JP3954704B2 - クランプ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークピースや金型などの被固定物をワークパレットやテーブルなどの支持台に引っ張って固定する形式のクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のクランプ装置は、支持台に載置した被固定物の周囲にクランプ具を配置して、そのクランプ具によって被固定物を支持台に押圧するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のクランプ装置は、被固定物の周囲にクランプ具を配置したので、その被固定物の周囲の作業スペースがクランプ具によって狭められるという問題があった。
本発明の目的は、上記の問題点を改善するためのクランプ装置を提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、例えば、図１から図４、図５から図８、または、図９から図１４の各図に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング１１内に筒状のプルロッド１２を軸心方向へ移動自在に挿入して、上記ハウジング１１外へ突出させた上記プルロッド１２の先端部を被固定物１の段付き穴２に嵌合可能に構成し、
上記のプルロッド１２の先端部に周方向へ所定の間隔をあけて配置した複数の係合具１３を、半径方向の外方の突出位置Ｘと半径方向の内方の後退位置Ｙとに移動自在な状態で同上プルロッド１２に支持し、
上記プルロッド１２の筒孔１２ａに挿入した操作具２６と同上プルロッド１２とを軸心方向へ相対移動させることによって、上記の係合具１３を上記の後退位置Ｙから上記の突出位置Ｘへ切換え可能に構成し、
クランプ駆動時には上記プルロッド１２をクランピング機構Ｍによって基端部へ向けて引っ張り可能に構成し、
前記クランピング機構Ｍが、前記ハウジング１１のガイド孔１５に軸心方向へ移動自在に挿入した環状の駆動部材１６を備え、その駆動部材１６の筒孔１６ａに環状隙間２２をあけて前記プルロッド１２を挿入したものである。
【０００５】
本発明は、例えば、同上の図１と図２に示すように、次のように作用する。
図１のアンクランプ状態では、操作具２６に対してプルロッド１２が上昇しており、係合具１３が後退位置Ｙへ切換えられている。
クランプ時には、まず、上記プルロッド１２に被固定物１の段付き穴２を嵌合させ、その後、そのプルロッド１２をクランピング機構Ｍ(ここでは駆動部材１６のピストン１７)によって下降させていく。
すると、まず、上記の操作具２６に対して上記プルロッド１２が下降して、上記の係合具１３を半径方向の外方へ突出させ、次いで、図２に示すように、その突出位置Ｘの係合具１３が段付き穴２の下段部８に接当する。これにより、上記クランピング機構Ｍがプルロッド１２と係合具１３とを順に介して被固定物１を下向きに引っ張って、その被固定物１の被固定面Ｒを支持面Ｓに固定する。
上記の図２のクランプ状態から図１のアンクランプ状態への切換えは、上記とはほぼ逆の手順で行われる。
【０００６】
従って、本発明は次の効果を奏する。
前記クランプ状態においては、被固定物１の六面のうちの被固定面Ｒを除いた五面を開放できる。このため、その被固定物がワークピースの場合には、上記クランプ状態のままで上記の五面を連続して加工でき、機械加工の能率が飛躍的に向上する。また、上記の被固定物が金型の場合には、その金型の周囲のスペースが狭められないので、金型交換時の作業性が向上する。
【０００７】
上記の被固定物は、段付き穴を形成するだけでよく、クランピング用のアタッチメントを突出させる必要がない。このため、その被固定物のハンドリングが容易である。また、筒状のプルロッド内に操作具を挿入したので、そのプルロッドに十分な引っ張り強度を確保することとクランプ装置をコンパクトに造ることとを両立できる。さらに、上記プルロッドと操作具との相対移動によって係合具の位置を切換えできるので、その切換え構造が簡素となって、クランプ装置をさらにコンパクトに造れる。そのうえ、上記プルロッドの先端部に係合具を支持したので、その係合具の脱落を防止して、クランピングとアンクランピングとを確実に行える。
また、前記の目的を達成するため、請求項６の発明 ( 例えば図５と図６を参照 ) に示すようにクランプ装置を構成してもよい。その請求項６の発明は、上記の請求項１の発明とほぼ同様の作用効果を奏する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１から図４によって説明する。まず、図１及び図２と図４によって、上記クランプ装置によって被固定物がクランピングされる手順を説明する。図１はアンクランプ状態を示し、図２はクランプ状態を示し、図４ (Ａ)(Ｂ)は作動説明用の模式図である。
【０００９】
図４(Ａ)において、符号１は、マシニングセンタによって加工されようとするワークピース(被固定物)１で、そのワークピース１の前後上下左右の六面のうちの上面に、予め基準面(被固定面)Ｒが機械加工される。次いで、その基準面Ｒに複数の段付き穴２及びガイド穴３が形成される(ここでは二つずつだけ示してある)。
図４(Ｂ)において、符号４は、上記ワークピース１を支持するためのワークパレットである。そのワークパレット４には複数のクランプ装置５及びガイドピン６を固定しており(ここでは二つずつだけ示してある)、上記クランプ装置５のハウジング１１の上面によって、上記ワークピース１を受け止める支持面Ｓを構成してある。
【００１０】
上記パレット４に上記ワークピース１を固定するときには、同上の図４(Ｂ)に示すように、まず、図４(Ａ)の姿勢のワークピース１を上下逆の姿勢にし、その逆姿勢のワークピース１を下降させていく。すると、まず、前記ガイド穴３・３が前記ガイドピン６・６に嵌合していき、次いで、前記の段付き穴２・２が前記クランプ装置５のプルロッド１２・１２に嵌合していく。これにより、図４(Ｂ)中の二点鎖線図および図１に示すように、上記ワークピース１の基準面Ｒが上記の支持面Ｓ・Ｓによって受け止められる。
【００１１】
次いで、上記の各クランプ装置５を後述のクランピング機構Ｍによってクランプ駆動する。すると、図２に示すように、上記プルロッド１２の先端に支持した複数の係合ボール(係合具)１３が前記の段付き穴２の下段部８に係合し、上記プルロッド１２と係合ボール１３を介して上記の下段部８を下向きに引っ張り、これにより、上記ワークピース１を上記の支持面Ｓ・Ｓに固定する。
引き続いて、上記パレット４をマシニングセンタ内へ搬入し、その後、そのワークピース１の六面のうちの基準面Ｒを除いた五面を上記マシニングセンタによって連続的に加工する。
上記の加工が完了すると、まず、上記マシニングセンタからワークパレット４を搬出し、次いで、前述のクランプ状態を解除して上記パレット４から上記ワークピース１を取り外すのである。
【００１２】
次に、図１と図２によって、上記クランプ装置５の詳細な構造を説明する。
前記ハウジング１１のガイド孔１５に、環状の駆動部材１６が上下移動自在に挿入され、その駆動部材１６のピストン１７の上側に作動室１８が形成されるとともに下側にバネ室１９が形成される。上記の駆動部材１６と作動室１８とによってクランピング機構Ｍが構成されている。符号２０は復帰バネで、符号２１はバネ受けリングである。
【００１３】
上記の駆動部材１６の筒孔１６ａに環状隙間２２をあけて前記プルロッド１２が上下移動自在に挿入され、そのプルロッド１２の下部の入力部１２ｃが上記バネ受けリング２１に載置される。上記プルロッド１２の筒壁の上部には前記の係合ボール１３が周方向へ所定の間隔をあけて支持される。各ボール１３は、半径方向の外方の突出位置Ｘと半径方向の内方の後退位置Ｙとに移動自在な状態で上記プルロッド１１の支持孔２３に支持される。その支持孔２３の外端の縮径部２４によって上記ボール１３が抜け止めされている。
【００１４】
上記プルロッド１２の筒孔１２ａに操作具２６が上下移動自在に挿入される。その操作具２６は、突出用ロッド２７と高さ調節用ボルト２８とを備え、進出バネ２９によって押し上げられている。符号３０はバネ受け用スリーブである。
また、前記の環状隙間２２の上部にはダストシール用スリーブ３２を径方向へ移動自在に装着してある。符号３３は保持バネである。
【００１５】
上記クランプ装置５は次のように作動する。
図４(Ｂ)の実線図に示すようにワークピース１を下降させ始めるときには、クランプ装置５は図１のアンクランプ状態に切換えられている。
即ち、給排口４３から圧油を排出することにより、前記の復帰バネ２０によって駆動部材１６およびプルロッド１２が上限位置へ進出されるとともに前記の進出バネ２９によって操作具２６が上限位置へ進出され、前記の複数のボール１３が後退位置Ｙへ切換えられている。
【００１６】
上記の図１のアンクランプ状態において、前記ハウジング１１のクリーニング流体用供給口３６にクリーニング用の圧縮空気を供給する。すると、その圧縮空気は、前記の環状隙間２２とプルロッド１２の貫通孔１２ｂと前記の突出用ロッド２７内の流路２７ａとを順に通って、上記プルロッド１２の上端の複数の噴出口３７(ここでは二つだけ図示してある)から吐出される。即ち、上記の環状隙間２２と貫通孔１２ｂと流路２７ａとによって連通路３８が構成されている。
上記ワークピース１が下降されることにより、そのワークピース１の段付き穴２に付着している塵埃や切り粉等の異物が上記の噴出口３７から吐出される圧縮空気によって吹き飛ばされて清掃される。これにより、上記プルロッド１２と段付き穴２との嵌合ミスを防止できる。
【００１７】
上記ワークピース１の下降時において、上記の段付き穴２の軸心とプルロッド１２の軸心とが心ズレしている場合には、前記の環状隙間２２の存在によって上記プルロッド１２およびダストシール用スリーブ３２が水平方向へ移動して上記の心ズレが自動的に修正される。
これにより、上記の段付き穴２がプルロッド１２へスムーズに嵌合されると共にワークピース１の基準面Ｒが前記のハウジング１１の前記の支持面Ｓに受け止められる。
【００１８】
上記の基準面Ｒが上記の支持面Ｓに受け止められる直前では、これら両面Ｒ・Ｓ間の隙間が狭められて、その隙間を、別の噴出口４０から吐出された圧縮空気が勢い良く流れるので、上記の両面Ｒ・Ｓを強力に清掃できる。このため、上記ハウジング１１に対してワークピース１を精度よく位置決めできる。
より詳しくいえば、上記の別の噴出口４０は、上記プルロッド１２の外周面と前記ハウジング１１の上端部との間に形成されている。前記の供給口３６は、前記の環状隙間２２と前記ダストシール用スリーブ３２の貫通孔３２ａとを経て上記の別の噴出口４０へ連通されている。
【００１９】
次いで、前記の給排口４３へ圧油を供給して、前記ピストン１７に作用する油圧力によってプルロッド１２を下降させていく。すると、まず、前記ボール１３が前記の突出用ロッド２７のカム面２７ｂによって押圧されて係合位置Ｘへ切換えられ、引き続いて、図２に示すように上記ボール１３が段付き穴２の前記の下段部８に接当する。これにより、上記ピストン１７の駆動力が、駆動部材１６の出力部１６ｂと上記プルロッド１２の入力部１２ｃと上記ボール１３とを経てワークピース１へ伝達され、そのワークピース１がパレット４に固定される。
上記クランプ状態では、クリーニング用の圧縮空気の漏出が阻止されて前記の供給口３６の圧力が高まるので、その圧力上昇を圧力スイッチ(図示せず)で検出することにより、クランプ状態であることを判別できる。
【００２０】
上記の図２のクランプ状態を解除するときには、作動室１８から圧油を排出すればよい。すると、上記の駆動部材１６及びプルロッド１２が復帰バネ２０によって上昇するとともに操作具２６も進出バネ２９によって上昇していく。
図１に示すように、前記のバネ受け用スリーブ３０によって上昇が阻止された操作具２６に対して上記プルロッド１２がさらに上昇することにより、上記ボール１３がフリーになる(なお、ここでは、上記ボール１３が既に後退位置Ｙへ切換えられた状態を示している)。その後、前記ワークピース１を上向きに移動させる。すると、前記の段付き穴２が上記の複数のボール１３を上記の後退位置Ｙへ退避させるので、そのワークピース１がスムーズに抜き取られる。
【００２１】
なお、ワークパレット４に複数のクランプ装置５を設置した後には、使用に先立って、各ハウジング１１の支持面Ｓを同一のレベルに切削加工する。より詳しくいえば、図３に示すように、ハウジング１１の支持面Ｓには所定寸法の加工代αを設けてあり、その加工代αを削除する際には、前記の給排口４３へ圧油を供給する。すると、前記の駆動部材１６が下降して、プルロッド１２がハウジング１１内へ下降するともに高さ調節用ボルト２８がバネ受け用スリーブ３０内へ下降して、上記プルロッド１２の先端面が上記の加工代αを除去した状態の支持面Ｓよりも内方へ位置される。これにより、上記の加工代αを容易に切削加工できる。
【００２２】
上記の第１実施形態において、クランプ駆動用の作動流体は、前記の圧油に代えて、他の種類の液体であってもよく、圧縮空気等の気体であってもよい。
また、前記クリーニング流体用の連通路３８は、前記の操作具２６内に形成することに代えて又はそれに加えて、前記プルロッド１２の筒孔１２ａに溝状に形成してもよい。
【００２３】
図５から図８と、図９から図１４の各図は、それぞれ別の実施形態を示している。これら別の実施形態においては、上記の第１実施形態と同じ機能の部材には原則として同一の符号を付けて説明する。
【００２４】
図５と図６の第２実施形態は、上記の第１実施形態のクランプ装置を倍力駆動可能にしたものであって、タイヤ成形用や射出成形用の金型(被固定物)１を固定するのに好適な装置を例示してある。図５は作動途中の状態を示す縦断面図で、図６(Ａ)から図６(Ｄ)は作動説明図である。
まず、図５によって具体的な構造を説明する。
支持台５０に載置される金型１の被固定面Ｒには、取り替え用式の口金５１をネジ止め固定してあり、その口金５１に前記の段付き穴２を形成してある。
【００２５】
クランプ装置５は、空圧複動式シリンダ機構によって駆動される。即ち、前記ハウジング１１は、上ハウジング１１ａと下ハウジング１１ｂとシリンダバレル１１ｃとを備える。前記の駆動部材１６のピストン１７が上記のシリンダバレル１１ｃに挿入され、そのピストン１７の下側にクランプ作動室５２とクランプ状態保持バネ５３が設けられ、ピストン１７の上側にアンクランプ作動室５４が設けられる。符号５５はバネ受け板である。
上記の駆動部材１６の筒孔１６ａに挿入したプルロッド１２は上昇バネ５６によって上向きに付勢され、そのプルロッド１２の筒孔１２ａに挿入した操作具２６は復帰バネ５７によって上向きに付勢される。その操作具２６の下部を下ハウジング１１ｂ外へ突出させてあり、その突出部の高さをセンサ(図示せず)によって検出することにより、クランプ状態とアンクランプ状態とを判別できるようになっている。
【００２６】
上記の駆動部材１６の筒孔１６ａに挿入したプルロッド１２と同上の駆動部材１６との間に、その駆動部材１６のクランプ駆動力を上記プルロッド１２の引っ張り力に倍力変換させる倍力手段５９が介在される。その倍力手段５９は次のように構成されている。
上記の駆動部材１６と上記プルロッド１２との間に環状のカムスペース６０を形成して、そのカムスペース６０に第１カム６１と第２カム６２とを上下に挿入してある。上記の第１カム６１は、上ハウジング１１ａの上壁に受け止められ、上記の第２カム６２は、上記プルロッド１２の下端の入力部１２ｃに受け止められる。上記プルロッド１２の外周面と上記の第１カム６１及び第２カム６２との間には、心合わせ用の環状隙間６３を設けてある。
【００２７】
上記の第１カム６１と第２カム６２との間に半径方向の内方へ向けてすぼまる環状の楔空間６５を形成し、その環状の楔空間６５に周方向へ所定の間隔をあけて複数の楔部材６６を挿入してある。その楔部材６６は、ここではボールによって構成してある。さらに、上記の駆動部材１６の筒孔１６ａには、上記の楔部材６６を半径方向の内方へ押圧するテーパ面６８とその押圧を解除する退避面６９とが上下方向に連ねて設けられる。
【００２８】
上記クランプ装置５は、図６に示すように次のように作動する。
図６(Ａ)のアンクランプ状態では、クランプ作動室５２から圧縮空気が排出されると共にアンクランプ作動室５４へ圧縮空気が供給されている。これにより、駆動部材１６が両カム６１・６２と楔部材６６とを介してプルロッド１２を下降させるとともに、前記バネ受け板５５が操作具２６を下降させている。これにより、上記プルロッド１２の上端が支持台５０内に収納される。
【００２９】
図６ (Ａ)のアンクランプ状態から図６(Ｄ)のクランプ状態へ切換えるときには、上記アンクランプ作動室５４から圧縮空気を排出すると共にクランプ作動室５２へ圧縮空気を供給する。
すると、まず、図６(Ｂ)に示すように、上記の駆動部材１６が上昇され、これと同時に、プルロッド１２と操作具２６とが前記の各バネ５６・５７の各付勢力によって上昇される。同上の図６(Ｂ)に示すように、上記の駆動部材１６がストロークＳ1だけ上昇して前記の第１カム６１がハウジング１１に受け止められると、プルロッド１２の上昇が阻止される。
【００３０】
次いで、図６(Ｃ)に示すように、上昇が阻止されたプルロッド１２に対して駆動部材１６および操作具２６がさらにストロークＳ2だけ上昇することにより、プルロッド１２の先端の係合ボール１３が操作具２６によって突出位置Ｘへ押圧される。
引き続いて、図６(Ｄ)に示すように、上記の駆動部材１６がさらにストロークＳ3だけ上昇すると、前記テーパ面６８によって楔部材６６を半径方向の内方へ強力に押圧していき、その楔部材６６の楔作用によって第１カム６１と第２カム６２とを上下方向へ強力に離間させて、その離間力によって上記プルロッド１２をストロークＳ4だけ強力に下降させる。これにより、上記プルロッド１２が複数の係合ボール１３を介して金型１を支持台５０へ引っ張り固定する。符号Ｓ5は余裕ストロークである。
【００３１】
上記の図６(Ｄ)のクランプ状態から図６(Ａ)のアンクランプ状態へ切換えるときには、上記クランプ作動室５２から圧縮空気を排出すると共にアンクランプ作動室５４へ圧縮空気を供給すればよい。
これにより、まず、図６(Ｃ)に示すように、駆動部材１６が下降して退避面６９が楔部材６６に対面したときに上記の楔部材６６の半径方向の外向き移動が許容されるので、プルロッド１２が上昇バネ５６によって上昇される。
引き続いて、上記の駆動部材１６のバネ受け板５５が操作具２６を下降させることにより、図６(Ｂ)に示すように、係合ボール１３の後退位置Ｙへの移動が許容され、その後、駆動部材１６がプルロッド１２を下降させ、これにより、図６(Ａ)のアンクランプ状態が得られる。
【００３２】
上記の第２実施形態は次の長所を奏する。
上記の図６(Ｄ)のクランプ状態において、何らかの原因でクランプ作動室５２の圧力が低下したり消失した場合であっても、前記クランプ状態保持バネ５３の付勢力によって前記の倍力手段５９のカム６１・６２等に大きな摺動抵抗を付与できるので、そのクランプ状態を確実に保持できる。
また、前記ピストン１７に作用する流体圧力を上記の倍力手段５９によって倍力変換してプルロッド１２へ伝達できるので、圧縮空気等の低圧の作動流体を使用することが可能となる。
【００３３】
なお、上記の作動流体として高圧油を利用した場合には、上記の倍力手段５９によってさらに強力にクランプ駆動できる。
前記の倍力手段５９は、例示した楔部材６６を利用したものに代えて、レバー機構などを利用することも可能である。
この第２実施形態のクランプ装置５には、前記の第１実施形態と同様のクリーニング流体の供給構造を設けることが好ましい。
【００３４】
図７(Ａ)と図７(Ｂ)は、上記の倍力手段５９の変形例を示している。図７(Ａ)は、図７(Ｂ)のＡ−Ａ線矢視の端面図である。図７(Ｂ)は、作動説明図であって、右半図は前記の楔部材６６の押圧解除状態を示し、左半図は同上の楔部材６６の押圧状態を示している。
上記の楔部材６６は、中央部の平面部分７１と両端部の球面部分７２・７２とによって構成してある。さらに、隣合う楔部材６６・６６の間に整列バネ７３を装着するとともに、第２カム６２とプルロッド１２の下部との間に戻しバネ７４を装着してある。
上記コロ形の楔部材６６は、前述のボール形のものと比べると、前記の駆動部材１６のテーパ面６８にほぼ均等に接当する。このため、そのテーパ面６８から押圧されるときの面圧が大幅に小さくなって、倍力手段５９の寿命が長くなる。
なお、上記のコロ形の楔部材６６は、その全体を球面部分７２によって構成することも可能である。
【００３５】
図８(Ａ)および図８(Ｂ)は、上記の倍力手段５９の別の変形例を示し、楔部材６６を転動コロ形に構成したものである。図８(Ａ)は、図８(Ｂ)のＡ−Ａ線矢視の端面図である。図８(Ｂ)は作動説明図であって、前記の図７(Ｂ)中の左半図に相当する図である。
上記の楔部材６６は、ピン７６と中央ローラ７７と端部ローラ７８・７８とによって構成されている。上記の中央ローラ７７は、そのローラ外周面の中央部がアーク状に凹入形成されている。これにより、前記の第２カム６２の傾斜周面６２ａに対して上記アーク状のローラ外周面の全体が均等に接当して、中央ローラ７７が小さい面圧で転動するようになっている。
上記の端部ローラ７８は平面部分７８ａと球面部分７８ｂとを備える。上記の平面部分７８ａが前記の第１カム６１の下平面６１ａに接当して小さい面圧で転動し、上記の球面部分７８ｂが前記の駆動部材１６のテーパ面６８に均等に接当して小さい面圧で押されるようになっている。
【００３６】
上記の転動コロ形の楔部材６６は、クランプ駆動時の摩擦抵抗を大幅に低減できる。このため、クランプ力を増大でき、そのうえ、接触部分の焼き付きを防止して倍力手段５９の寿命が長くなる。
【００３７】
図８(Ｃ)は、上記の楔部材６６のさらに別の変形例を示す断面図である。
その楔部材６６は、前記の図５中のボール形のものを改良したものであって、前記のテーパ面に接当する球面部分８１と前記の第１カムに接当する上テーパ面部分８２と前記の第２カムに接当する下テーパ面部分８３とを備える。
【００３８】
図９(Ａ)から図９(Ｄ)は、本発明の第３実施形態を示し、前記の図１から図４の第１実施形態の装置を次のように改良したものである。なお、この第３実施形態においても、上記の第１実施形態と同じ機能の部材には同一の符号を付けてある。
前記の駆動部材１６の下部内に突出用ピストン８５を保密状に挿入し、その駆動部材１６のピストン１７と上記の突出用ピストン８５との受圧面積の差によってクランプ装置５をシーケンス的に作動させるようにしてある。
【００３９】
より詳しくいえば、図９(Ａ)のアンクランプ状態では、作動室１８から圧油を排出してあり、これにより、駆動部材１６が復帰バネ２０によって上昇されるとともに、プルロッド１２・操作具２６・突出用ピストン８５が、対応するバネの付勢力によって下降されている。
上記の作動室１８へ圧油を供給していくと、まず、図８(Ｂ)に示すように、突出用ピストン８５がストロークＳ10だけ上昇してプルロッド１２および操作具２６を上昇させる。次いで、図８(Ｃ)に示すように、上記の突出用ピストン８５がさらにストロークＳ11だけ上昇することにより、プルロッド１２に対して操作具２６を上昇させて係合ボール１３を突出位置Ｘへ切換える。
【００４０】
上記の作動室１８の油圧力が設定圧力以上に上昇すると、図９(Ｄ)に示すように、前記の駆動部材１６のピストン１７に作用する油圧力が前記の復帰バネ２０に打ち勝って上記の駆動部材１６をストロークＳ12だけ下降させる。これにより、その駆動部材１６がプルロッド１２と係合ボール１３とを介してワークピース１をハウジング１１へ引っ張り固定する。符号Ｓ13は余裕ストロークである。
なお、上記の図９(Ｄ)のクランプ状態から図９(Ａ)のアンクランプ状態への切換えは上記とは逆の手順で行われる。
【００４１】
図１０は、本発明の第４実施形態を示し、前記の図１の実施形態と比べると次の点が異なる。
即ち、前記の駆動部材１６に対してプルロッド１２を上下方向へ移動不能に支持し、そのプルロッド１２に挿入した操作具２６を突出用ピストン８６によって上昇させるように構成したものである。
図示のアンクランプ状態において、給排口４３へ圧油を供給すると、まず、上記の突出用ピストン８６が操作具２６を上昇させて係合ボール１３を後退位置Ｙから突出位置へ切換える。そして、作動室１８の油圧力が設定圧力以上に上昇すると、上記の駆動部材１６のピストン１７に作用する油圧力が前記の復帰バネ２０に打ち勝って上記の駆動部材１６を下降させるのである。
【００４２】
図１１は、本発明の第５実施形態を示し、上記の図１０に相当する図である。この場合、突出用ピストン８６をハウジング１１内に設けてある。
図示のアンクランプ状態において、給排口４３へ圧油を供給すると、まず、上記の突出用ピストン８６が操作具２６およびプルロッド１２を同時に上昇させていき、次いで、駆動部材１６に受け止められたプルロッド１２に対して操作具２６が上昇して係合ボール１３を突出位置へ切換える。作動室１８の油圧力が設定圧力以上に上昇すると、前記の駆動部材１６のピストン１７に作用する油圧力が前記の復帰バネ２０に打ち勝って上記の駆動部材１６を下降させるのである。
なお、上述のように一つの回路によって二つのピストン１７・８６を操作することに代えて、別の給排口８７(二点鎖線図参照)を設けて上記の二つのピストン１７・８６を別の回路で操作することも可能である。
【００４３】
図１２は、本発明の第６実施形態を示し、上記の図１０に相当する図である。
図示のアンクランプ状態において、給排口４３へ圧油を供給して駆動部材１６を下降させていくと、まず、サポート用ピストン８８に支持された操作具２６に対してプルロッド１２が下降して係合ボール１３が突出位置へ切換えられ、次いで、上記の駆動部材１６によってプルロッド１２及び操作具２６が下降されるようになっている。
【００４４】
図１３は、本発明の第７実施形態を示し、同上の図１０に相当する図である。
図示のアンクランプ状態において、別の給排口８７に圧縮空気を供給すると、まず、突出用ピストン８６によって操作具２６とプルロッド１２とを同時に上昇させる。次いで、そのプルロッド１２が駆動部材１６に受け止められると、上記プルロッド１２に対して操作具２６が上昇して、係合ボール１３を突出位置へ切換える。その後、給排口４３へ圧油を供給して、駆動部材１６によってプルロッド１２を強力に下降させる。
【００４５】
図１４は、本発明の第８実施形態の作動説明図であって、前記の図１から図４の第１実施形態の装置を簡素化したものである。図１４中の右半図は図１に相当する図で、左半図は図２に相当する図である。
この第８実施形態では、操作具２６をハウジング１１の下部によって受け止めてある。右半図のアンクランプ状態において、給排口４３から圧油を供給すると、駆動部材１６がプルロッド１２を下降させていく。すると、まず、係合ボール１３が後退位置Ｙから突出位置Ｘへ切換えられ、引き続いて、上記の駆動部材１６がプルロッド１２と係合ボール１３とを介してワークピース１を支持面Ｓへ引っ張り固定するのである。
【００４６】
図１５は、本発明の実施形態の比較例を示し、上記の図１４の装置をさらに簡素化したものである。この図１５の装置は、駆動部材１６の上部にプルロッド１２を一体に形成してあり、上記の図１４の装置と同様に作動する。
【００４７】
上記の各実施形態は次のように変更可能である。
前記の係合具１３は、球状のものに代えて、円柱状または円錐台状などの他の形状に造ることも可能である。
前記の段付き穴２は、突出位置Ｘの係合具１３を受け止める構造になっておればよく、例示した凹状の穴に代えて、貫通孔であってもよい。
前記のクリーニング流体は、圧縮空気に代えて窒素ガス等の他の種類の気体であってもよく、さらには、液体であってもよい。
上記の被固定物は、複数のクランプ装置によって固定されるものに代えて、１つのクランプ装置によって固定されるものであってもよい。
上記の被固定物とクランプ装置との連結および連結解除の方向は、例示した上下方向に代えて、水平方向または斜め方向であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態を示し、クランプ装置のアンクランプ状態の縦断面図である。
【図２】 上記クランプ装置のクランプ状態の縦断面図である。
【図３】 上記クランプ装置のプルロッドを後退させた状態の縦断面図である。
【図４】 図４(Ａ)は、上記クランプ装置によって固定されるワークピースの立面図である。図４(Ｂ)は、上記ワークピースを上記クランプ装置のハウジングに載置し始める状態の立面図である。
【図５】 本発明の第２実施形態を示し、金型用クランプ装置の作動途中の縦断面図である。
【図６】 図６(Ａ)から図６(Ｄ)は、上記の第２実施形態のクランプ装置の作動説明図である。
【図７】 上記の第２実施形態の倍力手段の変形例を示している。図７(Ａ)は、図７(Ｂ)のＡ−Ａ線矢視の端面図である。図７(Ｂ)は、作動説明図であって、右半図は楔部材の押圧解除状態を示し、左半図は楔部材の押圧状態を示している。
【図８】 図８(Ａ)は、上記の倍力手段の別の変形例を示し、図８(Ｂ)のＡ−Ａ線矢視の端面図である。図８(Ｂ)は作動説明図であって、前記の図７(Ｂ)中の左半図に相当する図である。図８(Ｃ)は、上記の楔部材のさらに別の変形例を示す断面図である。
【図９】 図９(Ａ)から図９(Ｄ)は、本発明の第３実施形態を示す作動説明図である。
【図１０】 本発明の第４実施形態を示し、前記の図１に相当する図である。
【図１１】 本発明の第５実施形態を示し、上記の図１０に相当する図である。
【図１２】 本発明の第６実施形態を示し、同上の図１０に相当する図である。
【図１３】 本発明の第７実施形態を示し、同上の図１０に相当する図である。
【図１４】 本発明の第８実施形態の作動説明図であって、右半図は前記の図１に相当する図で、左半図は前記の図２に相当する図である。
【図１５】 本発明の実施形態の比較例の作動説明図であって、上記の図１４に相当する図である。
【符号の説明】
１…被固定物(ワークピース・金型)、２…段付き穴、１１…ハウジング、１２…プルロッド、１２ａ…筒孔、１２ｃ…入力部、１３…係合具(係合ボール)、１５…ガイド孔、１６…駆動部材、１６ａ…筒孔、２２…環状隙間、２６…操作具、３６…供給口、３７…噴出口、３８…連通路、４０…別の噴出口、５９…倍力手段、６０…カムスペース、６１…第１カム、６２…第２カム、６３…環状隙間、６５…楔空間、６６…楔部材、６８…テーパ面、６９…退避面、α…加工代、Ｍ…クランピング機構、Ｓ…支持面、Ｘ…突出位置、Ｙ…後退位置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークピースや金型などの被固定物をワークパレットやテーブルなどの支持台に引っ張って固定する形式のクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のクランプ装置は、支持台に載置した被固定物の周囲にクランプ具を配置して、そのクランプ具によって被固定物を支持台に押圧するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のクランプ装置は、被固定物の周囲にクランプ具を配置したので、その被固定物の周囲の作業スペースがクランプ具によって狭められるという問題があった。
本発明の目的は、上記の問題点を改善するためのクランプ装置を提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、例えば、図１から図４、図５から図８、または、図９から図１４の各図に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング１１内に筒状のプルロッド１２を軸心方向へ移動自在に挿入して、上記ハウジング１１外へ突出させた上記プルロッド１２の先端部を被固定物１の段付き穴２に嵌合可能に構成し、
上記のプルロッド１２の先端部に周方向へ所定の間隔をあけて配置した複数の係合具１３を、半径方向の外方の突出位置Ｘと半径方向の内方の後退位置Ｙとに移動自在な状態で同上プルロッド１２に支持し、
上記プルロッド１２の筒孔１２ａに挿入した操作具２６と同上プルロッド１２とを軸心方向へ相対移動させることによって、上記の係合具１３を上記の後退位置Ｙから上記の突出位置Ｘへ切換え可能に構成し、
クランプ駆動時には上記プルロッド１２をクランピング機構Ｍによって基端部へ向けて引っ張り可能に構成し、
前記クランピング機構Ｍが、前記ハウジング１１のガイド孔１５に軸心方向へ移動自在に挿入した環状の駆動部材１６を備え、その駆動部材１６の筒孔１６ａに環状隙間２２をあけて前記プルロッド１２を挿入したものである。
【０００５】
本発明は、例えば、同上の図１と図２に示すように、次のように作用する。
図１のアンクランプ状態では、操作具２６に対してプルロッド１２が上昇しており、係合具１３が後退位置Ｙへ切換えられている。
クランプ時には、まず、上記プルロッド１２に被固定物１の段付き穴２を嵌合させ、その後、そのプルロッド１２をクランピング機構Ｍ(ここでは駆動部材１６のピストン１７)によって下降させていく。
すると、まず、上記の操作具２６に対して上記プルロッド１２が下降して、上記の係合具１３を半径方向の外方へ突出させ、次いで、図２に示すように、その突出位置Ｘの係合具１３が段付き穴２の下段部８に接当する。これにより、上記クランピング機構Ｍがプルロッド１２と係合具１３とを順に介して被固定物１を下向きに引っ張って、その被固定物１の被固定面Ｒを支持面Ｓに固定する。
上記の図２のクランプ状態から図１のアンクランプ状態への切換えは、上記とはほぼ逆の手順で行われる。
【０００６】
従って、本発明は次の効果を奏する。
前記クランプ状態においては、被固定物１の六面のうちの被固定面Ｒを除いた五面を開放できる。このため、その被固定物がワークピースの場合には、上記クランプ状態のままで上記の五面を連続して加工でき、機械加工の能率が飛躍的に向上する。また、上記の被固定物が金型の場合には、その金型の周囲のスペースが狭められないので、金型交換時の作業性が向上する。
【０００７】
上記の被固定物は、段付き穴を形成するだけでよく、クランピング用のアタッチメントを突出させる必要がない。このため、その被固定物のハンドリングが容易である。また、筒状のプルロッド内に操作具を挿入したので、そのプルロッドに十分な引っ張り強度を確保することとクランプ装置をコンパクトに造ることとを両立できる。さらに、上記プルロッドと操作具との相対移動によって係合具の位置を切換えできるので、その切換え構造が簡素となって、クランプ装置をさらにコンパクトに造れる。そのうえ、上記プルロッドの先端部に係合具を支持したので、その係合具の脱落を防止して、クランピングとアンクランピングとを確実に行える。
また、前記の目的を達成するため、請求項６の発明 ( 例えば図５と図６を参照 ) に示すようにクランプ装置を構成してもよい。その請求項６の発明は、上記の請求項１の発明とほぼ同様の作用効果を奏する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１から図４によって説明する。まず、図１及び図２と図４によって、上記クランプ装置によって被固定物がクランピングされる手順を説明する。図１はアンクランプ状態を示し、図２はクランプ状態を示し、図４ (Ａ)(Ｂ)は作動説明用の模式図である。
【０００９】
図４(Ａ)において、符号１は、マシニングセンタによって加工されようとするワークピース(被固定物)１で、そのワークピース１の前後上下左右の六面のうちの上面に、予め基準面(被固定面)Ｒが機械加工される。次いで、その基準面Ｒに複数の段付き穴２及びガイド穴３が形成される(ここでは二つずつだけ示してある)。
図４(Ｂ)において、符号４は、上記ワークピース１を支持するためのワークパレットである。そのワークパレット４には複数のクランプ装置５及びガイドピン６を固定しており(ここでは二つずつだけ示してある)、上記クランプ装置５のハウジング１１の上面によって、上記ワークピース１を受け止める支持面Ｓを構成してある。
【００１０】
上記パレット４に上記ワークピース１を固定するときには、同上の図４(Ｂ)に示すように、まず、図４(Ａ)の姿勢のワークピース１を上下逆の姿勢にし、その逆姿勢のワークピース１を下降させていく。すると、まず、前記ガイド穴３・３が前記ガイドピン６・６に嵌合していき、次いで、前記の段付き穴２・２が前記クランプ装置５のプルロッド１２・１２に嵌合していく。これにより、図４(Ｂ)中の二点鎖線図および図１に示すように、上記ワークピース１の基準面Ｒが上記の支持面Ｓ・Ｓによって受け止められる。
【００１１】
次いで、上記の各クランプ装置５を後述のクランピング機構Ｍによってクランプ駆動する。すると、図２に示すように、上記プルロッド１２の先端に支持した複数の係合ボール(係合具)１３が前記の段付き穴２の下段部８に係合し、上記プルロッド１２と係合ボール１３を介して上記の下段部８を下向きに引っ張り、これにより、上記ワークピース１を上記の支持面Ｓ・Ｓに固定する。
引き続いて、上記パレット４をマシニングセンタ内へ搬入し、その後、そのワークピース１の六面のうちの基準面Ｒを除いた五面を上記マシニングセンタによって連続的に加工する。
上記の加工が完了すると、まず、上記マシニングセンタからワークパレット４を搬出し、次いで、前述のクランプ状態を解除して上記パレット４から上記ワークピース１を取り外すのである。
【００１２】
次に、図１と図２によって、上記クランプ装置５の詳細な構造を説明する。
前記ハウジング１１のガイド孔１５に、環状の駆動部材１６が上下移動自在に挿入され、その駆動部材１６のピストン１７の上側に作動室１８が形成されるとともに下側にバネ室１９が形成される。上記の駆動部材１６と作動室１８とによってクランピング機構Ｍが構成されている。符号２０は復帰バネで、符号２１はバネ受けリングである。
【００１３】
上記の駆動部材１６の筒孔１６ａに環状隙間２２をあけて前記プルロッド１２が上下移動自在に挿入され、そのプルロッド１２の下部の入力部１２ｃが上記バネ受けリング２１に載置される。上記プルロッド１２の筒壁の上部には前記の係合ボール１３が周方向へ所定の間隔をあけて支持される。各ボール１３は、半径方向の外方の突出位置Ｘと半径方向の内方の後退位置Ｙとに移動自在な状態で上記プルロッド１１の支持孔２３に支持される。その支持孔２３の外端の縮径部２４によって上記ボール１３が抜け止めされている。
【００１４】
上記プルロッド１２の筒孔１２ａに操作具２６が上下移動自在に挿入される。その操作具２６は、突出用ロッド２７と高さ調節用ボルト２８とを備え、進出バネ２９によって押し上げられている。符号３０はバネ受け用スリーブである。
また、前記の環状隙間２２の上部にはダストシール用スリーブ３２を径方向へ移動自在に装着してある。符号３３は保持バネである。
【００１５】
上記クランプ装置５は次のように作動する。
図４(Ｂ)の実線図に示すようにワークピース１を下降させ始めるときには、クランプ装置５は図１のアンクランプ状態に切換えられている。
即ち、給排口４３から圧油を排出することにより、前記の復帰バネ２０によって駆動部材１６およびプルロッド１２が上限位置へ進出されるとともに前記の進出バネ２９によって操作具２６が上限位置へ進出され、前記の複数のボール１３が後退位置Ｙへ切換えられている。
【００１６】
上記の図１のアンクランプ状態において、前記ハウジング１１のクリーニング流体用供給口３６にクリーニング用の圧縮空気を供給する。すると、その圧縮空気は、前記の環状隙間２２とプルロッド１２の貫通孔１２ｂと前記の突出用ロッド２７内の流路２７ａとを順に通って、上記プルロッド１２の上端の複数の噴出口３７(ここでは二つだけ図示してある)から吐出される。即ち、上記の環状隙間２２と貫通孔１２ｂと流路２７ａとによって連通路３８が構成されている。
上記ワークピース１が下降されることにより、そのワークピース１の段付き穴２に付着している塵埃や切り粉等の異物が上記の噴出口３７から吐出される圧縮空気によって吹き飛ばされて清掃される。これにより、上記プルロッド１２と段付き穴２との嵌合ミスを防止できる。
【００１７】
上記ワークピース１の下降時において、上記の段付き穴２の軸心とプルロッド１２の軸心とが心ズレしている場合には、前記の環状隙間２２の存在によって上記プルロッド１２およびダストシール用スリーブ３２が水平方向へ移動して上記の心ズレが自動的に修正される。
これにより、上記の段付き穴２がプルロッド１２へスムーズに嵌合されると共にワークピース１の基準面Ｒが前記のハウジング１１の前記の支持面Ｓに受け止められる。
【００１８】
上記の基準面Ｒが上記の支持面Ｓに受け止められる直前では、これら両面Ｒ・Ｓ間の隙間が狭められて、その隙間を、別の噴出口４０から吐出された圧縮空気が勢い良く流れるので、上記の両面Ｒ・Ｓを強力に清掃できる。このため、上記ハウジング１１に対してワークピース１を精度よく位置決めできる。
より詳しくいえば、上記の別の噴出口４０は、上記プルロッド１２の外周面と前記ハウジング１１の上端部との間に形成されている。前記の供給口３６は、前記の環状隙間２２と前記ダストシール用スリーブ３２の貫通孔３２ａとを経て上記の別の噴出口４０へ連通されている。
【００１９】
次いで、前記の給排口４３へ圧油を供給して、前記ピストン１７に作用する油圧力によってプルロッド１２を下降させていく。すると、まず、前記ボール１３が前記の突出用ロッド２７のカム面２７ｂによって押圧されて係合位置Ｘへ切換えられ、引き続いて、図２に示すように上記ボール１３が段付き穴２の前記の下段部８に接当する。これにより、上記ピストン１７の駆動力が、駆動部材１６の出力部１６ｂと上記プルロッド１２の入力部１２ｃと上記ボール１３とを経てワークピース１へ伝達され、そのワークピース１がパレット４に固定される。
上記クランプ状態では、クリーニング用の圧縮空気の漏出が阻止されて前記の供給口３６の圧力が高まるので、その圧力上昇を圧力スイッチ(図示せず)で検出することにより、クランプ状態であることを判別できる。
【００２０】
上記の図２のクランプ状態を解除するときには、作動室１８から圧油を排出すればよい。すると、上記の駆動部材１６及びプルロッド１２が復帰バネ２０によって上昇するとともに操作具２６も進出バネ２９によって上昇していく。
図１に示すように、前記のバネ受け用スリーブ３０によって上昇が阻止された操作具２６に対して上記プルロッド１２がさらに上昇することにより、上記ボール１３がフリーになる(なお、ここでは、上記ボール１３が既に後退位置Ｙへ切換えられた状態を示している)。その後、前記ワークピース１を上向きに移動させる。すると、前記の段付き穴２が上記の複数のボール１３を上記の後退位置Ｙへ退避させるので、そのワークピース１がスムーズに抜き取られる。
【００２１】
なお、ワークパレット４に複数のクランプ装置５を設置した後には、使用に先立って、各ハウジング１１の支持面Ｓを同一のレベルに切削加工する。より詳しくいえば、図３に示すように、ハウジング１１の支持面Ｓには所定寸法の加工代αを設けてあり、その加工代αを削除する際には、前記の給排口４３へ圧油を供給する。すると、前記の駆動部材１６が下降して、プルロッド１２がハウジング１１内へ下降するともに高さ調節用ボルト２８がバネ受け用スリーブ３０内へ下降して、上記プルロッド１２の先端面が上記の加工代αを除去した状態の支持面Ｓよりも内方へ位置される。これにより、上記の加工代αを容易に切削加工できる。
【００２２】
上記の第１実施形態において、クランプ駆動用の作動流体は、前記の圧油に代えて、他の種類の液体であってもよく、圧縮空気等の気体であってもよい。
また、前記クリーニング流体用の連通路３８は、前記の操作具２６内に形成することに代えて又はそれに加えて、前記プルロッド１２の筒孔１２ａに溝状に形成してもよい。
【００２３】
図５から図８と、図９から図１４の各図は、それぞれ別の実施形態を示している。これら別の実施形態においては、上記の第１実施形態と同じ機能の部材には原則として同一の符号を付けて説明する。
【００２４】
図５と図６の第２実施形態は、上記の第１実施形態のクランプ装置を倍力駆動可能にしたものであって、タイヤ成形用や射出成形用の金型(被固定物)１を固定するのに好適な装置を例示してある。図５は作動途中の状態を示す縦断面図で、図６(Ａ)から図６(Ｄ)は作動説明図である。
まず、図５によって具体的な構造を説明する。
支持台５０に載置される金型１の被固定面Ｒには、取り替え用式の口金５１をネジ止め固定してあり、その口金５１に前記の段付き穴２を形成してある。
【００２５】
クランプ装置５は、空圧複動式シリンダ機構によって駆動される。即ち、前記ハウジング１１は、上ハウジング１１ａと下ハウジング１１ｂとシリンダバレル１１ｃとを備える。前記の駆動部材１６のピストン１７が上記のシリンダバレル１１ｃに挿入され、そのピストン１７の下側にクランプ作動室５２とクランプ状態保持バネ５３が設けられ、ピストン１７の上側にアンクランプ作動室５４が設けられる。符号５５はバネ受け板である。
上記の駆動部材１６の筒孔１６ａに挿入したプルロッド１２は上昇バネ５６によって上向きに付勢され、そのプルロッド１２の筒孔１２ａに挿入した操作具２６は復帰バネ５７によって上向きに付勢される。その操作具２６の下部を下ハウジング１１ｂ外へ突出させてあり、その突出部の高さをセンサ(図示せず)によって検出することにより、クランプ状態とアンクランプ状態とを判別できるようになっている。
【００２６】
上記の駆動部材１６の筒孔１６ａに挿入したプルロッド１２と同上の駆動部材１６との間に、その駆動部材１６のクランプ駆動力を上記プルロッド１２の引っ張り力に倍力変換させる倍力手段５９が介在される。その倍力手段５９は次のように構成されている。
上記の駆動部材１６と上記プルロッド１２との間に環状のカムスペース６０を形成して、そのカムスペース６０に第１カム６１と第２カム６２とを上下に挿入してある。上記の第１カム６１は、上ハウジング１１ａの上壁に受け止められ、上記の第２カム６２は、上記プルロッド１２の下端の入力部１２ｃに受け止められる。上記プルロッド１２の外周面と上記の第１カム６１及び第２カム６２との間には、心合わせ用の環状隙間６３を設けてある。
【００２７】
上記の第１カム６１と第２カム６２との間に半径方向の内方へ向けてすぼまる環状の楔空間６５を形成し、その環状の楔空間６５に周方向へ所定の間隔をあけて複数の楔部材６６を挿入してある。その楔部材６６は、ここではボールによって構成してある。さらに、上記の駆動部材１６の筒孔１６ａには、上記の楔部材６６を半径方向の内方へ押圧するテーパ面６８とその押圧を解除する退避面６９とが上下方向に連ねて設けられる。
【００２８】
上記クランプ装置５は、図６に示すように次のように作動する。
図６(Ａ)のアンクランプ状態では、クランプ作動室５２から圧縮空気が排出されると共にアンクランプ作動室５４へ圧縮空気が供給されている。これにより、駆動部材１６が両カム６１・６２と楔部材６６とを介してプルロッド１２を下降させるとともに、前記バネ受け板５５が操作具２６を下降させている。これにより、上記プルロッド１２の上端が支持台５０内に収納される。
【００２９】
図６ (Ａ)のアンクランプ状態から図６(Ｄ)のクランプ状態へ切換えるときには、上記アンクランプ作動室５４から圧縮空気を排出すると共にクランプ作動室５２へ圧縮空気を供給する。
すると、まず、図６(Ｂ)に示すように、上記の駆動部材１６が上昇され、これと同時に、プルロッド１２と操作具２６とが前記の各バネ５６・５７の各付勢力によって上昇される。同上の図６(Ｂ)に示すように、上記の駆動部材１６がストロークＳ1だけ上昇して前記の第１カム６１がハウジング１１に受け止められると、プルロッド１２の上昇が阻止される。
【００３０】
次いで、図６(Ｃ)に示すように、上昇が阻止されたプルロッド１２に対して駆動部材１６および操作具２６がさらにストロークＳ2だけ上昇することにより、プルロッド１２の先端の係合ボール１３が操作具２６によって突出位置Ｘへ押圧される。
引き続いて、図６(Ｄ)に示すように、上記の駆動部材１６がさらにストロークＳ3だけ上昇すると、前記テーパ面６８によって楔部材６６を半径方向の内方へ強力に押圧していき、その楔部材６６の楔作用によって第１カム６１と第２カム６２とを上下方向へ強力に離間させて、その離間力によって上記プルロッド１２をストロークＳ4だけ強力に下降させる。これにより、上記プルロッド１２が複数の係合ボール１３を介して金型１を支持台５０へ引っ張り固定する。符号Ｓ5は余裕ストロークである。
【００３１】
上記の図６(Ｄ)のクランプ状態から図６(Ａ)のアンクランプ状態へ切換えるときには、上記クランプ作動室５２から圧縮空気を排出すると共にアンクランプ作動室５４へ圧縮空気を供給すればよい。
これにより、まず、図６(Ｃ)に示すように、駆動部材１６が下降して退避面６９が楔部材６６に対面したときに上記の楔部材６６の半径方向の外向き移動が許容されるので、プルロッド１２が上昇バネ５６によって上昇される。
引き続いて、上記の駆動部材１６のバネ受け板５５が操作具２６を下降させることにより、図６(Ｂ)に示すように、係合ボール１３の後退位置Ｙへの移動が許容され、その後、駆動部材１６がプルロッド１２を下降させ、これにより、図６(Ａ)のアンクランプ状態が得られる。
【００３２】
上記の第２実施形態は次の長所を奏する。
上記の図６(Ｄ)のクランプ状態において、何らかの原因でクランプ作動室５２の圧力が低下したり消失した場合であっても、前記クランプ状態保持バネ５３の付勢力によって前記の倍力手段５９のカム６１・６２等に大きな摺動抵抗を付与できるので、そのクランプ状態を確実に保持できる。
また、前記ピストン１７に作用する流体圧力を上記の倍力手段５９によって倍力変換してプルロッド１２へ伝達できるので、圧縮空気等の低圧の作動流体を使用することが可能となる。
【００３３】
なお、上記の作動流体として高圧油を利用した場合には、上記の倍力手段５９によってさらに強力にクランプ駆動できる。
前記の倍力手段５９は、例示した楔部材６６を利用したものに代えて、レバー機構などを利用することも可能である。
この第２実施形態のクランプ装置５には、前記の第１実施形態と同様のクリーニング流体の供給構造を設けることが好ましい。
【００３４】
図７(Ａ)と図７(Ｂ)は、上記の倍力手段５９の変形例を示している。図７(Ａ)は、図７(Ｂ)のＡ−Ａ線矢視の端面図である。図７(Ｂ)は、作動説明図であって、右半図は前記の楔部材６６の押圧解除状態を示し、左半図は同上の楔部材６６の押圧状態を示している。
上記の楔部材６６は、中央部の平面部分７１と両端部の球面部分７２・７２とによって構成してある。さらに、隣合う楔部材６６・６６の間に整列バネ７３を装着するとともに、第２カム６２とプルロッド１２の下部との間に戻しバネ７４を装着してある。
上記コロ形の楔部材６６は、前述のボール形のものと比べると、前記の駆動部材１６のテーパ面６８にほぼ均等に接当する。このため、そのテーパ面６８から押圧されるときの面圧が大幅に小さくなって、倍力手段５９の寿命が長くなる。
なお、上記のコロ形の楔部材６６は、その全体を球面部分７２によって構成することも可能である。
【００３５】
図８(Ａ)および図８(Ｂ)は、上記の倍力手段５９の別の変形例を示し、楔部材６６を転動コロ形に構成したものである。図８(Ａ)は、図８(Ｂ)のＡ−Ａ線矢視の端面図である。図８(Ｂ)は作動説明図であって、前記の図７(Ｂ)中の左半図に相当する図である。
上記の楔部材６６は、ピン７６と中央ローラ７７と端部ローラ７８・７８とによって構成されている。上記の中央ローラ７７は、そのローラ外周面の中央部がアーク状に凹入形成されている。これにより、前記の第２カム６２の傾斜周面６２ａに対して上記アーク状のローラ外周面の全体が均等に接当して、中央ローラ７７が小さい面圧で転動するようになっている。
上記の端部ローラ７８は平面部分７８ａと球面部分７８ｂとを備える。上記の平面部分７８ａが前記の第１カム６１の下平面６１ａに接当して小さい面圧で転動し、上記の球面部分７８ｂが前記の駆動部材１６のテーパ面６８に均等に接当して小さい面圧で押されるようになっている。
【００３６】
上記の転動コロ形の楔部材６６は、クランプ駆動時の摩擦抵抗を大幅に低減できる。このため、クランプ力を増大でき、そのうえ、接触部分の焼き付きを防止して倍力手段５９の寿命が長くなる。
【００３７】
図８(Ｃ)は、上記の楔部材６６のさらに別の変形例を示す断面図である。
その楔部材６６は、前記の図５中のボール形のものを改良したものであって、前記のテーパ面に接当する球面部分８１と前記の第１カムに接当する上テーパ面部分８２と前記の第２カムに接当する下テーパ面部分８３とを備える。
【００３８】
図９(Ａ)から図９(Ｄ)は、本発明の第３実施形態を示し、前記の図１から図４の第１実施形態の装置を次のように改良したものである。なお、この第３実施形態においても、上記の第１実施形態と同じ機能の部材には同一の符号を付けてある。
前記の駆動部材１６の下部内に突出用ピストン８５を保密状に挿入し、その駆動部材１６のピストン１７と上記の突出用ピストン８５との受圧面積の差によってクランプ装置５をシーケンス的に作動させるようにしてある。
【００３９】
より詳しくいえば、図９(Ａ)のアンクランプ状態では、作動室１８から圧油を排出してあり、これにより、駆動部材１６が復帰バネ２０によって上昇されるとともに、プルロッド１２・操作具２６・突出用ピストン８５が、対応するバネの付勢力によって下降されている。
上記の作動室１８へ圧油を供給していくと、まず、図８(Ｂ)に示すように、突出用ピストン８５がストロークＳ10だけ上昇してプルロッド１２および操作具２６を上昇させる。次いで、図８(Ｃ)に示すように、上記の突出用ピストン８５がさらにストロークＳ11だけ上昇することにより、プルロッド１２に対して操作具２６を上昇させて係合ボール１３を突出位置Ｘへ切換える。
【００４０】
上記の作動室１８の油圧力が設定圧力以上に上昇すると、図９(Ｄ)に示すように、前記の駆動部材１６のピストン１７に作用する油圧力が前記の復帰バネ２０に打ち勝って上記の駆動部材１６をストロークＳ12だけ下降させる。これにより、その駆動部材１６がプルロッド１２と係合ボール１３とを介してワークピース１をハウジング１１へ引っ張り固定する。符号Ｓ13は余裕ストロークである。
なお、上記の図９(Ｄ)のクランプ状態から図９(Ａ)のアンクランプ状態への切換えは上記とは逆の手順で行われる。
【００４１】
図１０は、本発明の第４実施形態を示し、前記の図１の実施形態と比べると次の点が異なる。
即ち、前記の駆動部材１６に対してプルロッド１２を上下方向へ移動不能に支持し、そのプルロッド１２に挿入した操作具２６を突出用ピストン８６によって上昇させるように構成したものである。
図示のアンクランプ状態において、給排口４３へ圧油を供給すると、まず、上記の突出用ピストン８６が操作具２６を上昇させて係合ボール１３を後退位置Ｙから突出位置へ切換える。そして、作動室１８の油圧力が設定圧力以上に上昇すると、上記の駆動部材１６のピストン１７に作用する油圧力が前記の復帰バネ２０に打ち勝って上記の駆動部材１６を下降させるのである。
【００４２】
図１１は、本発明の第５実施形態を示し、上記の図１０に相当する図である。この場合、突出用ピストン８６をハウジング１１内に設けてある。
図示のアンクランプ状態において、給排口４３へ圧油を供給すると、まず、上記の突出用ピストン８６が操作具２６およびプルロッド１２を同時に上昇させていき、次いで、駆動部材１６に受け止められたプルロッド１２に対して操作具２６が上昇して係合ボール１３を突出位置へ切換える。作動室１８の油圧力が設定圧力以上に上昇すると、前記の駆動部材１６のピストン１７に作用する油圧力が前記の復帰バネ２０に打ち勝って上記の駆動部材１６を下降させるのである。
なお、上述のように一つの回路によって二つのピストン１７・８６を操作することに代えて、別の給排口８７(二点鎖線図参照)を設けて上記の二つのピストン１７・８６を別の回路で操作することも可能である。
【００４３】
図１２は、本発明の第６実施形態を示し、上記の図１０に相当する図である。
図示のアンクランプ状態において、給排口４３へ圧油を供給して駆動部材１６を下降させていくと、まず、サポート用ピストン８８に支持された操作具２６に対してプルロッド１２が下降して係合ボール１３が突出位置へ切換えられ、次いで、上記の駆動部材１６によってプルロッド１２及び操作具２６が下降されるようになっている。
【００４４】
図１３は、本発明の第７実施形態を示し、同上の図１０に相当する図である。
図示のアンクランプ状態において、別の給排口８７に圧縮空気を供給すると、まず、突出用ピストン８６によって操作具２６とプルロッド１２とを同時に上昇させる。次いで、そのプルロッド１２が駆動部材１６に受け止められると、上記プルロッド１２に対して操作具２６が上昇して、係合ボール１３を突出位置へ切換える。その後、給排口４３へ圧油を供給して、駆動部材１６によってプルロッド１２を強力に下降させる。
【００４５】
図１４は、本発明の第８実施形態の作動説明図であって、前記の図１から図４の第１実施形態の装置を簡素化したものである。図１４中の右半図は図１に相当する図で、左半図は図２に相当する図である。
この第８実施形態では、操作具２６をハウジング１１の下部によって受け止めてある。右半図のアンクランプ状態において、給排口４３から圧油を供給すると、駆動部材１６がプルロッド１２を下降させていく。すると、まず、係合ボール１３が後退位置Ｙから突出位置Ｘへ切換えられ、引き続いて、上記の駆動部材１６がプルロッド１２と係合ボール１３とを介してワークピース１を支持面Ｓへ引っ張り固定するのである。
【００４６】
図１５は、本発明の実施形態の比較例を示し、上記の図１４の装置をさらに簡素化したものである。この図１５の装置は、駆動部材１６の上部にプルロッド１２を一体に形成してあり、上記の図１４の装置と同様に作動する。
【００４７】
上記の各実施形態は次のように変更可能である。
前記の係合具１３は、球状のものに代えて、円柱状または円錐台状などの他の形状に造ることも可能である。
前記の段付き穴２は、突出位置Ｘの係合具１３を受け止める構造になっておればよく、例示した凹状の穴に代えて、貫通孔であってもよい。
前記のクリーニング流体は、圧縮空気に代えて窒素ガス等の他の種類の気体であってもよく、さらには、液体であってもよい。
上記の被固定物は、複数のクランプ装置によって固定されるものに代えて、１つのクランプ装置によって固定されるものであってもよい。
上記の被固定物とクランプ装置との連結および連結解除の方向は、例示した上下方向に代えて、水平方向または斜め方向であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態を示し、クランプ装置のアンクランプ状態の縦断面図である。
【図２】 上記クランプ装置のクランプ状態の縦断面図である。
【図３】 上記クランプ装置のプルロッドを後退させた状態の縦断面図である。
【図４】 図４(Ａ)は、上記クランプ装置によって固定されるワークピースの立面図である。図４(Ｂ)は、上記ワークピースを上記クランプ装置のハウジングに載置し始める状態の立面図である。
【図５】 本発明の第２実施形態を示し、金型用クランプ装置の作動途中の縦断面図である。
【図６】 図６(Ａ)から図６(Ｄ)は、上記の第２実施形態のクランプ装置の作動説明図である。
【図７】 上記の第２実施形態の倍力手段の変形例を示している。図７(Ａ)は、図７(Ｂ)のＡ−Ａ線矢視の端面図である。図７(Ｂ)は、作動説明図であって、右半図は楔部材の押圧解除状態を示し、左半図は楔部材の押圧状態を示している。
【図８】 図８(Ａ)は、上記の倍力手段の別の変形例を示し、図８(Ｂ)のＡ−Ａ線矢視の端面図である。図８(Ｂ)は作動説明図であって、前記の図７(Ｂ)中の左半図に相当する図である。図８(Ｃ)は、上記の楔部材のさらに別の変形例を示す断面図である。
【図９】 図９(Ａ)から図９(Ｄ)は、本発明の第３実施形態を示す作動説明図である。
【図１０】 本発明の第４実施形態を示し、前記の図１に相当する図である。
【図１１】 本発明の第５実施形態を示し、上記の図１０に相当する図である。
【図１２】 本発明の第６実施形態を示し、同上の図１０に相当する図である。
【図１３】 本発明の第７実施形態を示し、同上の図１０に相当する図である。
【図１４】 本発明の第８実施形態の作動説明図であって、右半図は前記の図１に相当する図で、左半図は前記の図２に相当する図である。
【図１５】 本発明の実施形態の比較例の作動説明図であって、上記の図１４に相当する図である。
【符号の説明】
１…被固定物(ワークピース・金型)、２…段付き穴、１１…ハウジング、１２…プルロッド、１２ａ…筒孔、１２ｃ…入力部、１３…係合具(係合ボール)、１５…ガイド孔、１６…駆動部材、１６ａ…筒孔、２２…環状隙間、２６…操作具、３６…供給口、３７…噴出口、３８…連通路、４０…別の噴出口、５９…倍力手段、６０…カムスペース、６１…第１カム、６２…第２カム、６３…環状隙間、６５…楔空間、６６…楔部材、６８…テーパ面、６９…退避面、α…加工代、Ｍ…クランピング機構、Ｓ…支持面、Ｘ…突出位置、Ｙ…後退位置。
Claims (8)
- ハウジング(１１)内に筒状のプルロッド(１２)を軸心方向へ移動自在に挿入して、上記ハウジング(１１)外へ突出させた上記プルロッド(１２)の先端部を被固定物(１)の段付き穴(２)に嵌合可能に構成し、
上記のプルロッド(１２)の先端部に周方向へ所定の間隔をあけて配置した複数の係合具(１３)を、半径方向の外方の突出位置(Ｘ)と半径方向の内方の後退位置(Ｙ)とに移動自在な状態で同上プルロッド(１２)に支持し、
上記プルロッド(１２)の筒孔(１２ａ)に挿入した操作具(２６)と同上プルロッド(１２)とを軸心方向へ相対移動させることによって、上記の係合具(１３)を上記の後退位置(Ｙ)から上記の突出位置(Ｘ)へ切換え可能に構成し、
クランプ駆動時には上記プルロッド(１２)をクランピング機構(Ｍ)によって基端部へ向けて引っ張り可能に構成し、
前記クランピング機構 ( Ｍ ) が、前記ハウジング ( １１ ) のガイド孔 ( １５ ) に軸心方向へ移動自在に挿入した環状の駆動部材 ( １６ ) を備え、その駆動部材 ( １６ ) の筒孔 ( １６ａ ) に環状隙間 ( ２２ ) をあけて前記プルロッド ( １２ ) を挿入した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１に記載のクランプ装置において、
前記のハウジング(１１)内に前記の操作具(２６)を軸心方向へ移動可能に挿入し、
前記の被固定物(１)を受け止める支持面(Ｓ)に加工代(α)を設けて、前記プルロッド(１２)を基端側へ後退させたときには、そのプルロッド(１２)の先端面が上記の加工代(α)を取り除いた状態の上記の支持面(Ｓ)よりも内方へ位置可能に構成した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１または２に記載のクランプ装置において、
前記ハウジング(１１)にクリーニング流体の供給口(３６)を設けるとともに前記プルロッド(１２)の先端部に噴出口(３７)を設け、上記の供給口(３６)と上記の噴出口(３７)とを連通させる連通路(３８)を、上記のプルロッド(１２)の筒孔(１２ａ)と前記の操作具(２６)との少なくとも一方に設けた、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１または２に記載のクランプ装置において、
前記プルロッド(１２)の外周面と前記ハウジング(１１)の先端部との間に別の噴出口(４０)を設けて、その別の噴出口(４０)へ前記クリーニング流体の供給口(３６)を連通させた、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１に記載のクランプ装置において、
前記プルロッド(１２)と前記の駆動部材(１６)との間に、その駆動部材(１６)のクランプ駆動力を上記プルロッド(１２)の引っ張り力に倍力変換させる倍力手段(５９)を介在させた、ことを特徴とするクランプ装置。 - ハウジング ( １１ ) 内に筒状のプルロッド ( １２ ) を軸心方向へ移動自在に挿入して、上記ハウジング ( １１ ) 外へ突出させた上記プルロッド ( １２ ) の先端部を被固定物 ( １ ) の段付き穴 ( ２ ) に嵌合可能に構成し、
上記のプルロッド ( １２ ) の先端部に周方向へ所定の間隔をあけて配置した複数の係合具 ( １３ ) を、半径方向の外方の突出位置 ( Ｘ ) と半径方向の内方の後退位置 ( Ｙ ) とに移動自在な状態で同上プルロッド ( １２ ) に支持し、
上記プルロッド ( １２ ) の筒孔 ( １２ａ ) に挿入した操作具 ( ２６ ) と同上プルロッド ( １２ ) とを軸心方向へ相対移動させることによって、上記の係合具 ( １３ ) を上記の後退位置 ( Ｙ ) から上記の突出位置 ( Ｘ ) へ切換え可能に構成し、
クランプ駆動時には上記プルロッド ( １２ ) をクランピング機構 ( Ｍ ) によって基端部へ向けて引っ張り可能に構成し、
前記クランピング機構(Ｍ)が、前記ハウジング(１１)のガイド孔(１５)に軸心方向へ移動自在に挿入した環状の駆動部材(１６)を備えており、
上記の駆動部材(１６)の筒孔(１６ａ)に前記のプルロッド(１２)を挿入して、そのプルロッド(１２)と同上の駆動部材(１６)との間に、その駆動部材(１６)のクランプ駆動力を上記プルロッド(１２)の引っ張り力に倍力変換させる倍力手段(５９)を介在させた、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項６に記載のクランプ装置において、
前記の倍力手段(５９)は、前記の駆動部材(１６)と前記プルロッド(１２)との間に形成したカムスペース(６０)を備えており、
上記カムスペース(６０)に、前記ハウジング(１１)に受け止められる第１カム(６１)と上記プルロッド(１２)の入力部(１２ｃ)に受け止められる第２カム(６２)とを軸心方向に並べて挿入し、
上記の第１カム(６１)と第２カム(６２)との間に半径方向の内方へ向けてすぼまる環状の楔空間(６５)を形成し、その環状の楔空間(６５)に周方向へ所定の間隔をあけて複数の楔部材(６６)を挿入し、
上記の楔部材(６６)を半径方向の内方へ押圧するテーパ面(６８)とその押圧を解除する退避面(６９)とを上記の駆動部材(１６)に設けた、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項７に記載のクランプ装置において、
前記プルロッド(１２)の外周面と前記の第１カム(６１)及び第２カム(６２)との間に環状隙間(６３)を設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
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