JP4544731B2 - Twist clamp device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ツイスト式クランプ装置において、特に出力ロッドを定位置で所定角度ツイストさせた後に出力ロッドをクランプ側へ退入駆動可能な形式のツイスト式クランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より機械加工や成形加工などをその加工対象のワークに対して行う時に、それらのワークを固定する手段としてさまざまな種類のクランプ装置が使用されている。それらのクランプ装置の中にはクランプ装置の出力ロッドの上端部にクランプアームが装着され、出力ロッドの退入動作に連動してクランプアームも退入動作を行い、クランプアームがワークに当接してワークをその位置にクランプするものがある。
【0003】
しかし、前記のクランプ装置がクランプ解除状態であるときにワークをその所定位置に配置する際に、ワークの形状によってはワークがクランプアームと干渉してワークを所定位置に配置できない場合もある。そのワークとクランプアームの干渉を防ぐために、以下に述べるようなツイスト式クランプ装置が実用に供されている。
【0004】
ツイスト式クランプ装置では、クランプ解除状態ではクランプアームはワークと干渉しない退避位置にあって、ワークを配置した後クランプ状態へ移行する時に出力ロッドが退入動作を伴いながら所定角度のツイスト動作を行い、その出力ロッドのツイスト動作に連動してクランプアームが退入動作を伴いながらワークに当接する位置まで旋回動作を行う。出力ロッドはツイスト動作を完了後退入動作を行い、同時にクランプアームも退入動作を行ってワークに当接し、ワークをクランプする。
【0005】
特開平10−34469号公報に記載されたツイスト式クランプ装置では、ピストンは出力ロッドの途中高さ部分に固定され、出力ロッドの下半部にはスリーブが外嵌され、出力ロッドの下半部とスリーブに亙って出力ロッドの進退動作をその出力ロッドのツイスト動作に変換するボールネジ機構が設けられている。クランプ時には出力ロッドの退入動作の一部はボールネジ機構により出力ロッドのツイスト動作に変換され、出力ロッドはツイスト動作を行うと同時に退入動作を行い、ピストンがスリーブに当接した時に出力ロッドはツイスト動作を完了し、出力ロッドはスリーブと一体となってクランプ側へ退入する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平10−34469号公報に記載されたツイスト式クランプ装置では、出力ロッドはツイスト動作を行いつつ退入動作も行うため、複雑な形状のワークをクランプする時には出力ロッドのツイスト動作時に旋回途中のクランプアームがワークに干渉する可能性がある。さらに出力ロッドのツイスト動作時に出力ロッドが退入するストローク分だけクランプ装置の高さが必然的に大きくなる。
【0007】
そこで、ツイスト式クランプ装置においては出力ロッドが定位置でツイスト動作することが望ましい。しかし、前記特開平10−34469号公報に記載のクランプ装置のようにピストンと出力ロッドが一体に形成されている場合には、ピストンと出力ロッドの間に相対移動が起こり得ないことから、出力ロッドが定位置でツイスト動作を行うことは不可能である。本発明の目的は、ツイスト式クランプ装置において、簡単な構造の動作規制機構により、出力ロッドが定位置でのツイスト動作を行った後退入動作を行ってワークをクランプするのを可能にすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1のツイスト式クランプ装置はクランプ本体と、このクランプ本体に進退可能に装着された出力ロッドとを有し、出力ロッドを所定角度ツイストさせてからクランプ側へ退入駆動する形式のツイスト式クランプ装置において、前記クランプ本体内で出力ロッドに外装されたボール支持体を有しボール支持体の進退動作を出力ロッドのツイスト動作に変換するボールネジ機構と、前記クランプ本体内で出力ロッドに相対移動可能に外装された環状ピストンを有し、ボール支持体を出力ロッド退入側へ駆動可能な油圧シリンダと、前記ボール支持体に対して環状ピストンと反対側において出力ロッドに一体形成され且つボール支持体をツイスト動作終端位置で受け止める突起部と、前記ボール支持体と出力ロッドを出力ロッド進出側へ弾性付勢する圧縮コイルバネと、前記クランプ本体のうちの出力ロッドの外周に臨む外周壁部と出力ロッドとに係合した複数の球体を介して、出力ロッドのツイスト動作時にはその出力ロッドの進退動作を規制するとともに、出力ロッドの進退動作時にはその出力ロッドのツイスト動作を規制する動作規制機構とを備えたことを特徴とするものである。
【0009】
油圧により油圧シリンダの環状ピストンにクランプ力が作用すると、ピストンは出力ロッドに対して相対移動可能であるため、ピストンとボール支持体は出力ロッドに対して相対的に退入動作を行い、そのボール支持体の退入動作はボールネジ機構により出力ロッドのツイスト動作に変換される。
【0010】
動作規制機構は、出力ロッドと外周壁部とに係合する複数の球体を介して、出力ロッドのツイスト動作時にはその出力ロッドの進退動作を規制するとともに、出力ロッドの進退動作時にはその出力ロッドのツイスト動作を規制するため、クランプ時には出力ロッドは定位置でツイスト動作を行った後に、退入動作を行ってワークにクランプ力を伝達し、クランプ解除時には出力ロッドは進出動作を行ってワークのクランプを解除した後に、定位置でツイスト動作を行う。
【0011】
請求項2のツイスト式クランプ装置は前記動作規制機構は、複数の球体が夫々係合して出力ロッドのツイスト動作を許容しつつ進退動作を規制する複数の円弧溝と、これら円弧溝の溝端から夫々立ち上がる複数の縦溝であって出力ロッドの進退動作を許容しつつツイスト動作を規制する複数の縦溝とを有することを特徴とするものである。
【0012】
球体が円弧溝に係合している場合には、出力ロッドのツイスト動作は許容されるがその出力ロッドの進退動作は規制され、球体が縦溝に係合している場合には、出力ロッドの進退動作は許容されるがその出力ロッドのツイスト動作は規制される。
【0013】
請求項3のツイスト式クランプ装置は前記外周壁部は、クランプ本体の下端側部位に筒状に形成され、この外周壁部に出力ロッドの下端側部分が進退自在に挿入されたことを特徴とするものである。従って出力ロッドはその下端側部分で外周壁部にガイドされて進退動作を行う。
【0014】
請求項4のツイスト式クランプ装置は前記複数の円弧溝と複数の縦溝が出力ロッドに形成されたことを特徴とするものである。外周壁部に装着された複数の球体は出力ロッドの複数の円弧溝と夫々係合することで出力ロッドのツイスト動作を許容しつつその進退動作を規制し、球体は出力ロッドの複数の縦溝と夫々係合することで出力ロッドの進退動作を許容しつつそのツイスト動作を規制する。
【0015】
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図1に示すように、ツイスト式クランプ装置1は、クランプ本体2と、クランプ力及びクランプ解除力を伝達する出力ロッド3と、クランプ力を発生させる油圧シリンダ4と、出力ロッド3にツイスト動作を生じさせるボールネジ機構5と、出力ロッド3の進退動作またはツイスト動作を規制する動作規制機構6と、クランプ解除力を発生させるスプリング7と、ワークWにクランプ力を出力するクランプアーム8等で構成されている。
【0017】
このクランプ装置1では出力ロッド3が定位置で90°ツイストすることによりクランプアーム8も定位置で90°旋回し、その後出力ロッド3が退入することでクランプアーム8は引き下げられてワークWをクランプする。
【0018】
図1,図2のようにクランプ本体2は4本のボルト10でワークパレットPに固定されている。クランプ本体2は上部本体2aと下部本体2bなどで構成され、下部本体2bはさらに上半部の出力ロッド3の外周に臨む外周壁部11と下半部の端板部12などで構成されている。
【0019】
上部本体2aの内部には油圧シリンダ4のシリンダ穴40と、シリンダ穴40とほぼ同じ径を有する上部筒状穴13と,上部筒状穴13よりもやや径の大きい下部筒状穴14とが直列的に形成され、2つの筒状穴13,14の境界付近にはボール支持体50と係合する環状の係合部15が設けられている。上部本体2aの上端部には出力ロッド3が貫通するロッド貫通孔16が形成され、ロッド貫通孔16の内面には切削切粉や塵が内部に侵入するのを防ぐダストシール17が装着されている。
【0020】
下部本体2bの外周壁部11はクランプ本体2の下端側部位に筒状に形成され、外周壁部11の内側には出力ロッド3のロッド下部3cが進退自在に挿入されるロッド挿入穴18が形成されている。ロッド挿入穴18の内周面には3つの球体19が装着され、夫々の球体19は同一円周上でその位置が互いに120°の位相差を有するように均等に配置されている。また夫々の球体19はロッド挿入穴18の内周面にその半球分が突出し、出力ロッド3のロッド下部3cに形成された3つの円弧溝34または3本の縦溝35に係合する。
【0021】
下部本体2bの端板部12は円板状に形成され、端板部12は上部本体2aの下端部に内嵌され、上部本体2aと下部本体2bの端板部12との間にはシール部材20と止め輪21が装着され、止め輪21により下部本体2bは上部本体2aに対して抜け止めされている。
【0022】
図1に示すように、出力ロッド3はクランプアーム8にクランプ力を伝達するロッド上部3aと、進退動作またはツイスト動作を行うロッド中央部3bと、動作規制機構6により進退動作またはツイスト動作を規制されるロッド下部3cとが一体形成されたものである。出力ロッド3はロッド中央部3bでロッド貫通孔16を上下に摺動可能に貫通し、ロッド下部3cで外周壁部11のロッド挿入穴18に進退自在に挿入され、出力ロッド3はクランプ本体2に進退可能に装着されている。
【0023】
出力ロッド3のロッド上部3aはその上端部にネジ部30を有し、ネジ部30の下部にはその径が下側に広がるテーパー部31が形成され、クランプアーム8がそのテーパー部31に外嵌され、ナット61で固定されている。
【0024】
出力ロッド3のロッド中央部3bの外周面にはボールネジ機構5のボール支持体50とボール54を介して螺合するボール溝32が設けられ、またロッド中央部3bの下部にはボール支持体50と係合する環状の突起部33が、ボール支持体50に対して環状ピストン41と反対側に設けられている。
【0025】
出力ロッド3の下端側部分のロッド下部3cの外周面には、半円断面を有する3つの円弧溝34が形成され、夫々の円弧溝34は同一円周上にその位置が互いに120°の位相差を有するように均等に配置されている。同じくロッド下部3cの外周面には、半円断面を有する3本の縦溝35が形成され、夫々の縦溝35は3つの円弧溝34の溝端から夫々立ち上がっている。
【0026】
図1に示すように油圧シリンダ4は、シリンダ穴40と、出力ロッド3のロッド中央部3bに相対移動可能に外装された環状のピストン41等で構成され、ピストン41の下面はボールネジ機構5のボール支持体50と当接し、ピストン41はボール支持体50にクランプ力を伝達して、油圧シリンダ4はボール支持体50を出力ロッド3退入側へ駆動する。ピストン41には油圧封止用のシール部材42,43が装着され、さらに出力ロッド3とロッド貫通孔16の間に油圧封止用のシール部材44が装着されている。またピストン41の上側には油室42が形成され、油室42には油圧ポート43及び油路44を介して外部の油圧配管43aから油圧が供給される。
【0027】
ボールネジ機構5はボールネジナット部材としてのボール支持体50の出力ロッド3に対する相対的な進退動作を出力ロッド3のツイスト動作に変換するものである。図1に示すようにボールネジ機構5は環状のボール支持体50を有し、ボール支持体50は出力ロッド3のロッド中央部3bに外装されている。ボール支持体50の下半部の外周には環状の突起部51が設けられ、突起部51が筒状穴13,14の境界付近の係合部15と係合することでボール支持体50はその進出動作を制限され、またボール支持体50はボール52と筒状穴14の回動係止溝22により回動を係止されている。
【0028】
ボール支持体50の上端面はピストン41の下面と当接し、ボール支持体50の下端面はボール支持体50の退入動作時にロッド中央部3bの環状の突起部33と係合して、ボール支持体50がクランプ力を出力ロッド3に確実に伝達しながら、ボール支持体50と出力ロッド3は一体に退入動作を行う。
【0029】
ボール支持体50の内周面にはロッド中央部3bのボール溝32に対応するボール溝53が設けられ、ボール溝32とボール溝53の間には多数のボール54が充填され、これらのボール54を介してボール支持体50はロッド中央部3bと螺合し、ボールネジ機構を構成している。このボールネジ機構によりボール支持体50の出力ロッド3に対する相対的な進退動作は出力ロッド3のツイスト動作に変換される。
【0030】
動作規制機構6は、出力ロッド3のツイスト動作時にはその出力ロッド3の進退動作を規制するとともに、出力ロッド3の進退動作時にはその出力ロッド3のツイスト動作を規制するものである。図1,図3に示すように、動作規制機構6は外周壁部11のロッド挿入穴18の内周面に装着された3つの球体19と、出力ロッド3のロッド下部3cの外周面に形成された3つの円弧溝34及び3本の縦溝35などで構成されている。
【0031】
3つの球体19は夫々ロッド挿入穴18の内周面にその半球分が突出している。この突出した半球が夫々半円断面を有する3つの円弧溝34と係合している時には、球体19と円弧溝34との間で円弧溝34に沿う円周方向の相対移動が可能であり、出力ロッド3のツイスト動作は許容されるが、その出力ロッド3の進退動作は規制される。一方、球体19の突出した半球が夫々半円断面を有する3つの縦溝35と係合している時には、球体19と縦溝35との間で縦溝35に沿う進退方向の相対移動が可能であり、出力ロッド3の進退動作は許容されるが、その出力ロッド3のツイスト動作は規制される。
【0032】
圧縮コイルバネからなるスプリング7は下部筒状穴14の内部に配設され、スプリング7の上端はボール支持体50の下面に当接され、スプリング7の下端は下部本体2bの端板部12の上面に当接され、スプリング7はボール支持体50と出力ロッド3を進出側へ弾性付勢する。
【0033】
クランプアーム8は出力ロッド3のツイスト動作に連動して旋回し、出力ロッド3の退入動作時にはワークWに当接してワークWをクランプする。クランプアーム8は一方の端部付近に貫通孔60を有し、貫通孔60の内周面は下側にその径が広がるテーパー状に形成されている。クランプアーム8は貫通孔60において出力ロッド3のロッド上部3aのテーパー部31に外嵌されてナット61で出力ロッド3に固定されている。クランプアーム8の他方の端部の下面にはクランプ時にワークWに当接するクランプヘッド62が形成されている。
【0034】
次にツイスト式クランプ装置1の作用について説明する。図1に示すようにツイスト式クランプ装置1がクランプ解除状態であるときに、ワークWをパレットPの所定の位置に配置した後、油圧ポート43に油圧配管43aを接続し油室42に油圧を導入してクランプ力をピストン41の上面に作用させて、スプリング7の弾性力に抗してボール支持体50を出力ロッド3の退入側へ駆動させる。この時、図1,図3のように動作規制機構6の球体19と円弧溝34が係合しており、出力ロッド3はツイスト動作を許容されるが、出力ロッド3は退入動作を規制される。
【0035】
ピストン41とボール支持体50は出力ロッド3に相対移動可能に外装されており、さらに出力ロッド3が動作規制機構6により退入動作を規制されているため、ボール支持体50は出力ロッド3に相対的に退入動作を行う。そのボール支持体50の退入動作はボールネジ機構5により出力ロッド3のツイスト動作に変換され、出力ロッド3は定位置で時計回りにツイスト動作を行い、その出力ロッド3のツイスト動作に連動してクランプアーム8も時計回りに旋回する。
【0036】
尚、一般のネジ機構と異なり、ボールネジ機構5においてはボール54はボール溝32及びボール溝53に対して、すべり接触ではなくころがり接触しながら転動するため摩擦力が小さく、ボール溝32及びボール溝53のリード角を小さくでき、出力ロッド3のツイスト動作時におけるピストン41のストロークをより小さくできる。
【0037】
図4,図5のように出力ロッド3が時計回りに90°のツイスト動作を行うと、動作規制機構6の3つの縦溝35は夫々3つの球体19の位置に到達し、球体19と円弧溝34との係合が解除されて出力ロッド3は退入動作を開始し、同時に球体19と縦溝35とが係合するため出力ロッド3はツイスト動作を規制される。このツイスト動作終端位置の時ボール支持体50の下面がロッド中央部の突起部33に係合し、ボール支持体50が出力ロッド3にクランプ力をより確実に伝達しながら、ボール支持体50と出力ロッド3は一体となって退入動作を行う。図6のように縦溝35の上端が球体19と係合するまで出力ロッド3が退入すると、クランプアーム8のクランプヘッド62がワークWに当接してワークWをパレットPにクランプする。
【0038】
次に図6のワークWがクランプされた状態からクランプ解除する際には、油圧ポート35と油路36を介して油室34の油圧を油圧配管35aへ抜くと、スプリング7によってボール支持体50と出力ロッド3とピストン41は進出側へ駆動される。また動作規制機構6の球体19は縦溝35に係合しているため、出力ロッド3はツイスト動作を規制された状態で進出動作を行い、その出力ロッド3の進出動作に伴い、クランプアーム8のクランプヘッド62はワークWから離隔する。
【0039】
図4,図5のように、出力ロッド3の進出動作により縦溝35が移動して球体19と縦溝35の下端とが係合すると、球体19は円弧溝34と係合可能になる。この時、出力ロッド3は進出動作を規制されるが、ボール支持体50は引き続き進出動作を行うため、ボール支持体50は出力ロッド3に対して相対的に進出動作を行うことになり、ボールネジ機構5によりそのボール支持体50の進出動作は出力ロッド3のツイスト動作に変換され、球体19が円弧溝34に係合して出力ロッド3はその進出動作を規制されながら定位置でクランプ時とは逆に反時計回りのツイスト動作を行う。この出力ロッド3のツイスト動作に連動してクランプアーム8も定位置で反時計回りに旋回する。
【0040】
さらにピストン41とボール支持体50が進出動作を行い、ピストン41の上面がシリンダ穴40の上端面に当接した時に、図1のように出力ロッド3が90°のツイスト動作を完了すると同時にクランプアーム8も90°の旋回動作を完了し、ツイスト式クランプ装置1はクランプ解除状態となる。
【0041】
以上のツイスト式クランプ装置1によれば、ピストン41は出力ロッド3に相対移動可能に外装されているため、ピストン41とボール支持体50が出力ロッド3に対し相対的に進退動作を行うことができ、さらに動作規制機構6が出力ロッド3のツイスト動作時にはその出力ロッド3の進退動作を規制するとともに、出力ロッド3の進退動作時にはその出力ロッド3のツイスト動作を規制するため、出力ロッド3は定位置で90°ツイスト動作をした後に退入側へ動作することが可能であり、出力ロッド3のツイスト動作時にクランプアーム8がワークWに干渉する可能性が低くなる。
【0042】
また出力ロッド3はそのツイスト動作時に進退動作を規制されるため、出力ロッド3のストロークは進退動作時のストロークのみとなり、その結果ツイスト式クランプ装置1の高さを小さくすることができる。
【0043】
動作規制機構6は外周壁部11のロッド挿入穴18に装着された3つの球体19と出力ロッド3のロッド下部3cに形成された3つの円弧溝34及び3本の縦溝35で構成され、その構造は非常に簡単であり、また部品点数が少なくなるため製作面で有利である。
【0044】
出力ロッド3は外周壁部11のロッド挿入穴18に挿入されて進退動作を行うため、出力ロッド3はロッド中央部3bで上部本体2aのロッド貫通孔16に進退動作をガイドされるとともに、ロッド下部3cにおいてもロッド挿入穴18により進退動作をガイドされるので、出力ロッド3の進退動作の安定性が増し、ワークWを確実にクランプできる。
【0045】
ボール支持体50の進退動作を出力ロッド3のツイスト動作に変換する手段としてボールネジ機構5を用いているため、一般のネジ機構に比べてリード角を小さくすることができ、出力ロッド3の90°のツイスト動作に必要なピストン41のストロークを小さくできるため、出力ロッド3のクランプ時の退入動作のストロークを所定量確保し且つツイスト式クランプ装置1の高さを低くすることができる。
【0046】
出力ロッド3が退入動作を行う際に、ボール支持体50の下面がロッド中央部3bの環状の突起部33と係合し、ボール支持体50は出力ロッド3にクランプ力をより確実に伝達しながら、ボール支持体50と出力ロッド3は一体に退入動作を行うため、ワークWを強力にクランプすることができる。
【0047】
次に前記実施形態を部分的に変更した変更形態について説明する。
1)動作規制機構6の3つの球体19を出力ロッド3のロッド下部3cの外周面に同一円周上に装着し、外周壁部11のロッド挿入穴18の内周面に3つの円弧溝34を同一円周上に設け、さらにロッド挿入穴18の内周面にこれら円弧溝34の溝端から夫々立ち下がる3本の縦溝35を設けてもよい。
【0048】
2)ボールネジ機構5には複数条のボールネジを設けてもよい。ボールネジ内部のボール54の個数を増やすことで、ボール54とボール支持体50及び出力ロッド3との接触面積が大きくなり、ボール支持体50の進退動作を出力ロッド3のツイスト動作により確実に変換することができる。
【0049】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、ツイスト式クランプ装置においてピストンが出力ロッドに相対移動可能に外装され、出力ロッドと外周壁部とに係合した複数の球体を介して、出力ロッドのツイスト動作時にはその出力ロッドの進退動作を規制するとともに、出力ロッドの進退動作時にはその出力ロッドのツイスト動作を規制する動作規制機構を備えたので、ピストンは出力ロッドに対し相対的な進退動作が可能で、さらに動作規制機構が出力ロッドのツイスト動作時にその進退動作を規制するため、出力ロッドが定位置で所定角度ツイスト動作を行うことができ、出力ロッドのツイスト動作時にクランプアームがワークに干渉する可能性が低くなる。
【0050】
出力ロッドは進退動作を規制されて定位置でツイスト動作を行うため、出力ロッドのストロークは進退動作時のストロークのみであり、従ってツイスト式クランプ装置の高さを小さくすることができる。
【0051】
また動作規制機構は出力ロッドと外周壁部とに係合する複数の球体を介して出力ロッドのツイスト動作または進退動作を規制するので、その構造は非常に簡単なものとなり、また部品点数が少なくてすむため、製作面で有利である。
【0052】
またボール支持体の進退動作を出力ロッドのツイスト動作に変換する手段としてボールネジ機構を用いたので、一般のネジ機構に比べてボールネジ機構のリード角を小さくすることができ、出力ロッドを所定角度ツイストさせるのに必要なピストンの退入ストロークを小さくできるため、出力ロッドの退入動作時のストロークを所定量確保し且つツイスト式クランプ装置の高さを小さくすることができる。
また、ボール支持体と出力ロッドを進出側へ弾性付勢するスプリング部材が設けられているので、クランプ解除時にボール支持体と出力ロッドはスプリング部材により進出側へ駆動され、クランプヘッドがワークから離隔されてワークがクランプ解除される。
【0053】
請求項2の発明によれば、動作規制機構は複数の円弧溝と円弧溝の溝端から立ち上がる複数の縦溝を有し、球体と円弧溝が係合する時には出力ロッドのツイスト動作を許容しつつ進退動作を規制し、球体と縦溝が係合する時には出力ロッドの進退動作を許容しつつツイスト動作を規制するので、動作規制機構の構造を非常に簡単にすることができ、部品点数も少なくできるため、製作面で有利である。その他請求項1と同様の効果を有する。
【0054】
請求項3の発明によれば、外周壁部に出力ロッドの下端側部分が進退自在に挿入されているので、出力ロッドはその中央部でクランプ本体に進退動作をガイドされるとともに、下端側部分においても外周壁部で進退動作をガイドされるため、出力ロッドの進退動作の安定性が増し、ワークを確実にクランプできる。その他請求項2と同様の効果を有する。
【0055】
請求項4の発明によれば、動作規制機構の複数の円弧溝と複数の縦溝が出力ロッドに形成されたので、外周壁部に装着された複数の球体が出力ロッドの円弧溝と係合する時には動作規制機構は出力ロッドのツイスト動作を許容しつつその進退動作を規制し、球体が出力ロッドの縦溝と係合する時には動作規制機構は出力ロッドの進退動作を許容しつつそのツイスト動作を規制する。その他請求項3と同様の効果を有する。
【0056】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るツイスト式クランプ装置(クランプ解除状態)の縦断面図である。
【図2】ツイスト式クランプ装置の平面図である。
【図3】動作規制機構(クランプ解除状態)のIII-III 線断面図である。
【図4】ツイスト式クランプ装置(90°ツイスト状態)の縦断面図である。
【図5】動作規制機構(90°ツイスト状態)のV-V 線断面図である。
【図6】ツイスト式クランプ装置(クランプ状態)の縦断面図である。
【符号の説明】
1 ツイスト式クランプ装置
2 クランプ本体
3 出力ロッド
4 油圧シリンダ
5 ボールネジ機構
6 動作規制機構
7 スプリング
8 クランプアーム
11 外周壁部
19 球体
33 突起部
34 円弧溝
35 縦溝
41 ピストン
50 ボール支持体
W ワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a twist type clamp device, and more particularly to a twist type clamp device in which an output rod can be driven back and forth to the clamp side after the output rod is twisted by a predetermined angle at a fixed position.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of clamping devices have been used as means for fixing a workpiece when machining or molding is performed on the workpiece to be processed. Among these clamp devices, a clamp arm is attached to the upper end of the output rod of the clamp device, and the clamp arm also retracts in conjunction with the retracting operation of the output rod. Some clamp the workpiece in place.
[0003]
However, when the workpiece is placed at the predetermined position when the clamp device is in the clamp-released state, depending on the shape of the workpiece, the workpiece may interfere with the clamp arm and the workpiece may not be placed at the predetermined position. In order to prevent the workpiece and the clamp arm from interfering with each other, a twist type clamping device as described below is put into practical use.
[0004]
In the twist type clamping device, the clamp arm is in a retracted position that does not interfere with the workpiece when the clamp is released, and the output rod performs a twisting operation at a predetermined angle while moving in the clamping state after placing the workpiece. In conjunction with the twisting operation of the output rod, the clamp arm performs a turning operation to a position where it comes into contact with the workpiece while being retracted. The output rod completes the twisting operation and performs the retreating operation. At the same time, the clamp arm also performs the retreating operation to contact the workpiece and clamp the workpiece.
[0005]
In the twist type clamping device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-34469, the piston is fixed to an intermediate height portion of the output rod, and a sleeve is fitted on the lower half of the output rod, and the lower half of the output rod And a ball screw mechanism for converting the forward / backward movement of the output rod into the twisting movement of the output rod over the sleeve. During clamping, a part of the retracting operation of the output rod is converted into the twisting motion of the output rod by the ball screw mechanism, and the output rod performs the retracting operation simultaneously with the twisting motion, and when the piston contacts the sleeve, the output rod The twisting operation is completed, and the output rod moves into the clamp side together with the sleeve.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the twist type clamping device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-34469, the output rod performs a retreat operation while performing a twist operation. The clamp arm may interfere with the workpiece. Furthermore, the height of the clamping device inevitably increases by the stroke of the retraction of the output rod when the output rod is twisted.
[0007]
Therefore, in the twist type clamping device, it is desirable that the output rod be twisted at a fixed position. However, when the piston and the output rod are integrally formed as in the clamp device described in JP-A-10-34469, the relative movement cannot occur between the piston and the output rod. It is impossible for the rod to twist in a fixed position. An object of the present invention is to enable clamping of a workpiece by performing a retreating operation in which the output rod performs a twisting operation at a fixed position by an operation restriction mechanism having a simple structure in a twist type clamping device. is there.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The twist type clamp device according to
[0009]
When a clamping force is applied to the annular piston of the hydraulic cylinder by the hydraulic pressure, the piston can move relative to the output rod, so the piston and the ball support move backward relative to the output rod. The retracting operation of the support is converted into a twisting operation of the output rod by the ball screw mechanism.
[0010]
The motion regulating mechanism regulates the forward / backward movement of the output rod during the twisting operation of the output rod and the output rod of the output rod during the forward / backward movement of the output rod via a plurality of spheres engaged with the output rod and the outer peripheral wall. In order to limit the twisting operation, the output rod performs the twisting operation at a fixed position during clamping, and then performs the retreating operation to transmit the clamping force to the workpiece, and when releasing the clamp, the output rod performs the advancing operation to clamp the workpiece. After releasing, perform twisting operation at a fixed position.
[0011]
The twist type clamping device according to
[0012]
When the sphere is engaged with the arc groove, the output rod is allowed to twist, but the output rod is restricted from advancing and retracting. When the sphere is engaged with the longitudinal groove, the output rod is The forward / backward movement of the output rod is allowed but the twisting action of the output rod is restricted.
[0013]
The twist type clamp device according to claim 3, wherein the outer peripheral wall portion is formed in a cylindrical shape at a lower end side portion of the clamp body, and a lower end side portion of the output rod is inserted into the outer peripheral wall portion so as to freely advance and retract. To do. Accordingly, the output rod is guided by the outer peripheral wall portion at the lower end side portion thereof to advance and retreat.
[0014]
The twist type clamping device according to a fourth aspect is characterized in that the plurality of arc grooves and the plurality of vertical grooves are formed in the output rod. The plurality of spheres mounted on the outer peripheral wall portion are respectively engaged with the plurality of arc grooves of the output rod, thereby restricting the forward / backward movement of the output rod while allowing the twisting operation of the output rod. And the twisting operation is restricted while allowing the output rod to advance and retreat.
[0015]
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the twist
[0017]
In this
[0018]
The
[0019]
Inside the
[0020]
The outer
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 1, the output rod 3 regulates the forward / backward movement or the twisting motion by the rod
[0023]
The rod
[0024]
A
[0025]
Three
[0026]
As shown in FIG. 1, the hydraulic cylinder 4 is composed of a
[0027]
The
[0028]
The upper end surface of the
[0029]
A
[0030]
The
[0031]
The hemispheres of the three
[0032]
Composed of compression
[0033]
The
[0034]
Next, the operation of the twist
[0035]
Since the
[0036]
Unlike the general screw mechanism, in the
[0037]
4 and 5, when the output rod 3 performs a twisting operation of 90 ° in the clockwise direction, the three
[0038]
Next, when releasing the clamp from the state in which the workpiece W in FIG. 6 is clamped, the oil pressure in the
[0039]
As shown in FIGS. 4 and 5, when the
[0040]
Further, when the
[0041]
According to the twist
[0042]
Further, since the output rod 3 is restricted in its forward / backward movement during the twist operation, the stroke of the output rod 3 is only the stroke during the forward / backward operation, and as a result, the height of the twist
[0043]
The
[0044]
Since the output rod 3 is inserted into the
[0045]
Since the
[0046]
When the output rod 3 performs the retraction operation, the lower surface of the
[0047]
Next, a modified embodiment in which the above embodiment is partially modified will be described.
1) Three
[0048]
2) The
[0049]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the twist type clamp device, the piston is externally mounted on the output rod so as to be relatively movable, and the output rod and the outer peripheral wall portion are engaged with each other during the twist operation of the output rod. Since the output rod is controlled to move forward and backward, and when the output rod moves forward and backward, it is equipped with an operation restriction mechanism that restricts the twisting motion of the output rod, so the piston can move forward and backward relative to the output rod. Since the operation restricting mechanism restricts the forward / backward movement of the output rod during the twist operation, the output rod can perform a predetermined angle twist operation at a fixed position, and the clamp arm may interfere with the workpiece during the output rod twist operation. Lower.
[0050]
Since the output rod is restricted in forward / backward movement and performs a twist operation at a fixed position, the stroke of the output rod is only the stroke during the forward / backward movement, and therefore the height of the twist type clamping device can be reduced.
[0051]
In addition, since the operation restricting mechanism restricts the twisting or advancing / retracting operation of the output rod through a plurality of spheres engaged with the output rod and the outer peripheral wall, the structure becomes very simple and the number of parts is small. This is advantageous in terms of production.
[0052]
In addition, since the ball screw mechanism is used as a means for converting the forward / backward movement of the ball support into the twisting action of the output rod, the lead angle of the ball screw mechanism can be made smaller than that of a general screw mechanism, and the output rod can be twisted at a predetermined angle. Since the retraction stroke of the piston necessary for the operation can be reduced, a predetermined amount of stroke can be secured during the retraction operation of the output rod, and the height of the twist type clamping device can be reduced.
In addition, since a spring member that elastically biases the ball support and the output rod toward the advance side is provided, the ball support and the output rod are driven to the advance side by the spring member when the clamp is released, and the clamp head is separated from the workpiece. As a result, the workpiece is released from the clamp.
[0053]
According to the invention of
[0054]
According to the invention of claim 3, since the lower end side portion of the output rod is inserted into the outer peripheral wall portion so as to freely advance and retract, the output rod is guided by the clamp body at its center portion, and the lower end side portion Since the forward / backward movement is guided by the outer peripheral wall portion, the stability of the forward / backward movement of the output rod is increased and the workpiece can be reliably clamped. Other effects similar to those of the second aspect are obtained.
[0055]
According to the invention of claim 4, since the plurality of arc grooves and the plurality of vertical grooves of the operation restricting mechanism are formed in the output rod, the plurality of spheres mounted on the outer peripheral wall engage with the arc groove of the output rod. When the sphere is engaged with the vertical groove of the output rod, the operation restricting mechanism allows the output rod to move back and forth while allowing the output rod to move back and forth. To regulate. The other effects are the same as those of the third aspect.
[0056]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a twist type clamping device (clamp released state) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a twist type clamping device.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the operation restricting mechanism (clamp release state).
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a twist type clamp device (90 ° twist state).
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of the operation regulating mechanism (90 ° twisted state).
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a twist type clamping device (clamped state).
[Explanation of symbols]
1 Twist type clamping device
2 Clamp body
3 Output rod
4 Hydraulic cylinder
5 Ball screw mechanism
6 Operation restriction mechanism
7 Spring
8 Clamp arm
11 Outer wall
19 Sphere
33 protrusion
34 Arc groove
35 Longitudinal groove
41 piston
50 ball support
W Work
Claims (4)
前記クランプ本体内で出力ロッドに外装されたボール支持体を有しボール支持体の進退動作を出力ロッドのツイスト動作に変換するボールネジ機構と、
前記クランプ本体内で出力ロッドに相対移動可能に外装された環状ピストンを有し、ボール支持体を出力ロッド退入側へ駆動可能な油圧シリンダと、
前記ボール支持体に対して環状ピストンと反対側において出力ロッドに一体形成され且つボール支持体をツイスト動作終端位置で受け止める突起部と、
前記ボール支持体と出力ロッドを出力ロッド進出側へ弾性付勢する圧縮コイルバネと、 前記クランプ本体のうちの出力ロッドの外周に臨む外周壁部と出力ロッドとに係合した複数の球体を介して、出力ロッドのツイスト動作時にはその出力ロッドの進退動作を規制するとともに、出力ロッドの進退動作時にはその出力ロッドのツイスト動作を規制する動作規制機構と、
を備えたことを特徴とするツイスト式クランプ装置。In a twist type clamping device of a type having a clamp body and an output rod attached to the clamp body so as to be able to advance and retract, and twisting the output rod by a predetermined angle and then driving to retract toward the clamp side.
A ball screw mechanism that has a ball support that is externally mounted on the output rod in the clamp body, and that converts the forward / backward movement of the ball support into a twisting action of the output rod;
A hydraulic cylinder having an annular piston that is externally movable on the output rod within the clamp body, and capable of driving the ball support to the output rod retracting side;
A protrusion formed integrally with the output rod on the side opposite to the annular piston with respect to the ball support and receiving the ball support at the twist operation end position;
Via a compression coil spring that elastically biases the ball support and the output rod toward the output rod advance side, and a plurality of spheres engaged with the outer peripheral wall and the output rod facing the outer periphery of the output rod of the clamp body. An operation regulating mechanism that regulates the forward / backward movement of the output rod during the twisting operation of the output rod, and regulates the twisting movement of the output rod during the forward / backward movement of the output rod;
A twist type clamping device comprising:
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