特許 5887680 電動クランプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5887680

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】電動クランプ装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20160303BHJP

【ＦＩ】

   B23Q3/06 301P

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-15335(P2012-15335)

(22)【出願日】2012年1月27日

(65)【公開番号】特開2013-154421(P2013-154421A)

(43)【公開日】2013年8月15日

【審査請求日】2013年9月5日

【審判番号】不服2015-6912(P2015-6912/J1)

【審判請求日】2015年4月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【復代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(72)【発明者】

【氏名】福井 千明

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 則行

【合議体】

【審判長】 平岩 正一

【審判官】 西村 泰英

【審判官】 栗田 雅弘

(56)【参考文献】

【文献】 実開平６−２７０３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−１０５３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５５５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３０６８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−１０３９３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−２０５３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−７２８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１６５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４１９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１６５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B23Q 3/06

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回動するクランプアームによってワークを把持する電動クランプ装置であって、
ボディと、
電気信号によって回転駆動する駆動部と、
前記駆動部の回転作用下に軸方向に変位することで回転運動を直線運動へと変換する変位体を有した駆動力変換機構と、
前記ボディに対して回動自在に設けられ、駆動力によって回動するクランプアームと、
前記クランプアームによるワークのクランプ時において、該クランプアームの回動動作を規制するロック機構と、
前記ボディの側方へ突出して前記クランプアームとの間で前記ワークを把持する把持部と、
前記変位体と前記クランプアームとの間に接続されるリンクアームと、
を備え、
前記ロック機構は、前記クランプアームに回動自在に設けられたサブローラと、前記変位体に設けられ、前記サブローラが当接し、前記変位体の変位方向に対して所定角度傾斜した傾斜部とからなり、前記クランプ時において、前記傾斜部が前記サブローラを前記クランプアーム側に向かって徐々に押圧するように傾斜して形成されると共に、前記クランプアームの端部には半球状に突出した突部を有し、前記突部が前記把持部と対峙するように設けられ、
前記変位体にはローラが回転自在に設けられ、前記ローラは、前記変位体の軸方向と直交する方向に移動可能となるように前記変位体に支持されると共に、前記ボディに設けられたローラ溝に挿入され、前記リンクアームは前記変位体に対して前記ローラと共に支持されることを特徴とする電動クランプ装置。

【請求項2】

請求項１記載の電動クランプ装置において、
前記ボディには、前記変位体を軸方向に沿って案内するガイド機構を備えることを特徴とする電動クランプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動組立ライン等においてワークをクランプすることが可能な電動クランプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、自動車の自動組立ラインにおいて、成形されたボディパネルを重ね合わせ位置決めした状態でクランプ装置によってクランプを行い、前記ボディパネル同士を溶接する組立工程が行われている。

【0003】

本出願人は、特許文献１に開示されるような電動クランプ装置を提案している。この電動クランプ装置は、ボディと、前記ボディの内部に設けられた回転駆動部と、前記ボディに対して外部に突出したクランプアームとを備え、前記回転駆動部の回転駆動力がボールねじ機構へと伝達されることで、トグルリンク機構を介してクランプアームが所定角度だけ回動動作し、例えば、ワーク等をクランプする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−１０５３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、クランプアームの調整作業を行うことなく常に安定したクランプ力が得られると共に、厚さの異なる様々なワークを安定してクランプすることが可能な電動クランプ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するために、本発明は、回動するクランプアームによってワークを把持する電動クランプ装置であって、
ボディと、
電気信号によって回転駆動する駆動部と、
前記駆動部の回転作用下に軸方向に変位することで回転運動を直線運動へと変換する変位体を有した駆動力変換機構と、
前記ボディに対して回動自在に設けられ、駆動力によって回動するクランプアームと、
前記クランプアームによるワークのクランプ時において、該クランプアームの回動動作を規制するロック機構と、
前記ボディの側方へ突出して前記クランプアームとの間で前記ワークを把持する把持部と、
前記変位体と前記クランプアームとの間に接続されるリンクアームと、
を備え、
前記ロック機構は、前記クランプアームに回動自在に設けられたサブローラと、前記変位体に設けられ、前記サブローラが当接し、前記変位体の変位方向に対して所定角度傾斜した傾斜部とからなり、前記クランプ時において、前記傾斜部が前記サブローラを前記クランプアーム側に向かって徐々に押圧するように傾斜して形成されると共に、前記クランプアームの端部には半球状に突出した突部を有し、前記突部が前記把持部と対峙するように設けられ、
前記変位体にはローラが回転自在に設けられ、前記ローラは、前記変位体の軸方向と直交する方向に移動可能となるように前記変位体に支持されると共に、前記ボディに設けられたローラ溝に挿入され、前記リンクアームは前記変位体に対して前記ローラと共に支持されることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、駆動部の駆動作用下にクランプアームを回動させワークをクランプする電動クランプ装置において、前記クランプアームによるワークのクランプ時において、該クランプアームの回動動作を規制するロック機構を備える。そして、ロック機構が、クランプアームに回動自在に設けられたローラと、前記ローラが当接し、前記変位体の変位方向に対して所定角度傾斜した傾斜部とから構成される。

【0008】

従って、クランプアームによるワークのクランプ時において、傾斜部がローラを前記クランプアーム側に向かって押圧するように傾斜して形成されているため、トグル機構を設けることなく、前記クランプアームの回動動作を規制したロック状態とすることができると共に、単一の電動クランプ装置で、厚さの異なるワークをクランプする場合、板厚が変わる毎に調整作業を行う必要がなく、確実且つ安定的に前記ワークのクランプを行うことができる。

【0009】

また、ボディには、変位体を軸方向に沿って案内するガイド機構を備えるとよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、以下の効果が得られる。

【0011】

すなわち、電動クランプ装置において、トグル機構を設けることなく、ワークのクランプ時においてクランプアームの回動動作を規制することができると共に、厚さの異なるワークをクランプする場合でも、該板厚が変わる毎に調整作業を行う必要がなく、確実且つ安定的に前記ワークのクランプを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係る電動クランプ装置を示す全体断面図である。

【図2】図１の電動クランプ装置においてクランプアームがさらに回動したワークのクランプ状態を示す全体断面図である。

【図3】図２の電動クランプ装置において、板厚の大きなワークをクランプした状態を示す全体断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係る電動クランプ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【0014】

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電動クランプ装置を示す。

【0015】

この電動クランプ装置１０は、図１〜図３に示されるように、中空状のボディ１２と、該ボディ１２の内部に設けられた回転駆動部（駆動部）１４と、前記回転駆動部１４の回転駆動力をクランプアーム２０へと伝達する駆動力伝達機構１８と、前記ボディ１２に対して回動自在に設けられるクランプアーム２０とを備える。

【0016】

ボディ１２は、例えば、鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に長尺な断面略長方形状に形成され、その上部には、側方に突出するように支持部２２が設けられる。この支持部２２は、ボディ１２の側面に対して所定長さだけ水平方向に突出し、その先端には上方に向かって突出した把持部２４が形成される。そして、図２に示されるように、クランプアーム２０が回動したクランプ時において、該クランプアーム２０と支持部２２との間にワークＷがクランプされる。

【0017】

また、ボディ１２の略中央部には、鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在するローラ溝２６が形成され、後述する変位体２８に設けられたローラ３０が挿入され案内される。

【0018】

回転駆動部１４は、例えば、インダクションモータ、ブラシレスモータ等の回転駆動源３２からなり、電気信号が入力されることで回転駆動する。この回転駆動源３２は、ボディ１２の鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って設けられ、その駆動軸３４が下方（矢印Ａ方向）となるように配置されている。

【0019】

駆動力伝達機構１８は、ボディ１２の略中央部に回転自在に設けられる送りねじ軸３６と、回転駆動源３２の駆動軸３４に連結される駆動プーリ３８と、前記送りねじ軸３６の下端部に連結される従動プーリ４０と、前記駆動プーリ３８と従動プーリ４０との間に懸架される伝達ベルト４２と、前記送りねじ軸３６の外周側に螺合される変位体２８とを含む。

【0020】

送りねじ軸３６は、所定長さを有した軸体からなり、ボディ１２の内部において鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に延在するように配置され、その上端部及び下端部がボディ１２に対して回転自在に支持される。また、送りねじ軸３６の外周面には、ねじ溝が螺旋状に形成され、ボディ１２の内部において回転駆動部１４と並列に設けられる。

【0021】

駆動プーリ３８及び従動プーリ４０は、それぞれ円盤状に形成され、互いの外周面が向い合うように同一高さで設けられる（図１参照）。そして、駆動プーリ３８及び従動プーリ４０の外周面にそれぞれ伝達ベルト４２が懸架され、回転駆動部１４が駆動することにより、駆動プーリ３８が回転し、その回転力が伝達ベルト４２を介して従動プーリ４０へと伝達され、該従動プーリ４０及び送りねじ軸３６が一体的に回転する。

【0022】

変位体２８は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有した円筒状に形成され、その内部に形成された雌ねじ４４には送りねじ軸３６が螺合される。すなわち、変位体２８の内部に送りねじ軸３６が挿入され螺合されている。そして、送りねじ軸３６が回転することによって変位体２８が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って移動する。

【0023】

また、変位体２８の上部には、一対のローラ３０が回転自在に設けられ、前記ローラ３０がボディ１２のローラ溝２６に挿入されることで、前記変位体２８が移動する際に鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内され、且つ、回転変位が規制される。

【0024】

ローラ３０は、変位体２８の上部に形成されたリンク溝５６を介して変位体２８の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して直交方向（矢印Ｃ方向）に所定距離だけ移動自在に設けられており、該ローラ３０と共に変位体２８に軸支されたリンクアーム５０の一端部が変位体２８の軸方向に対して直交方向に移動自在に設けられている。

【0025】

さらに、変位体２８の上部には、クランプアーム２０に臨む側面に、上端部に向かって徐々に先狭状となる傾斜部４６が形成され、前記傾斜部４６には、クランプアーム２０がアンクランプ状態からクランプ状態へと回動する際に、該クランプアーム２０のサブローラ５２が当接する。

【0026】

変位体２８の上部とクランプアーム２０との間には、リンクアーム５０が接続され、該リンクアーム５０は、前記変位体２８に対してローラ３０と共に軸支されると共に、クランプアーム２０のクランプ状態（図２参照）における上方角部に軸支される。そして、リンクアーム５０は、送りねじ軸３６の直線運動を変位体２８を介してクランプアーム２０の回動運動へと変換する。

【0027】

一方、変位体２８の側部には、該変位体２８の軸方向に沿って延在し、前記側部に対して突出したガイド体５８が設けられ、前記変位体２８が上方へと変位した際、ボディ１２に設けられたガイドレール６０に当接するように移動する。これにより、変位体２８がガイドレール６０に沿って鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動することとなる。すなわち、ガイド体５８及びガイドレール６０は、変位体２８の軸方向への移動を案内するガイド手段として機能する。

【0028】

クランプアーム２０は、例えば、断面略矩形状に形成され、その一端部の下方角部が支持ピン４８を介してボディ１２に対して回動自在に支持され、該下方角部の上部となる上方角部にリンクアーム５０が軸支される。

【0029】

また、クランプアーム２０の一端部には、下方角部と上方角部との間に、サブローラ５２が回転自在に軸支され、該サブローラ５２は、クランプアーム２０の回動作用下に変位体２８の傾斜部４６に当接して回転する。

【0030】

一方、クランプアーム２０の他端部には、半球状に突出した突部５４を備え、前記突部５４は、クランプ時において支持部２２の把持部２４と対峙するように設けられる。そして、クランプアーム２０が所定角度だけ回動したクランプ状態において、突部５４と支持部２２との間にワークＷがクランプされ挟持される。

【0031】

本発明の実施の形態に係る電動クランプ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、以下の説明においては、図１に示すアンクランプ状態を初期位置として説明する。この初期位置においては、クランプアーム２０の突部５４が、支持部２２の把持部２４に対して略直交するように位置し、リンクアーム５０が変位体２８と略一直線上に配置された状態にある。

【0032】

先ず、図１に示される電動クランプ装置１０の初期位置において、図示しないコントローラから回転駆動部１４の回転駆動源３２に対して電気信号が入力されることにより、前記回転駆動源３２の駆動軸３４と共に駆動プーリ３８が回転し、それに伴って、従動プーリ４０が回転することで送りねじ軸３６が回転する。この送りねじ軸３６の回転により、変位体２８がローラ溝２６に対するローラ３０のガイド作用下に上方（矢印Ｂ方向）へと移動し、それに伴って、リンクアーム５０が前記変位体２８に軸支された部位を支点として時計回りに回動し始め、クランプアーム２０が支持ピン４８を支点として時計回りに所定角度だけ回動する。

【0033】

これにより、図２に示されるように、クランプアーム２０の突部５４がワークＷへと当接し、該ワークＷがボディ１２の支持部２２と前記突部５４との間に挟持されたクランプ状態となる。

【0034】

この際、クランプアーム２０の回動に伴って、リンクアーム５０を介してローラ３０がリンク溝５６に沿ってクランプアーム２０に接近する方向へと移動すると共に、サブローラ５２が変位体２８の傾斜部４６に当接して前記クランプアーム２０が押圧されることで、該クランプアーム２０の回動がロックされたロック状態となり、ワークＷのクランプ状態が維持される。

【0035】

一方、図３に示されるように、上述したワークＷに対して板厚の大きなワークＷ１をクランプする場合には、クランプアーム２０の突部５４がワークＷ１に当接することにより、該クランプアーム２０の回動角度が、板厚の小さなワークＷを把持した場合と比較して小さくなるため、それに伴って、リンクアーム５０の回動角度が小さく、ローラ３０がリンク溝５６の略中央部に位置した状態でクランプがなされる。この場合も、クランプアーム２０は、その一端部に設けられたサブローラ５２が変位体２８の傾斜部４６に当接し、且つ、前記クランプアーム２０の他端部側に向かって押圧されているため、該クランプアーム２０の回動動作が規制されたロック状態となる。

【0036】

以上のように、本実施の形態では、回転駆動部１４の駆動作用下にリンクアーム５０によってクランプアーム２０を回動させると共に、該クランプアーム２０のサブローラ５２が変位体２８の傾斜部４６に当接することによってクランプ時における回動動作を規制している。すなわち、クランプアーム２０の回動動作をリンクアーム５０によって行い、前記クランプアーム２０の回動動作の規制をサブローラ５２及び傾斜部４６によって行っている。これにより、プレート状のワークＷ、Ｗ１を電動クランプ装置１０でクランプする際、薄板から厚板まで板厚の異なるワークＷ、Ｗ１を、調整作業を行うことなく確実且つ安定的にクランプすることができる。

【0037】

なお、本発明に係る電動クランプ装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【符号の説明】

【0038】

１０…電動クランプ装置 １２…ボディ
１４…回転駆動部 １８…駆動力伝達機構
２０…クランプアーム ２６…ローラ溝
２８…変位体 ３０…ローラ
３２…回転駆動源 ３６…送りねじ軸
４６…傾斜部 ５０…リンクアーム
５２…サブローラ ５４…突部
５６…リンク溝

【図1】

【図2】

【図3】