JP7201475B2

JP7201475B2 - クランプ装置

Info

Publication number: JP7201475B2
Application number: JP2019032666A
Authority: JP
Inventors: 直也服部; 敏之森; 謙豊丸; 樹弘坂平
Original assignee: Kosmek KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: Kosmek KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: JP2020131417A

Description

本発明はクランプ装置に関する。

生産工程などにおいて、ワーク（クランプ対象物）をクランプするクランプ装置が用いられている。例えばエンジンのシリンダブロックなど穴を有する部品の製造にクランプ装置が用いられる（特許文献１）。

特開２００９－０４５７０１号公報

クランプ装置のロッドは例えば油圧で動作し、油圧によりロッドが所定位置に移動したことを検出する場合において、その所定位置を確実に検出できないことがある。例えば圧油供給源からの圧油の圧力の変動により、クランプ装置が所定位置としての動作端に達しない状態でスイッチ等がオンになり、クランプ状態であると誤判断してしまう場合である。そこで、本発明は、ロッドが所定位置に達したことを確実に検出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。

上記目的は、壁の内部に収納され、ロッドとともに移動可能な部材と、前記壁に設けられ、前記部材に向けてエアを供給するエア供給部と、を具備し、前記部材は、第１閉塞部、第２閉塞部および凹部を有し、前記第１閉塞部、前記第２閉塞部および前記凹部は前記部材の外周面に設けられ、前記第１閉塞部および前記第２閉塞部は前記部材の径方向に突出し、前記部材の移動方向において、前記第１閉塞部、前記凹部、前記第２閉塞部がこの順番に並び、アンクランプ状態からクランプ状態に変わるとき、前記ロッドともに前記部材が移動することで、前記第１閉塞部が前記エア供給部を閉塞する状態、前記エア供給部が前記凹部に開放する状態、前記第２閉塞部が前記エア供給部を閉塞する状態が、この順番に移り変わるクランプ装置によって達成できる。

ロッドが所定位置に達したことを確実に検出することが可能なクランプ装置を提供できる。

図１はクランプ装置を例示する断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は部材付近の拡大図である。図３は部材付近の拡大図である。図４はエアセンサが検出する圧力を例示する図である。

（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態のクランプ装置１００について説明する。図１はクランプ装置１００を例示する断面図である。図１の左半分はリリース状態（アンクランプ状態）を図示し、右半分はロック状態（クランプ状態）を図示する。

図１に示すように、クランプ装置１００は、本体１０、ロッド１６、下壁１８、係合部２０および２２、部材３０、エア供給部４０を有し、例えばシリンダブロックなどの位置決めおよび固定をする装置である。クランプ装置１００は、シリンダブロック２６のボア２７の内側に配置される。シリンダブロック２６は例えば不図示の冶具により支持されている。

ロッド１６は外側に突出するピストン部１７を有し、ボア２７の軸心方向（Ｚ軸方向）に延伸する円筒形の部材である。下壁１８は本体１０の－Ｚ側端部に取り付けられている。ロッド１６は、本体１０内および下壁１８の筒孔に挿入され、Ｚ軸方向に摺動可能である。ロッド１６の＋Ｚ側端部にキャップ１２、カラー１４、係合部２０および２２が設けられている。係合部２２は＋Ｚ側から－Ｚ側に向かうにつれてロッド１６から遠ざかる斜面２４を有する。係合部２０は斜面２４に係合し、係合部２０の外周面はボア２７の内壁に接触する。

部材３０は、ロッド１６の－Ｚ側端部に取り付けられ、ロッド１６とともに移動可能である。エア供給部４０はエア通路４２、エア源４４およびエアセンサ４６を有する。部材３０およびエア供給部４０については後述する。

ハウジングに供給される作動油の圧力（油圧）がピストン部１７を介してロッド１６をＺ軸方向に移動させる。図１の左半分（リリース状態）においてロッド１６は＋Ｚ側に上昇しており、図１の右半分（ロック状態）においてロッド１６は－Ｚ側に下降している。ロッド１６が下降することに伴い、係合部２０は係合部２２の斜面２４に沿って移動し、ボア２７の内壁を押圧しながら、－Ｚ側に摺動する。これによりシリンダブロック２６の位置決めおよび固定が可能である。

図２（ａ）から図３は部材３０付近の拡大図である。図２（ａ）はリリース状態を図示し、図３はロック状態を図示し、図２（ｂ）はそれらの中間の状態を図示する。

図２（ａ）から図３に示すように、部材３０は凸部３２および３４、エア通路３８を有し、ロッド１６に着脱可能な筒状の部材である。凸部３２（第１閉塞部）と凸部３４（第２閉塞部）とは、ロッド１６の外周面から半径方向の外方に突出し、Ｚ軸方向に沿って並び、かつ互いに離間する。凸部３２と凸部３４との間には凹部３６が形成され、凸部３４の上側に凹部３５が形成される。すなわち－Ｚ側から＋Ｚ側にかけて、凸部３２、凹部３６、凸部３４、凹部３５が並ぶ。凸部３２の＋Ｚ側の面と凸部３４の＋Ｚ側の面との間の距離はＤ１であり、例えばリリース状態とロック状態との間のロッド１６の移動距離に等しい。凸部３２および３４の長さはエア通路４２の直径より大きい。エア通路３８は部材３０とロッド１６との間を通り、部材３０の下端側、凹部３５および３６において開口し、大気に開放される。

エア供給部４０のエア通路４２の一部は下壁１８内に形成される。エア通路４２の一端はエア源４４に接続され、他端はロッド１６に向けて開口される。エアセンサ４６はエア通路４２の途中に設けられ、エア通路４２内の圧力があらかじめ設定された圧力（所定圧力）を上回ることを検出する。エア源４４は例えば大気圧よりも高い気圧のエアをエア通路４２に供給する。

図２（ａ）に示すリリース状態では、凸部３２はエア通路４２の端部に接触し、エア通路４２を閉塞する。このためエア源４４から供給されるエアはエア通路４２内にとどまり、エア通路４２内の圧力が上昇する。

図２（ｂ）に示すようにロッド１６が－Ｚ側に移動すると、部材３０もロッド１６とともに移動する。エア通路４２は凹部３６に対面し、エア通路４２内のエアは凹部３６およびエア通路３８を通じて大気中に排出される。このため、エア通路４２内の圧力は低下する。

図３に示すロック状態では、ロッド１６がさらに－Ｚ側に下降し、部材３０の凸部３４がエア通路４２を閉塞させる。このためエア通路４２内の圧力が上昇する。ロッド１６が図３に示すロック位置よりも下降すると、エア通路４２は凹部３５に対面し、エアは凹部３５およびエア通路３８を通じて大気中に排出される。このためエア通路４２内の圧力は低下する。

図４はエアセンサ４６が検出する圧力を例示する図である。横軸はロッド１６のＺ軸方向の位置を示し、左側が＋Ｚ側、右側が－Ｚ側である。縦軸は圧力を示す。図４に示すようにロッド１６が位置Ｚ１よりも＋Ｚ側にあるとリリース状態であり、図２（ａ）に示したようにエア通路４２は閉塞される。このため圧力は高く、Ｐ１程度である。ロッド１６が位置Ｚ１より－Ｚ側になると、図２（ｂ）に示したようにエア通路４２は開放される。このためエア通路４２内の圧力は低下しＰ２となる。ロッド１６が－Ｚ側に移動することで、図３に示したように凸部３４がエア通路４２を閉塞する。このため圧力は上昇し、位置Ｚ２～Ｚ３においてＰ１程度になる。ロッド１６が位置Ｚ３よりも－Ｚ側に下降すると、凸部３４がエア通路４２から離間し、エア通路４２が凹部３５に開放される。したがって圧力は再び低下する。

本実施形態によれば、ロッド１６が＋Ｚ側から－Ｚ側にかけて移動することで、凸部３２がエア供給部４０のエア通路４２を閉塞する状態（図２（ａ））、エア通路４２が凹部３６に開放する状態（図２（ｂ））、および凸部３４がエア通路４２を閉塞する状態（図３）に順に切り換えられる。このため図４に示すようにエアセンサ４６によって検出される圧力がＰ１付近、Ｐ１より低いＰ２、Ｐ１付近へと順に変化する。また、ロック状態からリリース状態へとロッド１６が移動する際にも、同様に圧力が変化する。そして、圧力の上昇を検出することによりクランプ装置１００のロッド１６がリリース端またはロック位置（所定位置）に達したことを確実に検出することができる。

また、ロッド１６が図３のロック位置（所定位置）よりも下降した場合、またはロッド１６が図３のロック位置に到達する前に停止された場合、エア通路４２が凹部３５または３６に開放されるため、エアセンサ４６は圧力の低下を検出する。これによりロッド１６の過剰な下降、またはロッド１６のストローク途中位置での停止を検出できる。

凸部間の距離Ｄ１はロッド１６のリリース状態とロック状態との間の移動距離と同程度である。このため、リリース状態において凸部３２がエア通路４２を閉塞し、ロック状態では凸部３４がエア通路４２を閉塞する。なお、シリンダブロック２６の種類などによりロッド１６の移動距離を変更することがある。この場合、異なる寸法を有する部材３０に取り換え、移動距離と距離Ｄ１を同程度にすればよい。なお、エア通路４２内の圧力だけでなく、油圧の変化に応じてロッド１６の位置を検出してもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０本体
１２キャップ
１４カラー
１６ロッド
１７ピストン部
１８下壁
２０、２２係合部
２４斜面
２６シリンダブロック
２７ボア
３０部材
３２、３４凸部（第１閉塞部、第２閉塞部）
３５、３６凹部
３８、４２エア通路
４０エア供給部
４４エア源
４６エアセンサ
１００クランプ装置

Claims

壁の内部に収納され、ロッドとともに移動可能な部材と、
前記壁に設けられ、前記部材に向けてエアを供給するエア供給部と、を具備し、
前記部材は、第１閉塞部、第２閉塞部および凹部を有し、
前記第１閉塞部、前記第２閉塞部および前記凹部は前記部材の外周面に設けられ、
前記第１閉塞部および前記第２閉塞部は前記部材の径方向に突出し、
前記部材の移動方向において、前記第１閉塞部、前記凹部、前記第２閉塞部がこの順番に並び、
アンクランプ状態からクランプ状態に変わるとき、前記ロッドともに前記部材が移動することで、前記第１閉塞部が前記エア供給部を閉塞する状態、前記エア供給部が前記凹部に開放する状態、前記第２閉塞部が前記エア供給部を閉塞する状態が、この順番に移り変わるクランプ装置。