JP5290347B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランプユニットを所定の位置へと移動させることによって軸組等の面体フレームを形成する多種多様な寸法の部材をクランプすることができるクランプ装置に関する。

近年、様々な生活ニーズに対応するため、多種多様な形状の軸組が用いられている。通常、軸組の溶接は、ロボットを制御して行われるため、溶接の位置をそれぞれの軸組に応じて適切に固定する必要がある。このような軸組の固定には、複数のクランプユニットが用いられている。また、軸組を適切に固定するためには、これら複数のクランプユニットをそれぞれ軸組の所定の寸法位置へと移動させる必要がある。そのため、従来は、クランプユニットを所定の位置へと移動させるために、それぞれのクランプユニットにサーボ機構が設けられていた。

また、特許文献１の溶接治具では、ベース上に取り付けられたサーボモータによってボールねじを介して固定具が複数備えられた移動部を移動させることによりベース上に配置された部材を任意の点で固定することが開示されている。

特開平０７−２２７６９７号公報

しかしながら、サーボ機構をそれぞれのクランプユニットに設けた場合には、サーボ機構自体のスペースも必要となるため、隣り合うクランプユニット間の距離が制限され、細かな位置決めを行うことができなくなる。また、特許文献１では、ベース上に配置された部材を固定するための固定具は、移動部に予め取り付けられているものであるため、必要に応じて容易に固定具の数を変更することができない。そのため、固定する部材の形状によっては、適切に固定できない場合がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、１つの動力源によって、軸組等の面体フレームを形成する部材の形状に応じた数のクランプユニットをそれぞれ所定の位置へと適切に移動させて当該部材をクランプすることにより省スペース化を図ることができるクランプ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のクランプ装置は、面体フレームを形成する部材をクランプする複数のクランプユニットと、該複数のクランプユニットをそれぞれ連結及び切り離し可能な複数の連結部材を有するクランプ連結機構と、駆動手段を用いて前記クランプ連結機構を所定の位置へと直線移動させる直線移動機構と、を備えるクランプ装置であって、前記クランプユニットは、前記直線移動機構によって所定の位置へと移動して、前記連結部材から切り離される場合に当該クランプユニットを前記所定の位置に固定するためのロック機構を備えることを特徴としている。

請求項２記載のクランプ装置は、前記複数のクランプユニットは、前記直線移動機構によって直線移動した際の位置情報を検出するためのエンコーダをそれぞれ設けていることを特徴としている。

請求項３記載のクランプ装置は、前記直線移動機構は、前記駆動手段と、該駆動手段の出力軸に回転自在に取り付けられたピニオンと、該ピニオンが転動自在に噛合する固定ラックとを備え、前記駆動手段には前記クランプ連結機構が取り付けられていることを特徴としている。

請求項１記載のクランプ装置によれば、複数のクランプユニットをそれぞれ連結可能な連結部材を有するクランプ連結機構は、駆動手段を有する直線移動機構によって所定の位置へと直線移動することができる。従って、それぞれのクランプユニット毎に駆動手段を必要とすることなく、１つの駆動手段で複数のクランプユニットをそれぞれ所定の位置へと移動させることができるので、装置自体を簡略化できるとともに省スペース化を図ることができる。

また、クランプ連結機構は、複数のクランプユニットをそれぞれ連結及び切り離し可能な複数の連結部材を有しているので、軸組等の面体フレームを形成する部材の形状に応じた数のクランプユニットをそれぞれ所定の位置へと適切に移動させて当該部材をクランプすることができる。また、所定の位置にて部材をクランプしたそれぞれのクランプユニットは、ロック機構によってその場から動かないよう固定される。従って、連結部材からクランプユニットが切り離された後でも所定の位置からずれることがないので、適切に軸組の溶接作業等を行うことができ、生産効率を向上させることができる。

請求項２記載のクランプ装置によれば、それぞれのクランプユニットには、直線移動機構によって直線移動した際の位置情報を検出するためのエンコーダが設けられているので、部材をクランプした状態でロック機構によって所定の位置にて固定されているクランプユニットのそれぞれの位置を正確に把握することができる。

請求項３記載のクランプ装置によれば、駆動手段を駆動させることによって、出力軸を介してピニオンが回転するとともに、該ピニオンは、固定ラックに沿って直線移動するので、それに伴って駆動手段に取り付けられているクランプ連結機構も直線移動することができる。

本発明に係るクランプ装置の一例を示す概略模式図。 クランプユニットの一例を示す概略模式図。 直線移動機構の一例を示す概略模式図。 本発明に係るクランプ装置の動作について説明するための概略説明図。 本発明に係るクランプ装置によって長手鋼材がクランプされた状態を示す概略説明図。

以下、本発明に係るクランプ装置について、各図面を参照しつつ説明する。本発明に係るクランプ装置１は、図１に示すように、面体フレームの一種である矩形枠状の軸組２を形成する部材である長手鋼材２１をクランプする複数のクランプユニット３と、該複数のクランプユニット３をそれぞれ連結及び切り離し可能な複数の連結部材４１を有するクランプ連結機構４と、該クランプ連結機構４を所定の位置へと直線移動させる直線移動機構５とを備えている。面体フレームは、溝形鋼、リップ溝型鋼、山形鋼等の長手鋼材を例えば、一対の柱材、上弦材、及び下弦材として用いて矩形枠状に形成される軸組等を含むものである。軸組２を形成する長手鋼材２１は、例えば、開口が内側を向くように配置したリップ溝形鋼からなるものであり、その端部は予め決められた位置に設けられている位置決め治具６によって固定されている。

クランプユニット３は、図２に示すように、長手鋼材２１をクランプするためのクランプ部３１と、不図示のベース上に形成されるレール７を挟持することによって当該クランプユニット３を所定の位置にて固定するロック機構３２と、連結部材４１に連結される連結孔３３とを備えている。

クランプ部３１は、例えば、長手鋼材２１を上から押えて固定する押え部材３１ａと、長手鋼材２１を下から支持する支持部材３１ｂとからなるものである。ロック機構３２は、レール７を挟持するために、レール７の両側面に先端が当接する構造になっている。レール７は、クランプユニット３の移動方向へ長尺に形成されており、クランプユニット３がどの位置で連結部材４１から切り離されたとしてもロック機構３２によって固定できるようになっている。尚、クランプ部３１及びロック機構３２は、図２の構成に限定されるものではなく、他の従来公知のクランプ機構及びロック機構を採用しても良い。

クランプ連結機構４は、図１に示すように、１枚のプレート４２上に複数のクランプユニット３をそれぞれ連結及び切り離し可能な連結部材４１が複数並べられて設けられたものである。この連結部材４１は、例えば、シリンダ等によって構成されており、連結軸４１ａが伸縮するようになっている。連結部材４１は、この連結軸４１ａを伸張させて、クランプユニット３に設けられている連結孔３３に挿着することによってクランプユニット３を連結する。また、クランプユニット３を連結部材４１から切り離す際には、連結軸４１ａを収縮させて連結孔３３から抜き出すことにより連結を解除する。尚、連結部材４１の構成は、このような形態に限定されるものではなく、他の従来公知の連結機構を採用しても良い。

直線移動機構５は、図３に示すように、クランプ連結機構４を所定の位置へと直線移動させるための機構であって、駆動手段として機能するサーボモータ５１と、該サーボモータ５１の出力軸５２に取り付けられたピニオン５３と、該ピニオン５３が転動自在に噛合する固定ラック５４とから構成されている。この固定ラック５４は、例えばベース８上に動かないように固定されている。従って、サーボモータ５１を駆動させることによって、出力軸５２を介してピニオン５３が回転するとともに、ピニオン５３は、固定ラック５４に沿って直線移動するので、それに伴ってサーボモータ５１も、図３中の矢印方向へと直線移動することができる。尚、矢印と反対側の方向へと移動させる場合には、サーボモータ５１を逆回転させれば良い。また、このサーボモータ５１には、エンコーダが内蔵されており、当該サーボモータ５１の位置情報を把握することができるようになっている。

また、サーボモータ５１には、連結部材４１が設けられたプレート４２が取り付けられているので、サーボモータ５１が直線移動すれば、それに伴って連結部材４１及び該連結部材４１に連結されているクランプユニット３も直線移動することができる。このクランプユニット３にも、上端がベアリング（不図示）を介して回転自在に取り付けた回転軸３４が設けられており、この回転軸３４には、エンコーダ９が取り付けられるとともに、下端には固定ラック５４と噛み合うピニオン３５が取り付けられている。従って、直線移動機構５によってクランプユニット３が直線移動する際には、ピニオン３５とともに回転軸３４は回転するので、エンコーダ９は、この回転軸３４の回転角度情報からクランプユニット３の位置情報を検出することができる。

以下、クランプ装置１の動作について図面を参照しつつ説明する。具体的には、クランプ装置１は、制御コンピュータ（不図示）に接続されており、この制御コンピュータからの命令（プログラム）に従って動作が行われる。図１に示すように、軸組２を形成するための長手鋼材２１は、端部が予め決められた位置に設けられている位置決め治具６によって固定されて設置されている。クランプ装置１は、長手鋼材２１のクランプに必要な数のクランプユニット３を連結部材４１に連結させた状態で、図１に示すように、予め設定されている初期位置にて待機している。

この状態から、クランプ装置１は、制御コンピュータに予め入力された長手鋼材２１の情報に基づいて、それぞれのクランプユニット３が長手鋼材２１の所定寸法位置へと移動するよう制御される。具体的には、制御コンピュータに長手鋼材２１をクランプするそれぞれの所定寸法位置の情報が入力されており、それぞれのクランプユニット３に設けられているエンコーダ９から得られる位置情報に基づいて、それぞれのクランプユニット３が長手鋼材２１の所定寸法位置へと移動したか否かを判別する。

そして、図４に示すように、長手鋼材２１の１つ目の所定寸法位置にクランプユニット３が到達すると、当該クランプユニット３は、図２に示すように、長手鋼材２１をクランプした状態で、連結部材４１から切り離される。このように切り離されたクランプユニット３は、ロック機構３２によってその場から動かないように固定される。

その後、クランプ装置１は、連結部材４１に連結されている他のクランプユニット３を直線移動機構５を用いて、長手鋼材２１の次の所定寸法位置に到達するまで矢印方向へと移動させ、同様の動作を繰り返す。この動作は、図５に示すように、それぞれのクランプユニット３によって長手鋼材２１のクランプが完了するまで行われる。これにより、長手鋼材２１の形状に応じた数のクランプユニット３をそれぞれ所定の寸法位置へと適切に移動させて長手鋼材２１をクランプすることができる。

以上の説明では、クランプ装置１を用いて長手鋼材２１をクランプする場合を例に説明したが、クランプ装置１によってクランプする部材は長手鋼材２１に限定されるものではなく、軸組等の面体フレームを形成するその他の部材についても適用することは可能である。また、本実施形態では、３つの連結部材４１を有するクランプ連結機構４について示しているが、クランプ連結機構４が有する連結部材４１の数はこれに限定されるものではなく、少なくとも１つ以上の連結部材４１が設けられていれば、クランプユニット３を所定の位置へ移動させることができる。また、クランプユニット３は、必ずしも全て連結部材４１に連結されている必要はなく、クランプする部材の種類に応じて必要な数のクランプユニット３を連結させておけば良い。また、逆にクランプユニット３を全て連結部材４１に連結させておいて、部材のクランプに必要な数のクランプユニット３のみをそれぞれの所定の位置にてクランプさせて切り離し、その他のクランプユニット３については連結部材４１に連結したままにしておいても良い。

尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

本発明に係るクランプ装置は、多種多様な形状を有する軸組等の面体フレームの溶接等を行う際に当該面体フレームを固定するために用いるクランプ装置として有効に利用することができる。

１ クランプ装置
２ 軸組（面体フレーム）
２１ 長手鋼材（部材）
３ クランプユニット
３２ ロック機構
４ クランプ連結機構
４１ 連結部材
５ 直線移動機構
５１ サーボモータ（駆動手段）
９ エンコーダ

Claims (3)

1. 面体フレームを形成する部材をクランプする複数のクランプユニットと、
   該複数のクランプユニットをそれぞれ連結及び切り離し可能な複数の連結部材を有するクランプ連結機構と、
   駆動手段を用いて前記クランプ連結機構を所定の位置へと直線移動させる直線移動機構と、を備えるクランプ装置であって、
   前記クランプユニットは、前記直線移動機構によって所定の位置へと移動して、前記連結部材から切り離される場合に当該クランプユニットを前記所定の位置に固定するためのロック機構を備えることを特徴とするクランプ装置。
2. 前記複数のクランプユニットは、前記直線移動機構によって直線移動した際の位置情報を検出するためのエンコーダをそれぞれ設けていることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記直線移動機構は、前記駆動手段と、該駆動手段の出力軸に回転自在に取り付けられたピニオンと、該ピニオンが転動自在に噛合する固定ラックとを備え、
   前記駆動手段には前記クランプ連結機構が取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクランプ装置。

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