JP2016068235A - 挟持治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】可動自由度および固定剛性を向上させることが可能な挟持治具を提供する。
【解決手段】本発明にかかる挟持治具100は、ワークであるパネル部材102の第1面102aに垂直に接触する棒状の第1挟持体110と、ワークの第2面102bに接触する球状の第2挟持体120と、それらを保持する保持部材140と、第2挟持体を支持する支持部材130とを備え、保持部材は、第1挿通孔142aを有し第1挟持体を第1挿通孔に挿通させることで第1挟持体を保持する第1保持部142と、第2挟持体をワークの反対側から保持し支持部材を挿通させつつ第2挟持体が挿通不能な第2挿通孔144aを有する第2保持部144と、第1保持部および第2保持部をワークを跨いで連結する第3保持部146とを有することを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】本発明にかかる挟持治具100は、ワークであるパネル部材102の第1面102aに垂直に接触する棒状の第1挟持体110と、ワークの第2面102bに接触する球状の第2挟持体120と、それらを保持する保持部材140と、第2挟持体を支持する支持部材130とを備え、保持部材は、第1挿通孔142aを有し第1挟持体を第1挿通孔に挿通させることで第1挟持体を保持する第1保持部142と、第2挟持体をワークの反対側から保持し支持部材を挿通させつつ第2挟持体が挿通不能な第2挿通孔144aを有する第2保持部144と、第1保持部および第2保持部をワークを跨いで連結する第3保持部146とを有することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、所定のワークを挟持する挟持治具に関するものである。
製品の生産工程では、パネル部材等のワークを冶具(クランプとも称される)に保持させた状態で、ワークへの部品の組み付けを行うことがある。例えば特許文献1では、クランプアームの先端とゲージとでワークを挟み、クランプアームの先端をゲージに押し付けることによりワークを保持している。
また挟持治具は、生産工程だけでなく試作品の形状測定時にも使われることがある。例えば車両の試作品の形状測定であれば、車体の骨格や部品等、測定のために固定する部材、すなわち測定対象は様々なものがある。このため、挟持治具には、高い可動自由度および固定剛性が求められる。
挟持治具の可動自由度を高める方法としては、2つのアームの連結箇所となる関節部に球体を用いる手法が知られている。厳密には挟持治具ではないが、例えば特許文献2にも球体を間接部に用いる多軸ネジが開示されている。このように関節部に球体を用いることにより、挟持治具は、球面座標(r,θ,φ)のうち、(θ,φ)において自由に可動することができるため、可動自由度を高めることが可能であった。
ここで、連結箇所に球体を用いる場合、球体を球殻で覆う必要がある。このとき、複数の方向からの荷重に耐えられるよう、球殻全体には高い剛性が求められるため、球殻の開口の大きさが制限される。すなわち、開口を大きくすれば可動自由度は高まるが、その分、球殻の剛性が低下する。このため、実際には開口をそこまで大きくすることができず、実質的には可動自由度にも制限が生じる。また球体が球殻内で可動するためには、それらの間に間隙が必要となるためガタつきが生じ、固定剛性が低下することも課題となっていた。
更に、連結箇所に球体を用いる場合、球体表面に棒状のアームを設け、そのアームの先端で対象物を接触固定することが一般的である。このため、球体の中心から固定点(接触点)までの距離が長くなり、固定が不安定になる傾向がある。また棒状のアームが球殻の開口と干渉することにより、可動自由度が低下してしまうことも課題となっていた。
本発明は、このような課題に鑑み、可動自由度および固定剛性の両方を向上させることが可能な挟持治具を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明にかかる挟持治具の代表的な構成は、所定のワークを挟持する挟持治具において、ワークの第1の面に垂直に接触する棒状の第1挟持体と、ワークの第1の面の裏側の第2の面に接触する球状の第2挟持体と、第1挟持体および第2挟持体を保持する保持部材と、第2挟持体を支持する支持部材とを備え、保持部材は、第1挿通孔を有し第1挟持体を第1挿通孔に挿通させることで第1挟持体を保持する第1保持部と、第2挟持体をワークの反対側から保持し支持部材を挿通させつつ第2挟持体が挿通不能な第2挿通孔を有する第2保持部と、第1保持部および第2保持部をワークを跨いで連結する第3保持部とを有し、第2挿通孔が第2挟持体と円弧状または円状に接触するまで第1挟持体が第2挟持体に接近することにより、第1挟持体と第2挟持体とによってワークが挟持されることを特徴とする。
上記構成によれば、球状の第2挟持体は、ワークに直接接触し、それを挟持および保持する。第2挟持体は支持部材に支持されているため高い固定剛性が得られる。また第2挟持体がワークに直接接触することにより、従来のように球体を球殻が覆っていたときのような間隙が存在しない。このため、従来のように関節部に球体を用いる場合に比して、固定剛性を高めることが可能となる。更に上記構成によれば、第2挟持体(球体)を覆う球殻が不要である。このため、球殻の剛性確保に伴う可動自由度の低下が生じることがない。したがって、本発明によれば、可動自由度および固定剛性の両方を向上させることが可能となる。
上記第2挿通孔は、第2保持部に形成された切欠きであるとよい。かかる構成によれば、第2挿通孔の切欠かれた部分において支持部材と第2保持部との干渉が起こらない。このため、第1挟持体および保持部材ひいては挟持治具の可動範囲を更に広げることが可能となる。また支持部材を第2挿通孔の切り欠かれた部分を通すことにより、第2挟持体を第2保持部すなわち保持部材から容易に取り外すことができるため、作業性を高めることができる。
上記第1挟持体の側面および第1挿通孔の内面にはネジ溝が形成されているとよい。これにより、第1挟持体を第1挿通孔に螺合することでそれらが固定される。したがって、第1挟持体の固定剛性を高めることができ、ひいてはワークの固定剛性の更なる向上を図ることが可能となる。また第1挟持体を螺合してワークに当接させることにより、第1挟持体の位置決めを容易に行うことができる。
当該挟持治具がワークを挟持した状態において、第1挟持体の第1保持部と平行な断面での中心、第1挟持体とワークとの接触点、第2挟持体とワークとの接触点、第2挟持体の中心、および第2挿通孔の中心とが同一直線状に位置するとよい。これにより、第1挟持体および第2挟持体による固定力を被挟持体に最も効率的に負荷することができる。換言すれば、第1挟持体および第2挟持体からの固定力の分散を最大限に抑制することができる。したがって、挟持治具による固定剛性をより高めることが可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、本実施形態にかかる挟持治具100の使用現場を例示する図である。図1では、車両の組立工程において本実施形態の挟持治具100を用いる場合を例示している。ただし、これに限定するものではなく、本実施形態の挟持治具100は、車両以外の製品の組立工程に用いることもできるし、組立工程以外の工程、例えば検査工程等における試験体の挟持にも用いることができる。
図1に示すように、本実施形態では、挟持治具100は、所定のワークとして車両のパネル部材102を挟持する。ワークは、本実施形態におけるパネル部材102のように、後述する第1挟持体110および第2挟持体120が接触する面が平坦であること、すなわち板状またはブロック状であることが好ましい。
図2および図3は、本実施形態の挟持治具100を示す図である。図2に示すように、挟持治具100は、ワーク(図2では図示していない)を挟持する第1挟持体110および第2挟持体120を備える。挟持治具100はまた、保持部材140を備え、これは図2に示すように、第1挟持体110および第2挟持体120を保持する部材である。図3(a)は、第1挟持体110および第2挟持体120を保持部材140から取り外した状態を図示していて、図3(b)は図3(a)の保持部材140を異なる角度から観察した状態を図示している。図3(a)に示すように第1挟持体110は棒状の部材であり、第2挟持体120は球状の部材である。
図4は、挟持治具100がパネル部材102を挟持した状態を模式的に示した図である。図4(a)および(b)はそれぞれ、挟持治具100がパネル部材102を挟持する前後の状態を示している。棒状の第1挟持体110は、図4(b)に示すように、パネル部材102を挟持する際に、パネル部材102の第1の面(以下、第1面102aと称する)に垂直に接触する。また本実施形態では、第1挟持体110の頂部に把持部112を設けている。これにより、第1挟持体110の操作を良好に行うことが可能となる。
図4(a)および(b)に示すように、本実施形態では、第1挟持体110の先端(102への接触端)、すなわち第1挟持体110のパネル部材102と接触する面を、円Cの円弧の一部となる円弧状としている。これにより、円弧状の中心がパネル部材102に接触する接触点P1となり、パネル部材102を良好に挟持することが可能となる。ただし、かかる構成は例示にすぎず、第1挟持体110の先端は、平坦であってもよいし、針状であってもよく、他の形状を除外するものではない。
図4(b)に示すように、球状の第2挟持体120は、パネル部材102を挟持する際に、パネル部材102の第1面102aの裏側の第2の面(以下、第2面102bと称する)に接触する。図3(a)に示すように、挟持治具100はさらに支持部材130を備えていて、この支持部材130が台座104(図1(a)参照)に取り付けられることにより、第2挟持体120は支持部材130を介して台座104に支持される。
本実施形態のように球状の第2挟持体120がパネル部材102を直接挟持することにより、従来関節部に球体を用いていた場合の球殻との間の間隙が存在しない。したがって、従来のように関節部に球体を用いる場合に比して、高い固定剛性を得ることができる。また第2挟持体(球体)を覆う球殻が不要であることにより、球殻の剛性確保に伴う可動自由度の低下が生じることがない。したがって、上記構成によれば可動自由度および固定剛性の両方を向上させることが可能となる。
保持部材140は、既に述べたように第1挟持体110および第2挟持体120を保持する部材であり、第1保持部142、第2保持部144、およびパネル部材102を跨いでそれらを連結する第3保持部146を有する。すなわち本実施形態の保持部材140は、図3(b)に示すように、第1保持部142、第2保持部144および第3保持部146からなるコの字形状を有する。なお、本実施形態では、第1保持部142と第3保持部146の連続箇所、および第2保持部144と第3保持部146との連続箇所が屈曲しているため、保持部材140はコの字形状であるが、それらの連続箇所を湾曲させることにより保持部材140をU字形状としてもよい。
第1保持部142は、第1挿通孔142aを有し、この第1挿通孔142aに第1挟持体110を挿通させることで第1挟持体110を保持する。図3(a)および(b)に示すように、本実施形態では、第1挿通孔142aの内面にネジ溝を形成している。一方、図3(a)に示すように、上述した第1挟持体110の側面にもネジ溝を形成している。これにより、把持部112を回転させながら第1挟持体110を第1挿通孔142aに螺合することでそれらが固定され、第1挟持体110において高い固定剛性が得られる。したがって、挟持治具100においてパネル部材102の固定剛性を高めることが可能となる。
また上記構成によれば、第1挟持体110を第1挿通孔142aに螺合していくと、パネル部材102に当接した時点で第1挟持体110が位置決めされる。したがって、第1挟持体110の位置決めが容易であり、パネル部材102を確実に挟持できたか否かを適切に判断することが可能である。
第2保持部144は、第2挿通孔144aを有し、この第2挿通孔144aに支持部材130が挿通されることで、第2挟持体120をパネル部材102の反対側から保持する。第2挿通孔144aは、支持部材130を挿通可能であるが、第2挟持体120を挿通不能である。すなわち、第2挿通孔144aの幅は、支持部材130の径より大きく、第2挟持体120の径より小さい。これにより、第2挿通孔144aからの第2挟持体120の脱落を防ぐことができる。
本実施形態の挟持治具100によってパネル部材を挟持する際には、まず図1に示すように、第1挟持体110および第2挟持体120を保持部材140に保持させる。そして、図4(a)に示すように、保持部材140の内部空間において、第1挟持体110と第2挟持体120との間にパネル部材102を配置する。パネル部材102を配置したら、図4(a)の第1挟持体110を、把持部112(図3(a)参照)を回転させて第1挿通孔142aに螺合し、第2挿通孔144aが第2挟持体120と接触するまで第1挟持体110を第2挟持体120に接近させる。これにより、図4(b)に示すように、第1挟持体110および第2挟持体120によってパネル部材102が挟持される。
図5は、挟持治具100における第1挟持体110および保持部材140の可動範囲を説明する図である。図5(a)〜図5(f)では、第1挟持体110の中心軸を線分L1とし、第2挟持体120の中心を通過する線分(支持部材130の中心軸)を線分L2としている。なお、図5(a)〜図5(f)ではパネル部材102の図示を省略している。
図5(a)では、線分L1と線分L2とがなす角は−30°であり、第1挟持体110および保持部材140は、第2挟持体120および支持部材130に対して、保持部材140のコの字の開口側に30°傾斜している。図5(b)では、線分L1と線分L2とがなす角は0°であり、第1挟持体110と支持部材130は同一直線上に位置し、パネル部材102(図1参照)は水平に固定される。図5(c)では、線分L1と線分L2とがなす角は30°であり、第1挟持体110および保持部材140は、第2挟持体120および支持部材130に対して、保持部材140の第3保持部146側に30°傾斜している。
図5(d)では、線分L1と線分L2とがなす角は60°であり、第1挟持体110および保持部材140は、第2挟持体120および支持部材130に対して、保持部材140の第3保持部146側に60°傾斜している。図5(e)では、線分L1と線分L2とがなす角は90°であり、パネル部材102(図1参照)は垂直に固定される。図5(f)では、線分L1と線分L2とがなす角は120°であり、第1挟持体110および保持部材140は、第2挟持体120および支持部材130に対して、保持部材140の第3保持部146側に120°傾斜している。
本実施形態の挟持治具100によれば、球状の第2挟持体120の球面は、求心性(保持性)を有し、保持部材140の反力を受ける接触面として利用される。そして、第2挟持体120が球状であることにより、その表面の全ての領域をパネル部材102との接触点として利用することができる。これらにより、図5(a)〜図5(f)に示すように、可動自由度を飛躍的に高めることが可能となる。
特に本実施形態では、第2挿通孔144aは、図3に示すように、第2保持部144に形成された切欠きである。本願に言う「切欠き」とは、孔が形成される部材の縁を湾状に切り欠いたものを言い、その周囲が閉曲線ではなく開曲線になっているものを意味する。例えば第2挿通孔144aは切欠きだが、第1挿通孔142aは切欠きではない。
具体的に本実施形態では、第2挿通孔144aを、θ1の角度分を切り欠いた切欠きとしている。換言すれば、第2挿通孔144aと第2挟持体120は、θ2の角度分、円弧状に接触する。このように第2挿通孔144aを切欠き状にすることにより、第2挿通孔144aの切欠かれた部分では支持部材130と第2保持部144との干渉が生じない。したがって、第1挟持体110および保持部材140ひいては挟持治具100の可動範囲を飛躍的に広げることが可能となる。
また上記構成によれば、第2挿通孔144aの切欠かれた箇所に支持部材130を通すことにより、第2挟持体120を第2保持部144すなわち保持部材140から容易に取り外すことができる。これにより、パネル部材102の形状に応じて保持部材140を簡単に交換することが可能となり、作業性の向上が図られる。また例えば保持部材140に第2挟持体120を保持させた状態ではパネル部材102を配置しづらい場合でも、パネル部材102を第2挟持体120の近傍に配置した後に保持部材140を取り付けることも可能である。
上述した第2挿通孔144aの切欠きの角度であるθ1としては、例えば90°を例示することができる。この場合、第2挿通孔144aが第2挟持体120と接触する円弧の角度は270°となる。ただし、この値は例示にすぎず、これに限定するものではない。θ1は180°未満であれば、第2挿通孔144aと第2挟持体120とが接触することによる固定力を十分に得ることが可能である。すなわち、θ1が小さいほどθ2は大きくなるため高い固定力を得ることができ、θ1が大きくなるほど可動自由度を高めることができる。したがって、θ1は、求める固定力および可動自由度に応じて適宜設定することが可能である。
更に本実施形態では、図3(b)に示すように、第2保持部144には、第2挟持体120を接触する面とは反対側の面の第2挿通孔144aの周囲に、第2挿通孔144aよりも幅広の段部144bを設けている。これにより、第2保持部144と支持部材130との干渉をより低減できるため、第1挟持体110および保持部材140ひいては挟持治具100の可動自由度を更に高めることが可能となる。
なお、本実施形態では、第2挿通孔144aが切欠き状になっている構成を例示したが、これに限定するものではなく、第2挿通孔144aは丸穴状であってもよい。この場合、パネル部材102を挟持する際、第2挿通孔144aは第2挟持体120に円状に接触することは言う間でもない。また本実施形態では、第2保持部144には1つの第2挿通孔144aしか形成されていないが、これに限定されず、第2保持部144に2以上の第2挿通孔144aを設ける構成としてもよい。
ここで本実施形態では、球状の第2挟持体120の球面の全域を第2保持部144において保持することができるため、図5(a)〜図5(f)に示すように第1挟持体110および保持部材140は広い範囲で可動可能であるが、最も好ましくは、図5(b)に示すように、L1とL2とが同一直線上に位置する状態でパネル部材102を挟持することが好ましい。すなわち、図4(b)に示すように、挟持治具がパネル部材102を挟持した状態において、第1挟持体110の第1保持部142と平行な断面での中心O1、第1挟持体110とパネル部材102との接触点P1、第2挟持体120とパネル部材102との接触点P2、第2挟持体120の中心O2、および第2挿通孔144aの中心O3とが同一直線状に位置することが好ましい。
図4(b)および図5(b)に示す状態でパネル部材102を挟持することにより、第1挟持体110および第2挟持体120からの固定力の分散を最大限に抑制することができる。したがって、第1挟持体110および第2挟持体120による固定力をパネル部材102に最も効率的に負荷し、挟持治具100による固定剛性を最大限に発揮することが可能となる。
図6は、保持部材140の他の例を示す図である。上記説明した実施形態では、第1保持部142および第2保持部144は、第3保持部146の上下の縁それぞれからL字状に延びる形状を有していたが、この形状は例示にすぎず、これに限定するものではない。図6(a)の保持部材140aでは、第1保持部142は、第3保持部146の一方の縁から直線状に延びている。図6(c)の保持部材140cでは、第1保持部142を第3保持部146の一方の縁から面状に延ばし、その中間部分に切欠きを設けている。このように第1保持部142はL字形状以外の形状であってよく、第2保持部144においても同様である。このように保持部材140の形状を変化させることにより、更に多くの形状のパネル部材102に対応することが可能となる。
また図6(b)の保持部材140bでは、第1保持部142と第2保持部144との位置を図2(a)に示す保持部材140とは逆転させている。図6(d)の保持部材140dでは、第1保持部142および第2保持部144のL字形状を、図2(a)に示す保持部材140とは逆向きとしている。このような形状によっても上述した保持部材140と同様の効果を得ることが可能である。
なお、上記説明した実施形態では、図2(a)に示すように、第2保持部144および第3保持部146が板状である構成を例示したが、これに限定するものではない。第3保持部146は、第1保持部142および第2保持部144を連結可能であれば棒状であってもよいし、第2保持部144においても、第2挿通孔144aを形成することが可能な太さであれば棒状であってもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、所定のワークを挟持する挟持治具に利用することができる。
L1…線分、L2…線分、100…挟持治具、102…パネル部材、102a…第1面、102b…第2面、104…台座、110…第1挟持体、112…把持部、120…第2挟持体、130…支持部材、140…保持部材、140a…保持部材、140b…保持部材、140c…保持部材、140d…保持部材、142…第1保持部、142a…第1挿通孔、144…第2保持部、144a…第2挿通孔、144b…段部、146…第3保持部
Claims (4)
- 所定のワークを挟持する挟持治具において、
前記ワークの第1の面に垂直に接触する棒状の第1挟持体と、
前記ワークの第1の面の裏側の第2の面に接触する球状の第2挟持体と、
前記第1挟持体および第2挟持体を保持する保持部材と、
前記第2挟持体を支持する支持部材とを備え、
前記保持部材は、
第1挿通孔を有し前記第1挟持体を該第1挿通孔に挿通させることで該第1挟持体を保持する第1保持部と、
前記第2挟持体を前記ワークの反対側から保持し前記支持部材を挿通させつつ該第2挟持体が挿通不能な第2挿通孔を有する第2保持部と、
前記第1保持部および第2保持部を前記ワークを跨いで連結する第3保持部とを有し、
前記第2挿通孔が前記第2挟持体と円弧状または円状に接触するまで前記第1挟持体が前記第2挟持体に接近することにより、該第1挟持体と該第2挟持体とによって該ワークが挟持されることを特徴とする挟持治具。 - 前記第2挿通孔は、前記第2保持部に形成された切欠きであることを特徴とする請求項1に記載の挟持治具。
- 前記第1挟持体の側面および前記第1挿通孔の内面にはネジ溝が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の挟持治具。
- 当該挟持治具が前記ワークを挟持した状態において、
前記第1挟持体の前記第1保持部と平行な断面での中心、該第1挟持体と前記ワークとの接触点、前記第2挟持体と該ワークとの接触点、該第2挟持体の中心、および前記第2挿通孔の中心とが同一直線状に位置することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の挟持治具。
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JP (1) | JP2016068235A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020051462A (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | トヨタ紡織株式会社 | 検査治具 |
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2014
- 2014-10-01 JP JP2014202937A patent/JP2016068235A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020051462A (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | トヨタ紡織株式会社 | 検査治具 |
JP7074002B2 (ja) | 2018-09-25 | 2022-05-24 | トヨタ紡織株式会社 | 検査治具 |
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