JP6749033B2 - 旋回式クランプ - Google Patents

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Description

この発明は、出力ロッドを旋回させる形式のクランプ装置に関する。
この種の旋回式クランプには、従来では、特許文献1(日本国・特開平10−109239号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
ハウジング内にピストンが上下方向へ移動可能に挿入される。そのピストンの上面に開口される収容孔に、出力ロッドの下部が上下方向へ移動可能に挿入される。ピストンの上側にロックバネが装着され、そのロックバネの下端部がピストンの上面に当接される。また、そのロックバネの下端部が、出力ロッドの外周壁に形成された段差部の上面に当接可能となるように所定の間隔をあけて対面される。ピストンの下側に、圧油が供給および排出される作動室が設けられる。上記の出力ロッドの下端部と収容孔の底壁との間に圧縮バネが装着される。収容孔の内周壁に操作溝が螺旋状に形成されると共に、その操作溝に対面するように旋回溝が出力ロッドの下部の外周壁に形成される。その操作溝と旋回溝との間に伝動ボールが挿入される。
そして、上記の旋回式クランプをロック駆動させるときには、作動室の圧油を排出すると、ロックバネがピストンを下方へ真っ直ぐに移動させていく。すると、圧縮バネがピストンと出力ロッドとを離間させることにより、ピストンが操作溝と伝動ボールと旋回溝を介して出力ロッドを回転させる。次いで、出力ロッドの段差部の上面がロックバネの下端部に当接されることにより、出力ロッドの回転が停止される。引き続いて、ピストンと出力ロッドとが一体的に下方へ真っ直ぐに移動される。
日本国公開特許公報「特開平10−109239号公報」
上記の従来技術は次の問題がある。
上記の従来の旋回式クランプのロック駆動行程の途中で、出力ロッドの段差部がロックバネの下端部に下方から緩やかに当接される場合には、出力ロッドがピストンに対して周方向の所定位置で停止される。これに対して、出力ロッドの段差部がロックバネの下端部に勢いよく当接される場合には、出力ロッドの周方向への慣性力によって当該出力ロッドの旋回溝が伝動ボールを介して収容孔の操作溝に強力にねじ込まれて、出力ロッドがピストンに対して上記の所定位置よりも周方向に行き過ぎた位置で停止される。
また、旋回溝や操作溝や伝動ボールの摩耗によって伝動ボールと旋回溝との係合隙間の寸法および伝動ボールと操作溝との係合隙間の寸法が増加されることにより、出力ロッドがピストンに対して上記の所定位置よりも周方向に行き過ぎた位置で停止される。
本発明の目的は、旋回式クランプの出力ロッドを周方向の所定位置に確実に停止させることができる旋回式クランプを提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図1から図3Cに示すように、旋回式クランプを次のように構成した。
ハウジング1内にピストン4が軸方向へ移動可能に挿入される。前記ピストン4に収容孔5が軸方向に形成される。前記収容孔5に出力ロッド6が軸方向へ移動可能に挿入される。前記ピストン4と前記出力ロッド6との間に装着される付勢手段9が、前記ピストン4と前記出力ロッド6とを離間させるように付勢する。前記ピストン4の基端側に作動室15が形成され、その作動室15に圧力流体が供給および排出される。前記ピストン4を軸方向の基端側へ付勢するように前記ハウジング1内で前記ピストン4の先端側にロックバネ16が設けられる。前記ピストン4の軸方向への移動が変換機構22によって前記出力ロッド6の旋回運動に変換される。前記収容孔5の内周壁および前記出力ロッド6の外周壁のうちのいずれか一方に案内溝28が周方向に形成され、その案内溝28の周方向の端部に係止部29が形成される。前記収容孔5の内周壁および前記出力ロッド6の外周壁のうちの他方に設けられる係合部材31が、前記案内溝28に挿入される。その係合部材31が前記係止部29に当接可能に周方向に所定の間隔をあけて対面される。
本発明は次のように作用効果を奏する。
上記の旋回式クランプでは、係合部材が案内溝の係止部に周方向に受け止め可能となるように構成されることにより、出力ロッドがピストンに対して周方向の所定位置に確実に停止される。
上記の本発明は、下記の(1)から(3)の構成を加えることが好ましい。
(1) 前記変換機構22は、操作溝23と旋回溝24と循環溝25と伝動部材26とを有する。前記収容孔5の内周壁に操作溝23が螺旋状に形成される。前記出力ロッド6の外周壁に旋回溝24が形成される。前記出力ロッド6の外周壁に形成される循環溝25が、前記旋回溝24の基端部24aと前記旋回溝24の先端部24bとを軸方向へ連通させる。前記操作溝23と前記旋回溝24との間および前記収容孔5の内周面と前記循環溝25との間に伝動部材26が挿入される。
この場合、ピストンを軸方向へ押す力を操作溝と伝動部材と旋回溝とを介して出力ロッドに確実に伝達させることができる。
(2) 検出用の圧力流体が供給される流路が前記ハウジング1に形成される。前記ピストン4によって前記流路を開閉させる検出弁40,50が、前記流路に設けられる。前記流路は、供給路36,37と弁孔42,52と排出路とを有する。前記ハウジング1内に供給路36,37が形成される。前記検出弁40,50内に形成される弁孔42,52が前記供給路36,37に連通される。前記ハウジング1と前記ピストン4との間に形成される排出路が前記弁孔42,52に連通される。
この場合、ピストンが所定の位置に移動されたことが検出弁によって確実に検出される。
(3)前記検出弁40,50は、弁座44,54と弁部材45,55とを有する。前記弁孔42,52の内周壁に弁座44,54が形成される。前記弁座44,54に当接可能となるように弁部材45,55が前記弁孔42,52内に進退可能に挿入される。その弁部材45,55が、前記弁孔42,52内に設けられる付勢手段46,56によって前記ピストン4に向けて付勢される。
この場合、ピストンが所定の位置に移動されると、そのピストンが弁部材を操作して弁部材が弁座から離間される。これにより、確実に検出される。
図1は、本発明の第1実施形態を示し、アンクランプ状態の旋回式クランプを示す断面図である。 図2は、上記の旋回式クランプのクランプ状態を示す断面図であって、上記図1に類似する図である。 図3Aは、上記の図1中の3A−3A線矢視断面図である。図3Bは、上記の図3A中の3B線に沿って旋回式クランプのピストンを切断して、その切断面を外方から見た状態を示す展開図である。図3Cは、旋回式クランプの上記の図3A中の3C線に沿って旋回式クランプの出力ロッドを切断して、その切断面を外方から見た状態を示す展開図である。 図4Aから図4Cは、本発明の第2実施形態を示している。図4Aは、アンクランプ状態の旋回式クランプ装置を示す断面図であって、図3Aに類似する図である。図4Bは、図4A中の4B−4B線矢視断面図である。図4Cは、図4A中の4C−4C線矢視断面図である。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図1から図3Cによって説明する。
この実施形態では、シリンダ装置をワーク固定用の旋回式クランプに適用した場合を例示してある。まず、図1に基づいて上記の旋回式クランプの全体構造を説明する。
固定台としてのテーブルTにハウジング1が複数のボルト(図示せず)によって取り付けられる。そのハウジング1は、下方から順に形成される下壁1aと胴部1bと上壁1cとを有する。ハウジング1の胴部1bにシリンダ孔2が形成され、そのシリンダ孔2が、下側から順に形成された大径孔2aと小径孔2bとを有する。
上記の大径孔2aにピストン4が上下方向へ移動可能で保密状に挿入される。そのピストン4に収容孔5が上方に向けて開口される。その収容孔5に出力ロッド6の下部が上下方向へ移動可能に挿入されると共に、出力ロッド6の上部がハウジング1の上壁1cに上下方向へ移動可能かつ軸心回りに旋回可能で保密状に挿入される。その出力ロッド6の上部にクランプアーム7が装着される。その出力ロッド6の下部に装着孔8が形成され、その装着孔8に圧縮バネ(付勢手段)9が装着される。その圧縮バネ9の上端部が装着孔8の天井壁に当接されると共に、圧縮バネ9の下端部がバネ受け10と係合ボール11とを介して収容孔5の底壁に当接される。これにより、圧縮バネ9の付勢力がピストン4と出力ロッド6とを離間させる方向へ作用する。
上記ピストン4を上下方向(軸方向)へ移動させる駆動手段13がハウジング1内に設けられる。その駆動手段13は、次のように構成される。
上記ピストン4の上側にバネ室14が形成されると共に、ピストン4の下側に作動室15が形成される。バネ室14内にロックバネ16が装着され、そのロックバネ16がハウジング1の上壁1cに対してピストン4を下方へ付勢する。そのバネ室14には、外気と連通する呼吸孔14aが連通される。また、作動室15に圧油(圧力流体)を給排する給排路17が、ハウジング1の胴部1bに形成される。
図1(および図3A)に示すように、上記のピストン4の外周壁に案内溝18が上下方向に形成される。ハウジング1の胴部1bから半径方向の内方に突設されるピン19が、案内溝18に挿入される。そのピン19と案内溝18とによってピストン4が上下方向へ案内されると共に、ハウジング1に対して回り止めされる。
上記のピストン4の上下方向への移動を出力ロッド6の旋回運動に変換する変換機構22が、ピストン4の収容孔5の内周壁と出力ロッド6の外周壁との間に設けられる。その変換機構22は、図3Aから図3Cに示すように、次のように構成される。
図3B(および図1)に示すように、ピストン4の収容孔5の内周壁に操作溝23が螺旋状に形成される。また、図3C(および図1)に示すように、操作溝23に対面するように旋回溝24が出力ロッド6の外周壁にほぼ1ピッチ分だけ形成される。その旋回溝24の下端部(基端部)24aと上端部(先端部)24bとをほぼ上下方向へ連通させる循環溝25が出力ロッド6の外周壁に形成される。このため、循環溝25を上下方向に対して傾斜させた方向へ向けて形成した場合に比べて、循環溝25の周方向の寸法を短くできる。また、操作溝23と旋回溝24との間、および、収容孔5の内周面と循環溝25との間に複数の伝動ボール(伝動部材)26が転動可能に挿入される。ピストン4が上下方向へ移動されると、そのピストン4が操作溝23と伝動ボール26と旋回溝24とを介して出力ロッド6を旋回させながら上下方向へ移動させる。
図3A(及び図1)に示すように、ピストン4の収容孔5の内周壁に案内溝28が周方向に形成される。案内溝28の周方向の端部に係止部29が形成される。上記の出力ロッド6の外周壁に凹部30が上下方向に形成され、その凹部30に係合ピン(係合部材)31が装着される。その係合ピン31が案内溝28に挿入され、係合ピン31が案内溝28の係止部29に周方向に所定の間隔をあけて当接可能に対面される。また、係合ピン31にネジ孔31aが当該上下方向に形成され、そのネジ孔31aに、係合ピン31を凹部30から取り外すためのネジが螺合可能となっている。
上記のシリンダ装置は、図1および図2に示すように、次のように作動する。
図1のリリース状態では、作動室15に圧油が供給されている。その作動室15の圧油がピストン4をロックバネ16の付勢力に抗して上方へ押圧することにより、そのピストン4の収容孔5の底壁が出力ロッド6の下端部を上方へ押動させている。これにより、出力ロッド6の高さ方向の途中部に形成された段差部6aが、ハウジング1の上壁1cに装着されたスラストベアリング34に上限位置で受け止められている。
上記の旋回式クランプを図1のリリース状態から図2のロック状態へ切換えるときには、作動室15の圧油が排出されて、ロックバネ16がピストン4を下方へ移動させていく。すると、出力ロッド6の装着孔8に装着された圧縮バネ9によって出力ロッド6が上限位置に置き残された状態で、その出力ロッド6に対してピストン4が下方へ離間されていく。すると、ピストン4の操作溝23が伝動ボール26を介して出力ロッド6の旋回溝24を下方へ押動させていく。次いで、ピストン4に対して出力ロッド6が平面視で時計回りの方向へ90°だけ回転される。このとき、図3B(および図3A)中に実線で示すリリース位置の係合ピン31が、図3B(および図3A)中に二点鎖線で示す係合ピン31のロック位置まで移動され、ピストン4の係止部29に周方向から受け止められる。引き続いて、ロックバネ16がピストン4と出力ロッド6とを下方へ真っ直ぐに移動させていく。これにより、クランプアーム7の左端部がワーク(図示しない)に上方から当接される。その結果、上記の旋回式クランプが図1のアンクランプ状態から図2のクランプ状態に切換えられる。
上記の旋回式クランプを図2のロック状態から図1のリリース状態へ切換えるときには、作動室15に圧油を供給していくと、作動室15の圧油に相当する押力がロックバネ16の付勢力に抗してピストン4を上方へ移動させるように作用する。すると、ピストン4が圧縮バネ9を介して出力ロッド6を上方へ真っ直ぐに移動させていく。次いで、出力ロッド6の段差部6aがスラストベアリング34に上方から受け止められると、ピストン4が圧縮バネ9を押し縮めていく。すると、ピストン4の操作溝23が伝動ボール26を介して出力ロッド6の旋回溝24を上方へ押圧していく。すると、ピストン4に対して出力ロッド6が平面視で反時計回りの方向へ90°だけ回転される。引き続いて、ピストン4の収容孔5の底壁が出力ロッド6の下端部に上方から受け止められる。これにより、上記の旋回式クランプが図2のクランプ状態から図1のアンクランプ状態に切換えられる。
上記の第1実施形態は次の長所を奏する。
上記の旋回式クランプでは、出力ロッド6の係合ピン31がピストン4の案内溝28の係止部29に周方向から受け止め可能に構成される。これにより、ピストン4が変換機構22を介して出力ロッド6を周方向の所定位置に確実に停止させることができる。その結果、クランプアームがワーク上の所定位置で当該ワークを押圧できる。
(第2実施形態)
図4Aから図4Cは、本発明の第2実施形態を示している。この第2実施形態においては、上記の第1実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。
図4Aから図4Cに示すように、前記ハウジング1の胴部1bには、ロック検出用エアを供給する第1供給路36と、リリース検出用エアを供給する第2供給路37とが形成される。その第1供給路36に連通される第1装着孔38がハウジング1の胴部1bに形成される。また、第2供給路37に連通される第2装着孔39がハウジング1の胴部1bに形成される。その第1装着孔38と第2装着孔39とは、それぞれ、シリンダ孔2の大径孔2aに連通される。
前記の第1装着孔38には、ピストン4がロック位置へ移動されたことを検出する第1検出弁(検出弁)40が装着される。また、第2装着孔39には、ピストン4がリリース位置へ移動されたことを検出する第2検出弁(検出弁)50が装着される。
上記の第1検出弁40は、図4Aおよび図4Bに示すように、次のように構成される。
前記の第1装着孔38に第1検出弁40の弁ケース41が保密状に螺合される。弁ケース41の左部に第1弁孔(弁孔)42が形成される。その弁ケース41の筒壁に第1連通孔43が形成され、その第1連通孔43によって第1供給路36と第1弁孔42とが連通される。その第1弁孔42の内周壁にテーパー状の第1弁座(弁座)44が形成される。第1弁孔42内に第1係合ボール(弁部材)45と第1進出バネ(付勢手段)46とが装着され、その第1進出バネ46によって第1係合ボール45が第1弁座44に向けて付勢される。
上記の第2検出弁50は、図4Aおよび図4Cに示すように、次のように構成される。
前記の第2装着孔39に第2検出弁50の弁ケース51が保密状に螺合される。弁ケース51の左部に第2弁孔(弁孔)52が形成される。その弁ケース51の筒壁に第2連通孔53が形成され、その第2連通孔53によって第2供給路37と第2弁孔52とが連通される。その第2弁孔52の内周壁にテーパー状の第2弁座(弁座)54が形成される。第2弁孔52内に第2係合ボール(弁部材)55と第2進出バネ(付勢手段)56とが装着され、その第2進出バネ56によって第2係合ボール55が第2弁座54に向けて付勢される。
前記ピストン4の外周壁に第1係合溝47と第2係合溝57とが、それぞれ、上下方向へ形成される。その第1係合溝47の上側に連続するように第1退避溝48がピストン4の外周壁に形成される。その第1係合溝47および第1退避溝48に第1検出弁40の第1係合ボール45が挿入される。また、上記の第2係合溝57の下側に連続するように第2退避溝58がピストン4の外周壁に形成される。その第2係合溝57および第2退避溝58に第2検出弁50の第2係合ボール55が挿入される。
上記の旋回式クランプの第1検出弁40および第2検出弁50は、次のように作動する。
図4Aから図4Cのリリース状態では、作動室15に供給された圧油によってピストン4が上限位置へ移動されている。
このとき、図4Aおよび図4Bに示すように、ピストン4の第1係合溝47が第1係合ボール45を右方へ移動させている。このため、その第1係合ボール45が第1弁座44から離間されている。従って、第1検出弁40は、開弁されている。これにより、第1供給路36内の圧縮エアが、第1連通孔43と第1弁孔42と開弁隙間と第1係合溝47と第1退避溝48と呼吸孔14aとを通って外部へ排出される。
また、図4Aおよび図4Cに示すように、ピストン4の第2退避溝58に第2係合ボール55が挿入されている。このため、上記の第2進出バネ56によって第2係合ボール55が第2弁座54に当接されている。従って、第2検出弁50は、閉弁されている。これにより、第2供給路37の圧縮エアの圧力が上昇し、その圧力上昇が(図示しない)圧力センサによって検出される。その結果、ピストン4がリリース位置(上限位置)に移動されていることが検出される。
上記の旋回式クランプを図4Aから図4Cのリリース状態からロック状態へ切換えるときには、作動室15の圧油が排出されると共に、ロックバネ16がピストン4を下方へ移動させていく。すると、出力ロッド6の装着孔8に装着された圧縮バネ9によってピストン4が下方へ移動されていく。このとき、ピストン4の第2退避溝58の上側周壁が第2検出弁50の第2係合ボール55を右方へ移動させる。このため、その第2係合ボール55が第2弁座54から離間され、第2検出弁50が開弁される。これにより、第2供給路37内の圧縮エアが、第2連通孔53と第2弁孔52と開弁隙間と第2係合溝57と第2退避溝58と呼吸孔14aとを通って外部へ排出される。
引き続いて、クランプアーム7の左端部がワーク(図示しない)に上方から当接される。その結果、上記の旋回式クランプが図1のアンクランプ状態から図2のクランプ状態に切換えられる。このとき、第1検出弁40の第1係合ボール45が第1退避溝48に挿入される。このため、第1進出バネ46が第1係合ボール45を左方へ移動させ、その第1係合ボール45が第1弁座44に当接される。これにより、第1供給路36内の圧縮エアの圧力が上昇され、その上昇圧力が(図示しない)圧力センサによって検出される。その結果、ピストン4がロック位置(下降位置)に移動されていることが検出される。
なお、本実施形態において、ロック検出用エアを供給する第1流路(流路)は、第1供給路36と第1連通孔43と第1弁孔42と開弁隙間とシリンダ孔2(第1係合溝47および第1退避溝48)と呼吸孔14aとから構成される。また、リリース検出用エアを供給する第2流路(流路)は、第2供給路37と第2連通孔53と第2弁孔52と開弁隙間とシリンダ孔2(第2係合溝57および第2退避溝58)と呼吸孔14aとから構成される。
本実施形態において、ロック検出用エアを排出する第1排出路(排出路)は、シリンダ孔2と第1係合溝47および第1退避溝48との間に形成される空間と、呼吸孔14aとによって構成される。また、リリース検出用エアを排出する第2排出路(排出路)は、シリンダ孔2と第2係合溝57および第2退避溝58との間に形成される空間と、呼吸孔14aとによって構成される。
上記の実施形態は次のように変更可能である。
上記の圧力流体は、例示した圧油に代えて、他の液体または圧縮空気等の気体であってもよい。
前記係合ピン31を装着する凹部30は、出力ロッド6の外周壁に形成されるのに代えて、ピストン4の収容孔5の内周壁に形成されてもよい。また、上記の案内溝28は、ピストン4の収容孔5の内周壁に形成されるのに代えて、出力ロッド6の外周壁に形成されてもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。
1:ハウジング,4:ピストン,5:収容孔,6:出力ロッド,9:付勢手段,15:作動室,16:ロックバネ,22:変換機構,23:操作溝,24:旋回溝,24a:下端部(基端部),24b:上端部(先端部),25:循環溝,26:伝動ボール(伝動部材),28:案内溝,29:係止部,31:係合ピン(係合部材),36:供給路,37:供給路,40:第1検出弁(検出弁),42:第1弁孔(弁孔),44:第1弁座(弁座),45:弁部材,46:第1進出バネ(付勢手段),50:第2検出弁(検出弁),52:第1弁孔(弁孔),54:第2弁座(弁座),55:弁部材,56:第2進出バネ(付勢手段).

Claims (4)

  1. ハウジング(1)内に軸方向へ移動可能に挿入されるピストン(4)と、
    前記ピストン(4)に軸方向に形成される収容孔(5)と、
    前記収容孔(5)に軸方向へ移動可能に挿入される出力ロッド(6)と、
    前記ピストン(4)と前記出力ロッド(6)との間に装着されると共に、前記ピストン(4)と前記出力ロッド(6)とを離間させるように付勢する付勢手段(9)と、
    前記ピストン(4)の基端側に形成されると共に、圧力流体が供給および排出される作動室(15)と、
    前記ピストン(4)を軸方向の基端側へ付勢するように前記ハウジング(1)内で前記ピストン(4)の先端側に設けられるロックバネ(16)と、
    前記ピストン(4)の軸方向への移動を前記出力ロッド(6)の旋回運動に変換させる変換機構(22)と、
    前記収容孔(5)の内周壁および前記出力ロッド(6)の外周壁のうちのいずれか一方に周方向に形成される案内溝(28)であって、その案内溝(28)の周方向の端部に形成された係止部(29)を有する案内溝(28)と、
    前記収容孔(5)の内周壁および前記出力ロッド(6)の外周壁のうちの他方に設けられる係合部材(31)であって、前記案内溝(28)に挿入されると共に、前記係止部(29)に当接可能に周方向に所定の間隔をあけて対面される係合部材(31)と、を備える、
    ことを特徴とする旋回式クランプ。
  2. 請求項1の旋回式クランプにおいて、
    前記変換機構(22)は、
    前記収容孔(5)の内周壁に螺旋状に形成される操作溝(23)と、
    前記出力ロッド(6)の外周壁に形成される旋回溝(24)と、
    前記旋回溝(24)の基端部(24a)と前記旋回溝(24)の先端部(24b)とを軸方向へ連通させるように前記出力ロッド(6)の外周壁に形成される循環溝(25)と、
    前記操作溝(23)と前記旋回溝(24)との間および前記収容孔(5)の内周面と前記循環溝(25)との間に挿入される伝動部材(26)と、を備える、
    ことを特徴とする旋回式クランプ。
  3. 請求項1または2の旋回式クランプにおいて、
    検出用の圧力流体が供給されるように前記ハウジング(1)に形成される流路と、
    前記ピストン(4)によって前記流路を開閉させる検出弁(40,50)であって、前記流路に設けられる検出弁(40,50)と、を備え、
    前記流路は、
    前記ハウジング(1)内に形成される供給路(36,37)と、
    前記供給路(36,37)に連通されるように前記検出弁(40,50)内に形成される弁孔(42,52)と、
    前記弁孔(42,52)に連通されるように前記ハウジング(1)と前記ピストン(4)との間に形成される排出路と、を備える、
    ことを特徴とする旋回式クランプ。
  4. 請求項3の旋回式クランプにおいて、
    前記検出弁(40,50)は、
    前記弁孔(42,52)の内周壁に形成される弁座(44,54)と、
    前記弁座(44,54)に当接可能となるように前記弁孔(42,52)内に進退可能に挿入される弁部材(45,55)であって、前記弁孔(42,52)内に設けられる付勢手段(46,56)によって前記ピストン(4)に向けて付勢される弁部材(45,55)と、を備える、
    ことを特徴とする旋回式クランプ。
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