JP5212830B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンの変位作用下に所定角度回動するクランプアームを介してワークをクランプすることが可能なクランプ装置に関する。

従来から、例えば、自動車等の構成部品を溶接する際、その構成部品をクランプするためにクランプ装置が用いられる。

このクランプ装置は、本体部と、該本体部内に設けられたリンク機構を介して所定角度回動するクランプアームと、ワークの位置決め孔が挿通されるロケートピンとを有する。そして、ワークに設けられた位置決め孔をロケートピンに挿通させて位置決めを行った後、本体部内に配設されたロッドを軸線方向に沿って変位させることにより、前記ロッドに接続されたリンク機構を介してクランプアームが所定角度で回動し、その回動方向に応じてワークを把持したクランプ状態としている。

しかしながら、このようなクランプ装置でクランプされるワークは、その種類や用途によって異なる孔径の位置決め孔が設定されていることがある。この場合には、その都度、位置決め孔の孔径に対応したロケートピンを備えたクランプ装置を準備する必要が生じるため、単一のクランプ装置によって様々な孔径の位置決め孔径を備えたワークをクランプすることが望まれていた。

このような要望に対応するために、位置決め孔径の異なる複数種のワークに対応可能なクランプ装置が知られている。

このクランプ装置は、筒状の第１ボディの内部に、筒体が変位自在に設けられ、該筒体の上端部にロケートピンが連結されると共に、前記筒体の他端部には、圧力流体の供給作用下に軸線方向に変位する第１ピストンが連結される。このロケートピンは、先端部に設けられる小径部と、該小径部に対して拡径して前記筒体に連結される大径部とから段付状に形成される。また、筒体の内部には、ピストンロッドが変位自在に挿通され、その上端部には、クランプアームが回動自在に保持され、他端部には、圧力流体の供給作用下に軸線方向に変位する第２ピストンが連結される。

そして、ワークの位置決め孔の孔径に応じて、第１ピストンを圧力流体によって押圧して上下方向へと変位させ、ロケートピンを進退動作させることにより、位置決め孔に対応させた大径部又は小径部によってワークの位置決めがなされ、その後、第２ピストンを前記圧力流体の供給作用下に変位させることにより、クランプアームを回動させ、前記ワークをクランプしている。

特開平９−１９２９６８号公報

しかしながら、特許文献１に係る従来技術においては、ロケートピンを上下方向に進退動作させるための駆動手段と、クランプアームを回動させてワークをクランプするための駆動手段とをそれぞれ別個の構成としているため、その構造が複雑になると共に、クランプ装置の大型化を招くという問題がある。

また、ロケートピン自体が上方へと移動するため、位置決めされるワークの断面形状に制約が生じることが懸念される。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成で、孔径の異なる位置決め孔を有した複数のワークに対して効率的に位置決めを行うことが可能なクランプ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、駆動部から出力された直線運動を回動運動へと変換してクランプアームを介してワークをクランプするクランプ装置において、
前記ワークの載置される載置部を有した本体部と、
前記本体部に対して回動自在に支持されるクランプアームと、
前記載置部に対して突出し、該ワークに形成された位置決め孔の挿通される第１ロケート部と、
前記本体部の内部で軸線方向に沿って変位自在に設けられ、該載置部の端面において前記第１ロケート部の外周側に突出する第２ロケート部と、
前記本体部に設けられ、圧力流体の供給作用下に軸線方向に沿って変位自在で前記クランプアームと接続された第１変位体と、前記第２ロケート部に連結された第２変位体とを有する駆動部と、
を備え、
前記第１変位体と前記第２変位体とが、相対変位自在に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、ワークの位置決め孔を第１ロケート部に挿通させ、該ワークを載置部に載置した後、本体部に対して圧力流体を供給し、第１変位体を変位させることにより、クランプアームを前記本体部に対して回動させ、第１ロケート部に位置決めされたワークをクランプする。一方、前記ワークとは位置決め孔の孔径の異なった別のワークをクランプする場合には、前記圧力流体を利用して第２変位体を変位させ、第２ロケート部を前記第１ロケート部の外周側で前記載置部から突出させることにより、前記第１ロケート部より大径な第２ロケート部によって孔径の異なる別のワークの位置決めを行うことができる。

従って、単一の駆動部によってクランプアームの回動動作と、第２ロケート部の変位動作とを共に行うことができるため、従来のクランプ装置と比較し、構成の簡素化を図ることができ、それに伴って、クランプ装置の小型化を図ることができる。また、単一のクランプ装置で複数種のワークをクランプすることができるため、前記ワーク毎にクランプ装置を交換する必要がなく、効率的に作業を行うことが可能となる。

さらに、第２ロケート部の軸線方向に沿った変位を規制する変位規制手段を備え、前記変位規制手段が、前記圧力流体の供給作用下に前記第２ロケート部の変位可能な状態と、該第２ロケート部の変位が規制された状態とを切り換えるようにするとよい。

さらにまた、第１変位体を、圧力流体によって押圧されるピストンと、前記ピストンに連結されると共に、前記クランプアームの端部を回動自在に支持するピストンロッドとから構成し、第２変位体を、前記ピストンの内装されたシリンダチューブと、前記シリンダチューブの一端部を閉塞するヘッドカバーと、前記シリンダチューブの他端部を閉塞するロッドカバーとから構成するとよい。

また、第２ロケート部は、第２変位体の中心に対して同一円上に設けられた複数のピンからなり、前記複数のピンの外接円を、ワークの位置決め孔の孔径に対応した直径で設定するとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、単一の駆動部によってクランプアームの回動動作と、第２ロケート部の変位動作とを共に行うことができるため、従来のクランプ装置と比較し、構成の簡素化を図ることができ、クランプ装置の小型化を図ることができる。

本実施の形態に係るクランプ装置の外観斜視図である。 図１に示すクランプ装置の分解斜視図である。 図１に示すクランプ装置の平面図である。 図１のクランプ装置のアンクランプ状態を示す全体縦断面図である。 図５Ａは、図４のＶＡ−ＶＡ線に沿った断面図であり、図５Ｂは、図４のＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。 図４におけるキャップ近傍を示す拡大斜視図である。 図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図４のクランプ装置がクランプアームを介してワークを把持したクランプ状態を示す全体縦断面図である。 図９Ａは、図８のＩＸＡ−ＩＸＡ線に沿った断面図であり、図９Ｂは、図８のＩＸＢ−ＩＸＢ線に沿った断面図である。 図７のクランプ装置からワークが取り出された後、切換ポートに供給された圧力流体によってロック用シャフトの変位規制状態が解除された状態を示す全体縦断面図である。 図１１Ａは、図１０のＸＩＡ−ＸＩＡ線に沿った断面図であり、図１１Ｂは、図１０のＸＩＢ−ＸＩＢ線に沿った断面図である。 図１１のクランプ装置において、サブロケートピンが上方に突出し、該サブロケートピンによってワークの位置決めされたアンクランプ状態を示す全体縦断面図である。 図１３Ａは、図１２のＸＩＩＩＡ−ＸＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、図１３Ｂは、図１２のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線に沿った断面図である。 図１２におけるキャップ近傍を示す拡大斜視図である。 図７に示すサブロケートピンがキャップに収容された状態から、該サブロケートピンが突出した状態を示す拡大断面図である。 図１２のクランプ装置がクランプアームを介してワークを把持したクランプ状態を示す全体縦断面図である。 図１７Ａは、図１６のＸＶＩＩＡ−ＸＶＩＩＡ線に沿った断面図であり、図１７Ｂは、図１６のＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ線に沿った断面図である。

本発明に係るクランプ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るクランプ装置を示す。

このクランプ装置１０は、図１〜図４に示されるように、中空筒状のボディ（本体部）１２と、該ボディ１２の内部に設けられ、圧力流体（例えば、圧縮エア）の供給作用下に変位するピストン１４を有したシリンダ部１６と、前記ボディ１２の上部に設けられてワークＷ１（図４参照）を保持可能なクランプ部１８と、前記ボディ１２の下部に設けられ、前記シリンダ部１６を構成するヘッドカバー２０及びロッドカバー２２の変位を規制可能なロック切換機構（変位規制手段）２４とを含む。

なお、このクランプ装置１０で保持されるワークＷ１は、例えば、板材からなる自動車用パネルであり、該自動車用パネルを保持して溶接作業が行われる製造ラインに前記クランプ装置１０が用いられる。

ボディ１２は、断面円形状で軸線方向に沿って貫通した第１孔部２６を内部に有し、その側面には、圧力流体が供給・排出される一組の第１及び第２流体ポート２８、３０が形成される。この第１及び第２流体ポート２８、３０は、それぞれ第１孔部２６に連通すると共に、例えば、図示しないチューブ及び切換弁を介して圧力流体供給源（図示せず）に接続される。なお、第１流体ポート２８がボディ１２における下方側（矢印Ａ方向）、第２流体ポート３０が、前記ボディ１２における上方側（矢印Ｂ方向）に設けられる。

すなわち、第１及び第２流体ポート２８、３０を介して圧力流体が第１孔部２６内に導入されると共に、該第１孔部２６内に導入された圧力流体が前記第１及び第２流体ポート２８、３０から外部へと排出されることとなる。なお、第１孔部２６は、ボディ１２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通している。

シリンダ部１６は、ボディ１２の第１孔部２６内に収容され、円筒状のシリンダチューブ（第２変位体）３２と、該シリンダチューブ３２の下端部に連結されるヘッドカバー（第２変位体）２０と、前記シリンダチューブ３２の上端部に連結されるロッドカバー（第２変位体）２２と、前記シリンダチューブ３２の内部に変位自在に設けられるピストン（第１変位体）１４と、該ピストン１４に連結されて前記ロッドカバー２２に支持されるピストンロッド（第１変位体）３４とを含む。

シリンダチューブ３２は、例えば、一定厚さの管材からなり、ボディ１２の第１孔部２６に対して小径で形成されると共に、前記第１孔部２６と同軸上に配置される。そして、シリンダチューブ３２は、第１孔部２６の内周面に対して所定間隔離間し、その外周面と前記第１孔部２６の内周面との間に圧力流体の供給される供給室３６が形成される。この供給室３６は、第２流体ポート３０と連通可能に形成されている。

ヘッドカバー２０及びロッドカバー２２は、断面円形状のブロック体からなり、その間に設けられたシリンダチューブ３２がそれぞれ嵌合されることによって互いに一直線上に連結されると共に、ボディ１２の第１孔部２６に沿って軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に変位自在に設けられる。

このヘッドカバー２０には、その外周面から半径内方向に延在した後、シリンダチューブ３２側（矢印Ｂ方向）に向かって直角に折曲して延在する第１連通路３８が形成される。第１連通路３８は、断面Ｌ字状に形成され、ヘッドカバー２０の外周面と端部とを互いに連通している。

また、ヘッドカバー２０の外周面には、第１連通路３８の開口部に臨み、半径内方向に窪んだ凹部が環状に形成され、その凹部の端部には、一対の第１シール部材４０が設けられて第１孔部２６の内周面に摺接している。そして、一対の第１シール部材４０は、ボディ１２の第１孔部２６と第１連通路３８との間を通じた圧力流体の流通を遮断している。

また、ヘッドカバー２０の下端部には、後述するロック切換機構２４のロック用シャフト１００が連結されている。

一方、ロッドカバー２２は、中心部にピストンロッド３４の挿通されるロッド孔４２が貫通し、内部に設けられた環状のロッドパッキン４４が前記ピストンロッド３４の外周面に摺接している。このロッドカバー２２には、その外周面から半径内方向に延在した後、シリンダチューブ３２側（矢印Ａ方向）に向かって直角に折曲して延在する第２連通路４６が形成される。また、ロッドカバー２２の外周面は、第２連通路４６の開口部に臨む部位が半径内方向に切り欠かれ、該第２連通路４６と供給室３６とが連通するように形成されている。

換言すれば、ロッドカバー２２の外周面には、第２連通路４６の開口部とシリンダチューブ３２との間にシール部材が設けられておらず、供給室３６に供給された圧力流体が常に第２連通路４６へと導入可能であり、同時に、前記第２連通路４６に供給された圧力流体も前記供給室３６へと導入されることとなる。

ロッドカバー２２の外周面には、第２連通路４６の開口部に対して上方に環状の第２シール部材４８が設けられ、ボディ１２における第１孔部２６の内周面に摺接することによって前記第２連通路４６より上方（矢印Ｂ方向）側への圧力流体の漏出を防止している。

また、ロッドカバー２２の上端面には、シリンダチューブ３２から離間する方向（矢印Ｂ方向）に向かって延在する複数（例えば、４本）の連結ロッド５０が連結される。この連結ロッド５０は、ロッドカバー２２の中心に対して半径外方向に設けられた同一円上に設けられ、前記連結ロッド５０の端部には、前記ロッドカバー２２の端面と略平行且つ所定間隔離間して円盤状のプレート５２が連結される。

プレート５２には、中央部に後述するクランプアーム６６の挿通される断面長方形状のアーム孔５４が形成されると共に、その上面には複数（例えば、４本）のサブロケートピン（第２ロケート部）５６が上方（矢印Ｂ方向）に向かって突出するように設けられている。このサブロケートピン５６は、プレート５２に対して同一高さで形成されると共に、その先端部が、半球状に形成されている。また、サブロケートピン５６は、プレート５２において同一円周上で互いに等間隔離間するように配設されている。

ピストン１４は、円盤状に形成され、その外周面に装着された環状のピストンパッキン５８がシリンダチューブ３２の内周面に摺接するように設けられると共に、その中央に貫通した孔にはピストンロッド３４の一端部が挿通され、一体的に加締められている。これにより、ピストン１４が、ピストンロッド３４の一端部に連結される。そして、シリンダチューブ３２の内部には、ピストン１４を境としてヘッドカバー２０との間に第１シリンダ室６０が形成されると共に、ロッドカバー２２との間に第２シリンダ室６２が形成される。

ピストンロッド３４は、ロッドカバー２２のロッド孔４２に挿通され、クランプ部１８を構成するサブボディ６４の内部に挿通される。また、ピストンロッド３４の他端部には、二股状に分岐し、クランプアーム６６を回動自在に保持可能なアーム保持部６８が形成される。アーム保持部６８には、クランプアーム６６を回動自在に支持するための支持ピン７０が挿通されるピン孔７２（図２参照）が前記ピストンロッド３４の軸線と直交方向に貫通している。そして、このピストンロッド３４の他端部は、ロッドカバー２２の端部より突出して連結ロッド５０に取り囲まれるように配設される（図２参照）。

すなわち、上述したシリンダ部１６は、ピストン１４及びピストンロッド３４を含むヘッドカバー２０、ロッドカバー２２及びシリンダチューブ３２が、ボディ１２の内部に沿って変位自在に設けられると共に、前記ピストン１４及びピストンロッド３４が、前記シリンダチューブ３２、ヘッドカバー２０及びロッドカバー２２に対して相対変位自在に設けられている。

クランプ部１８は、ボディ１２の上部に連結されるサブボディ６４と、該サブボディ６４の上部に装着されるキャップ７４と、前記サブボディ６４及びキャップ７４の内部に設けられ、ピストン１４の変位作用下に回動動作するクランプアーム６６とを含む。そして、クランプ部１８は、キャップ７４に挿通された複数のボルト７６ａがサブボディ６４に螺合されることによって互いに連結されている。

サブボディ６４は、中央部に第２孔部７８を有した筒状に形成され、ボディ１２の上部に同軸上に連結される。そして、第２孔部７８は、ボディ１２の第１孔部２６と連通し、その内部にはピストンロッド３４の他端部が挿通されると共に、該ピストンロッド３４に連結されるクランプアーム６６が挿通される。

キャップ７４は、サブボディ６４の上部を閉塞するように設けられ、その中央部には、上方に向かって円柱状に突出した本体部８０と、前記本体部８０に対してさらに所定高さで突出したロケート部（第１ロケート部）８２とからなり、前記ロケート部８２の側面には、クランプアーム６６の一部が外部に露呈可能なスリット孔８４が設けられる。スリット孔８４は、キャップ７４の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って本体部８０の端面から所定高さで形成される。

本体部８０には、ロケート部８２を中心とし、該ロケート部８２の外周径に対して若干だけ大きな同一円周上に複数（例えば、４個）のロケートピン孔８６が形成される（図３参照）。このロケートピン孔８６は、ロケート部８２を中心として互いに等間隔離間するように形成され、キャップ７４の内部まで貫通すると共に、前記ロケート部８２は、ロケートピン孔８６の上方に臨む部位が上方に向かって切り欠かれている。

また、ロケートピン孔８６は、シリンダ部１６を構成するプレート５２に設けられたサブロケートピン５６と同一円周上に形成され、該サブロケートピン５６が挿入可能に形成される。

ロケート部８２は、本体部８０から離間する方向（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径するように形成され、その先端部が球面状に形成されている。このロケート部８２は、例えば、自動車用パネル等のワークＷ１を保持する際、そのワークＷ１に設けられた位置決め孔Ｃ１が挿入されることにより前記ワークＷ１の位置決めがなされる。

クランプアーム６６は、長手方向に沿って所定長さを有し、その一端部が、サブボディ６４の内部においてピストンロッド３４のアーム保持部６８に挿通され、サブボディ６４及びピストンロッド３４のピン孔７２に挿通された支持ピン７０が挿入されることにより回動自在に支持される。一方、クランプアーム６６の他端部には、該クランプアーム６６の長手方向に対して直角に折曲した爪部８８が設けられ、該クランプアーム６６の回動作用下に前記爪部８８がスリット孔８４から外部へと突出し、本体部８０との間でワークＷ１を保持可能としている。

また、クランプアーム６６の長手方向に沿った略中央部には、該クランプアーム６６の長手方向と略平行な第１溝部と、該第１溝部の下部に接合され所定角度で折曲した第２溝部とからなるリンク溝９４が形成される。そして、このリンク溝９４には、クランプアーム６６がサブボディ６４の内部に配設された状態でリンクピン９６が挿通される。

ロック切換機構２４は、ボディ１２の下端部に連結されるハウジング９８と、前記ハウジング９８の内部に設けられ、シリンダ部１６と共に軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在なロック用シャフト１００と、前記ロック用シャフト１００の変位を規制可能な第１及び第２チャック１０２、１０４と、前記第１及び第２チャック１０２、１０４による前記ロック用シャフト１００の変位規制状態を切換可能な切換ピストン１０６とを含む。

ハウジング９８は、圧力流体の供給される切換ポート１２４を有した第１ハウジング１０８と、前記第１ハウジング１０８の上部に連結される第２ハウジング１１０と、前記第２ハウジング１１０の上部に設けられ、ボディ１２の下端部に連結される接続プレート１１２とを含む。

そして、第１ハウジング１０８の下方から挿通される複数のボルト７６ｂ（図２参照）が、第２ハウジング１１０、接続プレート１１２及びボディ１２を通じてクランプ部１８におけるサブボディ６４に螺合されることにより、前記ハウジング９８及びボディ１２がクランプ部１８の下部に連結される。

第１ハウジング１０８、第２ハウジング１１０及び接続プレート１１２の中心部には、ロック用シャフト１００の挿通されるシャフト孔１１４が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って形成され、該シャフト孔１１４から後述する切換ポート１２４側へと所定間隔離間した位置には、切換ピストン１０６の挿通されるピストン孔１１６が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って形成される。シャフト孔１１４とピストン孔１１６とは、略平行に設けられると共に、前記シャフト孔１１４が前記ピストン孔１１６に対して大径で形成される。シャフト孔１１４及びピストン孔１１６は、接続プレート１１２、第１ハウジング１０８及び第２ハウジング１１０を貫通するように形成される。

また、ピストン孔１１６からさらに切換ポート１２４側となる位置には、一対の支軸１１８の挿入される一対の軸孔１２０が形成される。この軸孔１２０は、接続プレート１１２から第１ハウジング１０８を経て第２ハウジング１１０まで一直線上に貫通すると共に、シャフト孔１１４及びピストン孔１１６の中心を結ぶ線分に対して直交方向に所定間隔離間して設けられる。そして、軸孔１２０に挿通される支軸１１８は、後述する第１及び第２チャック１０２、１０４を開閉自在に支持し、軸孔１２０を介して接続プレート１１２、第１ハウジング１０８及び第２ハウジング１１０を貫通している。

第１ハウジング１０８は、上方に向かって開口した収容室１２２を有するブロック体からなり、該収容室１２２は、その上部に設けられる第２ハウジング１１０によって閉塞されると共に、前記収容室１２２の内部には、一対の第１チャック１０２が略水平方向に配設される。

また、第１ハウジング１０８の側面には、圧力流体の供給される切換ポート１２４が開口し、前記切換ポート１２４はピストン孔１１６に連通している。そして、圧力流体源から供給された圧力流体が切換ポート１２４を経てピストン孔１１６の内部へと供給される。

第１チャック１０２は、断面長方形状の板状に形成され、収容室１２２の内部に並列に配置される。この第１チャック１０２の長手方向に沿った一端部には、孔を介して支軸１１８がそれぞれ挿通され、該支軸１１８を支点として所定角度だけ回動自在に設けられる。また、第１チャック１０２において長手方向に沿った一側面には、切換ピストン１０６の当接する第１把持部１２６と、ロック用シャフト１００の当接する第２把持部１２８とが形成される。なお、一対の第１チャック１０２は、互いに第１及び第２把持部１２６、１２８が向かい合うように配設される。

第１把持部１２６は、第１チャック１０２の一端部側に形成され、該第１チャック１０２の一側面に対して若干だけ窪み、該一側面と平行な平面状に形成される。

また、第２把持部１２８は、第１把持部１２６に対して第１ハウジング１０８の他端部側に所定間隔離間して設けられ、該第１把持部１２６に対してさらに窪んだ断面半円状に形成される。そして、収容室１２２内において、一対の第１チャック１０２の間となるように切換ピストン１０６、ロック用シャフト１００が配置され、該切換ピストン１０６が、一対の第１把持部１２６によって保持されると共に、ロック用シャフト１００の外周面が、一対の第２把持部１２８によって保持される（図５Ｂ参照）。

換言すれば、第１把持部１２６は、第１ハウジング１０８に設けられた切換ピストン１０６に臨む位置に形成され、一方、第２把持部１２８は、前記第１ハウジング１０８に挿通されるロック用シャフト１００に臨む位置に形成されている。

一方、第１チャック１０２における長手方向に沿った他側面には、第１把持部１２６側に向かって若干だけ窪んだスプリング受け部１３０が形成され、該スプリング受け部１３０と収容室１２２の内壁面との間にスプリング１３２がそれぞれ介装される。このスプリング１３２は、例えば、コイルスプリングからなり、収容室１２２の内壁面に直交するように配設されると共に、第１チャック１０２の一方と他方とを、支軸１１８に支持された一端部側を支点として互いに接近させる方向へと付勢している。

第２ハウジング１１０には、第１ハウジング１０８と同様に、断面略矩形状に形成され上方に向かって開口した収容室１３４が形成され、該収容室１３４は、その上部に設けられる接続プレート１１２によって閉塞される。また、収容室１３４の内部には、一対の第２チャック１０４が略水平方向に配設される。

第２チャック１０４は、第１チャック１０２と略同一形状で形成され、該第１チャック１０２と同様に、断面長方形状の板状に形成され、収容室１３４の内部に略平行に配置される。

この第２チャック１０４の長手方向に沿った一端部には、孔を介して支軸１１８がそれぞれ挿通され、該支軸１１８を支点として所定角度だけ回動自在に設けられる。また、第２チャック１０４の長手方向に沿った一側面には、切換ピストン１０６の当接する第１把持部１３６と、ロック用シャフト１００の当接する第２把持部１３８とが形成される。なお、第２チャック１０４の一方と他方とは、互いに第１及び第２把持部１３６、１３８が向かい合うように配設される。

第１把持部１３６は、第２ハウジング１１０の一側面に対して若干だけ窪み、該一側面と平行な平面状に形成される。また、第２把持部１３８は、第１把持部１３６に対して第２ハウジング１１０の他端部側に所定間隔離間して設けられ、該第１把持部１３６に対してさらに窪んだ断面半円状に形成される。すなわち、一対の第２チャック１０４の間となるように切換ピストン１０６、ロック用シャフト１００が配置され、該切換ピストン１０６が、一対の第１把持部１３６によって保持されると共に、ロック用シャフト１００の外周面が、一対の第２把持部１３８によって保持される（図５Ａ参照）。

換言すれば、第１把持部１３６は、第１及び第２ハウジング１０８、１１０に設けられた切換ピストン１０６に臨む位置に形成され、一方、第２把持部１３８は、前記第１及び第２ハウジング１０８、１１０に挿通されるロック用シャフト１００に臨む位置に形成されている。

一方、第２チャック１０４における長手方向に沿った他側面には、第１把持部１３６側に向かって若干だけ窪んだスプリング受け部１４０がそれぞれ形成され、該スプリング受け部１４０と収容室１３４の内壁面との間に一対のスプリング１４２が介装される。このスプリング１４２は、例えば、コイルスプリングからなり、収容室１３４の内壁面に直交するように配設されると共に、第２チャック１０４の一方と他方とを、支軸１１８に支持された一端部側を支点として互いに接近させる方向へと付勢している。

切換ピストン１０６は、同一直径で形成された軸体からなり、ピストン孔１１６を介して第１及び第２ハウジング１０８、１１０、接続プレート１１２に跨るように設けられ、前記ピストン孔１１６に沿って変位自在に設けられると共に、第１及び第２チャック１０２、１０４における第１把持部１２６、１３６に挟持されるように挿入される。

切換ピストン１０６の下端部は、第１ハウジング１０８の内部に設けられ、その外周面に環状のシール部材１４４が装着される。このシール部材１４４が、ピストン孔１１６の内周面に摺接することにより、切換ポート１２４からピストン孔１１６へと供給される圧力流体の漏出が防止される。すなわち、ピストン孔１１６内において圧力流体が、第２ハウジング１１０及び接続プレート１１２側（矢印Ｂ方向）に流通することが回避される。

そして、切換ポート１２４に導入された圧力流体によって切換ピストン１０６が上方へと押圧されて変位する。

また、切換ピストン１０６の外周面には、該切換ピストン１０６の軸線を中心として対称となる位置に、略矩形状で一定深さに窪んだ第１及び第２凹部１４６、１４８が形成される。第１凹部１４６が、切換ピストン１０６の下端部側（矢印Ａ方向）に形成され、第２凹部１４８は、第１凹部１４６に対して上方（矢印Ｂ方向）に所定間隔離間した位置に形成される。この第１及び第２凹部１４６、１４８の下部には、下方（矢印Ａ方向）に向かって徐々に深さが浅くなり、外周面に接合されるようにテーパ部１５０ａ、１５０ｂがそれぞれ形成される。

すなわち、切換ピストン１０６は、第１及び第２凹部１４６、１４８の形成された部位が、該第１及び第２凹部１４６、１４８を有していない部位に対して幅狭状となるように形成されている。

そして、切換ピストン１０６は、第１及び第２凹部１４６、１４８がそれぞれ収容室１２２、１３４内に設けられたスプリング１３２、１４２に対峙するように配置される（図５Ａ、図５Ｂ参照）。詳細には、第１凹部１４６は、第１チャック１０２における第１把持部１２６に臨むように配置され、第２凹部１４８は、第２チャック１０４における第１把持部１３６に臨むように配置されている。

ロック用シャフト１００は、ヘッドカバー２０の下端面の中心部に螺合され、該下端面に対して所定長さで下方に突出し、接続プレート１１２、第１及び第２ハウジング１０８、１１０のシャフト孔１１４に挿通される。なお、ロック用シャフト１００は、ピストン１４及びピストンロッド３４と同軸上に設けられる。

このロック用シャフト１００は、大径部１５２と、該大径部１５２に対して半径内方向に縮径した一組の小径部１５４とを有し、前記小径部１５４が前記ロック用シャフト１００の軸線方向に沿って所定間隔離間し、該小径部１５４に隣接するように大径部１５２が形成される。すなわち、ロック用シャフト１００は、小径部１５４と大径部１５２とが軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って交互に配設されるように形成されている。詳細には、ロック用シャフト１００の下端部には、大径部１５２が形成され、上方に向かって小径部１５４、大径部１５２、小径部１５４及び大径部１５２の順番で形成されている。

そして、ロック用シャフト１００は、シャフト孔１１４に挿通された際、第１及び第２チャック１０２、１０４の第２把持部１２８、１３８に対峙するように設けられる。

本発明の実施の形態に係るクランプ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しない固定手段を介してクランプ装置１０を所定位置に固定すると共に、圧力流体供給源に接続された図示しない配管等を第１及び第２流体ポート２８、３０、切換ポート１２４に対してそれぞれ接続する。なお、図４は、アンクランプ状態のクランプ装置１０を示し、図８は、アンクランプ状態のクランプ装置１０を示すものであり、以下、上述したアンクランプ状態を初期状態として説明する。

この初期状態では、図４に示されるように、第１流体ポート２８から第１シリンダ室６０内に圧力流体が供給されており、且つ、第２流体ポート３０及び切換ポート１２４は大気開放状態にあるため、ピストン１４が前記圧力流体による押圧作用下に上方（矢印Ｂ方向）へと変位し、ロッドカバー２２の端面に当接した状態であり、しかも、ロック用シャフト１００は、ヘッドカバー２０と共に下降してその小径部１５４が第２チャック１０４によって把持され（図５Ａ参照）、大径部１５２が第１チャック１０２によって把持され（図５Ｂ参照）、該ロック用シャフト１００を含むヘッドカバー２０、シリンダチューブ３２及びロッドカバー２２が下降した状態で変位規制された状態にある。

図４に示される初期状態のクランプ装置１０において、図示しない搬送装置等によってワークＷ１が搬送され、該ワークＷ１の位置決め孔がロケート部８２に挿入されるように前記ワークＷ１がキャップ７４における本体部８０の上面に載置される（図４及び図６中、２点鎖線形状参照）。この場合、サブロケートピン５６は、ヘッドカバー２０、シリンダチューブ３２及びロッドカバー２２と共に下降しているため、キャップ７４の本体部８０から外部に突出することがなく、該キャップ７４の内部に収容された状態にある（図７参照）。

このワークＷ１の載置が確認された後、図示しない切換弁の切換作用下に圧力流体供給源から第１流体ポート２８へと供給されていた圧力流体を第２流体ポート３０へと供給すると共に、前記第１流体ポート２８を大気開放状態とする。なお、この場合も、切換ポート１２４は大気開放状態にある。

図８に示されるように、この第２流体ポート３０に供給された圧力流体が、供給室３６に供給されると共に、ロッドカバー２２の第２連通路４６を通じて第２シリンダ室６２の内部に供給されることにより、ピストン１４が前記圧力流体によって下方（矢印Ａ方向）へと押圧される。これにより、ピストンロッド３４に連結されたクランプアーム６６が下方へと引張され、該クランプアーム６６は、そのリンク溝９４にリンクピン９６が挿通されているため、該リンクピン９６に沿うように第２溝部から第１溝部へと移動する。その結果、クランプアーム６６が、支持ピン７０に軸支された部位を支点として反時計回りに所定角度だけ回動し、クランプアーム６６の爪部８８がスリット孔８４を通じて外部に突出して本体部８０との間でワークＷ１が把持されたクランプ状態となる。

この場合、ロック切換機構２４には、切換ポート１２４に圧力流体が供給されていないため、図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、第１及び第２チャック１０２、１０４によるロック用シャフト１００の保持状態が変化することなく、該ロック用シャフト１００の変位が規制された状態であるため、ヘッドカバー２０、ロッドカバー２２及びシリンダチューブ３２がボディ１２の内部に沿って変位することがなく、サブロケートピン５６は、キャップ７４の内部に収容されたままの状態にある。

そして、このクランプ装置１０によってワークＷ１が位置決めされ、且つ、クランプされた状態で、例えば、前記ワークＷ１である自動車用パネルの溶接作業が行われる。

次に、上述したクランプ状態からクランプアーム６６を再び回動させ、ワークＷ１のクランプ状態が解除されたアンクランプ状態へと切り換える場合には、図示しない切換弁の切換作用下に第２流体ポート３０に供給されていた圧力流体を第１流体ポート２８へと供給すると共に、前記第２流体ポート３０を大気開放状態とする。

これにより、第１シリンダ室６０に供給された圧力流体によってピストン１４及びピストンロッド３４が上昇し、それに伴って、クランプアーム６６が支持ピン７０に支持された一端部を支点として時計回りに回動する。これにより、クランプアーム６６の爪部８８がワークＷ１から離間し、該爪部８８と本体部８０との間に把持されていたワークＷ１の把持状態が解除されたアンクランプ状態となる（図４参照）。この爪部８８は、クランプアーム６６の回動作用下にロケート部８２のスリット孔８４を通じてキャップ７４の内部に収容されるため、図示しない搬送装置によってワークＷ１を上方へと取り出す際に支障となることがない。

次に、上述したワークＷ１と比較し、大径な位置決め孔Ｃ２を有した別のワークＷ２をクランプ装置１０でクランプする場合について説明する。なお、この場合も、図４に示されるアンクランプ状態を初期状態として説明する。

この初期状態において、図１０に示されるように、先ず、圧力流体を切換ポート１２４に対して供給することにより、切換ピストン１０６が上昇し、一対の第２チャック１０４には、その第１把持部１３６の間に第２凹部１４８が挿入された状態（図９Ａ参照）から、該第２凹部１４８に対して徐々に幅広状となるテーパ部１５０ａ、１５０ｂが挿入された状態となる（図１１Ａ参照）。これにより、第２チャック１０４は、その支軸１１８を支点として他端部側がスプリング１３２、１４２の弾発力に抗して互いに離間するように回動し、前記第２チャック１０４によるロック用シャフト１００の把持状態が解除された開状態となる。その結果、第２チャック１０４によるヘッドカバー２０、ロッドカバー２２及びシリンダチューブ３２が、圧力流体による押圧力によってボディ１２の内部に沿って変位自在な状態となる。換言すれば、ロック切換機構２４によるヘッドカバー２０、ロッドカバー２２及びシリンダチューブ３２に対する変位規制状態が解除される。

その後、図示しない圧力流体供給源から第２流体ポート３０へと圧力流体を供給し、その圧力流体が第２シリンダ室６２内へと導入されることにより、ピストン１４が前記圧力流体による押圧作用下に下方（矢印Ａ方向）へと変位し、クランプアーム６６がリンク溝９４のリンク作用下に支持ピン７０を支点として反時計回りに回動し、爪部８８がスリット孔８４から突出したクランプ状態となる。

そして、ピストン１４は、クランプアーム６６がクランプ状態となっているためさらなる下方への変位が規制された状態にあり、この状態で第２シリンダ室６２に圧力流体を供給し続けることにより、該圧力流体によってロッドカバー２２が上方（矢印Ｂ方向）へと押圧されることとなり、前記ヘッドカバー２０、シリンダチューブ３２及びロッドカバー２２が一体的に上昇する。これにより、サブロケートピン５６が上昇し、該サブロケートピン５６の先端が、キャップ７４のロケートピン孔８６を通じて本体部８０の上面より所定高さで突出する（図１２、図１４及び図１５参照）。

このサブロケートピン５６が本体部８０から突出した状態において、切換ポート１２４に供給されていた圧力流体の供給を停止する。これにより、切換ピストン１０６に付勢されていた上方への押圧力が滅勢されるため、第１及び第２チャック１０２、１０４がスプリング１３２、１４２の弾発作用下に支軸１１８を支点として互いに接近する方向へと回動し、それに伴って、第２把持部１２８、１３８によって前記切換ピストン１０６がテーパ部１５０ａ、１５０ｂを介して押し下げられる。

そして、第１チャック１０２の第２把持部１２８によってロック用シャフト１００の小径部１５４が把持され、該ロック用シャフト１００の軸線方向に沿った変位が規制される（図１１Ｂ参照）。そのため、サブロケートピン５６が本体部８０から突出した状態で保持されることとなる。この際、第２チャック１０４は、第２把持部１３８によってロック用シャフト１００の大径部１５２を把持している（図１１Ａ参照）。

そして、上述したようにサブロケートピン５６がロケート部８２の外周側に突出した状態で、図１２に示されるように、第２流体ポート３０に供給されていた圧力流体を、第１流体ポート２８へと供給すると共に、前記第２流体ポート３０を大気開放状態とすることにより、ピストン１４を上昇させてクランプアーム６６が時計回りに回動させたアンクランプ状態とする。すなわち、大径の位置決め孔Ｃ２を有した別のワークＷ２をキャップ７４に対して載置可能な準備状態となる。

次に、この準備状態において、図示しない搬送装置等によって別のワークＷ２が搬送され、該別のワークＷ２の位置決め孔Ｃ２がロケート部８２及び該ロケート部８２の半径外側に配設されたサブロケートピン５６に挿入されるように前記ワークＷ２を下降させ、キャップ７４における本体部８０の上面に載置する（図１２、図１４及び図１５中、２点鎖線形状参照）。

このワークＷ２は、図１４及び図１５に示されるように、位置決め孔Ｃ２の直径が、複数のサブロケートピン５６で構成される外接円Ｄ（図３参照）と略同一径となるように設定されているため、前記ワークＷ２の位置決め孔Ｃ２が、前記サブロケートピン５６によって位置決めされる。

そして、図１６に示されるように、ワークＷ２の位置決め及び載置が確認された後、図示しない切換弁の切換作用下に圧力流体供給源から第１流体ポート２８へと供給されていた圧力流体を第２流体ポート３０へと供給すると共に、前記第１流体ポート２８を大気開放状態とする。なお、この場合も、切換ポート１２４は大気開放状態とする。

この第２流体ポート３０に供給された圧力流体が、第２シリンダ室６２の内部に供給され、ピストン１４が前記圧力流体によって下方（矢印Ａ方向）へと押圧されることにより、ピストンロッド３４に連結されたクランプアーム６６が下方へと引張され、リンクピン９６の挿通されたリンク溝９４を介してクランプアーム６６が反時計回りに所定角度だけ回動して爪部８８と本体部８０との間において別のワークＷ２が把持される。

この場合、ロック切換機構２４には、切換ポート１２４に圧力流体が供給されていないため、図１７Ａ及び図１７Ｂに示されるように、第１及び第２チャック１０２、１０４によるロック用シャフト１００の保持状態が変化することなく、該ロック用シャフト１００の変位が規制された状態であるため、ヘッドカバー２０、ロッドカバー２２及びシリンダチューブ３２がボディ１２の内部に沿って変位することがなく、サブロケートピン５６は、キャップ７４の内部に収容されたままの状態にある。

最後に、上述したクランプ状態からクランプアーム６６を再び回動させ、別のワークＷ２のクランプを解除したアンクランプ状態とする場合には、第２流体ポート３０に供給されていた圧力流体を第１流体ポート２８へと供給すると共に、前記第２流体ポート３０を大気開放状態とする。

これにより、第１シリンダ室６０に供給された圧力流体によってピストン１４及びピストンロッド３４が上昇し、それに伴って、クランプアーム６６が支持ピン７０に支持された一端部を支点として時計回りに回動する。これにより、クランプアーム６６の爪部８８がワークＷ２から離間し、該爪部８８と本体部８０との間に把持されていたワークＷ２の把持状態が解除されたアンクランプ状態となり、図示しない搬送装置等によって別のワークＷ２が上方へと取り出されて搬送される。

また、サブロケートピン５６を再び下降させ、キャップ７４に設けられたロケート部８２のみで小径な位置決め孔Ｃ１を有したワークＷ１のクランプを行う場合には、切換ポート１２４に圧力流体を供給して切換ピストン１０６を上昇させることによって第１及び第２チャック１０２、１０４をスプリング１３２、１４２の弾発力に抗して開状態とし、ロック切換機構２４によるロック用シャフト１００の変位規制状態を解除する。

そして、その後、第１流体ポート２８に圧力流体を供給することにより、ピストン１４はクランプアーム６６がアンクランプ状態にあって変位することがないため、第１シリンダ室６０に導入された圧力流体によってヘッドカバー２０がシリンダチューブ３２及びロッドカバー２２と共に下方へと押圧されて変位する。これにより、サブロケートピン５６が、ロケートピン孔８６を通じてキャップ７４の内部に収容されると共に、ヘッドカバー２０と共に下降したロック用シャフト１００が、切換ポート１２４への圧力流体の供給を停止することによって小径部１５４に臨んだ第２チャック１０４がスプリング１４２の弾発作用下に閉動作し、その第２把持部１３８でロック用シャフト１００の小径部１５４を把持することとなる。

これにより、ロック切換機構２４を構成する第２チャック１０４によってロック用シャフト１００の軸線方向に沿った変位が規制され、サブロケートピン５６が下降してキャップ７４の内部に収容された状態で保持される。

以上のように、本実施の形態では、第１及び第２流体ポート２８、３０に圧力流体を供給することにより、ピストン１４をシリンダチューブ３２の内部に沿って変位させ、ピストンロッド３４に保持されたクランプアーム６６を回動させてワークＷ１、Ｗ２のクランプ・アンクランプ状態を切換可能とすると共に、前記圧力流体を利用してシリンダ部１６を構成するヘッドカバー２０、ロッドカバー２２及びシリンダチューブ３２をボディ１２の内部に沿って変位させ、その上部に設けられたサブロケートピン５６をキャップ７４に対して突出・収容することにより、ロケート部８２と共にサブロケートピン５６によって位置決めされるワークＷ１、Ｗ２の位置決め孔径に対応させることができる。

すなわち、簡素な構成で、シリンダ部１６に供給される圧力流体によってクランプアーム６６の回動動作を行うと共に、サブロケートピン５６の昇降動作を行い、異なる孔径の位置決め孔Ｃ１、Ｃ２を有した複数種のワークＷ１、Ｗ２をクランプ可能とし、クランプ装置１０の小型化を図ることができる。

また、孔径の異なるワークＷ１、Ｗ２に対応させ、その都度クランプ装置１０を交換するという煩雑な作業が不要となり、前記ワークＷ１、Ｗ２を効率的にクランプして溶接等の作業を行うことができる。

また、キャップ７４に設けられたロケート部８２を昇降させることがないため、様々な形状のワークＷ１、Ｗ２でも位置決めを行ってクランプすることができる。

さらに、ロック切換機構２４を備えているため、切換ポート１２４に圧力流体が供給されていない場合でも、ヘッドカバー２０、ロッドカバー２２及びシリンダチューブ３２が誤って変位してしまうことを防止することができるため、ワークＷ１、Ｗ２の位置決め孔径に応じて昇降させたサブロケートピン５６を固定し、該サブロケートピン５６が誤って昇降してしまうことを阻止できる。

なお、本発明に係るクランプ装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…クランプ装置 １２…ボディ
１４…ピストン １６…シリンダ部
１８…クランプ部 ２０…ヘッドカバー
２２…ロッドカバー ２４…ロック切換機構
２６…第１孔部 ２８…第１流体ポート
３０…第２流体ポート ３２…シリンダチューブ
３４…ピストンロッド ３６…供給室
５６…サブロケートピン ６０…第１シリンダ室
６２…第２シリンダ室 ６４…サブボディ
６６…クランプアーム ７４…キャップ
８０…本体部 ８２…ロケート部
９８…ハウジング １００…ロック用シャフト
１０２…第１チャック １０４…第２チャック
１０６…切換ピストン １２４…切換ポート
１２６、１３６…第１把持部 １２８、１３８…第２把持部
１３２、１４２…スプリング １４６…第１凹部
１４８…第２凹部 １５０ａ、１５０ｂ…テーパ部
１５２…大径部 １５４…小径部

Claims (3)

1. 駆動部から出力された直線運動を回動運動へと変換してクランプアームを介してワークをクランプするクランプ装置において、
   前記ワークの載置される載置部を有した本体部と、
   前記本体部に対して回動自在に支持されるクランプアームと、
   前記載置部に対して突出し、該ワークに形成された位置決め孔の挿通される第１ロケート部と、
   前記本体部の内部で軸線方向に沿って変位自在に設けられ、該載置部の端面において前記第１ロケート部の外周側に突出する第２ロケート部と、
   前記本体部に設けられ、圧力流体の供給作用下に軸線方向に沿って変位自在で前記クランプアームと接続された第１変位体と、前記第２ロケート部に連結された第２変位体とを有する駆動部と、
   を備え、
   前記第１変位体は、前記圧力流体によって押圧されるピストンと、前記ピストンに連結されると共に、前記クランプアームの端部を回動自在に支持するピストンロッドとからなり、前記第２変位体は、前記ピストンの内装されたシリンダチューブと、前記シリンダチューブの一端部を閉塞するヘッドカバーと、前記シリンダチューブの他端部を閉塞するロッドカバーとからなり、前記第１変位体と前記第２変位体とが、相対変位自在に設けられることを特徴とするクランプ装置。
2. 請求項１記載のクランプ装置において、
   前記第２ロケート部の軸線方向に沿った変位を規制する変位規制手段を備え、前記変位規制手段が、前記圧力流体の供給作用下に前記第２ロケート部の変位可能な状態と、該第２ロケート部の変位が規制された状態とを切り換えることを特徴とするクランプ装置。
3. 請求項１又は２記載のクランプ装置において、
   前記第２ロケート部は、前記第２変位体の中心に対して同一円上に設けられた複数のピンからなり、前記複数のピンの外接円が、前記ワークの位置決め孔の孔径に対応した直径で設定されることを特徴とするクランプ装置。

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