JP2018192558A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピンクランプにて薄板状のワークを安定して保持できるクランプ装置の提供。【解決手段】ピングランプ３０の可動爪５０は、ワーク６０と接する部分が楔形である楔形状部５１とされている。また、この楔形状部５１が、（ａ）仮想円に略平行な第１の面５２と、（ｂ）第１の面５２と３０°以上６０°以下の角をなす第２の面５３と、（ｃ）第１の面５２と第２の面５３との間に設けられピンクランプ３０の軸方向にワーク６０の厚さｔ未満の長さＴを有する第３の面５４と、を有している。そのため、ワーク６０を、楔形状部５１の第１の面５２と第２の面５３とで軸方向クランプ力を発生させる楔効果を得つつ挟み込んで把持することができる。よって、ピンクランプ３０にて薄板状のワーク６０を安定して保持できる。【選択図】 図３

Description

本発明は、クランプ装置に関し、特にピンクランプをワークの穴に挿入した後に拡径させてワークを把持するクランプ装置に関する。

ワークを把持するためのクランプ装置にあっては、ゼロエミッションの実現に向けて、エアシリンダの電動化が急務である。加えて、「いいクルマづくり」のために、基準穴などを制約しない汎用性の高い要素機器の開発も求められている。そこで、電動化により位置制御が可能になることを活かしつつ、ゼロエミッションにも貢献できる電動のクランプ装置が求められる。

電動でワークを把持する機構は、たとえば、特開２００５−１６１４５４号公報や特開２０１１−２１２８２６号公報で提案されている。
しかし、これらの公報で提案されている手法では、ワークを外側からハンドで挟む機構であるため、ワークの穴を利用してワークを内側から把持することはできない。また、ワークが薄板のようなパネルである場合には、外形を挟むような形状ではワークを把持することができない。

上記の問題点を解決し得る技術として、特開２０１５−１３６７４０号公報にて提案される技術がある。該公報では、ワークを把持して固定する手段としてピンクランプを利用した方法が用いられている。そして、ピンクランプをワークに挿入した後に拡径させてワークをワークの内側から把持することで、様々な内径のワークに対応可能となっている。

しかし、該公報開示の技術には、つぎの問題点がある。
ピンクランプがワークを内径側から押すだけの構造であり、ピンクランプがワークを挟み込んで把持する構造になっていないため、ピンクランプから抜ける方向にはワークを安定して保持することが困難である。

特開２００５−１６１４５４号公報 特開２０１１−２１２８２６号公報 特開２０１５−１３６７４０号公報

本発明の目的は、ピンクランプにて薄板状のワークを安定して保持できる、クランプ装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 穴の設けられた薄板状のワークを、ピンクランプによって前記穴の内側から把持するクランプ装置であって、
前記ピンクランプは、中心軸を軸とする仮想円の径方向に移動可能な２つ以上の可動爪を有しており、
前記可動爪は、前記ワークと接する部分が楔形である楔形状部とされており、
前記楔形状部は、前記ピンクランプの正面視において、（ａ）前記仮想円に略平行な第１の面と、（ｂ）該第１の面と３０°以上６０°以下の角をなす第２の面と、（ｃ）前記第１の面と前記第２の面との間に設けられ前記ピンクランプの軸方向に前記ワークの厚さ未満の長さを有する第３の面と、を有しており、
前記可動爪が前記径方向外側に移動することにより、前記ワークの厚さ方向にクランプ力が作用する、クランプ装置。

上記（１）のクランプ装置によれば、つぎの効果を得ることができる。
ピングランプの可動爪は、ワークと接する部分が楔形である楔形状部とされている。また、この楔形状部が、（ａ）仮想円に略平行な第１の面と、（ｂ）第１の面と３０°以上６０°以下の角をなす第２の面と、（ｃ）第１の面と第２の面との間に設けられピンクランプの軸方向にワークの厚さ未満の長さを有する第３の面と、を有している。そのため、ワークを、楔形状部の第１の面と第２の面とで楔効果を得つつ挟み込んで把持することができる。よって、ピンクランプにて薄板状のワークを安定して保持できる。

また、ピンクランプの可動爪が径方向に移動可能であるため、異なる径の穴についても対応でき、様々な穴径のワークを把持することができる。

本発明実施例のクランプ装置の概略斜視図である。 本発明実施例のクランプ装置におけるピンクランプの斜視図である。 本発明実施例のクランプ装置における可動爪の、（ｉ）模式断面図と（ｉｉ）模式平面図である。なお、図面の明瞭化のためにクランプ装置のハッチングは省略している。（ａ）は、可動爪が閉じた状態を示しており、（ｂ）は、可動爪が開いた状態を示している。 本発明実施例のクランプ装置における、可動爪が閉じた状態にあるときの楔形状部とその近傍を示す部分拡大断面図である。なお、図面の明瞭化のためにクランプ装置のハッチングは省略している。 本発明実施例のクランプ装置における、可動爪が開いた状態にあるときの楔形状部とその近傍を示す部分拡大断面図である。なお、図面の明瞭化のためにクランプ装置のハッチングは省略している。

以下に、図面を参照して、本発明実施例のクランプ装置１０を説明する。

クランプ装置１０は、図１に示すように、薄板状の板金パネルなどのワーク６０を把持（クランプ）する装置である。クランプ装置１０は、ワーク６０に設けられる穴６１を利用してワーク６０を把持する。穴６１は、１つのワーク６０にたとえば２つ設けられており、この場合、ワーク６０は２点でクランプ装置１０に把持される。

クランプ装置１０は、図１に示すように、治具２０と、治具２０にセットされるピンクランプ３０と、を有する。

治具２０は、ベース２１と、柱２２と、を有する。柱２２は、ベース２１の所定位置に設けられており、ワーク６０の位置決めをできる基準となる位置に設けられている。柱２２は、たとえば単一のベース２１に４本設けられている。そして、２本の柱２２が１つのワーク６０の位置決めをできる基準となる位置に設けられており、４本で同時に２つのワーク６０の位置決めができるようになっている。

ピンクランプ３０（電動チャックといってもよい）は、それぞれの柱２２に装着される。ピンクランプ３０は、図２に示すように、本体４０と、本体４０に対して中心軸Ｐを軸とする仮想円Ｃ（図３参照）の径方向に移動可能な可動爪５０と、を有する。なお、以下、中心軸Ｐを軸とする仮想円Ｃの軸方向、径方向、周方向を、それぞれ、単に「軸方向」、「径方向」、「周方向」という。

本体４０は、柱２２に装着されて支持されるとともに、可動爪５０を電動にて径方向に可動に支持する部分である。

可動爪５０は、本体４０の軸方向先端部（図２における上端部）に設けられている。可動爪５０は、周方向に等間隔に２つ以上設けられており、図示例では周方向に等間隔に３つ設けられている場合を示している。可動爪５０は、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、径方向外側に移動しておらず閉じた状態にある閉じ位置５０ａ（図３の（ａ）に示す状態）と、閉じ位置５０ａから径方向外側に移動して開いた状態にある開き位置５０ｂ（図３の（ｂ）に示す状態）とに、本体４０に対して径方向に可動とされている。

可動爪５０は、可動爪５０がワーク６０の穴６１に挿入されるようにしてワーク６０をクランプ装置１０にセットした後、可動爪５０を閉じ位置５０ａから開き位置５０ｂに向って径方向外側に移動させたとき、可動爪５０の軸方向中間部の径方向外側面でワーク６０と接触する。可動爪５０は、ワーク６０に接触するこの部分が、楔形である楔形状部５１とされている。

楔形状部５１は、楔効果を利用してワーク６０を厚さ方向に把持（クランプ）するために設けられている。楔形状部５１は、図４に示すように、ピンクランプ３０の正面視（ピンクランプ３０を中心軸Ｐと直交する方向から見た状態であり、複数の可動爪５０のうちの１つの側面視と同じ）において、第１、第２、第３の面５２，５３，５４を有する。

第１の面５２は、ピンクランプ３０の正面視において、仮想円Ｃに略平行な面、すなわち、軸方向とほぼ直交する面である。第１の面５２は、ワーク６０をクランプ装置１０にセットするときにワーク６０の穴６１の周縁部６１ａが着座する面である。可動爪５０が閉じ位置５０ａにありワーク６０をクランプ装置１０にセットしたとき、第１の面５２の径方向内側端５２ａは、ワーク６０の穴６１の縁６１ｂよりも径方向内側にあり、第１の面５２の径方向外側端５２ｂは、ワーク６０の穴６１の縁６１ｂよりも径方向外側にある。

第２の面５３は、ピンクランプ５０の正面視において、第１の面５２と角θをなす面である。角θは、３０°以上６０°以下（両端含む）であり、望ましくは、３０°より大きく６０°未満（両端含まず）であり、さらに望ましくは、４０°以上５０°以下（両端含む）である。角θが３０°未満の場合、第２の面５３が第１の面５２と平行に近くなり、ワーク６０がずれた際に楔形状に引っ掛かりクランプ不良を起こしやすくなる。また、角θが６０°より大きい場合、第２の面５３が第１の面５２と直交に近くなり、楔形状部５１による楔効果を効果的に得ることが困難である。

第２の面５３は、軸方向で、第１の面５２よりピンクランプ３０の先端側（図４における上端側）に設けられている。第２の面５３は、径方向内側かつ第１の面５２との軸方向間隔が狭くなる方向に傾斜している。第２の面５３の径方向内側端５３ａと第１の面５２の径方向内側端５２ａとの軸方向間隔は、ワーク６０の穴６１の周縁部６１ａの厚みより小とされている。第２の面５３の径方向外側端５３ｂと第１の面５２の径方向外側端５２ｂとの軸方向間隔は、ワーク６０の穴６１の周縁部６１ａの厚みより大とされている。

可動爪５０が閉じ位置５０ａにありワーク６０を軸方向に移動させてクランプ装置１０にセットしたとき、第２の面５３の径方向内側端５３ａは、ワーク６１の穴６１の縁６１ｂよりも径方向内側にあり、第２の面５３の径方向外側端５３ｂは、第１の面５２の径方向外側端５２ｂよりも径方向内側にあり（図４におけるＬ＞０）、ワーク６０の穴６１の縁６１ｂよりも径方向内側にある。

第３の面５４は、ピンクランプ３０の正面視において、第１の面５２と第２の面５３との間に設けられており、軸方向に延びており第１の面５２の径方向内側端５２ａと第２の面５３の径方向内側端５３ａとを接続している。第３の面５３の軸方向長さＴは、ワーク６０の穴６１の周縁部６１ａの厚さｔ未満とされている（Ｔ＜ｔ）。このため、ワーク６０がクランプ装置１０にセットされたとき、ワーク６０が第３の面５３に当たることはない。

可動爪５０は、さらに、先細り頭部面５５を有する。先細り頭部面５５は、ワーク６０をクランプ装置１０にセットするときに、ピンクランプ３０をワーク６０の穴６１に容易に挿入できるようにするために設けられる。先細り頭部面５５は、楔形状部５１の第２の面５３の径方向外側端５３ｂと接続されている。先細り頭部面５５は、第２の面５３の径方向外側端５３ｂから、ピンクランプ３０の軸方向先端側かつ径方向内側に傾斜している。先細り頭部面５５は、断面視で、直線状に傾斜していてもよく、湾曲しながら傾斜していてもよい。なお、図示例では、先細り頭部面５５が断面視で湾曲しながら傾斜する場合を示している。

ここで、クランプ装置１０にてワーク６０をクランプする作動を説明する。
図３の（ａ）および図４に示すように、ピンクランプ３０の可動爪５０が閉じ位置５０ａにある状態で、ワーク６０の穴６１に可動爪５０が差し込まれるようにして、ワーク６０をクランプ装置１０に対して軸方向に接近移動させる。そして、ワーク６０の穴６１に、可動爪５０の先細り頭部面５５を挿通させ、さらに可動爪５０の第２の面５３を挿入させ、ワーク６０が可動爪５０の第１の面５２に着座（当接）するまで、ワーク６０を軸方向に移動させる。

その後、図３の（ｂ）および図５に示すように、可動爪５０の第１の面５２をワーク６０に摺動させながら、可動爪５０を閉じ位置５０ａから開き位置５０ｂに向って径方向外側に電動で移動させて、可動爪５０の第２の面５３をワーク６０の穴６１の縁６１ｂのエッジに当接させる。第２の面５３がワーク６０に当接したとき、第２の面５３は第１の面５２と角θ（３０°以上６０°以下）をなす面であるため、ワーク６０は第１、第２の面５２，５３で軸方向に挟まれるとともに、第２の面５３の傾斜作用により第１の面５２側に軸方向に押し付けられる。このため、ワーク６０にワーク６０の厚さ方向のクランプ力（把持力）を作用させて、可動爪５０でワーク６０を把持できる。

つぎに、本発明実施例の効果を説明する。
ピングランプ３０の可動爪５０は、ワーク６０と接する部分が楔形である楔形状部５１とされている。また、この楔形状部５１が、（ａ）仮想円Ｃに略平行な第１の面５２と、（ｂ）第１の面５２と３０°以上６０°以下の角をなす第２の面５３と、（ｃ）第１の面５２と第２の面５３との間に設けられピンクランプ３０の軸方向にワーク６０の厚さｔ未満の長さＴを有する第３の面５４と、を有している。そのため、ワーク６０を、楔形状部５１の第１の面５２と第２の面５３とで軸方向クランプ力を発生させる楔効果を得つつ挟み込んで把持することができる。よって、ピンクランプ３０にて薄板状のワーク６０を安定して保持できる。

また、ピンクランプ３０の可動爪５０が径方向に移動可能であるため、異なる径の穴についても対応でき、様々な穴６１の径のワーク６０を把持することができる。

可動爪５０が閉じ位置５０ａにありワーク６０を軸方向に移動させてクランプ装置１０にセットしたとき、可動爪５０の第２の面５３の径方向外側端５３ｂが、ワーク６０の穴６１の縁６１ｂよりも径方向内側にある。そのため、ワーク６０をクランプ装置１０にセットするときに、第２の面５３や先細り頭部面５５をワーク６０の穴６１に挿通させることができる。

可動爪５０が閉じ位置５０ａにありワーク６０を軸方向に移動させてクランプ装置１０にセットしたとき、可動爪５０の第１の面５２の径方向外側端５２ｂが、ワーク６０の穴６１の縁６１ｂよりも径方向外側にある。そのため、ワーク６０をクランプ装置１０にセットするときに、ワーク６０が落下しセットできなくなることなく、ワーク６０を第１の面５２に着座させてセットすることができる。

１０ クランプ装置
２０ 治具
２１ ベース
２２ 柱
３０ ピンクランプ
４０ 本体
５０ 可動爪
５０ａ 閉じ位置
５０ｂ 開き位置
５１ 楔形状部
５２ 第１の面
５２ａ 第１の面の径方向内側端
５２ｂ 第１の面の径方向外側端
５３ 第２の面
５３ａ 第２の面の径方向内側端
５３ｂ 第２の面の径方向外側端
５４ 第３の面
５５ 先細り頭部面
６０ ワーク
６１ ワークの穴
６１ａ 穴の周縁部
６１ｂ 穴の縁
Ｃ 仮想円
Ｐ 中心軸

Claims (1)

1. 穴の設けられた薄板状のワークを、ピンクランプによって前記穴の内側から把持するクランプ装置であって、
   前記ピンクランプは、中心軸を軸とする仮想円の径方向に移動可能な２つ以上の可動爪を有しており、
   前記可動爪は、前記ワークと接する部分が楔形である楔形状部とされており、
   前記楔形状部は、前記ピンクランプの正面視において、（ａ）前記仮想円に略平行な第１の面と、（ｂ）該第１の面と３０°以上６０°以下の角をなす第２の面と、（ｃ）前記第１の面と前記第２の面との間に設けられ前記ピンクランプの軸方向に前記ワークの厚さ未満の長さを有する第３の面と、を有しており、
   前記可動爪が前記径方向外側に移動することにより、前記ワークの厚さ方向にクランプ力が作用する、クランプ装置。

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