(57)【要約】  ハウジング(２)のシリンダ孔(６)とクランプロッド(７)との間に環状ピストン(１３)を上下移動かつ回転可能に挿入する。その環状ピストン(１３)の外周部に、旋回溝(２３)と直進溝(２４)とを有するガイド溝(１８)を設ける。シリンダ孔(６)の内周壁に、ガイド溝(１８)に嵌合する係合ボール(１９)を設ける。クランプロッド(７)と環状ピストン(１３)との間に、これら両者が相対回転するのを防止すると共に上下方向へ相対移動するのを許容する伝動機構(２６)を設ける。クランプロッド(７)をリリース上昇位置からロック下降位置へ移動させるときには、環状ピストン(１３)が旋回溝(２３)及び係合ボール(１９)を介して回転しながら下降して、その環状ピストン(１３)が伝動機構(２６)を介してクランプロッド(７)を旋回させ、その後、環状ピストン(１３)がクランプロッド(７)を下降駆動する。
2010140554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング(２)のシリンダ孔(６)内に挿入したクランプロッド(７)がリリース上昇位置で旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成したクランプ装置であって、
上記シリンダ孔(６)と上記クランプロッド(７)との間に軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入された環状ピストン(１３)と、
上記の環状ピストン(１３)の外周部と上記シリンダ孔(６)の内周壁との一方に設けられたガイド溝(１８)であって、上向きに連ねて設けた旋回溝(２３)と直進溝(２４)とを有するガイド溝(１８)と、
同上の環状ピストン(１３)の外周部と同上シリンダ孔(６)の内周壁との他方に設けられて上記ガイド溝(１８)に嵌合する係合具(１９)と、
上記クランプロッド(７)と上記の環状ピストン(１３)との両者間に設けられて、これら両者が軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容する伝動機構(２６)と、
上記の環状ピストン(１３)を軸心方向へ移動させる駆動機構(Ａ)であって、その環状ピストン(１３)の上下両側のうちの少なくとも一側に形成されて圧力流体が給排される作動室(４０，４３)を有する駆動機構(Ａ)と、を備え
その駆動機構(Ａ)によって上記クランプロッド(７)を上記リリース上昇位置から上記ロック下降位置へ移動させるときには、上昇位置の上記の環状ピストン(１３)が上記の旋回溝(２３)及び係合具(１９)を介して旋回しながら下降して当該環状ピストン(１３)が上記の伝動機構(２６)を介して上記クランプロッド(７)を上記リリース上昇位置で旋回させ、その後、上記の環状ピストン(１３)が、上記クランプロッド(７)に設けた被駆動部(３３)を介して当該クランプロッド(７)を下降駆動する、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１のクランプ装置において、
前記ガイド溝(１８)を前記の環状ピストン(１３)の前記の外周部に設けると共に、前記の係合具(１９)を前記シリンダ孔(６)の前記の内周壁に設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項３】
請求項１又は２のクランプ装置において、
前記クランプロッド(７)を前記リリース上昇位置に押上げるバネ(３６)を備える、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項４】
請求項１又は２のクランプ装置において、
前記の環状ピストン(１３)の上側に前記の作動室(４０)を設け、前記ハウジング(２)の上端壁(３ａ)に封止された部分における上記クランプロッド(７)の直径(Ｄ１)を上記の環状ピストン(１３)に封止された部分における同上クランプロッド(７)の直径(Ｄ２)よりも大きい値に設定し、上記の作動室(４０)の圧力流体から上記クランプロッド(７)に作用する上下方向の差力によって当該クランプロッド(７)を前記リリース上昇位置に押上げる、ことを特徴とするクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランプロッドがリリース上昇位置で水平旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成したクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の水平旋回式のクランプ装置には、従来では、特許文献１(日本国・実公昭６０−１８２６７号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
シリンダチューブのシリンダ孔とピストンロッドとの間に環状のフリーピストンを挿入する。そのフリーピストンの周壁に設けた直進用ガイド溝に、フリーピストン回転防止用ピンの内端部を嵌合させると共に、その回転防止用ピンの外端部を上記シリンダチューブに固定する。また、上記ピストンロッドを挟んで上記の直進用ガイド溝と向い合うように、上記フリーピストンの周壁に回転用ガイド溝を形成する。その回転用ガイド溝に回転用ピンの外端部を嵌合させると共に、その回転用ピンの内端部を上記ピストンロッドに固定する。さらに、上記ピストンロッドの下端にピストン下降規制用ピンを固定する。そのピストン下降規制用ピンを、シリンダチューブの下部に固定したヘッドカバーの締付けストローク用カイド溝に対面可能に構成する。【０００３】
上記の従来技術によれば、上記ピストンロッド(及びクランパ)はリリース上昇位置からロック下降位置へ次の手順で切換えられる。
まず、上記ピストンロッドの下部に固定した上記ピストン下降規制用ピンの両端が上記ヘッドカバーの上部に受け止められた状態で、上記フリーピストンが前記の直進用ガイド溝に沿って真っ直ぐに下降する。これにより、そのフリーピストンに設けた前記の回転用ガイド溝が前記の回転用ピンを介して上記ピストンロッド(及びクランパ)を上記リリース上昇位置で水平旋回させる。次いで、上記ピストン下降規制用ピンの両端が前記の締付けストローク用ガイド溝に対面して位相が合致したときに、上記ピストンロッド(及びクランパ)が上記の締付けストローク用ガイド溝に沿ってロック下降位置へ直進駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭６０−１８２６７号公報(第２ａ図〜第２ｅ図、及び明細書の対応説明部分)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術は次の問題がある。
上記ピストンロッド(及びクランパ)が旋回するときには、上記フリーピストンからピストンロッドに作用する下降力により、前記ピストン下降規制用ピンの両端が上記ヘッドカバーの上部に常に受け止められている。このため、そのヘッドカバーの上部から上記ピストン下降規制用ピンの両端に大きな摩擦抵抗が作用して、上記ピストンロッドの旋回抵抗が大きい。
また、上記ピストンロッドの旋回の終期において、ピストン下降規制用ピンの両端と締付けストローク用ガイド溝との両者の位相が合致する直前では、そのピストン下降規制用ピンの両端が締付けストローク用ガイド溝の縁部に旋回しながら接近するので、その縁部の支圧面積が漸減していく。このため、上記の締付けストローク用ガイド溝の縁部は、面圧が極めて高くなって、塑性変形で崩壊するおそれがある。その結果、上記両者の位相が合致する前に上記ピストン下降規制用ピンが締付けストローク用ガイド溝に嵌合して、上記ピストンロッド(及びクランパ)が所定の旋回角度を旋回する前にロック駆動するおそれがある。
本発明の目的は、所定の旋回角度で円滑に水平旋回できるクランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図５に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
即ち、ハウジング２のシリンダ孔６内に挿入したクランプロッド７がリリース上昇位置で旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成する。
上記シリンダ孔６と上記クランプロッド７との間に、環状ピストン１３を、軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入する。上記の環状ピストン１３の外周部と上記シリンダ孔６の内周壁との一方に、上向きに連ねて設けた旋回溝２３と直進溝２４とを有するガイド溝１８を設ける。また、同上の環状ピストン１３の外周部と同上シリンダ孔６の内周壁との他方に、上記ガイド溝１８に嵌合する係合具１９を設ける。上記クランプロッド７と上記の環状ピストン１３との両者間に、これら両者が軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容する伝動機構２６を設ける。上記の環状ピストン１３を駆動機構Ａによって軸心方向へ移動させる。その駆動機構Ａは、上記の環状ピストン１３の上下両側のうちの少なくとも一側に形成されて圧力流体が給排される作動室４０，４３を有する。
その駆動機構Ａによって上記クランプロッド７を上記リリース上昇位置から上記ロック下降位置へ移動させるときには、上昇位置の上記の環状ピストン１３が上記旋回溝２３及び係合具１９を介して旋回しながら下降して当該環状ピストン１３が上記の伝動機構２６を介して上記クランプロッド７を上記リリース上昇位置で旋回させ、その後、上記の環状ピストン１３が、上記クランプロッド７に設けた被駆動部３３を介して当該クランプロッド７を下降駆動する。【０００７】
本発明は、例えば、次の作用効果を奏する。
上記クランプロッド(及びクランプアーム)をリリース上昇位置で旋回させるときに、前記の旋回溝と係合具を介して回転される環状ピストンが当該クランプロッドを旋回させるので、そのクランプロッドには下降力がほとんど作用しない。このため、本発明は、前記の従来技術とは異なり、上記クランプロッドの下部をハウジングに下端壁に受け止める必要がなくなる。その結果、上記ハウジングの下端壁からクランプロッドの下部に大きな摩擦抵抗が作用することがなくなり、上記クランプロッドの旋回抵抗が小さくなって、当該クランプロッドロッドが円滑に旋回する。【０００８】
しかも、本発明は、前記の従来技術とは異なり、ピストン下降規制用ピン及び締付けストローク用ガイド溝を設ける必要がないので、その締付けストローク用ガイド溝の縁部が塑性変形によって崩壊する弊害を解消できる。このため、上記クランプロッド(及びクランプアーム)は、所定の旋回角度を確実に旋回し、その後でロック下降されることになる。その結果、ワーク等の被固定物のクランプミスを確実に防止できる。【０００９】
さらに、本発明によれば、環状ピストンが軸心回りに回転することによって上記クランプロッドを旋回させる。このため、フリーピストンの直進移動をピストンロッドの旋回に変換する前記の従来技術とは異なり、クランプ装置の長期間の使用によって構成部品が経年変化した場合でも、上記クランプロッド(及びクランプアーム)を確実に旋回させることができる。その結果、クランプ装置の旋回動作とロック動作とを確実に区分けすることが可能である。【００１０】
本発明においては、前記ガイド溝１８を前記の環状ピストン１３の前記の外周部に設けると共に、前記の係合具１９を前記シリンダ孔６の前記の内周壁に設けることが好ましい。
この場合、上記ガイド溝を容易かつ精度良く加工できるので、高性能のクランプ装置を安価に製造できる。【００１１】
また、本発明においては、前記クランプロッド７を前記リリース上昇位置に押上げるバネ３６を備えることが好ましい。
この場合、上記バネが上記クランプロッドをリリース上昇位置に確実に保持できるので、そのクランプロッドを水平旋回させる高さの位置精度が向上する。【００１２】
さらに、本発明は、次の構成を加えることが好ましい。
前記の環状ピストン１３の上側に前記の作動室４０を設け、前記ハウジング２の上端壁３ａに封止された部分における上記クランプロッド７の直径Ｄ１を上記の環状ピストン１３に封止された部分における同上クランプロッド７の直径Ｄ２よりも大きい値に設定し、上記の作動室４０の圧力流体から上記クランプロッド７に作用する上下方向の差力によって当該クランプロッド７を前記リリース上昇位置に押上げるものである。
この場合、上記の上下方向の差力が上記クランプロッドをリリース上昇位置に確実に保持できるので、そのクランプロッドを水平旋回させる高さの位置精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示し、クランプ装置のリリース状態の立面視の断面図である。
【図２】上記クランプ装置の要部の横断面図である。
【図３】上記クランプ装置に設けた環状ピストンの外周部の展開図である。
【図４】上記クランプ装置の切換え途中の状態を示し、前記の図１に類似する図である。
【図５】上記クランプ装置のロック状態を示し、前記の図１に類似する図である。
【符号の説明】
【００１４】
２：ハウジング，３ａ：ハウジング２のハウジング本体３の上端壁，６：シリンダ孔，７：クランプロッド，１３：環状ピストン，１８：ガイド溝，１９：係合具(係合ボール)，２３：旋回溝，２４：直進溝，２６：伝動機構，３３：被駆動部(リング)，３６：バネ，４０，４３：作動室，Ａ：駆動機構，Ｄ１，Ｄ２：クランプロッド７の直径．
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１から図５によって説明する。まず、図１から図３によって本発明のクランプ装置の構造を説明する。
【００１６】
ハウジング２は、複数のボルト(図示せず)によってベース１に固定されるハウジング本体３と、そのハウジング本体３の下部に複数のボルト４によって固定される下端壁５とを備える。
上記ハウジング２のシリンダ孔６内にクランプロッド７が挿入される。そのクランプロッド７の上端部にクランプアーム８が着脱可能に固定される。また、上記クランプロッド７の上寄り部が上記ハウジング本体３の上端壁３ａに封止具９を介して保密状かつ緊密に嵌合される。さらに、上記クランプロッド７の途中高さ部に設けたフランジ１０が上スラストベアリング１１を介して上記の上端壁３ａの下面に回転自在に受け止め可能になっている。
【００１７】
上記シリンダ孔６は、上半部の小径孔６ａと下半部の大径孔６ｂとを備える。そのシリンダ孔６と上記クランプロッド７との間の環状空間に、環状ピストン１３が、外封止具１４及び内封止具１５を介して、軸心方向(ここでは上下方向)へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入される。
【００１８】
上記の環状ピストン１３の外周部には、３つのガイド溝１８が周方向へほぼ等間隔に形成される。また、上記の各ガイド溝１８に嵌合する係合ボール(係合具)１９が前記シリンダ孔６の小径孔６ａの内周壁に設けられる。各係合ボール１９は、上記の小径孔６ａの内周壁に形成した凹穴２０に支持されている。
上記ガイド溝１８は、主として図３の展開図に示すように、下部溝２２と旋回溝２３と直進溝２４とを上向きに連ねて形成されている。上記の旋回溝２３の傾斜角度は、１０度から３０度の範囲内であることが好ましく、ここでは約２０度に設定してある。
【００１９】
上記クランプロッド７と上記の環状ピストン１３との間に伝動機構２６が設けられる。その伝動機構２６は、上記クランプロッド７と環状ピストン１３とが軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容するために配置されており、この実施形態では次のように構成されている。
上記クランプロッド７の下寄り部の外周部に、上下方向へ延びる４つの伝動溝２７が周方向へほぼ等間隔に形成される。各伝動溝２７に嵌合される伝動ボール２８が前記の環状ピストン１３に設けられる。上記の伝動ボール２８は支持プレート２９と止め輪３０を介して上記の環状ピストン１３の凹部３１に支持されている。
【００２０】
また、上記クランプロッド７の下部には、被駆動部としてのリング３３が止め輪３４を介して支持される。
さらに、上記クランプロッド７の下部と前記の下端壁５との間に、そのクランプロッド７を前記リリース上昇位置に押上げるバネ３６が装着される。なお、そのバネ３６の下端と上記の下端壁５との間には下スラストベアリング３７が装着されている。
【００２１】
前記ハウジング本体３の上端壁３ａと上記の環状ピストン１３との間にロック作動室４０が形成され、そのロック作動室４０に圧油給排路４１を介してロックポート４２が連通される。また、前記の下端壁５と上記の環状ピストン１３との間にリリース作動室４３が形成され、そのリリース作動室４３に別の圧油給排路４４を介してリリースポート(図示せず)が連通される。
【００２２】
そして、上記クランプロッド７において、前記の封止具９によって前記の上端壁３ａに封止された部分の直径Ｄ１を、前記の内封止具１５によって上記の環状ピストン１３に封止された部分の直径Ｄ２よりも大きい値に設定している。これにより、上記クランプロッド７の上寄り部の受圧断面積が下寄り部の受圧断面積よりも大きい値になり、上記のロック作動室４０の圧油から作用する差力によって上記クランプロッド７が図１に示すリリース上昇位置に押上げられる。
即ち、この実施形態では、上記クランプロッド７に作用する上向きの差力と前記バネ３６の付勢力とによって、そのクランプロッド７を先端方向のリリース上昇位置に保持する機構が構成されている。
【００２３】
また、前記の環状ピストン１３の環状の受圧断面積は、それに作用する下向き力が、上記クランプロッド７に作用する上向きの差力と前記バネ３６の付勢力との合力よりも大きくなるように設定されている。
そして、上記ロック作動室４０とリリース作動室４３と上記の環状ピストン１３が、その環状ピストン１３を昇降させる駆動機構Ａを構成している。
【００２４】
上記構成のクランプ装置は次のように作動する。
図１のリリース状態では、ロック作動室４０の圧油が排出されると共にリリース作動室４３に圧油が供給されている。これにより、前記の環状ピストン１３が上昇される。また、前記クランプロッド７は、前記の直径Ｄ２に相当する受圧断面積に作用する上向き力と前記バネ３６の付勢力によって図１のリリース上昇位置に保持されている。
【００２５】
上記の図１のリリース状態から図５のロック状態に切り換えるときには、その図１のリリース状態において、上記リリース作動室４３の圧油が排出されると共に上記ロック作動室４０に圧油が供給される。
【００２６】
すると、図４に示すように、上記ロック作動室４０の圧力により、環状ピストン１３が前記の旋回溝２３に沿って平面視で時計回りの方向へ旋回しながら下降していく。これにより、前記バネ３６等の押上げ力によってリリース上昇位置に保持されたクランプロッド７(及びクランプアーム８)が前記の伝動ボール２８及び伝動溝２７を介して平面視で時計回りの方向へ水平旋回される。そして、上記の環状ピストン１３が旋回用ストロークＳ１下降したときに、上記クランプロッド７(及びクランプアーム８)がほぼ９０度旋回すると共に、上記の環状ピストン１３の下部に固定された前記の支持プレート２９が前記リング(被駆動部)３３に接当する。
【００２７】
引き続いて、図５に示すように、上記ロック作動室４０の圧力により、環状ピストン１３が前記の直進溝２４に沿って真っ直ぐに下降すると共に、その環状ピストン１３が上記リング３３を介して上記クランプロッド７を真っ直ぐに下降させていく。そして、上記クランプロッド７がロック用ストロークＳ２下降したときに、上記の環状ピストン１３の下面が前記の下端壁５の上面に受け止められる。
【００２８】
上記の図５のロック状態から図１のリリース状態へ切り換えるときには、その図５のロック状態において、ロック作動室４０の圧油を排出すると共にリリース作動室４３に圧油を供給すればよい。これにより、前記の手順とは逆の手順でクランプ装置が作動する。
即ち、まず、図４に示すように、上記の環状ピストン１３及びクランプロッド７がリリース作動室４３の油圧力によって真っ直ぐに上昇し、そのクランプロッド７の前記フランジ１０が上スラストベアリング１１を介して前記の上端壁３ａに回転自在に受け止められる。次いで、図１に示すように、回転しながら上昇する上記の環状ピストン１３がクランプロッド７を平面視で反時計回りの方向へ旋回させるのである。
【００２９】
上記の実施形態は次のように変更可能である。
前記クランプロッド７の旋回角度は、上記の実施形態では約９０度で例示したが、前記ガイド溝１８の旋回溝２３の傾斜方向の長さを変更する等により、所望の旋回角度に設定可能である。
前記クランプロッド７(及びクランプアーム８)の旋回方向は、上記ガイド溝１８が傾斜する方向を逆にすることにより、例示した旋回方向とは逆方向へ変更可能である。
【００３０】
上記クランプロッド７(及びクランプアーム８)を周方向にほぼ均等に支持するうえで、前記ガイド溝１８及び係合ボール(係合具)１９は、３つ又は４つ設けることが好ましいが、１つ又は２つ若しくは５つ以上であってもよい。また同様に、前記の伝動機構２６の伝動溝２７及び伝動ボール２８は、４つ設けることに代えて、１つから３つ又は５つ以上であってもよい。
その伝動機構２６の伝動具は、例示の伝動ボール２８に代えてキーであってもよい。また、その伝動機構２６の伝動溝２７は、スプライン状に形成してもよい。
【００３１】
上記ガイド溝１８は、環状ピストン１３の外周部に設けることに代えて、前記シリンダ孔６の内周壁に設けてもよい。この場合、前記ハウジング本体３の筒孔に、内周部にガイド溝１８を形成したスリーブ(図示せず)を嵌合固定して、そのスリーブの内周によって前記シリンダ孔６の小径孔６ａを構成することが好ましい。
上記の場合、前記の係合ボール(係合具)１９は、上記シリンダ孔６の内周壁に設けることに代えて、環状ピストン１３の外周部に設けられる。
【００３２】
上記の環状ピストン１３を駆動する前記の駆動機構Ａは、その環状ピストン１３の上下両側に作動室４０，４３を形成することに代えて、下記(ａ)又は(ｂ)に示すように構成してもよい。
(ａ)  環状ピストン１３の上側に前記ロック作動室４０を形成すると共に、環状ピストン１３の下側にバネ室を形成し、そのバネ室に装着した戻しバネによって上記の環状ピストン１３を上方へ付勢する。
(ｂ)  環状ピストン１３の下側に前記リリース作動室４３を形成すると共に、環状ピストン１３の上側にバネ室を形成し、そのバネ室に装着したロックバネによって上記の環状ピストン１３を下方へ付勢する。
【００３３】
上記クランプロッド７を上方のリリース上昇位置へ押出す機構は、前記バネ３６の付勢力と前記クランプロッド７に作用する上向き差力との両者を利用することに代えて、これら両者のいずれか一方だけを利用してもよい。また、上記クランプロッド７の前記の上側の直径Ｄ１は、下側の直径Ｄ２よりも大きい値に設定することに代えて、その下側の直径Ｄ２と同じ値または小さい値であってもよい。
なお、上記クランプ装置を上下逆の姿勢に配置したり斜め下向きに配置する場合には、上記クランプロッド７(及びクランプアーム８)の重量によって上記クランプロッド７をリリース押出し位置に保持できるので、上記の押出す機構を省略可能である。
【００３４】
クランプ装置の作動流体は、圧油等の液体に代えて圧縮空気等の気体であってもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。
【図１】
2010140554.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010140554.tif 000007
【国際調査報告】
2010140554.tif 000008
2010140554.tif 000009
2010140554.tif 000010
2010140554.tif 000011