JPWO2005084882A1 - クランプ装置及びクランプ方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、ドイツ特許公開公報DE−4020981−A1には、ワークをワーク固定台に引き付けて固定するクランプ装置が開示されている。
図19に示すように、このクランプ装置200においては、クランプ本体201に昇降自在に且つ上方へ突出状にプルロッド202が装着され、このプルロッド202の上端部分に、平断面が上方程大きくなるテーパロッド部202aが形成されている。プルロッド202の上部にはコレット部材203が外嵌され、このコレット部材203には、テーパロッド部202aに外嵌され径拡大側へ弾性変形可能なコレット部203aが設けられている。
また、このクランプ装置200には、プルロッド202を下方へ駆動する油圧シリンダ204と、プルロッド202を上方へ弾性付勢するコイルバネ205と、コレット部材203を上方へ弾性付勢する板バネ206が設けられている。
プルロッド202の下端部が油圧シリンダ204のピストン204aに連結され、このピストン204aがコイルバネ205により上方へ弾性付勢されている。コレット部材203はコレット支持部材207により下方から支持され、このコレット支持部材207が板バネ206により上方へ弾性付勢されている。
ワークWを固定する場合、ワークWに形成された穴部Waに、テーパロッド部202aとコレット部203aが下方から挿入された状態で、油圧シリンダ204に油圧が供給されると、プルロッド202が下方へ駆動されてテーパロッド部202aが下降する。このとき、コレット部材203は板バネ206により上方へ弾性付勢されているため、コレット部203aが僅かに下降すると共に径拡大側へ弾性変形して穴部Waに係合し、ワークWがクランプ本体201のワーク受け面201aに引き付けられて固定される。
特開平11−188551号公報には、前記クランプ装置200と主な構成は基本的に同じであるが、プルロッドが復動式の油圧シリンダにより昇降駆動されるクランプ装置が開示されている。
しかし、前記公報のようなクランプ装置では、ワークを固定するためには、油圧供給装置で油圧シリンダに油圧を供給し続ける必要がある。それ故、このクランプ装置によりワークパレットにワークを固定した状態で、ワークパレットと共にワークを搬送するためには、ワークパレットに油圧供給装置を設ける必要がある。しかし、ワークパレットの搬送負荷が大きくなり、ワークパレット毎に油圧供給装置を設けると設備コストも高くなる。
本発明の目的は、クランプ装置において、クランプ対象物をベース部に簡単に且つ確実に固定すること、構造を簡単化し小型化して製作コストを低減すること、クランプ対象物の穴部の内周壁部と側壁部の何れにでも係合してクランプ対象物をベース部に固定可能にすること、油圧を供給することなくクランプ対象物をベース部に固定した状態を保持すること、等である。
このクランプ装置では、クランプ本体がベース部に固定され、クランプロッドがクランプ本体のロッド挿通孔を挿通し、クランプロッドの先端部分の係合部がクランプ本体から突出している。このクランプロッドがロッド支持部によりクランプ本体又はピストン部材に支持されて、クランプロッドの係合部がクランプロッドの長さ方向と略直交する方向(以下、適宜、クランプロッドの長さ方向と直交する方向をロッド直交方向という)へ移動して、クランプロッドをクランプ位置とクランプ解除位置とに亙って切り換え可能である。クランプ本体のピストン収容穴にピストン部材が移動自在に装着され、ピストン駆動手段により、ピストン部材がクランプ動作位置とクランプ動作解除位置とに亙って移動駆動される。
このピストン駆動手段としては、ピストン部材をクランプ動作位置又はクランプ 動作解除位置へ付勢する弾性部材(例えば、バネ部材)と、ピストン部材をクランプ動作解除位置又はクランプ動作位置へ駆動可能な単動式の流体圧シリンダ(例えば、油圧シリンダ)を適用してもよいし、ピストン部材をクランプ動作位置とクランプ動作解除位置の両方へ駆動可能な複動式の流体圧シリンダ(例えば、油圧シリンダ)を適用してもよい。
クランプ対象物をベース部に固定する場合には、先ず、クランプロッドがクランプ解除位置に位置している状態で、クランプ対象物の穴部にクランプロッドの係合部が挿入され、その穴部の内周壁部に係合部が近接した状態、或いは、クランプ対象物の側壁部にクランプロッドの係合部が近接した状態となるように、クランプ対象物をセットする。
この状態で、ピストン駆動手段により、ピストン部材がクランプ動作位置へ移動駆動されると、カム機構により、そのピストン駆動手段の駆動力でクランプロッドの係合部がクランプロッドの長さ方向と略直交するクランプ方向へ駆動される。つまり、クランプロッドがクランプ解除位置からクランプ位置に切り換えられ、その係合部が前記内周壁部又は側壁部に押圧されて密着状に係合して、クランプ対象物をベース部に固定することができる。
ピストン駆動手段により、ピストン部材がクランプ動作解除位置へ移動駆動されると、クランプロッドがクランプ位置からクランプ解除位置に切り換えられ、係合部が前記内周壁部又は側壁部から係合解除して、クランプ対象物をベース部から固定解除することができる。
ここで、カム機構については、ピストン駆動手段の駆動力を倍力して、クランプロッドの係合部をクランプ方向へ駆動する駆動力に変換することができ、ピストン駆動手段を小型化することもできる。
以上説明したように、このクランプ装置によれば、ピストン駆動手段によりピストン部材を駆動し、カム機構により、ピストン駆動手段の駆動力でクランプロッドの係合部をクランプ方向へ駆動することにより、その係合部をクランプ対象物の穴部の内周壁部又は側壁部に確実に係合させ、クランプ対象物をベース部に簡単に且つ確実に固定することができる。しかも、クランプ装置は、クランプ本体、クランプロッド、ピストン部材、ロッド支持部、ピストン駆動手段、カム機構を有する、比較的簡単な構成となり部品点数も低減できるため、小型化することもでき、製作コストを低減することができる。
更に、クランプロッドの係合部をクランプ対象物の穴部の内周壁部と側壁部の何れにでも係合して、クランプ対象物をベース部に固定することができるため、クランプ装置のクランプ用途が増えて汎用性に優れたものになる。
次に、本発明の構成の好ましい形態、実施可能な形態について説明する。
〔クランプロッド〕
クランプロッドの係合部は、複数の環状エッジ部を有する(請求の範囲第11項)。クランプロッドの係合部が前記内周壁部又は側壁部に確実に係合して、クランプ対象物をベース部に確実に固定することができる。
〔ロッド支持部〕
(1)ロッド支持部は、クランプロッドの長さ方向途中部をクランプ本体に回動自在に支持する(請求の範囲第3項)。ピストン部材がクランプ動作位置とクランプ動作解除位置とに亙って移動駆動されると、クランプロッドは、その長さ方向へは移動することなく回動して、係合部が前記内周壁部又は側壁部に係合・係合解除する。
(2)ロッド支持部は、クランプロッドの基端部をピストン部材に回動自在に支持するようにしてもよい。
(3)ロッド支持部は、クランプロッドの基端部をピストン部材にクランプロッドの長さ方向と直交する方向へスライド自在に支持する(請求の範囲第6項)。ピストン部材がクランプロッドの長さ方向へ移動駆動されると、クランプロッドは、その長さ方向へピストン部材と共に移動しながらロッド直交方向へスライドして、係合部が前記内周壁部又は側壁部に係合・係合解除する。
(4)ロッド支持部は、クランプロッドの長さ方向途中部をクランプ本体にロッド直交方向へスライド自在に支持するようにしてもよい。
〔ピストン駆動手段〕
(1)ピストン駆動手段は、ピストン部材をクランプ動作位置へ弾性付勢するバネ部材を有する(請求の範囲第9項)。クランプ装置に油圧を供給することなく、バネ部材の弾性付勢力により、クランプロッドの係合部を前記内周壁部又は側壁部に係合させ、クランプ対象物をベース部に固定できる。つまり、クランプ対象物をベース部に固定した状態で、ベース部と共にクランプ対象物を搬送することができる。
(2)前記(1)の場合、ピストン駆動手段は、ピストン部材をクランプ動作解除位置へ駆動する油圧作動室を有する(請求の範囲第10項)。油圧作動室に油圧が供給されて、バネ部材の付勢力に抗してピストン部材が移動駆動され、クランプロッドの係合部がクランプ解除方向へ移動可能となる。
(3)ピストン駆動手段は、ピストン部材をクランプ動作位置へ駆動する油圧作動室を有するものとしてもよい。
(4)前記(3)の場合、ピストン駆動手段は、ピストン部材をクランプ動作解除位置へ弾性付勢するバネ部材を有するものとしてもよい。
(5)前記(3)の場合、ピストン駆動手段は、ピストン部材をクランプ動作解除位置へ駆動する油圧作動室を有するものとしてもよい。
〔カム機構〕
(1)カム機構は、クランプロッドの基端部分に回転自在に装着された球体又はローラと、この球体又はローラが接触するようにピストン部材に形成された傾斜部とを有する(請求の範囲第4項)。この場合、前記ロッド支持部を前記(1)又は(4)とした場合に適用することが好ましい。ピストン駆動手段の駆動力を倍力して、クランプロッドの係合部をクランプ方向へ駆動する駆動力に確実に変換でき、係合部をクランプ方向へ円滑に駆動して前記内周壁部又は側壁に確実に係合させることができる。
(2)カム機構は、クランプ本体のロッド挿通孔の内壁部に回転自在に装着された球体又はローラと、この球体又はローラが接触するようにクランプロッドに形成された傾斜部とを有する(請求項の範囲第7項)。この場合、前記ロッド支持部を前記(2)又は(3)とした場合に適用することが好ましい。ピストン駆動手段の駆動力を倍力して、クランプロッドの係合部をクランプ方向へ駆動する駆動力に確実に変換でき、係合部をクランプ方向へ円滑に駆動して前記内周壁部又は側壁に確実に係合させることができる。
〔ロッド復帰機構〕
前記ピストン部材を前記クランプ動作解除位置へ移動させる場合に、クランプロッドを前記クランプ解除位置へ復帰させるロッド復帰機構を設ける(請求の範囲第2項)。ピストン駆動手段により、ピストン部材をクランプ動作解除位置へ移動駆動することにより、ロッド復帰機構によりクランプロッドをクランプ解除位置へ確実に復帰させることができる。
(1)ロッド支持部が、クランプロッドの長さ方向途中部をクランプ本体に回動自在に支持する構成とする場合、ロッド復帰機構は、クランプロッドに設けられた被ガイド部と、ピストン部材に設けられ前記被ガイド部をガイドしてクランプロッドをクランプ解除位置へ切り換えるガイド部とを有するものにしてもよい。これにより、ピストン部材がクランプ動作解除位置へ移動するのに連動して、クランプロッドをクランプ解除位置へ確実に切り換えることができる。
(2)ロッド支持部が、クランプロッドの長さ方向途中部をクランプ本体に回動自在に支持する構成とする場合、ロッド復帰機構は、クランプロッドに設けられた被ガイド部と、クランプ本体に設けられ前記被ガイド部をガイドしてクランプロッドをクランプ解除位置へ切り換えるガイド部とを有するものにしてもよい。これにより、前記(1)と同様の効果を奏する。
〔環状シール部材〕
クランプ本体においてロッド挿通孔の先端部分に、クランプ本体とクランプロッドとの間をシールする環状シール部材を装着する(請求の範囲第12項)。ロッド挿通孔に、クランプ対象物の切屑やゴミや埃が入らないように防止できる。〔エアブロー手段〕
クランプ本体とクランプロッドの間のエア通路を通って、ロッド挿通孔の先端側へエアを噴射させるエアブロー手段を設ける(請求の範囲第13項)。クランプ対象物の穴部の内周壁部又は側壁部に付着した切屑やゴミや埃にエアを噴射させて除去し、それらがロッド挿通孔に入らないように極力防止し、係合部を前記内周壁部又は側壁部に確実に密着させて係合させることができる。
尚、前記ピストン部材やピストン駆動手段等は必須ではなく、省略することも可能である。但し、クランプロッドをクランプ位置とクランプ解除位置とに亙って移動駆動する駆動手段を有するものとなる。
即ち、本発明のクランプ装置は、クランプ対象物をベース部に載置した状態で固定するクランプ装置において、前記ベース部又はベース部に連結されるクランプ本体に立設されるクランプロッドと、前記クランプロッドをベース部に対して移動させ、移動後の位置に保持可能なクランプロッド駆動手段とを備え、前記クランプ対象物に設けられた開口空間の内壁又は外壁にクランプロッドの少なくとも一部を当接させるものに構成することができる(請求の範囲第14項)。
このクランプ装置では、クランプロッド駆動手段として、前記のクランプ装置のように、ピストン部材、ロッド支持部、ピストン駆動手段、カム機構等を採用できる他、クランプバネ、ギヤ機構、外部操作手段、ラチェット機構等の部材や機構のうちの1又は複数からなる構成とすることができる。
ここで、前記クランプロッドが前記内壁又は外壁に当接するクランプ位置と前記内壁又は外壁から離間したクランプ解除位置とに亙って、クランプロッドを切り換え可能にベース部又はクランプ本体に支持するロッド支持部を設けることが好ましい(請求の範囲第15項)。
また、前記クランプロッド駆動手段は、クランプロッドをクランプ解除位置又はクランプ位置の方へ移動可能にするアクチュエータと、クランプロッドをクランプ位置又はクランプ解除位置の方へ付勢する付勢手段とを有する構成とすることが好ましい(請求の範囲第16項)。
また、前記ベース部又はクランプ本体に、前記付勢手段による付勢力を増力してクランプロッドによりクランプ対象物をクランプするクランプ力を発生させる増力機構を設けてもよい(請求の範囲第17)。
また、本発明のクランプ方法は、クランプ対象物をベース部に固定するクランプ方法において、前記クランプ対象物に複数の穴部を設け、これら複数の穴部のうちの1又は複数の穴部に対応させてベース部にガイドロッドを設けると共にクランプロッドを可動に設けておき、前記クランプ対象物の穴部にガイドロッドを挿入すると共に、クランプ対象物の他の穴部にクランプロッドを挿入し、前記クランプロッドをその長さ方向と略直交する方向へアクチュエータにより駆動し、このクランプロッドの先端部分を穴部の内周壁部に係合させて、クランプ対象物をガイドロッドで位置決めしてベース部に固定することを特徴とするものである(請求の範囲第18項)。
このクランプ方法によれば、次の効果を有する。
クランプ対象物をベース部に確実に位置決めして固定でき、また、クランプ対象物を上から押え付けてクランプしないので、クランプによるクランプ対象物の歪みが非常に小さくなり、そのクランプ対象物;ワークに非常に高精度の面加工を施すことが可能になる。
クランプ対象物の穴部にクランプロッドを挿入してクランプ対象物をベース部に固定するため、クランプロッド等がクランプ対象物の表面側へ露出しない。従って、加工装置のツールがクランプロッド等と干渉することなく、クランプ対象物;ワークの表面の略全部に加工を施すことが可能になる。
また、加工装置のツールがクランプロッド等と干渉しないため、その干渉を避ける為の余分なツールの移動を無くし、ワークのエアーカット時間等の加工時間を短縮することが可能になる。ベース部に、そのベース面積と略同じ大きさのクランプ対象物を固定することが可能になる。
尚、これらの効果の大部分は前記クランプ装置における効果でもある。
また、本発明のクランプ装置は、クランプ対象物を載置又は保持するベース部にクランプ対象物を固定するクランプ装置において、前記ベース部に連結されるクランプ本体と、前記クランプ本体に立設されたクランプロッドと、前記クランプロッドをベース部に対して移動させ、その位置に保持するクランプロッド駆動手段とを備え、前記クランプ対象物に設けられた開口空間の内壁又は外壁にクランプロッドの少なくとも一部を当接させることを特徴とするものである(請求項16)。
このクランプ装置では、クランプロッド駆動手段として、前記のクランプ装置のように、ロッド支持部、ピストン部材、ロッド支持部、ピストン駆動手段、カム機構等を採用できる他、クランプバネ、ギヤ機構、外部操作手段、ラチェット機構等の部材や機構のうちの1又は複数からなる構成とすることができる。
このクランプ装置によれば、開口空間の内壁又は外壁にクランプロッドの少なくとも一部を当接させてクランプ対象物をベース部に簡単に且つ確実に固定することができ、また、前記当接を解除してクランプ対象物をベース部から簡単に且つ確実に固定解除することができる。
[1]第1実施形態(図1〜図5参照)
図2、図4に示すように、機械加工に供するワークWには、上下方向向きの穴部Waが貫通状に形成されている。この穴部Waの直径は、クランプ装置1のクランプロッド3の先端部分(上端部分)の直径(例えば、6.5mm)よりも僅かに大径に形成されている。尚、穴部Waとして、ワークWに下側から非貫通状の穴部を形成してもよい。
ワークWには1又は複数の穴部Waが形成され、この1又複数の穴部Waの内周壁部Wbにワーク固定台Tに装着された1又は複数のクランプ装置1が解除可能に係合して、或いは、ワークWの側壁部Wcにワーク固定台Tに装着された1又は複数のクランプ装置1が解除可能に係合して、ワークWがワーク固定台Tに固定され、この状態で、ワークWの上面に工作機械により機械加工が施される。クランプ装置1について説明する。
図1〜図5に示すように、クランプ装置1は、ワーク固定台Tに固定されるクランプ本体2であってロッド挿通孔12とピストン収容穴15とが連通状に形成されたクランプ本体2と、クランプ本体2のロッド挿通孔12を挿通して先端部分がクランプ本体2から突出するクランプロッド3であって、先端部分に前記内周壁部Wb又は側壁部Wcに係合可能な係合部25が形成されたクランプロッド3と、クランプ本体2のピストン収容穴15に移動自在に装着されたピストン部材4と、クランプロッド3の係合部25がクランプロッド3の長さ方向(上下方向)と略直交する方向(略左右方向)へ移動して、クランプロッド3をクランプ位置とクランプ解除位置とに亙って切り換え可能にクランプ本体2に支持するロッド支持部5と、ピストン部材4をクランプ動作位置とクランプ動作解除位置とに亙って上下方向へ移動駆動するピストン駆動機構6と、ピストン部材4をクランプ動作位置へ駆動するピストン駆動機構6の駆動力により、クランプロッド3の係合部25をクランプ方向(略右方)へ駆動するカム機構7と、クランプ本体2とクランプロッド3の間のエア通路47を通って、ロッド挿通孔12の先端側(上端側)へエアを噴射させるエアブロー機構8と、ピストン部材4をクランプ動作解除位置へ移動させる場合に、クランプロッド3をクランプ解除位置へ復帰させるロッド復帰機構9を備えている。
クランプ本体2は、ヘッド部10と、ヘッド部10から下側へ延びる筒状部11とを有する。ワーク固定台Tにはクランプ装着穴Taが形成され、このクランプ装着穴Taに筒状部11が内嵌され、ヘッド部10がワーク固定台Tの上面に当接されている。この状態で、ヘッド部10が4本のボルト1aでワーク固定台Tに締結されている。
ヘッド部10にロッド挿通孔12が形成され、ロッド挿通孔12の上端部分にシール取付穴13が形成され、このシール取付穴13にクランプ本体2とクランプロッド3との間をシールする環状シール部材14が装着されている。筒状部11にロッド挿通孔12よりも大径のピストン収容穴15が形成され、筒状部11の下端部の内周部には、ピストン部材4の下方への移動を規制するCリングからなるストップリング16が装着されている。筒状部11には、筒状部11とワーク固定台Tとの間をシールするシール部材17と、筒状部11とピストン部材4との間をシールするシール部材18が装着されている。
ヘッド部10には、ピストン収容穴15の上側に連続するバネ装着穴19が形成され、このバネ装着穴19にピストン部材4を下方のクランプ動作位置へ弾性付勢するバネ部材35(付勢手段)が装着されている。
ヘッド部10には、エアブロー機構8のエア通路46が形成され、このエア通路46は、ヘッド部10の右端部の下面からバネ装着穴19へ延びている。このエア通路46の上流端は、ワーク固定台Tに形成されたエア通路45に接続され、その接続部において、ヘッド部10には、ヘッド部10とワーク固定台Tとの間をシールするシール部材20が装着されている。
クランプロッド3は、上端部分がクランプ本体2の上側へ突出し、長さ方向途中部(長さ方向中央部分)がロッド挿通孔12を挿通し、下端部分がピストン部材4の内側に収容され、クランプロッド3は、ワーク固定台T、クランプ本体2に立設された状態となっている。クランプロッド3の上端部分の係合部25は複数の環状エッジ部26を有し、これら環状エッジ部26はクランプロッド3に一体形成されている。クランプロッド3の下端部分の右部には、カム機構7の球体40が回転自在に装着され、クランプロッド3の下端面には下方へ突出する被ガイド部27が形成されている。
ピストン部材4は、クランプ本体2の筒状部11と略同じ上下長を有する。ピストン部材4には、上側が開口する平断面が円形の凹部30が形成され、この凹部30に、クランプロッド3の下端部分及び球体40が配設されている。凹部30の底面には、クランプロッド3の被ガイド部27をガイドすると共に被ガイド部27が解除可能に係合する凹部からなるガイド部31が形成されている。
凹部30の底面にクランプロッド3の下面が当接し、ガイド部31に被ガイド部27が係合した状態で、ピストン部材4の上方への移動が規制され、ピストン部材4がクランプ動作解除位置に位置し、このとき、クランプロッド3は鉛直姿勢となってクランプ解除位置になり、クランプロッド3の軸心とロッド挿通孔12の軸心が一致する(図2参照)。一方、ピストン部材4がストップリング16に上側から当接した状態で、ピストン部材4の下方への移動が規制され、ピストン部材4が下限位置に位置し、このとき、クランプロッド3は鉛直姿勢から右側へ数度(例えば、2.2度)傾斜した傾斜姿勢になる。
ロッド支持部5は、クランプロッド3の長さ方向途中部をクランプ本体2に回動自在に支持する。具体的な構成は、クランプロッド3の長さ方向中央部分に、前後方向向きの支軸32が貫通し、この支軸32の両端部が、クランプ本体2のロッド挿通孔12を形成する筒状の壁部に支持されて、クランプロッド3は支軸32を介してクランプ本体2に回動自在に支持されている。
ピストン駆動機構6は、クランプ本体2に対してピストン部材4を下方のクランプ動作位置へ弾性付勢する圧縮コイルバネからなるバネ部材35と、ピストン部材4を上方のクランプ動作解除位置へ駆動する油圧作動室36を有する。
油圧作動室36は、ピストン部材4の下側において、クランプ本体2とピストン部材4とクランプ固定台Tとで囲まれた部分に形成されている。クランプ固定台Tには、油圧作動室36に接続される油圧通路37が形成され、この油圧通路37に油圧供給装置(図示略)が分離可能に接続されている。
図4の状態から、油圧供給装置により油圧通路37を介して油圧作動室36に油圧が供給されると、バネ部材35の弾性付勢力に抗して、ピストン部材4が上方へ駆動されてクランプ動作解除位置(図2参照)になり、図2の状態から、油圧作動室36から油圧が排出されると、バネ部材35により弾性付勢されたピストン部材4が下方へ移動する。
カム機構7は、クランプロッド3の基端部分に回転自在に装着された球体40と、この球体40が接触するようにピストン部材4に形成された傾斜部41とを有する。傾斜部41は、ピストン部材4の凹部30の平断面が上方程小さくなる部に形成されている。
ピストン部材4がバネ部材35により下方へ駆動されると、傾斜部41により球体40が左方へ押され、ロッド支持部5により回動自在に支持されたクランプロッド3に、正面視にて時計回り方向へモーメントが作用し、クランプロッド3の係合部25がクランプ方向へ駆動される。
ここで、ピストン部材4を下方へ駆動するバネ部材35の駆動力は、カム機構7によって数倍に倍力されてクランプロッド3の下端部分に伝達される。クランプロッド3の係合部3と回動中心間の距離と、クランプロッド3の下端部分と回動中心間の距離は略同じであるので、クランプロッド3に倍力されて伝達された力により、係合部25がクランプ方向へ駆動される。つまり、カム機構7は、バネ部材35による付勢力を増力してクランプロッド3によりワークWをクランプするクランプ力を発生させる増力機構である。尚、クランプ本体2の上面には、クランプロッド3の係合部25のクランプ方向を示すシール等の方向表示部2aが設けられている。
エアブロー機構8は、ワーク固定台Tに形成されたエア通路45、クランプ本体2に形成されたエア通路46、ロッド挿通孔12においてクランプ本体2とクランプロッド3の間に形成されたエア通路47を有する。エア通路45にエア供給装置(図示略)が分離可能に接続され、このエア供給装置によりエア通路45に加圧エアが供給されると、エアがエア通路45,46、バネ装着穴19、エア通路47を通って、ロッド挿通孔12の上端側へ噴射される。
ロッド復帰機構9は、クランプロッド3の下端部に下方へ突出状に設けられた被ガイド部27と、ピストン部材4の凹部30の底面に設けられ被ガイド部27をガイドしてクランプロッド3をクランプ解除位置へ切り換える凹部からなるガイド部31とを有する。
次に、クランプ装置1の作用・効果について説明する。
油圧作動室36に油圧が供給されていない状態では、バネ部材35により下方へ弾性付勢されたピストン部材4は下限位置に位置し、クランプロッド3は鉛直姿勢から右側へ数度傾斜した傾斜姿勢になっている。
ワークWをクランプ固定台Tに固定する場合には、先ず、ピストン駆動機構6の油圧作動室36に油圧が供給され、ピストン部材4がバネ部材35のバネ力に抗して上方へ駆動される。ピストン部材4が上方へ移動すると、傾斜姿勢のクランプロッド3は正面視にて反時計回り方向へ回動可能となり、環状シール部材14による弾性付勢力により、クランプロッド3は鉛直姿勢側(正面視にて反時計回り方向)へ回動されつつ、最終的には、クランプロッド3に設けられた被ガイド部27がピストン部材4に設けられたガイド部31にガイドされ、クランプロッド3がクランプ解除位置の方へ復帰していく。
ピストン部材4が上方へ駆動されてクランプ動作解除位置に達すると、クランプロッド3の軸心がロッド挿通孔12の軸心と一致して、クランプロッド3が鉛直姿勢になってクランプ解除位置になり、ピストン部材4のガイド部31にクランプロッド3の被ガイド部27が係合して、クランプロッド3は回動不能に保持される。この状態で、ワークWの穴部Waの内周壁部Wbを用いてワークWをワーク固定台Tに固定する場合には、図2に示すように、ワークWの穴部Waにクランプロッド3の係合部25が挿入され、その穴部Waの内周壁部Wbに係合部25が近接した状態となるように、ワークWをセットする。
次に、油圧作動室36から油圧を排除すると、ピストン駆動機構6のバネ部材35により、ピストン部材4が下方へ移動駆動される。ピストン部材4がクランプ動作解除位置から少し下方へ移動すると、ピストン部材4のガイド部31からクランプロッド3の被ガイド部27が係合解除する。そして、バネ部材35によりピストン部材4が下方へ移動駆動されると、カム機構7により、バネ部材35の駆動力が倍力されてクランプロッド3の基端部分に伝達され、クランプロッド3が正面視にて時計回り方向へ回動駆動される。こうして、図4に示すように、バネ部材35の駆動力でクランプロッド3の係合部25がクランプ方向へ駆動され、係合部25がワークWの穴部Waの内周壁部Wbに押圧されて密着状に係合して、ワークWをワーク固定台Tに固定することができる。
ワークWをワーク固定台Tから固定解除する場合には、ピストン駆動機構6の油圧作動室36に油圧が供給されて、前記のように、ピストン部材4が上方のクランプ動作解除位置へ移動駆動され、クランプロッド3が鉛直姿勢側へ回動され、係合部15がクランプ解除方向へ移動して、ワークWをワーク固定台Tから固定解除できる。
また、ワークWの側壁部Wcを用いてワークWをワーク固定台Tに固定する場合には、クランプロッド3を鉛直姿勢にした状態で、図5に示すように、ワークWの側壁部Wcに係合部25が左方から近接した状態となるように、ワークWをセットし、その後、前記同様、油圧作動室36から油圧を排除し、ワークWをワーク固定台Tから固定解除する場合には、油圧作動室36に油圧を供給する。
以上説明したように、このクランプ装置1によれば、ピストン駆動機構6によりピストン部材4を下方へ駆動し、カム機構7により、ピストン駆動機構6の駆動力でクランプロッド3の係合部25をクランプ方向へ駆動することにより、その係合部25をワークWの穴部Waの内周壁部Wb又は側壁部Wcに確実に係合させ、ワークWをワーク固定台Tに簡単に且つ確実に固定することができる。
また、ワークWをワーク固定台Tに固定するために、油圧供給装置で油圧シリンダに油圧を供給し続ける必要がないので、ワーク固定台TにワークWを固定した状態で、ワーク固定台Tと共にワークWを搬送することができる。つまり、ワーク固定台TとワークWの搬送負荷を軽減でき、ワーク固定台T毎に油圧供給装置を設けなくてもよいので設備コストも低減できる。
しかも、クランプ装置1は、クランプ本体2、クランプロッド3、ピストン部材4、ロッド支持部5、ピストン駆動機構6、カム機構7、エアブロー機構8、ロッド復帰機構9を有する、比較的簡単な構成となり部品点数も低減できるため、小型化することもでき、製作コストを低減することができる。
更に、クランプロッド3の係合部25をワークWの穴部Waの内周壁部Wbと側壁部Wcの何れにでも係合して、ワークWをワーク固定台Tに固定できるため、クランプ装置1のクランプ用途が増えて汎用性に優れたものになる。
また、カム機構7は、クランプロッド3の基端部分に回転自在に装着された球体40と、この球体40が接触するようにピストン部材4に形成された傾斜部41とを有するものであるので、バネ部材35の駆動力を倍力して、クランプロッド3の係合部25をクランプ方向へ駆動する駆動力に確実に変換でき、係合部25をクランプ方向へ円滑に駆動して、ワークWの穴部Waの内周壁部Wb又は側壁Wcに確実に係合させることができる。この倍力機構であるカム機構7により、バネ部材35が多少へたったとしても、係合部25をワークWの穴部Waの内周壁部Wb又は側壁Wcに確実に係合させることができる。
ピストン部材4をクランプ動作解除位置へ移動させる場合に、クランプロッド3をクランプ解除位置へ復帰させるロッド復帰機構9を設けたので、ピストン部材4をクランプ動作位置へ移動駆動することにより、ロッド復帰機構9によりクランプロッド3をクランプ解除位置へ確実に復帰させることができる。
そのロッド復帰機構9は、クランプロッド3に設けられた被ガイド部27と、ピストン部材4に設けられ被ガイド部27をガイドしてクランプロッド3をクランプ解除位置へ切り換えるガイド部31とを有するので、ピストン部材4がクランプ動作解除位置へ移動するのに連動して、クランプロッド3をクランプ解除位置へ確実に切り換えることができる。
クランプロッド3の係合部25は、複数の環状エッジ部26を有するので、係合部25がワークWの穴部Waの内周壁部Wb又は側壁Wcに確実に係合して、ワークWをワーク固定台Tに確実に固定することができる。
クランプ本体2においてロッド挿通孔12の先端部分に、クランプ本体2とクランプロッド3との間をシールする環状シール部材14を装着したので、ロッド挿通孔12にワークWの切屑やゴミや埃が入らないように防止することができる。更に、環状シール部材14により、クランプロッド3を鉛直姿勢に復帰させるのを補助でき、これら両機能を備えた環状シール部材14を設けたことで、クランプ装置1を確実に作動させると共に構造を一層簡単化することができる。
クランプ本体2とクランプロッド3の間のエア通路47を通って、ロッド挿通孔12の上端側へエアを噴射させるエアブロー機構8を設けたので、ワークWをワーク固定台Tに固定する際に、ワークWの穴部Waの内周壁部Wb又は側壁部Wcに付着した切屑やゴミや埃にエアを噴射させて除去し、それらがロッド挿通孔12に入らないように極力防止し、係合部25をワークWの穴部Waの内周壁部Wb又は側壁部Wcに確実に密着させて係合させることができる。
ここで、従来、ロボットによりワークを交換する場合、自動ワーク搬送ラインにおいてはワークを搬送する場合、ワーク形状に合わせてワーククランプ用ハンドリング治具を製作する必要があり、不合理な面が多大にあったが、本発明のクランプ装置1を適用することにより、ワーク形状が変わっても、ワークに穴さえ空いていれば、容易にハンドリング治具を共通化することが可能となる。
尚、クランプ時にはセルフロック作用が働くため、例えばワークWに切削加工を施す際に、クランプロッド3にクランプ解除方向の力が働いても、クランプロッド3がクランプ解除位置に移動してクランプ解除されることはない。
この第1実施形態のクランプ装置1は、図6のクランプ装置1Aのように変更することができる。クランプ装置1Aは、球体40Aを有するカム機構7Aを、ロッド挿通孔12の軸心に対して前記カム機構7と反対側に設けたものである。それ故、バネ部材35によりピストン部材4が下方のクランプ動作位置へ移動駆動されると、カム機構7Aにより、バネ部材35の駆動力でクランプロッド3の係合部25が略左方(クランプ方向)へ駆動される。このクランプ装置1Aのその他の基本的な構成は、前記クランプ装置1と同じである。
尚、カム機構7,7Aにおいて、傾斜部41を、球体40が線接触状に係合する断面円弧状の底面を有するテーパ溝に形成してもよい。また、球体40,40Aの代わりに、前後方向向きローラをクランプロッド3に回転自在に装着してもよい。この場合、ピストン部材4に形成される傾斜部については、ローラが接触可能な平滑な傾斜面に形成することになる。
[2]第2実施形態(図7〜図9参照)
図7〜図9に示すように、クランプ装置1Bは、クランプ本体2B、クランプロッド3B、ピストン部材4B、ロッド支持部5Bと、ピストン駆動機構6B、カム機構7B、エアブロー機構8B、ロッド復帰機構9Bを備えている。これら部材及び機構2B〜9Bの基本的な構成・機能は、第1実施形態のクランプ装置1の部材及び機構2〜9と同様であり、以下、前記部材及び機構2〜9と基本的に同じものについては、簡単に説明する。
クランプ本体2Bはヘッド部50と筒状部51とを有し、ワーク固定台Tのクランプ装着穴Taに筒状部51が内嵌され、ヘッド部50が4本のボルト1bでワーク固定台Tに締結されている。ヘッド部50には、ロッド挿通孔52、シール取付穴53、バネ装着穴59、エア通路86が形成されている。シール取付穴53に環状シール部材54が装着され、バネ装着穴59にバネ部材75(付勢手段)が装着され、ヘッド部50のロッド挿通孔52の左内壁部に、カム機構7Bの前後方向向きのローラ80が回転自在に装着され、ヘッド部50のロッド挿通孔52の右内壁部に、ロッド復帰機構9Bのガイド部としての球体91が回転自在に装着され、また、ヘッド部50にはシール部材60も装着されている。筒状部51にピストン収容穴55が形成され、この筒状部51にはストップリング56とシール部材57も装着されている。
クランプロッド3Bは、上端部分の係合部65がクランプ本体2Bの上側へ突出し、長さ方向途中部がロッド挿通孔52を挿通し、下端部がピストン部材4Bの内側に収容され、クランプロッド3Bは、ワーク固定台T、クランプ本体2Bに立設された状態となっている。クランプロッド3Bのうちロッド挿通孔52を挿通する部分の左部に、カム機構7Bの傾斜部81が形成され、ロッド挿通孔52の同部分の右部に、ロッド保持機構9Bの被ガイド部としてのテーパ部90が形成されている。係合部65は、前記係合部25のように、複数の環状エッジ部を有するものにしてもよい。
ピストン部材4Bには、上側から第1凹部70が形成され、この第1凹部70から下側へ凹む第2凹部71が形成されている。第1凹部70には、ロッド支持部5Bのスライド部材72が装着され、第2凹部71には、スライド部材72に挿通状に固定されたクランプロッド3Bの下端が臨んでいる。ピストン部材4Bには、ピストン部材4Bと筒状部51ピストン部材4Bとの間をシールするシール部材72が装着されている。
ピストン部材4Bの上側には上壁部材73が設けられ、この上壁部材73がクランプ本体50のロッド挿通孔52を形成する環状壁部に下側から当接した状態で、ピストン部材4Bの上方への移動が規制され、ピストン部材4Bがクランプ動作解除位置に位置する。
ロッド支持部5Bは、クランプロッド3Bの基端部(下端部)をピストン部材4Bにクランプロッド3Bの長さ方向と直交する左右方向へスライド自在に支持する。具体的な構成は、クランプロッド3Bの下端部の小径部がスライド部材72に挿通されて固定され、このスライド部材72が第1凹部70に装着され、この状態で、ピストン部材4Bの上側に上壁部材73が固定されて、スライド部材72が左右方向へスライド自在に支持されている。上壁部材73には挿通穴73aが形成され、この挿通穴73aにクランプロッド3Bが挿通している。この挿通穴73aは、クランプロッド3Bの左右方向への移動を許容する径に形成されている。
ピストン駆動機構6Bは、クランプ本体2Bに対してピストン部材4Bを下方のクランプ動作位置へ弾性付勢する圧縮コイルバネからなるバネ部材75と、ピストン部材4Bを上方のクランプ動作解除位置へ駆動する油圧作動室76を有する。クランプ固定台Tには、油圧作動室76に接続される油圧通路77が形成されている。
カム機構7Bは、クランプ本体2Bのロッド挿通孔52の左側の内壁部に回転自在に装着された前後方向向きのローラ80と、このローラ80が接触するようにクランプロッド3Bに形成された傾斜部81とを有する。傾斜部81は下側程中心側に接近するように傾斜する切欠部に形成されている。
ピストン部材4Bがバネ部材75により下方へ駆動されると、そのピストン部材4Bと一体的にクランプロッド3Bが下方へ移動し、その際、ローラ80によりクランプロッド3Bの傾斜部81が右方へ押され、クランプロッド3Bの係合部65がクランプ方向(右方)へ駆動される。ここで、ピストン部材4Bを下方へ駆動するバネ部材75の駆動力は、カム機構7Bによって数倍に倍力されてクランプロッド3Bに伝達される。つまり、カム機構7Bは、バネ部材75による付勢力を増力してクランプロッド3BによりワークWをクランプするクランプ力を発生させる増力機構である。
エアブロー機構8Bは、ワーク固定台Tに形成されたエア通路85、クランプ本体2に形成されたエア通路86、上壁部材73の上面部に径方向に形成され複数の溝73b、ロッド挿通孔52においてクランプ本体2Bとクランプロッド3Bの間に形成されたエア通路87を有する。エア供給装置によりエア通路85に加圧エアが供給されると、エアがエア通路85,86、バネ装着穴59、エア通路87を通って、ロッド挿通孔52の上端側へ噴射され、上壁部材73がロッド挿通孔52を形成する環状壁部に下側から当接した状態でも、上壁部材73の溝73bを通ってエアが通過するためロッド挿通孔52の上端側へ噴射される。
ロッド復帰機構9Bは、クランプロッド3Bの長さ方向中央部分に形成された被ガイド部としてのテーパ部90と、クランプ本体2Bのヘッド部50のロッド挿通孔52の右内壁部に装着されテーパ部90をガイドしてクランプロッド3Bをクランプ解除位置へ切り換えるガイド部としての球体91とを有する。
次に、クランプ装置1Bの作用・効果について説明する。
図9に示すように、油圧作動室76に油圧が供給されていない状態では、バネ部材75により下方へ弾性付勢されたピストン部材4Bはクランプ動作位置に位置し、クランプロッド3は右方へ移動した状態になっている。
ワークWをクランプ固定台Tに固定する場合には、先ず、ピストン駆動機構6Bの油圧作動室76に油圧が供給され、ピストン部材4Bがバネ部材75のバネ力に抗して上方へ駆動される。ピストン部材4Bが上方へ移動すると、クランプロッド3Bは左方へ移動可能となり、ロッド復帰機構9Bおいて、テーパ部90が球体91によりガイドされて、クランプロッド3Bは左方へ押されて移動していく。このとき、カム機構7Bにおいて、ローラ80は傾斜部81を形成するために切り欠いた部分に入り込み、これらローラ80と傾斜部81が相互干渉することはなく、クランプロッド3Bの左方への移動が許容される。
ピストン部材4Bが上方へ駆動されてクランプ動作解除位置に達すると、ピストン部材4Bの軸心がロッド挿通孔52の軸心と一致してクランプ解除位置となり、この状態でクランプロッド3Bが保持される。この状態で、図7に示すように、ワークWの穴部Waにクランプロッド3の係合部65が挿入され、その穴部Waの内周壁部Wbに係合部65が近接した状態となるように、或いは、ワークWの側壁部Wcに係合部65が左方から近接した状態となるように、ワークWをセットする。
次に、油圧作動室76から油圧を排除すると、ピストン駆動機構6Bのバネ部材75により、ピストン部材4Bが下方へ移動駆動される。すると、カム機構7Bにより、バネ部材75の駆動力が倍力されてクランプロッド3Bに伝達され、クランプロッド3Bが右方へ移動駆動される。こうして、図8に示すように、バネ部材75の駆動力でクランプロッド3Bの係合部65がクランプ方向へ駆動され、係合部65がワークWの穴部Wa内周壁部Wb又は側壁部Wcに押圧されて密着状に係合して、ワークWをワーク固定台Tに固定することができる。
ワークWをワーク固定台Tから固定解除する場合には、ピストン駆動機構6Bの油圧作動室76に油圧が供給されて、前記のように、ピストン部材4Bが上方へ移動駆動され、クランプロッド3Bの係合部65がクランプ解除方向へ移動して、ワークWをワーク固定台Tから固定解除することができる。このクランプ装置1Bによれば、第1実施形態のクランプ装置1と略同様の効果を奏する。
尚、カム機構7Bにおいて、ローラ80の代わりに、球体をクランプ本体2Bに回転自在に装着してもよい。この場合、傾斜部81を、球体が線接触状に係合する断面円弧状の底面を有するテーパ溝に形成してもよい。
[3]第1,第2実施形態を部分的に変更した変更形態
(1)図10に示すように、クランプ装置1Bにおいて、ロッド復帰機構の被ガイド部としてのテーパ部、ガイド部としての球体を省略してもよい。この場合でも、シール取付穴53に装着された環状シール部材54の弾性力により、クランプロッド3Bをクランプ解除位置に復帰可能に構成できる。クランプ装置1,1Aにおいても、ロッド復帰機構の被ガイド部とガイド部を省略可能であり、上記同様に、クランプロッド3をクランプ解除位置に復帰させる機能は得られる。
(2)図11に示すように、クランプ装置1のカム機構7において、球体40の代わりに、その球体と同機能を有する従動子40aを、クランプロッド3の下端部において傾斜部41側へ張り出すように一体的に形成してもよい。
(3)クランプ装置1Bのカム機構7Bにおいても、ローラ80の代わりに、そのローラと同機能を有する従動子を、クランプ本体2Bにおいて傾斜部41側へ張り出すように一体的に形成してもよい。
(4)クランプ装置1Bのロッド復帰機構9Bにおいて、球体91の代わりに、その球体と同機能を有するガイド部を、クランプ本体2Bにおいて傾斜部41側へ張り出すように一体的に形成してもよい。
(5)クランプ装置1において、ロッド復帰機構9を省略し、クランプ装置1Bのロッド復帰機構9Bと同様のロッド復帰機構を設けてもよい。
(6)ロッド復帰機構においてはクランプロッドをクランプ解除位置へ単に弾性付勢するバネ部材を装着してもよい。この場合のバネ部材の付勢力は、クランプロッドのクランプ力よりもかなり小さな力に設定される。
(7)クランプロッドのサイズ、形状(例えば、クランプロッドの先端部分の形状)については適宜設定可能である。例えば、図12に示すように、クランプロッドの先端部分に、キャップ状の先端部材95を装着し、この先端部材95を止め輪96で抜け止めして設けてもよい。
(8)第2実施形態のクランプ装置1Bは、図13のように変更してもよい。ピストン部材4Bは、筒状の第1ピストン部97と、この第1ピストン部97に下側から螺合されて一体化された第2ピストン部98とからなる。第1ピストン部97にロッド挿通孔97aが形成され、このロッド挿通孔97aの下側において第1,第2ピストン部97,98に囲まれた部分にスライド穴97bが形成されている。このスライド穴97bに、クランプロッド3Bの基端部に装着或いは一体形成されたスライド部材72が左右方向へスライド自在に装着されて、ロッド支持部5Bを構成している。尚、その他、クランプロッド3Bの基端部を左右方向へスライド自在に支持するために、種々のピストン部材を適用可能である。
(9)ロッド支持部は、クランプロッドの基端部をピストン部材に回動自在に支持するようにしてもよい。
(10)ロッド支持部は、クランプロッドの長さ方向途中部をクランプ本体にロッド直交方向へスライド自在に支持するようにしてもよい。
(11)ピストン駆動機構は、クランプロッドの係合部がクランプ方向へ移動するようにピストン部材をクランプ動作位置へ駆動する油圧作動室と、クランプロッドの係合部がクランプ解除方向へ移動するようにクランプ本体に対してピストン部材をクランプ動作解除位置へ弾性付勢するバネ部材を有するものとしてもよい。
(12)ピストン駆動機構は、クランプロッドの係合部がクランプ方向へ移動するようにピストン部材をクランプ動作位置へ駆動する第1油圧作動室と、クランプロッドの係合部がクランプ解除方向へ移動するようにピストン部材をクランプ動作解除位置へ駆動する第2油圧作動室とを有するものとしてもよい。
(13)カム機構は、ピストン部材に回転自在に装着された球体又はローラと、この球体又はローラが接触するようにクランプロッドに形成された傾斜部とを有するものとしてもよい。
[4]第3実施形態
図14、図15に示すように、このクランプ装置1Cは、ベース部であるワーク固定台Tに固定されるクランプ本体100と、クランプ本体100に立設された状態で装着されたクランプロッド101であって先端部分にクランプ対象物であるワークWに形成された穴部Waの内周壁部又は側壁部に係合可能な係合部101aが形成されたクランプロッド101と、クランプロッド101の係合部101aがクランプロッド101の長さ方向と略直交する方向へ移動して、クランプロッド101をクランプ位置(図15参照)とクランプ解除位置(図14参照)とに亙って切り換え可能にクランプ本体100に支持するロッド支持部102と、クランプロッド101をクランプ位置とクランプ解除位置とに亙って移動駆動する駆動手段としての油圧シリンダ103と復帰バネ104とを備えている。
クランプ本体100はワーク固定台Tに固定された穴Tbに嵌合され、このクランプ本体100に形成された装着穴100aにクランプロッド101の大部分が収容され、クランプロッド101の係合部がクランプ本体100(ワーク固定台T)の上側へ突出している。ロッド支持部102は、クランプロッド101の長さ方向途中部をクランプ本体100に回動自在に支持する。
油圧シリンダ103は、クランプロッド101の基端部を押動可能な位置に配設され、クランプロッド101の基端部を押動することで、クランプロッド101がクランプ位置に回動駆動され、係合部101aが穴部Waの内周壁部に係合する。油圧シリンダ103による駆動力が解除されると、復帰バネ104により、クランプロッド101がクランプ位置に回動駆動され復帰する。尚、クランプ本体100を省略し、ワーク固定台Tにクランプロッド101を装着して回動自在に支持するようにしてもよい。また、クランプロッド101をバネ部材によりクランプ位置へ回動付勢し、油圧シリンダ等のアクチュエータによりクランプ解除位置へ駆動するようにしてもよい。
ここで、このクランプ装置1Cを用いて、ワークWをワーク固定台Tに固定するクランプ方法について説明する。
ワークWには1又は複数の穴部Waが設けられ、これら複数の穴部Waのうちの1又は複数の穴部Waに対応させて、ワーク固定台Tには、1又は複数のガイドロッドTcと1又は複数のクランプ装置1Cが設けられ、1又は複数のクランプロッド101が可動に設けられている。1又は複数のガイドロッドTcはワーク固定台Tに固設されている。
ワーク固定台TにワークWを固定する場合、先ず、図14に示すように、ワークWの穴部WaにガイドロッドTcを挿入すると共に、ワークWの他の穴部Waにクランプロッド101を挿入し、その後、クランプロッド101をその長さ方向と略直交する方向へ油圧シリンダ103により駆動する。
すると、図15に示すように、クランプロッド101の先端部分の係合部101aが穴部Waの内周壁部に係合して、ワークWがガイドロッドTcで位置決めされてワーク固定台Tに固定される。ここで、複数のクランプ装置1Cを設けた場合、複数のクランプロッド101を同一方向へ移動駆動することにより、ワークWがガイドロッドTcで確実に位置決めされワーク固定台Tに固定される。
このクランプ方法によれば、ワークWをワーク固定台Tに確実に位置決めして固定でき、また、ワークWを上から押え付けてクランプしないので、クランプによるワークWの歪みが非常に小さくなり、そのワークWに非常に高精度の面加工を施すことが可能になる。
ワークWの穴部Waにクランプロッド101を挿入してワークWをワーク固定台Tに固定するため、クランプロッド101等がワークWの表面側へ露出しない。従って、加工装置のツールがクランプロッド101等と干渉することなく、ワークWの表面の略全部に加工を施すことが可能になる。
また、加工装置のツールがクランプロッド101等と干渉しないため、その干渉を避ける為の余分なツールの移動を無くし、ワークWのエアーカット時間等の加工時間を短縮することが可能になる。ワーク固定台Tに、その面積と略同じ大きさのワークWを固定することが可能になる。尚、このクランプ装置1Cの代わりに、前記クランプ装置1,1A,1Bを適用して、前記クランプ方法を達成でき、上記と同様の効果が得られる。
[5]第4実施形態(図16〜図18参照)
図16〜図18に示すように、このクランプ装置1Dは、ワークWを載置又は保持するベース部であるワーク固定台TにワークWを固定するクランプ装置であり、ワーク固定台Tに連結されるクランプ本体110と、クランプ本体110に立設されたクランプロッド111と、クランプロッド111をワーク固定台Tに対して移動させ、移動後の位置に保持するクランプロッド駆動機構112とを備え、ワークWに設けられた開口空間の内壁又は外壁にクランプロッド111の少なくとも一部を当接させるように構成したものである。
クランプ本体110は、ワーク固定台Tに回動自在に支持された支軸113と、この支軸113が中心部に内嵌状に固定された大歯車114を有し、大歯車114にクランプロッド111が立設されている。
クランプロッド駆動機構112は、大歯車114を矢印aの方向へ回動付勢するクランプバネ115、支軸113が中心部に内嵌状に固定されたラチェット部材116、軸117aによりワーク固定台Tに回動可能に支持され且つラチェット部材116の歯に解除可能に係合してラチェット部材116(大歯車114)が矢印aの方向へ回動しないように規制する係合部材117、係合部材117をラチェット部材116の歯に係合する方向へ付勢するラチェットバネ118、大歯車114に噛合された小歯車119、小歯車119に操作軸120を介して固定されナットランナー等の外部操作装置により回動されるナット部材121等で構成されている。
ワーク固定台Tの所定位置にワークWをセットした状態で、何らかの操作機構により係合部材117をラチェットバネ118の付勢力に抗して回動させ、係合部材117をラチェット部材116の歯から係合解除させると、クランプバネ115により大歯車114が回動してクランプロッド111がワークWに当接するまで移動し、クランプバネ115の付勢力によりクランプロッド111がワークWに強力に係合して、ワークWがワーク固定台Tに固定される。
ナットランナーによりナット部材121を回動させて小歯車119を回動させ、大歯車114を矢印bの方向へ回動させると、クランプロッド111がワークWから離隔して、ワークWが固定解除され、ワークWの着脱が可能となる。
このとき、ラチェット部材116の歯に係合部材117が係合するため、ナットランナーによる固定解除操作をやめた場合でも、大歯車114が殆ど矢印aの方向へ回動することなくその位置にクランプロッド111が保持される。
尚、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を付加して実施することが可能である。
Claims (18)
- クランプ対象物の穴部の内周壁部又は側壁部に解除可能に係合してクランプ対象物をベース部に固定するクランプ装置において、
前記ベース部に固定されるクランプ本体であってロッド挿通孔とピストン収容穴とが連通状に形成されたクランプ本体と、
前記クランプ本体のロッド挿通孔を挿通して先端部分がクランプ本体から突出するクランプロッドであって、先端部分に前記内周壁部又は側壁部に係合可能な係合部が形成されたクランプロッドと、
前記クランプ本体のピストン収容穴に移動自在に装着されたピストン部材と、前記クランプロッドの係合部がクランプロッドの長さ方向と略直交する方向へ移動して、クランプロッドをクランプ位置とクランプ解除位置とに亙って切り換え可能にクランプ本体又はピストン部材に支持するロッド支持部と、
前記ピストン部材をクランプ動作位置とクランプ動作解除位置とに亙って移動駆動するピストン駆動手段と、
前記ピストン部材をクランプ動作位置へ駆動するピストン駆動手段の駆動力により、クランプロッドの係合部をクランプロッドの長さ方向と略直交するクランプ方向へ駆動するカム機構と、
を備えたことを特徴とするクランプ装置。 - 前記ピストン部材を前記クランプ動作解除位置へ移動させる場合に、クランプロッドを前記クランプ解除位置へ復帰させるロッド復帰機構を設けたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のクランプ装置。
- 前記ロッド支持部は、クランプロッドの長さ方向途中部をクランプ本体に回動自在に支持することを特徴とする請求の範囲第2項に記載のクランプ装置。
- 前記カム機構は、クランプロッドの基端部分に回転自在に装着された球体又はローラと、この球体又はローラが接触するようにピストン部材に形成された傾斜部とを有することを特徴とする請求の範囲第3項に記載のクランプ装置。
- 前記ロッド復帰機構は、クランプロッドに設けられた被ガイド部と、ピストン部材に設けられ前記被ガイド部をガイドしてクランプロッドをクランプ解除位置へ切り換えるガイド部とを有することを特徴とする請求の範囲第3項又は第4項に記載のクランプ装置。
- 前記ロッド支持部は、クランプロッドの基端部をピストン部材にクランプロッドの長さ方向と直交する方向へスライド自在に支持することを特徴とする請求の範囲第2項に記載のクランプ装置。
- 前記カム機構は、クランプ本体のロッド挿通孔の内壁部に回転自在に装着された球体又はローラと、この球体又はローラが接触するようにクランプロッドに形成された傾斜部とを有することを特徴とする請求の範囲第6項に記載のクランプ装置。
- 前記ロッド復帰機構は、クランプロッドに設けられた被ガイド部と、クランプ本体に設けられ前記被ガイド部をガイドしてクランプロッドをクランプ解除位置へ切り換えるガイド部とを有することを特徴とする請求の範囲第6項又は第7項に記載のクランプ装置。
- 前記ピストン駆動手段は、ピストン部材をクランプ動作位置へ弾性付勢するバネ部材を有することを特徴とする請求の範囲第1項〜第8項の何れかに記載のクランプ装置。
- 前記ピストン駆動手段は、ピストン部材をクランプ動作解除位置へ駆動する油圧作動室を有することを特徴とする請求の範囲第1項〜第9項の何れかに記載のクランプ装置。
- 前記クランプロッドの係合部は、複数の環状エッジ部を有することを特徴とする請求の範囲第1〜第10項の何れかに記載のクランプ装置。
- 前記クランプ本体においてロッド挿通孔の先端部分に、クランプ本体とクランプロッドとの間をシールする環状シール部材を装着したことを特徴とする請求の範囲第1項〜第11項の何れかに記載のクランプ装置。
- 前記クランプ本体とクランプロッドの間のエア通路を通って、ロッド挿通孔の先端側へエアを噴射させるエアブロー手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第1項〜第12項の何れかに記載のクランプ装置。
- クランプ対象物をベース部に載置した状態で固定するクランプ装置において、
前記ベース部又はベース部に連結されるクランプ本体に立設されるクランプロッドと、
前記クランプロッドをベース部に対して移動させ、移動後の位置に保持可能なクランプロッド駆動手段とを備え、
前記クランプ対象物に設けられた開口空間の内壁又は外壁にクランプロッドの少なくとも一部を当接させることを特徴とするクランプ装置。 - 前記クランプロッドが前記内壁又は外壁に当接するクランプ位置と前記内壁又は外壁から離間したクランプ解除位置とに亙って、クランプロッドを切り換え可能にベース部又はクランプ本体に支持するロッド支持部を設けたことを特徴とする請求の範囲第14項に記載のクランプ装置。
- 前記クランプロッド駆動手段は、クランプロッドをクランプ解除位置又はクランプ位置の方へ移動可能にするアクチュエータと、クランプロッドをクランプ位置又はクランプ解除位置の方へ付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求の範囲第14項又は第15項に記載のクランプ装置。
- 前記ベース部又はクランプ本体に、前記付勢手段による付勢力を増力してクランプロッドによりクランプ対象物をクランプするクランプ力を発生させる増力機構を設けたことを特徴とする請求の範囲第16項に記載のクランプ装置。
- クランプ対象物をベース部に固定するクランプ方法において、
前記クランプ対象物に複数の穴部を設け、これら複数の穴部のうちの1又は複数の穴部に対応させてベース部にガイドロッドを設けると共にクランプロッドを可動に設けておき、
前記クランプ対象物の穴部にガイドロッドを挿入すると共に、クランプ対象物の他の穴部にクランプロッドを挿入し、
前記クランプロッドをその長さ方向と略直交する方向へアクチュエータにより駆動し、このクランプロッドの先端部分を穴部の内周壁部に係合させて、クランプ対象物をガイドロッドで位置決めしてベース部に固定することを特徴とするクランプ方法。
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