JP3053769B2

JP3053769B2 - クランプ装置

Info

Publication number: JP3053769B2
Application number: JP8191441A
Authority: JP
Inventors: 健治山野
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2016-07-01
Also published as: JPH1015765A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータの回転
力（トルク）をねじ機構を含む駆動系を介してクランプ
部材の軸方向運動に変換してワークのクランプ及びクラ
ンプ解除を行うクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、こ
の種のクランプ装置としては、例えば特公昭４９ー１８
８６号公報にに開示された運動変換装置が知られてい
る。この運動変換装置は、図３に示すように、ハウジン
グ１内に、その軸線方向に移動可能かつ回転不能に支持
された負荷支持筒１ａを設けている。この負荷支持筒１
ａを微速度で駆動するには、ハウジング１の外側に取り
付けた電動モータ２のハウジング１内に突出した出力軸
２ａに固着されるピニオンギア２ｂと、出力軸２ａに遊
嵌されるピニオンギア２ｃとを、それらの間に設けられ
たクラッチ２ｄによって連結した状態で電動モータ２を
駆動することにより行われる。電動モータ２の駆動によ
り、ピニオンギア２ｂに噛合されたギア１ｅにて、負荷
支持筒１ａに対してナット１ｂを介して連結される送り
ねじ１ｃが回転駆動される。また、ピニオンギア２ｃに
噛合されたギア１ｆにて、ハウジング１に対して回転可
能に支持され、ナット１ｂを回転不能かつ中心軸先端方
向に移動可能に保持する筒体１ｄが回転駆動される。こ
のとき、両ピニオンギア２ｂ，２ｃの歯数がわずかに異
なっているため、送りねじ１ｃの回転速度とナット１ｂ
の回転速度とが少し異なることになる。そのため、ナッ
ト１ｂ及びこれに連動する負荷支持筒１ａが、両回転速
度の差に応じた微速度で駆動され、その推力は、モータ
２の回転力に比例し、かつ速度の減速割合に逆比例して
増大する。

【０００３】また、負荷支持筒１ａを早送りするとき
は、クラッチ２ｄを外してピニオンギア２ｃを遊動さ
せ、ハウジング１内に設けられたブレーキ２ｅによりピ
ニオンギア２ｃを回動不能に固定した状態で電動モータ
２を駆動する。これにより、ナット１ｂの回転が規制さ
れた状態で、送りねじ１ｃが回転駆動されるため、負荷
支持筒１ａが送りねじ１ｃの回転速度に対応した速度で
早送りされる。

【０００４】しかし、この運転変換装置は、クランプ力
がモータの回転力及び減速比で定まる値しか得られな
い。また、この運転変換装置は、速度を切り替えるため
の構造が複雑で、かつ機構要素のギア、クラッチ、ブレ
ーキ等が高価である。そのため、運転変換装置は大型で
かつ重量も大になり、装置の取り扱いが煩雑になると共
に、価格も高価になるという問題がある。

【０００５】また、他のクランプ装置としては、例えば
図４に示すものが知られている。このクランプ装置は、
クランプ作動においては、電動モータ３の回転がタイミ
ングベルト３ａを介して推力受けボス４に伝達され、推
力受けボス４の回転がその一端に同軸的に結合された推
力シャフト５に伝達される。推力シャフト５は、外周面
に推力シャフトおねじ５ａが形成されており、推力シャ
フトおねじ５ａには推力ナット６が推力ナットめねじ６
ａにより螺合されている。これにより、推力シャフト５
の回転が、推力ナット６の前後進運動に変換され、推力
ナット６に同軸的に取り付けた推力ロッド７に伝えら
れ、推力ロッド７の先端に取り付けた結合金具７ａによ
りワークのクランプが行われる。

【０００６】また、推力受けボス４の一端外周には回転
エネルギ吸収用の皿ばね８が軸方向に設けられている。
そして、クランプが行われた後に、推力ロッド７の停止
による推力ナット６の運動が推力シャフト５及び推力受
けボス４の逆方向への移動に変換され、その変位により
皿ばね８が収縮する。そして、推力受けボス４の他端が
所定位置に達して皿ばね８の歪量が所望の値になると、
これが推力値検出スイッチ８ａにより検出され、それに
応じて無励磁作動型電磁ブレーキ（ＮＢブレーキ）９の
ブレーキ力が電動モータ３に加えられる。無励磁作動型
電磁ブレーキ９が保持状態になると、電動モータ３への
通電が停止される。そして、電動モータ３の停止後は、
皿ばね８の歪力により、推力ロッド７が押されて、ワー
クのクランプが継続して行われる。また、クランプ解除
作動においては、無励磁作動型電磁ブレーキ９のロック
を解除し、電動モータ３を逆転させることにより、クラ
ンプを解除させている。以上に説明したように、このク
ランプ装置は、構造が簡潔であるため、小型軽量でかつ
安価に提供される。

【０００７】しかし、このクランプ装置の場合、推力値
検出スイッチ８ａよる歪量の検出後、無励磁作動型電磁
ブレーキ９による電動モータ３の保持までに、マグネッ
トスイッチ機器や、ブレーキ自身の動作遅れのために３
０〜１００ｍｓｅｃ程度の時間がかかり、さらに実際に
は無励磁作動型電磁ブレーキ９が保持されたことの確認
信号は出力されないので、保持の時間をタイマ等で安全
をみて計測して制御するようにしているため、保持時間
が上記時間の２倍以上になる。そのため、電動モータ３
に過大な電流が流れ、電動モータ３の無駄な発熱が大き
くなるという問題がある。

【０００８】また、推力ロッド７が停止しクランプ状態
になったときに、電動モータ３は高速回転を行っている
ので、皿ばね８に電動モータ３及び駆動系の非常に大き
な回転運動エネルギが瞬時に貯えられることになる。そ
の結果、皿ばね８に回転運動エネルギが貯えられたこと
が推力値検出スイッチ８ａにより検出され、電動モータ
３に無励磁作動型電磁ブレーキ９のブレーキ力が加えら
れる。しかし、無励磁作動型電磁ブレーキ９が電動モー
タ３の保持状態に達する前に、皿ばね８の大きな逆方向
の戻し力が、電動モータ３の回転力に打ち勝って電動モ
ータ３を逆方向に回転させる。そのため、皿ばね８は、
貯えられた回転運動エネルギを有効に保持することがで
きず、結局皿ばね８に貯えられるエネルギは、電動モー
タ３の発生する始動回転力に相当する値程度にまで減少
してしまうという問題がある。

【０００９】これに対し、無励磁作動型電磁ブレーキ９
のブレーキ力を少し早く加えようとして、タイマを用い
て予測的に無励磁作動型電磁ブレーキ９を制御すること
も考えられる。しかし、回転運動エネルギが貯えられる
瞬間にタイミングを完全に合わせることは不可能で、タ
イミングが早すぎれば、電動モータ３の回転エネルギ
は、無励磁作動型電磁ブレーキ９のディスクに熱となっ
て吸収され、皿ばね８に移行して蓄積されることがな
く、遅すぎれば上記と全く同じになり、その結果、安定
した大きなクランプ力が得られない。本発明は、上記し
た問題を解決しようとするもので、簡潔な機構によりク
ランプ力を電動モータの始動回転力相当より格段に大き
くすることができるクランプ装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するために上記請求項１に係る発明の構成上の特
徴は、電動モータの回転力をねじ機構を含む駆動系を介
してクランプ部材の軸方向運動に変換し、かつクランプ
部材によるワークのクランプ開始後の電動モータの回転
力と電動モータ及び駆動系の回転運動エネルギをエネル
ギ蓄積手段に蓄積し、エネルギ蓄積手段に蓄積されたエ
ネルギを用いてクランプ部材により電動モータ停止後の
ワークのクランプを行うクランプ装置であって、同軸的
にかつ径方向に互いに重なり合った内輪と外輪とを有
し、内輪及び外輪の内の一方に電動モータの回転軸を固
定すると共に、内輪及び外輪の他方に無励磁作動型電磁
ブレーキを取り付け、電動モータによるクランプ駆動時
においては、内輪及び外輪の内の一方の回転が自由状態
にされると共に内輪及び外輪の他方が無励磁作動型電磁
ブレーキによりロックされ、電動モータによるクランプ
解除駆動時においては、無励磁作動型電磁ブレーキによ
る内輪及び外輪の他方のロックが解除される一方向回転
クラッチを設け、クランプ部材によりワークのクランプ
が開始された後、エネルギ蓄積手段に規定のエネルギが
蓄積された後に電動モータの通電を停止させるようにし
たことにある。

【００１１】上記のように請求項１に係る発明を構成し
たことにより、クランプ作動においては、電動モータの
回転によりクランプ部材がワークに接触してクランプ作
動を開始すると、その後に電動モータがオフにされる
が、電動モータの回転力及び電動モータの高速回転によ
り駆動系に保持された慣性力による回転運動エネルギ
は、エネルギ蓄積手段に貯えられる。無励磁作動型電磁
ブレーキは、クランプ作動前からロックがかかってお
り、ブレーキ動作の遅れによる問題はなく、電動モータ
の回転力及び電動モータの高速回転により駆動系に保持
された慣性力による回転運動エネルギは、逆回転のロス
なしにエネルギ蓄積手段に貯えられる。

【００１２】そのため、このエネルギ蓄積手段に貯えら
れたエネルギの大きさは、非常に大きなものであり、電
動モータの始動回転力による値に比べて１０倍程度にも
なる。必要な場合には、電動モータの回転軸に付加慣性
モーメントを追加すればわずかなコストでさらにエネル
ギ蓄積量を増大できる。そして、電動モータの通電停止
によっても、電動モータの回転軸は一方向回転クラッチ
の内輪または外輪に固定されており、一方向回転クラッ
チの他方が無励磁作動型電磁ブレーキによりロックされ
ているので、電動モータの逆転が防止されるため、エネ
ルギ蓄積手段に貯えられたエネルギは全量がクランプ力
として外部に作用する。そして、電動モータの停止後
に、エネルギ蓄積手段に貯えられたエネルギに基づいて
クランプ部材により強力なクランプ作動が行われる。

【００１３】一方、ワーククランプ解除駆動において
は、無励磁作動型電磁ブレーキによる一方向回転クラッ
チの内輪及び外輪の他方のロックが解除されることによ
り、電動モータの逆方向の回転が自由になる。そのた
め、電動モータが逆方向への駆動を開始することによ
り、直ちにワークのクランプ解除が行われる。その結
果、請求項１の発明によれば、クランプ装置のクランプ
力を電動モータの始動回転力より格段に大きくすること
ができる。さらに、電動モータを小さくできる等、クラ
ンプ装置を簡易な構成にすることができるので、装置の
製造コストを安価にすることができる。

【００１４】また、上記請求項２に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項１に記載のクランプ装置において、
エネルギ蓄積手段を弾性部材により構成したことにあ
る。上記のように請求項２に係る発明を構成したことに
より、クランプ部材がクランプ作動を開始し、電動モー
タの通電が停止された後、電動モータの回転力及び電動
モータの高速回転により駆動系に保持された慣性力によ
る回転運動エネルギが弾性部材に効率よく貯えられる。
その結果、請求項２の発明によれば、請求項１の発明の
効果に加えて、大きなクランプ力が確実に得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を用いて説明すると、図１は、同実施形態に係るクラ
ンプ装置を一部破断正面図により概略的に示したもので
ある。クランプ装置は、同軸的に配設された円筒形の第
１推力フレーム１１及び第１推力フレーム１１よりわず
かに外径の大きい第２の推力フレーム１２を設けてい
る。第１フレーム１１の前端には、筒状の前ブラケット
１３ａが嵌着されている。第１推力フレーム１１と第２
推力フレーム１２の間には、ドーナツ状の中間ブラケッ
ト１３ｂが設けられ、その両端に、第１推力フレーム１
１と第２推力フレーム１２を外嵌することにより、第１
推力フレーム１１と第２推力フレーム１２は連結されて
いる。第２推力フレーム１２の他端には筒状の後ブラケ
ット１３ｃが挿着固定されている。後ブラケット１３ｃ
の他端側には、一端が封止された筒状の後カバー１３ｄ
が外嵌により固定されている。

【００１６】後カバー１３ｄの外周面には、推力値リー
ドスイッチ１３ｄ1 が設けられている。推力値リードス
イッチ１３ｄ1 は、後述する推力値磁石４２の接近を検
出する磁気センサであり、間接的に皿ばねに駆動系のエ
ネルギが貯えられたことを検知するものである。ただ
し、磁気センサに限らず他の類似のセンサを用いてもよ
い。第１推力フレーム１１の軸線方向中間位置及び後端
近傍位置には、前及び後ストローク値検出スイッチ１１
ａ，１１ｂが設けられている。前及び後ストローク値検
出スイッチ１１ａ，１１ｂは、後述する推力ナット５２
の前進端位置及び後進端位置を検出する磁気センサであ
る。ただし、磁気センサに限らず光電センサ等の類似の
センサを用いてもよい。

【００１７】第２推力フレーム１２の他端近傍には、周
方向に長い平面視で四角形の連結開口部１２ａが形成さ
れている。連結開口部１２ａの第１推力フレーム１１側
には、軸線に対して直角方向に延びた円盤部１４ａが設
けられ、円盤部１４ａの外周部及び連結開口部１２ａの
他端側には連結開口部１２ａから延出されたリング状の
円筒部１４ｂが設けられている。円盤部１４ａには同心
位置に開口部１４ａ1が形成されている。円筒部１４ｂ
の開口側周縁には、同一径の円筒状で一端が封止された
ブレーキカバー１４ｃの開口端側が固着されており、前
記円盤部１４ａ及び円筒部１４ｂと共に円筒形のハウジ
ング１４を構成している。

【００１８】円盤部１４ａの外面側の開口部１４ａ1 の
周囲には、電動モータ２０がハウジング１４内に回転軸
２１を突出させて取り付けられている。電動モータ２０
としては、直流機が望ましいが、その他誘導機、同期機
等であってもよい。回転軸２１には、一端に同軸的に形
成された嵌合孔２２ａを有するブレーキシャフト２２が
外嵌されて固定されている。ブレーキシャフト２２は、
軸方向中間部に段差を設けており、嵌合孔２２ａ側であ
る大径部２２ｂと、反対側の小径部２２ｃとに分けられ
ている。大径部２２ｂには、駆動用スプロケット２３が
外嵌することにより固定されている。小径部２２ｃに
は、一方向回転クラッチ２４が、小径部２２ｃを内輪と
するように直接挿入されている。一方向回転クラッチ２
４は、大径部２２ｂとの間に設けたブレーキシャフト軸
受２５ａ及び小径部２２ｃの先端近傍に設けた止め輪２
５ｂにより小径部２２ｃに位置決めされている。

【００１９】一方向回転クラッチ２４の外輪部２４ｂ
は、円筒部１４ｂに支持された円筒形状の無励磁作動型
電磁ブレーキ２６のハブ２６ａに固定されている。無励
磁作動型電磁ブレーキ２６は、無通電で無励磁状態にあ
り、このときハブ２６ａとスプライン結合されているブ
レーキディスク２６ｂの両面のライニング２６ｃが、ア
マチュア２６ｄと固定側ディスク２６ｅによって強固に
挟持されており、一方向回転クラッチ２４の外輪部２４
ｂがロック状態にされる。また、無励磁作動型電磁ブレ
ーキ２６は、通電によりブレーキディスク２６ｂとライ
ニング２６ｃが、アマチュア２６ｄと固定ディスク２６
ｅから離されて、ハブ２６ａが無拘束状態にされ、一方
向回転クラッチ２４の外輪部２４ｂはロック解除状態に
される。

【００２０】そして、電動モータ２０がクランプ駆動時
においてクランプ方向に回転するとき、一方向回転クラ
ッチ２４は、外輪部２４ｂが無励磁作動型電磁ブレーキ
２６によってロックされているときに、小径部２２ｃ
が、外輪側２４ｂにより拘束されずクランプ方向に回転
できるように配置されている。したがって、小径部２２
ｃは、電動モータ２０のクランプ駆動と反対方向の回転
に対しては、外輪部２４ｂによりロックされるようにな
っている。

【００２１】第２推力フレーム１２は、一端から他端に
かけて順次３段部１２ｂ〜１２ｄに形成されている。第
１段部１２ｂには、一端側から順に第１推力受け軸受３
１及び皿ばね３２が内壁面に接触して同軸的に配設され
ている。第１推力受け軸受３１の外輪及び皿ばね３２
は、皿ばね３２がわずかに収縮した状態で、第２推力受
け軸受３３の外輪に押し付けられており、第１推力受け
軸受３１側にて内壁面に取り付けられた止め輪１２ｂ1
により位置決めと推力受けが行われている。第２段部１
２ｃには、第２推力受け軸受３３が第２段部１２ｃより
わずかに縮径された第３段部１２ｄとの境界に押し付け
られ位置決めと推力受けが行われかつ第２段部１２ｃの
内周面に接触して同軸的に配設されている。第１推力受
け軸受３１及び第２推力受け軸受３３の外輪と第２推力
フレーム１２の嵌め合いはゆるく、軸線方向にスムーズ
に移動できる。第３段部１２ｄは、連結開口部１２ａ位
置から後端に至る部分１２ｄ1 が大きく拡径されてお
り、上記後ブラケット１３ｃが挿着されている。また、
連結開口部１２ａから第２段部１２ｃ方向の中間に至る
部分はわずかに拡径された段部１２ｄ2 になっている。

【００２２】第３段部１２ｄには、連結開口部１２ａを
中心として、被駆動用スプロケット３４が配設されてい
る。被駆動用スプロケット３４は、軸方向の中央にベル
ト装着部３４ａを設け、両端が一対の凹部３４ｂになっ
ている。両凹部３４ｂには、一対のスプロケット軸受３
４ｂ1 が巻装されており、被駆動用スプロケット３４は
スプロケット軸受３４ｂ1 を介して段部１２ｄ2 及び後
ブラケット１３ｃに回転自在に挿着されている。被駆動
用スプロケット３４は、内周面に軸方向に延びた複数の
スプライン溝３４ａ1 を設けている。そして、被駆動用
スプロケット３４には、上記駆動用スプロケット２３と
の間を連結するタイミングベルト３５が巻装されてい
る。後ブラケット１３ｃの内壁面には、ラジアル軸受３
６が同軸的に挿着されており、後ブラケット１３ｃの後
端のフランジ部１３ｃ1 と止め輪１３ｃ2 とに挟まれて
位置決めされている。

【００２３】第２推力フレーム１２から後カバー１３ｄ
にかけての軸心位置には、推力受けボス４１が配設され
ている。推力受けボス４１は、薄肉の円筒形状で、上記
位置決めされた被駆動用スプロケット３４のスプライン
溝３４ａ1 との対応位置に線状のスプライン凸部４１ａ
を設けている。推力受けボス４１は、スプライン凸部４
１ａをスプライン溝３４ａ1 に嵌合することにより、軸
方向に移動可能にかつ径方向に移動不能に被駆動用スプ
ロケット３４に係合している。また、推力受けボス４１
は、第２推力受け軸受３３及びラジアル軸受３６の内周
面に接触しかつ軸線方向に摺動可能な状態で支持されて
いる。また、推力受けボス４１は、第１推力フレーム１
１側の端部に、第１推力受け軸受３１に係合する止め輪
４１ｂを設けており、軸方向中間位置に第２推力受け軸
受３３に係合する止め輪４１ｃを設け、両止め輪により
位置決め及び推力受けを行っている。推力受けボス４１
の後端側には、円環形状の推力値磁石４２が外嵌されて
いる。

【００２４】推力受けボス４１の第１推力フレーム１１
側の端部の内周には、軸心位置に設けた丸棒形状の推力
シャフト５１の一端側が結合固定されている。推力シャ
フト５１は、他端側が第１推力フレーム１１内に向けて
延び、その外周面に推力シャフトおねじ部５１ａを有し
ている。推力シャフト５１の外周には円筒形の推力ナッ
ト５２が推力ナットめねじ部５２ａにより螺合されてい
る。推力ナット５２は、軸線方向略中間の外周位置に鍔
部５２ｂを設けている。鍔部５２ｂの第２推力フレーム
１２側には、推力ナット５２の位置を検出するために用
いられるストローク値磁石５２ｃが取り付けられてい
る。推力ナット５２の鍔部５２ｂに対して前方側には、
筒状のスライドメタル５３が設けられている。スライド
メタル５３は、内壁が推力ナット５２の外径と同一にな
っており、一端のみが軸心方向に延びたフランジ部５３
ａになっている。スライドメタル５３は、外周側が、第
１推力フレーム１１に摺動可能に接触しており、推力ナ
ット５２に外嵌されて、リング状の押え板５３ｂを介し
てねじ５３ｃにより鍔部５２ｂに固定されている。

【００２５】スライドメタル５３のフランジ部５３ａに
は薄肉の管状の推力ロッド５４が同軸的に当接され、上
記押え板５３ｂにより圧着されている。推力ロッド５４
は、先端が第１推力フレーム１１の外側に突出してお
り、前ブラケット１３ａの中央内周にはめ込まれたリン
グ状のメタル軸受５８を介して前ブラケット１３ａに同
軸的に支持されている。前ブラケット１３ａの先端内周
にはダストシール５５が挿着されている。推力ロッド５
４の先端は、結合金具５６により封着されており、結合
金具５６には、外部結合用ねじ５６ａが設けられてい
る。外部結合用ねじ５６ａが外部クランプ機構と結合さ
れることにより、推力ロッド５４の回転が止められて、
電動モータ２０の回転が、推力ロッド５４の軸線方向へ
の直線運動に変換されるようになっている。

【００２６】つぎに、以上のように構成した実施形態の
動作について説明する。まず、クランプ動作を行う場
合、無励磁作動型電磁ブレーキ２６はロックした状態の
ままで、電動モータ２０をオンさせることにより、回転
軸２１は一方向回転クラッチ２４により拘束されていな
いので、高速回転を開始し、回転が駆動用スプロケット
２３、タイミングベルト３５を介して被駆動用スプロケ
ット３４に伝達される。被駆動用スプロケット３４の回
転により、推力受けボス４１及びこれに一体的に固定さ
れた推力シャフト５１が回転する。推力シャフト５１の
回転が、推力ナット５２に伝達され、推力ナット５２に
一体的に固定された推力ロッド５４が前進を開始する。
そして、推力ロッド５４に取り付けられた結合金具５６
を介し外部クランプ機構を動作させる。ワーク（図示し
ない）がクランプされると、推力ナット５２と共に移動
するストローク値磁石５２ｃが、前ストローク値リード
スイッチ１１ａを作動させ、クランプ位置完了信号を発
信する。

【００２７】電動モータ２０は、推力ロッド５４の停止
後も、通電が続けられ、電動モータ２０の回転力と慣性
力によりしばらくは高速で回転し続ける。推力ロッド５
４は、停止したままなので、電動モータ２０の回転によ
り、推力受けボス４１及び推力シャフト５１が回転しな
がら、被駆動用スプロケット３４との係合部分を滑って
後退する。このとき、第１推力受け軸受３１の外輪は軸
線方向に摺動して皿ばね３２を圧縮する。皿ばね３２は
第３段部１２ｄに押し付けられて収縮し、皿ばね３２に
電動モータ２０の回転力及び推力受けボス４１、推力シ
ャフト５１等の駆動系の慣性力による回転運動エネルギ
が貯えられる。この皿ばね３２への回転運動エネルギの
蓄積は、推力値検出スイッチ１３ｄ1 によって検出さ
れ、推力値完了信号が発信される。先に発信されたクラ
ンプ位置完了と推力値完了の２信号がアンド条件で満た
されると、電動モータ２０はオフされる。このとき、電
動モータ２０は、一方向回転クラッチ２４により、クラ
ンプ方向の逆方向への回転が阻止されているので、皿ば
ね３２に貯えられたエネルギが、電動モータ２０の逆転
により放出されることが無い。

【００２８】そのため、電動モータ２０の高速回転によ
る駆動系の慣性力によりエネルギは効率よく皿ばね３２
に貯えられる。この皿ばね３２に蓄積されたエネルギに
より、電動モータ２０停止後に、推力ロッド５４が押さ
れて、ワークのクランプが行われる。皿ばね３２に貯え
られたエネルギによる推力ロッド５４の押圧力は、電動
モータ２０の始動回転力による場合の１０倍程度の大き
さにすることも可能であり、クランプが非常に強力に行
われる。また、始動回転力の小さい小型電動モータを用
いても、大きなクランプ力が得られる。

【００２９】なお、皿ばね３２の反力が、無励磁作動型
電磁ブレーキ２６の保持力を上回った時は、無励磁作動
型電磁ブレーキ２６のハブ２６ａが逆回転させられ、皿
ばね３２に貯えられたエネルギの一部が放出される。た
だし、この皿ばね３２に貯えられたエネルギの放出によ
り、不必要なクランプ力は、無励磁作動型電磁ブレーキ
２６のブレーキハブ面で摩擦熱となって放出されるた
め、電動モータ２０の回転軸２１、ブレーキシャフト２
２、推力ロッド５４等に過大な力が加わることが防止さ
れる。そのため、クランプ装置に外部から異常な力が加
わるように場合にも、過大な力が熱となって放出される
ので、回転軸２１等が保護され、クランプ装置の信頼性
が高められると共にクランプ装置を長寿命にすることも
できる。この場合、無励磁作動型電磁ブレーキ２６の保
持力を選択することにより、無励磁作動型電磁ブレーキ
２６の最大クランプ力を規制できるので、過大応力の大
きさに対応することができる。

【００３０】つぎに、クランプ解除動作を行う場合、ま
ず無励磁作動型電磁ブレーキ２６に通電して、ブレーキ
ディスク２６ｂ、ライニング２６ｃをアマチュア２６ｄ
と固定側ディスク２６ｅから離すことにより、一方向回
転クラッチ２４の外輪部２４ｂのロック状態を解除す
る。その後、電動モータ２０に通電して、クランプ動作
とは逆方向に回転させる。これにより、推力ロッド５４
は、後退を開始し、ワークのクランプ状態が解除され
る。推力ロッド５４が後退し、後ストローク値検出スイ
ッチ１１ｂがストローク値磁石５２ｃを検出すると、電
動モータ２０の通電が停止され、無励磁作動型電磁ブレ
ーキ２６の通電も停止される。なお、この状態では、電
動モータ２０のクランプ動作方向への動きは、無拘束状
態であるが、電動モータ２０として直流機を用いれば、
ブラシ摩擦抵抗によりクランプ動作方向の動きは抑制さ
れる。直流機以外の電動モータを用いる場合や外部クラ
ンプ機構の重量が大きく自重でクランプ動作方向に落下
する場合には、クランプ解除時の回転軸に遊び防止用と
して、無励磁作動型電磁ブレーキを用いることもでき
る。

【００３１】つぎに、上記実施形態の変形例について図
２により説明する。上記実施形態においては、推力受け
ボスに取り付けられて外周におねじの形成された推力シ
ャフトの回転を、めねじを設けた推力ナットの運動に変
換し、推力ナットに一体で設けられた推力ロッドにより
クランプが行われるようになっている。これに対し、変
形例においては、図２に示すように、推力受けボス６１
に直接取り付けられた内周に推力ナットめねじ部６２ａ
を設けた推力ナット６２の回転を、推力シャフト６３の
外周に設けた推力シャフトおねじ部６３ａを介して推力
シャフト６３の軸線方向の移動に変換し、クランプを行
うようにしたものである。

【００３２】以上のように構成した変形例においても、
上記実施形態に示したクランプ装置と同様のクランプ効
果が得られる。また、推力シャフト６３、推力ナット６
２、推力受けボス６１を含む推力フレーム６４の径が大
きくなり、実施形態のクランプ装置に比べて構造的にや
や強度が劣るが、推力伝達構造が簡略化される。

【００３３】なお、上記実施形態においては、一方向回
転クラッチの内輪側に電動モータの回転軸を固定してい
るが、その代わりに、一方向回転クラッチの外輪側に電
動モータの回転軸を固定し、内輪側を無励磁作動型電磁
ブレーキによりロックし、電動モータのクランプ駆動時
に、外輪側がフリーになるようにしてもよい。

【００３４】また、電動モータの回転を推力受けボスに
伝達する手段として、タイミングベルトを用いている
が、その他、伝導器、チェーン、ギヤを用いることもで
きる。さらに、電動モータと推力受けボスとは同軸位置
に配置して伝導器をなくすることもできる。

【００３５】さらに、上記実施形態においては、電動モ
ータの回転を、推力ロッドの拘束により直線方向の前後
進に変換し、クランプ及びクランプ解除を行うようにし
ているが、推力ロッドの先端に減速ギア等を設けること
により、推力ロッドの回転を利用してクランプを行うよ
うにしてもよい。

【００３６】なお、上記実施形態においては、電動モー
タの回転エネルギ等を蓄積する手段として皿ばねを用い
ているが、その他、コイルばね、ゴム、樹脂等の弾性体
を用いることもできる。また、皿ばね等の代わりに、エ
ネルギ蓄積手段として駆動系の歪例えばベルトの伸び、
ハブ、ロッド、シャフト等のねじれ、たわみ等を用いる
ことができる。

【００３７】また、皿ばねに蓄積するエネルギをさらに
増大させたいときには、電導モータの回転軸にフライホ
イール等を取り付けて慣性モーメントを高くするように
すればよい。なお、クランプ装置の具体的形状等につい
ては上記実施形態に限るものではなく、目的用途等に応
じて適宜変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るクランプ装置を
概略的に示す一部破断正面図である。

【図２】変形例であるクランプ装置を概略的に示す一部
破段正面図である。

【図３】従来例であるクランプ装置を概略的に示す一部
破断正面図である。

【図４】他の従来例であるクランプ装置を概略的に示す
一部破断正面図である。

【符号の説明】

１１…第１推力フレーム、１１ａ，１１ｂ…前及び後ス
トローク値検出スイッチ、１２…第２推力フレーム、１
２ａ…連結開口部、１３ａ…前ブラケット、１３ｂ…中
間ブラケット、１３ｃ…後ブラケット、１３ｄ…後カバ
ー、１４…ハウジング、１４ａ1 …開口部、２０…電動
モータ、２１…回転軸、２２…ブレーキシャフト、２２
ｃ…小径部、２３…駆動用スプロケット、２４…一方向
回転クラッチ、２４ｂ…外輪部、２６…無励磁作動型電
磁ブレーキ（ＮＢブレーキ）、３１…第１推力受け軸
受、３２…皿ばね、３３…第２推力受け軸受、３４…被
駆動用スプロケット、３４ａ1 …スプライン溝、３５…
タイミングベルト、４１…推力受けボス、５１…推力シ
ャフト、５１ａ…推力シャフトおねじ部、５２…推力ナ
ット、５２ａ…推力ナットめねじ部、５２ｃ…ストロー
ク値磁石、５３…スライドメタル、５４…推力ロッド、
５６…結合金具、５６ａ…外部結合用ねじ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−308837（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−90842（ＪＰ，Ａ) 特開平６−114662（ＪＰ，Ａ) 特開平10−9362（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−116457（ＪＰ，Ａ) 特開平５−180299（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−191753（ＪＰ，Ｕ) 実開昭54−146489（ＪＰ，Ｕ) 実公昭64−4624（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/152 F16H 25/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータの回転力をねじ機構を含む駆
動系を介してクランプ部材の軸方向運動に変換し、かつ
同クランプ部材によるワークのクランプ開始後の前記電
動モータの回転力と同電動モータ及び前記駆動系の回転
運動エネルギをエネルギ蓄積手段に蓄積し、同エネルギ
蓄積手段に蓄積されたエネルギを用いて前記クランプ部
材により前記電動モータ停止後のワークのクランプを行
うクランプ装置であって、同軸的にかつ径方向に互いに重なり合った内輪と外輪と
を有し、前記内輪及び外輪の内の一方に前記電動モータ
の回転軸を固定すると共に、前記内輪及び外輪の他方に
無励磁作動型電磁ブレーキを取り付け、前記電動モータ
によるクランプ駆動時においては、前記内輪及び外輪の
内の一方の回転が自由状態にされると共に前記内輪及び
外輪の他方が前記無励磁作動型電磁ブレーキによりロッ
クされ、前記電動モータによるクランプ解除駆動時にお
いては、前記無励磁作動型電磁ブレーキによる前記内輪
及び外輪の他方のロックが解除される一方向回転クラッ
チを設け、前記クランプ部材によりワークのクランプが
開始された後、前記エネルギ蓄積手段に規定量のエネル
ギが蓄積された後に前記電動モータの通電を停止させる
ようにしたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】前記請求項１に記載のクランプ装置にお
いて、前記エネルギ蓄積手段を弾性部材により構成した
ことを特徴とするクランプ装置。