JP5941989B2 - 把持装置またはクランプ装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータおよびアクチュエータを駆動する駆動装置と、アクチュエータと運動結合され、ジョー案内部を介して基体部分に沿って移動可能である少なくとも１つのジョーとを有し、アクチュエータとジョーとの間には伝動装置が設けられている、対象物を把持またはクランプするための把持装置またはクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような種類の把持装置またはクランプ装置は、公知の従来技術から多様な形式で知られている。たとえば特許文献１や特許文献２は、このような種類の把持装置またはクランプ装置を開示している。この把持装置またはクランプ装置では、駆動装置は空気圧式の駆動装置として構成されており、伝動装置は傾斜引張伝動装置として構成されている。
【０００３】
特許文献３より、把持装置またはクランプ装置が公知となっており、この場合、駆動装置は空気圧式の駆動装置であり、伝動装置はトグル伝動装置として構成されており、駆動装置はピストンとピストンロッドとを含んでおり、ピストンとピストンロッドの間には調整手段が設けられている。他の把持装置は、特許文献４から公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＤＥ１９６０４６４９
【特許文献２】ＤＥ１００１３０２２
【特許文献３】ＤＥ１０２００８０３５０２１Ａ１
【特許文献４】 ＵＳ６，３３１，７５８Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、公知の従来技術を改良発展させることにある。特に、一定のままの工作物寸法が把持される場合、伝動装置とジョーが常に同じ個所で衝撃的に負荷を受けることが判明している。このことは、回避されるべき高い磨耗を生じさせる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の構成要件を備えるクランプ装置の把持位置によって解決される。
【０００７】
それにより、同じ工作物寸法をもつ工作物が把持またはクランプされるとき、伝動装置および／またはジョーの相互に協働作用する各部分が緩衝部材に基づいて低い衝撃力しか受けず、それに伴って少ない磨耗しか受けないことが保証される。ジョー本体と力伝動区域との間の相対運動が力伝達方向で可能であることにより、および、ジョー本体と力伝動区域の間に緩衝部材が設けられていることにより、発生する衝撃力が減衰される。この把持装置またはクランプ装置のさらに別の利点は、特に、緩衝部材が駆動装置側に設けられていないので、たとえば空気圧式の駆動装置や電気式の駆動装置など、さまざまに異なる駆動装置を有する把持装置またはクランプ装置を使用できることにある。
【０００８】
力伝動区域は緩衝部材の初期応力のもとで本体に配置されることが意図されているのが好ましい。それにより、初期応力が克服されるまでは力伝動区域が本体と同期して動くことを実現することができる。初期応力が克服されたときに初めて、力伝動区域と本体との間の相対運動が生じる。
【０００９】
緩衝部材はエラストマーダンパとして、特にエラストマーブロック、エラストマーボール、エラストマーシリンダ、エラストマーリング、またはエラストマーホースとして構成されているのが好ましい。エラストマーダンパは、たとえば本体および／または力伝動区域の表面に注型されていてよい。本体および／または力伝動区域が少なくとも区域的にエラストマーダンパの中に注型されていることも考えられる。
【００１０】
しかしながら、緩衝部材がばね部材として、特にコイルばねまたは皿ばねとして構成されていてよいことも考えられる。同様に、緩衝部材が空気圧式または油圧式のショックアブソーバとして構成されていることも考えられる。
【００１１】
本体には、力伝動区域の運動を案内するための案内区域が設けられているのが好ましい。それにより、本体に関して力伝動区域の所定の運動軌道が保証される。
【００１２】
本体に対する緩衝部材および／または力伝動区域の初期応力を調節するための調節手段が設けられていると、特別に好ましい。それにより、たとえばジョーの調整が可能となる。その場合、力伝動区域が力伝達方向で本体に対して相対的に変位可能だからである。このとき調節は、緩衝部材の初期応力に抗して行うこともできる。たとえばそのために、相応に配置された調節ねじを利用することができる。調節ねじは、特にその自由端で間接的または直接的に、たとえば緩衝部材を介して、力伝動区域に対して作用することができる。
【００１３】
本発明の特別に好ましい１つの実施形態は、アクチュエータが回転軸を中心として回転可能なピニオンとして構成されており、伝動装置はピニオンおよび少なくとも１つのジョー側のラック区域により構成されており、ジョーは、ジョー本体と、力伝動区域を形成するラック区域とを含んでいることを意図している。この実施形態では、駆動装置として特に電動モータが考えられる。このとき、そのシャフトは回転するピニオンを直接有していることが考えられる。しかしながら、駆動装置が電動モータのほかに追加伝動装置を含んでおり、その従動シャフトに、ラック区域と協働作用するピニオンが設けられていることも考えられる。ジョー本体とラック区域の間に緩衝部材が設けられていることに基づき、ラック区域とジョー本体の間の相対運動を可能にすることができる。
【００１４】
ラック区域は、それぞれ緩衝部材と協働作用する、クランプ部材の運動方向に対して横向きに延びて互いに向かい合う２つの短辺を有しているのが好ましい。このとき、本体はラック区域を収容するためのポケット状の切欠きを有していることが考えられる。この収容部は、クランプ部材の運動方向に対して横向きに延びて互いに向かい合う支持区域を有することができ、これに対して緩衝部材が作用する。ラック区域は、緩衝部材により初期応力のもとでポケット状の切欠きに配置されているのが好ましい。
【００１５】
さらに調節手段は、支持区域に取り付けられ、緩衝部材に対して作用する調節ねじの形態で設けられており、緩衝部材がさらにラック区域に対して作用することが考えられる。このときピニオンが、互いのほうを向くラック区域を有する互いに向かい合う２つのジョーの間の中央に配置されていると、さらに好ましい場合がある。そしてこれら両方のラック区域は、緩衝部材を介してそれぞれの本体に、本体に対して相対的に可動なように配置される。
【００１６】
このとき、ジョー案内部はそれぞれのジョーの間の領域に設けられた軸受ローラを有しており、軸受ローラの回転軸がピニオン回転軸と平行に延びるようになっていると好ましい。それにより、非常にコンパクトな設計形態を実現することができる。それぞれのジョーが軸受ローラを介して相互に支持されるからである。さらに、発生するせん断力も低減される。それにより、把持装置またはクランプ装置を全体として比較的コンパクトに構成することができる。
【００１７】
互いに向かい合う２つのジョーが設けられており、ピニオンがそれぞれのジョーの間で中央に配置されていることにより、それぞれのジョーが接近運動ないし離反運動をするときに、同期した力を実現することができる。
【００１８】
さらに、軸受ローラの回転軸とピニオン回転軸が１つの軸平面に位置することが意図されていてよい。このこともコンパクトな設計形態に寄与する。このとき、軸平面はそれぞれのジョーの間の中心平面を形成するのが好ましい。このことも、少ない設計スペースで好ましい力の導出につながる。
【００１９】
さらに、ピニオン回転軸に対して垂直に延びる軸受ローラの中心縦平面は、ピニオンの中心横軸に位置しているか、またはその領域に位置しているのが好ましい。このことも、少ない設計スペースで好ましい力の導出につながる。
【００２０】
ピニオンと軸受ローラの間には、ピニオンと軸受ローラとの接触を防止する保護部材があるのが好ましい。このとき保護部材はキャップ状に構成されていてよく、ピニオンを少なくとも部分的に覆っている。
【００２１】
さらにジョー案内部は、ピニオン回転軸と平行に延びて互いに反対を向く２つのジョー側の案内面区域と、これと協働作用する基体部分側の対応案内面とを含んでいることが意図されるのが好ましい。したがってジョー案内部は、それぞれジョーにより形成される特に２つの好ましくは互いに平行に延びる面と、基体部分側の対応案内面とによって構成される。
【００２２】
このとき、案内面区域と対応案内面の間にローラ案内部および好ましくは交差型ローラ案内部が設けられていると好ましい。このようなローラ案内部を介して、一方では、力を良好に伝達することができる。他方では、ジョーと基体部分との間での軽い動作での運動が可能である。このとき、さらにピニオンとジョーの間には、ピニオン回転軸に対して垂直に延びる力が存在していてよく、それは、軸受ローラを介しての各ジョーの相互の支持、および適当な初期応力のもとでのピニオンへの各ジョーの当接を実現するためである。このとき特にローラ案内部と軸受ローラは、ジョーが横方向に初期応力のもとで配置されるように相互に適合化される。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、ジョー案内部として、それぞれ案内溝およびこれと協働作用する案内ウェブを含む、各々のジョーについて独自のジョー案内部が設けられていることが考えられる。このことは、それぞれのジョーを互いに独立して相応に案内することができるという利点がある。案内溝と案内ウェブの間には、相応の摺動手段または軸受手段を設けることが考えられる。このとき案内溝はジョーに配置されており、案内ウェブは基体部分に配置されているのが好ましい。しかしながら、案内ウェブがジョーに設けられており、案内溝が基体部分に設けられていることも考えられる。
【００２４】
このとき案内ウェブは、ピニオン回転軸に対して実質的に平行に延びる、互いに向かい合う２つの案内面区域を有することができる。それにより、ピニオン回転軸に対して垂直に延びる力を基体部分へ導出することができるという利点がある。その場合、案内面区域はピニオンの中心横軸と交わるのが好ましい。案内ウェブは断面で見て長方形または三角形さらにまたは任意に別様に構成され得るのが好ましく、案内面区域ないし対応案内面が相応に構成される。
【００２５】
別の実施形態では、アクチュエータは直線状に位置調節可能な傾斜引張カムとして構成されており、伝動装置は傾斜引張伝動装置として構成されており、傾斜引張カム側の傾斜引張区域とジョー側の傾斜引張案内区域とを含んでいることが意図される。
【００２６】
このときジョーは力伝達部材を構成することができ、本体を形成するジョー本体と、力伝動区域を形成する傾斜引張案内区域とを含むことができる。ジョー本体に対する傾斜引張案内区域の相対運動が可能であることに基づき、発生する衝撃力を相応に減衰することができる。
【００２７】
別の実施形態では、伝動装置はトグル伝動装置として構成されており、少なくとも１つのアクチュエータ側の駆動区域と、ジョー側の対応区域と、回転ジョイント区域とを含んでおり、駆動区域、対応区域、および／または回転ジョイント区域が力伝動区域として構成されていることが意図される。それによっても、衝撃的に発生する力を低減するために、力伝動区域の限定的な相対運動を実現することができる。
【００２８】
本発明のその他の利点や好ましい実施形態は、本発明の種々の実施形態が詳しく記述、解説される以下の説明から明らかとなる。
【００２９】
図面は次のものを示している：
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】 本発明による第１の把持装置を示す正面図である。
【図２ａ】 図１のＩＩａ線に沿って把持装置を示す断面図である。
【図２ｂ】 図１のＩＩｂ線に沿って把持装置を示す断面図である。
【図３】 図１の把持装置を示す縦断面図である。
【図４】 図１の把持装置を示す平面図である。
【図５】 本発明による第２の把持装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１から図４に示す把持装置１０は、互いに接近および離反するように可動のクランプ区域１６を含む２つのジョー１２および１４を含んでいる。特に図２ａと図３に示す断面図から明らかなように、把持装置１０は基体部分１８に配置された駆動装置２０を含んでいる。
【００３２】
駆動装置２０は、電動モータ２１と、電動モータ２１に後置された多段式のはすば歯車伝動装置２４とで構成されている。そのために電動モータ２１は、駆動ギヤ２４と連結された駆動シャフト２２を有している。駆動ギヤ２４ないし駆動装置２０は、伝動装置３１を介してクランプ手段１２および１４と運動結合された従動シャフト２６を有している。このとき伝動装置３１は、従動シャフト２６に設けられたピニオン２８の形態のアクチュエータと、ラック区域３０の形態のクランプ手段側の力伝動区域とで構成されている。図２ａに示す断面図から明らかなように、互いに向かい合う２つのラック区域３０が設けられている。このときピニオン２８はそれぞれのラック区域３０の間の中央に配置されており、両方のラック区域３０と噛み合っている。
【００３３】
同じく図２ａから明らかなように、本発明の意味における力伝達部材を構成する各々のジョー１２，１４は、ジョー本体３３の形態の本体と、ラック区域３０の形態の力伝動区域とで構成されている。このときラック区域３０は、それぞれのクランプ部材１２，１４の運動方向に対して横向きに延びる、互いに向かい合う２つの短辺３２をそれぞれ有している。さらにラック区域３０は、それぞれのジョー本体３３のポケット状の切欠き３４の中にそれぞれ配置されている。長手方向では、これらの切欠き３４は支持区域３６によって区切られている。ジョー側の支持区域３６とラック区域３０ないしその短辺３２との間には、エラストマーシリンダまたはエラストマーボールの形態の緩衝部材３８がそれぞれ設けられている。緩衝部材３８が設けられていることに基づき、ラック区域３０がジョー本体３３に対して力伝達方向へ弾性的に可撓にスライド可能なように配置されることが実現される。それにより、ジョー１２，１４を介して把持装置１０へ導入される衝撃力が、緩衝部材３８によって減衰されることを実現することができる。それにより、全体として磨耗が低減される。
【００３４】
ラック区域３０は、緩衝部材３８が設けられることで、ジョー１２，１４の運動方向に初期応力のもとでジョー本体３３に配置されている。
【００３５】
同じく特に図２ａから明らかなように、ジョー本体３３の支持区域３６には運動方向に調節可能な調節ねじ４０が設けられており、これらの調節ねじは、ラック区域３０の互いに向かい合う側面の間に設けられた軸受ローラ４２のための、特にニードル軸受ローラのためのワッシャの形態で、軸方向のストッパ４３を形成している。さらに、調節ねじ４０を介して、ジョー本体３３に関するラック区域３０の相対的な位置を調節可能であることが考えられる。それにより、一方では製造公差を補償することができる。さらに、クランプ手段１２，１４のそのつどのストローク最終位置を限定的に調整することができる。
【００３６】
ピニオン２８と軸受ローラ４２の間には、ピニオン２８が軸受ローラ４２と接触するのを防止する、キャップ状に構成された保護部材９４が存在している。図３から明らかなように、保護部材９４はキャップのようにピニオン２８の上に装着されて、これをその上面で覆う。保護部材９４はラック区域３０のほうを向く側で開いており、それにより、ピニオン２８がラック区域３０と協働作用することができる。
【００３７】
ジョー本体３３に関してラック区域３０の運動案内をするために、図面には見ることができない相応の案内部が設けられている。さらに、ボール形の緩衝部材３８をラック区域３０の短辺３２で正確な位置に配置するために、テーパ状の切欠きが設けられている。
【００３８】
把持プロセスのとき、ジョー１２，１４ないしそのクランプ区域１６が把持されるべき対象物に当たると、クランプ手段１２，１４の速度や駆動装置２０の駆動力に応じて、把持装置１０の内部で衝撃力が発生する。ジョー本体３３とラック区域３０の間に緩衝部材３８を設けることで、このような衝撃力を減衰することができる。
【００３９】
特に図２ａおよび図２ｂの断面図から明らかなように、ジョーは、ジョー案内部８０により、基体部分１８に沿って運動方向に案内される。ジョー案内部８０は、互いに反対を向く２つのジョー側の案内区域８６と、これと協働作用する基体部分側の対応案内面８８とを含んでいる。特に図２ｂに示す断面図から明らかなように、案内区域８６と対応案内面８８の間には交差型ローラ９０が設けられている。このとき交差型ローラ９０はそれぞれ平行に延びる２本の線に沿って、ジョー１２および１４の運動方向に沿って配置されている。すでに述べたとおり、ジョー１２，１４の間には軸受ローラ４２が設けられている。このとき交差型ローラ９０と軸受ローラ４２は、ジョー１２，１４が横方向で初期応力のもとで、対応案内面８８を意図している基体部分１８の各区域の間に配置されるように、相互に適合化されている。さらに、ピニオン２８がラック区域３０と確実な機能性で噛み合うことが保証される。
【００４０】
さらに、ジョー案内部８０の軸受ローラ４２は、軸受ローラの回転軸がピニオン回転軸８４と平行に延びるように配置されていることが明らかである。このとき軸受ローラ４２の回転軸とピニオン回転軸８４は、図２ａに見られる軸平面９２に位置しており、軸平面９２はジョー１２，１４の間の中心平面を形成している。
【００４１】
特に図２ｂに示す断面図から明らかなように、軸受ローラ４２の中心横平面はピニオン２８の中心横平面８２に位置している。ピニオン２８の中心横平面８２は、ピニオン２８ないし従動シャフト２６の回転軸８４に対して垂直に延びている。このとき、さらに中心横平面８２は、それぞれ１本の線に沿って設けられた交差型ローラ９０の間でピニオン回転軸８４に対して垂直に延びている。それにより、ジョー案内部８０とピニオン２８ないしラック区域３０との間では、実質的に、平面８２に位置していてピニオン回転軸８４の方向に延びる力成分を有さない力だけが伝達されることが実現される。それによって装置１０を比較的コンパクトに設計することができ、それにもかかわらず、比較的高い力を伝達することができる。
【００４２】
図５には把持装置５０の左半分が示されており、図５はＤＥ１９６０４６４９Ｃ２の図１に相当している。その限りにおいて、図５に示す把持装置５０の機能形態に関しては上記の文献を参照されたい。ただし図５では、図１から図４に示す把持装置１０の各コンポーネントに対応する符号が、各コンポーネントについて使用されている。把持装置５０は、アクチュエータを構成する傾斜引張カム５４を備えるピストンロッド５６をジョーのほうを向く側に有する、シリンダ・ピストン・ユニットの形態の駆動装置６４を有している。さらに、傾斜引張カム５４とジョー１２および１４の間の伝動装置として、傾斜引張伝動装置５２が設けられている。このとき傾斜引張カム５４は、ジョー側の傾斜引張案内区域５８と協働作用する傾斜引張区域５５を有している。それにより、カム５４の軸方向運動が、これに対して横向きに延びるジョー１２および１４の運動に変換される。
【００４３】
図５に示す把持装置５０が、ＤＥ１９６０４６４９Ｃ２の図１に示されている把持装置と相違しているのは、ジョー１２が、本体を形成するジョー本体３３および力伝動区域を形成する傾斜引張案内区域５８を含んでいることによる。このときジョー本体３３と傾斜引張案内区域５８の間には、エラストマーブロックの形態の緩衝部材３８が設けられている。このとき緩衝部材３８は、力伝達方向における弾性的な可撓性を許容する。正確な位置での案内のために、傾斜引張案内区域５８は、ジョー本体３３に設けられた対応区域６２と協働作用する案内区域６０を有している。さらに調節ねじ４０が設けられており、これによって緩衝部材３８に運動方向で初期応力をかけることができる。
【００４４】
図５に示す装置５０により、ジョー１２を介して把持装置５０へ導入される衝撃力が緩衝部材３８によって減衰され、このことは低減された磨耗につながる。
【００４５】
図５では、緩衝部材３８ならびに傾斜引張案内区域５８の形態の力伝動区域はジョー側で具体化されている。しかしながら本発明の枠内では、緩衝部材３８ならびに力伝動区域を傾斜引張カム５４で具体化することも考えられ、それにより、ピストンロッド５６と反対を向く傾斜引張区域５５が力伝動区域を形成し、これとピストンロッド５６のほうを向くカム本体との間に緩衝部材が設けられることになる。
【符号の説明】

Claims (11)

1. アクチュエータ（２８、５４）および前記アクチュエータ（２８、５４）を駆動する駆動装置（２０、６４）と、前記アクチュエータ（２８、５４）と運動結合され、ジョー案内部（８０）を介して基体部分に沿って移動可能である少なくとも１つのジョー（１２、１４）とを有し、前記アクチュエータ（２８、５４）と前記ジョー（１２、１４）との間には伝動装置（３１、５２）が設けられており、前記駆動装置（２０、６４）により生成される力は、前記ジョー（１２、１４）を介して対象物に向かって伝達される、対象物を把持またはクランプするための把持装置またはクランプ装置（１０）において、前記ジョー（１２、１４）は、ジョー本体（３３）と、力伝達方向でこれに対して相対的に可動の力伝動区域（３０、５８）とを含んでおり、前記ジョー本体（３３）と前記力伝動区域（３０、５８）の間には弾性的な可撓性を許容する緩衝部材（３８）が設けられ、
   前記アクチュエータ（２８、５４）は回転軸を中心として回転可能なピニオン（２８）として構成されており、前記伝動装置（３１）は前記ピニオン（２８）および少なくとも１つのジョー側の力伝動区域を形成するラック区域（３０）により構成されているとともに、
   前記ラック区域（３０）は、前記ジョー（１２、１４）の運動方向に対して横向きに延びて互いに向かい合う２つの短辺（３２）を有し、それぞれ前記緩衝部材（３８）と協働作用することを特徴とする、装置（１０）。
2. 前記力伝動区域（３０、５８）は前記緩衝部材（３８）の初期応力のもとで前記ジョー本体（３３）に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 前記緩衝部材（３８）はエラストマーダンパとして、特にエラストマーブロック、エラストマーボール、エラストマーリング、またはエラストマーホースとして構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１０）。
4. 前記ジョー本体（３３）は前記力伝動区域の運動を案内するための案内区域（６２）を有していることを特徴とする、請求項１、２または３に記載の装置（１０）。
5. 前記ジョー本体（３３）に対して前記力伝動区域（３０、５８）を調節するための調節手段（４０）が設けられていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置（１０）。
6. 前記ピニオン（２８）は、互いのほうを向くラック区域（３０）を有する互いに向かい合う２つのジョー（１２、１４）の間の中央に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１０）。
7. 前記ジョー案内部（８０）は前記ジョー（１２、１４）の間の領域に設けられた軸受ローラ（４２）を有しており、前記軸受ローラ（４２）の回転軸がピニオン回転軸（８４）と平行に延びるようになっていることを特徴とする、請求項１または５に記載の装置（１０）。
8. 前記軸受ローラ（４２）の回転軸と前記ピニオン回転軸（８４）は１つの軸平面（９２）に位置していることを特徴とする、請求項７に記載の装置（１０）。
9. 前記軸平面（９２）は前記ジョー（１２、１４）の間の中心平面を形成することを特徴とする、請求項８に記載の装置（１０）。
10. 前記ピニオン回転軸（８４）に対して垂直に延びる前記軸受ローラ（４２）の中心縦平面は前記ピニオン（２８）の中心横平面（８２）に位置しており、またはその領域に位置していることを特徴とする、請求項７、８または９に記載の装置（１０）。
11. 前記ピニオン（２８）と前記軸受ローラ（４２）の間には前記ピニオン（２８）が前記軸受ローラ（４２）と接触するのを防止する保護部材（９４）があることを特徴とする、請求項７から１０のいずれか１項に記載の装置（１０）。

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