JPH11170133A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バネ部材の弾性力でクランプし油圧力でクラン
プ解除するバネ式クランプ装置を大型化することなくク
ランプ力を強化する或いはクランプ装置の小型化を図
る。 【解決手段】 クランプ装置Ｃは、クランプ本体１、ピ
ストン部材２、出力軸３、クランプアーム４、油圧作動
室１６、ボール式ロック機構６、弱いバネ力の第１圧縮
バネ１３、強力なバネ力の第２圧縮バネ１４等を備え、
ピストン部材２はクランプ解除位置とクランプ位置とに
亙って移動可能で、出力軸３はクランプ解除位置とクラ
ンプ近傍位置とクランプ位置とに亙って移動可能であ
り、クランプの為に油圧を抜くと最初出力軸３が第１圧
縮バネ１３の付勢力で上方へクランプ近傍位置まで移動
し、その後出力軸３とピストン部材２とが第２圧縮バネ
１４の付勢力で一体的にクランプ位置へ移動し、強力に
クランプ駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明はバネ部材の弾性力
でクランプ駆動し油圧力でクランプ解除するクランプ装
置に関し、特にクランプ解除位置からクランプ近傍位置
への無負荷状態では弱いバネ部材で大ストローク作動さ
せるとともにクランプ近傍位置からクランプ位置への負
荷状態では強いバネ部材で小ストローク作動させるよう
に改善したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】 従来、機械加工の対象のワークや工具
類等を固定するのに適したクランプ装置であってバネ部
材の弾性力でクランプ駆動するとともに油圧力でクラン
プ解除するバネ式のクランプ装置が種々実用化されてい
る。従来のバネ式のクランプ装置は、クランプ本体と、
そのクランプ本体内に油圧シリンダを形成し、その油圧
シリンダのピストン部材のピストンロッド部をクランプ
本体外へ延ばして出力軸とし、その出力軸にクランプ対
象物をクランプするクランプアームを連結し、クランプ
本体内に油圧シリンダの油圧力と反対向きにピストン部
材を弾性付勢する強力な１つ（又は１種類）の圧縮バネ
部材を収容した構造である。

【０００３】クランプ解除状態では、油圧シリンダに油
圧が供給されており、クランプ駆動時に油圧シリンダの
油圧がドレンされると、圧縮バネ部材の強力な弾性力で
出力軸がクランプ方向へ駆動され、クランプアームでク
ランプ対象物をクランプするようになっている。前記ピ
ストン部材（つまり、出力軸）は、クランプ解除位置と
クランプ位置とに亙って移動駆動されるが、クランプ対
象物のサイズが一定とは限らないこと、クランプ解除後
にクランプ装置またはクランプ対象物を移動させる必要
があること等に鑑みて、ピストン部材の移動ストローク
は、かなり大きく設定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のバネ式クランプ
装置においては、前記圧縮バネ部材でピストン部材をク
ランプ解除位置からクランプ位置まで移動させるととも
に、圧縮バネ部材の弾性力でクランプ駆動するようにな
っている。しかし、ピストン部材がクランプ解除位置か
らクランプ近傍位置までかなりのストローク移動する間
に、圧縮バネ部材が大きく伸長するため、クランプ位置
においてクランプする時のクランプ力が著しく低下して
しまう。このように、１つの圧縮バネ部材に２つの機能
（ピストン部材をクランプ解除位置からクランプ近傍位
置まで移動させる機能とクランプ力を発生させる機能）
を分担させていたのでクランプ力を強化することが困難
であった。

【０００５】但し、圧縮バネ部材を大型化すれば、クラ
ンプ力を強化することは可能であるが、その場合クラン
プ装置が著しく大型化し、製作コストも高価になる。本
発明の目的は、バネ式クランプ装置を大型化することな
くクランプ力を強化すること或いはクランプ装置の小型
化を図ること、出力軸の移動ストロークを確保するこ
と、製作コスト的に有利にすること、等である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るクランプ
装置は、バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油圧力で
クランプ解除するクランプ装置において、クランプ本体
と、クランプ本体に装着されて外部へ延出した出力軸
と、この出力軸に連結されてクランプ対象物をクランプ
するクランプアームとを設け、前記出力軸をクランプ位
置とクランプ近傍位置とクランプ解除位置とに亙って軸
心方向へ移動可能に構成し、前記出力軸を、弱いバネ力
の第１圧縮バネでクランプ解除位置からクランプ近傍位
置まで駆動するとともに、強力なバネ力の第２圧縮バネ
でクランプ近傍位置からクランプ位置まで駆動するよう
に構成したものである。

【０００７】クランプ本体内の油圧シリンダに油圧を充
填することで、出力軸がクランプ解除位置に保持され、
クランプするときに油圧シリンダの油圧が抜かれると、
出力軸は弱いバネ力の第１圧縮バネの弾性力によりクラ
ンプ解除位置からクランプ近傍位置まで駆動され、その
後出力軸は強力なバネ力の第２圧縮バネでクランプ近傍
位置からクランプ位置まで駆動される。クランプ解除す
る為に油圧シリンダに油圧を供給すると、第１，第２圧
縮バネのバネ力に抗して出力軸は油圧力により駆動され
てクランプ解除位置に復帰する。

【０００８】請求項２に係るクランプ装置は、バネ部材
の弾性力でクランプ駆動し、油圧力でクランプ解除する
クランプ装置において、クランプ本体内の収容穴内にク
ランプ位置とクランプ解除位置とに亙って所定小距離だ
け軸心方向へ移動可能に装着されたピストン部材と、前
記ピストン部材に挿入されてクランプ本体外へ延びクラ
ンプ位置とクランプ近傍位置とクランプ解除位置とに亙
って前記所定小距離よりも大きな所定距離だけ軸心方向
へ移動可能な出力軸と、前記出力軸をピストン部材に対
して弾性付勢しクランプ解除位置からクランプ近傍位置
まで移動させる移動力を発生させる第１圧縮バネと、前
記ピストン部材をクランプ本体に対してクランプ位置の
方へ弾性付勢しクランプ力を発生させる第２圧縮バネ
と、前記クランプ本体内に形成されピストン部材のピス
トン部と出力軸のピストン部とに臨みピストン部材と出
力軸とをクランプ解除方向へ駆動する為の油圧作動室お
よびこの油圧作動室に油圧を給排する為の油圧給排ポー
トと、前記ピストン部材をクランプ解除位置にロック可
能で、このロック状態では出力軸のクランプ解除位置と
クランプ近傍位置とに亙る移動を許し、出力軸がクラン
プ近傍位置とクランプ位置とに亙って移動するときピス
トン部材と出力軸との相対移動を禁止するとともにピス
トン部材のクランプ本体に対するロックを解除するロッ
ク機構とを備えたものである。

【０００９】クランプ解除状態のときには、油圧作動室
に油圧を充填して、第１圧縮バネ及び第２圧縮バネを最
大限収縮させると、ピストン部材と出力軸とが共にクラ
ンプ解除位置に保持される。クランプする際に油圧作動
室の抜くと、ピストン部材はロック機構によりクランプ
解除位置にロックされたまま、出力軸が第１圧縮バネの
弾性力によりクランプ解除位置からクランプ近傍位置ま
で移動する。出力軸がクランプ近傍位置に達すると、ピ
ストン部材のクランプ本体に対するロックが解除され、
出力軸とピストン部材の相対移動が禁止され、強力なバ
ネ力の第２圧縮バネの弾性力により出力軸とピストン部
材が一体となってクランプ位置に移動し、ワークを強力
にクランプする。

【００１０】このクランプ状態を解除する際には、油圧
作動室に油圧を充填すると、ピストン部材と出力軸とが
クランプ位置から一体的に移動し、ピストン部材がクラ
ンプ解除位置になり、出力軸がクランプ近傍位置になる
と、ピストン部材がロック機構によりクランプ本体にロ
ックされ、出力軸はピストン部材に対して相対移動して
クランプ解除位置へ復帰する。

【００１１】請求項３に係るクランプ装置は、請求項２
の発明において、前記ロック機構が、ピストン部材の筒
部に可動に装着された複数の小球と、筒部の外側でクラ
ンプ本体に形成されピストン部材がクランプ解除位置の
とき複数の小球を部分的に係合させる第１環状凹部と、
出力軸の外周部に形成されピストン部材がクランプ解除
位置で出力軸がクランプ近傍位置のとき複数の小球を部
分的に係合させる第２環状凹部とを有することを特徴と
するものである。ピストン部材がクランプ解除位置のと
き、ピストン部材の小球が第１環状凹部に部分的に係合
して、ピストン部材をクランプ本体に対してロックす
る。第１圧縮バネの弾性力により、出力軸がクランプ近
傍位置に達すると、小球が第１環状凹部から外れて第２
環状凹部に係合し、ピストン部材のクランプ本体に対す
るロックが解除され、出力軸とピストン部材の相対移動
が禁止され、第２圧縮バネの弾性力により出力軸とピス
トン部材が一体となってクランプ位置へ移動する。

【００１２】請求項４に係るクランプ装置は、請求項２
または３の発明において、前記ピストン部材と出力軸
に、出力軸がクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに
亙って移動するときに出力軸をその軸心回りに９０度旋
回させる旋回機構を設けたことを特徴とするものであ
る。それ故、出力軸がクランプ位置のとき、クランプア
ームがクランプ対象物をクランプ可能な方向を向き、出
力軸がクランプ近傍位置のとき、前記クランプ可能な方
向に対して９０度方向変換した方向（退避方向）を向く
ように構成することができる。

【００１３】請求項５に係るクランプ装置は、請求項４
の発明において、前記旋回機構が、ピストン部材の筒部
に可動に装着された複数の小球と、これら小球が係合す
るように出力軸の外周部に形成された複数の部分螺旋溝
とを有するものである。出力軸がクランプ解除位置とク
ランプ近傍位置とに亙って移動するときに、小球と部分
螺旋溝との係合案内作用で、出力軸が旋回する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。 実施形態１・・・・・図１〜図４参照 本実施形態に係るクランプ装置Ｃは、工作機械で機械加
工するワークや工具などのクランプ対象物をクランプす
るのに適し、バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油圧
力でクランプ解除するものにおいて、クランプ解除位置
とクランプ近傍位置にわたる移動ストロークを大きくで
き且つバネ力で強力にクランプ可能にしたクランプ装置
である。

【００１５】図１〜図４に示すように、クランプ装置Ｃ
は、クランプ本体１と、クランプ本体１の内部に装着さ
れたピストン部材２と、出力軸３と、出力軸３の上端に
連結されたクランプアーム４と、クランプアーム４を支
持するリンク５と、ピストン部材２及び出力軸３の移動
を制御するロック機構６と、出力軸３を付勢する第１圧
縮バネ１３と、ピストン部材２を付勢する第２圧縮バネ
１４等を備えている。

【００１６】図１〜図３に示すように、クランプ本体１
は角柱形のもので、クランプ本体１の内部には立向きの
円形断面の収容穴７が形成され、クランプ本体１は、上
半部をなす上半部部材１ａと下半部をなす下半部部材１
ｂとをボルト９で結合したものである。収容穴７は、上
段部のシリンダ穴７ａと、中段部の大径穴７ｂと、下段
部の小径穴７ｃとを連通させて形成されている。図４に
示すように、クランプ本体１は、４本の固定用のボルト
１０により下面側のベース（例えば、ワークパレット）
に固定される。

【００１７】前記ピストン部材２は収容穴７の内部に装
着され、ピストン部材２の上段部と中段部と下段部に
は、ピストン部２ａと中径筒部２ｂと小径筒部２ｃが夫
々形成されている。ピストン部２ａと中径筒部２ｂの上
部の内側にはシリンダ穴７ａが形成され、中径筒部２ｂ
の内面側の中段部には出力軸３を係止するための係止部
２ｄが形成され、中径筒部２ｂの下端部にはクランプ本
体１により係止される被係止部２ｅが形成されている。
ピストン部材２は、図１と図２に示したクランプ解除位
置（下限位置）と、図３に示したクランプ位置とに亙っ
て所定小距離だけ軸心方向（上下方向）に移動可能であ
る。

【００１８】前記第２圧縮バネ１４は、中径筒部２ｂに
外装され、その上端はピストン部２ａで係止され下端は
大径穴７ｂの底面で係止されている。この第２圧縮バネ
１４は、ピストン部材２をクランプ本体１に対して上方
へ弾性付勢してピストン部材２をクランプ解除位置から
クランプ位置へまた出力軸３をクランプ近傍位置からク
ランプ位置まで駆動し、強力なクランプ力を発生するも
のであり、矩形断面のバネ材からなる強力なバネ（例え
ばバネ力約５００ｋｇ）である。尚、第２圧縮バネ１４
を２重バネで構成してクランプ力を一層強化してもよ
い。

【００１９】前記出力軸３は、ピストン部材２とクラン
プ本体１の上壁部１ｃとを挿通する状態でピストン部材
２に挿入され、出力軸３の上端部分は上壁部１ｃの上方
へ延びている。出力軸３の上半部と中段部と下半部に
は、上側ロッド部３ａとピストン部３ｂと小径ロッド部
３ｃが夫々形成されている。出力軸３は、図１に示した
クランプ解除位置（下限位置）と、図２に示したクラン
プ近傍位置と、図３に示したクランプ位置とに亙って前
記所定小距離よりも大きな所定距離だけ軸心方向（上下
方向）に移動可能である。

【００２０】前記第１圧縮バネ１３は、ピストン部材２
の中径筒部２ｂの内側において出力軸３の小径ロッド部
３ｃの上半部に外装されている。第１圧縮バネ１３は、
出力軸３をピストン部材２に対して上方へ弾性付勢して
出力軸３をクランプ解除位置からクランプ近傍位置へ駆
動するものであり、弱いバネ力（例えば３０ｋｇ〜５０
ｋｇ）の長さの大きなバネである。

【００２１】前記クランプアーム４は、ワークＷをクラ
ンプする為のもので、クランプアーム４は出力軸３の上
端部に水平向きのピンにて回動自在にピン結合されてい
る。このクランプアーム４の長さ方向中央部とクランプ
本体１の上端部のワークＷ側の端部を連結する１対のリ
ンク５が設けられている。この１対のリンク５は、その
上端部でクランプアーム４の両側面に水平向きのピンに
て回動自在に連結され、１対のリンク５の下端部は、ク
ランプ本体１の上面のワークＷ側の端部に水平向きのピ
ンにて回動自在にピン結合されている。

【００２２】出力軸３が上方移動すると、リンク５がワ
ークＷ側へ傾動しつつクランプアーム４がワークＷ側へ
回動し、図２に示すようにクランプアーム４の押圧部４
ａがワークＷの方へ移動する。出力軸３がさらに上方移
動すると、図３に示すようにクランプアーム４の押圧部
４ａがワークＷの上面に当接しワークＷをクランプする
ように構成してある。

【００２３】シリンダ穴７ａのうちのピストン部２ａの
上側と内側には、ピストン部材２のピストン部２ａ及び
出力軸３のピストン部３ｂに臨みピストン部材２と出力
軸３とをクランプ解除方向へ駆動する為の油圧作動室１
６が形成されている。この油圧作動室１６に油圧を供給
したり排出したりする為の油圧給排ポート１５がクラン
プ本体１内に形成され、この油圧給排ポート１５は、油
圧ホース等で油圧供給装置（図示略）に接続されてい
る。尚、符号１７はシール部材である。クランプ解除状
態のときは油圧作動室１６に油圧が充填されており、両
圧縮バネ１３，１４は最大限圧縮状態になっている。ワ
ークＷをクランプする際には、油圧作動室１６の油圧が
ドレインされ、クランプ状態では第２圧縮バネ１４の強
力なバネ力でクランプ状態を保持する。

【００２４】前記ロック機構６について説明する。この
ロック機構６は、ピストン部材２と出力軸３の移動を制
御する為のものである。ピストン部材２の小径筒部２ｃ
の円周４等分位置に４つの小球孔１９が形成され、各小
球孔１９に小球１８が回転自在に装着されている。小径
筒部２ｃは小径穴７ｃに摺動自在に挿入されており、ク
ランプ本体１のうちの小径穴７ｃの外周壁には、４つの
小球１８を部分的に係合させる第１環状凹部２１が形成
されている。図１に示したクランプ解除状態では、４つ
の小球１８が第１環状凹部２１に部分的に係合し、ピス
トン部材２がクランプ本体１に対して相対移動しないよ
うにクランプ解除位置にロックされている。

【００２５】出力軸３の下端側部分の外周部には、４つ
の小球１８を部分的に係合させる第２環状凹部２２が形
成されている。図１の状態から図２の状態へつまり出力
軸３がクランプ解除位置からクランプ近傍位置に上方移
動し、第２環状凹部２２が４つの小球１８の位置に達す
ると、ピストン部材２が上方へ付勢されている関係上、
４つの小球１８が第１環状凹部２１から外れて第２環状
凹部２２に部分的に係合し、出力軸３のピストン部材２
に対する相対移動が禁止され、ピストン部材２のクラン
プ本体１に対するロックが解除され、ピストン部材２と
出力軸３が一体的に上方へ移動する。

【００２６】以上のクランプ装置Ｃの作用について説明
する。図１に示すように、油圧作動室１６に油圧が充填
されたクランプ解除状態では、油圧力によりピストン部
材２と出力軸３が両圧縮バネ部材１３，１４の付勢力に
抗して下方へ付勢され、両バネ部材１３，１４が最大限
収縮し、ピストン部材２と出力軸３が夫々クランプ解除
位置にある。４つの小球１８は第１環状凹部２１に係合
し、ピストン部材２がクランプ本体１に対してロックさ
れている。また、出力軸３がクランプ解除位置にあるた
め、クランプアーム４がワークＷから最も遠ざかる状態
に上方へ開いている。

【００２７】ワークＷをクランプする為に油圧作動室１
６の油圧を抜くと、図２に示すように、第１圧縮バネ１
３の弾性力により出力軸３が上方へ駆動され、出力軸３
がクランプ近傍位置になる。このとき、出力軸３の上方
移動に伴い、リンク５がワークＷ側へ傾動しつつクラン
プアーム４の押圧部４ａがワークＷの上面に接近するま
で回動する。そして、出力軸３の第２環状凹部２２がピ
ストン部材２の小球孔１９の位置まで移動すると、４つ
の小球１８が第１環状凹部２１から外れて第２環状凹部
２２に係合するので、出力軸３のピストン部材２に対す
る相対移動が禁止され、ピストン部材２のクランプ本体
１に対するロックが解除され、ピストン部材２と出力軸
３が一体的に上方移動するようになる。

【００２８】ピストン部材２のクランプ本体１に対する
ロックが解除されると、図３に示すように、強力な第２
圧縮バネ１４によりピストン部材２が上方にクランプ駆
動され、ピストン部材２と出力軸３が一体的に更に上方
へ移動し、ピストン部材２と出力軸３とが夫々クランプ
位置になり、ワークＷの上面に当接したクランプアーム
４の押圧部４ａでワークＷが強力にクランプされる。

【００２９】次に、クランプを解除する際には、図３に
示したクランプ状態で油圧作動室１６に油圧を充填する
と、油圧力によりピストン部材２と出力軸３とが両圧縮
バネ部材１３，１４のバネ力に抗して下方へ駆動され、
両圧縮バネ部材１３，１４が圧縮されつつ、図２に示す
ように、ピストン部材２がクランプ解除位置に、出力軸
３がクランプ近傍位置に達する。すると、４つの小球１
８が第２環状凹部２２から外れて第１環状凹部２１の方
へ移動する。各小球１８が第１環状凹部２１に係合する
とピストン部材２がクランプ解除位置にロックされ、油
圧力によって出力軸３のみが第１圧縮バネ１３を圧縮し
つつ下方へ駆動され、クランプ近傍位置から図１に示す
クランプ解除位置に切換わる。

【００３０】以上のクランプ装置Ｃにおいては、出力軸
３をクランプ位置とクランプ近傍位置とクランプ解除位
置とに亙って軸心方向へ移動可能に構成し、ピストン部
材２をクランプ解除位置とクランプ位置とに亙って所定
小ストローク移動可能に構成し、出力軸３を、弱いバネ
力の第１圧縮バネ１３でクランプ解除位置からクランプ
近傍位置まで駆動するとともに、強力なバネ力の第２圧
縮バネ１４でピストン部材２をクランプ解除位置からク
ランプ位置へまた出力軸３をクランプ近傍位置からクラ
ンプ位置まで駆動するように構成したので、弱いバネ力
の第１圧縮バネ１３により無負荷ないし軽負荷状態にお
いて出力軸３を大きく移動させることができ、第２圧縮
バネ１４の強力なバネ力で強力にクランプすることがで
きる。

【００３１】ピストン部材２のクランプ解除位置とクラ
ンプ位置間の移動ストロークは非常に小さいので、第２
圧縮バネ１４のバネ力を常に大きく維持できるから、強
力なクランプ力を維持することができる。クランプ力を
強化する為に圧縮バネを大型化する必要がない、換言す
れば、従来の同クランプ能力のクランプ装置と比較して
クランプ装置１の小型化を図ることができる。尚、第１
圧縮バネ１３は弱いバネ力のバネであり、小型のもので
済む。そして、簡単で小型の構成のロック機構３６で、
ピストン部材２の移動拘束、ピストン部材２に対する出
力軸３の相対移動や相対移動拘束を達成できるので、第
１，第２圧縮バネ１３，１４に所期の機能を発揮させる
ことができ、構造的にまた製作コスト的に有利である。

【００３２】また、クランプ状態では油圧供給が不要で
あるので、機械加工に供するワークを固定する為のクラ
ンプ装置として好適である。尚、前記実施形態は一例に
過ぎず、本発明の趣旨逸脱しない範囲において、前記ク
ランプ装置Ｃの各部に適宜変更を付加した態様で実施可
能であることは言うまでもない。

【００３３】実施形態２・・・・図５〜図８参照 本実施形態に係るクランプ装置ＣＡは、工作機械で機械
加工するワークや工具などのクランプ対象物をクランプ
するのに適し、バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油
圧力でクランプ解除するものにおいて、クランプ解除位
置とクランプ近傍位置にわたる移動ストロークを大きく
でき、その移動の際に旋回機構により出力軸を９０度旋
回させることができ、強力なバネ力のバネ部材で強力に
クランプ可能にしたクランプ装置である。

【００３４】図５〜図８に示すように、クランプ装置Ｃ
Ａは、クランプ本体３１と、クランプ本体３１の内部に
装着されたピストン部材３２と、出力軸３３と、出力軸
３３の上端に連結されたクランプアーム３４と、ピスト
ン部材３２及び出力軸３３の移動を制御するロック機構
３６と、出力軸３３を付勢する第１圧縮バネ４３と、ピ
ストン部材３２を付勢する第２圧縮バネ４４と、クラン
プアーム３４を旋回させる旋回機構５６等を備えてい
る。

【００３５】図５〜図７に示すように、クランプ本体３
１は角柱形のもので、クランプ本体３１の内部には立向
きの円形断面の収容穴３７が形成され、クランプ本体３
１は、上半部をなす上半部部材３１ａと下半部をなす下
半部部材３１ｂとをボルト３９で結合したものである。
収容穴３７は、上段部の小径穴３７ａと、中段部の大径
穴３７ｂと、下段部のシリンダ穴３７ｃとを連通させて
形成されている。図８に示すように、クランプ本体３１
は、４本の固定用のボルト４０により下面側のベース
（例えば、ワークパレット）に固定される。

【００３６】前記ピストン部材３２は収容穴３７の内部
に装着され、ピストン部材３２の上段部と中段部と下段
部には、小径筒部３２ａと中径筒部３２ｂとピストン部
３２ｃが夫々形成されている。ピストン部３２ｃと中径
筒部３２ｂの下部の内側にはシリンダ穴３７ｃが形成さ
れている。ピストン部材３２は、図５と図６に示したク
ランプ解除位置（上限位置）と、図７に示したクランプ
位置とに亙って所定小距離だけ軸心方向（上下方向）に
移動可能である。

【００３７】前記第２圧縮バネ４４は、中径筒部３２ｂ
に外装され、その上端は大径穴３７ｂの上面で係止され
下端はピストン部３２ｃで係止されている。この第２圧
縮バネ４４は、ピストン部材３２をクランプ本体１に対
して下方へ弾性付勢してクランプ解除位置からクランプ
位置まで駆動するとともに出力軸３３をクランプ近傍位
置からクランプ位置まで駆動し、強力なクランプ力を発
生するものであり、矩形断面のバネ材からなる強力なバ
ネ（例えばバネ力約５００ｋｇ）である。尚、第２圧縮
バネ４４を２重バネで構成してクランプ力を一層強化し
てもよい。

【００３８】前記出力軸３３は、クランプ本体３１の上
壁部３１ｃを挿通してピストン部材３２に挿入され、出
力軸３３の上端部分は上壁部３１ｃの上方へ延びてい
る。出力軸３３は上半部をなすロッド部材３３ａと下半
部をなす出力軸下部部材３３ｂとを同心状に螺合固定し
たものである。出力軸下部部材３３ｂの下端部にはピス
トン部３３ｃが形成され、そのピストン部３３ｃはピス
トン部３２ｃのシリンダ穴に油密摺動自在に装着されて
いる。出力軸３３は、図５に示したクランプ解除位置
（上限位置）と、図６に示したクランプ近傍位置と、図
７に示したクランプ位置とに亙って前記所定小距離より
も大きな所定距離だけ軸心方向（上下方向）に移動可能
である。

【００３９】前記第１圧縮バネ４３は、ピストン部材３
２の中径筒部３２ｂの内側において出力軸下部部材３３
ｂに外装されている。第１圧縮バネ４３の上端を受け止
めるリング状のバネ受け５４が出力軸下部部材３３ｂの
上部に上下に摺動自在に装着され、このバネ受け５４は
中径筒部３２ｂの中段部内部の係止部５５で係止されて
いる。第１圧縮バネ４３は、出力軸３３をピストン部材
３２に対して下方へ弾性付勢して出力軸３３をクランプ
解除位置からクランプ近傍位置へ駆動するものであり、
弱いバネ力（例えば３０ｋｇ〜５０ｋｇ）の長さの大き
なバネである。

【００４０】前記クランプアーム３４はワークＷＡをク
ランプする為のもので、このクランプアーム３４は、出
力軸３３の上端部にナット６２により座金６３を介して
締結されている。クランプアーム３４は、図５に示した
クランプ解除状態ではワークＷＡから退避した退避方向
（図８に鎖線で図示）を向いている。出力軸３３がクラ
ンプ解除位置からクランプ近傍位置まで移動する際に、
出力軸３３は旋回機構５６でピストン部材３２に対して
相対的に旋回駆動されて、平面視にて時計回りに９０度
旋回し、図６に示すようにクランプアーム３４がワーク
ＷＡ側に回動してクランプ可能な方向を向く。出力軸３
３がさらに下方移動すると、クランプアーム３４の向き
は保持されたまま、図７に示すようにクランプアーム３
４の押圧部３４ａがワークＷＡの上面に当接し、ワーク
ＷＡをクランプするように構成してある。

【００４１】シリンダ穴３７ｃのうちのピストン部３２
ｃの下側と内側には、ピストン部材３２のピストン部３
２ｃ及び出力軸３３のピストン部３３ｃに臨みピストン
部材３２と出力軸３３とをクランプ解除方向へ駆動する
為の油圧作動室４６が形成されている。この油圧作動室
４６に油圧を供給したり排出したりする為の油圧給排ポ
ート４５がクランプ本体３１内に形成され、この油圧給
排ポート４５は、油圧ホース等で油圧供給装置（図示
略）に接続されている。尚、符号４７はシール部材であ
る。クランプ解除状態のときは油圧作動室４６に油圧が
充填されており、両圧縮バネ４３，４４は最大限圧縮状
態になっている。ワークＷＡをクランプする際には油圧
作動室４６の油圧がドレインされ、クランプ状態では第
２圧縮バネ４４の強力なバネ力でクランプ状態を保持す
る。

【００４２】前記ロック機構３６について説明する。こ
のロック機構３６は、ピストン部材３２と出力軸３３の
移動を制御する為のものである。ピストン部材３２の小
径筒部３２ａの円周８等分位置に８つの小球孔４９が形
成され、各小球孔４９に小球４８が回転自在に装着され
ている。小径筒部３２ａは小径穴３７ａに摺動自在に挿
入されており、クランプ本体３１のうちの小径穴３７ａ
の外周壁には、８つの小球４８を部分的に係合させる第
１環状凹部５１が形成されている。図５に示したクラン
プ解除状態では、８つの小球４８が第１環状凹部５１に
部分的に係合し、ピストン部材３２がクランプ本体３１
に対して相対移動しないようにクランプ解除位置にロッ
クされている。

【００４３】出力軸３３のロッド部材３３ａの中段外周
部には、８つの小球４８を部分的に係合させる第２環状
凹部５２が形成されている。図５の状態から図６の状態
へつまり出力軸３３がクランプ解除位置からクランプ近
傍位置に下方移動し、第２環状凹部５２が８つの小球４
８の位置に達すると、ピストン部材３２が下方へ付勢さ
れている関係上、８つの小球４８が第１環状凹部５１か
ら外れて第２環状凹部５２に部分的に係合し、出力軸３
３のピストン部材３２に対する相対移動が禁止され、ピ
ストン部材３２のクランプ本体１に対するロックが解除
され、ピストン部材３２と出力軸３３が一体的に下方へ
移動する。

【００４４】前記旋回機構５６について説明する。この
旋回機構５６は、出力軸３３がクランプ解除位置とクラ
ンプ近傍位置とに亙って移動する間に出力軸３３をその
軸心回りに９０度旋回させる為のものである。ピストン
部材３２の小径筒部３２ａの下端部の相対向する位置
に、２つの小球孔５９が形成され、各小球孔５９に小球
５８が回転自在に装着されている。小径筒部３２ａの下
部には、小球５８が外側へ抜け出すのを防止する為のス
リーブ６１が外嵌固定されている。ロッド部材３３ａの
下端側部分の外周部の相対向する位置には、各小球５８
を部分的に係合させた斜め上方へ延びる２つの部分螺旋
溝６０が周方向９０度に亙って形成されている。

【００４５】出力軸３３がクランプ解除位置からクラン
プ近傍位置まで下方移動するとき、小球５８の部分螺旋
溝６０に対する案内作用により、出力軸３３が平面視に
て９０度時計回りに旋回し、クランプアーム３４がワー
クＷＡ側へ回動しクランプ可能な向きとなる。クランプ
解除時に、出力軸３３がクランプ近傍位置からクランプ
解除位置まで上方移動するときには、小球５８の部分螺
旋溝６０に対する案内作用により出力軸３３は前記とは
反対方向へ９０度旋回する。

【００４６】ピストン部材３２のクランプ本体３１に対
する回転を規制するための回転規制機構６６として、ピ
ストン部３２ｃの上部約２／３部分の外周部に、立向き
の角溝６４が形成され、クランプ本体３１の下端付近に
は回転止め部材６５が螺合固定され、その回転止め部材
６５の矩形断面の先端部が角溝に係合されている。

【００４７】以上のクランプ装置ＣＡの作用について説
明する。図５に示すように、油圧作動室４６に油圧が充
填されたクランプ解除状態では、油圧力によりピストン
部材３２と出力軸３３が両圧縮バネ部材４３，４４の付
勢力に抗して上方へ付勢され、両バネ部材４３，４４が
最大限収縮し、ピストン部材３２と出力軸３３が夫々ク
ランプ解除位置にある。８つの小球４８は第１環状凹部
５１に係合し、ピストン部材３２がクランプ本体３１に
対してロックされている。また、クランプアーム３４が
図８に鎖線で図示のようにワークＷＡから離れた退避方
向を向いている。

【００４８】ワークＷＡをクランプする為に、油圧作動
室４６の油圧を抜くと、図６に示すように、第１圧縮バ
ネ４３の弾性力により出力軸３３が下方へ駆動され、出
力軸３３がクランプ近傍位置になる。この出力軸３３の
下方移動に伴い、旋回機構５６の作用により出力軸３３
が平面視にて時計回りに９０度旋回し、クランプアーム
３４がワークＷＡ側へ回動する。そして、出力軸３３の
第２環状凹部５２がピストン部材３２の小球孔４９の位
置まで移動すると、８つの小球４８が第１環状凹部５１
から外れて第２環状凹部５２に部分的に係合するので、
出力軸３３のピストン部材３２に対する相対移動が禁止
され、ピストン部材３２のクランプ本体３１に対するロ
ックが解除され、ピストン部材３２と出力軸３３が一体
的に下方移動するようになる。

【００４９】ピストン部材３２のクランプ本体３１に対
するロックが解除されると、図７に示すように、強力な
第２圧縮バネ４４によりピストン部材３２が下方にクラ
ンプ駆動され、ピストン部材３２と出力軸３３が一体的
に下方へ移動し、ピストン部材３２と出力軸３３とが夫
々クランプ位置になり、ワークＷＡの上面に当接したク
ランプアーム３４の押圧部３４ａでワークＷＡが強力に
クランプされる。

【００５０】次に、クランプを解除する際には、図７に
示したクランプ状態で油圧作動室４６に油圧を充填する
と、油圧力によりピストン部材３２と出力軸３３とが両
圧縮バネ部材４３，４４のバネ力に抗して上方へ駆動さ
れ、両圧縮バネ部材４３，４４が圧縮されつつ、図６に
示すように、ピストン部材３２がクランプ解除位置に、
出力軸３３がクランプ近傍位置に達する。

【００５１】すると、８つの小球４８が第２環状凹部５
２から外れて第１環状凹部５１に部分的に係合し、ピス
トン部材３２がクランプ本体３１に対してクランプ解除
位置にロックされ、油圧力によって出力軸３３のみが第
１圧縮バネ４３を圧縮しつつ上方へ駆動される。出力軸
３３が上方移動する間に、旋回機構５６の作用により出
力軸３３が平面視にて反時計回りに９０度旋回して退避
方向に向き、クランプ近傍位置から図５に示すクランプ
解除位置に切換わる。

【００５２】以上のクランプ装置ＣＡによれば、基本的
に、前記クランプ装置Ｃと同様の効果が得られる。しか
も、出力軸３３がクランプ解除位置とクランプ近傍位置
とに亙って移動するときに出力軸３３をその軸心回りに
９０度旋回させる旋回機構５６を設け、クランプ位置で
はクランプアーム３４をワークＷＡをクランプ可能な方
向へ向け、クランプ解除位置ではクランプアーム３４を
退避方向へ向けるように構成したので、クランプ解除状
態においてワークＷＡを上方へ搬出したり上方から搬入
したりするのに好都合である。

【００５３】旋回機構５６を、小径筒部３２ａに可動に
装着された１対の小球５８と、これら小球５８が係合す
るように出力軸３３の外周部に形成された１対の部分螺
旋溝６０とからなる簡単で小型のものに構成でき製作コ
スト的にも有利ある。また、クランプ状態では油圧供給
が不要であるので、機械に供するワークをクランプする
クランプ装置として好適である。尚、前記実施形態は一
例に過ぎず、本発明の趣旨逸脱しない範囲において、前
記クランプ装置ＣＡの各部に適宜変更を付加した態様で
実施可能であることは言うまでもない。

【００５４】

【発明の効果】請求項１に係るクランプ装置によれば、
弱いバネ力の第１圧縮バネで出力軸をクランプ解除位置
からクランプ近傍位置まで駆動するとともに、強力なバ
ネ力の第２圧縮バネで出力軸をクランプ近傍位置からク
ランプ位置まで駆動するように構成したので、クランプ
近傍位置になるまで第２圧縮バネのバネ力が保持され、
クランプ近傍位置からクランプ位置への出力軸の移動ス
トロークは僅少であるため強力なバネ力の第２圧縮バネ
で強力なクランプ力を発生させることができる。

【００５５】このように、出力軸をクランプ解除位置か
らクランプ近傍位置まで無負荷ないし軽負荷状態で移動
させるのに弱いバネ力の第１圧縮バネを適用し、出力軸
をクランプ近傍位置からクランプ位置まで負荷状態で移
動させるのに強力なバネ力の第２圧縮バネを適用するの
で、第１，第２バネ部材を全体として大型化することな
く、強力な第２圧縮バネで強力なクランプ力を発生させ
ることができること、弱いバネ力の比較的小さな第１圧
縮バネで出力軸を必要なストロークだけ大きく移動させ
ることができること、或いはクランプ装置の小型化を図
ることができること、等の効果が得られる。

【００５６】請求項２に係るクランプ装置によれば、請
求項１と同様に、出力軸をクランプ解除位置からクラン
プ近傍位置まで無負荷ないし軽負荷状態で移動させるの
に弱いバネ力の第１圧縮バネを適用し、出力軸をクラン
プ近傍位置からクランプ位置まで、また、ピストン部材
をクランプ解除位置からクランプ位置まで負荷状態で移
動させるのに強力なバネ力の第２圧縮バネを適用するの
で、前記請求項１の効果と同様の効果が得られる。

【００５７】しかも、クランプ本体内に油圧作動室を形
成し、その油圧作動室に供給した油圧によりピストン部
材と出力軸とをクランプ解除方向へ駆動可能に構成した
ので、油圧力により確実にクランプ解除することができ
る。また、ロック機構を設けたので、ピストン部材の移
動拘束や、ピストン部材に対する出力軸の相対移動や相
対移動拘束が可能になり、第１，第２圧縮バネに所期の
機能を達成させることが可能になる。

【００５８】請求項３に係るクランプ装置によれば、ロ
ック機構が、複数の小球と、クランプ本体に形成された
第１環状凹部と、出力軸の外周部に形成された第２環状
凹部とを有する簡単な小型の構成のものとなり、クラン
プ装置が大型化することもなく、製作コスト的にも有利
である。その他、請求項２と同様の効果を奏する。

【００５９】請求項４に係るクランプ装置によれば、ピ
ストン部材と出力軸に、出力軸がクランプ解除位置とク
ランプ近傍位置とに亙って移動するときに出力軸をその
軸心回りに９０度旋回させる旋回機構を設けたので、ク
ランプ位置のときクランプアームをクランプ可能な方向
へ向け、クランプ近傍位置のときクランプアームをクラ
ンプ可能な方向から９０度方向変換した退避方向へ向け
ることができる。それ故、クランプ解除状態においてク
ランプ対象物を出力軸と平行方向へ搬出入したりするの
に好適である。その他、請求項２又は３と同様の効果を
奏する。

【００６０】請求項５に係るクランプ装置によれば、旋
回機構が、ピストン部材の筒部に可動に装着された複数
の小球と、これら小球が係合するように出力軸の外周部
に形成された複数の部分螺旋溝とを有する簡単な小型の
構成になること、その簡単な小型の旋回機構により出力
軸を確実に旋回させ得ること、製作コスト的に有利であ
ること、等の効果が得られる。その他、請求項４と同様
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１のクランプ装置（クランプ解除状
態）の縦断側面図である。

【図２】図１のクランプ装置（クランプ近傍状態）の縦
断側面図である。

【図３】図１ののクランプ装置（クランプ状態）の縦断
側面図である。

【図４】図１のクランプ装置の平面図である。

【図５】実施形態２のクランプ装置（クランプ解除状
態）の縦断側面図である。

【図６】図５のクランプ装置（クランプ近傍状態）の縦
断側面図である。

【図７】図５のクランプ装置（クランプ状態）の縦断側
面図である。

【図８】図５のクランプ装置の平面図である。

【符号の説明】

Ｃ，ＣＡ クランプ装置 Ｗ，ＷＡ ワーク １ クランプ本体 ２ ピストン部材 ３ 出力軸 ４ クランプアーム ６ ロック機構 １３ 第１圧縮バネ １４ 第２圧縮バネ ３１ クランプ本体 ３２ ピストン部材 ３３ 出力軸 ３４ クランプアーム ３６ ロック機構 ４３ 第１圧縮バネ ４４ 第２圧縮バネ ５６ 旋回機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油
   圧力でクランプ解除するクランプ装置において、 クランプ本体と、クランプ本体に装着されて外部へ延出
   した出力軸と、この出力軸に連結されてクランプ対象物
   をクランプするクランプアームとを設け、 前記出力軸をクランプ位置とクランプ近傍位置とクラン
   プ解除位置とに亙って軸心方向へ移動可能に構成し、 前記出力軸を、弱いバネ力の第１圧縮バネでクランプ解
   除位置からクランプ近傍位置まで駆動するとともに、強
   力なバネ力の第２圧縮バネでクランプ近傍位置からクラ
   ンプ位置まで駆動するように構成したことを特徴とする
   クランプ装置。
2. 【請求項２】 バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油
   圧力でクランプ解除するクランプ装置において、 クランプ本体内の収容穴内にクランプ位置とクランプ解
   除位置とに亙って所定小距離だけ軸心方向へ移動可能に
   装着されたピストン部材と、 前記ピストン部材に挿入されてクランプ本体外へ延びク
   ランプ位置とクランプ近傍位置とクランプ解除位置とに
   亙って前記所定小距離よりも大きな所定距離だけ軸心方
   向へ移動可能な出力軸と、 前記出力軸をピストン部材に対して弾性付勢しクランプ
   解除位置からクランプ近傍位置まで移動させる移動力を
   発生させる第１圧縮バネと、 前記ピストン部材をクランプ本体に対してクランプ位置
   の方へ弾性付勢しクランプ力を発生させる第２圧縮バネ
   と、 前記クランプ本体内に形成されピストン部材のピストン
   部と出力軸のピストン部とに臨みピストン部材と出力軸
   とをクランプ解除方向へ駆動する為の油圧作動室および
   この油圧作動室に油圧を給排する為の油圧給排ポート
   と、 前記ピストン部材をクランプ解除位置にロック可能で、
   このロック状態では出力軸のクランプ解除位置とクラン
   プ近傍位置とに亙る移動を許し、出力軸がクランプ近傍
   位置とクランプ位置とに亙って移動するときピストン部
   材と出力軸との相対移動を禁止するとともにピストン部
   材のクランプ本体に対するロックを解除するロック機構
   と、 を備えたことを特徴とするクランプ装置。
3. 【請求項３】 前記ロック機構が、ピストン部材の筒部
   に可動に装着された複数の小球と、筒部の外側でクラン
   プ本体に形成されピストン部材がクランプ解除位置のと
   き複数の小球を部分的に係合させる第１環状凹部と、出
   力軸の外周部に形成されピストン部材がクランプ解除位
   置で出力軸がクランプ近傍位置のとき複数の小球を部分
   的に係合させる第２環状凹部とを有することを特徴とす
   る請求項２に記載のクランプ装置。
4. 【請求項４】 前記ピストン部材と出力軸に、出力軸が
   クランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙って移動す
   るときに出力軸をその軸心回りに９０度旋回させる旋回
   機構を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載
   のクランプ装置。
5. 【請求項５】 前記旋回機構が、ピストン部材の筒部に
   可動に装着された複数の小球と、これら小球が係合する
   ように出力軸の外周部に形成された複数の部分螺旋溝と
   を有することを特徴とする請求項４に記載のクランプ装
   置。