチ式にワークのセットを完了できる。

請求項３によれば、巻き取り手段は、駆動手段とワンウェイクラッチを有するので、
ワンタッチ式にベルトを巻き取ることができ、かつ締め付けたベルトの弛みを防止して確実な固定を維持できる。また、シャフトに対して回転フリーとなる巻き取り部材と、この巻き取り部材へ結合又は分離するとともにシャフトと一体回転する結合解除部材を設けたので、結合解除部材を巻き取り部材から分離すれば、ワンウェイクラッチの存在にかかわらず巻き取り部材は回転フリーとなってベルトを弛めることができるから、やはりワンタッチ式にベルトを弛めてワークを解放できる。

以下、図面に基づいて実施の形態を説明する。図１はクランプ装置の平面図、図２は同側面図、図３は巻き取り手段の拡大図、図４は図３の４−４線相当断面図、図５はベルトの端末処理構造を示す図、図６はベルト支持部の拡大図、図７はワーク固定時の平面図である。

図１において、クランプ装置１は、ワーク２を乗せるパレット３を備え、このパレット３の上面は、略長方形の配置スペース４をなしている。ワーク２の一つのコーナー部には、規準部５，６が隣り合う辺に沿って長く、かつ相互に直交するように配置されている。規準部５，６はワーク２を当接することによりその位置決めを行う部材である。

ワーク２の他の三つのコーナー部にはベルト支持部７が取り付けられている。さらに、これら各ベルト支持部７にベルト８がその中間部を支持されている。ベルト８は、巻き取り時を除き、各ベルト支持部７によって配置スペース４の外方へ引き出されるため、配置スペース４の外周部に沿って配置されている。

ベルト８の一端は、規準部６の長さ方向端部近傍にて端末固定ブロック９へ固定され、他端は規準部５側へ支持されている巻き取り手段１０により巻き取り自在になっている。ベルト７はワイヤ入りベルト等、可撓性とある程度の締め付け時における強度を有する任意材料からなる帯状部材である。

図２において、パレット３上に固定される規準部５，６はそれぞれ比較的高さのある部材であり、ワーク２の側面を当接支持するに足る大きさになっている。簡略的に示す巻き取り手段１０は、規準部５及びパレット３の側面に支持されている。符号１１は固定ブロックであり、その側部に突出形成された突部１１ａがベース１ｂの底面へ重ねられてボルト止めされる。パレット３は、樹脂製のベース３ａを、架台部のベースプレート３ｂ上に取付け支持される。符号３ｃは架台部の支柱、３ｄは同台座である。

図３において、巻き取り手段１０は、パレット３の側部へ固定された固定ブロック１１、これへ回転自在に支持されたシャフト１３、その周囲に設けられかつベルト８の一端が取り付けられた巻き取りドラム１４、これに対して上下動により係脱自在でかつシャフト１３と一体回転する可動ギヤ１５、この可動ギヤ１５を上下動させるハンドル１６、シャフト１３の上端部を回転駆動するインパクトドライバ等の適宜駆動手段（後述）、シャフト１３の下部とこれを支持する固定ブロック１１の内面間に設けられ、シャフト１３を一方向のみへ回転させるワンウエイクラッチ１８を備える。巻き取りドラム１４は本願発明の巻き取り部材、可動ギヤ１５は同じく結合解除部材に相当する。

シャフト１３の上端部には６角断面のジョイント部１９が設けられ、ここに駆動手段２０の駆動出力軸が予め設けられている６角断面のジョイント穴を合わせて一体回転可能に結合する。ジョイント部１９の下部に設けられたバネ受けワッシャ２１と可動ギヤ１５の上面へ置かれたワッシャ２２の間にはコイル状等のスプリング２３が設けられ、シャフト１３を図の上方へ押し上げるように付勢している。

シャフト１３の下端部は、固定ブロック１１を貫通して下方へ突出し、この突出端部をナット２４で締結される。なお、ナット２４のワッシャ２５と固定ブロック１１の底面との間ににはスラストベアリング２６が介在される。

ハンドル１６は、支持アーム２７の先端部へ軸２８により回動自在に連結される。符号１７は後述する押し上げ突部であり、ハンドル１６の可動ギヤ１５側方へ通常状態時略水平に延びる腕部１６ａ内側に設けられ、ハンドル１６を図の下方（時計回り方向）へ回動させると、可動ギヤ１５を上動させて巻き取りドラム１４との係合を解くようになっている。支持アーム２７は一対で設けられ、各下部をオフセットプレート１２へボルト２７ａ等により締結されている。これとは別にオフセットプレート１２は固定ブロック１１へ不図示のボルト等により締結されている。

図４は巻き取り手段１０の断面構造を示す。巻き取りドラム１４はシャフト１３の周囲へ回転自在にはめられ、その下部３０はシャフト１３の外周面に重なる筒状をなし、固定ブロック１１に対してラジアルベアリング３１を介して回転自在に支持される。また下部３０の上部はスラストベアリング３２を貫通し、その上端部に設けられた下側フランジ３３と固定ブロック１１の上面との間にスラストベアリング３２を保持する。

図中の符号３４はシャフト１３の下端部と固定ブロック１１の間に介装されるラジアルベアリング３４である。これらのスラストベアリングは例えばボールベアリングであり、ラジアルベアリングは例えばニードルベアリングである。

巻き取りドラム１４の上部は下側フランジ３３と略同径の大径部３５をなし、その上面に係合溝３６が上方へ開放されかつ周方向へ等間隔で適当数形成されている。この係合溝３６には可動ギヤ１５の下面に突出形成された係合突部３７が係脱するようになっている。

可動ギヤ１５の下面で係合突部３７より外周側部分である肩部３８にはハンドル１６の押し上げ突部１７が当接し、ハンドル１６を回動させて押し上げ突部１７を上方へ回動させると、可動ギヤ１５がスプリング２３に抗して上動するようになっている。ハンドル１６を倒さない通常状態では可動ギヤ１５は巻き取りドラム１４と係合一体化している。

可動ギヤ１５は、図中のＡ部に示した断面図のように内面にスプライン部３９が形成され、シャフト１３の外周へ一体回転するように固定された固定部４０の外周面に形成されたスプライン部４１とスプライン結合し、シャフト１３の軸方向である図の上下方向へ上下動自在である。

可動ギヤ１５が上動すると、係合突部３７が大径部３５の係合溝３６から脱出し、可動ギヤ１５と巻き取りドラム１４を分離するため、シャフト１３の回転を巻き取りドラム１４へ伝達しない。逆に、可動ギヤ１５を下方移動させて係合突部３７を係合溝３６へ係合させれば、可動ギヤ１５と巻き取りドラム１４が一体化し、シャフト１３の回転は可動ギヤ１５を介して巻き取りドラム１４へ伝達され、ベルト８を巻き取るようになっている。

また、可動ギヤ１５と巻き取りドラム１４が一体化した状態では、シャフト１３がワンウエイクラッチ１８により逆転しないため、巻き取りドラム１４は回転不能であり、ベルト８の巻き取り状態を維持する。可動ギヤ１５を巻き取りドラム１４から分離すると、巻き取りドラム１４は回転自在となり、巻き取っていたベルト８を巻き取りドラム１４から自由に引き出すことができる。
ワンウエイクラッチ１８はそのインナー側へシャフト１３を圧入し、さらにネジ１８ａで固定することによりインナーとシャフト１３が一体化されている。

図５は、ベルト８の端末を固定する端末固定ブロック９の詳細構造を示す。
端末固定ブロック９は上下部材９ａ、９ｂに分離し、それらの間を円柱部材４２で上下に連結している。円柱部材４２には図の拡大断面部Ｂに示すように、軸直交方向へ貫通するガイド溝４３が設けられ、この中をベルト８が長さ方向へ移動自在に通っている。ガイド溝４３から出たベルト８の端部は、円柱部材４２と並んで上下部材９ａ、９ｂの外側に設けられた固定部材４５のすり割り４６内へ固定されている。

固定部材４５は円柱状をなし、その上端から下方へすり割り４６が形成されている。図の拡大断面部Ｃに示すように、ベルト８の端末部は固定部材４５のすり割り４６内へ挟み込んでからボルト４７で締め付け固定されている。固定部材４５は端末固定ブロック９等へ固定されず、フリーになっており、ベルト８が締め付けられたとき、円柱部材４２へ引きつけられてベルト８の抜け出しを防止するようになっている。

図６において、ベルト支持部７は、固定軸５０の周囲へつる巻きバネ５１の一端を固定し、他端をリング５２とし、ここにベルト８を摺動自在に通している。符号５３はつる巻きバネ１７の端部に形成したネジ部であり、これによりベルト支持部７をパレット３へ取付けるようになっている。

つる巻きバネ５１は、弾性変形を受けない初期状態にてベルト８が巻き取り手段１０の巻き戻しによるフリー状態になったとき、配置スペース４の外方まで引き戻し、ベルト８が巻き取り手段１０により巻き取られると、配置スペース４の内方へ移動するので、このときリング５２を介してつる巻きバネ５１を引き出すようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。図１に示すように、ワーク２をその一部が規準部５，６に当接するようにパレット３上へ置く。このとき、ベルト８は各ベルト支持部７により配置スペース４の外方へ引っ張られているため、配置スペース４は広く開放されており、ワーク２はベルト８を何も調整することなく直ちにパレット３上へ乗せてセットできる。

その後、駆動手段２０を駆動してシャフト１３を回転させると、この回転が可動ギヤ１５を介して巻き取りドラム１４へ伝達され、巻き取りドラム１４はシャフト１３と一体に回転してベルト８を巻き取る。

巻き取られたベルト８は、配置スペース４内をワーク２の側面へ向かって移動する。このときベルト８は図６に示すように、ベルト支持部７のリング５２内を摺動しつつ、つる巻きバネ５１を伸ばしてＤ方向すなわち配置スペース４の中央側へ移動し、このときつる巻きバネ５１を引き出す。

やがて、図７に示すように、ベルト８がワーク２の側面へ密接すると、ベルト８と規準部５，６の間でワーク２を確実に締め付けて固定できる。この状態でシャフト１３は回転を停止するが、ワンウェイクラッチ１８により逆転を阻止されるため、ベルト８を弛めることなくワーク２の固定状態を維持できる。

次に、図７の固定状態におけるワーク２をパレット３から取り外すには、ハンドル１６を図３の時計回り方向へ倒す。すると、可動ギヤ１５が上動して巻き取りドラム１４から分離するため、シャフト１３がワンウェイクラッチ１８により逆転を阻止されていることに関係なく、巻き取りドラム１４は自由に逆転できるため、ベルト８を自由に巻き取りドラム１４から引き出して弛めることができる。

すると、ベルト８をワーク２側へ引きつけていた力がなくなるため、ベルト支持部７の引き出されていたつる巻きバネ５１は復元により巻き戻される。このつる巻きバネ５１の巻き戻しによって、ベルト８の中間部は図４のＥ方向すなわち、配置スペース４の外方へ向かって引っ張られて移動し、図１の初期状態になる。この状態でワーク２はベルト８から解放されるため、自由に取り外し可能となる。

このように、本実施形態によれば、パレット３上に置いたワーク２の周囲をベルト８で締め付けることにより固定できる。したがって従来の位置決めピンを不要にできるため、多数の位置決めピンを用意し、かつそのための多数の穴をパレット上へ開けることが不要となり、ワークの種類毎に、位置決めピンの種類と立てる位置の組み合わせを覚えておいて位置決めピンのセットを変更するという煩雑さが解消され、クランプ固定作業が容易になる。しかも、ワークは配置スペースの大きさに入る限り、ワークの種類の数に制限がないから汎用性が増す。

また、ベルト支持部７を設けることにより、ベルト８は巻き取られていないとき、配置スペース４の外方へ常時引っ張られている。したがって、ワーク２をパレット３上へセットするとき、配置スペース４は広く開放されているため、ベルト８を調節することなく、迅速にセットできる。しかも、このセットは単にワーク２をパレット３上へ置くだけで済むからワンタッチ式のセットを実現できる。

さらに、配置スペース４は略四角形をなし、一つのコーナー部に規準部５，６を設け、残りの三つのコーナー部にベルト支持部７をそれぞれ設けたので、ベルト８を配置スペース４の外周部に沿って配設でき、ワーク２をセットするときの配置スペース４はほぼ略四角形に大きく開放されている。そこでワーク２を一部が規準部５，６へ当接するようにパレット３上に置けば、ほぼ正確に位置決めされた状態でワンタッチ式にワーク２のセットを完了できる。

そのうえ、巻き取り手段１０は、ワンウェイクラッチ１８を有するので、ワンタッチ式にベルト８を巻き取ることができ、かつ締め付けたベルト８の弛みを防止して確実な固定を維持できる。また、可動ギヤ１５を巻き取りドラム１４と結合又は分離させる構造としたので、ハンドル１６により可動ギヤ１５を上動させて巻き取りドラム１４を回転フリーにすれば、やはりワンタッチ式にベルト８を弛めてワークを解放できる。

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、ワークの種類や大きさは配置スペース４の大きさに応じた範囲で無制限にできる。また、配置スペース４の形状は四角形に限定されず、多角形もしくは円形等種々可能である。この場合には、配置スペースの形状に応じてベルト支持部７の数を変化させればよい。

さらに、巻き取り手段として、モーター等の電動駆動や、回転式ハンドル等を利用して手動巻き取り式にすることもできる。同様にワンウェイクラッチも公知の種々の機構を採用することができる。

また、ベルト支持部７についても、つる巻バネ５１はベルト８を配置スペース４の外方へ引っ張るように付勢できるものであれば、コイルスプリング等種々の形式のバネやゴム等の弾性手段を用いることができる。さらにはこのような弾性手段のみならず、小型電動モーターなど種々のものが使用可能である。

クランプ装置の平面図 同側面図 巻き取り手段の拡大図 図３の４−４線相当断面図 ベルトの端末処理構造を示す図 ベルト支持部の拡大図 ワーク固定時の平面図

符号の説明

１：クランプ装置、２：ワーク、３：パレット、４：配置スペース、５：規準部、６：規準部、７：ベルト支持部、８：ベルト、９：端末固定ブロック、１０：巻き取り手段、１１：固定ブロック、１３：シャフト、１４：巻き取りドラム、１５：可動ギヤ、１６：ハンドル、１８：ワンウェイクラッチ 、２０：駆動手段

Claims (3)

1. ワークをパレット上に乗せ、一端をパレットに固定され、他端を巻き取り手段により巻き取られるベルトにより固定するようにしたクランプ装置において、
   パレットのワーク配置スペース外周側にベルト支持部を設け、このベルト支持部により、ベルトの巻き取り時以外はベルトの中間部を配置スペース外方へ引っ張り出すようにしたことを特徴とするクランプ装置。
2. 上記配置スペースは略四角形をなし、その一つのコーナー部にワークの位置を決める規準部を設け、他の少なくとも一つのコーナー部に前記ベルト支持部を設けたことを特徴とする請求項１のクランプ装置。
3. 前記巻き取り手段は、ベルトの一端が固定されたシャフトを回転させる駆動手段と、シャフトの回転を一方向側へのみ許容するワンウェイクラッチと、前記シャフトに対して回転フリーとなる巻き取り部材と、この巻き取り部材へ結合又は分離するとともに前記シャフトと一体回転する結合解除部材とを備えることを特徴とする請求項１のクランプ装置。

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