クランプシリンダとは
クランプシリンダとは、製造ラインでの自動化のためにワーク (加工対象物) をクランプ (=留めて固定) する反復動作の機構を有する機械のことです。
ロッドと呼ばれるシリンダ部分を上下または左右に直線運動させ、製造工程時にワークをクランプさせますが、通常は油圧ないしは空気圧をクランプの動作源として用いています。
機械加工やスポット溶接の妨げにならないよう、なるべく省スペースになる工夫が随所に施されています。クランプシリンダは、加工の着手と完了時にワークの着脱を簡便かつ手早く行えるかが重要です。
クランプシリンダの使用用途
クランプシリンダは、工場などの自動化製造ラインでワークを固定する際に使用されています。主に、産業ロボットを利用した自動溶接ラインやマシニングセンタでのワーククランプなどです。
クランプの確認を電気信号として取得するため、通常シリンダには、オートスイッチをクランプ側とアンクランプ側に設置します。ただし、溶接ラインで使用する場合、溶接電流によって外乱磁界が発生し、通常のオートスイッチでは誤作動を起こす恐れがあります。耐強磁界オートスイッチを利用することで、正確に使用可能です。
クランプシリンダの原理
クランプシリンダは、空気圧もしくは油圧を駆動源としてシリンダ本体を動作させ、ワークを挟み込んでクランプする仕組みです。通常のクランプシリンダでは、シリンダの前進・後退の動きを機械機構の一つであるリンク機構を用いて、ワークを挟み込んでクランプする動作に変換して使用されます。
特に強固なクランプ力を必要とする場合は、油圧が選択されますが、油圧の場合は設備メンテナンスにそれなりの工数を要することから、クランプ力が通常で良いものは空気圧が選択されます。ロータリークランプシリンダは、ロッドに旋回するための溝が加工されており、カム機構によって旋回しながらクランプしますが、前進および後退側の供給口に空気圧もしくは油圧を供給することで、動作する機構は通常のシリンダと同じです。
ピンクランプシリンダは、主に空気圧で駆動しますが、ピンが位置決めの機能を果たしながら、ピンの内部にあるクランプアームを引き込むことでクランプします。位置決めとクランプに使用する穴径によって、ピンクランプシリンダのピン径を選定します。クランプした状態での上面からは、ピン部のみが見える形であり、加工の妨げになることが少なく、省スペースでの使用が可能です。
クランプシリンダの種類
クランプシリンダは、用途によって非常に多種多様な種類があります。その中でも代表的なものが、ロータリークランプシリンダとピンクランプシリンダです。
1. ロータリークランプシリンダ
ロータリークランプシリンダは、クランプシリンダのピストンロッドに旋回する回転機構を追加したものです。使用用途によって、左回りと右回りが選定可能なタイプがありますが、旋回途中にクランプ動作はできないタイプもあるため、注意が必要です。
2. ピンクランプシリンダ
ピンクランプシリンダは、その名の通りクランプにピンを用いる機構を有しており、主に板金のクランプに利用されます。よって、溶接に耐えるように耐強磁界オートスイッチをオプション搭載できるものがあります。
クランプシリンダのその他情報
クランプシリンダの駆動動力源
昨今のクランプシリンダの駆動動力源の選択肢の一つに、電動化の流れがあります。電動化には、エアー配管設備なしで使用可能、多点の位置決めが簡単、終点の衝撃緩和が可能など、さまざまなメリットがありますが、コストの観点でなかなか普及に至っていませんでした。
しかしながら、近年は電動アクチュエータの普及に伴い、理にかなったコストでのクランプシリンダ用途に使える (エアシリンダと互換性のある) 電動シリンダが急速に普及をしています。弱点として、同サイズ比較では空気圧品と比較してクランプ力が劣っている点が挙げられますが、電動化でのきめ細かい制御や位置決めのしやすさから置き換えも進んでいる状況であり、業界での注目すべき流れの一つです。
参考文献
https://www.smcworld.com/products/ja/s.do?ca_id=213
https://www.ckd.co.jp/kiki/jp/product/detail/454/CAC4