JP4130331B2 - 電動クランプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動力でクランプレバーを回動させる電動クランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電動クランプ装置では、モータとクランプレバーとの間にはウォームギヤ装置が介在されている。ウォームギヤ装置は、互いに噛合し合うウォームとウォームホイールとから構成されており、ウォームはモータの駆動軸に連結されている一方、ウォームホイールはクランプレバーと一体的に回動するようになっている。そして、モータが回転すると、その駆動力はウォームギヤ装置を介してクランプレバーに伝達される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電動クランプ装置は、ワークがクランプされれば、クランプレバーの回動は急停止するのに伴い、それと同時にウォームホイールの回転も急停止する。このとき、モータは停止されるが、慣性エネルギーを持っているため回転し続けようとする。そのため、ウォームホイールとウォームとの噛合部には大きな衝撃力が加わることとなり、それらの歯先が相手の歯元に過剰に噛み込んだり、或いは欠歯したりするおそれがある。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークがクランプレバーによってクランプされたときに衝撃力を吸収することで、ウォームホイールとウォームとの噛合部で過剰な噛み込みや欠歯を防止することが可能な電動クランプ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明…実施形態１〜３に対応）
請求項１に記載の発明では、モータの駆動軸にウォームを連結し、そのウォームに噛合されるウォームホイールに、それと一体的に回動するクランプレバーを設け、モータの駆動力をウォームとウォームホイールとを介してクランプレバーに伝達するようにした電動クランプ装置において、前記モータの駆動軸の軸線方向に沿ってウォームをスライド可能とし、前記クランプレバーがワークをクランプしたときウォームとウォームホイールとの噛合部に生じる衝撃力を吸収する緩衝部材を設け、前記ウォームと前記緩衝部材との間に、前記ウォームの軸線方向に沿ってスライド可能な可動軸受けを設けたことを要旨とする。
【０００６】
この構成にすれば、モータが駆動すると、その駆動力はウォームとウォームホイールとを介してクランプレバーに伝達される。そして、クランプレバーが回動することにより、ワークがクランプ又はアンクランプされる。クランプレバーがワークをクランプしたとき、ウォームとウォームホイールとの噛合部に生じる衝撃力は圧縮コイルバネによって吸収されるため、ウォームとウォームホイールとの噛合部で、それぞれの歯先が相手の歯元に過剰に噛み込むのが防止されるとともに、欠歯するのを防止することができる。
【０００７】
（請求項２の発明…実施形態１〜３に対応）
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電動クランプ装置において、前記緩衝部材は、クランプレバーがワークをクランプする方向に弾性力を付与することを要旨とする。
【０００８】
この構成にすれば、圧縮コイルバネの弾性力はワークをクランプさせる方向に常に働いている。このことからクランプ時においてモータへの通電が遮断されても、クランプ推力を発生するのでクランプ力を維持できる。
【０００９】
（請求項３の発明…実施形態３に対応）
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の特徴とする電動クランプ装置において、前記緩衝部材は前記ウォームの軸線方向に配列された複数の皿バネから構成されていることを要旨とする。
【００１０】
この構成にすれば、例えば緩衝部材にコイルバネ等を使用する場合に比べて、緩衝部材の設置スペースを小さくすることができる。このことから、電動クランプ装置の小型化を実現することが可能となる。
【００１１】
（請求項４の発明…実施形態２、３に対応）
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の電動クランプ装置において、前記モータの駆動軸とウォームの回転軸との間には、オルダムカップリングが設けられていることを要旨とする。
【００１２】
この構成にすれば、モータの駆動軸とウォームの回転軸とをキーを介して連結する場合には、キーを組み付けるためのキー溝を切削加工する必要があるが、オルダムカップリングを用いれば、そのような切削加工が不要となる。よって、製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
（請求項５の発明…実施形態３に対応）
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の電動クランプ装置において、前記ウォームホイールはウォームの径方向において対峙するように複数個設けられ、各ウォームホイールの回動に伴いそれぞれのクランプレバーは接近又は離間することを要旨とする。
【００１４】
この構成にすれば、モータが駆動することによりウォームが回転すると、各ウォームホイールが回転することに伴い、それぞれのクランプレバーは互いに接近又は離間し合う方向に回動する。要するに、クランプレバーが互いに接近することによってワークがクランプされ、離間することによってワークがアンクランプされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）、図２に示すように、電動クランプ装置１１は、ウォーム１２が収容された筒状のケース１４を備えており、その両端開口部はそれぞれエンドキャップ１５，１６によって塞がれている。下部エンドキャップ１５の内端面上には圧縮コイルバネ１７が設けられ、その上端部にはバネ受け１８を介して可動軸受け１９が支持されている。このような構成によって、可動軸受け１９は、圧縮コイルバネ１７を撓ませながらウォーム１２の軸線方向に沿って移動可能となっている。
【００１７】
ケース１４の上端開口部には、前記可動軸受け１９から所定距離をおいて固定軸受け２０が設けられている。そして、ケース１４の下側に位置する可動軸受け１９にはウォーム１２の下端部が挿通され、上側に位置する固定軸受け２０にはウォーム１２の上端部が挿通されることによって、ウォーム１２は回転可能となっている。しかも、可動軸受け１９にはウォーム１２が支持されていることから、ウォーム１２は可動軸受け１９と共に上下方向に沿って移動可能となっている。
【００１８】
図１（ａ），（ｂ）、図３に示すように、下部エンドキャップ１５の外端面には正逆方向に回転可能なモータ２５が固定されており、その駆動軸２５ａは下部エンドキャップ１５の中央部に形成された貫通孔１５ａを介してケース１４内に挿入されている。モータ２５の駆動軸２５ａの先端部は、ウォーム１２における回転軸１２ａの下端部に形成された挿入孔１２ｂ内に摺動可能に挿入されている。モータ２５の駆動軸２５ａ及びウォーム１２の回転軸１２ａには、それらの軸線方向に延びるキー溝２７ａ，２７ｂがそれぞれ形成されており、このキー溝２７ａ，２７ｂに設けられたキー２６を介してモータ２５の回転力がウォーム１２に伝達する。
【００１９】
又、キー２６は、両キー溝２７ａ，２７ｂのうちいずれか一方に圧入固定されており、他方に摺動可能に係入されている。これにより、ウォーム１２は、キー２６によってガイドされながら、モータ２５の駆動軸２５ａの軸線に沿ってスライド可能となっている。ちなみに、本実施形態において、キー２６は駆動軸２５ａに形成されたキー溝２７ａに圧入固定されている。
【００２０】
図１（ａ），（ｂ）、図２に示すように、前記ケース１４の側部にはハウジング２９が取り付けられ、その内部にはウォーム１２に噛合されたウォームホイール３０が収容されている。ウォームホイール３０は、その回転軸３０ａがハウジング２９内に設けられた軸受け３１に挿通されることにより回転可能になっている。ウォームホイール３０の回転軸３０ａの両端部はハウジング２９から突出されており、その突出部分にはクランプレバー３２がキー３３を介して連結されている。
【００２１】
そして、ウォーム１２の回転に伴ってウォームホイール３０が回転することにより、クランプレバー３２は、図１（ａ）に示すアンクランプ位置Ｐ１と、図１（ｂ）に示すクランプ位置Ｐ２との間で回動するようになっている。クランプレバー３２がアンクランプ位置Ｐ１に位置するときには、図示しないワークがクランプ解除され、クランプ位置Ｐ２に位置するときにはワークがクランプされる。
【００２２】
さて、上記のように構成された電動クランプ装置１１では、クランプレバー３２がアンクランプ位置Ｐ１に配置されている状態で、モータ２５が所定の方向に回動すると、クランプレバー３２はクランプ位置Ｐ２に向けて回動する。そして、クランプレバー３２がクランプ位置Ｐ２に到達すると、モータ２５に対する通電が遮断され、図示しないワークがクランプレバー３２によってクランプされる。
【００２３】
ワークがクランプされるとき、クランプレバー３２がクランプ位置Ｐ２で急停止されるのに伴い、ウォームホイール３０も急停止する。これに伴い、モータ２５への通電が遮断される。
【００２４】
モータ２５への通電が遮断されても、モータ２５は慣性エネルギーを有しているため、ウォーム１２はクランプする方向と同じ方向へ回転力が働く。しかし、クランプ状態ではウォームホイール３０の回転が規制されているため、ウォーム１２がモータ２５に接近するようにスライドし始める。ウォーム１２のスライド、つまり直線運動によって圧縮コイルバネ１７がその弾性力に抗して圧縮され、モータ２５の慣性エネルギーは吸収される。更に、圧縮されている圧縮コイルバネ１７の弾性力は、クランプレバー３２のクランプ力を増大する方向に働いているため、モータ２５への通電が遮断されもクランプ推力を常に付与することができる。
【００２５】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）クランプレバー３２がワークをクランプしたとき、ウォーム１２とウォームホイール３０との噛合部に生じる衝撃力を圧縮コイルバネ１７によって吸収することができる。そのため、ウォーム１２とウォームホイール３０との噛合部で、それぞれの歯先が相手の歯元に過剰に噛み込むのを防止することができる。よって、アンクランプするときに、ウォーム１２とウォームホイール３０とをクランプするときの方向とは反対方向にスムーズに回転させることができ、滑らかなアンクランプ動作を得ることができる。
【００２６】
（２）クランプレバー３２がワークをクランプしたとき、ウォーム１２とウォームホイール３０との噛合部に生じる衝撃力を吸収することができるため、欠歯するのを防止することができる。
【００２７】
（３）ウォーム１２とウォームホイール３０との噛合部に生じる衝撃力を吸収する圧縮コイルバネ１７の弾性力は、クランプレバー３２がワークをクランプする方向に常に働いている。そのため、クランプ時においてモータ２５への通電が遮断されても、圧縮コイルバネ１７の弾性力によってクランプ推力を発生させることができ、クランプ力を維持することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
第２実施形態を、前記実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、前記第１実施形態と同じ構成については、その説明を省略するとともに同一符号を付す。
【００２９】
図４，図５に示すように、ウォーム１２の回転軸１２ａと、モータ２５の駆動軸２５ａとの間には、オルダムカップリング４０が介在されている。このオルダムカップリング４０は、モータ２５の駆動軸２５ａにネジ４３によって連結された駆動カップリング部材４１と、ウォーム１２の回転軸１２ａに一体形成された被動カップリング部材４２とから構成されている。そして、両カップリング部材４１，４２は凹凸の関係で係合されている。このようなオルダムカップリング４０によって、モータ２５の回転力はウォーム１２に伝達されるとともに、ウォーム１２はモータ２５の駆動軸２５ａの軸線方向への変位が許容されるようになっている。
【００３０】
従って、この第２実施形態においても、前述した第１実施形態とほぼ同様の効果を発揮させることができる。特に、この第２実施形態においては、前記実施形態で説明したキー２６の代わりにオルダムカップリング４０を使用している。そのため、キー２６によってモータ２５とウォーム１２とを駆動連結する場合に比べて、キー２６を係合するためのキー溝２７ａ，２７ｂを切削加工する必要がない。このように、精度の高い加工をする必要がなく、汎用性のある比較的安価なオルダムカップリング４０を用いることで、電動クランプ装置１１の製造コストを低減することができる。
【００３１】
（第３実施形態）
第３実施形態を、前記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図６，図７に示すように、ウォーム１２には、その径方向において互いに対峙するように配置された２つのウォームホイール３０が噛合されている。そして、モータ２５が特定の方向に回転すると、各ウォームホイール３０に設けられたクランプレバー３２同士は互いに接近する方向に回転し、両クランプレバー３２によって図示しないワークはクランプされる。又、クランプする方向とは逆の方向にモータ２５が回転すると、クランプレバー３２同士は互いに離間する方向に回転し、ワークはアンクランプされる。なお、図７の電動クランプ装置１１は、クランプレバー３２が互いに離間配置されている状態、つまりアンクランプ状態が示されている。
【００３２】
又、本実施形態では、ウォーム１２の下側に固定軸受け２０が設けられ、上側に可動軸受け１９が設けられている。更に、前記実施形態で示した圧縮コイルバネ１７が省略されており、その代わりとして皿バネ５０が可動軸受け１９に接して設けられている。そして、両クランプレバー３２がワークをクランプしたとき、ウォーム１２とウォームホイール３０との噛合部に生じる衝撃力を皿バネ５０によって吸収させることができ、前記実施形態と同様の効果を奏する。しかも、皿バネ５０は圧縮コイルバネ１７よりも小型であるため、電動クランプ装置１１の上下方向の長さをコンパクトにすることができる。
【００３３】
（別の実施形態）
本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記第１及び第２実施形態に示す電動クランプ装置１１において、圧縮コイルバネ１７に代えて、第３実施形態に示す皿バネ５０を用いてもよい。
【００３４】
・前記第３実施形態では、クランプレバー３２と一体回転可能な２つのウォームホイール３０を１つのウォーム１２に噛合させたが、３つ以上のウォームホイール３０をウォーム１２に噛合させてもよい。
【００３５】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
（１）モータの駆動軸に連結されるウォームに、その径方向において対峙するように配置される複数のウォームホイールを噛合し、各ウォームホイールの回転軸にクランプレバーを一体的に設け、モータの駆動力をウォームとウォームホイールとを介してクランプレバーに伝達するようにした電動クランプ装置。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークがクランプレバーによってクランプされたときに衝撃力を吸収することで、ウォームホイールとウォームとの噛合部で過剰な噛み込みが発生したり、欠歯したりするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における電動クランプ装置であって、（ａ）はアンクランプ状態を示し、（ｂ）はクランプ状態を示す正断面図。
【図２】第１実施形態における電動クランプ装置の平断面図。
【図３】第１実施形態におけるモータの駆動軸とウォームの回転軸との連結部分を示す断面図。
【図４】第２実施形態における電動クランプ装置の正断面図。
【図５】第２実施形態におけるオルダムカップリングの平断面図。
【図６】第３実施形態における電動クランプ装置の正断面図。
【図７】第３実施形態における電動クランプ装置の平断面図。
【符号の説明】
１１…電動クランプ装置、１２…ウォーム、２５…モータ、２５ａ…駆動軸、３０…ウォームホイール、３２…クランプレバー、１７…圧縮コイルバネ（緩衝部材）、４０…オルダムカップリング、５０…皿バネ（緩衝部材）。

Claims (5)

1. モータの駆動軸にウォームを連結し、そのウォームに噛合されるウォームホイールに、それと一体的に回動するクランプレバーを設け、モータの駆動力をウォームとウォームホイールとを介してクランプレバーに伝達するようにした電動クランプ装置において、
   前記モータの駆動軸の軸線方向に沿ってウォームをスライド可能とし、前記クランプレバーがワークをクランプしたときウォームとウォームホイールとの噛合部に生じる衝撃力を吸収する緩衝部材を設け、
   前記ウォームと前記緩衝部材との間に、前記ウォームの軸線方向に沿ってスライド可能な可動軸受けを設けたことを特徴とする電動クランプ装置。
2. 前記緩衝部材は、クランプレバーがワークをクランプする方向に弾性力を付与することを特徴とする請求項１に記載の電動クランプ装置。
3. 前記緩衝部材は前記ウォームの軸線方向に配列された複数の皿バネから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動クランプ装置。
4. 前記モータの駆動軸とウォームの回転軸との間には、オルダムカップリングが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の電動クランプ装置。
5. 前記ウォームホイールはウォームの径方向において対峙するように複数個設けられ、各ウォームホイールの回動に伴いそれぞれのクランプレバーは接近又は離間することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の電動クランプ装置。

Images