JP3149423U - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高さ方向に摺動可能で、かつワークをクランプする操作だけで高さ方向の摺動が自動的にロックするクランプ装置に於いて、支柱の表面に傷が付きにくく、確実に摺動面に対するロック機能が働く、安価で使用しやすいクランプ装置を提供する。【解決手段】テーブル１にほぼ直角に固定した円柱形の支柱１０に摺動可能に嵌合した貫通穴を設けたスライド基部１１において、該スライド基部１１の貫通穴から離れたクランプ部１５ａでワークを押した際に、その反力で貫通穴が支柱１０を押して確実に停止するように、前記貫通穴の内面のクランプ部１５ａに近い側は上部（テーブルから遠い側）の所定の幅を残して支柱１０に接しないように逃げ加工され、前記貫通穴の内面のクランプ部１５ａに遠い側は下部（テーブルに近い側）の所定の幅を残して支柱１０に接しないように逃げ加工した。【選択図】図３

Description

本考案は、主に放電加工機、ワイヤー放電加工機等において被加工物をテーブルに固定するためのクランプ装置に関する。

従来、放電加工機やワイヤー放電加工機において被加工物（ワーク）をテーブルに固定する際には、図１に示したように、クランプ治具３を用い、ボルト４で高さを調節してからボルト５で締め付ける方法が一般的である。
しかしながらクランプ治具３による方法は、両手で作業する必要があるので作業性が悪く、高さを調節するのに時間がかかった。

これに対して、特許文献１、２ではテーブル上に垂直に保持した円柱状の支柱に、円形の穴を開けたプレート状の部品を嵌合させて、任意の高さで、該プレートの他端側をワークに押しつけると同時にプレートを傾けて支柱に固定する方法が考案されている。
しかしこれらの方法は、摺動性のある軸と穴の関係を利用して上下にスライドさせて高さを調節し、クランプするときだけプレートを傾けてロックさせるという方法なので、確実にロックさせるにはプレートをある程度大きく傾ける必要があり、その結果、プレートの穴の角部が軸に食い込む状態になり、軸表面に傷が付きやすいという問題と、ロック力がばらつきやすいという問題があった。

また、本出願人は特許文献３で開示したように、スライド基部に回動可能に取り付けたクランプ体に、ワークを押さえる機能と支柱を押圧する機能を持たせることにより、支柱の軸に傷が付きにくく、且つ確実にロック可能なクランプ装置を考案した。
しかしながら、特許文献３の方法はクランプ体の回転軸の位置と押圧部の形状を高い精度で加工する必要があり、結果的にコスト高になるという問題と、使用する加工機によってはワークの上部に設けた締付ねじが邪魔になるという問題があった。

実開昭５５−１７９７３９号公報 実開昭５７−４８０３０号公報 実用新案登録第３１４６９９５号公報

本考案は、高さ方向に摺動可能で、かつワークをクランプする操作だけで高さ方向の摺動が自動的にロックするクランプ装置に於いて、支柱の表面に傷が付きにくく、確実に摺動面に対するロック機能が働く、安価で使用しやすいクランプ装置を提供することを目的とする。

テーブルに対してほぼ直角に固定された円柱形の支柱と、該支柱に摺動可能に嵌合した貫通穴を設けたスライド基部と、該スライド基部の前記貫通穴から離れた部分に前記テーブルの遠近方向に移動可能でかつ停止可能に取り付けられたクランプ部を有し、前記貫通穴の内面の前記クランプ部に近い側は上部（テーブルから遠い側）の所定の幅を残して前記支柱に接しないように逃げ加工され、前記貫通穴の内面の前記クランプ部に遠い側は下部（テーブルに近い側）の所定の幅を残して前記支柱に接しないように逃げ加工され、前記スライド基部に取り付けられた前記クランプ部をテーブル側に移動させることによりテーブル上に置かれた被加工物を押し、前記被加工物からの反力で前記貫通穴の上部接触部と下部接触部が前記円柱形の支柱を押圧することにより、前記スライド基部が前記支柱の任意の位置で停止する構造にした。

前記移動可能で停止可能なクランプ部の最も簡単な構造として、前記スライド基部に取り付けた締付ねじでワークを押さえる構造とした（図示せず）。

前記形状では、ワークを直接ねじで押さえるので傷が付きやすくワークにねじの回転力が伝わるので位置ずれしやすい欠点がある。これを対策するために、クランプ片をスライド基部に回動軸を介して取付け、締付ねじ又はカムにより、ワークの上方からクランプ片を介してワークを押さえつける構造にした（実施例１）。

ワークの上部に締付ねじやカムを回すレバーがあると邪魔になる場合には、クランプ片をスライド基部に回動軸を介して取付け、締付ねじ又はカムにより、回動軸を挟んでワークから遠い側でクランプ片を押して回動させることにより、ワーク上部に位置するクランプ部が下がってワークを押さえる構造にした（実施例１、２）。

貫通穴の中心軸とクランプ部が被加工物と接する部分までの距離が、貫通穴の上部接触部の中央と下部接触部の中央間の距離を貫通穴の軸方向に測った値の４倍以上にした。
これは、ワークを押さえる力に十分に耐えうる支柱上での停止摩擦力を確保するためである。

自動でロックする機能を貫通穴の内面に段付加工をするだけの構造で実現したので、部品点数が少なく加工も容易であり、製作コストを大幅に低減することができる。
又、支柱を押す部分は支柱とほぼ同じ曲率半径の円筒面の一部であり、傾かずに接触するので、面圧が均一化され、支柱に傷が付きにくい。

支柱上の任意の高さにおいて、ワークをクランプする操作をすることにより、自動的かつ確実に支柱上の摺動がロックされるので作業性が著しく向上する。
１本の支柱による片持ち構造なので強力なクランプ力が必要な場合には適さないが、加工反力がほとんど発生しない放電加工機やワイヤー放電加工機には適している。

請求項３の考案によれば、クランプ片を介してワークを押さえることにより、ねじの回転力がワークに伝わらないのでワークの位置決めが正確にでき、かつ、必要に応じてワークの反対側にねじやカムを回すレバーを配置できるので、加工機との干渉などを避けることができる。

従来のクランプ装置の外観図 実施例１のクランプ装置の外観図 実施例１のクランプ装置の作動時断面図 実施例１のクランプ装置の部分断面図 実施例１のクランプ装置の平面図（支柱を除く） 実施例１のクランプ装置の断面図（図５のＡ−Ａ線断面図） 実施例２のクランプ装置の平面図（支柱を除く） 実施例２のクランプ装置の断面図（図７のＢ−Ｂ線断面図） 実施例３のクランプ装置の平面図（支柱を除く） 実施例３のクランプ装置の底面図（支柱を除く） 実施例３のクランプ装置の断面図（図９のＣ−Ｃ線断面図）

本考案によるクランプ装置は、テーブルにほぼ直角に固定した円柱形の支柱に摺動可能に嵌合した貫通穴を設けたスライド基部において、該スライド基部の貫通穴から離れたクランプ部でワークを押した際に、その反力で貫通穴が支柱を押して確実に停止するように、前記貫通穴の内面のクランプ部に近い側は上部（テーブルから遠い側）の所定の幅を残して前記支柱に接しないように逃げ加工され、前記貫通穴の内面の前記クランプ部に遠い側は下部（テーブルに近い側）の所定の幅を残して前記支柱に接しないように逃げ加工されているところに特徴がある。

図２〜図６を用いて、本考案によるクランプ装置の第１の実施例について説明する。
円柱状の支柱１０の下部に設けられたねじ１０ｂをテーブル１にねじ込んで固定する。
この際、支柱１０の上端部に溝１０ａがあり、この溝にスライド基部１１に設けた穴１１ａ内のピン１１ｂを嵌めて回せるようになっているので工具を捜す必要が無い。

支柱１０の上部からスライド基部の貫通穴１２を支柱１０に摺動させるように嵌めて、ワーク２にクランプ片１５の先端下面が当接するまで下にスライドさせ、スライド基部１１にねじ込んだ締付ねじ１３の上部に取り付けた締付レバー１４を回してクランプ片１５を押し、クランプ片１５は接触部１５ａにてワーク２を下に力Ｆ１で押し付ける。

スライド基部１１には、締付ねじ１３に作用する上方向の力Ｆ２により、支柱１０の位置にて、図３で右回り方向のモーメントＭが発生し、貫通穴１２の内面の上部接触部１２ａは支柱１０を右方向に、下部接触部１２ｂは支柱１０を左方向に押し、これらの接触部と支柱の間で発生する摩擦力でスライド基部１１の上下方向の動きが規制される。

貫通穴１２の中心軸と締付ねじ１３が被加工物と接する部分（クランプ片が無い場合）又はクランプ片１５が被加工物２と接する部分１５ａまでの距離Ｌ１は、貫通穴１２の内面の上部接触部１２ａの中心位置と下部接触部１２ｂの中心位置の距離を貫通穴１２の軸心方向に測った値Ｌ２の４倍以上であることが好ましい。

Ｌ１／Ｌ２を４以上にすることが好ましい理由は、支柱１０を両側から押して摩擦力で停止させるためには、摩擦係数の最小値を０．１２５と仮定した場合、両側で挟むので合計摩擦係数は０．２５と見なせるので、ワークを押さえる力Ｆ１の４倍以上の押圧力を１２ａ部及び１２ｂ部に作用させる必要があるためである。

尚、押圧部１２ａの上部１２ｄと下部１２ｃは支柱１０に触れないように逃がしてあり、上下の接触部１２ａ、１２ｂの高さ方向の幅Ｗは３〜６ｍｍ程度である。
幅Ｗが大きすぎると接触面圧が小さくなり、油膜などが切れなくなって摩擦係数が低下し、ロック作用が働かなくなるので都合が悪い。
逆に幅Ｗを小さくしすぎると接触面圧が大きくなりすぎて支柱１０の表面に傷が付き易くなるので都合が悪い。
また、本出願人が先に考案した特許文献３の構造では、円筒面からなるガイド面１１ｃは面積が広いので面圧が低く、従って油膜や水の膜が形成されやすいので摩擦係数が低くなりがちであったが、本考案による接触部１２ａ、１２ｂは同じ面積にでき、幅Ｗも適切に選ぶことができるので、確実にロックできて支柱に傷が付きにくい条件をより実現しやすくなった。

貫通穴１２と逃げ部１２ｃの加工は、先ず、ドリルで支柱１０の外径より僅かに大きい直径の貫通穴１２を開けた後に、先端が前記貫通穴と同じ直径で根本が細い段付エンドミルで逃げ部１２ｃを切削することにより、１回のチャッキングで容易に加工することができる。
尚、貫通穴入り口側の逃げ加工部１２ｄは必須ではないが、上下接触部１２ａと１２ｂの幅Ｗと両接触部の距離Ｌ２を調節するために、適宜加工すれば良い。

スライド基部１１の端部近くには貫通穴１２と平行に締付ねじ１３がねじ込まれており、締付ねじ１３の上部にはハンドル１４が取り付けられている。締付ねじ１３の下端に球面運動可能なキャップを設けてワーク２を押す構造にしても良いが、好ましくはクランプ片１５を回転軸１６を介してスライド基部１１に回動自在に取付け、締付ねじ１３でクランプ片１５を押し、クランプ片１５がワーク２を押す構造にすることにより、クランプ作業時にワークに回転力が伝わらないのでワークがずれにくくなり正確に固定することができる。また、押圧面も広くなるのでワークに傷が付きにくくなる。
尚、クランプ片の先端１５ａが上がる方向にばね１７で押す構造にした。これは、締付ねじを緩めたときににクランプ片が自動的に上に動いてがたつかないようにするためである。

図７、図８は第２の実施例を示す図である。
クランプ片１５を貫通穴の反対側まで延長し、カム１８をレバー１９によって回すことによりスライド基部１１を押し、クランプ部１５ａがテーブル側に動いてワークを押す構造になっている。
ワークの上部に締付ボルトが無いので、加工機に干渉することなく、加工部の近くをクランプすることができる。

図９〜図１１は実施例２と同様にワークの上部から締付ボルトを無くした例である。
この例ではさらにクランプ装置の横幅を狭くする工夫がなされている。
即ち、スライド基部１１は、貫通穴１２のほぼ上半分を上部接触部１２ａ部分だけを残して削除し、且つ幅を狭くして、クランプ片１５に設けた矩形状の穴２０に挿入した状態で軸１６にて連結してある。
締付ボルト１３を締め込むと、クランプ片１５は軸１６を中心にして、図１１上で左回転し、クランプ部１５ａがワークを押さえつけ、その反力で、上部接触部１２ａと下部接触部１２ｂが支柱を押さえつけて支柱上での位置が固定される。

１ テーブル
２ 被加工物（ワーク）
３ 従来のクランプ治具
４ 高さ調節ボルト
５ 締付ボルト
６ 加工した穴の例
１０ 支柱
１０ａ 支柱締付用溝
１０ｂ 支柱固定用ねじ
１１ スライド基部
１１ａ 支柱締付用穴
１１ｂ 支柱締付用ピン
１２ スライド基部に設けた貫通穴
１２ａ 上部接触部
１２ｂ 下部接触部
１２ｃ 逃げ加工部
１２ｄ 穴入り口の逃げ加工部
１３ 締付ねじ
１４ 締付レバー
１５ クランプ片
１５ａ クランプ部（クランプ片とワークの接触部）
１６ クランプ片の回転軸
１７ ばね
１８ カム
１９ カム回転用レバー
２０ クランプ片に設けた矩形状の穴
Ｆ１ ワークを押さえる力
Ｆ２ Ｆ１の反力
Ｍ Ｆ２によって支柱周りに発生する回転モーメント
Ｌ１ クランプ部１５ａと貫通穴１２の中心軸間の距離
Ｌ２ 上部接触部中心と下部接触部中心の貫通穴軸心方向の距離
Ｗ 接触部の幅

Claims (4)

1. テーブルに対してほぼ直角に固定された円柱形の支柱と、該支柱に摺動可能に嵌合した貫通穴を設けたスライド基部と、該スライド基部の前記貫通穴から離れた部分に前記テーブルの遠近方向に移動可能でかつ停止可能に取り付けられたクランプ部を有し、前記貫通穴の内面の前記クランプ部に近い側は上部（テーブルから遠い側）の所定の幅を残して前記支柱に接しないように逃げ加工され、前記貫通穴の内面の前記クランプ部に遠い側は下部（テーブルに近い側）の所定の幅を残して前記支柱に接しないように逃げ加工され、前記スライド基部に取り付けられた前記クランプ部をテーブル側に移動させることによりテーブル上に置かれた被加工物を押し、前記被加工物からの反力で前記貫通穴の上部接触部と下部接触部が前記円柱形の支柱を押圧することにより、前記スライド基部が前記支柱の任意の位置で停止することを特徴とするクランプ治具。
2. 前記移動可能かつ停止可能なクランプ部が、前記スライド基部にねじ込まれた締付ねじであることを特徴とする請求項１に記載したクランプ治具。
3. 前記移動可能かつ停止可能なクランプ部が、前記スライド基部に、前記貫通穴に対し直角な軸回りに回動可能に取付られたクランプ片の一端であり、前記クランプ片が前記スライド基部からねじ又はカムを介して押されることによりテーブル上の被加工物を押す構造であることを特徴とする請求項１に記載したクランプ治具。
4. 前記貫通穴の中心軸と前記クランプ片が被加工物と接する部分までの距離が、前記貫通穴の上部接触部の中央と下部接触部の中央間の距離を前記貫通穴の軸方向に測った値の４倍以上であることを特徴とする請求項１、又は請求項２、又は請求項３に記載したクランプ治具。