JP5418997B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動部による駆動力によってクランプアームを介してワークを保持可能なクランプ装置に関する。

従来から、例えば、自動車等の構成部品を溶接する際、その構成部品をクランプするためにクランプ装置が用いられる。

このようなクランプ装置は、例えば、エアの供給作用下にピストンを変位させ、該ピストンを介してクランプアームを回動させてワークをクランプしている。しかしながら、ワークのクランプ状態において、例えば、何らかの理由でエアの供給が停止してしまった場合には、ワークに対するクランプアームのクランプ状態が解除されてしまい、前記ワークの保持状態を維持することができず、該ワークの落下等を招くという問題がある。

上述したような課題に対応するために、例えば、クランプアームの回動動作を規制可能なロック機構を備えたクランプ装置が知られている。このクランプ装置は、シリンダ本体に沿って摺動するピストンにロックロッドが連結され、前記ピストンと一体的に変位すると共に、前記ピストンに連結されたピストンロッドには、トグル機構を介してクランプアームが回動自在に設けられており、前記ピストンの変位作用下にクランプアームが開閉動作する。

また、シリンダ本体のヘッドカバーには、ロック用シリンダが変位自在に設けられ、該ロック用シリンダは、シリンダ本体の軸線と直交するように設けられ、その内部にはロックピストンが変位自在に設けられる。そして、ロックピストンは、ロック用バネによってロックロッド側に付勢され、前記ロックピストンがロックロッドの凹部に挿入されることにより、前記ロックロッドの変位を規制し、それに伴ったクランプアームの回動動作を規制している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−６１５２６号公報

しかしながら、特許文献１に係る従来技術においては、クランプアームは、ロック用バネによって付勢するロックピストンがロックロッドの凹部に挿入されることによって係止されているため、ワークをクランプする際のクランプ力が小さく、しかも、該ワークの厚さにばらつきが生じた場合には、クランプ状態が不安定となり前記ワークが所望位置に位置決めされずにずれてしまうことが懸念される。

また、ロック用バネ、ロックピストンを含むロックシリンダが、クランプ装置に組み込まれているため、該クランプ装置の構造が複雑となると共に大型化を招くという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成でワークを確実に保持できると共に、その保持力を好適に維持することが可能なクランプ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、駆動部から出力された直線運動を回動運動へと変換してクランプアームを介してワークをクランプするクランプ装置において、
本体部と、
前記本体部に連結され、軸線方向に沿って変位自在な変位ロッドを有する駆動部と、
前記本体部に対して回動自在に支持されるクランプアームと、
前記変位ロッドに連結され、前記本体部に沿って変位する変位体と、該変位体の軸線方向に沿って延在し前記クランプアームの端部を支持する支軸が挿通されるリンク溝とを有し、前記駆動部からの駆動力を前記クランプアームへと伝達し、前記リンク溝に沿って前記支軸を変位させることにより前記クランプアームを回動変位させる駆動力伝達機構と、
前記駆動力伝達機構に設けられ、前記クランプアームによって前記ワークを保持する際のクランプ力を増大させる推力増大機構と、
を備え、
前記推力増大機構は、前記リンク溝に形成され、前記変位体の軸線に対して所定角度だけ傾斜して延在し、且つ、前記クランプアームによって前記ワークが保持されたクランプ時に前記支軸の係合される傾斜部からなり、前記傾斜部は前記支軸を介して前記クランプアームを前記ワークをクランプする方向に徐々に回動させることを特徴とする。

本発明によれば、本体部に連結された駆動部からクランプアームへと駆動力を伝達可能な駆動力伝達機構を備え、前記駆動力伝達機構を、駆動部を構成する変位ロッドに連結される変位体と、該変位体の軸線方向に沿って延在して前記クランプアームの端部を支持する支軸の挿通されるリンク溝とから構成している。また、駆動力伝達機構には、クランプアームによってワークが保持されるクランプ時におけるクランプ力を増大させる推力増大機構が設けられている。そして、変位体のリンク溝に設けられ、該変位体の軸線に対して所定角度だけ傾斜して延在した傾斜部からなる推力増大機構が、支軸を介してクランプアームをワークをクランプする方向へと徐々に回動させる。

従って、推力増大機構の傾斜部によってワークに対してクランプアームを徐々に接近させ、該ワークを保持する際にクランプ力を増大させて一定に保持することができるため、前記ワークを確実に保持することができる。例えば、前記ワークの厚さにばらつきがある場合でも、前記ワークを前記クランプアームによって確実且つ好適に押圧して保持することが可能となる。

また、変位体に、該変位体を本体部の軸線方向に沿って案内するガイド手段を設けることにより、前記変位体を前記本体部に軸線方向に沿って確実に変位させることができ、それに伴って、クランプアームを高精度に回動させることが可能となる。

さらに、本体部に、支軸を該本体部の軸線と直交方向に沿って案内するリンク孔を備えることにより、前記支軸を前記リンク孔に沿って直交方向のみに変位させることができるため、前記支軸を介してクランプアームを好適に回動動作させることができる。

さらにまた、駆動部を、圧力流体による押圧作用下に軸線方向に沿って変位し、変位ロッドが連結されたピストンを有するシリンダ部とするとよい。

またさらに、駆動部を、変位ロッドに連結され、作業者が把持して回動可能なハンドルと、前記ハンドルを回動自在に支持するリンクアームとから構成するとよい。

また、本体部に、クランプアームが挿通される開口部を有し、前記開口部には前記本体部の軸線方向に沿って変位自在なカバーを装着することにより、前記クランプアームが挿通された開口部を通じて前記本体部の内部に異物等が進入することを防止でき、且つ、前記カバーを変位自在とすることによって該クランプアームの回動動作に応じて変位させることができるため、前記クランプアームの回動時にカバーと開口部との間に隙間が生じることがなく好適である。その結果、クランプアーム及び駆動力伝達機構の動作が異物等によって妨げられることがなく円滑に動作させることができると共に、クランプ装置のメンテナンス性を向上させることができる。

さらに、本体部の下部に、該本体部の内部と外部とを連通する孔部を設けることにより、万が一、前記本体部内に異物等が進入した場合でも、確実且つ容易に前記異物等を本体部の外部へと排出することができる。その結果、クランプアーム及び駆動力伝達機構の動作が異物等によって妨げられることがなく円滑に動作させることができると共に、クランプ装置のメンテナンス性を向上させることができる。

さらにまた、本体部に、カバーによって除去された異物を該本体部の外部に排出する排出口を備えることにより、前記本体部の内部から前記異物を確実且つ好適に排除することができるため、クランプアームの回動動作を妨げることがなく好適である。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、本体部に連結された駆動部からクランプアームへと駆動力を伝達可能な駆動力伝達機構を備え、前記駆動力伝達機構を、駆動部を構成する変位ロッドに連結される変位体と、該変位体の軸線方向に沿って延在して前記クランプアームの端部を支持する支軸の挿通されるリンク溝とから構成すると共に、前記駆動力伝達機構に、クランプアームによってワークが保持されるクランプ時におけるクランプ力を増大させる推力増大機構を設けることにより、前記推力増大機構の傾斜部によってワークに対してクランプアームを徐々に接近させ、該ワークを保持する際に増大した一定のクランプ力で保持することができるため、前記ワークを確実に保持することができる。また、ワークの厚さにばらつきがある場合でも、前記ワークを前記クランプアームによって確実且つ好適に押圧して保持することができる。

本発明に係るクランプ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係るクランプ装置を示す。

このクランプ装置１０は、図１〜図７に示されるように、中空状のボディ（本体部）１２と、該ボディ１２の上部に設けられてワークＷ（図４参照）を保持可能なクランプ部１４と、前記ボディ１２の一端部に連結され、圧力流体の供給作用下に該クランプ部１４のクランプアーム１６を回動可能なシリンダ部（駆動部）１８と、前記ボディ１２の内部に設けられ、前記シリンダ部１８からの駆動力を前記クランプ部１４へと伝達可能な駆動力伝達機構２０とを含む。なお、このクランプ装置１０で保持されるワークＷは、例えば、板材からなる自動車用パネルであり、該自動車用パネルを保持して溶接作業が行われる製造ラインに前記クランプ装置１０が用いられる。

ボディ１２は、断面略矩形状に形成され、その中央部に軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って形成される貫通孔２２と、上面の中央部に形成され軸線方向に沿って延在する第１凹部２４と、前記上面と直交する両側面に形成され、軸線方向に沿って延在する一組の第２凹部２６ａ、２６ｂとを含む。第１及び第２凹部２４、２６ａ、２６ｂは、ボディ１２の側面に対して断面Ｕ字状で所定深さだけ窪んで形成されると共に、互いに略平行に形成されている。

貫通孔２２の内部には、駆動力伝達機構２０を構成するガイド体（変位体）２８が変位自在に設けられると共に、シリンダ部１８を構成するピストンロッド（変位ロッド）３０の一部が挿通される。

第１凹部２４の中央部には、図２に示されるように、断面円形状に窪んでクランプ部１４の装着される装着穴３２が形成され、該装着穴３２の中央には長円状の開口部３４が設けられる。この開口部３４は、第１凹部２４の長手方向に沿って長軸を有するように形成され、貫通孔２２と連通すると共に、クランプ部１４を構成するクランプアーム１６が挿通される。

また、装着穴３２には、開口部３４を中心とした周囲に複数のボルト孔３６が互いに等間隔離間して設けられる。

一方、ボディ１２の下部には、貫通孔２２を挟んで開口部３４に臨む位置に排出孔（孔部）３８が形成され、該排出孔３８を通じて前記貫通孔２２と外部とが連通している。この排出孔３８は、ボディ１２の内部に進入した異物等を外部に排出する目的で設けられている。

第２凹部２６ａ、２６ｂには、軸線方向に沿った略中央部に形成されるリンク孔４０と、前記リンク孔４０を中心としてボディ１２の一端部側及び他端部側にそれぞれ設けられる一組のガイド孔４２ａ、４２ｂとが形成される。

リンク孔４０は、第２凹部２６ａ、２６ｂの延在方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と直交方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に延在し、ガイド孔４２ａ、４２ｂは、前記第２凹部２６ａ、２６ｂの延在方向に沿って所定長さで形成される。すなわち、リンク孔４０とガイド孔４２ａ、４２ｂとが互いに直交するように形成されている。

また、第２凹部２６ａ、２６ｂには、ガイド孔４２ａ、４２ｂを中心とした両側部にそれぞれ一組のガイドレール４４ａ、４４ｂが装着され、前記ガイドレール４４ａ、４４ｂは互いに所定間隔離間して設けられている。このガイドレール４４ａ、４４ｂは、所定長さを有する直線状に形成され、第２凹部２６ａ、２６ｂの内壁面に沿って固定される。

クランプ部１４は、ボディ１２の装着穴３２に装着される円筒状の本体部４６と、前記本体部４６の上部にプレート４８及びボルト５０を介して固定されるキャップ５２と、前記本体部４６及びキャップ５２の内部に挿通され、駆動力伝達機構２０からの駆動力によって回動自在なクランプアーム１６とを含む。

そして、複数のボルト５０が、プレート４８、キャップ５２及び本体部４６の孔部を通じてボディ１２のボルト孔３６に螺合されることにより、前記プレート４８、キャップ５２及び本体部４６を含むクランプ部１４がボディ１２の上部に固定される。

本体部４６には、クランプアーム１６の挿通される第１アーム孔５４が軸線方向に沿って形成されると共に、該第１アーム孔５４と直交するようにリンク軸５６が設けられている。このリンク軸５６は、第１アーム孔５４の内部においてクランプアーム１６の第１リンク溝５８に挿通される。

また、本体部４６の下部には、第１凹部２４に臨む切欠部５９が設けられ、この断面略矩形状に形成された切欠部５９を通じて第１アーム孔５４と外部とが連通している。切欠部５９は、第１アーム孔５４を中心とした直線状に一組設けられている。換言すれば、切欠部５９は、第１凹部２４の上方となるようにそれぞれ設けられている（図４参照）。

さらに、本体部４６の下部には、ボディ１２の開口部３４との間に長方形状のカバー６０が設けられる。このカバー６０は、薄板状に形成され、ボディ１２の開口部３４に臨む位置に設けられる。そして、カバー６０の幅寸法は、第１凹部２４の幅寸法と略同等に設定され、前記カバー６０は前記第１凹部２４に沿って変位自在に設けられる。カバー６０の中央部には、長方形状の挿通孔６２が形成され、ボディ１２の開口部３４に挿通されたクランプアーム１６が挿通される。

すなわち、クランプアーム１６は、カバー６０の挿通孔６２を介してボディ１２及びクランプ部１４の内部に挿通されている。なお、挿通孔６２の開口面積は、開口部３４の開口面積に対して小さく設定されている。

キャップ５２は、本体部４６に固定される円盤状のベース部６４と、該ベース部６４に対して所定高さで突出した円筒部６６とからなり、前記円筒部６６の側面には、クランプアーム１６の一部が外部に露呈可能なスリット孔６８が設けられる。スリット孔６８は、キャップ５２の軸線方向に沿ってベース部６４から所定高さで形成される。

また、円筒部６６は、ベース部６４から離間する方向（矢印Ｄ方向）に向かって徐々に縮径するように形成され、その先端部が球面状に形成されている。この円筒部６６は、例えば、自動車用パネル等を保持する際、その自動車用パネルに設けられた孔部に挿入されることにより位置決めがなされる。すなわち、クランプ部１４を構成する円筒部６６は、クランプ装置１０に対するワークＷの位置決めを行う位置決め機能を有している。

クランプアーム１６は、一定厚さのブロック体から形成され、長手方向に沿って所定長さを有する。このクランプアーム１６の一端部には、駆動力伝達機構２０の支軸７０が挿通されると共に、前記駆動力伝達機構２０のガイド体２８に挿入される。そして、クランプアーム１６の長手方向と直交した支軸７０が該クランプアーム１６及びガイド体２８に挿通されることにより、前記ガイド体２８に対して前記クランプアーム１６が係止される。

一方、クランプアーム１６の他端部には、該クランプアーム１６の長手方向に対して直角に折曲した爪部７２が設けられ、該クランプアーム１６の回動作用下に前記爪部７２によってワークＷを保持可能としている。

また、クランプアーム１６の中央部には、第１リンク溝５８が形成され、該クランプアーム１６が本体部４６の内部に挿通された際にリンク軸５６が挿通される。この第１リンク溝５８は、爪部７２を有するクランプアーム１６の他端部側に形成される第１溝部５８ａと、該クランプアーム１６の一端部側に形成される第２溝部５８ｂとから構成され、前記第１溝部５８ａが前記クランプアーム１６の長手方向と平行に所定長さで延在し、前記第２溝部５８ｂは、前記第１溝部５８ａとの接合部位から爪部７２を有する前記クランプアーム１６の一側面側に所定角度で傾斜して形成される。すなわち、第２溝部５８ｂは、第１溝部５８ａの延在方向に対して所定角度だけ傾斜し、クランプアーム１６の一端部側に向かって延在している。

シリンダ部１８は、有底筒状のシリンダチューブ７４と、該シリンダチューブ７４の内部に変位自在に設けられるピストン７６と、該ピストン７６の端部に連結されるピストンロッド３０と、前記シリンダチューブ７４の端部を閉塞し、該ピストンロッド３０を支持するロッドカバー７８とを含む。

シリンダチューブ７４は、その開口した端部がボディ１２の一端部に連結され、その内部にはシリンダ孔８０が形成される。また、シリンダチューブ７４の側面には、圧力流体の供給・排出される第１及び第２ポート８２、８４が形成され、前記シリンダチューブ７４の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って互いに所定間隔離間して設けられる。なお、第１及び第２ポート８２、８４は、連通路を通じてそれぞれシリンダ孔８０に連通している。すなわち、第１及び第２ポート８２、８４に供給された圧力流体が、連通路を通じてシリンダ孔８０の内部へと導入される。

ピストン７６は、シリンダ孔８０に沿って変位自在に設けられ、その外周面には環状溝を介してピストンパッキン８６及びマグネット８８が装着される。また、ピストン７６の中央部には孔部が貫通し、長尺なピストンロッド３０の一端部が挿通されて連結される。

ピストンロッド３０は、シリンダチューブ７４の開口した端部側へと所定長さで延在し、ロッドカバー７８のロッド孔９０に挿通されて支持されると共に、その先端となる他端部がボディ１２の貫通孔２２に挿入される。ロッド孔９０には、環状のロッドパッキン９２が装着され、ピストンロッド３０の外周面に摺接することにより、シリンダ孔８０の気密が保持される。

また、ピストンロッド３０の他端部には、該ピストンロッド３０の軸線と直交方向に貫通した連結孔９４が形成され、駆動力伝達機構２０を構成するローラ軸９６ｂが挿通される。これにより、駆動力伝達機構２０のガイド体２８とピストンロッド３０とが連結され、該ピストンロッド３０の変位作用下に前記ガイド体２８が一体的に変位する。

駆動力伝達機構２０は、ボディ１２の貫通孔２２に配設され、ブロック状に形成されたガイド体２８と、前記ガイド体２８の両側面に回転自在に保持された二対の回転ローラ９８ａ、９８ｂと、前記ガイド体２８の第２リンク溝１００に挿通され、クランプアーム１６を回動自在に支持する支軸７０と、ボディ１２の両側面に設けられ、前記回転ローラ９８ａ、９８ｂを該ボディ１２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内する４組のガイドレール４４ａ、４４ｂとを含む。

ガイド体２８は、一対の円弧面を有する断面略長方形状に形成され、シリンダ部１８に臨む一端部に連結穴１０２が形成され、その内部には前記シリンダ部１８のピストンロッド３０が挿入される。なお、ガイド体２８がボディ１２の貫通孔２２に挿入された際、一対の円弧面が該貫通孔２２の内壁面にそれぞれ摺接し、前記ボディ１２の軸線方向に沿って案内されると共に、前記円弧面がそれぞれ前記ボディ１２の上部及び下部側となるように配設される。

また、ガイド体２８の中央部には、軸線と直交方向となる鉛直方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に貫通した第２アーム孔１０４が形成され、その内部にはクランプアーム１６の一端部が挿入されている。すなわち、第２アーム孔１０４は、ガイド体２８がボディ１２の内部に配設された際、開口部３４に臨むように設けられる（図４参照）。

一方、ガイド体２８の両側面は、一対の円弧面に対して平面状に形成され、第２アーム孔１０４と貫通する第２リンク溝１００がそれぞれ形成される。第２リンク溝１００は、ガイド体２８の一側面側と他側面側とで同一形状に形成され、クランプアーム１６の一端部に挿通された支軸７０がそれぞれ挿通される。

第２リンク溝１００は、連結穴１０２を有するガイド体２８の一端部側に形成される第１溝部１００ａと、該第１溝部１００ａと接合され、前記ガイド体２８の他端部側に向かって延在する第２溝部（傾斜部）１００ｂとを含む。すなわち、支軸７０が、第２リンク溝１００を構成する第１溝部１００ａ及び第２溝部１００ｂに沿って変位自在に設けられている。

第１溝部１００ａは、ガイド体２８の軸線と略平行に形成され、一方、第２溝部１００ｂは、前記軸線に対して若干だけ下方に傾斜して延在している。

回転ローラ９８ａ、９８ｂは、ガイド体２８の一端部及び他端部に設けられた一対のローラ軸９６ａ、９６ｂを介して回転自在に設けられ、前記ガイド体２８の両側面に対して所定間隔離間するように設けられる。すなわち、回転ローラ９８ａ、９８ｂは、ローラ軸９６ａ、９６ｂの両端部にそれぞれ設けられると共に、ガイド体２８の一端部及び他端部に対してそれぞれ一対ずつ設けられている。

また、ガイド体２８の一端部に設けられた一方のローラ軸９６ａ、９６ｂが、連結穴１０２の内部に挿通され、ピストンロッド３０の連結孔９４に挿通される。これにより、ガイド体２８とピストンロッド３０とが連結され、該ピストンロッド３０を含むシリンダ部１８の駆動作用下にガイド体２８が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位することとなる。

そして、ガイド体２８がボディ１２の貫通孔２２に配設された際、ローラ軸９６ａ、９６ｂが該ボディ１２のガイド孔４２ａ、４２ｂにそれぞれ挿通されて外部に突出し、その両端部に回転ローラ９８ａ、９８ｂがそれぞれ回転自在に装着される。この回転ローラ９８ａ、９８ｂは、それぞれ一対のガイドレール４４ａ、４４ｂの間となるように配設され、ガイド体２８が軸線方向に沿って変位する際に、回転ローラ９８ａ、９８ｂが回転しながらガイドレール４４ａ、４４ｂに沿って移動する。すなわち、ガイド体２８の軸線方向に沿った変位が、回転ローラ９８ａ、９８ｂ及びガイドレール４４ａ、４４ｂによってガイドされる。

本発明の第１の実施の形態に係るクランプ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しない固定手段を介してクランプ装置１０を所定位置に固定すると共に、圧力流体供給源に接続された図示しない配管等を第１及び第２ポート８２、８４にそれぞれ接続する。なお、図１、図２及び図４は、クランプ状態のクランプ装置１０を示し、図７は、アンクランプ状態のクランプ装置１０を示すものであり、以下、上述したアンクランプ状態を初期状態として説明する。

図７に示される初期状態のクランプ装置１０において、図示しない圧力流体供給源から第１ポート８２へと圧力流体を供給し、この圧力流体がシリンダ孔８０へと導入される。なお、この場合、第２ポート８４は大気開放状態としておく。

このシリンダ孔８０に導入された圧力流体の作用下にピストン７６がボディ１２から離間する方向（矢印Ａ方向）に向かって押圧され、該ピストン７６が前記シリンダ孔８０に沿って変位する（図４参照）。そして、ピストン７６及びピストンロッド３０と共にガイド体２８が変位し、該ガイド体２８がガイドレール４４ａ、４４ｂによる回転ローラ９８ａ、９８ｂの案内作用下にシリンダ部１８側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。なお、この場合、回転ローラ９８ａ、９８ｂは、一組のガイドレール４４ａ、４４ｂの間を回転しながら変位する。

そして、ガイド体２８がボディ１２の貫通孔２２に沿って変位することにより、第２リンク溝１００に挿通された支軸７０がその第１溝部１００ａから第２溝部１００ｂへと移動し、該支軸７０が該第２リンク溝１００に沿って徐々に下方（矢印Ｃ方向）へと押し下げられる。この場合、支軸７０は、ボディ１２のリンク孔４０に挿通されているため、該ボディ１２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に変位することがなく、鉛直方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）にのみ変位する。

これにより、支軸７０の軸支されたクランプアーム１６が第１及び第２アーム孔５４、１０４に沿って全体的に下方（矢印Ｃ方向）へと変位し、前記クランプアーム１６の中央部に挿通されたリンク軸５６が、第１リンク溝５８の第２溝部５８ｂから第１溝部５８ａへと移動することとなる。それに伴って、クランプアーム１６が、支軸７０が軸支された一端部側を支点として反時計回り（矢印Ｆ方向）に所定角度だけ回動する。すなわち、クランプアーム１６は、下方に変位しながら支軸７０を支点として反時計回り（矢印Ｆ方向）に回動変位する。

そして、クランプアーム１６の他端部に設けられた爪部７２がワークＷの上面側に当接することにより、該爪部７２とプレート４８との間でワークＷが保持される（図４参照）。

また、クランプアーム１６を回動させてワークＷを保持する際、ガイド体２８の変位作用下に支軸７０を第２リンク溝１００に沿って下方（矢印Ｃ方向）へと変位させる構成としているが、この第２リンク溝１００の第２溝部１００ｂが、前記ガイド体２８の軸線に対して若干だけ下方に傾斜して形成されているため、前記ガイド体２８の変位に伴って前記支軸７０が徐々に下方へと引張されることとなる。

これにより、支軸７０の支持されたクランプアーム１６が徐々に下方（矢印Ｃ方向）へと引張され、該クランプアーム１６の爪部７２がさらにワークＷ側に向かうようにさらに回動するため、該ワークＷをより一層確実且つ強固に保持することが可能となる。すなわち、第２リンク溝１００の第２溝部１００ｂは、クランプアーム１６によるワークＷの保持力を増大させることが可能な推力増大機構として機能する。

詳細には、図８に示されるように、ガイド体２８に対して付与されるシリンダ部１８からの推力Ｆ１（変位力）と、クランプアーム１６によるクランプ力Ｆ２とが、図示されるようなベクトルで表すことができる。すなわち、上述した推力増大機構では、シリンダ部１８からの推力Ｆ１が、シリンダ部１８の軸線方向に沿って付与されると共に、クランプアーム１６によるクランプ力Ｆ２が、前記軸線と直交する鉛直下方向に付与されている。そして、シリンダ部１８からの推力Ｆ１が増大するのに伴って、クランプアーム１６によるワークのクランプ力Ｆ２を増大させることができる。

さらに、この際、クランプアーム１６の挿通されたカバー６０は、該クランプアーム１６の回動動作に伴って第１凹部２４に沿って自在に変位するため、該カバー６０によって覆われたボディ１２の開口部３４が前記クランプアーム１６の回動動作によって開放されてしまうことがなく、前記クランプアーム１６の動作時にも常に閉塞されている。

また、図９Ａに示されるクランプアーム１６によるクランプ開始状態から、図９Ｂに示されるように、支軸７０が第２リンク溝１００における第２溝部１００ｂの端部となるようにガイド体２８を矢印Ａ方向へとさらに変位させることにより、クランプアーム１６がさらに下方へと変位した一定のクランプ力となる。すなわち、図９Ａに示されるクランプ開始状態から図９Ｂに示される最大クランプ状態までのクランプ範囲でワークＷを保持することが可能となる。そのため、ワークＷの厚さにばらつきがある場合でも容易に対応することができる。

一方、図４に示すワークＷのクランプ状態からアンクランプ状態へと切り換える場合には、図示しない切換弁の切換作用下に第１ポート８２への圧力流体の供給を停止し、第２ポート８４に前記圧力流体を供給することにより、ピストン７６がボディ１２側（矢印Ｂ方向）に向かって変位する。なお、この場合、第１ポート８２は大気開放状態としておく。そして、ピストン７６と共にピストンロッド３０とがボディ１２側に向かって変位することにより、ガイド体２８に挿通された支軸７０が、第２リンク溝１００の第２溝部１００ｂから第１溝部１００ａへと移動し、それに伴って、クランプアーム１６が支軸７０と共に第１及び第２アーム孔５４、１０４に沿って上方（矢印Ｄ方向）へと変位する。

それに伴って、クランプアーム１６は、第１リンク溝５８に挿通されたリンク軸５６の係合作用下に支軸７０を支点として時計回り（矢印Ｅ方向）に徐々に回動する。

その結果、クランプアーム１６の他端部に設けられた爪部７２が徐々にワークＷから離間し、該爪部７２によるワークＷのクランプ状態が解除されたアンクランプ状態となる。

以上のように、第１の実施の形態では、クランプアーム１６の端部を支持する支軸７０がガイド体２８の第２リンク溝１００に挿通されると共に、該第２リンク溝１００が、ガイド体２８の軸線と略平行な第１溝部１００ａと、前記軸線に対して下方に傾斜した第２溝部１００ｂとから構成される。そして、シリンダ部１８を介して変位するガイド体２８の変位作用下に支軸７０が第２リンク溝１００に沿って上下方向に変位し、それに伴って前記クランプアーム１６が第１リンク溝５８に挿通されたリンク軸５６を介して所定角度だけ回動してクランプ・アンクランプ状態となる。

この際、第２リンク溝１００の第２溝部１００ｂが、ガイド体２８の軸線に対して下方に傾斜して形成されているため、該第２溝部１００ｂに支軸７０を係合された際、該支軸７０が徐々に下方へと引張され、それに伴って、クランプアーム１６をワークＷ側に向かって回動させることができる。その結果、クランプ状態において、クランプアーム１６の爪部７２をさらにワークＷに対して押圧させることができるため、該ワークＷをより一層確実且つ強固に保持することができる。

すなわち、ワークＷを保持する際のクランプアーム１６による推力を増大させることができる。

換言すれば、ワークＷの厚さにばらつきがある場合でも、クランプアーム１６の爪部７２によって前記ワークＷの表面を確実且つ好適に押圧して該ワークＷをプレート４８との間に保持することができる。

さらに、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、第２リンク溝１００における第２溝部１００ｂの長さを調整することにより、クランプアーム１６のクランプ時におけるワークＷの保持範囲を自在に調整することが可能となる。すなわち、この第２溝部１００ｂの長さを長く設定することにより、クランプアーム１６による最大クランプ力の保持範囲を増大することができる（図１０Ｂ参照）。

すなわち、図１０Ａに示されるクランプ開始状態から図１０Ｂに示されるクランプ状態までのクランプ範囲でワークＷを保持することが可能となり、第２溝部１００ｂの長さを長く設定することによって前記クランプ範囲を簡便に拡大することができるため、ワークＷにおいて厚さのばらつきのある場合にその許容範囲を大きくすることができる。

また、ボディ１２の開口部３４にカバー６０を設け、その挿通孔６２にクランプアーム１６を挿通させると共に前記ボディ１２の第１凹部２４に沿って変位自在としている。これにより、例えば、クランプ装置１０を自動車の溶接ライン等で用いる場合、ボディ１２の内部に対するスパッタ等の異物の進入を防止することが可能となる。さらに、万が一、ボディ１２の内部にスパッタ等の異物が進入した場合でも、該ボディ１２の下部に開口した排出孔３８から該異物を外部へと排出することができる。

その結果、駆動力伝達機構２０が内蔵されたボディ１２の内部への異物の進入が防止されると共に、進入した場合でも簡便に外部へと排出することができるため、クランプアーム１６及び駆動力伝達機構２０の動作が異物等によって妨げられることがなく円滑に動作させることができると共に、クランプ装置１０のメンテナンス性を向上させることができる。

次に、第２の実施の形態に係るクランプ装置１５０を図１１及び図１２に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係るクランプ装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施の形態に係るクランプ装置１５０では、圧力流体の供給作用下に駆動し、クランプアーム１６を回動させることが可能なシリンダ部１８（図４参照）を設ける代わりに、手動でクランプアーム１６の回動動作を操作可能な操作部１５２を備え、作業者による前記操作部１５２の操作によってワークＷの保持状態を切換可能な点で、第１の実施の形態に係るクランプ装置１０と相違している。

このクランプ装置１５０は、図１１及び図１２に示されるように、ボディ１２の一端部に操作部１５２が連結されている。この操作部１５２は、ボディ１２に連結されるハウジング１５４と、駆動力伝達機構２０を構成するガイド体２８に連結される連結ロッド（変位ロッド）１５６と、前記ハウジング１５４に回動自在に軸支されるリンクアーム１５８と、前記リンクアーム１５８及び連結ロッド１５６に接続され、作業者が操作可能な操作レバー（ハンドル）１６０とを含む。

ハウジング１５４の内部には、連結ロッド１５６が変位自在に挿通され、ボディ１２及びハウジング１５４の軸線方向に沿って変位する。連結ロッド１５６は、その一端部が連結孔１６２に挿通されたローラ軸９６ｂによってガイド体２８の端部に連結されると共に、他端部が操作レバー１６０の一端部に連結軸１６４を介して軸支されている。

リンクアーム１５８は、ハウジング１５４の端部に設けられ、その一端部が支軸１６６を介して回動自在に軸支されると共に、他端部にはリンク軸１６８が軸支され、操作レバー１６０の中央部に形成された長孔状のリンク孔１７０に挿通されることによって回動自在となる。

操作レバー１６０は、所定長さで形成され、その一端部は連結ロッド１５６の他端部に軸支され、他端部には、作業者が把持しやすいように球状の把持部１７２が設けられている。

次に、上述した操作部１５２を有するクランプ装置１５０の動作について簡単に説明する。

先ず、図１１に示されるワークＷのアンクランプ状態において、操作部１５２を構成する操作レバー１６０が連結軸１６４を支点としてボディ１２から離間する方向（矢印Ｅ方向）に所定角度だけ傾斜している状態にある。そして、ワークＷをクランプする場合には、図示しない作業者が把持部１７２を把持して操作レバー１６０をボディ１２側（矢印Ｆ方向）に向かって回動させる。

これにより、操作レバー１６０の回動動作に伴ってリンクアーム１５８の他端部側が支軸１６６を支点としてボディ１２側へと回動変位すると共に、該操作レバー１６０の一端部に連結された連結ロッド１５６がボディ１２から離間する方向（矢印Ａ方向）に引張される。この際、リンク軸１６８は、操作レバー１６０のリンク孔１７０に沿って移動する。その結果、連結ロッド１５６と共にガイド体２８がボディ１２に沿って変位し、第２リンク溝１００に挿通された支軸７０が下方（矢印Ｃ方向）へと押し下げられる。それに伴って、クランプアーム１６が下方へと変位することによって爪部７２がワークＷに向かうように反時計回りに所定角度だけ回動する。その結果、クランプアーム１６の爪部７２がワークＷの上面に当接し、該爪部７２とプレート４８との間でワークＷが保持されたクランプ状態となる（図１２参照）。

一方、図１２に示すクランプ状態において、再びアンクランプ状態とする場合には、図示しない作業者が操作レバー１６０を把持し、連結軸１６４を支点としてボディ１２から離間させる方向（矢印Ｅ方向）へと回動させることにより、連結ロッド１５６がボディ１２側へと押し込まれるように変位するため、該連結ロッド１５６に連結されたガイド体２８が操作部１５２から離間する方向へと軸線方向に沿って変位する。これにより、第２リンク溝１００に挿通された支軸７０が上方（矢印Ｄ方向）へと変位し、それに伴って、クランプアーム１６が上方へと変位することによって爪部７２がワークＷから離間するようにクランプアーム１６が時計回りに所定角度だけ回動する。その結果、クランプアーム１６の爪部７２によってワークＷの保持されたクランプ状態が解除され、アンクランプ状態となる。

以上のように、第２の実施の形態では、第１の実施の形態で用いられていたシリンダ部１８の代わりに、作業者が手動で操作可能な操作部１５２を設け、該操作部１５２の操作によってクランプアーム１６によるワークＷのクランプ状態を切換可能としている。そのため、圧力流体を供給するための圧力流体供給源、該圧力流体を供給するための配管等が不要となり、簡便な構成でワークＷのクランプ・アンクランプ状態を切り換えることが可能となる。また、シリンダ部１８と比較して操作部１５２を簡素な構成とすることができるため、部品点数の削減を図ることが可能となり、それに伴って、製造コストの削減及び組付工数の低減を図ることができる。

本発明に係るクランプ装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の第１の実施の形態に係るクランプ装置の外観斜視図である。 図１のクランプ装置の分解斜視図である。 図１のクランプ装置の側面図である。 図１のクランプ装置の縦断面図である。 図１のクランプ装置を構成する駆動力伝達機構の分解斜視図である。 図５の駆動力伝達機構を構成するクランプアームの外観斜視図である。 図４のクランプ装置においてクランプアームが回動し、ワークの保持状態が解除された状態を示す縦断面図である。 クランプアームを支持する支軸に対して付与される力関係を示す概念図である。 図９Ａは、クランプアームによるクランプ開始状態を示し、図９Ｂは、ガイド部材のさらなる変位作用下に前記クランプアームがさらに回動した状態を示す動作説明図である。 図１０は、図９に示されるクランプ装置に対して第２リンク溝１００の第２溝部１００ｂがさらに延在した変形例を示し、図１０Ａは、クランプアームによるクランプ開始状態を示し、図１０Ｂは、ガイド部材のさらなる変位作用下に前記クランプアームがさらに回動した状態を示す動作説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るクランプ装置の全体断面図である。 図１１のクランプ装置がワークを保持した状態を示す断面図である。

符号の説明

１０、１５０…クランプ装置 １２…ボディ
１４…クランプ部 １６…クランプアーム
１８…シリンダ部 ２０…駆動力伝達機構
２２…貫通孔 ２８…ガイド体
３４…開口部 ５８…第１リンク溝
５８ａ、１００ａ…第１溝部 ５８ｂ、１００ｂ…第２溝部
６０…カバー ７０、１６６…支軸
７２…爪部 ７４…シリンダチューブ
７６…ピストン ７８…ロッドカバー
８０…シリンダ孔 ９４、１６２…連結孔
９６ａ、９６ｂ…ローラ軸 ９８ａ、９８ｂ…回転ローラ
１５２…操作部 １５４…ハウジング
１５６…連結ロッド １５８…リンクアーム
１６０…操作レバー １６８…リンク軸
１７０…リンク孔

Claims (5)

1. 駆動部から出力された直線運動を回動運動へと変換してクランプアームを介してワークをクランプするクランプ装置において、
   本体部と、
   前記本体部に連結され、軸線方向に沿って変位自在な変位ロッドを有する駆動部と、
   前記本体部に対して回動自在に支持されるクランプアームと、
   前記変位ロッドに連結され、前記本体部に沿って変位する変位体と、該変位体の軸線方向に沿って延在し前記クランプアームの端部を支持する支軸が挿通されるリンク溝とを有し、前記駆動部からの駆動力を前記クランプアームへと伝達し、前記リンク溝に沿って前記支軸を変位させることにより前記クランプアームを回動変位させる駆動力伝達機構と、
   前記駆動力伝達機構に設けられ、前記クランプアームによって前記ワークを保持する際のクランプ力を増大させる推力増大機構と、
   を備え、
   前記推力増大機構は、前記リンク溝に形成され、前記変位体の軸線に対して所定角度だけ傾斜して延在し、且つ、前記クランプアームによって前記ワークが保持されたクランプ時に前記支軸の係合される傾斜部からなり、前記傾斜部は前記支軸を介して前記クランプアームを前記ワークをクランプする方向に徐々に回動させると共に、前記本体部には、前記クランプアームの挿通される開口部を有し、前記開口部には前記本体部の軸線方向に沿って変位自在にカバーが装着され、前記本体部の下部には、前記開口部に臨んで下方に向かって開口し、前記本体部の内部と外部とを連通し、前記カバーによって除去された異物を該本体部の外部に排出する排出孔を有することを特徴とするクランプ装置。
2. 請求項１記載のクランプ装置において、
   前記変位体には、該変位体を前記本体部の軸線方向に沿って案内するガイド手段を有することを特徴とするクランプ装置。
3. 請求項１又は２記載のクランプ装置において、
   前記本体部には、前記支軸を該本体部の軸線と直交方向に沿って案内するリンク孔を有することを特徴とするクランプ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   前記駆動部は、圧力流体による押圧作用下に軸線方向に沿って変位し、前記変位ロッドが連結されたピストンを有するシリンダ部からなることを特徴とするクランプ装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   前記駆動部は、作業者の手動操作によって前記変位ロッドを軸線方向に沿って変位させる操作手段を有することを特徴とするクランプ装置。

Images