(57)【要約】      （修正有）【課題】小さく比較的安価なパッケージ内に高い締付力を有する電気クランプを提供する。【解決手段】電動式のクランプ１０は、ハウジング１２と、ハウジング１３に取り付けられたモータ１４と、ベルトを介してモータ１４によって駆動されるボールねじ２４と、ボールねじ２４によって、その一端で駆動されて、その他端に取り付けられた出力シャフト３０を回転させるリンク機構２６とを含む。モータ１４およびベルトは、出力シャフト３０を締付位置に回転させる完全突出位置と、出力シャフト３０を締付解除位置に回転させる完全引込位置との間で、ボールねじ２４を駆動する。内蔵のコンピュータ、あるいは遠隔ペンダントにより監視し制御する。ハウジングおよび遠隔ペンダント上の表示ライトが、クランプのステータス情報を伝える。クランプはプログラム可能であり、締付位置および締付解除位置を記憶することができる。【選択図】図１
2004255559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、駆動シャフトおよびそれに結合された駆動スプロケットを備えそれらと共に回転する少なくとも１つのモータと、
前記駆動スプロケットから径方向に離間された中央スプロケットと、
前記駆動スプロケットと前記中央スプロケットと係合しそれらの間に延びる駆動ベルトと、
前記中央スプロケットに取り付けられそれと共に回転するボール・ナット・ハブと、
前記ボール・ナット・ハブの回転によって前進また後退するように前記ボール・ナット・ハブを経由して軸方向に延び、前記ハウジング内部に完全に納まるボールねじと、
リンク機構が前記ボールねじを出力シャフトにリンクし、出力シャフトが移動可能な要素用の取付け部を備え、前記取付け部は、前記移動可能な要素が少なくとも部分的に前記ハウジングから延びることを可能にする出力シャフトおよびリンク機構と、
前記ハウジング内部に位置し、前記少なくとも１つのモータを制御する制御回路とを含む電気クランプ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのモータが１対の電気モータを含み、それぞれが駆動シャフトおよび駆動スプロケットを備え、前記中央スプロケットが前記駆動スプロケットの間に位置する請求項１に記載の電気クランプ。
【請求項３】
前記出力シャフトに取り付けられ少なくとも部分的に前記ハウジングから延びるクランプ・アームをさらに含む請求項１に記載の電気クランプ。
【請求項４】
前記クランプ・アームの現在位置を示す信号を制御回路に提供するセンサをさらに含む請求項３に記載の電気クランプ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのモータの前記駆動シャフトに剛性的に取り付けられ、前記駆動シャフトを手動で回転させるために前記ハウジングの外部からアクセス可能なサム・ホイールをさらに含む請求項１に記載の電気クランプ。
【請求項６】
遠隔ペンダント制御ケーブルにより前記ハウジングに取り付けられ、前記制御回路に電気的に接続された遠隔ペンダントをさらに含む請求項１に記載の電気クランプ。
【請求項７】
前記モータを作動させて、前記出力シャフトを締付位置または締付解除位置の少なくとも１つへと駆動させる、前記ハウジングに取り付けられた１つまたは複数の電気スイッチをさらに含む請求項１に記載の電気クランプ。
【請求項８】
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電気モータと、
前記電気モータによって前進しまた後退するように前記電気モータを経由して軸方向に延び、前記電気モータと同軸であり、前記ハウジング内部に完全に納まる親ねじと、
リンク機構が前記親ねじを出力シャフトに結合し、出力シャフトが移動可能な要素用の取付け部を備え、前記取付け部は、前記移動可能な要素が少なくとも部分的に前記ハウジングから延びることを可能にする出力シャフトおよびリンク機構と、
前記ハウジング内部に位置し、前記電気モータを制御する制御回路とを含む電気クランプ。
【請求項９】
前記出力シャフトに取り付けられ少なくとも部分的に前記ハウジングから延びるクランプ・アームをさらに含む請求項８に記載の電気クランプ。
【請求項１０】
前記クランプ・アームの現在位置を示す信号を制御回路に提供するセンサをさらに含み、前記センサがエンコーダを含み、前記制御回路に提供される前記信号が、前記電気モータの回転位置を示す請求項９に記載の電気クランプ。
【請求項１１】
前記リンク機構が、前記ハウジング内部のチャンバ内に取り付けられたピストンをさらに含み、前記ピストンが前記親ねじおよび前記出力シャフトに結合され、それによって、前記電気モータによる前記親ねじの運動によって前記ピストンが前記チャンバ内部で軸方向に移動され、前記ピストンが関節可動域を介して前記出力シャフトを動かす請求項８に記載の電気クランプ。
【請求項１２】
遠隔ペンダント制御ケーブルにより前記ハウジングに取り付けられ、前記制御回路に電気的に接続された遠隔ペンダントをさらに含む請求項８に記載の電気クランプ。
【請求項１３】
前記モータを作動させて、前記出力シャフトを締付位置または締付解除位置の少なくとも１つへと駆動させる、前記ハウジングに取り付けられた１つまたは複数の電気スイッチをさらに含む請求項８に記載の電気クランプ。
【請求項１４】
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、軸を有する駆動シャフトを備える電気モータと、
前記駆動シャフトに結合され、それと共に回転するボール・ナット・ハブと、
前記ボール・ナット・ハブの回転によって前進しまた後退するように前記ボール・ナット・ハブを経由して軸方向に延び、前記ハウジング内部に完全に納まるボールねじと、
前記ハウジング内に位置し、前記駆動シャフトと同軸であるチャンバと、
前記チャンバ内に位置し、前記ボールねじに結合され、その結果、前記電気モータによる前記ボールねじの運動によって前記チャンバ内部で軸方向に移動されるピストンと、
前記ピストンに結合し、それと共に動くリンク機構と、移動可能な要素用の取付け部とを備え、前記取付け部が、前記移動可能な要素が少なくとも部分的に前記ハウジングから延びることを可能にする出力シャフトと、
前記ハウジング内に位置し、前記少なくとも１つのモータを制御する制御回路とを含む電気クランプ。
【請求項１５】
前記出力シャフトに取り付けられ、少なくとも部分的に前記ハウジングから延びるクランプ・アームをさらに含む請求項１４に記載の電気クランプ。
【請求項１６】
前記クランプ・アームの現在位置を示す信号を前記制御回路に提供するセンサをさらに含む請求項１５に記載の電気クランプ。
【請求項１７】
遠隔ペンダント制御ケーブルにより前記ハウジングに取り付けられ、前記制御回路に電気的に接続された遠隔ペンダントをさらに含む請求項１４に記載の電気クランプ。
【請求項１８】
前記モータを作動させて、前記出力シャフトを締付位置または締付解除位置の少なくとも１つへと駆動させる、前記ハウジングに取り付けられた１つまたは複数の電気スイッチをさらに含む請求項１４に記載の電気クランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、本明細書に参照により組み込まれている、２００１年６月２２日出願の「電気クランプ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｌａｍｐ）」と題する米国特許出願第０９／８８７，２９３号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、パワー・クランプに関連し、より詳細には、電気モータで駆動されるクランプに関連する。クランプは、組み立ての助けとなる物体を固定するために、または物体をある場所から他の場所に輸送する際に固定するために使用される。
【背景技術】
【０００３】
ロボティクス産業およびオートメーション産業は、機械的または電気的構成部品などの物体を固定するのにパワー・クランプを多く利用し、そのためにそれらの構成部品をアセンブリに組み込み、または１つのアセンブリ・ステーションから他のアセンブリ・ステーションに移動することができる。さまざまなサイズ、形状および構造のクランプが、電子回路ボードのように小さいものから、自動車のボディ・パネル全体のように大きいものまで多くのサイズの物体を固定するために使用されてきた。クランプは、対向する部材から構成することもできるが、より一般的には、加工物の表面に取り付けられ、１本のアームを使用して加工物の表面に物体をピン止めする。
【０００４】
オートメーション産業で現在使用されているクランプの大多数は、空気圧式である。これは、主に、同様のサイズの既存の電気クランプと比較して、空気圧式クランプから著しく大きい動力が得られるためである。従来の電気クランプの欠点には、大きいこと、複雑なこと、壊れやすいこと、高価なことが含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、小さく比較的安価なパッケージ内に高い締付力を有する電気クランプを製造するために革新的な設計を使用する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施例では、本発明のクランプは、ハウジングを備える電動式のクランプと、ハウジングに取り付けられたモータと、ベルトを介してモータによって駆動されるボールねじと、ボールねじによって、その一端で駆動されて、その他端に取り付けられた出力シャフトを回転させるリンク機構とを含む。モータおよびベルトは、出力シャフトを締付位置（ｃｌａｍｐｅｄ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）へと回転させる完全突出位置と、出力シャフトを締付解除位置（ｕｎｃｌａｍｐｅｄ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）へと回転させる完全引込位置との間で、ボールねじを駆動する。内蔵のコントローラが、クランプを監視し制御する。クランプは、遠隔ペンダントでも監視し制御することができる。ハウジングおよび遠隔ペンダント上の表示ライトが、クランプのステータス情報を伝える。クランプは、プログラム可能であり、締付位置および締付解除位置を記憶することができる。クランプは、適切な駆動モードを決定するために速度および位置のフィードバックを使用する。トルク・モニタおよびタイマは、クランプが固着したかどうかを判断する。
【０００７】
記載された特徴、利点および目的ならびに後で明らかとなる他のことがどのようにして得られたかを詳細に理解することができるように、本明細書の一部を形成する図面に図示された本発明の実施例について、上記に簡単にまとめた本発明のより具体的な説明をすることができる。しかし、添付された図面は、本発明の典型的な好ましい実施例を示すものにすぎず、本発明は他の同等に有効な実施例も認めることができるので、その範囲を限定するものと考えるべきでないことに留意されたい。
【実施例】
【０００８】
図１および２は、電気クランプ１０を示す。電気クランプ１０は、ベースとして働くハウジング１２を備え、ベースの上およびその内部に他の構造要素が取り付けられる。ハウジング１２は、収容された構成部品を保護する。ハウジング１２は、耐久性のあるどんな軽量の材料製でもよく、電気的に接地できる金属または他の導体が好ましい。ハウジング１２は、空間を有効に活用してさまざまな構成部品を組み込むことが可能なように、複雑な形状に容易に形成できることが望ましい。
【０００９】
電気クランプ１０は、さらにモータ１４を含む。モータ１４は、ハウジング１２に取り付けられている通常の電気駆動モータであり、モータ・ギア１６を駆動する働きをする。モータ１４は、実質的にどのようなタイプの電気モータでもよい。さまざまな応用例では、モータが、直流または交流モータ、ステップ・モータ、誘導モータ、ブラシュレス・モータまたは他の一般的でないモータのタイプであることが好ましいと規定されることがある。直流モータは、低価格および簡単な制御要件という利点を与えるが、他の要件が、他のモータのタイプに規定することもある。一般に、大型のクランプは大型のモータが必要となる
【００１０】
モータ・ギア１６は、モータ１４の出力シャフト１７上にあり、ボール・ナット・ギア１８と係合する（図３参照）。ボール・ナット・ギア１８は、モータ・ギア１６に応答して、ボール・ナット・ハブ２０に付着し、それを駆動する。ハブ２０は、ボール・ナット２２に付着し、それを駆動する。ハブ２０が、ボール・ナット２２をその場で回転させるとき、ボール・ナット２２を貫通する、ねじ切りをしたシャフトであるボールねじ２４は、ボール・ナット２２の回転方向に応じて、前進または後退する。モータ・ギア１６とボール・ナット・ギア１８のギア比は、ボール・ナット２２の所望のトルクまたは回転速度をもたらすように選択することができる。それによって、ボールねじ２４の前進／後退のパワーまたは速度が決まる。
【００１１】
ボールねじ２４の一端は、リンク２６の一端に旋回可能に結合する。リンク２６の他端は、リンク２８の一端に旋回可能に結合する。クランプ出力シャフト３０は、リンク２８の他端に剛性的に結合する。クランプ・アーム３１（想像線で示す）は、クランプ出力シャフト３０に取り付けられる。使用者の要求に応じて、さまざまなサイズのクランプ・アームを取り付けることができる。
【００１２】
図１の実施例では、追加のトルクを供給するために、スレーブ・モータ３２を使用する。モータ１４を支援するために、モータ１４と並列にスレーブ・モータ３２の配線を行う。両方のモータに同じ電圧を加える。スレーブ・モータ３２は、出力シャフト３３を介して、モータ・ギア３４を駆動し、モータ・ギア３４はボール・ナット・ギア１８を駆動し、前三者は、それぞれモータ１４、出力シャフト１７およびモータ・ギア１６と動作において同等である。
【００１３】
図１のクランプ１０の基本動作の際に、モータ１４および３２に電力を供給して、モータ・ギア１６および３４を駆動する。それらのギアが、ボール・ナット・ギア１８を駆動し、ボール・ナット・ギア１８がハブ２０を駆動する。ハブ２０が、ボール・ナット２２を回転させる。ボール・ナット２２が、ボールねじ２４を駆動し、ボールねじ２４は、リンク２６および２８を駆動し、ボール・ナット２２の回転方向に応じて、完全締付位置（図１）または完全解除位置（図２）にクランプ出力シャフト３０を回転させる。
【００１４】
図２は、スレーブ・モータ３２のモータ・シャフト３３に取り付けられた任意選択のブレーキ３７を示しており、ブレーキ３７を使用して、スレーブ・モータ３２を、したがってクランプ１０の運動を停止することができる。大きい回転慣性またはかなりの質量を有する大きいクランプ・アームを使用する際に、ブレーキ３７が必要となることがある。そのような場合、電力が加えられていなくても、慣性またはモーメントによって、クランプ１０が締付位置または締付解除位置へ動かされることがある。ブレーキ３７は、そのようなドリフトを防止する。
【００１５】
上述の構造要素は、クランプ１０の基本的な構造や動作を説明するのに十分であるが、その機能を高める他の多くの要素がある。エンコーダ３８が、モータ１４に取り付けられている。図１に示すエンコーダ３８は、モータ１４のモータ・シャフト１７に付着されている。エンコーダ３８は、位置フィードバックのためにモータ角度情報を提供する。モータ角度情報は、モータ１４が、締付位置または締付解除位置からどのくらい回転しているかを知らせ、したがって、クランプ・アーム３１の位置を決定する。絶対または増分エンコーダを使用し、また分解器など他のタイプのモータ位置センサも使用することができる。
【００１６】
ボール・ナット２２は、スラスト軸受４０によって支持される。スラスト軸受４０は、ハウジング１２とボール・ナット２２との間に取り付けられ、締付過程の間に生じるスラスト荷重を担持する。同様に、ボールねじ２４が、支持軸受４２によって支持される。軸受４２は、ハウジング１２とボールねじ２４との間に取り付けられ、極限荷重条件の間、横荷重がボールねじ２４に伝達されるのを妨げる。軸受４２は、保持リング４４と共に、グリースがリンク２６、２８から、ボール・ナット２２の近くに移動するのを妨げるための障壁としても働く。
【００１７】
止めカラー４６は、ボールねじ２４に調節可能に固定され、引き込まれて軸受４２と接触したとき、ボールねじ２４がさらに物理的に引っ込まないようにする。この特徴は、クランプ１０が開きすぎることを防ぐのに有用である。クランプ１０近くの物体が、クランプ１０の全関節可動域を阻むとき、特により長いクランプ・アームを使用するときに、一般にこの制限が必要になる。
【００１８】
図４は、スレーブ・モータ３２のモータ・シャフトに取り付けられたサム・ホイール４８を示す。ホイール４８は、クランプ１０が電力なしで移動することを可能にする。これは、初期セットアップの際または駆動制御電子回路（下記に記載する）が使用できないときなど電力が使用できないときに有用である。これは、クランプ１０が極度に固着し、または電子回路自体が故障したときに起こり得る。通常、ホイール４８は、図５に示すようにアクセス・カバー５０によって隠蔽され保護されている。
【００１９】
図５は、クランプ・ボタン５２および５４も示す。ボタン５２、５４は、使用者がクランプ１０を、それぞれ締付位置または締付解除位置に駆動することを可能にする。生じる移動は、両方向とも比較的ゆるやかであり、クランプ１０は、ボタンを押し下げている間だけ移動する。ボタン５２、５４は、カバー・プレート５８のリセス５６（図１）内に位置する。リセス５６は、ごみの侵入を防ぎ、不注意でボタン５２、５４が係合されるのを防ぐために覆われる。ボタン５２、５４を作動させるには、ねじ回しなどの先のとがった工具が必要になる。
【００２０】
ステータス・ライト６２、６４も、カバー・プレート５８上に配置される。クランプのステータス・ライト６２は、それが点灯するとき、クランプ１０がプログラムされた締付位置に極めて近いことを示す（プログラム可能な面については、以下で論ずる）。同様に、クランプ１０がプログラムされた締付解除位置に極めて近いとき、締付解除ステータス・ライト６４が点灯する。さらに、ハウジング１２内の制御回路基板６８（図２）上に表示ライト６６（図６）がある。表示ライト６６は、ウィンドウ７０（図１）を通して見え、操作者にクランプ１０の動作状態に関する情報を提供する。
【００２１】
電力は主に制御ケーブル７２（図６）を介してクランプ１０に供給され、制御ケーブル７２は、カバー・プレート５８に固定され、ハウジング１２内部で配線の束を電子回路に電気的に接続する。電力は、直流、交流、２４ボルトまた４８ボルトでもよいが、好ましい実施例では、直流２４ボルトを使用する。交流１１０ボルトや２２０ボルトなどより高い電圧を使用することもできるが、安全性に問題があるので、受け入れられないと一般に考えられている。一般に電力は、数個のクランプに給電するのに十分な電流容量をもつ外部電源によって供給される。
【００２２】
使用者からの指令信号やクランプのステータス情報など他の電気信号も、制御ケーブル７２を介して伝えられる。ハウジング１２内の電子回路は、制御回路基板６８（図１）を含む。制御回路基板６８は、クランプ１０を制御するのに必要な回路を備える。
【００２３】
図７は、制御回路基板６８を構成する電子部品を概念的に示す。電力コンディショナ７４を使用して、完全な直流５および１５ボルトを制御回路基板６８に供給する。制御回路基板６８に取り付けられたＣＰＵ７６は、クランプ１０の動作のすべての面を制御する。ＣＰＵ７６は、タイマ、カウンタ、入力ポータル、出力ポータル、記憶モジュールおよび運動アルゴリズム、エラー回復、ステータス・メッセージ送信、テスト表示、限界調整、押しボタン制御を調整するプログラム可能な命令を含む。表示ライト６６はＣＰＵ７６に接続される。
【００２４】
クランプ１０は、ハウジング１２の外部に押しボタン７９、８１、８３、８５を備え、ＣＰＵ７６が締付命令または締付解除命令を受けると、ＣＰＵ７６の指令によってモータが移動する先に、使用者が位置を調整することを可能にする。ＣＰＵ７６が、モータがいつ失速するかに基づいて締付位置を学習し記憶することを可能にする押しボタン７８もある。通常、これは、押しボタン７９、８１、８３、８５を使用するよりも、プログラムされた締付位置を設定するより速い方法である。これらすべての押しボタン７８、７９、８１、８３、８５ならびに締付／締付解除ボタン５２、５４を図７に示す。
【００２５】
ＣＰＵ７６は、モータ駆動回路８０およびイネーブル回路８２を制御する。これらの回路８０、８２は、送られた駆動電流をスレーブ・モータ３２およびモータ１４に供給する。モータ駆動回路８０は、論理的に矛盾する電気入力によって簡単に損われるので、イネーブル回路８２を使用して、論理的に矛盾のない入力を独立に保証する。クランプ１０が失速し、また固着した場合などに起こる過電流が、電流モニタ８４によって検出されると、モータ駆動回路８０からの出力が抑制される。使用者は、過電流回路８６を使用して過電流の閾値を設定することができる。
【００２６】
上述のすべてのユーザ・インターフェースはまた、遠隔ペンダント８８（図５）にある。したがって、遠隔ペンダント８８は、ユーザがクランプ１０をそれから少し距離をおいて操作することを可能にする。これは、クランプ１０が、オートメーション工具の内部深くに位置し、ハウジング１２上のインターフェースにアクセスできない場合に有用であり得る。表示ライト６６と同等のライト９０が遠隔ペンダント８８上にあるので、クランプのステータス情報を観察することができる。遠隔ペンダント電源９１（図５）は、遠隔ペンダント８８を経てカバー・プレート５８上のコネクタ９３を介してクランプ１０に電力を供給する。これは、オートメーション・システムを製造する初期の段階でよくあるように通常の電力が使用できない場合に有用である。遠隔ペンダント８８を使用する際に、押しボタン９２、９４、９６、９８、１００、１０２および１０４は、それぞれ押しボタン７８、５４、５２、８５、８３、８１および７９と同じ機能を果たす。
【００２７】
オートメーション産業で使用されるクランプは、一般に、他の何百のクランプと共に使用され、それぞれのクランプは綿密に割り当てられた特定の機能を果たす。しばしば、複数のクランプが、さまざまなクランプに適切な時に命令を出す中央コントローラによって制御される。クランプ１０は、そのような外部制御命令をインターフェース１０６（図７）を介して受け取る。一般に、クランプ１０は、光学アイソレータ１０８を使用して、外部コントローラから隔離されているが、簡単なライトまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することもできる。ライトまたはＬＥＤは、締付状態、締付解除状態や故障状態など重要なステータス信号を伝えることができる。この情報を中央コントローラにも伝えることができる。
【００２８】
次に、図８を参照すると、本発明の別の実施例が、クランプ２１０として示されている。前の実施例と同様、クランプ２１０の構成部品は、クランプ・アーム２３１および遠隔ペンダント（図示せず）を除いてすべてそのハウジング２１２内に位置している。クランプ２１０と図１および２のクランプ１０の主要な相違点は、クランプ２１０で使用されるベルト駆動アセンブリ２０１（図９）である。クランプ２１０は、クランプ１０に非常に類似しているが、本発明のこの実施例では、図１〜３に示すクランプ１０の直接ギア駆動アセンブリ（ｄｉｒｅｃｔ  ｇｅａｒ−ｔｏ−ｇｅａｒ  ｄｒｉｖｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、ベルト駆動アセンブリ２０１で置き換えられる。ベルト駆動アセンブリ２０１は、少なくとも１つの駆動スプロケット（２１６、２３４の２つを図示）、駆動ベルト２０７および中央スプロケット２１８を使用する。スプロケット２１６、２３４および２１８は、駆動ベルト２０７上の内部ねじ溝と係合する外部の歯を備える。駆動スプロケット２１６、２３４がベルト２０７と係合しこれを駆動し、ベルト２０７が中央スプロケット２１８を駆動する。スプロケット２１６、２３４は、駆動シャフト２１７、２３３に取り付けられており、駆動シャフト２１７、２３３は、それぞれモータ２１４、２３２から延びている。これらの構成部品は、前の実施例について上述した駆動シャフト１７、３３およびモータ１４、３２に類似または同等である。
【００２９】
適切な間隔を保つために、スプロケット２１６、２３４は、スプロケット２１６と２３４の間に位置する中央スプロケット２１８と直接に接触しないように、径方向（それらの回転軸に対して）に十分に離間している。中央スプロケット２１８は、雌ねじを備えるボール・ナット・ハブ２２０に取り付けられ、これを駆動する。中央スプロケット２１８がボール・ナット・ハブ２２０を回転させるにしたがって、ボール・ナット２２２の回転方向に応じて、ボールねじ２２４は前進または後退する。ボールねじ２２４は、ボール・ナット・ハブ２２０中を通るねじ切りをしたシャフトであり、それ以外では、上述のボールねじ２４と機能的に同等である。スプロケット２１６、２３４、２１８の歯車比およびベルト２０７は、ボールねじ２２４のパワーまたは前進／後退速度を決定する所望のボール・ナット・ハブ２２０のトルクまたは回転速度が生じるように選択される。ベルト駆動アセンブリ２０１で使用し、動作する構成部品を除いて、クランプ２１０は、たとえばモータ２１４上のセンサまたエンコーダ２３８を含めて同じ要素を使用し、前に記載された実施例と同じ方法で動作する。ボールねじ２２４は、リンク機構２２６に結合されて、出力シャフト２３０およびクランプ・アーム２３１を操作する。
【００３０】
次に、図１０および１１を参照すると、本発明の第３実施例が、電気クランプ３１０として示されている。電気クランプ３１０は、ハウジング３１２およびハウジング３１２内部に全体が完全に納まる親ねじ３２４を含む多くの他の構成部品を備える。クランプ３１０は、前の実施例と多くの点で類似しているが、主に出力シャフト３３０およびクランプ・アーム３３１を操作する方法が相違している。具体的には、クランプ３１０は、好ましくは直線アクチュエータである単一の電気モータ３１４を使用して、モータ３１４を通って軸方向に延びる親ねじ３２４を前進また後退させる。したがって、別のボール・ナット・ハブまたはボール・ナットを必要としない。
【００３１】
親ねじ３２４は、リンク機構３２６やピストン３３３などの構成部品を介して、出力シャフト３３０とさらに結合する。ピストン３３３は、ハウジング３１２内に位置するチャンバ３３５内に取り付けられる。この開示では、ピストンおよびチャンバという用語は、密封関係を含む通常の意味で必ずしも使用されていない。これらの用語は、むしろ構成部品の相対運動、すなわちピストンがチャンバ内で軸方向に運動することを可能にしながら、チャンバによるピストンの径方向の運動を実質的に制限することを示すために使用されている。ここに示すバージョンでは、モータ３１４、親ねじ３２４およびピストン３３３は同軸である。ピストン３３３は、親ねじ３２４および出力シャフト３３０に結合し、したがって電気モータ３１４による親ねじ３２４の軸方向の運動が、ピストン３３３を、チャンバ３３５内で軸方向に動かし、出力シャフト３３０およびクランク・アーム３３１を関節可動域で動かす。以前の実施例と共に、前に述べられ使用された他の構成部品も同様にクランプ３１０と共に利用できクランプ３１０で使用される。本発明のこのバージョンでは、電気クランプ３１０の制御回路３６８は、ハウジング３１２の上部部分に位置する。
【００３２】
次に、図１２および１３を参照すると、本発明の第４実施例が、電気クランプ４１０として示されている。クランプ４１０は、ハウジング４１２および軸に対して回転可能である駆動シャフト４１７を備える電気モータ４１４を含めて、以前の実施例の構成部品および特徴の多くを使用する。図示された実施例では、モータ４１４は、ハウジング４１２の外部に取り付けられ、駆動シャフト４１７が、ハウジング４１２内に突き出している。らせん継手４１５が駆動シャフト４１７に取り付けられ、ボール・ナット・ハブ（図示せず）と結合する。ボールねじ４２４は、ボール・ナット・ハブを経由して軸方向に延び、したがってボール・ナット・ハブの回転によってボールねじ４２４が軸方向に前進また後退される。ボールねじ４２４は、ハウジング４１２内に完全に納まる。ハウジング４１２は、駆動シャフト４１７と同軸のチャンバ４３５も含む。ピストン４３３は、チャンバ４３５内に位置し、ボールねじ４２４に結合して、その結果、電気モータ４１４によるボールねじ４２４の運動がチャンバ４３５内でピストン４３３を軸方向に動かす。
【００３３】
出力シャフト４３０も、ハウジング４１２に取り付けられている。出力シャフト４３０は、ピストン４３３に結合した共に動くリンク機構４２６および移動可能な要素（クランプ・アーム４３１）用の取付け部を備えており、取付け部は、移動可能な要素が少なくとも部分的にハウジング４１２から延び、クランプ・アーム４３１を締付位置と締付解除位置の間で動かすことを可能にする。前の実施例について上述したように、クランプ４１０はまた、ハウジング４１２の上部部分内に位置しモータ４１４を制御する制御回路４６８と、クランプ・アーム４３１の現在位置を示す信号を制御回路に提供するエンコーダなどのセンサ４３８を備えている。センサ４３８は、ギア４４４のセットを介して駆動シャフト４１７に結合し、制御回路に提供される信号は駆動シャフト４１７の回転位置を示す。クランプ４１０は、前に説明したものと同等の遠隔ペンダント（図示せず）をさらに含む。
【００３４】
本発明は、従来技術に勝る多くの利点を提供する。クランプを制御する電子回路を内部に収納することは、大きな利点である。２つのモータを並列に使用することは、業界寸法基準内に留まりながら、より強力な電気クランプを作製するための新しく有用な方法である。遠隔ペンダントで提供される遠隔制御は、通常電力が利用できないときに遠隔ペンダントによって供給された電力でクランプを駆動できるので、別の新規な利点である。リミット・スイッチではなくエンコーダを使用するので、より知的で、より簡単に修正できる制御が可能となる。サム・ホイールを使用して、クランプを手動で動かせることにより、固着または欠陥のある制御状態を迅速に改善することができる。締付および締付解除位置をプログラムできることは、新規で有用であり、また回復不可能な固着状態を感知したとき、クランプに停止するように命令するソフトウェアを使用できることも同様である。クランプは、プログラムされた締付および締付解除位置を自動学習することを可能にし、望むならば、使用者がこれらの位置を微調整することを可能にする。
【００３５】
本発明を、好ましい実施例および代替実施例に関して具体的に示し記載してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の形式および細部にさまざまな変更が加えられることを当分野の技術者なら理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】クランプが締付位置にある、本発明の一実施例に従って構成された電気クランプの側面図である。
【図２】クランプが締付解除位置にある、図１のクランプの側面図である。
【図３】図２の断面３−３に沿った断面図である。
【図４】カバーを外した図１のクランプの上面図である。
【図５】カバーをし、遠隔ペンダントを取り付けた図１のクランプの上面図である。
【図６】図１のクランプの端面図である。
【図７】図１のクランプで使用する電子回路の概略図である。
【図８】クランプが締付位置にある、本発明の第２実施例に従って構成された電気クランプの側面図である。
【図９】図８の電気クランプの駆動システムの部分等角投影図である。
【図１０】クランプが締付位置にある、本発明の第３実施例に従って構成された電気クランプの側面図である。
【図１１】クランプが締付解除位置にある図１０のクランプの側面図である。
【図１２】クランプが締付位置にある、本発明の第４実施例に従って構成されたパワー・クランプの側面図である。
【図１３】クランプが締付解除位置にある図１２のクランプの側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  電気クランプ
１２  ハウジング
１４  モータ
１６  モータ・ギア
１７  出力シャフト
１８  ボール・ナット・ギア
２０  ボール・ナット・ハブ
２２  ボール・ナット
２４  ボールねじ
２６  リンク
２８  リンク
３０  クランプ出力シャフト
３１  クランプ・アーム
３２  スレーブ・モータ
３３  出力シャフト
３７  ブレーキ
３８  エンコーダ
４０  スラスト軸受
４２  支持軸受
４４  保持リング
４６  止めカラー
４８  サム・ホイール
５０  アクセス・カバー
５２  クランプ・ボタン
５４  クランプ・ボタン
５６  リセス
５８  カバー・プレート
６２  ステータス・ライト
６４  ステータス・ライト
６６  表示ライト
６８  制御回路基板
７０  ウィンドウ
７２  制御ケーブル
７４  電力コンディショナ
７６  ＣＰＵ
７８  押しボタン
７９  押しボタン
８０  モータ駆動回路
８１  押しボタン
８２  イネーブル回路
８３  押しボタン
８４  電流モニタ
８５  押しボタン
８６  過電流回路
８８  遠隔ペンダント
９０  ライト
９１  遠隔ペンダント電源
９２  押しボタン
９３  コネクタ
９４  押しボタン
９６  押しボタン
９８  押しボタン
１００  押しボタン
１０２  押しボタン
１０４  押しボタン
１０６  インターフェース
１０８  光学アイソレータ
２０１  ベルト駆動アセンブリ
２０７  駆動ベルト
２１０  クランプ
２１２  ハウジング
２１４  モータ
２１６  駆動スプロケット
２１７  駆動シャフト
２１８  中央スプロケット
２２０  ボール・ナット・ハブ
２２２  ボール・ナット
２２４  ボールねじ
２２６  リンク機構
２３０  出力シャフト
２３１  クランプ・アーム
２３２  モータ
２３３  駆動シャフト
２３４  駆動スプロケット
２３８  エンコーダ
３１０  電気クランプ
３１２  ハウジング
３１４  電気モータ
３２４  親ねじ
３２６  リンク機構
３３０  出力シャフト
３３１  クランク・アーム
３３３  ピストン
３３５  チャンバ
３６８  制御回路
４１０  電気クランプ
４１２  ハウジング
４１４  電気モータ
４１５  らせん継手
４１７  駆動シャフト
４２４  ボールねじ
４２６  リンク機構
４３０  出力シャフト
４３１  クランプ・アーム
４３３  ピストン
４３５  チャンバ
４３８  センサ
４４４  ギア
４６８  制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004255559.tif 000015
【外国語明細書】
2004255559000001.pdf