JP5418997B2 - クランプ装置 - Google Patents

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    • B25B5/087Arrangements for positively actuating jaws using cams actuated by a hydraulic or pneumatic piston

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。
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