JP6997978B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークをクランプするクランプ装置に関する。

特許文献１には、ピストン及びピストンロッドの変位に基づきクランプアームを回動動作させて、クランプアームによりワークをクランプするクランプ装置が開示されている。このクランプ装置は、ピストンロッドとクランプアームの間にリンク機構（第１リンク、第２リンク）を備えると共に、クランプの曲面部に接触する傾斜面（クサビ面）をピストンロッドの端部側側面に有する。すなわち、クランプ装置は、リンク機構により、ピストンロッドの変位をクランプアームの回動動作に変換しつつ、クサビ面により、クランプアームの回動案内とワークのクランプ状態でクランプアームの回動を規制（ロック）する。

特開２０１０－１７９４２９号公報

ところで、特許文献１のように、クランプアーム（又はクランプアームに連動する回動部）の一部が傾斜面に接触してロックを行うクランプ装置は、クランプ状態でクランプアームからクランプ反力を傾斜面に受ける。この場合、クランプ反力は、ピストンロッドを押し出す方向に分力をかけることになるので、クランプ装置は、クランプ反力が大きい場合にクランプ状態のロックが解除されるおそれがある。

また、クランプ装置は、寸法誤差等によりワークの厚みが変化した場合に、クランプアームがワークをクランプしたとしてもピストンロッドが進出予定位置（クランプアームをロックする位置）まで移動せず、ロック状態とならない場合がある。すなわち、従来のクランプ装置は、クランプアームのクランプ状態をロックするロック範囲が狭く、ワークの厚みの変化に対応できないという課題もある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ロック状態を良好に確立することができ、しかもロック範囲を拡大することでワークの厚みの変化に良好に対応可能なクランプ装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様は、ボディと、前記ボディと相対的に回動動作して、支持構造との間でワークを挟んでクランプ状態を形成するクランプアームと、直線状に変位する変位体を有し、前記変位体の変位に基づき前記クランプアームの回動動作を行う駆動機構とを備えるクランプ装置であって、前記変位体は、前記クランプアーム又は前記クランプアームと一体に回動する回動部に接触して、前記クランプアームの回動動作を案内すると共に前記クランプ状態で前記クランプアームの回動動作を規制するガイド面を有し、前記クランプアーム又は前記回動部に対向する位置に設けられ、前記変位体の変位時に当該変位体に接触し、前記クランプアーム又は前記回動部に向けて当該変位体を弾力的に押圧する押圧機構を備え、
前記変位体は、該変位体の変位方向と直交する方向に微量に移動可能に構成され、
前記押圧機構は、前記変位体に接触して転動する押圧ローラと、該押圧ローラを前記変位体に向けて付勢して前記直交する方向に前記変位体を押圧する付勢部材とを有し、
前記回動部は、前記ガイド面に沿って転動可能な駆動力伝達ローラを備え、前記クランプアームによるワークのクランプ時において、前記駆動力伝達ローラと前記押圧ローラとが同じ高さである。

上記のクランプ装置は、変位体を弾力的に押圧する押圧機構を備えることで、変位体を邪魔することなく変位させ、またクランプアームのクランプ状態ではクランプアーム又は回動部に変位体のガイド面を強く接触させることができる。このため、クランプ装置は、クランプアームのロック（回動動作の規制）の信頼性が向上し、例えば、装置を小型に構成しても、クランプ状態を充分に確立することが可能となる。そして、押圧機構の弾力的な押圧は、クランプアームのクランプ状態でも変位体を多少変位させることで、ワークの厚みの変化にも対応可能なロック範囲を得る。これにより、クランプ装置は、ワークやクランプ装置の寸法誤差を許容して、安定したクランプ力を発揮することができる。

本発明の一実施形態に係るクランプ装置の斜視図である。 図１のクランプ装置の側面断面図である。 図２のクランプ装置において押圧機構が設けられた部分の構造を示す拡大側面断面図である。 クランプ装置のアンクランプ状態を示す側面断面図である。 クランプ装置のクランプ時の動作途中を示す側面断面図である。 図６Ａは、ジョイントが上方に変位する際のジョイント、リンク構造及び押圧機構の動作を説明する第１説明図である。図６Ｂは、図６Ａに続くジョイント、リンク構造及び押圧機構の動作を説明する第２説明図である。

以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るクランプ装置１０は、図１に示すように、ボディ１２と、ボディ１２に対し相対的に回動動作するクランプアーム１４と、ボディ１２に固定される支持構造１６とを備える。クランプアーム１４は、支持構造１６との間でワークＷ（図４参照）を挟んでクランプ状態（把持状態）を形成する。例えば、クランプ装置１０は、自動車の製造ラインにおいて移動ロボットのエンドエフェクタに複数取り付けられ、成形されたパネル等の部品（ワークＷ）を相互に協働して保持しワークＷを移動させる。

ボディ１２は、クランプアーム１４が回動可能に設けられる第１ハウジング１８と、第１ハウジング１８の矢印Ｚ２側（下辺側）に連結される第２ハウジング２０とを有する。第１及び第２ハウジング１８、２０の内部には、図２に示すように駆動機構２２が組み込まれている。駆動機構２２は、第２ハウジング２０において駆動力を発生させる駆動部２４と、第１ハウジング１８において駆動部２４の駆動力に基づきクランプアーム１４の回動動作を行う駆動力伝達部２６とを含む。

具体的には図１及び図２に示すように、駆動部２４は、エア等の圧力流体の供給及び排出に基づき直線状の駆動力を発生させる流体圧シリンダに構成されている。なお、駆動部２４は、流体圧シリンダに限定されるものではなく、例えば、電力供給に基づき直動運動する（直線状の駆動力を発生させる）構成でもよい。

第２ハウジング２０は、矢印Ｚ方向に長い角筒状（直方状）の外観に形成される一方で、その内側に円筒状のシリンダ室２８を有するシリンダチューブに構成されている。駆動部２４は、この第２ハウジング２０と、シリンダ室２８に変位自在に収容されるピストン３０と、ピストン３０に連結されるピストンロッド３２と、ピストンロッド３２を変位自在に支持するロッドカバー３４とを有する。ピストン３０及びピストンロッド３２は、第２ハウジング２０に対し相対的に変位する部品であり、本明細書の変位体３６の一部にあたる。

第２ハウジング２０は、第１ハウジング１８に対し矢印Ｚ１側の端面が連結される。シリンダ室２８は、第２ハウジング２０内を長手方向に沿って延在し、第２ハウジング２０の長手方向両端を貫通している。第２ハウジング２０の他端部には、シリンダ室２８を気密に閉塞する蓋体３８が装着される。

第２ハウジング２０の矢印Ｘ１側の側壁２０ａには、シリンダ室２８と外部を連通する第１ポート４０が一端側（矢印Ｚ１側）に設けられると共に、シリンダ室２８と外部を連通する第２ポート４２が他端側（矢印Ｚ２側方向）に設けられている。第１及び第２ポート４０、４２には、クランプ装置１０の使用時（製造ラインへの組み込み時）に、図示しない圧力流体供給源に繋がる配管のコネクタ４４がそれぞれ接続される。圧力流体供給源は、第１ポート４０又は第２ポート４２に対して圧力流体の供給と排出（大気開放）を選択的に行う装置である。

駆動部２４のピストン３０は、円盤状に形成され、その外周面には環状溝を介してピストンパッキン３０ａが装着される。ピストンパッキン３０ａは、シリンダ室２８の内周面に気密に接触することで、シリンダ室２８を、ロッド側シリンダ室４６と蓋体側シリンダ室４８とに区画する。第１ポート４０は、ピストン３０が矢印Ｚ１側に移動してもロッド側シリンダ室４６に常に連通する位置に形成される。第２ポート４２は、ピストン３０が矢印Ｚ２側に移動しても蓋体側シリンダ室４８に常に連通する位置に形成される。

ピストンロッド３２は、矢印Ｚ方向に延在する棒状に形成され、ピストン３０に固定される被固定部３２ａを矢印Ｚ２側に有すると共に、駆動力伝達部２６に連結される連結部５０を矢印Ｚ１側に有する。被固定部３２ａは、ピストン３０の中心のピストン孔３０ｂに挿通された状態で加締められることにより、ピストンロッド３２とピストン３０を一体化する。連結部５０は、ピストン３０の胴体部分に対して環状に窪む首部５２ａと、首部５２ａに連なると共に首部５２ａに対し径方向外側且つ環状に突出する拡径部５２ｂとを有する。

ロッドカバー３４は、第１ハウジング１８側のシリンダ室２８の開口部に固定され、挿通孔３４ａを中央に有する筒状に形成されている。ロッドカバー３４は、ピストンロッド３２の胴体部分を挿通孔３４ａに配置し、ピストンロッド３２の変位をガイドする。ロッドカバー３４の内周面には、環状溝を介してロッドパッキン３５が装着され、このロッドパッキン３５は、ピストンロッド３２の外周面に摺接することで、シリンダ室２８から第１ハウジング１８内への圧力流体の漏出を防止する。

上記の第２ハウジング２０が連結される第１ハウジング１８は、図２に示すように、２つの部材を矢印Ｙ方向に組み付けてボルトで締結されることにより箱状に形成される。第１ハウジング１８の内側には、駆動力伝達部２６を収容する収容空間５４が設けられている。第１ハウジング１８の矢印Ｚ２側の面（下面）は、収容空間５４を開放しており、第２ハウジング２０の連結状態でピストンロッド３２の一端側（矢印Ｚ１側）を収容空間５４に挿入させる。また第１ハウジング１８は、矢印Ｘ２側の側面の所定位置にも収容空間５４を開放する開口部５４ａを有する。開口部５４ａには、支持構造１６の一部が挿入され、開口部５４ａ付近の矢印Ｙ方向の両側面に形成されたボルト孔を通して締結ボルト５６が挿入されることで、支持構造１６がボディ１２に固定される。

そして図１及び図２に示すように、本実施形態に係るクランプ装置１０は、第１ハウジング１８の矢印Ｘ１側の面（側面１８ａ）に押圧機構１００を装着している。押圧機構１００は、第２ハウジング２０においてコネクタ４４が接続される側壁２０ａ（第１及び第２ポート４０、４２の形成面）と同じ側面に設けられる。押圧機構１００は、駆動力伝達部２６と協働することで、クランプアーム１４のクランプ状態におけるロック（クランプアーム１４の回動規制）を強固に形成する。この押圧機構１００については後に詳述する。

また、第１ハウジング１８の矢印Ｚ１側の面（上面）には、クランプアーム１４によるクランプ状態を強制解除するためのクランプ解除機構５８が設けられる。クランプ解除機構５８は、ベース６０と、第１ハウジング１８に締結される固定用ねじ６２と、ベース６０及び第１ハウジング１８を貫通して収容空間５４内に進入可能な解除用ピン６４とを有する。解除用ピン６４は、駆動力伝達部２６の後述するジョイント６６に対向する位置に配置される。解除用ピン６４は、ユーザの操作下に収容空間５４に進出することで、クランプ状態で矢印Ｚ１側に位置しているジョイント６６にその先端が接触して駆動部２４側（矢印Ｚ２側）に押圧する。

第１ハウジング１８に収容される駆動力伝達部２６は、ピストンロッド３２に連結されるジョイント６６と、ジョイント６６の直線状の変位を回動動作に変換するリンク構造６８とを有する。ジョイント６６は、本明細書において駆動機構２２の変位体３６にあたる。すなわち、変位体３６は、ピストン３０、ピストンロッド３２及びジョイント６６を含み、矢印Ｚ方向に沿って直線状に変位するものである。

ジョイント６６は、矢印Ｘ方向に幅広なブロック状に形成されている。ジョイント６６の高さ方向（矢印Ｚ方向）の所定位置には、矢印Ｘ方向に長い長孔７０が形成されている。また、ジョイント６６の矢印Ｚ２側には、ピストンロッド３２の連結部５０が係合する連結凹部７２が設けられている。

連結凹部７２は、ピストンロッド３２の首部５２ａ及び拡径部５２ｂよりも一回り大きな相似形状に形成され、微量な余裕をもって連結部５０に連結される。これによりジョイント６６は、ピストンロッド３２と共に矢印Ｚ方向に変位するだけでなく、変位方向と直交する矢印Ｘ方向にも微量に移動可能に構成される。例えば、ピストンロッド３２に対するジョイント６６の矢印Ｘ方向の変位可能量は、０．５ｍｍ～１．０ｍｍ程度に設定される。

ジョイント６６のクランプアーム１４を臨む側面（矢印Ｘ２側の面）には、ガイド面７４が形成されている。またジョイント６６のガイド面７４と反対側（矢印Ｘ１側）の側面には、押圧機構１００に押圧される押圧面７６が形成されている。ガイド面７４及び押圧面７６については後に詳述する。

図２及び図３に示すように、リンク構造６８は、ジョイント６６に回転自在に連結される一対のリンクアーム７８と、一対のリンクアーム７８に対し回転自在に連結されるレバーアーム８０（回動部）と、リンクアーム７８と共にジョイント６６に回転自在に取り付けられる一対のガイドローラ８２と、第１ハウジング１８の内面に形成され一対のガイドローラ８２の移動を案内する一対の案内溝８４とを含む。

一対のリンクアーム７８は、長板に形成され、長手方向一端に固定された第１ピン７８ａと、長手方向他端に固定された第２ピン７８ｂにより相互に連結している。第１ピン７８ａは、ジョイント６６の長孔７０に移動及び回動可能に挿入され、またリンクアーム７８の外側に設けられた一対のガイドローラ８２を軸支している。第２ピン７８ｂは、レバーアーム８０の一端に回動自在に軸支されている。

レバーアーム８０は、上記の通り、リンクアーム７８の長手方向他端に一端が連結している。その一方で、レバーアーム８０の他端は、支持ピン８６を介してクランプアーム１４の一端に回動不能に連結されている。支持ピン８６は、クランプアーム１４との接続部位において断面矩形状に形成され、第１ハウジング１８の図示しない軸受孔に軸支されている。すなわち、リンク構造６８は、リンクアーム７８の一端がジョイント６６に連れて矢印Ｚ２側に変位することに伴い、リンクアーム７８の他端がレバーアーム８０の一端を図２中の反時計回りに回動させる。レバーアーム８０は支持ピン８６を基点に回動し、これによりクランプアーム１４も反時計回りに回動する。逆に、リンクアーム７８の一端が矢印Ｚ１側に変位することに伴い、リンクアーム７８の他端がレバーアーム８０の一端を時計回りに回動させて、クランプアーム１４も時計回りに回動する。

また、レバーアーム８０の延在方向途中位置には、切り欠き部８０ａが設けられ、この切り欠き部８０ａ内に駆動力伝達ローラ８８が設けられている。駆動力伝達ローラ８８は、レバーアーム８０の軸支ピン８０ｂに回転自在に軸支され、ジョイント６６のガイド面７４に転動可能に接触する。ここで、ジョイント６６のガイド面７４は、矢印Ｚ１側から矢印Ｚ２側に向かって順に、端部傾斜面７４ａ、中間傾斜面７４ｂ及びガイド面側平行面７４ｃを有する。

端部傾斜面７４ａは、ジョイント６６の変位方向（矢印Ｚ方向）に対して大きく傾斜し且つ短く延在している。中間傾斜面７４ｂは、ジョイント６６の変位方向に対して小さく（例えば８°）傾斜し、端部傾斜面７４ａとガイド面側平行面７４ｃとの間を延在している。中間傾斜面７４ｂは、長孔７０の高さ方向にまたがっており、端部傾斜面７４ａやガイド面側平行面７４ｃよりも長く延在している。ガイド面側平行面７４ｃは、ジョイント６６の変位方向に沿って平行（すなわち、ジョイント６６の変位方向に対して０°の角度）に形成されている。ガイド面側平行面７４ｃは、ピストン３０よりも上方且つ長孔７０よりも多少下側に設けられている。またガイド面７４の矢印Ｚ２側には、駆動力伝達ローラ８８の乗り越えを規制する湾曲面７５が形成されている。

リンク構造６８の一対のガイドローラ８２は、第１ハウジング１８に形成された案内溝８４に配置されることで、ジョイント６６の変位時に案内溝８４に沿って転動する。案内溝８４は、側面断面視で、ピストン３０の軸方向（矢印Ｚ方向）と同方向に延在し、且つ途中位置（クランプアーム１４が軸支される支持ピン８６と同じ高さ位置）で矢印Ｘ２側に向かって斜めに延在し、再び矢印Ｚ方向に延在している。ジョイント６６の変位時には、この案内溝８４に応じて一対のガイドローラ８２及びリンクアーム７８の一端（第１ピン７８ａ）が矢印Ｘ方向にも多少変位する。これにより、ジョイント６６の直線状の動作力がリンクアーム７８に効率的に伝達される。

上記の駆動力伝達部２６により回動するクランプアーム１４は、ボディ１２（第１ハウジング１８）の矢印Ｙ方向両面に配置される一対のアーム部９０と、一対のアーム部９０の他端部同士を連結する連結体９２とを有する。また、第１ハウジング１８の矢印Ｙ方向両面には、一対のアーム部９０を回動可能に配置する配置用切り欠き１８ｂが形成されている。

一対のアーム部９０は、互いにボディ１２を挟んで一体的に回動する。一対のアーム部９０の一端には、断面矩形状の支持ピン８６が挿入される方形状の支持孔９０ａが形成されている。一対のアーム部９０の他端部には、連結体９２を連結する連結ねじ９１が挿入される。

連結体９２は、例えば、断面略長方形状のブロック体からなり、上下に貫通する把持体用ねじ孔９２ａが幅方向中央部に形成されている。把持体用ねじ孔９２ａには、支持構造１６に対向するように第１把持体９４が螺合される。第１把持体９４は、連結体９２の下面（矢印Ｚ２側の面）から突出する突出部９４ａを有する。突出部９４ａの突出端は、略半球状に形成され、第１把持体９４の螺合位置により突出量を変更することが可能である。

支持構造１６は、側面視で略Ｔ字状の支持体９６を有し、この支持体９６は、第１ハウジング１８の開口部５４ａに挿入されて締結ボルト５６により固定される。支持体９６は、第１ハウジング１８から矢印Ｘ２側に突出する支持部９６ａと、支持部９６ａから矢印Ｚ２側に延出する取付部９６ｂとを有する。支持部９６ａの一端部には、第２把持体９８が取り付けられる。

第２把持体９８は、第１把持体９４の突出部９４ａよりも大きな頭部９８ａを有するねじ構造に構成され、頭部９８ａが支持部９６ａから矢印Ｚ１側に突出するように取り付けられる。頭部９８ａの突出端は、略半球状に形成されている。第２把持体９８は、支持部９６ａの下方側にナット９９が螺合されることで、支持体９６に対し強固に固定される。

また、取付部９６ｂは、支持部９６ａに対して所定長さ下方向（矢印Ｚ２側）に延在し、その端部に取付用ねじ孔９６ｂ１が形成されている。この取付用ねじ孔９６ｂ１は、クランプ装置１０を製造ラインに設置する際に、他の部材に固定するために使用される。

図１及び図２に示すように、クランプ装置１０の押圧機構１００は、第１ハウジング１８の矢印Ｘ１側の側面１８ａに装着される押圧機構ハウジング１０２を有する。押圧機構ハウジング１０２は、装着状態で、第１ハウジング１８の矢印Ｙ方向の両側面及び矢印Ｚ１側の面（上面）に面一に連なり、且つ矢印Ｚ方向の寸法が第１ハウジング１８よりも小さな箱状に形成されている。

押圧機構ハウジング１０２の矢印Ｘ１側の端面１０２ａには、押圧機構１００をボディ１２に装着するためのねじ止め孔１０４が連通するねじ止め切り欠き１０４ａが四隅に設けられている。各ねじ止め孔１０４は、矢印Ｘ方向に延在し、装着時には第１ハウジング１８のねじ穴（不図示）に対向する。そして装着ボルト１０６がねじ止め孔１０４を挿通してねじ穴に螺合されることで、押圧機構１００が固定される。また図２及び図３に示すように、第１ハウジング１８は、押圧機構ハウジング１０２の装着位置に、矢印Ｘ方向に延在して収容空間５４に連通する連通孔５４ｂを有している。

押圧機構ハウジング１０２の内部には円筒状の空間１０８が形成されている。空間１０８には、連通孔５４ｂを通して収容空間５４内に進出可能な押圧ローラ１１０と、押圧ローラ１１０を軸支するローラホルダ１１２と、ローラホルダ１１２を付勢する圧縮スプリング１１４（付勢部材）とが収容されている。また押圧機構ハウジング１０２の矢印Ｘ１側の端面１０２ａには、圧縮スプリング１１４の付勢力を調整する調整部１１６（図１参照）が設けられている。

押圧ローラ１１０は、押圧機構１００の装着状態で、収容空間５４内に設けられたレバーアーム８０（回動部）に対向する位置に配置される。押圧ローラ１１０は、駆動力伝達ローラ８８と同程度の大きさに形成され、ジョイント６６の変位時に、ガイド面７４と反対側（矢印Ｘ１側）のジョイント６６の押圧面７６に接触して転動する。なお、ジョイント６６（変位体３６）に接触して押圧する構成は、押圧ローラ１１０に限定されるものではない。例えば、押圧機構１００は、押圧ローラ１１０に替えて、ジョイント６６に接触する表面の摩擦係数が低い接触体（不図示）を適用してもよい。この種の接触体としては、すべりで摩擦係数が低くなるように表面処理（低摩擦材料の選択、研磨や潤滑剤の塗布等の加工）を施したものを用いることがあげられる。

押圧面７６は、矢印Ｚ１側に端部傾斜面７６ａを備えると共に、端部傾斜面７６ａに連なりジョイント６６の変位方向（矢印Ｚ方向）に平行に延在する押圧面側平行面７６ｂを有する。また押圧面７６は、ジョイント６６が矢印Ｚ１側のストロークエンドに移動した位置（クランプアーム１４のクランプ状態）で、押圧ローラ１１０が若干入り込むことが可能な凹部７６ｃを有する。凹部７６ｃは、例えば、０．２ｍｍ程度の深さであり、押圧ローラ１１０の曲率と同じ曲率の円弧状に形成されている。

ローラホルダ１１２は、付勢受け部１１８と、付勢受け部１１８から矢印Ｘ２方向に突出する一対の突片１２０と、押圧ローラ１１０を回動自在に軸支する軸受けピン１２２とを含む。付勢受け部１１８は、圧縮スプリング１１４の内部に挿入される凸部１１８ａと、凸部１１８ａから径方向外側に突出し圧縮スプリング１１４の一端が接触する円盤状の座面部１１８ｂとを有する。一対の突片１２０は、押圧ローラ１１０と共に連通孔５４ｂに挿入可能な大きさに形成され、相互間を架橋する軸受けピン１２２を強固に支持している。押圧ローラ１１０は、一対の突片１２０の突出端に対し矢印Ｘ２側に若干突出している。

圧縮スプリング１１４は、ローラホルダ１１２の座面部１１８ｂに接触する矢印Ｘ２側の一端と、その反対側（矢印Ｘ１側）の他端とを有する円筒状に形成されている。圧縮スプリング１１４の他端は、調整部１１６の収容体１２８に接触する。すなわち、圧縮スプリング１１４は、収容体１２８からローラホルダ１１２が離間する方向（矢印Ｘ２側）に向かって付勢力（弾性力）を発揮する。なお、押圧ローラ１１０（ローラホルダ１１２）に付勢力を付与する付勢部材は、圧縮スプリング１１４に限定されず、例えば、ゴム部材、皿ばね、板ばねを適用してもよい。

押圧機構１００の調整部１１６は、押圧機構ハウジング１０２の外部に露出される締結体１２４と、締結体１２４の雌ねじ孔１２４ａにねじ込まれる調整用ねじ１２６と、調整用ねじ１２６に接触する上記の収容体１２８とを有する。また、押圧機構ハウジング１０２の矢印Ｘ１側の端面１０２ａには、押圧機構ハウジング１０２と空間１０８とを連通し、調整用ねじ１２６がねじ込まれるハウジング側ねじ孔１０３が設けられている。

調整用ねじ１２６は、ユーザにより締結体１２４及び押圧機構ハウジング１０２に対して回転操作がなされることで、矢印Ｘ方向に変位して押圧機構ハウジング１０２内の収容体１２８の位置を変動させる。締結体１２４や調整用ねじ１２６には、調整用ねじ１２６の操作量や調整基準等を示す目盛１２４ｂ（図１参照）が形成されていてもよい。

収容体１２８は、ローラホルダ１１２の付勢受け部１１８と対をなす形状に形成されている。すなわち収容体１２８は、圧縮スプリング１１４の内部に挿入される凸部１２８ａと、凸部１２８ａから径方向外側に突出し圧縮スプリング１１４の一端が接触する円盤状の座面部１２８ｂとを有する。収容体１２８は、調整用ねじ１２６による押圧機構ハウジング１０２内での位置調整に基づき、圧縮スプリング１１４がローラホルダ１１２（押圧ローラ１１０）に付与する付勢力を調整することができる。

本実施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、以下その動作について説明する。なお、以下の説明においては、図４に示すアンクランプ状態を初期位置として説明する。

この初期位置において、圧力流体供給源は、第１ポート４０を介してロッド側シリンダ室４６に圧力流体を供給し、また第２ポート４２を介して蓋体側シリンダ室４８から圧力流体を排出する。このため、ピストン３０が矢印Ｚ２側に位置し、ピストン３０の矢印Ｚ２側の位置に応じてピストンロッド３２、ジョイント６６も矢印Ｚ２側に位置する。

このアンクランプ状態において、ジョイント６６は、駆動力伝達部２６のレバーアーム８０から離間して矢印Ｚ２側に位置している。駆動力伝達部２６のリンクアーム７８は、ジョイント６６の初期位置に引っ張られることで、概ね矢印Ｚ方向に沿う姿勢となっており、レバーアーム８０の一端をジョイント６６の上方（矢印Ｚ１側）に配置している。このため、レバーアーム８０に軸支されている駆動力伝達ローラ８８もジョイント６６の上方に位置し、レバーアーム８０に連結されたクランプアーム１４も支持構造１６に対し略直交するように離間した状態となっている。また、クランプアーム１４は、薄板状のワークＷをクランプするため、第１把持体９４の突出量が調整されている。

さらに、アンクランプ状態においてジョイント６６が矢印Ｚ２側に位置していることで、押圧機構１００の押圧ローラ１１０もジョイント６６に非接触となっている。押圧ローラ１１０は、圧縮スプリング１１４に押されたローラホルダ１１２の付勢受け部１１８が第１ハウジング１８に接触して、収容空間５４に最大量で進出している。

クランプ装置１０は、クランプの動作時に、第２ポート４２を介して圧力流体供給源から蓋体側シリンダ室４８に圧力流体が供給され、ロッド側シリンダ室４６の圧力流体を第１ポート４０から排出する。これによりピストン３０が第１ハウジング１８側（矢印Ｚ１側）に向かって押圧されて、ピストンロッド３２及びジョイント６６が一体的に矢印Ｚ１側に変位する。

ジョイント６６は、一対の案内溝８４に沿って各ガイドローラ８２を転動させながら矢印Ｚ１側に変位して、この変位時にリンクアーム７８は第１ピン７８ａを支点に時計回りに回動する。このリンクアーム７８の回動と共にレバーアーム８０が回動し、クランプアーム１４も支持ピン８６を支点として時計回りに回動動作する。

ジョイント６６は、矢印Ｚ１側への変位過程でレバーアーム８０の駆動力伝達ローラ８８に接触する。これにより駆動力伝達ローラ８８がガイド面７４に沿って転動する。駆動力伝達ローラ８８は、まず端部傾斜面７４ａに接触することでレバーアーム８０の時計回りの回動を補助する。さらにジョイント６６は、矢印Ｚ１側に変位すると、収容空間５４に進出している押圧ローラ１１０に接触する。これにより押圧ローラ１１０が押圧面７６に沿って転動する。押圧ローラ１１０は、まず端部傾斜面７６ａを転動することで、変位体３６に対し徐々に押圧力を付与する。

図５に示すように、クランプアーム１４が回動動作によりワークＷにある程度近接した段階（例えば、第１把持体９４と第２把持体９８の間隔が所定値（３．５ｍｍ）になった位置）で、押圧ローラ１１０は端部傾斜面７６ａから押圧面側平行面７６ｂに移行する（以下、押圧開始点という）。これにより押圧ローラ１１０は、変位方向と直交する方向である矢印Ｘ２側に向かってジョイント６６を押圧しつつ、押圧面側平行面７６ｂを転動する。この際、図６Ａに示すように、ジョイント６６は、ピストンロッド３２の連結部５０に対し連結凹部７２が余裕をもっていることで、押圧ローラ１１０の押圧に伴い矢印Ｘ２側に微量に移動することが可能である。

また押圧開始点において、駆動力伝達ローラ８８は、ガイド面７４の中間傾斜面７４ｂに移行している。ジョイント６６は矢印Ｘ２側に微量に移動していることで、中間傾斜面７４ｂと駆動力伝達ローラ８８との接触圧が高まっており、中間傾斜面７４ｂに沿って駆動力伝達ローラ８８を確実に転動させる。またジョイント６６は、駆動力伝達ローラ８８及び押圧ローラ１１０に挟まれた状態でも、各ローラが転動することで、矢印Ｚ１側に円滑に変位することができる。

クランプアーム１４がワークＷを最初にクランプする段階（クランプ開始点という）では、駆動力伝達ローラ８８は、図６Ｂに示すように、中間傾斜面７４ｂの矢印Ｚ２側（ガイド面側平行面７４ｃ付近）に位置している。クランプ開始点は、ワークＷの厚みにも依るが、例えば、第１把持体９４と第２把持体９８の間隔が２．５ｍｍ以下になった位置である。この際、レバーアーム８０は、ワークＷに接触したクランプアーム１４からクランプ反力を受けて、駆動力伝達ローラ８８によりジョイント６６を矢印Ｘ１側に押す。これにより押圧ローラ１１０は、圧縮スプリング１１４の付勢力に抗して矢印Ｘ１側に弾力的に変位しつつ、ジョイント６６の矢印Ｚ１側への変位を継続させる。逆に言えば、押圧ローラ１１０は、クランプ反力に抗するようにジョイント６６を矢印Ｘ２側に弾力的に押圧しつつジョイント６６を変位させる。従って、クランプ装置１０は、ワークＷが寸法誤差等により厚みが変化していてもこの寸歩誤差を許容してジョイント６６を変位させ、中間傾斜面７４ｂに沿ってレバーアーム８０（駆動力伝達ローラ８８）を回動させる。

その結果、クランプアーム１４がワークＷをクランプしたクランプ状態で、図３に示すように、駆動力伝達ローラ８８がガイド面側平行面７４ｃに位置するようになる。駆動力伝達ローラ８８は、ジョイント６６の変位方向と平行なガイド面側平行面７４ｃに位置することで、クランプアーム１４からクランプ反力を受けても、ジョイント６６に矢印Ｚ２側への分力を生じさせない。つまりクランプ状態では、駆動力伝達ローラ８８の転動が規制され、その結果、レバーアーム８０及びクランプアーム１４の回動動作がロックされた（回動が規制された）状態が良好に確立する。

特に、クランプ状態では、駆動力伝達ローラ８８と押圧ローラ１１０とはジョイント６６を挟んで同じ高さ（矢印Ｚ方向）位置にある。つまり、押圧ローラ１１０の押圧方向の延長は、クランプ状態における駆動力伝達ローラ８８の位置に重なる。このため、押圧ローラ１１０は、レバーアーム８０に向けてジョイント６６を弾力的に押圧して駆動力伝達ローラ８８に強い押圧力をかけることで、クランプ状態のロックを強化することができる。

さらにクランプ状態では、押圧ローラ１１０が押圧面７６の凹部７６ｃに入り込む。押圧ローラ１１０が凹部７６ｃに入り込んでも、凹部７６ｃが浅いため押圧ローラ１１０によるジョイント６６への押圧力は殆ど低下しない。その一方で、クランプ装置１０は、押圧ローラ１１０と凹部７６ｃが嵌り合うことで、ジョイント６６の矢印Ｚ２側への移動が一層抑制されることになり、クランプ状態を一層良好に維持することができる。なお、押圧面７６は、凹部７６ｃを備えない構成でもよい。

ワークＷのクランプ状態を解除する場合には、ロッド側シリンダ室４６に圧力流体を供給すると共に、蓋体側シリンダ室４８から圧力流体を排出することで、ピストン３０が第１ハウジング１８から離間する方向（矢印Ｚ２側）に移動する。これによりピストンロッド３２及びジョイント６６が一体的に変位する。ジョイント６６は、矢印Ｚ２側に引っ張られて変位するので、矢印Ｘ方向に押圧し合っている駆動力伝達ローラ８８及び押圧ローラ１１０も、ガイド面７４及び押圧面７６を容易に転動することになる。そして、ジョイント６６の矢印Ｚ２側への変位に伴い、リンクアーム７８が第１ピン７８ａを支点として反時計回りに回動し、レバーアーム８０及びクランプアーム１４も支持ピン８６を支点として反時計回りに回動する。つまり、クランプアーム１４が支持構造１６から離間し、ワークＷのクランプ状態が解除される。

なお、ワークＷのクランプ状態において、圧力流体の供給が停止してワークＷがクランプ状態のままとなってしまった場合には、作業者が、クランプ解除機構５８の解除用ピン６４を押し込む。これにより、解除用ピン６４の先端がジョイント６６側に向かって移動して接触し、ジョイント６６を矢印Ｚ２側に押圧することでジョイント６６を駆動部２４側に向かって変位させることができる。この場合も、駆動力伝達ローラ８８及び押圧ローラ１１０がガイド面７４及び押圧面７６を容易に転動してジョイント６６の変位を許容することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、クランプ装置１０は、リンク構造６８を介して駆動部２４の駆動力を変換してクランプアーム１４を回動させる構成に限定されず、種々の構造を適用し得る。例えば、クランプ装置１０は、ピストンロッド３２（変位体３６）がクランプアーム１４に直接接触して、ピストンロッド３２の変位に伴いクランプアーム１４を回動させる構成をとり得る。この場合でも、ピストンロッド３２のクランプアーム１４に接触する部分に上記のガイド面７４を設けて、ガイド面７４と反対側を押圧機構１００で押圧することにより、クランプ状態を強固にすることができる。

また、押圧機構１００の構成は、押圧ローラ１１０、圧縮スプリング１１４等の構造に限定されものではない。例えば、押圧機構１００は、第１ハウジング１８のクランプアーム１４又はレバーアーム８０の対向する位置の内面に、矢印Ｘ２側にジョイント６６を弾力的に押圧する図示しない弾性凸部を設けた構成でもよい。弾性凸部は、ジョイント６６の摺接に対応するため、摩擦係数が充分に低いものが適用されるとよい。

上述の実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について、以下に記載する。

クランプ装置１０は、変位体３６を弾力的に押圧する押圧機構１００を備えることで、クランプアーム１４のクランプ状態においてクランプアーム１４又は回動部（レバーアーム８０）に変位体３６のガイド面７４を強く接触させることができる。また押圧機構１００は、変位体３６を邪魔することなく、変位体３６を変位方向に変位させる。このため、クランプ装置１０は、クランプアーム１４のロック（回動動作の規制）の信頼性が向上し、例えば、小型に形成しても、クランプ状態を良好に確立することが可能となる。そして、押圧機構１００の弾力的な押圧は、クランプアーム１４のクランプ状態でも変位体３６を多少変位させることで、ワークＷの厚みの変化にも対応可能なロック範囲を得る。これにより、クランプ装置１０は、ワークＷやクランプ装置１０の寸法誤差を許容して、安定したクランプ力を発揮することができる。

また、ガイド面７４は、変位体３６の変位方向に対して傾斜する傾斜面（中間傾斜面７４ｂ）と、傾斜面に連なり変位方向に平行なガイド面側平行面７４ｃとを有し、クランプアーム１４又は回動部（レバーアーム８０）は、クランプ状態でガイド面側平行面７４ｃに位置する。クランプ装置１０は、変位体３６の変位方向に対して傾斜する中間傾斜面７４ｂにより、変位体３６の変位時にクランプアーム１４又はレバーアーム８０を中間傾斜面７４ｂに沿わせることができ、押圧機構１００が押圧しても変位体３６がスムーズに移動できる。しかも、クランプ状態では、ガイド面側平行面７４ｃにクランプアーム１４又はレバーアーム８０が位置するので、クランプアーム１４又はレバーアーム８０からの反力を変位体３６が受けても、変位体３６の移動を強固に抑制することができる。

また、変位体３６は、当該変位体３６の変位方向と直交する方向に微量に移動可能に構成され、押圧機構１００は、直交する方向に変位体３６を押圧する。これにより、クランプ装置１０は、クランプアーム１４又はレバーアーム８０に変位体３６を一層強く押しつけて、変位体３６によるクランプアーム１４のロックをより確実に行うことができる。

また、押圧機構１００は、変位体３６に接触して転動する押圧ローラ１１０又は摩擦係数が低く構成され変位体３６に接触する接触体と、押圧ローラ１１０又は接触体を付勢する付勢部材（圧縮スプリング１１４）とを備える。押圧機構１００は、押圧ローラ１１０（又は接触体）及び圧縮スプリング１１４を備えることで、変位体３６の変位時に押圧ローラ１１０が押圧することになる。このため、変位体３６を確実に押圧しつつ、変位体３６の変位方向への移動をより一層円滑化することが可能となる。

また、駆動機構２２は、回動部（レバーアーム８０）を有すると共に、変位体３６の変位動作をクランプアーム１４の回動動作に変換する駆動力伝達部２６を備え、回動部は、ガイド面７４に沿って転動可能な駆動力伝達ローラ８８を備える。これにより、レバーアーム８０は、変位体３６の変位時に、ガイド面７４に沿って駆動力伝達ローラ８８を転動させながらレバーアーム８０自体を回動させる。その結果、レバーアーム８０は、クランプアーム１４をより良好に回動動作させることができる。

また、押圧ローラ１１０又は接触体の押圧方向の延長は、クランプ状態における駆動力伝達ローラ８８の位置に重なる。これにより、クランプ装置１０は、クランプ状態で押圧ローラ１１０（又は接触体）と駆動力伝達ローラ８８との間に変位体３６を挟むことになる。従って、押圧ローラ１１０の押圧力が駆動力伝達ローラ８８に確実に伝わり、クランプ状態をより強固に維持することができる。

また、変位体３６は、押圧ローラ１１０又は接触体に押圧される押圧面７６を有し、押圧面７６は、変位体３６の変位方向に平行な押圧面側平行面７６ｂと、クランプ状態で押圧ローラ１１０又は接触体が接触する箇所に設けられた凹部７６ｃとを含む。クランプ装置１０は、押圧ローラ１１０が押圧面側平行面７６ｂを転動することで、変位体３６を変位方向にスムーズに変位させる。しかもクランプ状態で押圧ローラ１１０（又は接触体）が凹部７６ｃに入り込むことになり、変位体３６の変位方向への変位をより確実に規制して、ロックを維持することができる。

また、押圧機構１００は、付勢部材（圧縮スプリング１１４）の付勢力を調整する調整部１１６を有する。クランプ装置１０は、調整部１１６を有することで、押圧機構１００による押圧ローラ１１０の押圧力を調整可能とし、この結果、変位体３６からクランプアーム１４又はレバーアーム８０にかける接触力が調整されるので、適切なクランプ力が得られる。よって例えば、クランプ装置１０が経年しても、ワークＷのクランプ状態を良好に維持することができる。

また、駆動機構２２は、圧力流体の供給及び排出に基づき変位体３６を変位させる駆動部２４を有する。これにより、クランプ装置１０は、押圧機構１００により変位体３６を押圧しても、変位方向に沿って変位体３６を安定的に進出又は後退させることができる。

また、ボディ１２の側面には、圧力流体を供給及び排出するコネクタ４４が取り付けられ、押圧機構１００は、コネクタ４４が取り付けられる側面（側壁２０ａ）と同じ側面１８ａに設けられる。クランプ装置１０は、コネクタ４４が取り付けられる側面に押圧機構１００を備えることで、押圧機構１００が突出していても圧力流体のコネクタ４４のスペース分を利用することになる。すなわち、クランプ装置１０の使用状態では、押圧機構１００がスペースを殆どとることがなくなり、周辺機器との干渉を抑えて設置を容易化させることができる。

１０…クランプ装置 １２…ボディ
１４…クランプアーム ２２…駆動機構
２４…駆動部 ２６…駆動力伝達部
３６…変位体 ６６…ジョイント
７４…ガイド面 ７４ａ…端部傾斜面
７４ｂ…中間傾斜面 ７４ｃ…ガイド面側平行面
７６…押圧面 ７６ａ…端部傾斜面
７６ｂ…押圧面側平行面 ７６ｃ…凹部
８０…レバーアーム ８８…駆動力伝達ローラ
１００…押圧機構 １０２…押圧機構ハウジング
１１０…押圧ローラ １１４…圧縮スプリング
１１６…調整部 Ｗ…ワーク

Claims (7)

1. ボディと、
   前記ボディと相対的に回動動作して、支持構造との間でワークＷを挟んでクランプ状態を形成するクランプアームと、
   直線状に変位する変位体を有し、前記変位体の変位に基づき前記クランプアームの回動動作を行う駆動機構とを備えるクランプ装置であって、
   前記変位体は、前記クランプアーム又は前記クランプアームと一体に回動する回動部に接触して、前記クランプアームの回動動作を案内すると共に前記クランプ状態で前記クランプアームの回動動作を規制するガイド面を有し、
   前記クランプアーム又は前記回動部に対向する位置に設けられ、前記変位体の変位時に当該変位体に接触し、前記クランプアーム又は前記回動部に向けて当該変位体を弾力的に押圧する押圧機構を備え、
   前記変位体は、該変位体の変位方向と直交する方向に微量に移動可能に構成され、
   前記押圧機構は、前記変位体に接触して転動する押圧ローラと、該押圧ローラを前記変位体に向けて付勢して前記直交する方向に前記変位体を押圧する付勢部材とを有し、
   前記回動部は、前記ガイド面に沿って転動可能な駆動力伝達ローラを備え、前記クランプアームによるワークのクランプ時において、前記駆動力伝達ローラと前記押圧ローラとが同じ高さである
   クランプ装置。
2. 請求項１記載のクランプ装置において、
   前記ガイド面は、前記変位体の変位方向に対して傾斜する傾斜面と、前記傾斜面に連なり前記変位方向に平行なガイド面側平行面とを有し、
   前記クランプアーム又は前記回動部は、前記クランプ状態で前記ガイド面側平行面に位置する
   クランプ装置。
3. 請求項１記載のクランプ装置において、
   前記駆動機構は、前記回動部を有すると共に、前記変位体の変位動作を前記クランプアームの回動動作に変換する駆動力伝達部を備える
   クランプ装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   前記変位体は、前記押圧ローラに押圧される押圧面を有し、
   前記押圧面は、前記変位体の変位方向に平行な押圧面側平行面と、前記クランプ状態で前記押圧ローラが接触する箇所に設けられた凹部とを含む
   クランプ装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   前記押圧機構は、前記付勢部材の付勢力を調整する調整部を有する
   クランプ装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   前記駆動機構は、圧力流体の供給及び排出に基づき前記変位体を変位させる駆動部を有する
   クランプ装置。
7. 請求項６記載のクランプ装置において、
   前記ボディの側面には、前記圧力流体を供給及び排出するコネクタが取り付けられ、
   前記押圧機構は、前記コネクタが取り付けられる前記側面と同じ側面に設けられる
   クランプ装置。

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