JP4859134B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを位置決め固定するためのクランプ装置の技術分野に属するものである。

一般に、種々の組付工程や加工工程等において、ワークを位置決め固定するために各種クランプ装置が用いられているが、この様なクランプ装置として、従来、先端部にクランプ部を備えた上部クランプジョーの基端部を、クランプベースに傾動可能に軸支されたシリンダのピストンロッドの先端部に連結する一方、上部クランプジョーの中間部を、一端がクランプベースに連結された回動部材の他端に連結し、さらに、アンクランプ時に上部クランプジョーをワークよりも下方の位置に退避させるようにして、上部クランプジョーに邪魔されることなくワークを設置できるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実用新案登録第２５２２３０４号公報

ところで、例えば油圧ショベル等の建設機械の骨組となるフレームを組立てたり加工したりする場合、ワークは重量物であって、該ワークを位置決め固定するクランプ装置は、大きなクランプ力が必要となる。しかるに、前記従来のものにおいて、クランプ力はシリンダの伸長力によって付与されることになるが、該シリンダはクランプベースに傾動自在に軸支されているから、シリンダの伸長力の反力がシリンダ軸支部に作用することになって、該シリンダ軸支部に大きな負荷がかかって疲労しやすく、このため、重量物のワークをクランプする場合には適していないという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、ワークを位置決め固定するクランプ装置であって、該クランプ装置は、クランプベースに固定される固定クランプ部と、クランプベースに固定されるシリンダと、先端部に可動クランプ部を有し、中間部が前記クランプベースに支軸を介して揺動自在且つアーム長方向移動自在に支持されるクランプアームと、一端側が前記シリンダのピストンロッドの先端部に揺動自在に連結され、他端側がクランプアームの基端部に揺動自在に連結されるリンクと、ピストンロッドの進退移動に伴う前記クランプアームの支軸を軸とする揺動をガイドする第一ガイド部材と、ピストンロッドの進退移動に伴うクランプアームのピストンロッド進退方向に対して直交する方向の移動をガイドする第二ガイド部材とを備え、前記クランプアームのピストンロッド進退方向に対して直交する方向の移動で可動クランプ部を固定クランプ部側に引き込んで該可動クランプ部と固定クランプ部との間にワークを位置決め固定する構成であることを特徴とするクランプ装置である。

請求項１の発明とすることにより、ピストンロッドの進退移動に伴いクランプアームが支軸を軸として揺動することで、アンクランプ時に可動クランプ部をワークの設置に邪魔にならない位置に位置せしめることができると共に、クランプアームがピストンロッド進退方向に対して直交する方向に移動することで、可動クランプ部を固定クランプ部側に引き込んで該可動クランプ部と固定クランプ部との間にワークを確実に位置決め固定できることになる。しかも、前記可動クランプ部にクランプ力を付与するシリンダは、クランプベースに固定される構成であるから、ワークが重量物で大きなクランプ力が必要とされる場合であっても、該大きなクランプ力を付与するシリンダをクランプベースに安定支持できることになり、而して、例えば油圧ショベル等の建設機械の骨組みとなるフレームを組立てたり加工したり場合に最適なクランプ装置を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図において、１はクランプ装置であって、該クランプ装置１は、本実施の形態では、図示しない油圧ショベルの旋回フレームの組付工程において、旋回フレームの側面を形成するチャンネル板等のワーク２を位置決め固定するために用いられる。

３は前記クランプ装置１の基台を構成するクランプベースであって、該クランプベース３の下部にはシリンダ４が固定されているが、該シリンダ４は、ピストンロッド４ａが上下方向に向けて進退移動するように組み付けられている。

一方、５はクランプアームであって、該クランプアーム５は、先端部に可動クランプ部５ａが形成される一方、中間部には、アーム長さ方向に長い長孔５ｂが開設されている。そして、該長孔５ｂには、クランプベース３に止着された支軸６が挿通されており、而して、クランプアーム５の中間部は、支軸６を介して、該支軸６を軸として回動自在且つクランプアーム５の長さ方向に移動自在な状態で、クランプベース３に支持されている。

さらに、前記クランプアーム５とシリンダ４のピストンロッド４ａとの間には、リンク７が介装されている。該リンク７は、一端側がピストンロッド４ａの先端部に第一ピン軸８を介して揺動自在に連結され、且つ他端側がクランプアーム５の基端部に第二ピン軸９を介して揺動自在に連結されている。また、クランプベース３には、ピストンロッド４ａの進退方向、つまり上下方向を向く長孔３ａが開設されており、該長孔３ａには、前記第一ピン軸８に回転自在に軸承されるローラ８ａが上下動自在に嵌合されている。そして、該ローラ８ａは、上記長孔３ａにガイドされる状態で、ピストンロッド４ａの進退移動に伴い上下移動するようになっている。

ここで、前記支軸６、第一ピン軸８、および第二ピン軸９の位置関係について説明すると、第一ピン軸８の軸芯と支軸６の軸芯とを結ぶ直線Ｌに対し、第二ピン軸９の軸芯は、後述する固定クランプ部１２ａの反対側に位置するように構成されている。尚、本実施の形態では、支軸６の軸芯は、ピストンロッド４ａの進退方向の延長線上に位置するように設計されており、而して、前記支軸６の軸芯と第一ピン軸８の軸芯とを結ぶ直線Ｌは、ピストンロッド４ａの進退方向の延長線と一致するようになっている。

また、１０はクランプベース３に組付けられるガイド体であって、該ガイド体１０には第一ガイド面１０ａと第二ガイド面１０ｂとが形成されており、そして、第一ガイド面１０ａ（本発明の第一ガイド部材を構成する）は、後述するようにピストンロッド４ａの進退移動に伴いクランプアーム５が支軸６を軸として揺動するときに、クランプアーム５の基端に当接することでクランプアーム５の揺動をガイドするように設定されている。一方、第二ガイド面１０ｂ（後述のガイドローラ１１と共に、本発明の第二ガイド部材を構成する）は、後述するようにピストンロッド４ａの進退移動に伴いクランプアーム５が水平方向（ピストンロッド４ａの進退方向に対して直交する方向）に移動するときに、該クランプアーム５の基端下側縁に当接することでクランプアーム５の水平移動をガイドするように設定されている。

さらにまた、１１はクランプベース３に組付けられる回転自在なガイドローラ（前述のガイド体１０の第二ガイド面１０ｂと共に、本発明の第二ガイド部材を構成する）であって、該ガイドローラ１１は、後述するようにピストンロッド４ａの進退移動に伴いクランプアーム５が水平方向（ピストンロッド４ａの進退方向に対して直交する方向）に移動するときに、該クランプアーム５の上側縁に当接することでクランプアーム５の水平移動をガイドするように設定されている。

一方、１２はクランプベース３にボルト１３により固定される固定クランプ部材であって、該固定クランプ部材１２の先端部はクランプベース３の外方に突出しており、そして該突出先端部が、前記ワーク２に当接する固定クランプ部１２ａになっている。尚、固定クランプ部材１２に開設されるボルト挿通孔１２ｂは長孔に形成されていて、固定クランプ部１２ａの位置を調整できるようになっている。
尚、本実施の形態において、固定クランプ部材１２は、前述したようにボルト１３によりクランプベース３に直接固定されているが、これに限定されることなく、他部材を介してクランプベースと固定クランプ部材とが固定された状態（例えば、ワーク２が設置される架台にクランプベース３と固定クランプ部材１２とが共に固定されている）であっても良い。

そして、前記クランプ装置１は、シリンダ４のピストンロッド４ａの進退移動に伴うクランクアーム５の作動に基づいて、可動クランプ部５ａと固定クランプ部１２ａとの間にワーク２を位置決め固定することになるが、上記クランクアーム５の作動について、以下、図１〜図４に基づいて説明する。

まず、図１にアンクランプ状態のクランプ装置１を示すが、この状態では、シリンダ４のピストンロッド４ａは最も下位置に位置していると共に、第二ピン軸９の軸芯は、第一ピン軸８の軸芯と支軸６の軸芯とを結ぶ直線Ｌに対し、固定クランプ部１２ａの反対側に僅かに偏倚した位置に位置していて、クランプアーム５は、可動クランプ部５ａが固定クランプ部１２ａ側に向けて僅かに傾斜する状態で上方を向くようになっている。また、支軸６は、クランプアーム５の長孔５ｂの下端に位置している。この状態では、クランプアーム５はワーク２の上方に位置しておらず、而して、クランプアーム５に邪魔されることなくワーク２を固定クランプ部１２ａに当接するよう配置できるようになっている。

次いで、前記アンクランプ状態からピストンロッド４ａを上動（進出）させると、図２に示す如く、ピストンロッド４ａの上動に伴いクランクアーム５が支軸６を軸として矢印Ａ方向に揺動して、可動クランプ部５ａがワーク２の上方に位置するようになる。このクランプアーム５の揺動は、クランプアーム５の基端が第一ガイド部材１０のガイド面１０ａに当接することでガイドされるようになっている。

前記図２の状態から、ピストンロッド４ａをさらに上動させると、図３に示す如く、クランクアーム５が水平方向（ピストンロッド４ａの進退方向に対して直交する方向）を向く状態となる。この状態では、クランプアーム５の基端上側縁にガイドローラ１１が当接していて、これ以上のクランクアーム５の支軸６を軸とする揺動が規制されると共に、可動クランプ部５ａは、ワーク２を挟んで固定クランプ部１２ａに対向するようになっている。

前記図３の状態から、ピストンロッド４ａをさらに上動させると、クランプアーム５は、図４に示す如く、上側縁に当接するガイドローラ１１と下側縁に当接するガイド体１０の第二ガイド面１０ｂとによってガイドされる状態で、矢印Ｂ方向に水平移動する。これにより、可動クランプ部５ａが固定クランプ部１２ａ側に引き込まれてワーク２に当接し、而して、可動クランプ部５ａと固定クランプ部１２ａとの間にワーク２がクランプされて位置決め固定されるようになっている。
ここで、前記ガイドローラ１１およびガイド体１０の第二ガイド面１０ｂは、前述したように、クランプアーム５の水平移動時に該クランプアーム５の上側縁および下側縁に当接することで、クランプアーム５の水平移動を安定させることができるようになっている。さらに、ワーク２が位置決め固定されたクランプ状態で、クランプアーム５に支軸６を軸として揺動する方向（図４の矢印Ｆ１方向、或いは矢印Ｆ方向）の外力が働いた場合に、該外力をガイドローラ１１およびガイド体１０の第二ガイド面１０ｂで受け止めることができるようになっている。

一方、ワーク２の位置決め固定を解除する場合には、前記図４の状態からピストンロッド４ａを下動（退避）させると、クランプアーム５は、前述したピストンロッド４ａを上動させた場合とは逆方向に動いて、順次図３、図２の状態となって、図１の状態に戻る。

叙述の如く構成された本形態において、クランプ装置１は、クランプベース３に固定される固定クランプ部１２ａと、クランプベース３に固定されるシリンダ４と、先端部に可動クランプ部５ａを有し、且つ中間部がクランプベース３に支軸６を介して揺動自在且つアーム長方向移動自在に支持されるクランプアーム５と、一端側がシリンダ４のピストンロッド４ａの先端部に第一ピン軸８を介して揺動自在に連結され、且つ他端側がクランプアーム５の基端部に第二ピン９を介して軸揺動自在に連結されるリンク７と、ピストンロッド４ａの進退移動に伴うクランプアーム５の支軸６を軸とする揺動をガイドする第一ガイド面１０ａと、ピストンロッド４ａの進退移動に伴うクランプアーム５のピストンロッド進退方向に対して直交する方向の移動をガイドするガイドローラ１１および第二ガイド面１０ｂとを備えており、そして、上記クランプアーム５のピストンロッド進退方向に対して直交する方向の移動で可動クランプ部５ａを固定クランプ部１２ａに向けて引き込むことで、該可動クランプ部５ａと固定クランプ部１２ａとの間にワーク２が位置決め固定されることになる。

この結果、クランプアーム５の支軸６を軸とする揺動で、可動クランプ部５ａをワーク２の設置に邪魔にならない位置と、ワーク２を挟んで固定クランプ部１２ａに対向する位置とに変位させることができることになって、アンクランプ時に可動クランプ部５ａに邪魔されることなくワーク２を配置できると共に、クランプアーム５のピストンロッド進退方向に対して直交する方向の移動で、可動クランプ部５ａが固定クランプ部１２ａ側に引き込まれることになって、該可動クランプ部５ａと固定クランプ部１２ａとの間にワーク２を確実に位置決め固定できることになる。しかも、前記可動クランプ部５ａにクランプ力を付与するシリンダ４は、クランプベース３に固定される構成であるから、ワーク２が重量物で大きなクランプ力が必要とされる場合であっても、該大きなクランプ力を付与するシリンダ４をクランプベース３に安定支持できることになり、而して、例えば油圧ショベル等の建設機械の骨組みとなるフレームを組立てたり加工したり場合に最適なクランプ装置１を提供することができる。

アンクランプ状態のクランプ装置の図である。 ピストンロッドを上動させたときのクランプ装置の図である。 ピストンロッドをさらに上動させたときのクランプ装置の図である。 クランプ状態のクランプ装置の図である。

符号の説明

１ クランプ装置
２ ワーク
３ クランプベース
４ シリンダ
４ａ ピストンロッド
５ クランプアーム
５ａ 可動クランプ部
６ 支軸
７ リンク
１０ ガイド体
１０ａ 第一ガイド面
１０ｂ 第二ガイド面
１１ ガイドローラ
１２ａ 固定クランプ部

Claims (1)

1. ワークを位置決め固定するクランプ装置であって、
   該クランプ装置は、
   クランプベースに固定される固定クランプ部と、
   クランプベースに固定されるシリンダと、
   先端部に可動クランプ部を有し、中間部が前記クランプベースに支軸を介して揺動自在且つアーム長方向移動自在に支持されるクランプアームと、
   一端側が前記シリンダのピストンロッドの先端部に揺動自在に連結され、他端側がクランプアームの基端部に揺動自在に連結されるリンクと、
   ピストンロッドの進退移動に伴う前記クランプアームの支軸を軸とする揺動をガイドする第一ガイド部材と、
   ピストンロッドの進退移動に伴うクランプアームのピストンロッド進退方向に対して直交する方向の移動をガイドする第二ガイド部材とを備え、
   前記クランプアームのピストンロッド進退方向に対して直交する方向の移動で可動クランプ部を固定クランプ部側に引き込んで該可動クランプ部と固定クランプ部との間にワークを位置決め固定する構成であることを特徴とするクランプ装置。

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