(57)【要約】【課題】ワークを正確にセンタリングして素早く把持し開放することができる、小形で簡単な構造のクランプ装置を提供する。【解決手段】ケーシング１内のワーク挿入孔１ａの周囲に形成した環状ガイド部４に、３本の放射状溝４ａが等間隔で形成される。各放射状溝４ａにはクランプ爪７が各々ラジアル方向に摺動可能に配設され、各クランプ爪７には外側に付勢するためのコイルばね１１が設けられる。環状ガイド部４の外側のケーシング１内にカムホイール６が回動可能に配設される。カムホイール６の内側に各クランプ爪７の端部が接触するカム面６ａが、カムホール６の回動に応じて各クランプ爪７がラジアル方向に等しく摺動するように形成される。カムホール６の外周部に歯部６ｂが設けられ、歯部６ｂに噛合するラック８がケーシング１内に摺動可能に配設される。【選択図】図４
2006095613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの一部にワークを挿入するためのワーク挿入孔が設けられ、該ワーク挿入孔に挿入された棒状体をクランプするクランプ装置において、
該ケーシング内のワーク挿入孔の周囲に環状ガイド部が形成され、該環状ガイド部には３本の放射状溝が等間隔で形成され、該各放射状溝にはクランプ爪が各々ラジアル方向に摺動可能に配設され、該各クランプ爪には外側に付勢するためのばね部材が設けられ、該環状ガイド部の外側の該ケーシング内にカムホイールが回動可能に配設され、該カムホイールの内側に該各クランプ爪の端部が接触するカム面が、該カムホールの回動に応じて該各クランプ爪がラジアル方向に等しく摺動するように形成され、該カムホールの外周部に歯部が設けられ、該歯部に噛合するラックが該ケーシング内に摺動可能に配設され、該ラックには該ケーシング内に固定された流体圧シリンダのピストンロッドの先端が連結された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】
本発明は、パイプ切断機などに適用され、ワークを把持するために使用されるクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動化されたワーク（パイプなど）の切断工程において、ワークを把持して円形鋸歯により切断する切断機では、ワークをクランプ装置によりクランプし、その状態で鋸歯をワークに当てて切断する。このとき、ワークは、通常、ロボットアームによりクランプ装置の把持位置に挿入され、クランプ装置がクランプ爪をクランプ動作してワークを把持し、鋸歯の回転と移動によりワークを切断するが、自動化ラインの必然性から、ワークのセット、クランプ動作、アンクランプ動作を素早く且つ正確に行なう必要がある。
【０００３】
このために、この種の切断機に使用されるクランプ装置は、従来、例えば、下記特許文献１に記載されるように、１対のクランプ爪をワーク（パイプ）の両側に対向させて平行移動可能に配設し、流体圧シリンダにより１対のクランプ爪を平行移動させて、ワークの把持動作と開放動作を行なうようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２４６６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のこの種のチャック装置は、対向して配設された１対のクランプ爪を、平行移動させ、或は回動させて、ワークを把持又は開放する構造のため、両側のクランプ爪の移動量に差が生じやすく、移動量に差が生じた場合、ワークの中心位置にずれが生じるという課題があった。
【０００５】
一方、工作機械のチャック装置のように、３本のクランプ爪をラジアル方向に移動させてワークを把持する装置も使用されているが、この種のチャック装置は、構造が大型化すると共に複雑化し、比較的小型の切断機では装置が大型化するために採用が難しく、また、この種の工作機械のチャック装置は、流体圧シリンダの駆動により、ワークを素早く簡単にクランプしまたはアンクランプすることができにくい、という課題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、ワークを正確にセンタリングして素早く把持し開放することができる、小形で簡単な構造の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】
【０００７】
本発明に係るクランプ装置は、ケーシングの一部にワークを挿入するためのワーク挿入孔が設けられ、該ワーク挿入孔に挿入された棒状体をクランプするクランプ装置において、
該ケーシング内のワーク挿入孔の周囲に環状ガイド部が形成され、該環状ガイド部には３本の放射状溝が等間隔で形成され、該各放射状溝にはクランプ爪が各々ラジアル方向に摺動可能に配設され、該各クランプ爪には外側に付勢するためのばね部材が設けられ、該環状ガイド部の外側の該ケーシング内にカムホイールが回動可能に配設され、該カムホイールの内側に該各クランプ爪の端部が接触するカム面が、該カムホールの回動に応じて該各クランプ爪がラジアル方向に等しく摺動するように形成され、該カムホールの外周部に歯部が設けられ、該歯部に噛合するラックが該ケーシング内に摺動可能に配設され、該ラックには該ケーシング内に固定された流体圧シリンダのピストンロッドの先端が連結されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このような構成のクランプ装置は、例えば、パイプや丸棒などの棒状体を切断する切断機のクランプ装置として、切断機に取り付けて使用される。
【０００９】
ワークは、例えば、ロボットアームによりケーシングのワーク挿入孔に挿入され、そのとき、クランプ装置は流体圧シリンダを動作させてクランプ動作を行なう。流体圧シリンダがピストンロッドを押し出し作動すると、ケーシング内のラックが歯の並設方向に移動し、ラックの移動に伴い歯部を介して噛合するカムホイールが回動する。
【００１０】
このカムホールの回動によって、そのカム面に接触する３本のクランプ爪が、ばね部材の付勢力に抗してラジアル方向内側に移動し、円周上で等間隔に配設された３本のクランプ爪の先端把持部がワークを挟持するように把持する。
【００１１】
一方、流体圧シリンダがピストンロッドを引戻し作動すると、カムホイールが逆方向に回動して３本のクランプ爪がばね部材の付勢力により元の開放位置に戻り、把持されたワークは開放される。
【００１２】
このように、カムホイールの回動に伴い、等間隔に配置された３本のクランプ爪が、等しく内側のワークに向けて移動し、ワークをクランプするため、ワークをワーク挿入孔内で正確にセンタリングした状態で把持することができる。
【００１３】
また、流体圧シリンダの作動によりラックを介してカムホイールが回動し、カムホイールのカム面に押圧されたクランプ爪が内側に移動してクランプするため、把持動作及び開放動作が素早く行なわれる。また、このクランプ装置は、構造的に、ケーシング、カムホイール、３本のクランプ爪、ばね部材、ラック及び流体圧シリンダという比較的少ない部品から構成できるため、構造が簡単で、耐久性があり、長期にわたり故障なく使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１はクランプ装置の正面図を示し、図２はその左側面図を示し、図３、図４はその断面図を示している。
【００１５】
このクランプ装置は、厚さの薄い矩形の箱型に形成されたケーシング１の略中央に、ワーク（例えばパイプ、丸棒など）を挿入するためのワーク挿入孔１ａが設けられ、ケーシング１内のワーク挿入孔１ａの内側周囲に３本のクランプ爪７がラジアル方向に摺動可能に配設され、クランプ爪７の外側にはカムホイール６が回動可能に配設され、ケーシング１内の上部にカムホイールを回動させるラック８を配設し、ケーシング１の外側にラック８を駆動するための流体圧シリンダ１０を取り付けて構成される。
【００１６】
ケーシング１は、図３、図４に示すように、厚さの薄い矩形箱型に形成され、その略中央にワーク挿入孔１ａが形成され、その孔の外周側に環状ガイド部４が形成されている。ケーシング１の正面側には、カバー板２を被せ、図示を省略した固定ボルトでそれを固定し、ワーク挿入孔１ａを除きケーシング１内を閉鎖した構造としている。
【００１７】
ケーシング１内の円環状の環状ガイド部４には、３本の放射状溝４ａが各々１２０°の間隔で円周上に形成され、各放射状溝４ａには、図６に示すようなクランプ爪７が各々ラジアル方向に摺動可能に嵌入されている。さらに、ケーシング1内における環状ガイド部４の外側に、円環状の環状空間３が形成され、環状空間３には、図５に示すような環状のカムホイール６が回動可能に嵌入される。
【００１８】
ケーシング１内における環状空間３の外側には、円形ガイド部５が形成され、カムホイール６は、この円形ガイド部５とその内側の環状ガイド部４その間に収納され、回動可能に保持されている。ケーシング１の正面側には上述のようにカバー板２が内部をカバーして固定される。
【００１９】
図５に示すように、円環状に形成されたカムホイール６の内側には、１２０°の間隔で、３個の略三日月状の凹部６ｃが形成され、その凹部６ｃの外側つまりカムホイール６の内側面に、各々カム面６ａが１２０°の間隔で形成されている。これらの各カム面６ａは、カムホイール６を図５の時計方向に回動させたとき、カムホイールの中心からカム面までの距離つまり半径が徐々に減少するような形状面として形成されている。これらのカム面６ａには、その内側に配設される３本のクランプ爪７の端面７ａが接触する。一方、カムホイール６の外周部には、後述のラック８と噛合可能な歯部６ｂが、外周部全体ではなく、必要な約半周部分に形成されている。
【００２０】
各放射状溝４ａに摺動可能に嵌入されるクランプ爪７は、各々、図６に示すように、先端に凹状の把持部７ｂが形成され、その末端には円弧状で且つ僅かに傾斜した曲面状の端面７ａが形成されている。この端面７ａは上記のようにカムホール６のカム面６ａに面で接触するように形成されている。クランプ爪７の把持部７ｂにはその厚さ方向に多数の細かい三角突条が形成され、ワークを把持した際の滑りを防止している。またこの凹状の把持部７ｂの曲面は、ワークであるパイプの外周の略１／３に当接可能な大きさで、そのワークの外周面の曲率と一致するように形成される。
【００２１】
さらに、クランプ爪７の正面側（カバー板２側）には、コイルばね１１を収容するための凹部７ｃが形成されている。この凹部７ｃは、図３に示すように、コイルばね１１の縦半分が収容される大きさに形成され、コイルばね１１の残り半分は、カバー板２の内側に設けた凹部２ａに収容される。この凹部７ｃと凹部２ａに収容されたコイルばね１１は、クランプ爪７を外側つまりアンクランプ側に付勢する。
【００２２】
図４に示すように、ケーシング１内の上部には、ラック８が長手方向に摺動可能に配設され、ラック８はカムホイール６の歯部６ｂに噛合し、ラック８を図４の右方向に摺動させると、カムホイール６は図４の時計方向に回動する。ラック８の端部は、ケーシング１の側部に固定された流体圧シリンダ１０のピストンロッド１０ａの先端に連結される。流体圧シリンダ１０は、図１に示すように、ケーシング１の上側部に固定部９を介して固定され、ワーク挿入孔１ａに対しワークを挿入する際、ロボットアームが干渉しないようにしている。
【００２３】
このように構成されたクランプ装置は、図７のように、ワークＰ（例えば金属パイプ）の切断機２０に取り付けて使用される。この切断機２０は、ベース２１上の傾斜部２１ａに移動台２２を移動可能に設け、移動台２２上に円形鋸歯２６を回転可能に軸支し、鋸歯用モータ２７により円形鋸歯２６を高速回転させながら、移動台２２を斜め下方に移動させ、クランプ装置にクランプされたワークＰに円形鋸歯２６を当てて、ワークＰを切断する構造である。
【００２４】
移動台２２は、ベース２１上に傾斜して設けた傾斜部２１ａ上のレール２３上に、係合部２４を介して移動可能に配設される。移動台２２の底部には、スクリューシャフト２５が移動方向に沿って且つ回転可能に支持されている。ベース２１の傾斜部２１ａ側にめねじ部材２９が取り付けられ、スクリューシャフト２５はそのめねじ部材２９と螺合し、移動台２２上に設けた移動用モータ２８によりそのスクリューシャフト２５を回転駆動することにより、移動台２２がベース２１の傾斜部２１ａ上をレール２３に沿って傾斜方向に移動する。
【００２５】
クランプ装置は、流体圧シリンダ１０が作動しない状態つまりピストンロッドを引戻した状態では、図４のように、ラック８が左側に戻され、カムホール６はアンクランプ状態にあり、３本のクランプ爪７はコイルばね１１の付勢力により外側に位置し、ワーク挿入孔１ａを開放している。この状態で、図示しないロボットアームがワークＰ（例えば適当な長さ形状に加工された金属パイプ）を把持してワーク挿入孔１ａに挿入する。
【００２６】
この状態で、流体圧シリンダ１０がピストンロッド１０ａを押し出し作動すると、ラック８が、図８のように、右側に前進する。これにより、カムホイール６が図８の時計方向に所定角度だけ回動し、これに伴い、３本のクランプ爪７がその端面７ａをカムホイール６のカム面６ａを介して内側に押圧される。これにより、各クランプ爪７はコイルばね１１の付勢力に抗してワーク挿入孔１ａ内に進入し、ワークＰをその把持部７ｂで把持してクランプする。
【００２７】
このとき、ワークの周囲に位置する１２０°間隔の３本のクランプ爪７は、共にカムホイール６の同様な形状のカム面６ａに押圧されて前進するため、ワークＰはワーク挿入孔１ａ内で、正確にセンタリングされた状態で、クランプされる。また、このようなクランプ状態では、３本のクランプ爪７がカムホイール６の回動によりそのカム面６ａと端面７ａを介して内側に押圧されロックされるため、流体圧シリンダ１０のピストンロッドの押し出し圧力が仮に抜けた場合でも、クランプ爪７のクランプ状態を保持することができ、ワークＰを落とすことはない。
【００２８】
クランプ装置がクランプ動作を行なってワークＰがクランプされると、切断機２０の鋸歯用モータ２７が起動して円形鋸歯２６が回転すると共に、移動用モータ２８の回転駆動によりスクリューシャフト２５が回転して移動台２２が斜め下方に移動し、クランプ爪７にクランプされたワークＰが円形鋸歯２６により切断される。
【００２９】
切断が完了すると、切断機２０の移動台２２が再び斜め上方に移動し、クランプ装置は、流体圧シリンダ１０がピストンロッド１０ａを引戻し作動する。これにより、ラック８が図８の状態から左に移動する。このとき、カムホイール６が反時計方向に回動して図４の状態に戻り、３本のクランプ爪７は、コイルばね１１の付勢力により外側に移動し、ワークＰの把持を開放する。
【００３０】
このように、本クランプ装置によれば、等間隔の３本のクランプ爪７が等しく内側のワークＰに向けて移動し、ワークをクランプするため、ワークはワーク挿入孔１ａ内で正確にセンタリングされた状態で把持され、また、把持動作及び開放動作を素早く行なうことができる。さらに、構造的に、ケーシング１、カムホイール６、３本のクランプ爪７、コイルばね１１、ラック８及び流体圧シリンダ１０という比較的少ない部品から構成できるため、構造が簡単で、耐久性の高いクランプ装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態を示すクランプ装置の正面図である。
【図２】同クランプ装置の左側面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】図２のIV-IV断面図である。
【図５】カムホイールの正面図である。
【図６】クランプ爪の正面図（ａ）、右側面図（ｂ）、平面図（ｃ）及び断面図（ｄ）である。
【図７】クランプ装置を切断機に取り付けた状態の正面図である。
【図８】クランプ状態の図４に対応した断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１−ケーシング
１ａ−ワーク挿入孔
３−環状空間
４−環状ガイド部
４ａ−放射状溝
５−円形ガイド部
６−カムホイール
６ａ−カム面
６ｂ−歯部
７−クランプ爪
８−ラック
１０−流体圧シリンダ
【図１】
2006095613.tif 000003
【図２】
2006095613.tif 000004
【図３】
2006095613.tif 000005
【図４】
2006095613.tif 000006
【図５】
2006095613.tif 000007
【図６】
2006095613.tif 000008
【図７】
2006095613.tif 000009
【図８】
2006095613.tif 000010