(57)【要約】【課題】保持アームが実際にワークに係合したことを検出するとともに、保持アームを小型化し、製造コストを低減することができるクランプ装置を提供することを課題とする。【解決手段】ワークＷを保持するためのクランプ装置１であって、ワークＷを挟んで保持する複数の保持アーム１０，１０と、保持アーム１０に作用したワークＷの荷重を支持し、保持アーム１０をワークＷに対して進退させるためのガイド機構２０と、ワークＷに対して進退自在に移動する推進部材３０と、保持アーム１０に設けられ、推進部材３０を検出する検出装置４０と、を備え、保持アーム１０は、弾性部材５０を介して推進部材３０に連結され、推進部材３０に連動して、ワークＷに対して進退自在であり、保持アーム１０がワークＷに係合した状態で、推進部材３０が弾性部材５０の弾性力に抗して、ワークＷに向けて移動したときに、検出装置４０が推進部材３０を検出する。【選択図】図２
2010274340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持するためのクランプ装置であって、
前記ワークに係合する係合部を有し、前記ワークを挟んで保持する複数の保持アームと、
前記保持アームに作用した前記ワークの荷重を支持し、少なくとも一体の前記保持アームを前記ワークに対して進退させるためのガイド機構と、
前記ワークに対して進退自在に移動する推進部材と、
少なくとも一体の前記保持アームに設けられ、前記推進部材を検出する検出装置と、を備え、
少なくとも一体の前記保持アームは、弾性部材を介して前記推進部材に連結され、前記推進部材に連動して、前記ワークに対して進退自在であり、
前記保持アームが前記ワークに係合した状態で、前記推進部材が前記弾性部材の弾性力に抗して、前記ワークに向けて移動したときに、前記検出装置が前記推進部材を検出することを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、
前記保持アームの基部に突設された取付部と、
前記取付部に対して、前記保持アームの移動方向に並設された前記推進部材と、の間に介設され、
前記取付部には、前記保持アームの移動方向に延ばされたねじ部材が、軸回りに回転自在な状態で取り付けられており、
前記推進部材に形成されたねじ孔に前記ねじ部材が螺合され、前記ねじ部材を軸回りに回転させることで、前記推進部材が前記ワークに向けて移動することを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項３】
前記ガイド機構は、
前記保持アームの進行方向に延ばされ、前記保持アームの進行方向に対して幅方向に並設された複数のガイドレールと、
前記保持アームの基部に設けられ、前記各ガイドレールに案内されて移動するスライダと、を備え、
前記推進部材は、前記各ガイドレールの間に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の保持アームによってワークを挟み込んで保持するクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の保持アームによってワークを挟み込んで保持するクランプ装置としては、ワークを保持したときの各保持アームの位置を予め設定しておき、リミットスイッチやロータリーエンコーダなどの位置検出装置によって、各保持アームが設定位置まで移動したことを検出するものがある。この構成では、保持アームの位置に基づいてクランプ状態を検出しており、各保持アームが実際にワークに係合していることを検出するものではないため、形状が異なるワークごとに検出装置の設定を変更する必要がある。
【０００３】
そこで、他のクランプ装置としては、保持アームにロードセルなどの圧力検出装置を組み込み、保持アームがワークに係合したときに、ワークから保持アームに作用する反力を検出することで、各保持アームが実際にワークに係合していることを検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２９７６２号公報（段落００５８〜００６２、図１８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、保持アームに検出装置を組み込んだ従来のクランプ装置では、保持アームに作用した反力およびワークの荷重が検出装置に直接作用するため、検出装置の取付強度を大きくする必要があり、保持アームが大型になるという問題がある。
また、保持アームに作用する反力の大きさを求めるためには、検出装置からの信号を増幅するアンプ機器が必要となり、クランプ装置の製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、保持アームが実際にワークに係合したことを検出するとともに、保持アームを小型化し、製造コストを低減することができるクランプ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、ワークを保持するためのクランプ装置であって、前記ワークに係合する係合部を有し、前記ワークを挟んで保持する複数の保持アームと、前記保持アームに作用した前記ワークの荷重を支持し、少なくとも一体の前記保持アームを前記ワークに対して進退させるためのガイド機構と、前記ワークに対して進退自在に移動する推進部材と、少なくとも一体の前記保持アームに設けられ、前記推進部材を検出する検出装置と、を備え、少なくとも一体の前記保持アームは、弾性部材を介して前記推進部材に連結され、前記推進部材に連動して、前記ワークに対して進退自在であり、前記保持アームが前記ワークに係合した状態で、前記推進部材が前記弾性部材の弾性力に抗して、前記ワークに向けて移動したときに、前記検出装置が前記推進部材を検出することを特徴としている。
【０００８】
この構成では、保持アームがワークに係合して停止した後に、推進部材が弾性部材の弾性力に抗して移動すると、検出装置によって推進部材が検出される。したがって、本発明のクランプ装置では、従来のクランプ装置のように、保持アームの位置を検出するのではなく、ワークからの反力による弾性部材の変位に基づいてクランプ状態を検出しているため、保持アームが実際にワークに係合していることを検出することができ、ワークを確実に保持することができる。
また、ワークからの反力およびワークの荷重が検出装置に作用しないため、検出装置を保持アームに対して簡単に取り付けることができ、保持アームを小型化することができる。これにより、例えば、本発明のクランプ装置によってワークを保持し、このワークの各部を溶接加工する場合には、小型化された保持アームと溶接ロボットとの干渉範囲が小さくなるため、溶接ロボットを適用し易くなる。
また、検出装置は、推進部材の有無を検出する簡単な構成であるため、クランプ装置の製造コストを低減することができる。
【０００９】
前記したクランプ装置において、前記弾性部材は、前記保持アームの基部に突設された取付部と、前記取付部に対して、前記保持アームの移動方向に並設された前記推進部材と、の間に介設され、前記取付部には、前記保持アームの移動方向に延ばされたねじ部材が、軸回りに回転自在な状態で取り付けられており、前記推進部材に形成されたねじ孔に前記ねじ部材が螺合され、前記ねじ部材を軸回りに回転させることで、前記推進部材を前記ワークに向けて移動させることができる。
【００１０】
この構成では、保持アームの移動方向に並設された取付部と推進部材との間に弾性部材を介設することで、クランプ装置をコンパクトに構成することができる。
【００１１】
前記したクランプ装置において、前記ガイド機構は、前記保持アームの進行方向に延ばされ、前記保持アームの進行方向に対して幅方向に並設された複数のガイドレールと、前記保持アームの基部に設けられ、前記各ガイドレールに案内されて移動するスライダと、を備え、前記推進部材は、前記各ガイドレールの間に配設することができる。
【００１２】
本発明のクランプ装置では、検出装置を保持アームに対して簡単に取り付けることができるため、ガイドレールおよびスライダからなる簡単な直線移動機構を用いて保持アームを移動させることができ、クランプ装置の製造コストを低減することができる。
また、推進部材を各ガイドレールの間に配設することで、クランプ装置をコンパクトに構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のクランプ装置では、ワークからの反力による弾性部材の変位に基づいてクランプ状態を検出しているため、保持アームが実際にワークに係合していることを検出することができ、ワークを確実に保持することができる。
また、検出装置に対してワークからの反力およびワークの荷重が作用しないため、検出装置を保持アームに対して簡単に取り付けることができ、保持アームを小型化することができる。
また、検出装置は、推進部材の有無を検出する簡単な構成であるため、クランプ装置の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のクランプ装置を示した斜視図である。
【図２】本実施形態のクランプ装置を示した側面図である。
【図３】本実施形態のクランプ装置を示した平面図である。
【図４】本実施形態のクランプ装置を示した図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本実施形態のクランプ装置を示した図２のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本実施形態のクランプ装置において、推進部材を検出するときの説明図で、（ａ）は推進部材が検出装置に当接していない状態の側面図、（ｂ）は推進部材が検出装置に当接した状態の側面図である。
【図７】本実施形態のクランプ装置の使用状態を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、図７に示すように、所定の高さに長尺のワークＷ（鋼材）を配置し、ワークＷの側方に配置された溶接ロボットＲによって、ワークＷの各部を溶接するときに、ワークＷの両端部を所定の高さに保持するクランプ装置１，１を例として説明する。
本実施形態のクランプ装置１，１は、ワークＷの長手方向の両端部に配置された一対の支持台２，２の上部にそれぞれ取り付けられており、クランプ装置１は一対の保持アーム１０，１０によってワークＷの端部を幅方向から挟み込んで保持している。
【００１６】
（クランプ装置の全体構成）
クランプ装置１は、図２に示すように、ワークＷの端部を一方と他方から挟んで保持する一対の保持アーム１０，１０と、保持アーム１０をワークＷに対して進退自在に支持するガイド機構２０と、ワークＷに対して進退自在に移動する二体の推進部材３０，３０と、各保持アーム１０、１０にそれぞれ設けられ、推進部材３０を検出する検出装置４０，４０と、を備えている。
保持アーム１０は、弾性部材５０を介して推進部材３０に連結されており、保持アーム１０は推進部材３０に連動して、ワークＷに対して進退する。
クランプ装置１では、図６（ｂ）に示すように、保持アーム１０がワークＷに係合した状態で、推進部材３０が弾性部材５０の弾性力に抗して、ワークＷに向けて移動したときに、検出装置４０が推進部材３０を検出するように構成されている。
【００１７】
なお、本実施形態では、図２に示すように、二体の保持アーム１０，１０がクランプ装置１の長手方向（図２の左右方向）の中央部を挟んで対峙しており、一対の保持アーム１０，１０は向きが逆であること以外は同じ構成であるため、以下の説明では一方の保持アーム１０（図２の右側）について主に説明し、他方の保持アーム１０（図２の左側）については、適宜に説明する。
【００１８】
（保持アームの構成）
保持アーム１０は、図１に示すように、クランプ装置１の幅方向に幅広な板状の支持部１１と、支持部１１の表側の面１１ａの中央部に立設されたアーム本体１２と、アーム本体１２の先端部（図１の上端部）に突設された係合部１３と、を備えている。
係合部１３は、クランプ装置１の長手方向の中央部に向けて突出した突起部であり、中央側よりも外側が拡径された円錐形状となっている。
また、図４に示すように、保持アーム１０の支持部１１の裏側の面１１ｂには、ベース部材２１に向けて突出した壁状の中央側取付部１１ｃ（図４の左側）および外側取付部１１ｄ（図４の右側）がクランプ装置１の長手方向に所定間隔を空けて立設されている。
【００１９】
（ガイド機構の構成）
ガイド機構２０は、図１に示すように、保持アーム１０に作用したワークＷの荷重を支持し、保持アーム１０をワークＷに対して進退させるものであり、板状のベース部材２１と、クランプ装置１の長手方向に延ばされた二本のガイドレール２２，２２と、保持アーム１０の基部に設けられ、各ガイドレール２２，２２に案内されて、クランプ装置１の長手方向に移動するスライダ２３，２３と、を有する直線移動機構である。
【００２０】
ガイドレール２２は、図３に示すように、ベース部材２１の表側の面２１ａに取り付けられた矩形断面のレール部材である。二本のガイドレール２２，２２は、クランプ装置１の幅方向（図３の上下方向）に所定間隔を空けて平行に並設されている。
【００２１】
スライダ２３は、図２に示すように、ガイドレール２２の表側に取り付けられた部材であり、ガイドレール２２の軸方向にスライド自在となっている。二体のスライダ２３，２３は、保持アーム１０の支持部１１の裏側の面１１ｂ（図４参照）において、幅方向の両端部にそれぞれ取り付けられており、保持アーム１０は各スライダ２３，２３によってクランプ装置１の長手方向に移動可能となっている。
【００２２】
（推進部材の構成）
推進部材３０は、図４に示すように、保持アーム１０の支持部１１の裏側の面１１ｂに設けられた中央側取付部１１ｃと外側取付部１１ｄとの間に配設されるとともに、図５に示すように、二本のガイドレール２２，２２の間に配設されている。
【００２３】
推進部材３０において幅方向の中央部には、クランプ装置１の長手方向に貫通した中央孔３１が形成されている。また、推進部材３０において中央孔３１の両側には、クランプ装置１の長手方向に貫通した二つの挿通孔３２，３２が形成されている。さらに、推進部材３０の各挿通孔３２，３２に対応するようにして、保持アーム１０の中央側取付部１１ｃには取付孔１１ｅ，１１ｅがそれぞれ貫通し、外側取付部１１ｄには取付孔１１ｆ，１１ｆが貫通している。
【００２４】
推進部材３０の各挿通孔３２，３２には、連結ピン３３，３３がそれぞれ挿通されており、推進部材３０は、各連結ピン３３，３３の軸方向（クランプ装置１の長手方向）に移動自在となっている。
また、各連結ピン３３，３３の両端部は保持アーム１０の中央側取付部１１ｃおよび外側取付部１１ｄの各取付孔１１ｅ，１１ｆに固着されており、推進部材３０は、各連結ピン３３，３３によって保持アーム１０の中央側取付部１１ｃおよび外側取付部１１ｄに支持されている。
【００２５】
推進部材３０と保持アーム１０の中央側取付部１１ｃとの間には、連結ピン３３に外嵌された複数の皿ばねによって構成された二体の弾性部材５０，５０が介設されている。
弾性部材５０は、中央側取付部１１ｃの取付孔１１ｅに形成された拡径部に挿入されており、弾性部材５０の外側の端部は取付孔１１ｅから突出して、推進部材３０の中央側の面３０ａに当接している。
【００２６】
また、外側取付部１１ｄに形成されたねじ孔に螺合された調整ねじ５１の先端部（図５の左端部）が外側取付部１１ｄから突出して、推進部材３０の外側の面３０ｂに当接することで、推進部材３０は外側（図５の右側）への移動が規制されている。これにより、各弾性部材５０，５０には、各保持アーム１０，１０がワークＷを保持するために必要な押圧力に相当する初期押圧力が付与されている。
【００２７】
（推進部材の移動機構）
推進部材３０の移動機構は、推進部材３０の中央孔３１の内部に固着された移動用ナット３５と、移動用ナット３５のねじ孔３５ａに螺合されたねじ部材３４と、を備えており、ねじ部材３４を軸回りに回転させることで、移動用ナット３５とともに推進部材３０がクランプ装置１の長手方向に移動するように構成されている。
【００２８】
推進部材３０の中央孔３１には、移動用ナット３５が内嵌されており、移動用ナット３５は中央孔３１の内部に固着されている。
移動用ナット３５の中心部に形成されたねじ孔３５ａには、クランプ装置１の長手方向に配置された棒状のねじ部材３４が螺合されている。このねじ部材３４は円形断面の部材であり、その両端部はベース部材２１の長手方向の両端部に軸支されており、図５の右側の端部は外方に突出している。
【００２９】
ねじ部材３４において図５の右側の端部にハンドル（図示せず）を取り付け、ねじ部材３４を軸回りに回転させると、ねじ部材３４に螺合された移動用ナット３５がねじ部材３４の軸方向（クランプ装置１の長手方向）に移動し、移動用ナット３５とともに推進部材３０がクランプ装置１の長手方向に移動する。
【００３０】
推進部材３０は、二体の弾性部材５０，５０を介して保持アーム１０に連結されているため、推進部材３０の移動に連動して、保持アーム１０はクランプ装置１の長手方向に移動する。
なお、ねじ部材３４は、軸方向の中央部を境にして、ねじ溝の回転方向が異なっている。したがって、図３の右側に示す保持アーム１０がワークＷに向けて移動するようにねじ部材３４を回転させた場合には、図３の左側に示す保持アーム１０もワークＷに向けて移動する。また、図３の右側に示す保持アーム１０がワークＷから離れるようにねじ部材３４を回転させた場合には、図３の左側に示す保持アーム１０もワークＷから離れる方向に移動する。
【００３１】
（検出装置の構成）
検出装置４０は、図４に示すように、保持アーム１０の中央側取付部１１ｃに取り付けられたリミットスイッチであり、弾性部材５０よりも図４の上側に取り付けられている。
検出装置４０において、推進部材３０の中央側の面３０ａに対峙する部位には、検出部４１が突出している。検出部４１は、保持アーム１０がワークＷに係合していない状態では、推進部材３０から離間しており、ワークＷに向けて移動した推進部材３０が検出部４１に当接することで、検出装置４０によって推進部材３０が検出される。そして、検出装置４０が推進部材３０を検出すると、ランプやブザーなどの通知手段によって検出結果が作業員に通知される。
【００３２】
（クランプ装置を用いたクランプ方法）
次に、本実施形態のクランプ装置１を用いてワークＷの端部を挟み込んで保持するときの手順について説明する。
まず、図２に示すように、一対の保持アーム１０，１０の間に配置されるように、ワークＷをクランプ装置１の長手方向の中央部に配置する。
そして、ねじ部材３４を軸回りに回転させ、各推進部材３０，３０をワークＷに向けて移動させることで、各保持アーム１０，１０を各推進部材３０，３０に連動させて、ワークＷに向けてクランプ装置１の外側から中央側に移動させる。
このとき、図６（ａ）に示すように、検出装置４０の検出部４１と推進部材３０とは離間しており、推進部材３０は弾性部材５０を介して保持アーム１０をワークＷに向けて押し出している。
【００３３】
図２に示すように、ワークＷに向けて移動した各保持アーム１０，１０の係合部１３，１３がワークＷに形成された貫通孔Ｗ１に挿入されることで、各保持アーム１０，１０の係合部１３，１３がワークＷに係合した状態となり、各保持アーム１０，１０によってワークＷが挟み込まれる。
【００３４】
さらに、各保持アーム１０，１０の係合部１３，１３がワークＷに係合した後もねじ部材３４を軸回りに回転させると、図６（ｂ）に示すように、推進部材３０は、弾性部材５０の弾性力に抗してワークＷに向けて移動し、検出装置４０によって推進部材３０が検出される。
なお、本実施形態では、図２に示す推進部材３０に付与される押し出し力が、各保持アーム１０，１０がワークＷを保持するために必要な押圧力に達したときに、推進部材３０が各弾性部材５０，５０（図３参照）の弾性力に抗して移動するように、各弾性部材５０，５０の初期押圧力が設定されている。したがって、推進部材３０が各弾性部材５０，５０の弾性力に抗して移動し、検出装置４０によって推進部材３０が検出されたときには、各保持アーム１０，１０はワークＷに十分な押圧力で押し付けられており、各保持アーム１０，１０によってワークＷが確実に保持されている。
そして、作業員は検出装置４０によって推進部材３０が検出されたことを確認すると、ねじ部材３４の回転を停止し、クランプ作業を完了する。
【００３５】
（クランプ装置の作用効果）
本実施形態のクランプ装置１では、図６（ｂ）に示すように、保持アーム１０がワークＷに係合して停止した後に、推進部材３０が弾性部材５０の弾性力に抗して移動すると、検出装置４０によって推進部材３０が検出される。したがって、本実施形態のクランプ装置１では、保持アーム１０の位置を検出するのではなく、ワークＷからの反力による弾性部材５０の変位に基づいてクランプ状態を検出しているため、保持アーム１０が実際にワークＷに係合していることを検出することができ、ワークＷを確実に保持することができる。
【００３６】
また、本実施形態のクランプ装置１では、図４に示すように、検出装置４０に対してワークＷからの反力およびワークＷの荷重が作用しないため、検出装置４０を保持アーム１０に対して簡単に取り付けることができ、保持アーム１０を小型化することができる。
これにより、図７に示すように、クランプ装置１によって保持したワークＷの両端部を溶接加工する場合には、小型化された保持アーム１０と溶接ロボットＲとの干渉範囲が小さくなるため、ワークＷの溶接加工に対して溶接ロボットＲを適用し易くなる。
【００３７】
また、本実施形態のクランプ装置１では、図４に示す検出装置４０が推進部材３０の有無を検出する簡単な構成であるとともに、検出装置４０を保持アーム１０に対して簡単に取り付けることができ、簡単な直線移動機構を用いて保持アーム１０を移動させることができるため、クランプ装置１の製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、本実施形態のクランプ装置１では、図５に示すように、保持アーム１０の移動方向に並設された中央側取付部１１ｃと推進部材３０との間に各弾性部材５０，５０を介設するとともに、推進部材３０を各ガイドレール２２，２２の間に配設することで、クランプ装置１をコンパクトに構成することができる。
【００３９】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態では、図４に示すように、保持アーム１０の支持部１１の裏側に推進部材３０や弾性部材５０を配設しているが、支持部１１の表側や側方に設けてもよく、限定されるものではない。
【００４０】
また、弾性部材５０を推進部材３０に対してクランプ装置１の中央側（ワークＷ側）に配設し、推進部材３０が弾性部材５０の弾性力に抗して移動したときに、弾性部材５０が収縮するように構成されているが、弾性部材５０を推進部材３０に対してクランプ装置１の外側に配設し、推進部材３０が弾性部材５０の弾性力に抗して移動したときに、弾性部材５０が伸長するように構成してもよい。
【００４１】
また、図５に示すように、弾性部材５０を複数の皿ばねによって構成しているが、コイルばねやゴム部材など各種弾性部材を用いることができ、その構成は限定されるものではない。
【００４２】
また、ガイドレール２２の本数も限定されるものではなく、一本または三本以上のガイドレール２２を用いてもよい。さらに、保持アーム１０を移動させるためのガイド機構２０は、保持アーム１０を安定して移動させることができるのであれば、ガイドローラを用いた移動機構など、その構成は限定されるものではない。
【００４３】
また、本実施形態のクランプ装置１では、図２に示すように、二体の保持アーム１０，１０によって、ワークＷを一方と他方から挟み込むように構成されているが、二体以上の保持アーム１０・・・によってワークＷを挟み込んで保持してもよい。例えば、三体の保持アーム１０・・・をワークＷの外周方向に１２０度間隔で配置し、三体の保持アーム１０・・・によってワークＷを挟み込む三爪チャックを構成することもできる。
【００４４】
また、複数の保持アーム１０・・・のうち少なくとも一体の保持アーム１０を移動させることでワークＷを保持してもよく、この構成では、ガイド機構２０を簡単な構成にすることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、図７に示すように、ワークＷの端部を一対の保持アーム１０，１０によって挟み込んで保持しているが、ワークＷを保持する位置は限定されるものではなく、複数の保持アーム１０・・・によってワークＷの中間部を保持してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１      クランプ装置
１０    保持アーム
１１    支持部
１１ｃ  中央側取付部
１１ｄ  外側取付部
１２    アーム本体
１３    係合部
２０    ガイド機構
２１    ベース部材
２２    ガイドレール
２３    スライダ
３０    推進部材
３１    中央孔
３３    連結ピン
３４    ねじ部材
３５    移動用ナット
４０    検出装置
４１    検出部
５０    弾性部材
Ｗ      ワーク
【図１】
2010274340.tif 000003
【図２】
2010274340.tif 000004
【図３】
2010274340.tif 000005
【図４】
2010274340.tif 000006
【図５】
2010274340.tif 000007
【図６】
2010274340.tif 000008
【図７】
2010274340.tif 000009