JP4328991B2 - 電動ガイドピンクランプ - Google Patents

Description

【０００１】
［産業上の利用分野］
板金等を溶接する工場設備に於いて、ワークの位置決め及び保持に用いる。
【０００２】
［従来の技術］
固定されたガイドピンにスリット部を設け、該スリット部をクランプ爪が軸方向に動く際に軸に直角方向に出入りする、エアシリンダを用いたガイドピンクランプ。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
前従来の技術の項のクランプに於いては、スリット部に、溶接の際のスパッタ等が侵入し、これが原因で不具合が生じる恐れがある、即ち、ダストシールが備わっていない。本願発明の課題は、前記ダストシールの問題と同時に空気圧駆動を電動化することによる省エネルギー化も解決する点にある。
【０００４】
［課題を解決するための手段］
ガイドピンを軸に直角な断面で分割し、この分割面を両者の摺合わせ面とし、この摺合わせ面の相対的回転により、クランプ爪の出入りを行う。
【０００５】
［発明の実施の形態］
図面に従って説明する。
図１は真円形タイプのガイドピンを使用した、本願発明の軸方向断面図である。図２は真円形タイプのクランプ時の、ガイドピンとクランプ爪の摺合わせ面を表す平面図である。
図３は楕円形タイプのクランプ時の、ガイドピンとクランプ爪の摺合わせ面を表す平面図である。
図４は図１のＡ−Ｂ断面図である。
図５は本願発明に用いる、円筒コイルばね、及びリテイナーの組み立て図である。
図１に於いて、ガイドピン１とクランプ爪２の摺合わせ面７及び８は同一形状の真円であり、ガイドピン１には偏心した位置に偏心孔９が設けられ、該偏心孔９と嵌合するクランプロッド３の先端に同一偏心量を持ってクランプ爪２が固定されている。
ガイドピン１の大径部には回転防止のガイド溝１０が加工されている。又、ガイドピン１の他端面及びストッパー部材１１の端面には、両者が相対的に１８０度回転できるように、それぞれにストッパー５及び６が設けられている。
次に、本願発明の主要部の組立について述べる。
ガイドピン１の偏心孔９に、クランプ爪２を固定したクランプロッド３を通し、次に、スラストベアリング１２とストッパー部材１１を、ガイドピン１の端面７とクランプ爪８の端面が摺合わせ（接する）面となる位置まで通し、且つ、ストッパー５とストッパー６が当たった位置で、前記摺合わせ面が一致する（真円が完全に重なる）ようにした状態で、止めねじ１３でストッパー部材１１をクランプロッド３に固定する。この状態で、請求項１に記載した、ガイドピン１とクランプロッド間の有限回転（１８０度）、及び、ガイドピンの端面とクランプ爪の端面の摺合わせ面が達成されたことになる。
次に、本願発明に用いた、回転直線変換機構の原理は、シャフト２１の回転を止めて、薄肉円筒部材２２を電動モータで回転させるとシャフト２１が軸方向に直線運動すると言うものであるから、クランプロッド３とシャフト２１をストッパー部材１１を介して、さらばね力に起因する摩擦力によって固定し、且つ、ガイドピン１の大径部設けられた回り止め溝とキャツプ２７に固定された回り止めピン４により、ガイドピン１は回転しないから、クランプロッド３は１８０度回転した後に、軸方向に動くことになる。
次に、本願発明に用いた、回転直線変換機構について詳述する。
図１に於いて、薄肉円筒部材２２は、回転部材３２の外周に、打ち込み及びカシメにより固定されている。薄肉円筒部材２２の肉厚は両端が厚くなるように加工されている。電動モータのシャフト３１に、ベアリングケース３６に二個のボールベアリング３４及びナット３６により軸方向を拘束して取り付けた回転部材３２が連結されている。
クランプロッド３に固定されたストッパー部材１１には、確認用マグネット１８及びスラストベアリング１６が固定されている。クランプロッド３が丸ナット３０により、さらばね３９のスプリング力を介して取り付けられている。
図４に於いて、８個の円筒コイルばね２３の中に、８本の直線状のリテイナーピン２９が通されている。
図５に於いて、上記リテイナーピン２９の両端は、端面部材２４の傾斜溝２０にワッシャー１９を挟んで打ち込んで組立られている。
直線状のリテイナーピン２９には、図４に示す、二面幅３０が加工されている。次に、以上の状態に部分組立が完了した三者、即ち、薄肉円筒部材２２、シャフト２１及び８個の円筒コイルばね２３の嵌合について述べる。
まづ、薄肉円筒部材２２の中に、円筒コイルばね２３を約半分まで挿入する、次に、シャフト２１を円筒コイルばね２３の残りの半分まで挿入する。次に、シャフト２１を回転させながら組み立てると、三者は圧接された状態で組み立てられる。次に、回転部材３２に予め入れていた、スラストベアリング３７を接着したストッパー３８をボルト３３により丸ナット３０に固定する。
最後に、ケース１５及びベアリングケース３６をタイロッド２８により電動モータに固定する。
次に、動作について述べる。
電動モータのシャフト３１が回転すると、回転部材３２及び薄肉円筒部材２２が軸方向を拘束されて回転する。この際、シャフト２１はストッパー５とストッパー６が当たるまで回転して止まる。シャフト２１の回転が止まると、円筒コイルばね２３はシャフト２１の外周を転動する。この際、円筒コイルばね２３の中心軸が、薄肉円筒部材２２及びシャフト２１の軸方向と傾斜しているために、円筒コイルばね２３は同時に軸方向にも動く、同時にシャフト２１がこの倍速で軸方向に動き、この軸方向のシャフト２１の動きがストッパー部材１１、ガイドピン１、クランプロッド３及びクランプ爪２に連結される。
以上が、本顧発明の電動ガイドピンクランプの動作であるが、本願発明に用いた回転直線変換機構には、次の課題及び解決方法が考慮されねばならない。
前記回転直線変換機構に於いては、薄肉円筒部材２２、円筒コイルばね２３及びシャフト２１間で、摩擦により力の伝達が行われるために、軸方向の衝撃的な制動、回転体の慣性力、及び電動モータの過大な回転トルク等が原因で、前三者間にスリップ現象が生じる。このスリップ現象の累積のために、円筒コイルばね２３の軸方向の相対的位置が許容範囲を逸脱してしまう。この変換機構に於いては、円筒コイルばね２３の軸方向速度の二倍の速度でシャフト２１が動くので、円筒コイルばね２３の軸方向位置は前記許容範囲に絶対になければならない、故に、円筒コイルばね２３の軸方向のスリップの補正が必要となる。
この補正を、次のごとく解決しなければならない。
シャフト２１及び薄肉円筒部材２２と円筒コイルばね２３間の圧接力を、軸方向に於いて変化させることにより、スリップが生じた場合に圧接力が小なる方向即ち一方向にのみ、円筒コイルばね２３がスリップするようにして、このスリップ方向にストッパー部材１１及びストッパー３８を設け、常に、許容範囲内に位置するようにする。
又、リテイナーの端面部材２４とストッパー部材１１、及びストッパー３８間の摩擦力によるくさび現象を防ぐために、両者間に低摩擦係数のスラストベアリング１６、１７を設ける。
次に、前記変換機構に用いる、円筒コイルばね２３のリテイナーについて述べる。円筒コイルばね２３は一定の傾斜角を保って転動し、且つ、コイルの中心線は螺旋状となっていなければならない。この点に関して、直線状のピン２９を一定の傾斜角をもって組立てて、円筒コイルばね２３の傾斜角を保ち、且つ、この直線状のピン２９に二面幅３０を設けることで、螺旋状の問題を解決する。
【０００６】
［実施例］

以上の条件で実施した結果、５００Ｎのクランプ力を発揮し、且つ、両端でのスリップの補正、更に、電源を切っても上記クランプ力が保持されていることが確認された。
【０００７】
［発明の効果］
本願発明の効果は、ガイドピンとクランプ爪の組合せ機構に於て、溶接時のスパッタ等の付着及び異物の侵入を防ぐ新規な機構を提供することであり、更に、同時に電動化することによる省エネルギーにも貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の電動ガイドピンクランプの断面図である。
【図２】図１に用いた、真円形状のガイドピンの場合の、摺合わせ面の形状である。
【図３】楕円形状のガイドピンの場合の、摺合わせ面の形状である。
【図４】図１のＡ−Ｂ断面図である。
【図５】本願発明に用いた、回転直線変換機構の円筒コイルばね、及びリテイナーの部分組み立て図である。
【符号の説明】
（１）はガイドピン。
（２）はクランプ爪。
（３）はクランプロッド。
（４）は回り止めピン。
（５）、（６）はストッパー。
（７）、（８）は摺合わせ面。
（９）は偏心孔。
（１０）はガイド溝。
（１１）はストッパー部材。
（１２）はスラストベアリング。
（１３）は止めねじ。
（１４）はキャップ。
（１５）はケース。
（３１）は電動モータシャフト。

Claims (1)

1. ガイドピン（１）の外周形状と同一の端面形状を有するクランプ爪（２）に、クランプロッド（３）を固定し、該ガイドピンに軸方向にスライド可能な回り止め（４）を設け、該ガイドピンと該クランプロッド間に有限回転（例えば９０度、１８０度）を可能とするストッパー（５）、（６）を設け、且つ、該ガイドピンの一端面（７）と該クランプ爪の端面（８）が摺り合わせ面となる位置で両者の相対的軸方向位置を拘束したことを特徴とする、回転直線変換機構を備えた電動ガイドピンクランプ。

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