(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプアームを位置決めピン及びクランプ固定ヘッドと共に空気圧シリンダにより進退可能とし、クランプアームの先端部を位置決めピンと共にワークの孔に挿通させて、クランプアームを回動させることによりクランプアームとクランプ固定ヘッドとでワークをクランプするクランプ装置において、
中空のプランジャが、空気圧にて進退できるように前記空気圧シリンダに突出装着されているとともに、空気圧シリンダのヘッド側が閉じロッド側が開口した中空の補助ピストンが前記空気圧シリンダ内に摺動自在に嵌装され、またこの補助ピストン内には、そのロッド側開口からの空気圧を受けるクランプアーム作動用ピストンが摺動自在に嵌装され、このクランプアーム作動用ピストンのピストンロッドが、前記補助ピストンのロッド側開口を貫通して、前記プランジャに相対摺動自在に挿入され、該ピストンロッドの先端部に前記クランプアームが接続されているとともに、前記プランジャの先端に前記位置決めピン及びクランプ固定ヘッドが固定され、
空気圧シリンダ内にそのロッド側ポートから空気圧を供給したときは、補助ピストンがクランプアーム作動用ピストンを伴ってヘッド側へ摺動して、ピストンロッド及びプランジャが後退し、前記クランプアームが前記クランプ固定ヘッドに対してアンクランプ姿勢となる後退アンクランプ状態となり、
空気圧シリンダ内にそのヘッド側ポートから空気圧を供給したときは、補助ピストンがクランプアーム作動用ピストンを伴ってロッド側へ摺動してピストンロッド及びプランジャが進出し、クランプアームがクランプ固定ヘッドに対してアンクランプ姿勢となる進出アンクランプ状態となり、
空気圧シリンダ内にそのロッド側及びヘッド側の両ポートから空気圧を供給したときは、クランプアーム作動用ピストンが静止状態の補助ピストンに対してヘッド側へ摺動してピストンロッドが後退し、クランプアームがクランプ固定ヘッドに対してクランプ姿勢となる進出クランプ状態となるようにしたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
１個の切換弁が空気圧シリンダのヘッド側ポートとロッド側ポートに接続され、後退アンクランプ状態と進出アンクランプ状態と進出クランプ状態の３つの状態が１個の切換弁にて切り換え可能となっている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】
クランプアーム作動用ピストンと補助ピストンの閉じたヘッド側壁との間に、これら両者を互いに反発させる反発用スプリングが介在されてい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】
【０００１】
本発明は、板材等のワークを溶接等の加工をする際に、定位置に保持しておくためにクランプするクランプ装置に関する。特に、クランプアームを位置決めピン及びクランプ固定ヘッドと共に空気圧シリンダにより進退可能とし、クランプアームの先端部を位置決めピンと共にワークの孔に挿通させて、クランプアームを回動させることによりクランプアームとクランプ固定ヘッドとでワークをクランプするクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のクランプ装置は、図５に示すように、リフト用空気圧シリンダＡとクランプ用空気圧シリンダＢとを用意し、リフト用空気圧シリンダＡにて昇降される昇降台Ｃ上にクランプ用空気圧シリンダＢを設置し、またクランプ用空気圧シリンダＢ上に、クランプ固定ヘッドＤ及び位置決めピンＥを固定するとともに、クランプ用空気圧シリンダＢのピストンロッドＦの先端部にクランプアームＧを回動自在にピン連結し、リフト用空気圧シリンダＡとクランプ用空気圧シリンダＢに、リフト用切換弁Ｈとクランプ用切換弁Ｉをそれぞれ接続している。
【０００３】
このようなクランプ装置において、リフト用切換弁Ｈを切り換えてリフト用空気圧シリンダＡのピストンロッドＪを進出させることにより、クランプ用空気圧シリンダＢを上昇させると、これと一体にクランプ固定ヘッドＤ、位置決めピンＥ及びクランプアームＧが上昇して位置決めピンＥ及びクランプアームＧの先端部が板状のワーク（図示せず）の孔に挿通する。この状態で、クランプ用切換弁Ｉを切り換えてクランプ用空気圧シリンダＢのピストンロッドＦを進出させると、クランプアームＧが回動してクランプ固定ヘッドＤとでワークをクランプする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のクランプ装置では、リフト用とクランプ用の２台の空気圧シリンダＡ・Ｂ及び昇降台Ｃを必要とし、これらを積み重ねるように配置し、しかもこれら２台の空気圧シリンダＡ・Ｂをそれぞれの切換弁Ｈ・Ｉにて別々に切換制御しなければならないため、次のような問題があった。
【０００５】
(1)  コストが高く、大型で、重量も重い。
(2)  リフト用とクランプ用のそれぞれに空気圧配管及び切換弁を必要とするので、動作制御が複雑となり、耐久性にも問題がある。
(3)  クランプアームＧとクランプ固定ヘッドＤとによるクランプの近傍に、クランプ用空気圧シリンダＢが存在するため、干渉域が大きく、狭いところではクランプできず、設置上の問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、このような問題点を解決し、１台の空気圧シリンダにてリフト用とクランプ用の両方の空気圧シリンダを兼用できることにより、コストの低減・小型化・軽量化できるとともに、動作制御が簡単になり、耐久性も向上し、またワークをクランプするクランプ部位を空気圧シリンダから離れたところに設定できるとともに、小さくできることにより、狭いところでのクランプが可能なクランプ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、クランプアームを位置決めピン及びクランプ固定ヘッドと共に空気圧シリンダにより進退可能とし、クランプアームの先端部を位置決めピンと共にワークの孔に挿通させて、クランプアームを回動させることによりクランプアームとクランプ固定ヘッドとでワークをクランプするクランプ装置であって、次のような手段を採用したことを特徴とする。
【０００８】
中空のプランジャが、空気圧にて進退できるように空気圧シリンダに突出装着されているとともに、空気圧シリンダのヘッド側が閉じロッド側が開口した中空の補助ピストンが空気圧シリンダ内に摺動自在に嵌装され、またこの補助ピストン内には、そのロッド側開口からの空気圧を受けるクランプアーム作動用ピストンが摺動自在に嵌装され、このクランプアーム作動用ピストンのピストンロッドが、補助ピストンのロッド側開口を貫通して、プランジャに相対摺動自在に挿入され、該ピストンロッドの先端部にクランプアームが接続されているとともに、プランジャの先端に位置決めピン及びクランプ固定ヘッドが固定されている。
【０００９】
そして、次のような３つの状態に切り換えることができるようになっている。
空気圧シリンダ内にそのロッド側ポートから空気圧を供給したときは、補助ピストンがクランプアーム作動用ピストンを伴ってヘッド側へ摺動して、ピストンロッド及びプランジャが後退し、クランプアームがクランプ固定ヘッドに対してアンクランプ姿勢となる後退アンクランプ状態。
空気圧シリンダ内にそのヘッド側ポートから空気圧を供給したときは、補助ピストンがクランプアーム作動用ピストンを伴ってロッド側へ摺動してピストンロッド及びプランジャが進出し、クランプアームがクランプ固定ヘッドに対してアンクランプ姿勢となる進出アンクランプ状態。
空気圧シリンダ内にそのロッド側及びヘッド側の両ポートから空気圧を供給したときは、クランプアーム作動用ピストンが静止状態の補助ピストンに対してヘッド側へ摺動してピストンロッドが後退し、クランプアームがクランプ固定ヘッドに対してクランプ姿勢となる進出クランプ状態。
【００１０】
また、１個の切換弁が空気圧シリンダのヘッド側ポートとロッド側ポートに接続され、後退アンクランプ状態と進出アンクランプ状態と進出クランプ状態の３つの状態が１個の切換弁にて切り換え可能となっている。
さらに、クランプアーム作動用ピストンと補助ピストンの閉じたヘッド側壁との間には、これら両者を互いに反発させる反発用スプリングが介在されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
【００１２】
図１、図２、図３に、本発明によるクランプ装置の３つの状態をそれぞれ示す。このクランプ装置は、単一の空気圧シリンダ１がリフト用とクランプ用の両方の空気圧シリンダを兼用し、これを１個の３位置切換型の切換弁２にて切換作動させることにより、図１、図２、図３の３つの状態を切り換えることができるようになっている。
【００１３】
空気圧シリンダ１は、そのシリンダ本体３にロッド側ポート４とヘッド側ポート５との２個のポートを有することでは通常の空気圧シリンダと変わりはないが、ピストンロッド６を突設したクランプアーム作動用ピストン７の他に中空の補助ピストン８を備え、直接にはこの補助ピストン８をシリンダ本体３内に摺動自在に嵌装し、クランプアーム作動用ピストン７はこの補助ピストン８内に摺動自在に嵌装することによって、クランプアーム作動用ピストン７もシリンダ本体３に対して摺動自在としたものである。
【００１４】
すなわち、補助ピストン８は、空気圧シリンダ１のヘッド側が閉じ、ロッド側が開口した短い円筒形の中空体で、この補助ピストン８の開口部の内周縁に鍔８ａが形成されていることにより、クランプアーム作動用ピストン７は、補助ピストン８内で短い所定ストロークだけ摺動可能となっている。この補助ピストン８の閉じたヘッド側壁とクランプアーム作動用ピストン７との間には、両者を反発させるスプリング９が配置され、クランプアーム作動用ピストン７は、図１に示すように補助ピストン８に対して通常は鍔８ａに当接する位置に保持される。
【００１５】
クランプアーム作動用ピストン７には、ピストンロッド６とは反対側にガイドロッド１０が突設されている。このガイドロッド１０は、補助ピストン８とクランプアーム作動用ピストン７との相対摺動を安定にするために、補助ピストン８のヘッド側壁中央を摺動自在に貫通している。
【００１６】
また、シリンダ本体３には、円筒形のプランジャ１１がロッド側カバー１２に摺動自在に貫通させて装着され、ピストンロッド６は、このプランジャ１１中に摺動自在に挿入している。プランジャ１１の先端（外端）には、位置決めピン１３を突設したクランプ固定ヘッド１４が固定され、また基端（内端）の外周には受圧鍔部１１ａが設けられている。
【００１７】
ピストンロッド６の先端部には、クランプアーム１５がピン１６にて回動自在に連結されている。ピストンロッド６はプランジャ１１よりも短いため、ピストンロッド６の先端はプランジャ１１より突出することはないが、クランプアーム１５の先端のフック部１５ａはプランジャ１１より突出する。
【００１８】
クランプアーム１５の中途には、図４に示すように案内ピン１７が貫通固着され、この案内ピン１７の両端部がプランジャ１１の先端部の内周面に屈曲形成された案内溝１８に摺動自在に嵌合していることにより、プランジャ１１に対してピストンロッド６が進出・後退するとクランプアーム１５が回動し、そのフック部１５ａとクランプ固定ヘッド１４とによるクランプ又はその解除が行われる。
【００１９】
次に、このように構成された本クランプ装置の動作について説明する。
図１に示すように、切換弁２を同図において左側に切り換え、ロッド側ポート４に空気圧を供給する一方、ヘッド側ポート５を排気すると、クランプアーム作動用ピストン７とプランジャ１１の受圧鍔部１１ａと補助ピストン８に上側から空気圧が作用して、これらクランプアーム作動用ピストン７とプランジャ１１と補助ピストン８が同時に下降する。このときの下降は、プランジャ１１の先端のクランプ固定ヘッド１４が、空気圧シリンダ１のロッド側カバー１２上に固定されている固定台１９に当接するところまでである。このとき、位置決めピン１３及びクランプアーム１５は、ワーク（図示せず）の孔から離れたところまで後退し、またクランプアーム１５がクランプ固定ヘッド１４に対してアンクランプ姿勢となる後退（下降）アンクランプ状態となる。
【００２０】
次に、図２に示すように切換弁２を右側に切り換え、ヘッド側ポート５に空気圧を供給する一方、ロッド側ポート４を排気すると、補助ピストン８に下側から空気圧が作用して、補助ピストン８と共にクランプアーム作動用ピストン７及びプランジャ１１が同時に上昇する。このときの上昇は、プランジャ１１の受圧鍔部１１ａがロッド側カバー１２に当接するところまでである。このとき、位置決めピン１３及びクランプアーム１５のフック部１５ａは、ワークの孔に挿入するところまで進出するが、クランプアーム１５はクランプ固定ヘッド１４に対してアンクランプ姿勢のままの進出（上昇）アンクランプ状態となる。
【００２１】
次に、図３に示すように切換弁２を中央に切り換え、ヘッド側ポート５に加えてロッド側ポート４にも空気圧を供給すると、ロッド側ポート４から空気圧がクランプアーム作動用ピストン７に上側から作用し、このクランプアーム作動用ピストン７が、静止している補助ピストン８内でスプリング９に抗して下降するが、プランジャ１１は図２と同じ位置に保持される。これにより、クランプアーム１５が、静止しているクランプ固定ヘッド１４に向かって同図において時計方向に回動するので、クランプアーム１５のフック部１５ａとクランプ固定ヘッド１４とでワークがクランプされる。すなわち、クランプアーム１５がクランプ固定ヘッド１４に対してクランプ姿勢となる進出（上昇）クランプ状態となる。
【００２２】
この状態から切換弁２を右側に切り換えてロッド側ポート４を排気すると、クランプアーム作動用ピストン７が、静止している補助ピストン８内でスプリング９にて上昇されるので、図２の状態に戻る。そこで、次に切換弁２を左側に切り換え、ヘッド側ポート５に空気圧を供給する一方、ロッド側ポート４を排気すると、クランプアーム作動用ピストン７とプランジャ１１と補助ピストン８が同時に下降し、位置決めピン１３及びクランプアーム１５がワークの孔から抜け出して図１の後退（下降）アンクランプ状態となる。
【００２３】
上記の実施例では、本クランプ装置を縦向きにして位置決めピン１３、クランプ固定ヘッド１４及びクランプアーム１５を上下動させてワークをクランプする使用例を示したが、横向きに使用したり傾斜させて使用することも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
(1)  １台の空気圧シリンダにてリフト用とクランプ用の両方の空気圧シリンダを兼用できることにより、コストの低減・小型化・軽量化できる。
(2)  １台の空気圧シリンダの２つのポートを１つの切換弁で切り換えることにより、後退アンクランプ状態と進出アンクランプ状態と進出クランプ状態の３つの状態に切り換えることができるので、動作制御が簡単になり、耐久性も向上する。
(3)  クランプ固定ヘッドをプランジャの先端に設けたので、ワークをクランプするクランプ部位を空気圧シリンダから離れたところに設定できるとともに、小さくできるので、狭いところでのクランプが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例のクランプ装置の断面図で、後退アンクランプ状態を示す。
【図２】  同じく進出アンクランプ状態の断面図である。
【図３】  同じく進出クランプ状態の断面図である。
【図４】  クランプアームに対するピストンロッドとプランジャの関係を示す部分図である。
【図５】  従来例の側面図である。
【符号の説明】
１  空気圧シリンダ
２  切換弁
３  シリンダ本体
４  ロッド側ポート
５  ヘッド側ポート
６  ピストンロッド
７  クランプアーム作動用ピストン
８  補助ピストン
８ａ  鍔
９  スプリング
１０  ガイドロッド
１１  プランジャ
１１ａ  受圧鍔部
１２  ロッド側カバー
１３  位置決めピン
１４  クランプ固定ヘッド
１５  クランプアーム
１５ａ  フック部
１６  ピン
１７  案内ピン
１８  案内溝
１９  固定台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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