JPH09277132A - 旋回式クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バネ力によって強力にクランプできるように
する。 【解決手段】 ハウジング７に、大径の第１シリンダ孔
９と小径の第２シリンダ孔１０とを上下方向に所定の間
隔をあけて形成する。上記の第１シリンダ孔９に環状の
ピストン１１を保密状に挿入し、そのピストン１１の筒
孔１１ａにクランプ部材４のロッド５の下部を旋回自在
で保密状に挿入する。上記の第２シリンダ孔１０に第２
ピストン１２を旋回を阻止した状態で保密状に挿入す
る。クランプ状態では、作動室１８内の圧油が外部へ排
出され、クランプ用バネ２１の付勢力が上記の第１ピス
トン１１を介してクランプ部材４を下向きに付勢する。
作動室１８へ圧油を供給すると、まず、上記の第１ピス
トン１１及びクランプ部材４がクランプ用バネ２１に抗
して上昇され、その後、上記の第２ピストン１２が下降
されて、上記クランプ部材４がガイド溝３５に沿って旋
回される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、クランプ部材を
退避位置からアンクランプ位置へ旋回させた後でクラン
プ位置へ直進移動させる形式のクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の旋回式クランプ装置
は、クランプ用作動室へ供給した圧油によってクランプ
部材をクランプ位置へ駆動するようになっている(例え
ば、実公昭６０−１８２６７号公報参照)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、油
圧力によって強力にクランプできる点で優れるが、圧油
漏れ等によってクランプ用作動室の油圧力が消失した場
合にクランプ力も消失するという問題点があった。本発
明の目的は、上記の問題点を解消するため、バネ力によ
ってクランプ部材をクランプ駆動する種類の旋回式クラ
ンプ装置を提供すると共に、そのクランプ装置に強力な
クランプ用バネを装備できるようにすることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、例えば図１から図４に示すように、旋回
式クランプ装置を次のように構成したものである。

【０００５】(請求項１の発明)請求項１の発明は次のよ
うに構成した。ハウジング７に昇降かつ旋回自在に支持
したクランプ部材４を、旋回操作手段２７によって退避
位置Ｚからアンクランプ位置Ｙへ旋回させて、その後、
クランプ用バネ２１によってクランプ位置Ｘへ直進移動
させ、これとは逆に、上記クランプ位置Ｘのクランプ部
材４を、作動室１８へ供給した圧力流体によって上記ク
ランプ用バネ２１に抗して上記アンクランプ位置Ｙへ直
進移動させて、その後、上記の旋回操作手段２７によっ
て上記の退避位置Ｚへ旋回させるように構成し、上記ハ
ウジング７のシリンダ孔９に環状のピストン１１を保密
状に挿入すると共に、そのピストン１１の筒孔１１ａに
上記クランプ部材４の基端部分を旋回自在で保密状に挿
入し、そのクランプ部材４の基端部分に、上記の作動室
１８の圧力流体から同上クランプ部材４へ作用する力を
上記のピストン１１へ伝達すると共に前記クランプ用バ
ネ２１の付勢力を同上ピストン１１から上記クランプ部
材４へ伝達する伝動部１４を設けて構成した。

【０００６】(請求項２の発明)請求項２の発明は、前記
の請求項１の構成に次の構成を加えた。前記ハウジング
７内で前記の作動室１８に対して旋回操作室２６を直列
連通状に形成し、その旋回操作室２６に前記の旋回操作
手段２７を配置し、その旋回操作手段２７を、前記のシ
リンダ孔９に対して軸心方向へ所定の間隔をあけて配置
した別のシリンダ孔１０と、その別のシリンダ孔１０に
保密状に挿入した別のピストン１２と、その別のピスト
ン１２の旋回を阻止するための旋回阻止機構３２と、上
記の別のピストン１２の直進運動を前記クランプ部材４
の旋回運動へ変換するための変換機構３３と、上記の別
のピストン１２を上記クランプ部材４へ向けて付勢する
別のバネ２２とによって構成し、上記の作動室１８へ供
給した圧力流体によって上記の別のピストン１２を上記
の別のバネ２２に抗して上記クランプ部材４から離間さ
せるように構成し、前記の環状のピストン１１の受圧面
積と上記クランプ部材４の受圧面積との合計面積を上記
の別のピストン１２の受圧面積よりも大きい値に設定し
た。

【０００７】(請求項３の発明)請求項３の発明は、前記
の請求項２の構成において、前記の圧力流体を圧油によ
って構成し、前記の作動室１８を前記の旋回操作室２６
を経て圧油の給排口４０へ連通させて構成した。

【０００８】

【作用効果】

(請求項１の発明)請求項１の発明は、例えば、図１から
図３に示すように、次の作用効果を奏する。クランプ部
材４を図１のクランプ位置Ｘから図２のアンクランプ位
置Ｙへ駆動するときには、作動室１８へ圧力流体を供給
する。すると、環状ピストン１１に作用する流体圧力が
クランプ用バネ２１を収縮させると共に、上記クランプ
部材４に作用する流体圧力が伝動部１４と上記の環状ピ
ストン１１とを順に介して上記クランプ用バネ２１を収
縮させる。これにより、上記クランプ部材４が図１のク
ランプ位置Ｘから図２のアンクランプ位置Ｙへ直進移動
される。その後、上記アンクランプ位置Ｙのクランプ部
材４が旋回操作手段２７によって図３の退避位置Ｚへ切
換えられるのである。

【０００９】上述したように、クランプ用バネ２１は、
環状ピストン１１に作用する流体圧力とクランプ部材４
に作用する流体圧力との合力による大きな力によって収
縮されるので、強力なバネを採用できる。従って、クラ
ンプ装置に大きなクランプ力を確保できる。さらに、上
記クランプ用バネ２１の付勢力をピストン１１を介して
クランプ部材４に作用させて、そのクランプ部材４を上
記ピストン１１に対して旋回自在に構成したので、上記
クランプ部材４が旋回されるときに上記バネ２１が捩ら
れるのを防止できるうえ、その捩り防止の構成が簡素で
ある。

【００１０】(請求項２の発明)請求項２の発明は、例え
ば、図１から図３に示すように、次の作用効果を奏す
る。図１のクランプ状態から図２のアンクランプ状態を
経て図３の退避状態へ切換えるときには、まず、図１の
クランプ状態において、作動室１８へ中圧(例えば14kgf/
cm²から28kgf/cm²程度の圧力)の圧力流体を供給する。
すると、図２のアンクランプ状態に示すように、作動室
１８へ供給された圧力流体がクランプ部材４と環状ピス
トン１１とに作用するので、そのクランプ部材４の受圧
面積に作用する流体圧力が伝動部１４を介して環状ピス
トン１１を上向きに押し上げると共に、その環状ピスト
ン１１の環状の受圧面積に作用する流体圧力が同上のピ
ストン１１を上向きに押し上げる。これにより、上記ク
ランプ部材４がクランプ用バネ２１に抗して上昇され、
そのクランプ部材４がアンクランプ位置Ｙへ切換えられ
る。

【００１１】次いで、上記の作動室１８へ高圧(例え
ば、42kgf/cm²から70kgf/cm²程度の圧力)の圧力流体を
供給する。すると、図３に示すように、別のピストン１
２が別のバネ２２に抗して旋回ストロークＳだけ真っす
ぐに下降される。これにより、旋回阻止機構３２によっ
て旋回が阻止された別のピストン１２に対して、上記ク
ランプ部材４が変換機構３３に従って旋回され、そのク
ランプ部材４が退避位置Ｚへ切換えられる。

【００１２】上記の図３の退避状態から図２のアンクラ
ンプ状態を経て図１のクランプ状態への切換えは、上記
とほぼ逆の手順でなされる。

【００１３】上述したように、作動室１８に対して供給
・排出される圧力流体によってクランプ部材４を旋回で
きるので、旋回操作手段２７のために必要な専用の駆動
機構を省略してクランプ装置を簡素に造れる。

【００１４】(請求項３の発明)請求項３の発明によれ
ば、旋回操作手段２７を油中に浸漬できるので、その旋
回操作手段２７を十分に潤滑できるうえ錆びの発生を大
幅に抑制できる。このため、その旋回操作手段２７は、
長期間にわたって円滑に作動できるうえメンテナンスに
手間がかからない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のクランプ装置の一
実施形態を図面によって説明する。まず、図１と図４及
び図５によって上記クランプ装置の構成を説明する。図
１は、クランプ状態の縦断面図である。図４は平面図で
ある。図５は、上記の図１中の矢印Ｖ部分の詳細図であ
る。

【００１６】テーブル１の上面に載置したワークピース
２がクランプ装置３のクランプ部材４によって固定され
る。そのクランプ部材４は、上下方向へ延びるロッド５
と、その上部に固定したアーム６とによって構成され
る。そのアーム６の先端部分に押ボルト６ａが高さ調節
可能に固定される。なお、上記クランプ装置３のハウジ
ング７は、４本のボルト８によって上記テーブル１に固
定されている。

【００１７】上記ハウジング７内に、大径の第１シリン
ダ孔９と小径の第２シリンダ孔(別のシリンダ孔)１０と
がほぼ同軸上で上下方向に所定の間隔をあけて設けられ
る。上記の第１シリンダ孔９に環状の第１ピストン１１
が保密状に挿入される。その第１ピストン１１の筒孔１
１ａに上記ロッド５の下部分(基端部分)が旋回自在で保
密状に挿入される。なお、上記ロッド５の伝動フランジ
(伝動部)１４と上記の第１ピストン１１の下面との間に
スラストベアリング１５が装着されている。なお、符号
２４・２５は、それぞれ、ピストン封止用のＯリングで
ある。

【００１８】上記ハウジング７の上壁７ａと上記の第１
ピストン１１との間にクランプ用バネ室１７が形成され
ると共に、その第１ピストン１１の下側に作動室１８が
形成される。上記バネ室１７に装着した第１バネ(クラ
ンプ用バネ)２１によって上記の第１ピストン１１が下
向きに付勢され、その第１ピストン１１の所定量以上の
移動がリング１９によって受け止められる。

【００１９】同上ハウジング７の下部に、上記の作動室
１８に対して旋回操作室２６が直列連通状に形成され、
その旋回操作室２６に旋回操作手段２７が配置される。
その旋回操作手段２７は次のように構成される。

【００２０】上記の旋回操作室２６の中央下部に前記の
第２シリンダ孔１０が形成され、その第２シリンダ孔１
０に第２ピストン(別のピストン)１２が保密状に挿入さ
れ、その第２ピストン１２から上向きに突設した嵌合フ
ランジ２９が上記の旋回操作室２６に嵌入される。そし
て、前記の第１ピストン１１の環状の受圧面積と上記ロ
ッド５の受圧面積との合計面積が上記の第２ピストン１
２の受圧面積よりも大きい値に設定されている。

【００２１】上記の嵌合フランジ２９と上記の第１ピス
トン１１との間に形成されている前記の作動室１８が、
絞り孔３８と上記の旋回操作室２６とを通って圧油の給
排口４０へ連通される。上記の嵌合フランジ２９を第２
バネ(別のバネ)２２によって上向きに付勢することによ
って、上記の第２ピストン１２が前記ロッド５へ向けて
付勢される。

【００２２】また、上記の嵌合フランジ２９の外周部に
設けたボール３０がハウジング７の溝３１に嵌入され
る。これらボール３０と溝３１とによって第２ピストン
１２の旋回阻止機構３２が構成されている。さらに、上
記の第２ピストン１２の上下方向の直進運動を前記ロッ
ド５の旋回運動へ変換するための変換機構３３が設けら
れる。その変換機構３３は、上記の第２ピストン１２か
ら上向きに突設されたシャフト３４と、そのシャフト３
４に形成した一対のガイド溝３５・３５と、各ガイド溝
３５に嵌入されると共に前記ロッド５に支持された別の
ボール３６とによって構成される。上記シャフト３４が
上記ロッド５の下部に挿入されている。また、上記ガイ
ド溝３５は、直線部分３５ａと螺旋部分３５ｂとを備え
ている(図２参照)。

【００２３】前記クランプ用バネ室１７が第１の呼吸路
４１によってハウジング７の外部空間へ連通され、前記
の第２シリンダ孔１０の下部空間が第２の呼吸路４２に
よってハウジング７の外部空間へ連通される。上記の第
１の呼吸路４１に逆止弁４３が装着される。主として図
５に示すように、上記の逆止弁４３は、直列に配置した
逆止弁座４５及び逆止弁室４６と、その逆止弁室４６に
挿入されたボール状の逆止部材４７と、その逆止部材４
７を上記の逆止弁座４５に閉止接当させる逆止バネ４８
とによって構成される。

【００２４】上記の逆止弁室４６は、ハウジング７に圧
入固定したスリーブ５０の内部空間によって構成されて
いる。そのスリーブ５０は、圧入固定されるものに代え
てネジ止め固定されるものであってもよい。上記ボール
状の逆止部材４７の材質としては、鋼・ゴム・プラスチ
ック等が考えられる。また、その逆止部材４７は、ボー
ル形のものに代えて円板形や円錐形であってもよい。

【００２５】さらに、上記の逆止弁４３は、リード式の
逆止弁であってもよい。この場合、逆止部材は自己の弾
性力によって逆止弁座に閉止接当される。なお、上述し
た各種の逆止弁を前記の第２の呼吸路４２にも設けても
よい。

【００２６】次に、上記クランプ装置の作動を、上記の
図１と図２及び図３によって説明する。図２はアンクラ
ンプ状態を示し、図３は退避状態を示している。なお、
上記の図１から図３において、符号Ａは全ストロークを
示し、符号Ｂはクランプストロークを示し、符号Ｃは余
裕ストロークを示し、符号Ｓは旋回ストロークを示して
いる。

【００２７】図１のクランプ状態では、作動室１８内の
圧油が絞り孔３８と旋回操作室２６と給排口４０とを通
って外部へ排出されている。これにより、第１バネ２１
が前記の第１ピストン１１を下向きに弾圧し、その第１
ピストン１１が前記スラストベアリング１５と伝動フラ
ンジ１４と介して前記ロッド５を下向きに押圧する。そ
の結果、クランプ部材４がクランプ位置Ｘへ切換えら
れ、上記ロッド５の上部に固定した前記アーム６が押ボ
ルト６ａを介してワークピース２をテーブル１に押圧す
る。

【００２８】上記の図１のクランプ状態から図２のアン
クランプ状態を経て図３の退避状態へ切換えるときに
は、まず、同上の図１のクランプ状態において、前記の
給排口４０へ中圧(この実施形態では、14kgf/cm²から28
kgf/cm²程度の圧力)の圧油を供給する。

【００２９】すると、図２のアンクランプ状態に示すよ
うに、上記の圧油が給排口４０から絞り孔３８を通って
作動室１８へ供給され、その油圧力が前記ロッド５と第
１ピストン１１とに作用する。すると、そのロッド５の
受圧面積に作用する油圧力が伝動フランジ１４とスラス
トベアリング１５とを順に介して第１ピストン１１を上
向きに押し上げると共に、その第１ピストン１１の環状
の受圧面積に作用する油圧力が同上の第１ピストン１１
を上向きに押し上げる。これにより、上記ロッド５が、
ガイド溝３５の直線部分３５ａとボール３６との係合に
従って第１バネ２１に抗して上昇され、上記クランプ部
材４がアンクランプ位置Ｙへ切換えられる。

【００３０】なお、上記の第１ピストン１１の上昇時
に、クランプ用バネ室１７内の圧力が高まると、そのバ
ネ室１７内の空気等は前記の逆止部材４７を押し開いて
外部へ流出する。

【００３１】次いで、上記の給排口４０へ高圧(この実
施形態では、42kgf/cm²から70kgf/cm²程度の圧力)の圧油
を供給する。その高圧油が前記の作動室１８へ供給され
ることにより、図３に示すように、前記の第２ピストン
１２が前記の第２バネ２２に抗して旋回ストロークＳだ
け真っすぐに下降される。すると、旋回阻止機構３２に
よって旋回が阻止されたシャフト３４に対して、前記ロ
ッド５が、前記ガイド溝３５の螺旋部分３５ｂとボール
３６との係合に従って旋回され、クランプ部材４が退避
位置Ｚへ切換えられる。

【００３２】上記の図３の退避状態から図２のアンクラ
ンプ状態を経て図１のクランプ状態へ切換えるときに
は、まず、図３の退避状態において、作動室１８内を高
圧状態(42kgf/cm²から70kgf/cm²程度の圧力)から中圧状
態(14kgf/cm²から28kgf/cm²程度の圧力)へ低下させる。
すると、図２のアンクランプ状態に示すように、前記の
第２ピストン１２が前記の第２バネ２２によって旋回ス
トロークＳ(図３参照)だけ上昇される。すると、前記ク
ランプ部材４が、前記ガイド溝３５の螺旋部分３５ｂと
ボール３６と係合に従って旋回されて、図２のアンクラ
ンプ位置Ｙへ切換えられる。

【００３３】次いで、上記の給排口４０から圧油を排出
して、同上の作動室１８内を無圧状態へ切換える。する
と、図１に示すように、第１バネ２１が前記の第１ピス
トン１１と前記スラストベアリング１５と伝動フランジ
１４とを順に介して前記クランプ部材４を下向きに押圧
し、そのクランプ部材４がクランプ位置Ｘへ切換えられ
る。

【００３４】上記の第１ピストン１１の下降時には、ク
ランプ用バネ室１７の圧力が大気圧力よりも低下する
が、前記の逆止部材４７が逆止弁座４５に閉止接当した
状態に保たれるので、ハウジング７の外側空間の水分や
切削油等の液体・空気等の気体・塵埃等の固体がクラン
プ用バネ室１７へ侵入しない。このため、前記シリンダ
孔９の腐食を防止して第１ピストン１１を長期間にわた
って円滑に駆動できる。なお、その第１ピストン１１
は、その下降時においては、上記バネ室１７が負圧にな
るため大気圧力によって上向き力を受けるが、その負圧
力に比べて遥かに強力な第１バネ２１によってスムーズ
に下向き駆動される。

【００３５】上記の実施形態は次のように変更可能であ
る。前記の旋回操作手段２７は、上述のピストン作動式
のものに代えて、流体圧モータを利用したり、ソレノイ
ドや電動機等の電動式アクチュエータを利用するもので
あってもよい。前記の作動室１８へ供給される流体は、
圧油に代えて、他の種類の液体や空気等の気体であって
もよい。前記の第１の呼吸孔４１には、前記の逆止弁４
３に代えてエアーフィルタや金網などを装着してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示し、クランプ装置のク
ランプ状態の縦断面図である。

【図２】上記のクランプ装置のアンクランプ状態を示
し、上記の図１に相当する図である。

【図３】同上のクランプ装置の退避状態を示し、同上の
図１に相当する図である。

【図４】上記の図１のクランプ装置の平面図である。

【図５】上記の図１中の矢印Ｖ部分の詳細図である。

【符号の説明】

４…クランプ部材、７…ハウジング、９…シリンダ孔
(第１シリンダ孔)、１０…別のシリンダ孔(第２シリン
ダ孔)、１１…環状のピストン(第１ピストン)、１１ａ
…ピストン１１の筒孔、１２…別のピストン(第２ピス
トン)、１４…伝動部(伝動フランジ)、１８…作動室、
２１…クランプ用バネ(第１バネ)、２２…別のバネ(第
２バネ)、２６…旋回操作室、２７…旋回操作手段、３
２…旋回阻止機構、３３…変換機構、４０…給排口、Ｘ
…クランプ位置、Ｙ…アンクランプ位置、Ｚ…退避位
置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング(７)に昇降かつ旋回自在に支
   持したクランプ部材(４)を、旋回操作手段(２７)によっ
   て退避位置(Ｚ)からアンクランプ位置(Ｙ)へ旋回させ
   て、その後、クランプ用バネ(２１)によってクランプ位
   置(Ｘ)へ直進移動させ、これとは逆に、上記のクランプ
   位置(Ｘ)のクランプ部材(４)を、作動室(１８)へ供給し
   た圧力流体によって上記クランプ用バネ(２１)に抗して
   上記アンクランプ位置(Ｙ)へ直進移動させて、その後、
   上記の旋回操作手段(２７)によって上記の退避位置(Ｚ)
   へ旋回させるように構成し、 上記ハウジング(７)のシリンダ孔(９)に環状のピストン
   (１１)を保密状に挿入すると共に、そのピストン(１１)
   の筒孔(１１ａ)に上記クランプ部材(４)の基端部分を旋
   回自在で保密状に挿入し、 そのクランプ部材(４)の基端部分に、上記の作動室(１
   ８)の圧力流体から同上クランプ部材(４)へ作用する力
   を上記ピストン(１１)へ伝達すると共に前記クランプ用
   バネ(２１)の付勢力を同上ピストン(１１)から上記クラ
   ンプ部材(４)へ伝達するための伝動部(１４)を設けた、
   ことを特徴とする旋回式クランプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の旋回式クランプ装置に
   おいて、 前記ハウジング(７)内で前記の作動室(１８)に対して旋
   回操作室(２６)を直列連通状に形成し、その旋回操作室
   (２６)に前記の旋回操作手段(２７)を配置し、その旋回
   操作手段(２７)を、前記のシリンダ孔(９)に対して軸心
   方向へ所定の間隔をあけて配置した別のシリンダ孔(１
   ０)と、その別のシリンダ孔(１０)に保密状に挿入した
   別のピストン(１２)と、その別のピストン(１２)の旋回
   を阻止するための旋回阻止機構(３２)と、上記の別のピ
   ストン(１２)の直進運動を前記クランプ部材(４)の旋回
   運動へ変換するための変換機構(３３)と、上記の別のピ
   ストン(１２)を上記クランプ部材(４)へ向けて付勢する
   別のバネ(２２)とによって構成し、 上記の作動室(１８)へ供給した圧力流体によって上記の
   別のピストン(１２)を上記の別のバネ(２２)に抗して上
   記クランプ部材(４)から離間させるように構成し、 前記の環状のピストン(１１)の受圧面積と上記クランプ
   部材(４)の受圧面積との合計面積を上記の別のピストン
   (１２)の受圧面積よりも大きい値に設定した、ことを特
   徴とする旋回式クランプ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の旋回式クランプ装置に
   おいて、 前記の圧力流体を圧油によって構成し、前記の作動室
   (１８)を前記の旋回操作室(２６)を経て圧油の給排口
   (４０)へ連通させて構成した、ことを特徴とする旋回式
   クランプ装置。