(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプ本体と、ワークの穴に下方から挿入されて穴の内周面に係合する拡径状態と係合しない縮径状態とに切替可能なグリップ部材と、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、このクランプロッドをクランプ本体に対して進退駆動するためのピストン部材を備えた駆動手段とを有するクランプ装置において、
前記駆動手段により前記クランプロッドを前記グリップ部材に対してクランプ方向である軸心方向下方へ相対移動させてグリップ部材を拡径させる際にグリップ部材を下方から支持するサポート機構を備え、
前記サポート機構は前記クランプロッドに可動に外嵌され且つ前記グリップ部材を支持するサポート部材と、このサポート部材を前記ピストン部材に対して軸心方向上方へ付勢する第１の圧縮スプリングとを備え、
前記第１の圧縮スプリングは、前記サポート機構のサポート部材と前記ピストン部材との間に圧縮状態に装着されたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記ピストン部材を軸心方向下方に駆動する第２の圧縮スプリングを備えたことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項３】
前記第１の圧縮スプリングの付勢力が前記第２の圧縮スプリングの付勢力よりも低く設定されたことを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの穴の内周面をグリップして固定するクランプ装置に関し、特にグリップ部材を支持するサポート機能を確保しながら、クランプ力を強化できるクランプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワークの上面や、ワークの外周部の上面を機械加工するような場合、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はできないため、上記のようなクランプ装置（所謂、ホールクランプ又はエクスパンション・クランプ）が採用される。このクランプ装置では、クランプ本体にクランプ対象のワークを着座させる着座面が形成され、ワーク投入時にワークを着座面に搭載して支持し、ワークの穴の内周面をグリップするグリップ部材と、このグリップ部材に挿入されたテーパ軸部を有するクランプロッドとをワークの穴に挿入し、クランプロッドをクランプ駆動手段の油圧力や圧縮スプリングの力で着座面側（クランプ方向）へ引き付けることで、テーパ軸部によりグリップ部材を拡径させて穴の内周面に係合させ、そのグリップ部材を更に着座面側へ引き付けることで、ワークを着座面に固定する。この種のクランプ装置が特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１のクランプ装置は、図２に示すように、クランプ本体２と、グリップ部材６と、クランプロッド１１と、グリップ部材６の下端を支持する支持部材２６と、この支持部材２６を下方から支持する皿バネ２５と、クランプロッド１１を昇降駆動する油圧シリンダ等を有する。皿バネ２５は、クランプ本体２と支持部材２６間に圧縮状態で装着されている。ワーク３のクランプの際、クランプロッド１１を下方へ駆動するとき、グリップ部材６が皿バネ２５で支持された状態で直径が拡大してワーク３の穴の内周面をグリップし、その後クランプロッド１１とグリップ部材６は皿バネ２５の付勢力に抗して一体的に僅少距離だけ下降しクランプ状態になる。ここで、皿バネ２５によるサポート力が不足すると、クランプ動作開始時にグリップ部材６が穴の内周面をグリップせずに下方へスリップするため、ある程度大きなサポート力を発生可能な皿バネ２５を採用する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ特許第４０２０９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のクランプ装置では、皿バネ２５や支持部材２６等からなるサポート機構が、アンクランプ状態及びクランプ状態の何れ場合であっても、皿バネ２５によるサポート力を発生してグリップ部材をクランプ方向と反対方向（アンクランプ方向）へ付勢するため、油圧シリンダからクランプロッド１１及びグリップ部材６に入力されるクランプ力が、皿バネ２５のサポート力の分だけ低下している。
それ故、クランプ機能の低下を補ってクランプ力を強化するためにクランプ駆動手段が大型化する虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、グリップ部材を支持するサポート力の反力をクランプロッドで受け止め可能なクランプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のクランプ装置は、クランプ本体と、ワークの穴に下方から挿入されて穴の内周面に係合する拡径状態と係合しない縮径状態とに切替可能なグリップ部材と、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、このクランプロッドをクランプ本体に対して進退駆動するためのピストン部材を備えた駆動手段とを有するクランプ装置において、前記駆動手段により前記クランプロッドを前記グリップ部材に対してクランプ方向である軸心方向下方へ相対移動させてグリップ部材を拡径させる際にグリップ部材を下方から支持するサポート機構を備え、前記サポート機構は前記クランプロッドに可動に外嵌され且つ前記グリップ部材を支持するサポート部材と、このサポート部材を前記ピストン部材に対して軸心方向上方へ付勢する第１の圧縮スプリングとを備え、前記第１の圧縮スプリングは、前記サポート機構のサポート部材と前記ピストン部材との間に圧縮状態に装着されたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記駆動手段は、前記ピストン部材を軸心方向下方に駆動する第２の圧縮スプリングを備えた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２の発明において、前記第１の圧縮スプリングの付勢力が前記第２の圧縮スプリングの付勢力よりも低く設定されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、
グリップ部材をクランプロッドを介して拡径させる際にグリップ部材をを下方から支持するサポート機構を備えているため、クランプ動作開始時にグリップ部材を確実に拡径させてワークの穴の内周面をグリップさせることができる。
第１の圧縮スプリングは、サポート機構のサポート部材とピストン部材との間に圧縮状態に装着されたため、第１の圧縮スプリングによりサポート部材に作用するサポート力の反力がピストン部材に作用するから、前記サポート力により駆動手段によるクランプ力の低下を防止できる。即ち、サポート力とその反力は、ピストン部材とクランプロッドに作用する内力であるから、駆動手段によるクランプ力が低下しない。
【００１０】
請求項２の発明によれば、駆動手段の第２の圧縮スプリングで付勢されるピストン部材によりグリップ部材をワークの穴にグリップさせてクランプ可能であるため、流体圧を用いることなくクランプ力を発生できるから、クランプ装置の使用上、種々の面で有利である。
請求項３の発明によれば、簡単な構成でグリップ機能とサポート機能とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係るクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図２】従来技術に係る流体圧駆動式クランプ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１に示すように、バネ式クランプ装置６（クランプ装置）は、クランプ本体６０と、グリップ部材６３と、クランプロッド６４と、グリップ部材６３を下方から支持するサポート機構６５と、クランプ用バネシリンダ６６（駆動手段）とを有する。クランプ本体６０は、上部本体６１とこの上部本体６１の下端部に係合された上端部を有する下部本体６２とで構成されている。上部本体６１は図示しない複数のボルトにより下部本体６２に固定されている。
【００１４】
上部本体６１は、フランジ部６１ａと、このフランジ部６１ａの中央部から立ち上がる本体筒部６１ｂとを有する。そして、上部本体６１のフランジ部６１ａがテーブル部材に上方から挿通させた複数のボルト（図示略）により固定されている。
下部本体６２は、その下端を閉じる閉鎖部材６２ａと、アンクランプ作動させるための流体圧を供給可能なアンクランプ流体圧室６２ｂとを備えている。
尚、本体筒部６１ｂの上端に、ワークＷを着座させる着座面を形成してもよい。
【００１５】
グリップ部材６３は、クランプ本体６０の本体筒部６１ｂの頂部の挿通穴を挿通して外部へ延びている。このグリップ部材６３は、周方向に４等分割した４つの分割グリップ体で直径を拡大・縮小可能に構成されている。グリップ部材６３の上半部には３段の歯を有するグリップ爪部６３ａが形成され、グリップ部材６３の下端部には基端鍔部６３ｂが形成されている。グリップ部材６３のグリップ爪部６３ａの内面には上方ほど大径化するテーパ面６３ｃが形成されている。
【００１６】
本体筒部６１ｂの頂部の挿通穴には、グリップ部材６３の外周側の隙間を塞ぐ弾力性のある合成樹脂材料製の環状のスクレーパ６７が装着され、このスクレーパ６７の下側においてグリップ部材６３には分割グリップ体を束ねる為のＯリング６８が装着されている。  グリップ部材６３の基端鍔部６３ｂは、本体筒部６１ｂの収容穴６９に径方向へ可動に収容され、また、サポート機構６５のサポート部材７０の上端板７２で下方から支持され、水平方向へ可動になっている。そのため、グリップ部材６３は、スクレーパ６７の弾性変形を介して本体筒部６１ｂに対して図２における水平方向へ可動になっているが、グリップ部材６３の軸心が本体筒部６１ｂの軸心に一致するようにスクレーパ６７によりセンタリングされる。
【００１７】
クランプロッド６４は、このグリップ部材６３を挿通する状態に配設され、クランプロッド６４はグリップ爪部６３ａの内側に係合されるテーパ軸部６４ａと、テーパ軸部６４ａの下端に連なるロッド部６４ｂと、このロッド部６４ｂの下部を含むＴ形係合部６４ｃを有する。
【００１８】
サポート機構６５は、グリップ部材６３を第１スプリング７３の弾性力で下方から支持することで、クランプ時にグリップ部材６３の直径の拡大を可能にするものである。
このサポート機構６５は、サポート部材７０と、圧力コイルスプリングからなる第１スプリング７３（第１の圧縮スプリング）とを備えている。
サポート部材７０は、筒部材７１と、この筒部材７１の下端部を支持する鍔付き筒部材７４と、この鍔付き筒部材７４の下端部の鍔部７４ａを下方から支持するバネ受け部材７５等を備えている。第１スプリング７３の上端部は、バネ受け部材７５の下端に上方向き付勢力を付加している。
【００１９】
鍔付き筒部材７４の下端部の鍔部７４ａは、上部本体６１と下部本体６２とで形成された円形の収容穴７６に上下方向へ少しの距離だけ移動可能に装着されている。バネ受け部材７５は、下部本体６２の上端部の挿通穴７７に摺動自在に挿通され、バネ受け部材７５の下端部の係止部７５ａが下部本体６２の係止穴７８の上端壁に非接触状に対面している。図１に示す状態において、サポート機構６５によりグリップ部材６３は上限位置を保持し、クランプロッド６４も上限位置を保持し、このバネ式クランプ装置６は、アンクランプ状態である。
【００２０】
クランプ用バネシリンダ６６は、クランプロッド６４を第２スプリング８０の弾性力で下方へクランプ駆動してグリップ部材６３の直径を拡大させ且つクランプ側へ駆動する。このクランプ用バネシリンダ６６は、下部本体６２に形成されたシリンダ穴８１及びこのシリンダ穴８１よりも僅かに大径に形成された基端シリンダ穴８１ａと、ピストン部材８２と、このピストン部材８２を下方へ付勢する第２スプリング８０（第２の圧縮スプリング）とを有する。
【００２１】
ピストン部材８２は、基端シリンダ穴８１ａに可動に装着されたピストン部８２ａと、このピストン部８２ａから上方へ延びるピストンロッド８２ｂとを有する。
ピストン部材８２の上端部分にはネジ軸８２ｄが形成され、このネジ軸８２ｄと協働してＴ形係合溝部８３ａを形成する筒部材８３がネジ軸８２ｄに螺合にて連結され、このＴ形係合溝部８３ａにクランプロッド６４のＴ形係合部６４ｃが横方向から挿入して係合されている。ピストン部材８２とクランプロッド６４は一体的に昇降可能である。
【００２２】
第１スプリング７３は、ピストン部８２ａとバネ受け部材７５（サポート部材７０）の間においてピストンロッド８２ｂに圧縮状態に外装され、ピストン部材８２に対してバネ受け部材７５を上方へ弾性付勢し、サポート部材７０を上方へ弾性付勢している。クランプ用の第２スプリング８０のバネ力は、サポート用の第１スプリング７３のバネ力よりも格段に強力である。第２スプリング８０は、本実施例では１本の圧縮状態のコイルスプリングで構成されているが、圧縮状態の複数のコイルスプリング又は複数の皿バネで構成してもよい。
【００２３】
次に、クランプ装置６の作用、効果について説明する。
テーブル部材の上にワークＷをセットして固定する際には、図１に示すように、流体圧をアンクランプ流体圧室６２ｂに供給することにより、ピストン部８２ａを介してクランプロッド６４を上方へ進出駆動させてクランプ装置６をアンクランプ状態に保持する。
【００２４】
次に、クランプ装置６のグリップ部材６３とクランプロッド６４の上端部をワークＷの穴Ｈに下方から挿入する。次に、アンクランプ流体圧室６２ｂに供給している流体圧を排出して、ピストン部８２ａを押動する力を解除し、ピストンロッド８２ｂの下降動作を許容する。
【００２５】
すると、クランプ装置６において、最初にサポート機構６５によりグリップ部材６３を支持した状態で、クランプロッド６４が第２スプリング８０の弾性力で小距離下降する際に、グリップ部材６３に対してクランプロッド６４が相対的にクランプ方向である軸心方向下方に移動するため、クランプロッド６４のテーパ軸部６４ａによりグリップ部材６３のグリップ爪部６３ａが直径拡大側へ拡径駆動されて、グリップ部材６３のグリップ爪部６３ａがワークＷの穴Ｈの内周面に食いつき、それに引き続いてグリップ部材６３とクランプロッド６４が第２スプリング８０の強い弾性力により微小距離下降駆動されて、ワークＷが着座状態にクランプされる。
【００２６】
このクランプ状態になるとき、第１スプリング７３は当初グリップ部材６３をサポートするように作動するが、グリップ部材６３の拡径後には、第１スプリング７３の弾性力は、ピストン部材８２に対して内力となるため、サポート機構６５の第１スプリング７３の弾性力でクランプ力を低下させることがなく、第２スプリング８０の弾性力を全てクランプ力として利用することができる。
【００２７】
このクランプ装置６は、次の効果を奏する。
グリップ部材６３をクランプロッド６４を介して拡径させる際にグリップ部材６３を支持するサポート機構６５を備えているため、クランプ動作開始時にグリップ部材６３を確実に拡径させてワークＷの穴Ｈの内周面をグリップさせることができる。
第１スプリング７３は、サポート機構６５のサポート部材７０とピストン部材８２との間に圧縮状態に装着されたため、第１スプリング７３によりサポート部材７０に作用するサポート力の反力がピストン部材８２に作用するから、前記サポート力により第２スプリング８０によるクランプ力の低下を防止できる。即ち、サポート力とその反力は、ピストン部材８２とクランプロッド８４に作用する内力であるから、第２スプリング８０によるクランプ力が低下しない。
【００２８】
クランプ用バネシリンダ６６は、クランプロッド６４をクランプ方向に駆動する第２スプリング８０を備えている。
これにより、第２スプリング８０で付勢されるクランプロッド６４によりグリップ部材６３をワークＷの穴Ｈにグリップさせてクランプ可能であるため、流体圧を用いることなくクランプ力を発生できるから、クランプ装置６の使用上、種々の面で有利である。
第１スプリング７３の付勢力が第２スプリング８０の付勢力よりも低く設定されているため、簡単な構成でグリップ機能とサポート機能とを両立することができる。
【００２９】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
（１）前記クランプ装置６の数は、特に限定される訳ではなく、ワークの形状やサイズに応じて必要な数のクランプ装置を装備することができる。
（２）前記バネ式クランプ装置６は一例に過ぎない。ワークの穴以外の、ワークの側部やや上面を押圧してクランプする種々のバネ式クランプ装置も採用可能である。
フランジ部６１ａの中央部から立ち上がる本体筒部６１ｂを有する上部本体６１の例を説明したが、ワークに応じて本体筒部６１ｂを短縮化或いは省略しても良い。
【００３０】
（３）第２スプリング８０を省略してピストン部８２ａの上側にクランプ流体圧室を設け、このクランプ流体圧室に供給する流体圧によりクランプ作動させるような構成とすることも可能である。
（４）アンクランプ方法に関しては、メカ的にピストン部材を動かしても良く、種々の機構を採用することができる。
（５）その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で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る。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、ワークの穴に挿入したグリップ部材のグリップ爪部をクランプロッドで拡径させることにより穴の内周面にグリップさせてクランプするクランプ装置を提供する。
【符号の説明】
【００３２】
６              バネ式クランプ装置
６０            クランプ本体
６３            グリップ部材
６４            クランプロッド
６４ａ          テーパ軸部
６５            サポート機構
６６            クランプ用バネシリンダ
７０            サポート部材
７３            第１スプリング
８０            第２スプリング
８２            ピストン部材
Ｗ              ワーク
Ｈ              穴
【図１】
0005631454.tif 000002
【図２】
0005631454.tif 000003