JP7096797B2 - クランプユニット - Google Patents

Description

本発明はクランプユニットに関し、特に、硬化レールとスチールボールを組み合わせることで、従来のユニット空間を大きくし、複数のスチールボールにより挟む時の軸受圧力を高めるクランプユニットに関する。

人類が道具を使用し始めてから、常に挟んで固定して支える必要が生じ、今に至るまで、加工技術の進歩に伴い、クランプユニットに関する技術も進歩してきた。現在一般的に工業界で使用されている挟むための締め付け金具はクランプユニットであるため、クランプユニットは固定した位置で加工物を握って持つ効果を有するものである。

クランピング治具に関して開示されている特許は以下のとおりである。

ＴＷＩ６３９４９２では、開閉クランプヘッドを開示する。クランプヘッド本体の外面には、直線状のガイドレールが設置される。前記ガイドレール上には加工物を挟んで固定する一対のフィンガーが設置される。前記一対のフィンガー中の少なくとも一個は、前述のガイドレールに沿って自由に移動する可動式のフィンガーである。前述のクランプヘッド本体の内部の「気圧の作用を利用してエアシリンダー孔の軸線方向に向かって前後に移動するピストン及びピストンロッドを有する」エアシリンダー装置には、前述の可動式フィンガーと同数で、前述のピストンロッドの前端部が前述のクランプヘッド本体の端部から外に向かって突出し、前記ピストンロッドの前端部に先端ブロックが取り付けられて、前記先端ブロックが前述の可動フィンガーに連結することを特徴とする。

ＣＮ１２４６１２８Ｃでは、開閉クランプヘッドを開示する。前記クランプヘッドは、支え体に固定するのに用いる第１面とその反対側の第２面に位置するクランプヘッド本体の第２面を備えて、加工物を挟んで固定するのに用いる一対のクランプヘッドパーツとこれらのクランプヘッドパーツの開閉に対して導向するガイドレールが設置され、前記ガイドレールの各クランプヘッドパーツと重合する位置に、第１面地に到達して上述の支え体を固定するのに用いる多数の固定孔が設置され、同時に、各クランプヘッドパーツに、ねじがこれらの固定孔に挿入されるのに用いる作業孔が設置されることを特徴とする。

加工物を握って持つ効果を達成するために、クランプユニットは、クランプ力の出所及び伝達構造を有する必要がある。挟み持つ力を提供する部分に関しては、初期の頃の両手、てこ、万力、そして、現在のボールねじ、真空、磁力、油圧や気圧まで、様々である。このうち、以上の数種類の物理原理を総合して最も自動化クランプの原理に適合するのは磁力、油圧または気圧である。ＴＷＩ６３９４９２に開示する開閉式クランプヘッドにおける説明を参考にすると、気圧の作用を利用して、エアシリンダー孔の軸線方向に向かって前後に移動するピストン及びピストンロッドは、エアシリンダー装置が挟み持つ力の出所となり、ピストンロッドにより伝達される。さらに、ＣＮ１２４６１２８Ｃに開示する開閉クランプヘッドは、一対のシリンダー機構が上述のクランプヘッド本体内に相互に平行に設置された一対のシリンダー孔とこれらのシリンダー孔内を自由にスライドするピストンを備える。これらのピストンは、流体圧力の作用の下、反対の方向に移動して、一対のシリンダー機構は挟み持つ力の出所であり、ラックとギアにより伝達される。

さらに、加工物のクランプ状態をコントロールをするために、クランプユニットは移動と積載構造を組み合わせる必要がある。移動に関しては、一般にクランプ部品をガイドレール部品の補助とする方式で組み合わせる。ＴＷＩ６３９４９２に開示する開閉クランプヘッドのように、モノレールに一対の突出したフィンガーを組み合わせる方式で加工物のクランプ状態をコントロールして、クランプした後の関連する応力をモノレールにより受ける。また、ＣＮ１２４６１２８Ｃに開示する開閉クランプヘッドは、モノガイドレールに一対のクランプヘッド部品を組み合わせて、加工物のクランプ状態を導いて、モノガイドレールによりクランプ後の関連する応力を受ける。

しかしながら、単一レールの安定性は、加工物が揺れるとやや不足する。また、循環装置を追加して安定性を高める場合、クランプユニットはさらに大きな空間を必要とする上に、循環装置の設置は、スチールボールがぶつかる異音を発生させるため、本発明は、従来の欠点を改善するクランプユニットを提供するものである。

ＴＷＩ６３９４９２号明細書 ＣＮ１２４６１２８Ｃ号公報

したがって、本発明は、従来の欠点を改善する、硬化レールとスチールボール構造を組み合わせることで、安定性を高めるクランプユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のクランプユニットは、レールにスチールボール構造を組み合わせて、循環装置を配置した場合に大きい空間を必要とする課題を克服することを特徴とする。

さらに、本発明のクランプユニットは、ボール溝槽内にスチールボールを設置して、循環装置を使用した際に、スチールボールが循環する時にぶつかって生じる異音の発生を回避することを特徴とする。

またさらに、本発明のクランプユニットは、複数のスチールボールがレールとナットブラケット間に設置されることで、上部スライド部が加工物を挟む応力の積載能力を強化することを特徴とする。

またさらに、本発明のクランプユニットは、ボールねじ用ナットが前記ナットブラケット内に設置されることで、クランプの閉合の過程がより安定することを特徴とする。

またさらに、本発明のクランプユニットは、ボールねじによって前後にボールねじ用ナットを設置することで、ロックナットが前後の固定箇所において摩擦が発生するのを回避することを特徴とする。

上述の目的を達成するために、本発明が使用する主な技術手段は、以下の技術方法により実現させる。本発明のクランプユニットは、第一位置固定板上に固定される電動モーターの伝動軸により、時計回りまたは反時計回りにベルトローラーを動かす。前記ベルトローラーがベルト及び他のベルトローラーを連動させる。ボールねじ上に固定された前記ベルトローラーが前記ボールねじを動かして回転状態を呈し、前記ボールねじ両側の二つの反対方向ねじ山がそれぞれ二個のナットブラケット内の二個のボールねじ用ナットを帯動して、同時に、ロックナットが、前記ボールねじ用ナットが前記ボールねじの同軸方向に位置を移動するのを制限し、前記ナットブラケットが二本の硬化レールに沿って位置を移動し、前記硬化レールは前記第一位置固定板と第二位置固定板の間に固定されて、前記ナットブラケット上の二個の上部スライド部が加工物を挟んだ状態を呈した時、前記ナットブラケットと前記硬化レール間に設置されることにより、複数のスチールボールが積載能力を有する。

本発明の目的及びその技術問題の解決は、以下の技術ステップにより実現する。

前記の装置において、前記ナットブラケットは、二個のボール溝槽を備えて、前記ボール溝槽には前記スチールボール２５が設置される。

前記の装置において、複数のストッパーを備え、前記ストッパーは前記ナットブラケット両側に設置される。

前記の装置において、前記硬化レールは二個のレールエリア及びストップエリアを備え、前記ストップエリアは前記レールエリアの間に位置する。

前記の装置において、ボールねじ用ナットを備えて、前記ボールねじ用ナットは前記ロックナットと前記第一位置固定板の間に位置する。

前記の装置において、前記第一位置固定板の固定凹槽及び第二位置固定板の固定凹槽は、前記硬化レールを固定して、前記スチールボールが前記硬化レールに位置固定して移動される。

前記の装置において、防塵ハウジングを備え、前記ボールねじの汚染を低減する。

前記の装置において、前記上部スライド部には複数の挟みブロックを組み合わせることで、加工物のクランプ作業を安定させることも可能である。

前記の装置において、前記スチールボールと前記ストッパーは直接接触しない。

従来の技術と比較して、本発明は以下の効果を有する。（１）レールにスチールボール構造を組み合わせることにより、循環装置を配置する際に大きな空間を必要とする問題を克服する。（２）複数のスチールボールがレールとナットブラケット間に設置することで、上部スライド部が加工物を挟み持つ際の応力積載能力を強化する。（３）硬化レールにスチールボール構造を組み合わせることにより安定性を高める。

本発明の好適な実施形態における立体図である。 本発明の好適な実施形態における立体分解図である。 本発明の好適な実施形態における第一側面図である。 本発明の好適な実施形態においてモータを結合させた状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態においてボールねじを結合させた状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態における第一平面図である。 本発明の好適な実施形態におけるベルトローラーを示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるボールねじの断面図である。 本発明の好適な実施形態においてスチールボールを結合させた状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるスチールボールの第一断面図である。 本発明の好適な実施形態におけるスチールボールの第二断面図である。 本発明の好適な実施形態における硬化レールを示した第一図である。 本発明の好適な実施形態における硬化レールを示した第二図である。 本発明の好適な実施形態において硬化レールを固定した状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態において加工物を挟んだ状態を示した図である。

本発明の目的、特徴及び効果をより明確にするために、以下に好適な実施形態を開示する。

先ず、図３を参照しながら説明する。図３ａは第一実施形態を示した図である。本発明はクランプユニットであり、その動力伝達部分は、電動モーター１０、二個のベルトローラー１１、１１’、ベルト１２及びボールねじ１３を備える。

図３ａに示したように、第一位置固定板３０上に前記電動モーター１０が固定される。さらに、図３ｂに示したように、前記電動モーター１０の伝動軸は、時計回りまたは反時計回りに前記ベルトローラー１１を動かす。さらに、図４ａに示したように、前記ベルトローラー１１は、ベルト１２及び他のベルトローラー１１’を連動する。また、図３ｃに示したように、ボールねじ１３に固定される前記ベルトローラー１１’が前記ボールねじ１３を動かして回転状態を呈する。

具体的には、前記第一位置固定板３０は、パーツの位置を固定する効果を有する板状構造であり、複数の孔、凹槽（例えば、図７の固定凹槽３０１）を備えて、関連するパーツの設置に供する。前記電動モーター１０は、電動機（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ）を指し、電気エネルギーを機械エネルギーに変換させて、機械エネルギーにより動エネルギーを発生させることで、その他の装置の電気設備を駆動する。前記ベルトローラー１１、１１’は、高精度の定位機構に対応して、反動を低く抑えるベルトローラーを指す。前記ベルト１２と前記ベルトローラー１１、１１’間の摩擦力を利用して伝動し、さらに、前記ベルト１２の材料が弾力性と靭性を有することから、チェーンまたはギア伝動より静かで、高速低トルクの伝動に適する。前記ベルト１２の使用は、弾力性を有し、伝動時騒音の発生を抑えて、機械が受ける振動力も低く抑えられる。前記ボールねじ１３は、通常表面に凹凸のある螺旋状の線を呈する円柱または円孔を有する形状で、螺旋のメカニズムにより回転運動を直線運動に変更し、トルクを直線力に変更することが可能である。この伝達作用力のメカニズムにより、その作用のパワーが拡大されて、小さい回転力（トルク）を軸に施して、大きな軸力に変換することができる。

また、図４ｂに示したように、前記ボールねじ１３は、二個の反対方向ねじ山１３１、１３１’を有し、前記反対方向ねじ山１３１、１３１’のうちの一つは、右回転の螺旋で、他の一つは左回転の螺旋である。この設計により、前記ボールねじ１３が回転を介して前記反対方向ねじ山１３１、１３１’上に設置されたパーツ間の距離をコントロールする。

次に、図４ｂ、図５ｂを参照しながら説明する。本発明が、加工物を挟んでコントロールする部分に関しては、二個のナットブラケット２０、２０’、二個のボールねじ用ナット２１、２１’、二個のロックナット２２、二本の硬化レール２４、複数のスチールボール２５、二個の上部スライド部２６、２６’、複数のストッパー２７を備える。

このように、図４ｂに示したように、前記ボールねじ１３が回転状態を呈する時、前記ボールねじ１３両側の二個の反対方向ねじ山１３１、１３１’がそれぞれ二個のナットブラケット２０、２０’内の二個のボールねじ用ナット２１、２１’を動かす。さらに、同時に図２及び図５ｂを参照しながら説明する。ロックナット２２が前記ボールねじ用ナット２１を制限して、前記ボールねじ１３の同軸方向Ｘに移動すると同時に、前記ナットブラケット２０は、二本の硬化レール２４に沿って移動する。図８に示したように、前記ナットブラケット２０、２０’上に設置された二個の上部スライド部２６、２６’が加工物０を挟んだ状態にある時、図５ｂに示したように、前記ナットブラケット２０と前記硬化レール２４間に設置された複数のスチールボール２５が軸受圧力を有することがわかる。

一般に、ナットブラケット２０、２０’は、貫通する空間に、ボールねじ用ナット２１、２１’及びロックナット２２が設置されて、ロックナット２２を固定し、さらに、上部スライド部２６、２６’が登載されて、パーツの位置を固定する効果を有するブロック構造を指し、複数の孔洞、凹槽を備えて関連するパーツの設置に供する。ボールねじ用ナット２１、２１’は、その内側にボールが循環して元に戻るシステムを有して、回転運動を直線運動に変換させるものを指す。ロックナット２２は、ナットブラケット２０、２０’内に固定されて、前記ボールねじ用ナット２１の位置の移動を制限するものを指す。前記硬化レール２４は、その上の物件の運行を制限するものを指し、所定のルートに基づいて位置を移動させ、同時に、物件の重量及び応力を受けるため、過熱処理を通して硬度を強化させる必要がある。前記硬化レール２４は、前記第一位置固定板３０及び前記第二位置固定板３１間（図７に示したとおり）に固定される。最後に、前記第二位置固定板３１は、パーツの位置を固定する効能を有する板状構造であり、複数の孔洞、凹槽（例えば、図７に示した固定凹槽３１１）を有して、関連するパーツの設置に供する。

好適には、前記ナットブラケット２０は、二個のボール溝槽２０１を備えて、前記ボール溝槽２０１には、前記スチールボール２５が設置され（図５ａに示したとおり）、スチールボール２５の硬化レール２４とナットブラケット２０、２０’間における安定性を高める。また、複数のストッパー２７を追加することも可能で、前記ストッパー２７は、前記ナットブラケット２０両側に設置される（図５ｂに示したとおり）。このうち、前記スチールボール２５は、前記ストッパー２７に直接接触せず、主な効能はスチールボール２５が滑り出るのを防ぐためである。さらに、二個のボール軸受２３を追加することも可能で、そのうちの一つは前記ロックナット２２と前記第一位置固定板３０の間に位置し、他の一つは前記ロックナット２２と前記第二位置固定板３１の間に位置する（図４ｂに示したとおり）。前記第一位置固定板３０の固定凹槽３０１及び第二位置固定板３１の固定凹槽３１１が前記硬化レール２４に隣り合って固定されることにより、前記スチールボール２５が前記硬化レール２４の位置にしっかりと移動する（図７に示したとおり）。また、防塵ハウジング２８を追加設置することで、前記ボールねじ１３の汚染を低減することも可能である（図３ａに示したとおり）。前記上部スライド部２６、２６’は、複数の挟みブロック２６１、２６１’を組み合わせて、加工物０を挟む際の安定性を図ることも可能である（図８に示したとおり）。挟みブロック２６１、２６１’は、加工物０の外型に適合して固定させる補助パーツとして提供されるものである。

図５ｃ、図６ｂを参照しながら、本発明のクランプユニットの第二実施形態について説明する。第一実施形態と図１、図２、図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図３ｄ、図４ａ、図４ｂ、図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図６ａ、図７及び図８において、すでに説明済みの特徴が、図５ｃ、図６ｂと同様の場合、図２ｃにおける符号標示は省略し詳述はしない。第二実施形態が第一実施形態の主な方法と異なるのは、第一実施形態における硬化レール２４の構造は変更されてストッパー２７が取り外されている点である。

まず、図３ａに示したように、第一位置固定板３０上には前記電動モーター１０が固定されている。さらに、図３ｂに示したように、前記電動モーター１０の伝動軸は、時計回りまたは逆時計回りで帶動前記ベルトローラー１１を動かす。次に、図４ａに示したように、前記ベルトローラー１１は、ベルト１２及び他のベルトローラー１１’と連動する。また、図３ｃに示したように、ボールねじ１３上に固定された前記ベルトローラー１１’は、前記ボールねじ１３を帯動して回転状態を呈する。

次に、図４ｂに示したように、前記ボールねじ１３が回転状態の時、前記ボールねじ１３両側の二個の反対方向ねじ山１３１、１３１’は、それぞれ二個のナットブラケット２０、２０’内の二個のボールねじ用ナット２１、２１’を帯動する。さらに、同時に図２及び図５ｂを参照しながら説明する。ロックナット２２は前記ボールねじ用ナット２１を制限して、前記ボールねじ１３の同軸方向Ｘに位置を移動させ、同時に、前記ナットブラケット２０は二本の硬化レール２４に沿って位置を移動する。図８に示したように、前記ナットブラケット２０、２０’上の二個の上部スライド部２６、２６’が加工物０を挟む時、図５ｂに示したように、前記ナットブラケット２０と前記硬化レール２４間の複数のスチールボール２５は軸受圧力を有する。

このうち、前記硬化レール２４は、二個のレールエリア２４１及びストップエリア２４２を備える。前記ストップエリ２４２は、前記レールエリア２４１の間に位置する（図６ｂに示したとおり）。このうち、前記レールエリア２４１は、その上の物件の運行を制限し、所定のルートに基づいて位置を移動する区域を指す。ストップエリア２４２の効能は、物件の運行を妨げてレールエリア２４１を越えないようにするものである。

以上、各実施形態は、複数のスチールボール２５が硬化レール２４とナットブラケット２０の間に設置されることで、上部スライド部２６、２６’の加工物を挟む上部スライド部０の応力負荷能力を強化する。このため、本発明の効果は、一般のクランプユニットとは異なる。

以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても、本発明に含まれる。

０ 加工物
１０ 電動モーター
１１ ベルトローラー
１１’ ベルトローラー
１２ ベルト
１３ ボールねじ
１３１ 反対方向ねじ山
１３１’ 反対方向ねじ山
２０ ナットブラケット
２０１ ボール溝槽
２０’ ナットブラケット
２１ ボールねじ用ナット
２１’ ボールねじ用ナット
２２ ロックナット
２３ ボール軸受
２４ 硬化レール
２４１ レールエリア
２４２ ストップエリア
２５ スチールボール
２６ 上部スライド部
２６１ 挟みブロック
２６’ 上部スライド部
２６１’ 挟みブロック
２７ ストッパー
２８ 防塵ハウジング
３０ 第一位置固定板
３０１ 固定凹槽
３１ 第二位置固定板
３１１ 固定凹槽
Ｘ 軸方向

Claims (10)

1. クランプユニットであって、
   第一位置固定板と第二位置固定板の間に位置し、第一位置固定板上に固定される電動モーターの伝動軸が時計回りまたは反時計回りにベルトローラーを動かすことにより回転状態となり、両側に二個の反対方向のねじ山を有するボールねじと、
   前記二個の反対方向のねじ山にそれぞれ装着され、加工物を挟むための二個の上部スライド部をそれぞれ登載する二個のナットブラケット内にそれぞれ固定される二個のボールねじ用ナットと、
   前記二個のナットブラケット内且つ前記二個のボールねじ用ナットよりもボールねじの両端側に固定されて、前記二個のボールねじ用ナットの位置の移動を制限するための二個のロックナットと、
   前記第一位置固定板と第二位置固定板の間に位置し、前記ナットブラケットがそれに沿って位置を移動するための二本の硬化レールと、
   前記ナットブラケットと前記硬化レールとの間に設置され、二個の上部スライド部が加工物をクランプする時に軸受圧力を有する前記複数のスチールボールと、
   を有することを特徴とする、クランプユニット。
2. 前記ナットブラケットは、二個のボール溝槽を備えて、前記ボール溝槽には前記スチールボールが設置されることを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
3. 複数のストッパーを備えて、前記ストッパーは、前記ナットブラケットの両側に設置されることを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
4. 前記硬化レールは、二個のレールエリア及びストップエリアを備えて、前記ストップエリアは、前記レールエリアの間に位置することを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
5. ボール軸受を備えて、前記ボール軸受は、前記ロックナットと前記第一位置固定板の間に位置することを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
6. ボール軸受を備えて、前記ボール軸受は、前記ロックナットと前記第二位置固定板の間に位置することを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
7. 前記第一位置固定板の固定凹槽及び第二位置固定板の固定凹槽は、前記硬化レール固定して、前記スチールボールを確実に前記硬化レールに安定して位置固定して移動させることを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
8. 防塵ハウジングを備えて、前記ボールねじの汚染を低減することを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
9. 前記上部スライド部は、複数の挟みブロックを組み合わせることで、加工物を確実にクランプすることを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
10. 前記スチールボールと前記ストッパーは、直接接触しないことを特徴とする請求項３に記載のクランプユニット。

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