JP5247219B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランプ装置に関し、特にワークの穴にグリップ部材のグリップ爪を係合させて着座面の方へ引き付けることでワークをクランプするものに関する。

ワークの全面に亙って機械加工するような場合には、ワークの端部を上方から押圧具で押圧する形式のクランプ装置を採用することができないため、ワークの穴にグリップ部材のグリップ爪を係合させて着座面の方へ引き付けることでワークをクランプするクランプ装置（所謂、ホールクランプ装置）が採用される。

このようなクランプ装置として、例えば、特許文献１には、クランプ本体と、このクランプ本体に昇降自在に装着されたプルロッド（クランプロッド）と、クランプロッドの上端部分に設けられ上方程大径化するテーパ軸部と、テーパ軸部に外嵌され径拡大側に弾性変形可能なコレット部材（グリップ部材）と、グリップ部材を下方から支持する環状のコレット支持部材（環状ピストン）と、環状ピストンを上方へ付勢し且つクランプロッドを下方へ駆動する油圧シリンダと、クランプロッドを上方へ弾性付勢するクランプ解除用のスプリングとを備えたものが開示されている。

このクランプ装置では、油圧シリンダのピストン部材と環状ピストンとの間に環状油室が形成され、環状油室におけるピストン部材の受圧面積が環状ピストンの受圧面積よりも大きく設定されている。そのため、環状油室に油圧が供給されると、環状ピストンが上方へ付勢されると共に、この付勢力よりも大きなクランプ力であってピストン部材とクランプロッドを下方へ駆動するクランプ力が発生する。

グリップ部材が環状ピストンを介して上方へ付勢されている状態で、クランプロッドが下方へ駆動されると、テーパ軸部がグリップ部材に対して相対的に下方へ移動し、テーパ軸部によりグリップ部材のグリップ爪部が径拡大側へ弾性変形してワークの穴の内壁面に係合し、クランプロッドを下方へ駆動する駆動力が更に増大すると、グリップ部材はクランプロッドにより下方へ僅かに押し下げられてワークが固定される。
特開２００３−２６６２６２号公報

このクランプ装置では、クランプ解除用スプリングのバネ力に抗してピストン部材とグリップロッドが下方に駆動されるため、スプリングのバネ力が抵抗となる分、グリップロッドをクランプ方向へ駆動するクランプ力が低下する。そこで、クランプ解除用スプリングの代わりに、ピストン部材のピストン部の下側にクランプ解除用の流体室を設け、その流体圧によりクランプ解除時にピストン部材とグリップロッドを上方へ駆動することが考えられる。

ところで、この種の従来のクランプ装置は油圧駆動方式のものが一般的であったが、油圧供給源を省略し、加圧エアによりクランプ装置を駆動したいという要請もある。
しかし、加圧エアのエア圧は油圧の1/20〜1/30程度であって非常に低圧であるため、エア駆動方式のクランプ装置は非常に大型のものになってしまうという問題がある。

本発明の目的は、加圧エアなどの流体圧でクランプロッドを駆動する場合にも、ワークを固定可能なクランプ力を発生させ得るようなクランプ装置を提供することである。

請求項１のクランプ装置は、ワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能な環状のグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を有するクランプロッドと、前記グリップ部材とクランプロッドを軸心方向へ進退駆動可能な第１流体圧シリンダと、この第１流体圧シリンダが形成されるケース部材とを有するクランプ装置において、前記グリップ部材を受け止める環状ピストンと、この環状ピストンに常時流体圧を作用させ且つ前記第１流体圧シリンダのクランプ用流体室に連通した流体室とを備えた第２流体圧シリンダと、前記第１流体圧シリンダに対して第２流体圧シリンダと反対側に配設され且つ第１流体圧シリンダの第１ピストンよりも大径の第３ピストンを有する第３流体圧シリンダと、前記第３ピストンと第１ピストンとの間に介装され且つクランプ駆動時に第３流体圧シリンダの第３ピストンを第１ピストンの方へ駆動する駆動力を第１ピストンを第３ピストンの方へ駆動する力に倍力して伝達する倍力機構とを備え、前記倍力機構は、前記ケース部材の筒壁部と、この筒壁部に周方向等間隔おきに形成された複数の保持穴と、これら保持穴に径方向へ可動に保持された複数の鋼球と、前記第３ピストンの筒状部の内周部に形成され複数の鋼球を半径方向内方へ押圧する第１テーパ部と、前記第１ピストンの外周部に形成され複数の鋼球により前記グリップ部材を退入させる方向へ押圧される第２テーパ部とを有することを特徴としている。

このクランプ装置では、第１，第２，第３流体圧シリンダを駆動する為の流体圧として、例えば加圧エアのエア圧を適用可能である。第１流体圧シリンダのクランプ用流体室と第２流体圧シリンダの流体室には常時加圧エアが供給されており、環状ピストンに常時エア圧を作用させている。ワークを固定する際、第３ピストンに作用するエア圧によって第３流体圧シリンダの第３ピストンが第１ピストンの方へ駆動され、この駆動力が倍力機構により倍力されて第１ピストンに伝達され、第１ピストンが第３ピストンの方（クランプ方向）へ駆動される。尚、ワークを固定する際、第１流体圧シリンダのクランプ用流体室の流体圧によってもクランプロッドがクランプ方向へ駆動される。

こうして、環状ピストンより支持されているグリップ部材に対して、第１ピストンが相対的に第３ピストンの方へ駆動され、クランプロッドのテーパ軸部によりグリップ部材が拡径駆動されてグリップ部材がワークの穴に係合状態となる。その状態でクランプロッド及びグリップ部材が第３ピストンの方へ更に駆動されるため、ワークが固定される。

請求項２のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記第１テーパ部は、第１ピストンから隔離する程小径化する部分円錐面からなることを特徴としている。

請求項３のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記第１テーパ部は、複数の鋼球が夫々係合し且つ第１ピストンから離隔する程軸心側へ移行する複数のテーパ溝からなることを特徴としている。

請求項４のクランプ装置は、請求項２又は３の発明において、前記第２テーパ部は、第３ピストンから離隔する程小径化する部分円錐面からなることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、グリップ部材を受け止める環状ピストンと、第２流体圧シリンダと、第３流体圧シリンダと、第３ピストンと第１ピストンとの間に介装され且つクランプ駆動時に第３流体圧シリンダの第３ピストンを第１ピストンの方へ駆動する駆動力を第１ピストンを第３ピストンの方へ駆動する力に倍力して伝達する倍力機構とを備えたので、第１，第２，第３流体圧シリンダを駆動する流体圧としてエア圧を適用した場合にもクランプロッドを大きな駆動力でクランプ方向へ駆動することができる。これにより、強力なクランプ力を発生させることができ、ワークを強力に固定することができる。

また、倍力機構は、ケース部材の筒壁部と、この筒壁部に周方向等間隔おきに形成された複数の保持穴と、これら保持穴に径方向へ可動に保持された複数の鋼球と、第３ピストンの筒状部の内周部に形成され複数の鋼球を半径方向内方へ押圧する第１テーパ部と、第１ピストンの外周部に形成され複数の鋼球によりグリップ部材を退入させる方向へ押圧される第２テーパ部とを有するので、倍力機構の構造を簡単化することができる。

請求項２の発明によれば、第１テーパ部は、第１ピストンから隔離する程小径化する部分円錐面からなるので、複数の鋼球から第１テーパ部に押圧力を均等に作用させることができる。

請求項３の発明によれば、第１テーパ部は、複数の鋼球が夫々係合し且つ第１ピストンから離隔する程軸心側へ移行する複数のテーパ溝からなるので、テーパ溝に鋼球を線接触させることができ、倍力機構の耐久性を高めることができる。

請求項４の発明によれば、第２テーパ部は、第３ピストンから離隔する程小径化する部分円錐面からなるので、複数の鋼球から第２テーパ部に押圧力を均等に作用させることができる。

以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、このクランプ装置Ｃは、本体部材１と、グリップ部材２と、クランプロッド３と、グリップ部材２とクランプロッド３を軸心方向（上下方向）に駆動可能な第１流体圧シリンダ４と、この第１流体圧シリンダ４が形成されるケース部材８０と、グリップ部材２を受け止める環状ピストン６１を含む第２流体圧シリンダ６と、第３流体圧シリンダ７と、倍力機構８とを備えている。前記本体部材１は、上部本体部材１１と下部本体部材１２と基部本体部材１３とで構成されている。

上部本体部材１１は平面視にてほぼ正方形である。この上部本体部材１１は４つのボルト穴１４に挿入される４つのボルトで基部本体部材１３に固定される。下部本体部材１２はシリンダ穴４１を形成する筒状部材であり、下部本体部材１２の上端部が４つのボルト１６により上部本体部材１１に固定されている。下部本体部材１２の上端部は、後述する４つの凹溝１９の外端部のボルト穴２０ａに挿入される４つのボルト２０により、上部本体部材１１に固定されている。

図１〜図３に示すように、グリップ部材２は、上部本体部材１１の中心部分の開口穴１７を上下に貫通するように配設されている。上部本体部材１１の上面には、グリップ部材２を囲む４つの円弧状の着座面１８が形成され、ワークＷをクランプした状態では、これら着座面１８にワークＷを着座させることができる。上部本体部材１１の上面には、加圧エアのエアブロー流が流れる４つの凹溝１９が十文字状に形成されている。４つの着座面１８と４つの凹溝１９を除き、上部本体部材１１の上面は、緩い傾斜角の部分円錐面に形成されている。

略環状のグリップ部材２はワークＷの穴Ｈに挿入されてその内周面（内壁面）をグリップ可能なものである。このグリップ部材２は、ロッド挿通孔２１と、グリップ部材２が進出位置（上限位置、アンクランプ位置）にあるときに着座面１８よりも進出側（上側）の位置でワークＷを受け止め可能なワーク搭載面２２と、このワーク搭載面２２を形成する環状鍔部２３と、この環状鍔部２３から外側へ延びるグリップ爪部２４と、この環状鍔部２３に対してグリップ爪部２４と反対側に形成された基端鍔部２６と、環状鍔部２３と基端鍔部２６の間に形成された環状溝２５とを備えている。グリップ部材２における、環状鍔部２３、グリップ爪部２４、環状溝２５、基端鍔部２６が４つのスリット２７により４等分に分割されている。

グリップ部材２は金属部材で構成され、グリップ爪部２４の４つの分割爪部の外周面には、ワークＷの穴Ｈの内周面をグリップし易くする３段の歯２４ａが形成されている。
グリップ部材２には、クランプロッド３を挿通させるロッド挿通孔２１が形成され、このロッド孔２１のうちのグリップ爪部対応部分は、クランプロッド３のテーパ軸部３１が密着状に係合するテーパ孔部２１ａに形成されている。

図１〜図４に示すように、上部本体部材１１の開口穴１７にはグリップ部材２の環状鍔部２３の外周面に摺接するゴムや合成樹脂等の弾性材料製のスレクーパ２８が装着されている。グリップ部材２の環状溝２５には分割されたグリップ爪部２４と環状鍔部２３を縮径方向へ付勢するＯリング２９が装着されている。

グリップ部材２の基端鍔部２６は、上部本体部材１１の円形凹部９に収容され、円形凹部９の上壁部と環状ピストン６１の水平板部６３との間に挟着されている。グリップ部材２は、環状ピストン６１と一体的に昇降可能であると共に、円形凹部９の外周部の環状隙間９ａとスクレーパ２８の弾性変形を介して、第１流体圧シリンダ４の軸心と直交する水平方向へ移動可能に装着されている。

クランプロッド３は、テーパ軸部３１と、このテーパ軸部３１の下端に連なる小径ロッド部３２と、この小径ロッド部３２の下端に連なる大径ロッド部３３と、この大径ロッド部３３の下端に連なる大径鍔部３４とを一体形成したものである。テーパ軸部３１と小径ロッド部３２とがグリップ部材２のロッド孔２１に挿通されている。上記テーパ軸部３１は、上方程大径化するようにクランプロッド３の上端部分に形成され、テーパ軸部３１がグリップ部材２のテーパ孔部２１ａに内嵌係合している。

図３〜図５に示すように、第１流体圧シリンダ４は、グリップ部材２とクランプロッド３とを軸心方向へ進退駆動する為のものである。この第１流体圧シリンダ４は、ケース部材８０に形成された立向きのシリンダ穴６５と、このシリンダ穴６５に装着された第１ピストン４２と、クランプ用エア室６７（図５参照）と、第１ピストン４２の下側のアンクランプ用エア室４６とを備えている。

第１ピストン４２には中央孔が形成され、この中央孔は、筒状ピストンロッド４４に形成された上部の小径孔４８と中段部の大径孔４９と下部の中径孔５０とで構成されている。この中径孔５０には、第１ピストン４２に含まれる分割ピストン部材５１の大径部５２が装着され、ストップリング５４で抜け止めされている。

クランプロッド３の大径ロッド部３３が小径孔４８内に位置し、大径鍔部３４が大径孔４９内に位置している。大径ロッド部３３と小径孔４８の内周面との間には約２ｍｍの環状隙間５６が形成され、大径ロッド部３３の外周の環状溝に太いＯリング５５が装着され、このＯリング５５は大径ロッド部３３と筒状ピストンロッド４４の間に僅かに圧縮させた状態に装着されている。

大径鍔部３４の厚さは大径孔４９の厚さとほぼ等しい。大径鍔部３４の外周面と大径孔４９の内周面との間には僅かな隙間が形成されている。それ故、クランプロッド３は、第１ピストン４２と一体的に昇降移動するが、第１ピストン４２に対して相対的に軸心と直交する水平方向へ移動可能になっている。グリップ部材２はクランプロッド３と一体的に上記軸心と直交する水平方向へ移動可能である。ケース部材８０は筒壁部８２と、これに連なる大径壁部８１とを有し、ケース部材８０の大径壁部８１の上端部が上部本体部材１１の下面側の凹部１５に嵌合されている。

クランプ用エア室６７と、後述するエア室６８は、エア通路５７ａ，５７，５８，５９を介してエア圧供給源に接続され、エア通路５９のエア圧を検出するエア圧検出センサ６０も設けられる。クランプ用エア室６７に加圧エアが供給されると、ピストン部４３の上端にエア圧が作用して第１ピストン４２は下方へ退入駆動される。アンクランプ用エア室４６は、エア通路３９を介してエア圧供給源に接続され、エア通路３９のエア圧を検出するエア圧検出センサも設けられる。アンクランプ用エア室４６に加圧エアが供給されると、第１ピストン４２の下端にエア圧が作用して第１ピストン４２は上方へ進出駆動される。

図３〜図５に示すように、第２流体圧シリンダ６は、ケース部材８０の大径壁部８１に形成された上部シリンダ穴６５ａと、上部本体部材１１に形成された収容穴６６と、グリップ部材２を下方から受け止める環状ピストン６１と、クランプ用エア室６７に連通したエア室６８とを備えている。第２流体圧シリンダ６は、グリップ部材２を支持し且つ下方移動を許容する為のものである。

ケース部材８０には、シリンダ穴６５の上端に連なるシリンダ穴６５より大径の上部シリンダ穴６５ａが形成されている。環状ピストン６１は、受圧筒部６２と、この受圧筒部６２の上端に連なる水平板部６３とを備えている。この水平板部６３の上面にグリップ部材２の基端鍔部２６が載置されて、グリップ部材２の基端面が支持されている。
水平板部６３の外周端部はテーパ状に形成されている。水平板部６３の中心部の円形穴６４に、クランプロッド３の大径ロッド部３３が遊嵌状に挿通している。環状ピストン６１は、グリップ部材２のワーク搭載面２２が着座面１８よりも外側（上方）へ進出した位置になる第１位置と、ワーク搭載面２２が着座面１８より後退（下降）した位置となる第２位置とに亙って軸心方向に所定ストローク移動可能になっている。

上部本体部材１１には、上部シリンダ穴６５ａの上端に連なる収容穴６６が形成されている。この収容穴６６の厚さは水平板部６３の厚さよりも例えば 1.2〜 2.0ｍｍ位大きい。環状ピストン６１の受圧筒部６２は、上部シリンダ穴６５ａの内周面と筒状ピストンロッド４４の間の環状穴に上下方向に摺動自在に装着されている。水平板部６３は、収容穴６６に上下方向に摺動自在に装着されている。

受圧筒部６２の下端部において外周部分にはエア室６８に臨む環状の凹欠部６２ａが形成され、受圧筒部６２の下端部の内周部分はクランプ用エア室６７に臨んでいるため、受圧筒部６２の下端全体で、エア室６７，６８のエア圧を受圧する。

図３〜図５に示すように、第３流体圧シリンダ７は、下部本体部材１２に形成されたシリンダ穴４１と、第３ピストン７１と、第３ピストン７１の下側のクランプ用エア室７６とを備えている。第３流体圧シリンダ７は、第１流体圧シリンダ４に対して第２流体圧シリンダ６と反対側（下側）に配設され、この第３流体圧シリンダ７は、倍力機構８を介して、グリップ部材２とクランプロッド３とをクランプ方向へ駆動する駆動力を発生させる為のものである。

第３ピストン７１は第１ピストン４２よりも大径に形成されている。この第３ピストン７１は、筒状部７２と、この筒状部７２の下端に連なる下板部７３とを有する。シリンダ穴４１の底面は蓋部材７８で塞がれ、シリンダ穴４１の下端近傍部の環状溝には、蓋部材７８を受け止めるストップリング７７が装着されている。第３ピストン７１は蓋部材７８の上面で受け止められて下限位置になる。下板部７３の中心部の円形穴７５に、分割ピストン部材５１のロッド部５３が気密に挿通されている。クランプ用エア室７６は、エア通路９０，９１を介してエア圧供給源に接続され、エア通路９１のエア圧を検出するエア圧検出センサ９２も設けられる。

次に、倍力機構８について説明する。
倍力機構８は、クランプ駆動時に第３流体圧シリンダ７の第３ピストン７１を第１ピストン４２の方へ駆動する駆動力を第１ピストン４２を第３ピストン７１の方へ駆動する力に約２倍に倍力して伝達する機構である。

図３〜図５に示すように、倍力機構８は、ケース部材８０の筒壁部８２と、この筒壁部８２に形成された複数の保持穴８３と、複数の鋼球８４と、第３ピストン７１の筒状部７２の内周部に形成された第１テーパ部７４と、第１ピストン４２の外周部に形成された第２テーパ部４５とを有する。

前記筒壁部８２に周方向等間隔おきに複数の保持穴８３が形成され、これらの保持穴８３には、径方向へ可動に複数の鋼球８４が保持されている。第３ピストン７１の筒状部７２の内周部には、第１ピストン４２から隔離する程小径化する部分円錐面からなる第１テーパ部７４が形成されている。第１ピストン４２のピストン部４３の外周部には、第３ピストン７１から離隔する程小径化する部分円錐面からなる第２テーパ部４５が形成されている。尚、第１テーパ部７４は、軸心方向に対する傾斜角が１０〜３０°のテーパに形成されているのが望ましく、第２テーパ部４５は、軸心方向に対する傾斜角が４０〜５０°のテーパに形成されているのが望ましい。

第３流体圧シリンダ７のクランプ用エア室７６に加圧エアが供給されると、第３ピストン７１が第１ピストン４２の方へ進出駆動され、第３ピストン７１の上方への移動進出に応じて第１テーパ部７４により複数の鋼球８４が半径方向内方へ押圧される。これら複数の鋼球８４が第１ピストン４２の第２テーパ部４５を押圧することにより、第３ピストン７１の駆動力の約２倍の力でもって第１ピストン４２が第３ピストン７１の方へ、つまりクランプ方向へ退入駆動される。

図２、図５に示すように、ワークＷをクランプした時、ワークＷの下面が着座面１８に密着したことを検出する着座センサ９３が設けられている。この着座センサ９３は、着座面１８に開口された加圧エア噴出孔９４と、この加圧エア噴出孔９４に連通するように上部本体部材１１内に形成されたエア通路９５及び基部本体部材１３内に形成されたエア通路と、このエア通路に加圧エアを供給する加圧エア供給源と、エア通路内の加圧エアの圧力が所定圧以上に上昇したことを検出する圧力スイッチなどで構成されている。

エア通路５７と同様のエア通路９６が上部本体部材１１に形成され、そのエア通路９６から環状隙間９ａに加圧エアが供給され、その加圧エアがグリップ部材２の４つのスリット２７から４つの着座面１８の方へ流れ、４つの着座面１８をエアブローし、これら着座面１８をクリーンにする。

次に、以上説明したクランプ装置Ｃの作用、効果について説明する。
クランプ装置ＣによりワークＷを固定する場合、先ず最初に、クランプ用エア室６７及びエア室６８と、アンクランプ用エア室４６にほぼ同圧の加圧エアを供給する。すると、第１ピストン４２におけるクランプ用エア室６７の受圧面積よりもアンクランプ用エア室４６の受圧面積の方が大きいため、図３に示すように、第１ピストン４２は上限位置まで上昇して停止状態となる。環状ピストン６１はエア室６７，６８のエア圧を受圧するため上限位置を保持し、グリップ部材２も上限位置を保持し、ワーク搭載面２２が着座面１８よりも僅かに高い位置を維持する。

この状態で、ワークＷを投入して、図３に示すように、ワークＷの穴Ｈにグリップ部材２とクランプロッド３とを挿入し、ワークＷをワーク搭載面２２で支持する。
次に、アンクランプ用エア室４６のエア圧をクランプ用エア室６７のエア圧よりも低い所定のエア圧に切換える。すると、環状ピストン６１がエア室６７，６８から受圧する受圧面積が、第１ピストン４２がエア室６７から受圧する受圧面積よりも大きいため、環状ピストン６１とグリップ部材２は前記同様に上限位置を保持するが、第１ピストン４２には下方向きの加圧エアの駆動力が作用し、第１ピストン４２がグリップ部材２に対して相対的に下方へ駆動されるため、グリップ部材２のグリップ爪部２４が拡径駆動されて、ワークＷの穴Ｈの内周面に食いついて係合状態になる。

次に、アンクランプ用エア室４６のエア圧を大気圧に切換えると共に、クランプ用エア室７６に加圧エアを供給すると、第１ピストン４２には下方向きの大きな駆動力が作用し、第３ピストン７１には上方向きの大きな駆動力が作用する。すると、図３に示すように、第３ピストン７１の上方への移動に伴って筒状部７２の第１テーパ部７４により複数の鋼球８４が半径方向内方へ押圧される。複数の鋼球８４がピストン部４３の第２テーパ部４５を押圧し、第３ピストン７１の進出駆動力の約２倍の力でもって第１ピストン４２が下方へ駆動され、クランプロッド３が下方へ退入駆動される。つまり、第１ピストン４２はエア室６７の加圧エアにより下方へ駆動されると共に、第３流体圧シリンダ７による駆動力によっても下方へ強く駆動される。

その結果、グリップ部材２とクランプロッド３とは相対移動不能であるため、図５に示すように、第１ピストン部材４２とグリップ部材２とクランプロッド３と環状ピストン６１は一体的に下方へ駆動され、ワークＷが着座面１８に着座し、この着座面１８に強く押圧されたクランプ状態になって停止する。

ワークＷの固定を解除する場合、エア室６７，６８に加圧エアを供給したまま、アンクランプ用エア室４６にエア室６７，６８の加圧エアと同程度の圧力の加圧エアを供給し、エア室７６のエア圧を大気圧に切換えると、図３に示すように、第３ピストン７１がエア室４６のエア圧を受圧して下方へ退入駆動され、複数の鋼球８４が半径方向外方へ移動し、第１ピストン４２が上方へ駆動されるため、クランプロッド３を介してグリップ部材２が上方へ移動する。その結果、グリップ部材２のグリップ爪部２４がスクレーパ２８とＯリング２９の付勢力で縮径駆動され、ワークＷの穴Ｈの内壁面への係合が解除され、アンクランプ状態になる。

このように、グリップ部材２を受け止める環状ピストン６１を含む第２流体圧シリンダ６と、第３流体圧シリンダ７と、第３ピストン７１と第１ピストン４２との間に介装され且つクランプ駆動時に第３流体圧シリンダ７の第３ピストン７１を第１ピストン４２の方へ駆動する駆動力を第１ピストン４２を第３ピストン７１の方へ駆動する力に倍力して伝達する倍力機構８とを備えたので、第１，第２，第３流体圧シリンダ４，６，７を駆動する流体圧として加圧エアを適用した場合にもクランプロッド３を大きな駆動力で駆動することができ、強力なクランプ力を発生させてワークＷを強力に固定することができる。

倍力機構８は、ケース部材８０の筒壁部８２と、この筒壁部８２に形成された複数の保持穴８３と、これら保持穴８３に径方向へ可動に保持された複数の鋼球８４と、第３ピストン７１の筒状部７２の内周部に形成された第１テーパ部７４と、第１ピストン４２の外周部に形成された第２テーパ部４５とを有する簡単な構造のものに構成されている。

第１テーパ部７４は、第１ピストン４２から隔離する程小径化する部分円錐面からなるので、複数の鋼球８４から第１テーパ部７４に押圧力を均等に作用させることができる。第２テーパ部４５は、第３ピストン７１から離隔する程小径化する部分円錐面からなるので、複数の鋼球８４から第２テーパ部４５に押圧力を均等に作用させることができる。

次に、実施例２のクランプ装置Ｃについて説明する。但し、前記実施例と同一の構成には同一の符号を付し、異なる構成についてのみ説明する。
図６、図７に示すように、このクランプ装置Ｃにおいては、エア通路５７ａ，５７，５８，５９及びエア圧検出センサ６０が省略され、分割ピストン部材５１内にエア通路９７，９８が形成され、第１ピストン４２のピストン部４３内にエア通路９９が形成されている。エア室６７，６８はエア通路９７，９８，９９を介してエア室７６と連通しており、エア圧供給源からエア通路９１を介して、加圧エアがエア室７６，６７，６８へ供給される。

クランプ装置ＣによりワークＷを固定する場合、先ず最初に、クランプ用エア室６７，７６及びエア室６８と、アンクランプ用エア室４６にほぼ同圧の加圧エアを供給する。
すると、前記実施例１の場合と同様に、第１ピストン４２は上限位置まで上昇して停止状態となり、環状ピストン６１はエア室６７，６８のエア圧を受圧するため上限位置を保持し、グリップ部材２も上限位置を保持し、ワーク搭載面２２が着座面１８よりも僅かに高い位置を維持する。

この状態で、ワークＷを投入した後、アンクランプ用エア室４６のエア圧をクランプ用エア室６７のエア圧よりも低い所定のエア圧に切換える。
すると、環状ピストン６１がエア室６７，６８から受圧する受圧面積が、第１ピストン４２がエア室６７から受圧する受圧面積よりも大きいため、環状ピストン６１とグリップ部材２は前記同様に上限位置を保持するが、第１ピストン４２には下方向きの加圧エアの駆動力が作用し、第１ピストン４２がグリップ部材２に対して相対的に下方へ駆動されるため、グリップ部材２のグリップ爪部２４が拡径駆動されて、ワークＷの穴Ｈの内周面に食いついて係合状態になる。

次に、アンクランプ用エア室４６のエア圧を大気圧に切換えると、倍力機構８により第１ピストン４２には下方向きの大きな駆動力が作用し、第３ピストン７１には上方向きの大きな駆動力が作用する。すると、前記実施例１の場合と同様に、図６に示すように、第１ピストン部材４２とグリップ部材２とクランプロッド３と環状ピストン６１は一体的に下方へ駆動され、ワークＷが着座面１８に着座し、この着座面１８に強く押圧されたクランプ状態になって停止する。

ワークＷの固定を解除する場合、クランプ用エア室６７，７６及びエア室６８に加圧エアを供給したまま、アンクランプ用エア室４６にエア室６７，６８，７６の加圧エアと同程度の圧力の加圧エアを供給すると、前記実施例１の場合と同様に、クランプロッド３を介してグリップ部材２が上方へ移動する。その結果、グリップ部材２のグリップ爪部２４がスクレーパ２８とＯリング２９の付勢力で縮径駆動され、ワークＷの穴Ｈの内壁面への係合が解除され、アンクランプ状態になる。

次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
１］第１テーパ部７４を、第１ピストン４２から離隔する程軸心側へ移行する複数のテーパ溝であって複数の鋼球８４に対応する複数のテーパ溝で構成してもよい。この構造では、鋼球８４をテーパ溝に線接触させることができるため耐久性を高めることができる。
２］第１，第２，第３流体圧シリンダ４，６，７を駆動する為の流体圧として、油圧を適用することも可能である。
３］当業者ならば、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態をも包含するものである。

本発明の実施例に係るクランプ装置の斜視図である。 クランプ装置の平面図である。 クランプ装置（ワーク投入状態）の縦断面図である。 クランプ装置の要部縦断面図である。 クランプ装置（クランプ状態）の縦断面図である。 実施例２に係る図５相当図である。 クランプ装置の要部縦断面図である。

Ｃ クランプ装置
Ｈ 穴
Ｗ ワーク
２ グリップ部材
３ クランプロッド
４ 第１流体圧シリンダ
６ 第２流体圧シリンダ
７ 第３流体圧シリンダ
８ 倍力機構
３１ テーパ軸部
４２ 第１ピストン
４５ 第２テーパ部
６１ 環状ピストン
６７ クランプ用エア室
６８ エア室
７１ 第３ピストン
７４ 第１テーパ部
８０ ケース部材
８２ 筒壁部
８３ 保持穴
８４ 鋼球

Claims (4)

1. ワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能な環状のグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を有するクランプロッドと、前記グリップ部材とクランプロッドを軸心方向へ進退駆動可能な第１流体圧シリンダと、この第１流体圧シリンダが形成されるケース部材とを有するクランプ装置において、
   前記グリップ部材を受け止める環状ピストンと、この環状ピストンに常時流体圧を作用させ且つ前記第１流体圧シリンダのクランプ用流体室に連通した流体室とを備えた第２流体圧シリンダと、前記第１流体圧シリンダに対して第２流体圧シリンダと反対側に配設され且つ第１流体圧シリンダの第１ピストンよりも大径の第３ピストンを有する第３流体圧シリンダと、前記第３ピストンと第１ピストンとの間に介装され且つクランプ駆動時に第３流体圧シリンダの第３ピストンを第１ピストンの方へ駆動する駆動力を第１ピストンを第３ピストンの方へ駆動する力に倍力して伝達する倍力機構とを備え、
   前記倍力機構は、前記ケース部材の筒壁部と、この筒壁部に周方向等間隔おきに形成された複数の保持穴と、これら保持穴に径方向へ可動に保持された複数の鋼球と、前記第３ピストンの筒状部の内周部に形成され複数の鋼球を半径方向内方へ押圧する第１テーパ部と、前記第１ピストンの外周部に形成され複数の鋼球により前記グリップ部材を退入させる方向へ押圧される第２テーパ部とを有することを特徴とする記載のクランプ装置。
2. 前記第１テーパ部は、第１ピストンから隔離する程小径化する部分円錐面からなることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記第１テーパ部は、複数の鋼球が夫々係合し且つ第１ピストンから離隔する程軸心側へ移行する複数のテーパ溝からなることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
4. 前記第２テーパ部は、第３ピストンから離隔する程小径化する部分円錐面からなることを特徴とする請求項２又は３に記載のクランプ装置。