(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸を介して装置本体に回転可能に支持されたカムと、連結アームを介して前記カムと連結するスライドバーと、前記スライドバーのストローク端付近で前記連結アームに当接するストッパとを有し、
前記カムの回転により前記スライドバーが、ワークに対して進退するようにストローク動作すると共に、そのストローク端付近で前記カムが前記スライドバーに圧接し、
前記ストッパの当接により前記連結アームを介して前記スライドバーを略圧接方向に付勢するようにしたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
前記カムはそのカム軸を介して偏心支持され、該カム軸の偏心量に応じて前記カムの前記スライドバーに対する圧接力を調整可能とし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】
前記スライドバーが直線的に動作するようにスライドガイドするガイド手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のクランプ装置。
【請求項４】
前記スライドバーの後退側ストローク端付近で該スライドバーの前端部が浮上するように付勢する弾機手段を有することを特徴とする請求項１又は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、機械加工工程等においてワークを固定（クランプ）し、あるいは各種の生産工程等において対象物を固定する場合等、ワークあるいは固定するためのクランプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のクランプ装置は種々開発されており、用途等に応じて様々な仕様のものが用いられている。一般に操作用のハンドルとリンクやカムを介してハンドル操作で作動するクランプ板とを備え、クランプ板によってワークを固定するようになっている。その場合、ワークに対するクランプ板の作用の仕方に応じて横押し型、下方圧型あるいは引張り型等に分類されることがある。
【０００３】
例えば従来技術の一例として特許文献１に開示されるトグルクランプでは、ハンドルレバーに窓孔を明け、基台ブラケットに一体に形成されたロックレバーホルダーに枢支した爪付きロックレバーをロック用ばねにより一方へ付勢し、クランプ時に爪付きロックレバーの爪が窓孔の端縁に弾性的に噛み合うようにしている。この例を始めとして極めて多様なクランプ装置が知られ、それぞれの特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０８５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術あるいは製品において、種々の問題等を有していた。即ち、使用回数を重ねると、装置構成部材を相互に結合するリベットの加締め部分が緩み、その結果有効に締付け力が効かなくなる場合がある。製品として均一な性能を確保するのが困難になり、品質不良等の原因になる。また、締付け力もしくは圧力を大きくしようとすると、ハンドル部の長さが長くなり、そのままでは製品が大型化せざるを得ない。
【０００６】
更に、大型化するとその分だけより大きな作動スペースが必要になり、クランプ装置自体ばかりでなく、周辺装置等との配置関係で制約を受ける等の問題がある。また、クランプ装置として精度が要求される場合、そのために別の保持部品等が必要になり、装置の複雑化を招来する等の問題がある。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑み、コンパクトで高い性能を有し、優れた使用性や耐久性を備えたクランプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるクランプ装置は、カム軸を介して装置本体に回転可能に支持されたカムと、連結アームを介して前記カムと連結するスライドバーと、前記スライドバーのストローク端付近で前記連結アームに当接するストッパとを有し、前記カムの回転により前記スライドバーが、ワークに対して進退するようにストローク動作すると共に、そのストローク端付近で前記カムが前記スライドバーに圧接し、前記ストッパの当接により前記連結アームを介して前記スライドバーを略圧接方向に付勢するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明によるクランプ装置において、前記カムはそのカム軸を介して偏心支持され、該カム軸の偏心量に応じて前記カムの前記スライドバーに対する圧接力を調整可能としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によるクランプ装置において、前記スライドバーが直線的に動作するようにスライドガイドするガイド手段を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるクランプ装置において、前記スライドバーの後退側ストローク端付近で該スライドバーの前端部が浮上するように付勢する弾機手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スライドバーによりワークを的確にクランプし、そのクランプ状態に安定保持することができる。その場合、カム軸の偏心量の大小を適宜設定することで、カムのスライドバーに対する圧接力を調整することができ、即ちカム作用の効きの強弱を調整することができる。装置全体として極めてコンパクトに構成され、使用性に優れていると共に、高い耐久性を有している。
【００１４】
更に、カム軸及び連結ピンのそれぞれ軸心の配列状態を好適に設定することで、スライドバーを所謂二重ロック状態にすることができる。これにより、装置に対して外力等が作用した場合でもワークをより安定且つ確実にクランプ固定することができる。従って、装置の高い信頼性を保証することができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるクランプ装置の第１の実施形態の斜視図である。
【図２】本発明によるクランプ装置の第１の実施形態の斜視図である。
【図３】本発明によるクランプ装置の第１の実施形態の側面図である。
【図４】本発明によるクランプ装置の第１の実施形態の平面図である。
【図５】本発明によるクランプ装置の要部構成を示す斜視図である。
【図６】本発明によるクランプ装置における作用を示す側面図である。
【図７】本発明によるクランプ装置における二重ロック作用を示す側面図である。
【図８】本発明によるクランプ装置におけるその他の作用等を示す側面図である。
【図９】本発明によるクランプ装置の第２の実施形態の斜視図である。
【図１０】本発明によるクランプ装置の第２の実施形態の側面図である。
【図１１】本発明によるクランプ装置の第２の実施形態における作用を示すそれぞれ側面図である。
【図１２】本発明によるクランプ装置の第２の実施形態の変形例における構成例及び作用を示すそれぞれ側面図である。
【図１３】本発明によるクランプ装置の第３の実施形態の斜視図である。
【図１４】本発明によるクランプ装置の第３の実施形態の側面図である。
【図１５】本発明によるクランプ装置の第３の実施形態の背面図である。
【図１６】本発明によるクランプ装置の第３の実施形態における作用を示すそれぞれ側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき、本発明によるクランプ装置の好適な実施の形態を説明する。
図１及び図２は、この実施形態に係るクランプ装置１０の例を示している。本実施形態において、例えば各種の機械加工工程等においてワークＷをクランプして固定する際に使用するものとする。また、この例ではクランプ装置１０は特に横押し型とし、ワークＷを側方から押圧してクランプするものとする。なお、これは本発明装置の一例を示すものであり、後述するようにその他の変形例も可能である。
【００１７】
ワークＷは加工装置（図示せず）の所定位置にセットされ、その加工中、クランプ装置１０によって堅固且つ安定保持される。その際、クランプ装置１０はワークＷの比較的至近位置に配置され、加工装置のフレーム適所等に固定される。クランプ装置１０の基本構成において、装置本体１１にカム軸１３を介して回転可能に支持されたカム１２と、連結アーム１５を介してカム１２と連結するスライドバー１４とを有している。そして、カム１２の回転（図１及び図２、矢印Ａ）によりスライドバー１４が、ワークＷに対して進退（図１及び図２、矢印Ｂ）するようにストローク動作すると共に、そのストローク端付近でカム１２がスライドバー１４に圧接するようになっている。
【００１８】
クランプ装置１０の更に具体的構成において、装置本体１１のベース１６上において、互いに対向する一対のサイドガイド１７が立設し、サイドガイド１７相互間にはカム１２等を収容する比較的小幅の収容スペースが形成される（図４をも参照）。この収容スペースの底面は図３に示されるように、スライドバー１４がストローク動作する際に摺接するスライドガイド面１８として形成されている。なお、ベース１６には複数のボルト穴１６ａ（長穴であってよい）が穿設され、これらのボルト穴１６ａに挿通させたボルト（図示せず）により加工装置のフレーム等に締着固定される。
【００１９】
カム１２は円筒状外周面を有し、この外周面の一部にてスライドバー１４に圧接する。カム１２はカム軸１３のまわりに回転可能に支持されるが、カム軸１３はカム１２の円筒円周に対して偏心している。このようにカム軸１３が偏心していることで、カム１２の回転に伴い所定の回転位置でスライドバー１４と圧接し、またカム軸１３の偏心量等に応じてカム１２のスライドバー１４に対する圧接力を調整可能である。
【００２０】
この実施形態におけるクランプ装置１０は前述したように、ワークＷを側方から押圧する横押し型であり、図１等に示すようにカム１２の回転により装置本体１１から伸長したスライドバー１４がワークＷに押圧する。なお、スライドバー１４の先端にはパッド１９を付設し、このパッド１９が直接ワークＷに当接するようにするとよい。また、カム１２には適度な長さのハンドル２０が取り付けられており、ハンドル２０の操作によりカム１２を回転することができる。図１等にはクランプ時の状態が示されているが、アンクランプ時にはハンドル２０は図１の状態とは反対側へ回り込んでいる。
【００２１】
ここで、クランプ装置１０の要部構成を示す図５をも参照する。この実施形態ではスライドバー１４は矩形断面を有し、また、カム１２が圧接係合可能な平坦な係合面１４ａを有する。この係合面１４ａは、一段低く（薄く）形成された段部に設けられる。カム１２とスライドバー１４を連結する連結アーム１５は、それぞれに形成された溝部２１，２２内に収容される。連結アーム１５はその両端にて、連結ピン２３，２４を介してカム１２及びスライドバー１４にそれぞれピン結合する。
【００２２】
スライドバー１４は上述のように段状（この例では２段）に形成されるが、上段部及び下段部に摺接してそれらの部位をガイドするガイドピン２５，２６が設けられる。なお、上述した係合面１４ａは、下段部側に形成される。これらのガイドピン２５，２６により、スライドバー１４がストローク動作する際にガタつかないように（特に上下方向）スライドバー１４の動作をガイド規制する。また、スライドバー１４がストローク動作する際、そのストローク前端付近で連結アーム１５に当接するストッパ２７が設けられている。
【００２３】
上記構成において、ワークＷをクランプする際クランプ装置１０は先ず、アンクランプ状態にしておき、このときハンドル２０は図６に示すように本実施形態ではクランプ装置１０の左側に配置されているワークＷ側へ回り込んでいる（位置（ア））。また、このときスライドバー１４は装置本体１１内へ収縮し、即ちワークＷからは後退している。このアンクランプ状態からハンドル２０を図６において（ア）〜（ウ）のように時計方向に回動させることで、スライドバー１４は連結アーム１５を介して、最終的にワークＷ側へ伸長する。
【００２４】
この間の動作を更に具体的に説明すると、ハンドル２０の回動によるカム１２の回転に伴い、連結ピン２３は位置（ア）〜（ウ）のように略円弧運動する。この連結ピン２３の動作に伴い、連結アーム１５は連結ピン２３により付勢され、連結アーム１５が更にスライドバー１４を付勢する。この場合、スライドバー１４はガイドピン２５，２６により、ストローク動作方向にガイド規制されており、スライドバー１４自体はワークＷに対して前進しながら装置本体１１から伸長するように直線運動する。カム１２は前述ようにカム軸１３を介して偏心支持されおり、所定角度回転するとカム１２がスライドバー１４の係合面１４ａに圧接し始め、即ち両者の係合によりカム作用が効き始める。
【００２５】
この場合、カム１２とカム軸１３との偏心量の大小等との関係にもよるが、スライドバー１４の前進ストローク端付近でカム１２とスライドバー１４とが圧接係合し、これにより両者相互間をロック状態にすることができる。これにより、前進したスライドバー１４によるワークＷに対するクランプ固定を安定保持することができる。また、カム軸１３の偏心量の大小を適宜設定することで、カム１２のスライドバー１４の係合面１４ａに対する圧接力を調整することができ、即ちカム作用の効きの強弱を調整することができる。
【００２６】
ワークＷをクランプした際にはスライドバー１４は略前進ストローク端付近（図６の位置（ウ））に位置しており、上述のようにカム１２がスライドバー１４に圧接係合することで、図７に示したようにスライドバー１４に対して下方への押圧力Ｆ1が働く。このとき図７に示されるように連結アーム１５はストッパ２７に近接し、又は略当接状態となっている。カム１２を更に矢印Ｃ方向に回転させることで、カム軸１３及び連結ピン２３，２４のそれぞれ軸心Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3の配列状態を角度１８０°を乗り越して、図示のように１８０°以上の角度の配列状態にすることができる。
【００２７】
上記のようにカム軸１３及び連結ピン２３，２４を１８０°以上の配列状態にすることで、スライドバー１４に対して図７において外力Ｆ2が作用した場合、スライドバー１４を略圧接方向に更に付勢することが可能である。ワークＷをクランプしているスライドバー１４に対して、例えばワークＷ側からスライドバー１４を後退方向に押し返す外力Ｆ2（反力）が作用したとする。このとき、上述のようにカム軸１３及び連結ピン２３，２４の配列状態が１８０°以上に設定されていると共に、連結アーム１５はストッパ２７によって位置規制されている。そして、スライドバー１４は連結アーム１５を上方へ付勢すると同時に、連結アーム１５からその反力を受け、その結果、スライドバー１４に対して下方への押圧力Ｆ3が働く。この押圧力Ｆ3は、上述の押圧力Ｆ1と相俟ってカム１２及びスライドバー１４間のロック状態を強化するように働き、このような外力Ｆ2が作用した場合でもワークＷをより安定且つ確実にクランプ固定することができる。
【００２８】
ここで、カム１２、スライドバー１４及び連結アーム１５の相互関係について更に説明する。図８において、カム１２の直径Ｄ、軸心Ｏとし、カム軸１３の軸心Ｏ1は軸心Ｏに対して寸法Ｅ（以下、単に「Ｅ」とのみ記す）及びＦだけ偏心している。このように寸法設定したカム機構において、カム効き代αは、α＝Ｇ−Ｈで与えられる。この場合、Ｅ及びＦの比率を変えることで、カム効き代αを増減調整することができる。
【００２９】
また、直径Ｄ、連結ピン２３の位置を規定するＩ及びＪの比率を変えることで、スライドバー１４のストロークＳｔを自由に変更設定することができる。なお、このストロークＳｔは、Ｓｔ≒２（Ｉ−Ｅ）で与えられる。
更に、直径Ｄ自体を変えることで、それに伴い上記各寸法パラメータを変化させ、クランプ装置１０の大小サイズを変更することができる。
【００３０】
また、カム１２を回転させるとスライドバー１４がカム１２によって下方に押圧され、スライドバー１４は装置本体１１のスライドガイド面１８と接する。これにより常にカム１２を効かせる状態にすることができ、クランプ装置１０を適正且つ高精度に安定動作させることができる。なお、カム１２及びスライドバー１４相互間等のように互いに摺接し合う部材同士の磨耗を最小限に抑えるために、それらの部材に熱処理等を施し、あるいは硬度を有する材料を使用するとよい。
【００３１】
次に、本発明のクランプ装置の第２の実施形態を説明する。なお、上述の実施形態の場合と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いる。図９〜図１２は、第２の実施形態によるクランプ装置１０を示している。この例は所謂、下方圧型であり、ワークＷを上方から下方へ押圧してクランプするものとする。
ここで一般に、この下方圧型タイプの場合ワーククランプ時ワークから上方への反力が作用し、クランプバーやハンドル等を結合しているリベットに反力による負荷荷重が掛かる。そして、使用頻度が増すに従い、リベット部に緩みが発生し、ガタつき等が生じた場合そのままでは適正にクランプするのが困難になってしまう。
【００３２】
第２の実施形態のクランプ装置１０においてその基本構成は、上述した実施形態と同様である。なお、この例ではベース１６の一部を下方へ延出させ、この延出部１６ｃに設けたボルト穴１６ａにボルトを挿通させることで、クランプ装置１０を加工装置側に締着固定することができる。特に第２の実施形態において、スライドバー１４はワークＷに対して進退するストローク動作、即ち平行移動だけでなく上下運動を加えてスライド可能としている。具体的には図９及び図１０において、一方のガイドピン２５の位置を適度に上方にずらし、これによりスライドバー１４が後退した際（アンクランプ時）特に上下方向の自由度を拡大することができる。
【００３３】
この例では更に、ガイドピン２５の下方であって、スライドバー１４の下側に圧縮コイルスプリング２８でなる弾機手段を装着し、スライドバー１４を上方へ付勢するようにしている。また、装置本体１１のスライドガイド面１８において、スライドバー１４の後退ストローク側の端部に切欠き２９を設け、これによりスライドバー１４の先端側が上方へ傾斜するのを許容することができるようになっている。
【００３４】
第２の実施形態に係るクランプ装置１０において、ワークＷをクランプする際先ず、アンクランプ状態でハンドル２０を回動することで、図１０（ａ）のようにスラドバー１４はワークＷに対して前進する。このときスライドバー１４はその下側から圧縮コイルスプリング２８によって上方へ付勢され、先端側が一旦矢印のように持ち上がる。この場合、上述のようにスライドガイド面１８に切欠き２９を設けているので、スライドバー１４の先端側を無理なく上方へ移動させることができる。スライドバー１４はその後更に前進しつつ、カム１２によって下方に押圧され、最終的には図１０（ｂ）のようにワークＷを下方へ押圧してクランプすることができる。
【００３５】
第２の実施形態のクランプ装置１０によれば、スライドバー１４は単にワークＷ側へ前進するばかりでなく、クランプする際前進しながら下方へ押圧する作用を有している。この場合、上述のように前方へ押しながら一旦先端側が上方へ移動し、その後下方へと移動するためワークＷとの間でこじれやひっかかり等を発生することなく、即ち円滑にクランプ機能を発揮させることが可能になる。
【００３６】
ここで、第２の実施形態のクランプ装置１０において、スライドバー１４を上方へ付勢する弾機手段として、図１２に示すように板バネ３０をスライドバー１４の下側に装着する構成でもよい。板バネ３０は圧縮コイルスプリング２８の場合と実質的に同様に作用する。例えばクランプ状態からアンクランプ状態に移行する際、図１２（ａ）〜（ｃ）に示されるようにスライドバー１４がワークＷから後退する際、スライドバー１４の先端側が板バネ３０によって一旦上方へ押し上げられる。
【００３７】
更に、本発明のクランプ装置の第３の実施形態を説明する。なお、上述の実施形態の場合と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いる。図１３〜図１５は、第３の実施形態によるクランプ装置１０を示している。この例は所謂、引張り型であり、ワークＷを手前側へ引っ張ってクランプするものとする。第３の実施形態は、前述した第１の実施形態の場合のカム１２を反転して使用することで、引張り型に転換したものである。
【００３８】
クランプ装置１０の基本構成は実質的に第１の実施形態のものと同様であり、装置本体１１にカム軸１３を介して回転可能に支持されたカム１２と、連結アーム１５を介してカム１２と連結するスライドバー１４とを有している。ベース１６上に対向して立設された一対のサイドガイド１７を有し、スライドバー１４はスライドガイド面１８上をストローク動作する。スライドバー１４の先端にはフック１９′を付設し、このフック１９′がワークＷに引っ掛かるようにする。その他の構成についても第１の実施形態のものと同様である。
【００３９】
第３の実施形態のクランプ装置１０において、ワークＷをクランプする際クランプ装置１０は先ず、アンクランプ状態にしておき、このときハンドル２０は図１６（ａ）に示すようにワークＷとは反対側へ回り込んでいる。また、このときスライドバー１４は装置本体１１から伸長し、即ちワークＷ側へ接近している。このアンクランプ状態からハンドル２０を図１６（ａ）の矢印のように反時計方向に回動させることで、スライドバー１４は連結アーム１５を介して、ワークＷから後退する。図１４にも示すように最終的に所定ストロークＳｔ移動することで、ワークＷを所定荷重で引張り固定することができる。
【００４０】
なお、第３の実施形態の場合においてもワークＷのクランプ時、連結アーム１５をストッパ２７に対して更に上方へ付勢することで二重ロック状態とし、これによりワークＷをより安定且つ確実にクランプ固定することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  クランプ装置、１２  カム、１３  カム軸、１４  スライドバー、１５  連結アーム、１６  ベース、１７  サイドガイド、１８  スライドガイド面、２０  ハンドル、２１，２２  溝部、２３，２４  連結ピン、２５，２６  ガイドピン、Ｗ  ワーク。
【図１】
0005638304.tif 000002
【図２】
0005638304.tif 000003
【図３】
0005638304.tif 000004
【図４】
0005638304.tif 000005
【図５】
0005638304.tif 000006
【図６】
0005638304.tif 000007
【図７】
0005638304.tif 000008
【図８】
0005638304.tif 000009
【図９】
0005638304.tif 000010
【図１０】
0005638304.tif 000011
【図１１】
0005638304.tif 000012
【図１２】
0005638304.tif 000013
【図１３】
0005638304.tif 000014
【図１４】
0005638304.tif 000015
【図１５】
0005638304.tif 000016
【図１６】
0005638304.tif 000017