JP4931732B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、駆動機構の回転駆動力によってワークを保持するクランプ装置に関する。

従来、この種のクランプ装置として特許文献１に示す装置が知られているが、この装置を示したのが図５である。
上記装置の駆動機構Ｂは、シリンダ１の一端にシリンダヘッド２を固定するとともに、他端にエンドキャップ３を固定している。上記シリンダ１には、隔壁１ａを形成するとともに、この隔壁１ａによって、シリンダ１内を上記シリンダヘッド２側の室４と、エンドキャップ３側の室５とに区画している。
そして、一方の室５内には、ピストン６を摺動自在に組み込むとともに、室５に開口する一対の孔７ａ，７ｂから作動油を供給することによって、上記ピストン６が室５内で摺動するようにしている。
また、上記ピストン６には中空のシリンダロッド８を固定するとともに、このシリンダロッド８を、隔壁１ａを貫通して他方の室４内に摺動自在に突出させている。

一方、上記エンドキャップ３には断面角形のガイドバー９を固定するとともに、このガイドバー９が、上記シリンダロッド８の中空部に摺動自在に挿入されるようにしている。したがって、孔７ａから作動油を供給すると、この作動油によってピストン６がエンドキャップ３側へ摺動するとともに、ピストン６と一体となってシリンダロッド８が移動する。
このとき、断面角形のガイドバー９によって、ピストン６はその回転を規制されながら、ガイドバー９の軸方向に摺動することとなる。
また、シリンダ１の室４には、回転軸部材１０を組み込んでいるが、この回転軸部材１０は、シリンダヘッド２を貫通して室４の外方に突出している。

そして、回転軸部材１０には、室４内において開口する凹部１０ａを形成するとともに、この凹部１０ａ内にシリンダロッド８を進入させている。上記シリンダロッド８の先端には、フランジ８ａを形成するとともに、このフランジ８ａの外周にリードピン１１を突出させている。
一方、上記回転軸部材１０には、上記リードピン１１が挿入されるリード溝１２を形成しており、このリード溝１２とリードピン１１によって、回転軸部材１０およびシリンダロッド８を連係している。なお、上記リード溝１２は、回転軸部材１０の軸線方向に対して傾斜した軌跡を描いており、シリンダロッド８が軸方向へ移動したとき、回転軸部材１０が回転する関係を維持している。

さらに、回転軸部材１０の凹部１０ａ底面とシリンダロッド８の先端との間には、スプリング１３を介在させている。このスプリング１３は、シリンダロッド８と回転軸部材１０とが互いに離反する方向に弾性力を作用させている。また、凹部１０ａの開口には固定ナット１４を固定するとともに、この固定ナット１４をシリンダロッド８が貫通するようにしている。さらに、回転軸部材１０には連結ねじ１５を固定しているが、この連結ねじ１５にクランプ部材Ａの連結部１６をねじ結合させることにより、駆動機構Ｂにクランプ部材Ａを連結している。

次に、上記の構成からなる従来のクランプ装置の作用について説明する。
図５に示す状態から、孔７ａに作動油を供給すると、この作動油によってピストン６が図中下方に移動する。ピストン６が移動すると、ピストン６と一体となってシリンダロッド８も図中下方に移動する。このとき、上記したように、ピストン６およびシリンダロッド８はガイドバー９によって回転を規制された状態で移動する。
そして、シリンダロッド８がその軸方向に移動すると、当然のこととしてリードピン１１も下方に移動する。シリンダロッド８は、ガイドバー９によって回転が規制されているため、リードピン１１がリード溝１２を介して回転軸部材１０を回転させる。言い換えれば、リードピン１１の軸方向への移動が、リード溝１２を介して、回転軸部材１０を回転させるように作用する。ただし、回転軸部材１０は、スプリング１３の弾性力によって図中上方に押し上げられた位置を保持している。したがって、回転軸部材１０は、軸方向の位置を変えずに回転することとなる。

上記のようにして回転軸部材１０が回転すると、連結ねじ１５によって回転軸部材１０に固定しているクランプ部材Ａが回動する。そして、クランプ部材Ａが連結ねじ１５を軸として回動すると、保持部１７がワークに当接するとともに、クランプ部材Ａの回動力によって、保持部１７がワークに圧接する。
保持部１７がワークに当接すると、回転軸部材１０の回転が規制されるので、今度は、シリンダロッド８の軸方向への移動にともなって、回転軸部材１０およびクランプ部材Ａが図中下方へ移動し、当該位置でワークをクランプする。
特開平６−１２９４０８号公報

上記のクランプ装置によれば、回転軸部材１０の回転力がクランプ部材Ａの回動力すなわちクランプ力となってワークに作用する。したがって、ワークに対してクランプ力を発揮するためには、保持部１７がワークに当接しても、なおクランプ部材Ａに回動力が作用し続けなければならない。つまり、ワークをクランプしている間は、常にクランプ部材Ａに回動力を作用し続けなければならない。このように、クランプ部材Ａに回動力を作用し続けるということは、回転軸部材１０に対しても、常に駆動機構Ｂの回転駆動力が作用し続けなければならない。
そのため、ワークをクランプしている間中、回転軸部材１０とクランプ部材Ａとの連結部分に回転駆動力が作用し続けてしまい、当該連結部分や駆動機構Ｂの他の部分にゆがみが生じて、装置の故障につながるという問題があった。

この発明の目的は、ワークをクランプする際に、駆動機構の回転駆動力が作用し続けないようにすることで、駆動機構とクランプ部材との連結部分をはじめとする装置の各部分に故障が生じないクランプ装置を提供することである。

この発明は、ワークを保持する保持部を設けたクランプ部材には、保持部とその回動半径分だけ離れた位置に、駆動機構の回転軸部材を回転自在に設ける一方、上記クランプ部材は、その一方の面に上面部と低面部とを設け、これら上面部と低面部との境界部分に段差を形成し、上記低面部には上記回転軸部材と一体回転する連結部材を設け、この連結部材の回転方向一方の端面を第1伝達部とし、他方の端面を第2伝達部とするとともに、上記第1伝達部とその回転軌跡上において対向する上記段差の面を第1段差面とし、この第1段差面と上記第1伝達部との間にバネ力保持手段を設け、上記第2伝達部とその回転軌跡上において対向する上記段差の面を第２段差面とし、上記回転軸部材の一方向の回転に対して、上記第１伝達部で上記バネ力保持手段を押しながら、ワークを保持する方向に上記クランプ部材を回動させ、上記保持部がワークに当接したとき、上記バネ力保持手段が上記連結部材の回転動力を吸収して、上記連結部材がクランプ部材に対して相対回転する構成にし、上記回転軸部材の他方向の回転に対しては、第２伝達部が第２段差面に接触して、回転軸部材とクランプ部材とを一体回転させる構成にした点に特徴を有する。

この発明によれば、保持部がワークに当接したとき、連結部材がクランプ部材に対して相対回転できるので、駆動機構の回転部材を回転ストロークエンドまで回転させることができる。しかも、このときのクランプ力がバネ力保持部材のバネ力で決まるので、そのクランプ力は安定したものとなる。
したがって、クランプ部材と駆動機構との連結部分をはじめ、必要以上の回転駆動力が作用することによって引き起こされる装置の故障を低減することができる。

また、この発明によれば、バネ力を介してワークを保持できるようにしながら、ワークを放すときにもスムーズな操作が可能になる。

図１〜図４に示すこの実施形態のクランプ装置は、上記従来のクランプ装置とクランプ部材の構成のみ異なり、駆動機構の構成は全て同じである。したがって、ここではクランプ部材の構成を中心に説明するとともに、駆動機構の各構成要素には上記従来例と同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図１〜図４は、この実施形態のクランプ装置に用いるクランプ部材２０を示したものである。このクランプ部材２０は、その一部に、他の部分よりも高さを低くした低面部２１を形成している。この低面部２１には、貫通孔２２を形成するとともに、この貫通孔２２に連結部材２３を相対回転可能に組み込んでいる。

この連結部材２３は、クランプ部材２０を、駆動機構Ｂの回転軸部材１０（図５参照）に連結する部材であるが、その連結構造は次の通りである。すなわち、連結部材２３は、図３からも明らかなように、クランプ部材２０の貫通孔２２に回転自在に組み込む筒体２３ａと、この筒体２３ａに連続するとともに、貫通孔２２から低面部２１の上方に突出する伝達回転部２３ｂとからなる。
上記筒体２３ａは、回転軸部材１０に固定され、これら筒体２３ａと回転軸部材１０とが一体回転するようにしている。一方、筒体２３ａは、上記したように貫通孔２２に回転自在に組み込まれているので、連結部材２３とクランプ部材２０とは相対回転することとなる。

また、上記伝達回転部２３ｂは、図１、図２からも明らかなように、半円状に形成されており、その一方の端面を第１伝達部２４とし、他方の端面を第２伝達部２５としている。
さらに、上記クランプ部材２０の低面部２１の境界部分には段差２６を形成しているが、上記第１伝達部２４と対向する部分の段差２６を第１段差面２６ａとし、この第１段差面２６ａには、クランプ部材２０に形成した挿入穴２９を開口させている。

上記挿入穴２９には、スプリングガイド２８のガイド部２８ｂを摺動自在に挿入している。このスプリングガイド２８は、上記ガイド部２８ｂとは反対側に大径部２８ａを形成し、ガイド部２８ｂと大径部２８ａとの境界部分に段差を設けて、この段差をバネ受け部２８ｃとしている。そして、このバネ受け部２８ｃと上記第１段差面２６ａとの間にスプリング３０を介在させ、このスプリング３０のバネ力の作用で、スプリングガイド２８の大径部２８ａの先端が、伝達回転部２３ｂの第１伝達部２４に接触する関係にしている。言い換えると、上記伝達回転部２３ｂの第１伝達部２４の回転軌跡内に、上記大径部２８ａの先端を位置させている。

また、上記段差２６のうち、伝達回転部２３ｂの第２伝達部２５に対向する部分を第２段差面２６ｂとしている。言い換えると、上記伝達回転部２３ｂの第２伝達部２５の回転軌跡内に、上記第２段差面２６ｂを位置させている。そして、回転軸部材１０に回転力が作用していないときには、上記スプリング３０のバネ力の作用で、伝達回転部２３ｂの第１伝達部２４を押し、第２伝達部２５を上記第２段差面２６ｂに押し付けた状態を保つ。

なお、上記スプリングガイド２８およびスプリング３０によって、この発明のバネ力保持手段を構成している。
また、図中符号３１は、クランプ部材２０が回動したとき、ワークに当接する保持部である。

次に、上記クランプ装置の作用について説明する。
ワークをクランプする際には、駆動機構Ｂを駆動して回転軸部材１０を、図中ｙ方向に回転させるが、回転軸部材１０が回転すると、連結部材２３が回転軸部材１０と一体になって回転する。
上記のように連結部材２３が回転すると、それと一体である伝達回転部２３ｂもｙ方向に回転するとともに、この伝達回転部２３ｂの回転力は、上記スプリング３０を介してクランプ部材２０に伝達される。したがって、図４（ａ）に示すように、クランプ部材２０も伝達回転部２３ｂと一体になって回動する。

そして、クランプ部材２０の保持部３１が図示していないワークに当接すると、その時点でクランプ部材２０の回動が規制されるが、回転軸部材１０をさらに回転させれば、図４（ｂ）に示すように、その回転にともなって伝達回転部２３ｂも回転するとともに、スプリング３０をたわませながら、スプリングガイド２８を、そのガイド部２８ｂを挿入穴２９に押し込むようにして移動させる。

上記のように保持部３１でワークを保持した状態で、スプリング３０をたわませれば、そのスプリング３０のバネ力がワークを保持する保持力となる。したがって、回転軸部材１０が所定回転位置よりも多少オーバーランしたとしても、ワークに対する保持力が必要以上に大きくなることがない。言い換えると、ワークに対する保持力はスプリング３０のバネ力の範囲内にとどまるので、必要以上の回転力がワークに作用して、当該ワークを傷つけたり、あるいは当該装置の個々の要素を損傷させたりしない。
また、上記実施形態によれば、スプリング３０のバネ力を変えるだけで、ワークに対するクランプ力を簡単に変更することができる。

一方、上記のようにして保持したワークを放すときには、回転軸部材１０を図中ｘ方向に回転する。回転軸部材１０がｘ方向に回転すれば、その回転過程で、伝達回転部２３ｂの第２伝達部２５が、第２段差面２６ｂに当たるので、それ以後は、回転軸部材１０とクランプ部材２０とが一体となって上記ｘ方向に回り、保持部３１からワークが解放される。

なお、この発明の最大の特徴は、保持部３１がワークに当接するまでは、クランプ部材２０が連結部材２３と一体的に回動し、保持部３１がワークに当接した後は、連結部材２３がクランプ部材２０に対して相対回転するところにある。したがって、駆動機構の構成は上記実施形態に限らず、例えば、油圧ではなく電気的に駆動を制御するものであってもよい。
また、上記実施形態においては、駆動機構Ｂが、クランプ部材２０を回転させたのち、垂直方向に移動する構成にしたが、クランプ部材２０が垂直方向に移動せずに、水平方向に回転した状態でワークをクランプするようにしても構わない。
さらに、スプリング３０や連結部材２３の構造は上記実施形態に限らない。例えば、第２伝達部２５と第２段差面２６ｂとの間に、引っ張りバネからなるスプリングを介在させても、上記実施形態と同様の機能をもたせることができる。

この発明のクランプ部材の立体図である。 この発明のクランプ部材の平面図である。 図２におけるIII―III線断面図である。 この発明のクランプ部材の回転過程を示す図で、（ａ）はワークを保持する前の回転過程を示し、（ｂ）はワークを保持してスプリングを撓ませた状態の回転過程を示したものである。 クランプ装置における駆動機構の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 回転軸部材
２０ クランプ部材
２２ 貫通孔
２３ 連結部材
２３ａ 筒体
２４ 第１伝達部
２５ 第２伝達部
２６ｂ 第２段差面
３０ スプリング
３１ 保持部
Ｂ 駆動機構

Claims (1)

1. ワークを保持する保持部を設けたクランプ部材には、保持部とその回動半径分だけ離れた位置に、駆動機構の回転軸部材を回転自在に設ける一方、
   上記クランプ部材は、その一方の面に上面部と低面部とを設け、これら上面部と低面部との境界部分に段差を形成し、
   上記低面部には上記回転軸部材と一体回転する連結部材を設け、
   この連結部材の回転方向一方の端面を第１伝達部とし、他方の端面を第２伝達部とするとともに、上記第１伝達部とその回転軌跡上において対向する上記段差の面を第１段差面とし、この第１段差面と上記第１伝達部との間にバネ力保持手段を設け、
   上記第２伝達部とその回転軌跡上において対向する上記段差の面を第２段差面とし、
   上記回転軸部材の一方向の回転に対して、上記第１伝達部で上記バネ力保持手段を押しながら、ワークを保持する方向に上記クランプ部材を回動させ、上記保持部がワークに当接したとき、上記バネ力保持手段が上記連結部材の回転動力を吸収して、上記連結部材がクランプ部材に対して相対回転する構成にし、
   上記回転軸部材の他方向の回転に対しては、第２伝達部が第２段差面に接触して、回転軸部材とクランプ部材とを一体回転させる構成にしたクランプ装置。
   

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