JPH10180580A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランプ装置の能力を高めつつ、小型化、低
コスト化を図る。 【解決手段】 クランプアーム９，10の中間部に支点1
1，12を設け、アクチュエータ８のハウジングで揺動可
能に支持する。該クランプアームの基端部と、アクチュ
エータ８より出没するロッド13との間をトグルリンク1
4，15で結合する。クランプアーム９，10の先端部側面
に当金16，17を取付ける。ハウジングの終端面８ａをワ
ークＷの保持面とし、爪20を当金16，17に設ける。さら
に、支点11，12から爪20までの軸方向距離Ｙと、支点1
1，12から当金16，17までの軸に直交する距離Ｘとの関
係α＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｙ）において、αの値を所定の範
囲に設定する。ロッド13の伸縮により、支点11，12を中
心にクランプアームを回転させる。そして、ハウジング
の保持面８ａと爪20とで軸方向にワークを挟持し、当金
16，17で軸と直交する方向にワークＷを挟持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークをクランプ
するクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークのクランプ装置は、ワークの位置
決め、運搬等様々な用途に用いられるものであり、自動
生産ラインを構成する上で重要なものである。このクラ
ンプ装置は、直線運動するアクチュエータに、適当なリ
ンク機構を組み合わせてアームに動力を伝達する構成を
有するものが多い。アクチュエータの動力を直接アーム
に伝達せずにリンク機構を介するのは、アクチュエータ
の動力や作動量を増幅したり、もしくはアクチュエータ
の作動速度を一定にしたまま、アームの作動速度に変化
をつけることができる為である。

【０００３】図10には、従来のクランプ装置が示されて
いる。このクランプ装置は、ワークを縦方向および横方
向の２方向から把持することができるように、２つのア
クチュエータ１，２を用いている。各アクチュエータ
１，２は、夫々独立したリンク機構３，４を介してクラ
ンプアーム５，６を駆動している。そして、クランプア
ーム５，６と、縦横方向のワーク載置面を有する載置台
７との間でワークＷを把持する。この形式のクランプ装
置は、ワークＷを縦方向の対向面および横方向の対向面
の合計４面で支持することから、ワークＷの位置決め
や、ワークの安定保持というような、クランプ装置に要
求される機能面から見ると、優れた能力を発揮するもの
である。

【０００４】図11には、これとは異なる形式のクランプ
装置が示されている（発明協会公開技報、公技番号95-1
5437参照）。このクランプ装置は、アクチュエータ８を
挟むように、一対のクランプアーム９，10を配置してい
る。また、クランプアーム９，10の中間部には支点11，
12を設け、支点11，12をアクチュエータ８のハウジング
で揺動自在に支持している。そして、アクチュエータ８
のロッド13とクランプアーム９，10の基端部（図11
（ｂ）における下端部）とを、トグルリンク14，15で結
合している。また、クランプアーム９，10の先端部（図
11（ｂ）における上端部）側面には、当金16，17を取付
けている。アクチュエータ８のロッド13を伸縮させる
と、その動作がトグルリンク14，15を介してクランプア
ーム９，10に伝達され、クランプアーム９，10は、支点
11，12を中心として揺動することができる。そして、当
金16，17により挟持される対向面と、アクチュエータハ
ウジングの終端面８ａとの合計３面でワークＷを支持す
るものである。

【０００５】また、クランプ装置の応用例として、射出
成形機の型締装置が、特開平4-226731号公報、特開平2-
141206号公報に開示されている。これらは、アクチュエ
ータの作動方向と可動盤の移動方向とが一致した構成を
有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記各従来
例には、夫々下記のような問題点があった。まず、図10
に示すクランプ装置は、ワークＷを２方向から把持する
にあたり、１方向に付き１つのアクチュエータを用いる
必要があり、大きさ、ハンドリングおよび経済性の面で
改良の余地があった。その点、図11に示すクランプ装置
は、アクチュエータがクランプ装置に一体化されている
ことから、大きさ、ハンドリングおよび経済性の面で有
利である。しかしながら、ワークＷを把持することがで
きる方向は１方向であり、ワークＷの位置決め、安定保
持という面では、図10のクランプ装置に劣るものであっ
た。さらに、特開平4-226731号公報、特開平2-141206号
公報に開示された型締め装置においては、可動盤の移動
方向における寸法が増大し、大きさ、ハンドリングの面
で、適用範囲が限定されるものであった。

【０００７】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、ワークの位置決め、安
定保持等、クランプ装置としての能力を高め、かつ、ク
ランプ装置の小型化、低コスト化を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為の
本発明に係る手段は、一対のクランプアームの中間部に
支点を設け、該支点をアクチュエータのハウジングで揺
動可能に支持し、該クランプアームの基端部と、前記ア
クチュエータより出没するロッドとの間をリンク結合
し、前記クランプアームの先端部側面をワークの挟持部
としてなるクランプ装置であって、前記ハウジングの終
端面をワークの保持面とし、該保持面との対向面を有す
る爪を前記クランプアームの少なくとも一方の先端部に
設け、さらに、前記支点から前記爪までの軸方向距離Ｙ
と、前記支点から前記挟持部までの軸に直交する距離Ｘ
との関係α＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｙ）において、αの値を所
定の範囲に設定することを特徴とする。

【０００９】前記支点から前記爪までの軸方向距離Ｙ
と、前記支点から前記挟持部までの軸に直交する距離Ｘ
との関係α＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｙ）において、αの値を所
定の範囲に設定することにより、クランプアームの先端
部に前記支点を中心とした回転動作を生じせしめる。そ
して、前記ハウジングの保持面と前記爪とでアクチュエ
ータの軸方向にワークを挟持し、同時に、前記クランプ
アームの先端部同士で軸と直交する方向にワークを挟持
する。

【００１０】また、本発明においては、前記αの値を20
°〜70°に設定することが望ましい。αの値をこの範囲
内に設定すると、ワークを軸方向に挟持する力と、軸と
直交する方向に挟持する力とを、適切に配分することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。従来例と同一部分または相当
する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略
する。

【００１２】図１ないし図３には、本発明の実施の形態
に係るクランプ装置を示している。また、図４ないし図
７には、該クランプ装置の各方向断面図を示している。
図１に示すように、本実施の形態に係るクランプ装置
も、アクチュエータ８を挟むように一対のクランプアー
ム９，10を配置している。また、クランプアーム９，10
の中間部には支点11，12を設け、支点11，12をアクチュ
エータ８のハウジングで揺動自在に支持している。アク
チュエータ８のロッド13には、前記ハウジングに設けら
れたガイド18により、図１の上下方向（軸方向）への摺
動案内がなされるナックル19が取付けられている。とこ
ろで、ガイド18は、図６、図７にも示されているよう
に、アクチュエータ８のハウジングに軸方向の溝を設
け、該溝の端部に耐摩擦性、耐荷重性を有するレール状
部材を、軸方向かつ平行に取付けてなるものである。ナ
ックル19は、平行なガイド18によって摺動案内されるこ
とにより、その作動ストロークの全域に亘ってセンタリ
ングが保証され、クランプ装置としての作動精度を高め
ている。

【００１３】さらに、ナックル19とクランプアーム９，
10の基端部（図１における下方端部）とを、トグルリン
ク14，15で結合している。ここで、ナックル19とトグル
リンク14，15との支点を19ａ、クランプアーム９とトグ
ルリンク14との支点を14ａ、クランプアーム10とトグル
リンク15との支点を15ａとする。ところで、ナックル19
の下降限度は、ストッパ27との当接位置により決定され
る。このナックル19の下降限度の設定を変更することに
より、後述するクランプアーム９，10の回動範囲、すな
わちワークＷとクランプアーム９，10との当接位置の調
整をすることができる。

【００１４】また、クランプアーム９，10の先端部（図
１における上方端部）側面には、ワークＷの挟持部とし
て、当金16，17が取付けられている。当金16，17の少な
くとも一方には、アクチュエータ８の終端面８ａとの対
向面を有する爪20を設けている。図１には、当金16の方
が当金17よりも爪20の位置が高いものが示されている
が、このように、数種類の当金を用意し、ワークＷの高
さに応じてこれらを交換して使用することにより、さま
ざまなワークをクランプすることができる。

【００１５】ここで、ワークＷの幅をＸ₁ と、高さをＹ
₁ とする。また、支点11，12からアクチュエータ８の終
端面８ａまでの高さをＹ₂ とする。図１のごとくワーク
Ｗをクランプした状態において、支点11，12から前記爪
までの軸方向距離をＹとすると、Ｙ＝Ｙ₁ ＋Ｙ₂ とな
る。また、支点11（12）から挟持部をなす当金16（17）
までの、軸と直交する方向の距離をＸとする。

【００１６】ところで、アクチュエータ８は、圧縮空気
により作動するエアシリンダおよびピストンである。そ
して、これらピストンおよびシリンダの横断面形状は楕
円形若しくは長円形となっている。図４ないし図７に
は、各方向の断面図が示されているが、図４に示すシリ
ンダ室21および図７に示すピストン22は楕円形状をなし
ている。この構成によって図３に示すＬ寸法が減少し、
クランプ装置の小型化を図ることができる。また、図５
および図７に示すように、アクチュエータ８のハウジン
グには、ピストンを駆動する為の圧縮空気の供給および
排出を行う為の空気経路23，24が設けられており、これ
らはピストン22で隔離されたシリンダ室21の、第１室25
と第２室26とに連通している。

【００１７】さて、ピストン22を下降作動させ、アクチ
ュエータ８のロッド13を下方に突出させると、ナックル
19はガイド18に摺動案内されつつ下降する。このナック
ル19の動作がトグルリンク14，15を介してクランプアー
ム９，10に伝達され、クランプアーム９，10の基端部は
外側に押し広げられる。すると、クランプアーム９，10
は支点11，12を中心として回転し、先端部を閉じる。そ
して、ワークＷの上面に爪20を圧接し、アクチュエータ
８の終端面８ａと、爪20とで軸方向にワークＷを挟持す
る。同時に、当金16，17により、軸と直交する方向（図
１の左右方向）にワークを挟持する。すなわち、ワーク
Ｗを２方向から把持することができる。

【００１８】また、ピストン22を上昇させるとナックル
19も上昇し、トグルリンク14，15を介してナックル19の
動作がクランプアーム９，10に伝達される。そして、ク
ランプアーム９，10の基端部を閉じる。すると、クラン
プアーム９，10は支点11，12を中心に回転し、先端部を
開く。そして、ワークに対するクランプを解除すること
ができる。

【００１９】ここで、ワークを軸方向に挟持する力（ク
ランプ荷重）をＦ₁ 、軸と直交する方向に挟持する力
（クランプ荷重）をＦ₂ とすると、クランプ装置がワー
クＷを挟持している時には、クランプ荷重Ｆ₁ ，Ｆ₂ に
は、下記のような関係がある。図１のごとく、支点14ａ
または15ａと支点19ａとの距離をｈとすると、図８
（ａ）、（ｂ）に示すように、ｈの値の減少にともな
い、クランプ荷重Ｆ₁ ，Ｆ₂ は増加する。したがって、
ｈの値を調整することにより、ワークＷに当金16，17が
当接する時点でのクランプ荷重Ｆ₁ ，Ｆ₂ を、調整する
ことができる。

【００２０】また、支点11，12から前記爪までの軸方向
距離をＹ、支点11，12から当金16，17までの、軸と直交
する方向の距離をＸとし、支点11，12とワークＷの上方
角部とを結ぶ線と軸線とがなす角度をαとすると、ｔａ
ｎα＝Ｘ／Ｙの関係が成り立つ。よって、α＝ｔａｎ^-1
（Ｘ／Ｙ）となる。さて、Ｘ、Ｙの値を変更してαの値
を調整すると、軸方向のクランプ荷重Ｆ₁ と、軸と直交
する方向のクランプ荷重Ｆ₂ との比率を適切に調整する
ことができる。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、αの
値が増加すると、クランプ荷重Ｆ₁ は増加し、クランプ
荷重Ｆ₂ は減少する。なお、αの値の設定範囲を20°〜
70°とすれば、２方向のクランプ荷重Ｆ ₁ 、Ｆ₂ のう
ち、比率の小さいクランプ荷重の方でも、必要最低限の
荷重を得ることができる。

【００２１】さて、図９には本発明の実施の形態の応用
例を示している。この場合、当金28，29は、軸方向（図
９の上下方向）に長いワークＷを挟持することができる
形状をなしている。そして、当金29のみに爪20を設けて
いる。この場合にも、軸方向および軸と直交する方向の
２方向からワークＷを挟持することが可能である。

【００２２】上記構成をなす本発明の実施の形態より得
られる作用効果は、以下の通りである。支点11，12から
爪20までの軸方向距離Ｙと、支点11，12から挟持部まで
の軸に直交する距離Ｘとの関係α＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｙ）
において、Ｘ、Ｙの値を変更してα＝20°〜70°の範囲
に設定することにより、クランプアームの先端部に支点
11，12を中心とした回転動作を発生させる。そして、ハ
ウジングの終端面８ａと爪20とで、ワークＷをアクチュ
エータの軸方向に挟持する。同時に、クランプアームの
先端部に設けた当金16，17（28，29）同士で、軸と直交
する方向にワークＷを挟持する。すなわち、ワークＷを
縦横２方向から挟持することが可能となり、ワークの位
置決めを確実に行い、ワークを安定保持することができ
る。よって、ワークの加工精度、組立精度が向上し、よ
り品質の高い製品を提供することが可能となる。

【００２３】また、本実施の形態においては、アクチュ
エータ８のシリンダ室21およびピストン22を楕円形若し
くは長円形とし、図３に示すＬ寸法を減少させているの
で、装置の小型軽量化を図り、ハンドリングを向上させ
ることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。本発明の請求項１に係るクラン
プ装置は、クランプアームの支点からクランプアーム先
端部に設けた爪までの軸方向距離Ｙと、前記支点から前
記挟持部までの軸に直交する距離Ｘとの関係α＝ｔａｎ
^-1（Ｘ／Ｙ）において、αの値を所定の範囲に設定する
ことにより、前記ハウジングの保持面と前記爪とでアク
チュエータの軸方向にワークを挟持する。同時に、前記
クランプアームの先端部同士で軸と直交する方向にワー
クを挟持する。このように、ワークを２方向から挟持す
ることができるので、ワークの位置決めを確実に行い、
ワークを安定保持することができる。したがって、本発
明のクランプ装置を用いて自動生産ラインを構成すれ
ば、ワークの加工精度、組立精度が向上し、より高品質
の製品を得ることが可能となる。

【００２５】また、本発明の請求項２に係るクランプ装
置のごとく、前記αの値を20°〜70°に設定することに
より、ワークを軸方向に挟持する力と、軸と直交する方
向に挟持する力とを適切に配分し、ワークの位置決めを
確実に行い、ワークを安定保持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るクランプ装置を示す
正面図である。

【図２】図１に示すクランプ装置の側面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線において、クランプアームのみ
を断面で示した図である。

【図４】図１のＡ−Ａ線における断面であり、アクチュ
エータのピストンを除いて示した図である。

【図５】図２のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図６】図１のＣ−Ｃ線における断面図である。

【図７】図１のＡ−Ａ線における断面であり、アクチュ
エータハウジングおよびピストンのみを示した図であ
る。

【図８】軸方向の挟持力と、軸と直交する方向の挟持力
の変化の様子を示すグラフである。

【図９】本発明の実施の形態に係るクランプ装置の応用
例を示す正面図である。

【図１０】従来の２方向クランプ装置を示す正面図であ
る。

【図１１】従来のクランプ装置を示す図であり、（ａ）
は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

【符号の説明】

８ アクチュエータ ８ａ 終端面 ９ クランプアーム 10 クランプアーム 11 支点 12 支点 13 ロッド 14 トグルリンク 15 トグルリンク 16 当金 17 当金 20 爪 Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のクランプアームの中間部に支点を
   設け、該支点をアクチュエータのハウジングで揺動可能
   に支持し、該クランプアームの基端部と、前記アクチュ
   エータより出没するロッドとの間をリンク結合し、前記
   クランプアームの先端部側面をワークの挟持部としてな
   るクランプ装置であって、前記ハウジングの終端面をワ
   ークの保持面とし、該保持面との対向面を有する爪を前
   記クランプアームの少なくとも一方の先端部に設け、さ
   らに、前記支点から前記爪までの軸方向距離Ｙと、前記
   支点から前記挟持部までの軸に直交する距離Ｘとの関係
   α＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｙ）において、αの値を所定の範囲
   に設定することを特徴とするクランプ装置。
2. 【請求項２】 前記αの値を20°〜70°に設定すること
   を特徴とする請求項１記載のクランプ装置。