JP7422401B2 - ワーク位置決めクランプ - Google Patents

Description

本発明は、工作機械などにおける加工対象物（ワーク）を押さえる際に、ワーク付近のデッドスペース軽減する、例えば、トーチによるロボット溶接の際、トーチ動線、トーチの溶接部へのアプローチをできるだけ邪魔しないようワークを位置決めするワーク位置決めクランプに関する発明である。

従来のワーク位置決めクランプは、図１に示すように、トグルクランプ１（非特許文献１）が知られている。

トグルクランプ１は、取付部材２と、左連結材３と、右連結材３ｃと、ハンドル４と、左アーム５及び右アーム６と、上前後位置決め７及び下前後位置決め７aと、押え部材８とからなり、ワークへの処理の際、例えば溶接の際に、ワークの位置決め専用の冶具に押し付けて、ワークを位置決めする補助具である。

取付部材２は、ワークを処理する作業台、押さえ冶具にトグルクランプ１を固定する部分で、作業台にネジ留めするネジ（図示省略）を通す穴２ｂを穿設した取付面２ａと、取付面２ａから立設した縦材２ｃとからなる。ここでは、穴２ｂは四隅に穿設したが、縦材２ｃの左右に各１つあればよい。

左連結材３は、一端を縦材２ｃの端部に回動可能に第一ビス３ａで連結し、他端を把持するハンドル４に第二ビス３ｂで回動可能に連結する。縦材２ｃ及びハンドル４を挟み、左連結材３の対抗する位置に右連結材３ｃを配置し、第一ビス３ａ、第二ビス３ｂで回動可能に連結する。ハンドルは、通常、カバー４ａを備える。カバー４ａを含めハンドルということもある。

左アーム５及び右アーム６は、Ｌ字状の板で、縦材２ｃ及びハンドル４を挟み配置され、左アーム５及び右アーム６の先端が第三ビス５ａで縦材２ｃに回動可能に連結し、第三ビス５ａより図１上方において第二ビス３ｂにより反把持側の先端側で先端がハンドル４に第四ビス５ｂで回動可能に連結する。左右アームの他にも、一枚の板、一本の棒のアームもある。ここでは、アームの形状、数に拘泥されず、ハンドル４の回動に伴って、回動或いは直動する構造を、総称して単にアームという。

上下前後位置決め７、７ａは、ワークに当接する押え部材８のハンドル４方向の前後の位置決めをするもので、コの字型で穴が穿設され、左右アーム５、６の上下に位置し、前記前後方向に位置移動可能である。後述の押え部材８の機能により左右アーム５、６において位置固定される。

押え部材８は、ここではネジと二つのナットで、上下前後位置決め７、７ａを挿通するネジ山を穿設した軸８ａと、軸８ａの下端部に位置しワークに触れ、ワークを直接的に押さえる部分である当接部８ｂ（頭）と、軸８ａを螺合して、軸８ａの回転により当接部８ｂの位置（高さ（一点鎖線両矢印Ｃ）、トグル機構のロック時のワークへの押圧力）を調整するとともに、上下前後位置決め７、７ａの左右アーム５、６における位置を固定する、上下前後位置決め７、７ａの上下に位置する上ナット８ｃ、下ナット８ｄとからなる。

回動（一点鎖線両矢印Ａ）するハンドル４、左右連結材３、３ｃ及び左右アーム５、６の回動（一点鎖線両矢印Ｂ）で、トグル機構を構成する。トグル機構とは、作動過程で、ある死点を過ぎると反力の向きが逆になり、セルフロックする機構である（非特許文献１）。

図１においては、ハンドル横型下方押さえ形式で、ハンドル４が横方向に位置し押え部材８がワーク（図示省略）を押さえ、ロックする。他方、ハンドル４を手で把持し、図１垂直方向に回転させることで、押え部材８のロックが解除される。また、ハンドルを横方向に位置させロック開放、垂直方向でロックするハンドル縦型下方押さえ形式もある。さらに、アームの横押し型などもある（非特許文献１）。ここでは、それらトグル機構を備える押さえ装置を総称してトグルクランプという。

従来のトグルクランプは、ワークを押さえることについては問題ないが、例えば、左右アーム５、６、当接部８ｂの付近の溶接ロボットのトーチによる自動溶接（ＣＯ_２アーク溶接など）時にトーチの移動動線の邪魔、またトーチの溶接部のアプローチを阻害することがある。そうすると、目的とした溶接部の溶接を１溶接工程で溶接できないこととなる。そのため、溶接工程の増加、押さえクランプ、冶具の増設を必要として、非効率で高コストになっていた。

他方、押さえるスペースが少ない小物ワークにおいては、従来のネジ頭の当接部８ｂでは、適性に押さえることができず、ワーク処理精度、例えば溶接精度が低く、品質にバラツキがあり、歩留まりの悪化、補修などの付加作業を必要として、処理工程のコスト高が問題であった。

https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/technical_data/td06/x0271.html

そこで、本発明は、工作機械などにおける加工対象物（ワーク）を押さえる際に、ワーク付近のデッドスペース軽減する、例えば、トーチによるロボット溶接の際、トーチ動線、トーチの溶接部へのアプローチをできるだけ邪魔しないようワークを位置決めするワーク位置決めクランプを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、
（１）
取付面に立設する縦材に回動可能に設けたハンドル及び前記ハンドルの回動に伴ってワーク方向に回動又は直動し、トグル機構によってロックされるアームを備えるトグルクランプにおいて、
前記アームの先端に上下回動するとともに位置固定可能な、ワークに接触し押さえつける当接部を備えることを特徴とするワーク位置決めクランプ。
（２）
前記アームに、前記当接部の上下方向の回転を阻害するストッパーを備え、
前記ストッパーの位置により前記当接部の回動停止位置を調節可能とし、
前記当接部の前記位置固定を実現するとともに、ワークへの前記当接部の押圧力を調節可能としたことを特徴とする（１）に記載のワーク位置決めクランプ。
（３）
前記当接部がテーパー状であることを特徴とする（１）又は（２）に記載のワーク位置決めクランプ。
（４）
前記ハンドルが、バネの収縮で前記トグル機構のロックの開放を補助するものであって、
前記バネが、前記アームと取付面に渡されたことを特徴とする（１）～（３）の何れか１つに記載のワーク位置決めクランプ。
（５）
（１）～（４）のいずれか１つに記載のワーク位置決めクランプが、ロボットトーチの溶接の際の、ワーク押え用であることを特徴とするワーク位置決めクランプ。
の構成とした。

本発明は以上の構成であるから、工作機械などにおける加工対象物（ワーク）を押さえる際に、ワーク付近のデッドスペース軽減することができる。例えば、トーチによるロボット溶接の際、トーチ動線、トーチの溶接部へのアプローチへの邪魔を低減することができるようになる。

従来のトグルクランプの部分透視斜視図である。一部透過線（点線）を追記している。 本発明である第一実施形態のワーク位置決めクランプのロック時の略側面写真である。一部透過線（点線）を追記している。 本発明である第一実施形態のワーク位置決めクランプのロック開放時の側面写真である。 本発明である第一実施形態のワーク位置決めクランプの溶接補助具としての使用模式図である。 本発明である第二実施形態のワーク位置決めクランプの正面模式図である。

以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図２に示すように、本発明であるワーク位置決めクランプ１１は、従来のトグルクランプ１において、左右アームの先端に上下回動するとともに、位置固定可能な、ワークに接触し押さえつける当接部１４ａを備える。なお、従来のトグルクランプ１と同一の名称、符号は、同一の構造、機能であるので、従来のトグルクランプ１を参照できるので、その説明をここでは省略する。ワーク位置決めクランプ１１の右側面視は図２の左側面視と同様である。

ワーク位置決めクランプ１１は、具体的には、トグルクランプ１において、左アーム５の先端に穴を穿設した左アーム１２、右アーム６の先端に穴を穿設した右アーム１３に変更のうえ、それら穴に挿通する上ネジ１３ｃと、上ネジ１３ｃに螺合する上ナット１３ｄと、上ネジ１３ｃに回動可能（一点鎖線両矢印Ｄ）かつ位置固定可能に取り付けた棒状の当接部１４ａとからなる押え部材１４を備える。上ネジ１３ｃを強く螺合させれば、それで当接部１４ａの位置固定も可能である。なお、より確実、強固の位置固定をするためには、後述の押圧力調整機構１５が例示できる。

棒状の当接部１４ａを採用することで、当接部１４ａが接触するワーク付近に、従来の左右アーム５、６及び押え部材８では形成されたデッドスペースを解消し、ワークへの加工の作業性、作業工程を効率化させることができる。

当接部１４ａは、先端向け薄くなるテーパー１４ｂである。形状としては、円柱、角柱など対象により好適な形状、太さ、長さを選択すればよい。テーパー１４ｂとすることで、当接部１４ａが接触するワーク付近に加工機器の到達、移動を阻害するデッドスペースを一層低減させることができる。

さらに、ワーク位置決めクランプ１１には、トグルクランプ１において、当接部１４ａの位置固定をするストッパー１５ｂを含む押圧力調整機構１５を備える。ここでは、押圧力調整機構１５は、左右アーム１２、１３の底面に固定した第一ナット１５ａと、第一ナット１５ａに螺合するネジであるストッパー１５ｂと、ストッパー１５ｂに螺合する第二ナット１５ｃとからなり、第二ナット１５ｃを第一ナット１５ａに接触するまで締め付けることで、ストッパー１５ｂの位置を固定する。

ストッパー１５ｂを第一ナット１５ａへ螺合していくと、ストッパー１５ｂの末端で当接部１４ａの末端側を図２に上方に押し上げ（一点鎖線両矢印Ｅ）、当接部１４ａのワークに接触する先端部をワーク側に移動させ、ワークへの当接部１４ａによる押圧力を高めることができる。逆にストッパー１５ｂの螺合を緩めれば、当接部１４ａの先端は図２においてワーク側から離れ（一点鎖線両矢印Ｄ）、ワークへの当接部１４ａによる押圧力を低減させることでききる。

当接部１４ａの位置固定ができれば、押圧力調整機構１５、ストッパー１５ｂによらなくてもよく、例えば、左右アーム１２、１３に複数穿設した穴にピンを挿通するなどしてストッパーとし、当接部１４ａの押圧力を調節してもよい。

図３に、ワーク位置決めクランプ１１のロック開放時の写真を掲載した。ハンドル４を一点鎖線矢印Ｆへ回動させると、それに連動して左右アーム１２、１３及び当接部１４ａは一点鎖線Ｇ方向に回動し、トグル機構のロックが開放され、当接部１４ａをワークの接触から離すことができる。

図４に、本発明であるワーク位置決めクランプ１１（押圧力調整機構１５図示省略）を溶接補助具として使用したときの模式図を示す。合わせて、従来のトグルクランプ１の一部分も掲載した。トグルクランプ１、ワーク位置決めクランプ１１の取付面２ａの取り付け先は図示省略した。取付面２ａは、通常、押さえ冶具９、作業台などから起立した台（図示省略）などにネジ（図示省略）で固定される。

図４に示すように、例えば、ロボットトーチの溶接時には、ワーク１０、１０ａは、溶接部１０ｂを位置決めするめ、押さえ冶具９に固定される。押さえ冶具９は、ワーク１０、１０ａに合わせ作成、設定され、押圧を受けとめる受け９ａと、押圧手段の一種の螺合により締結する留具９ｂからなる。より精度を高め、作業性よくワーク１０、１０ａを固定するため、従来のトグルクランプ１、さらに本発明のワーク位置決めクランプ１１を用いて位置決めする。

溶接部１０ｂ付近は、細かなところ、狭いところは、本発明のワーク位置決めクランプ１１を用いる。図４で明らかなように、溶接部１０ｂ近傍のワーク１０ａをトグルクランプ１で押さえた場合、ワーク位置決めクランプ１１より溶接部１０ｂ周辺での空間占有率が高まる。その結果、トーチ（図示省略）が到達できない、トーチの動線を邪魔し、一度の溶接工程で溶接できないデットスペースが生じる。

他方、本発明のワーク位置決めクランプ１１であれば、ワーク１０、１０ａの周辺に、従来のトグルクランプ１より広い作業スペースを確保することができる。

図５に示す、本発明のワーク位置決めクランプ２１は、実施例１のワーク位置決めクランプ１１において、以下の点が異なる。

まず取付面２ａの一部に切れ込み２２ｂを入れたうえで、穴２ｂ（図５右上の穴）とともに一部を曲げた取付面２２ａとした取付部材２２に変更する。さらに右アームにバネ２４を係止する突起２３を付加する。突起２３に変えバネが係止できれば穿孔であってもよい。その上で、穴２ｂと突起２３にバネ２４を渡す。

これにより、バネ２４の収縮でトグル機構のロックの開放を補助することができ、且つ押え部材１４が、重力あるいはロック状態を解除した際の反動により、ロック状態近傍に戻ることを防止することができる。それにより、溶接完了後にワークを押え治具９から取り外す際、ワークがワーク位置決めクランプ２１に当たることなく、スムーズに取り外すことができ、作業の効率化、作業工程時間の短縮が可能となる。

１ トグルクランプ
２ 取付部材
２ａ 取付面
２ｂ 穴
２ｃ 縦材
３ 左連結材
３ａ 第一ビス
３ｂ 第二ビス
３ｃ 右連結材
４ ハンドル
４ａ カバー
５ 左アーム
５ａ 第三ビス
５ｂ 第四ビス
６ 右アーム
７ 上前後位置決め
７ａ 下前後位置決め
８ 押え部材
８ａ 軸
８ｂ 当接部
８ｃ 上ナット
８ｄ 下ナット
９ 押さえ冶具
９ａ 受け
９ｂ 留具
１０ ワーク
１０ａ ワーク
１０ｂ 溶接部
１１ ワーク位置決めクランプ
１２ 左アーム
１３ 右アーム
１４ 押え部材
１４ａ 当接部
１４ｂ テーパー
１３ｃ 上ネジ
１３ｄ 上ナット
１５ 押圧力調整機構
１５ａ 第一ナット
１５ｂ ストッパー
１５ｃ 第二ナット
２１ ワーク位置決めクランプ
２２ 取付部材
２２ａ 取付面
２２ｂ 切れ込み
２３ 突起
２４ バネ

Claims (4)

1. 取付面に立設する縦材に回動可能に設けたハンドル及び前記ハンドルの回動に伴ってワーク方向に回動又は直動し、トグル機構によってロックされるアームを備えるトグルクランプにおいて、
   前記アームの先端に上下回動するとともに位置固定可能な、ワークに接触し押さえつける当接部を備え、
   さらに、前記アームに、前記当接部の上下方向の回転を阻害するストッパーを備え、
   前記ストッパーの位置により前記当接部の回動停止位置を調節可能とし、
   前記当接部の前記位置固定を実現するとともに、ワークへの前記当接部の押圧力を調節可能とした
   ことを特徴とするワーク位置決めクランプ。
2. 前記当接部がテーパー状であることを特徴とする請求項１に記載のワーク位置決めクランプ。
3. 前記ハンドルが、バネの収縮で前記トグル機構のロックの開放を補助するものであって、
   前記バネが、前記アームと前記取付面に渡されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワーク位置決めクランプ。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のワーク位置決めクランプが、ロボットトーチの溶接の際の、ワーク押え用であることを特徴とするワーク位置決めクランプ。