(57)【要約】  取付具１０への接続に適合するように改良された、移動可能なクランプ１２を提供する。その際、クランプ１２は、取付具１０に工作物１４を当て、固定するための操作が選択的に可能となっている。クランプ１２は円管状の本体２２と、本体２２内にはめ込まれて収容されるピストン２４とを含む。ピストン２４の移動は、ピストン２４に形成されたカム通路６４と、本体２２上に載せられた対応するカム通路従動子球体６６とを含むカムアセンブリ２６によって誘導され調整される。ばねユニット7４もまた本体２２上に備えられ、ばね８２、９６を含み、球体６６を通路６４に付勢し、自己調芯に役立つ。これにより、ピストン２２の移動中球体６６が滑らかに転がることと、磨耗および早すぎるクランプの故障を減らすこととが、確保される。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物を取付具に締め付けるクランプにおいて、
内壁を提供する、取付具に取り付けるための細長い中空の本体と、
外壁を提供する、前記工作物を取付具に締め付けるための締付位置と解除位置との間の移動のために前記本体内にはめ込まれて収容されるピストンと、
前記ピストンと前記本体との間の相対的な移動を誘導するためのカムアセンブリであって、前記本体の内壁および前記ピストンの外壁のいずれか一方に形成されたカム通路と、前記カム通路内に収容され、前記本体の内壁および前記ピストンの外壁の他の一方に取り付けられているカム従動子とを含むカムアセンブリとを有し、
前記カム従動子を前記カム通路に付勢するばねを有することを特徴とする改良されたクランプ。
【請求項２】
前記従動子と当たる、力を伝達する構成部材があり、
前記ばねは、前記構成部材と当たる請求項１に記載のクランプ。
【請求項３】
前記構成部材は、前記従動子と当たる円弧状の面と、反対側のばねと当たる面とを提供する請求項２に記載のクランプ。
【請求項４】
前記従動子は、球体である請求項１に記載のクランプ。
【請求項５】
前記カム通路は、前記ピストンの外壁に形成された溝部を有する請求項１に記載のクランプ。
【請求項６】
前記カムアセンブリは、前記ピストンの外壁に間隔をおいて形成される別々に設けられた複数のカム通路を含み、
前記カム従動子は、カム通路の形状に対応するそれぞれの向きに前記相対的な移動を誘導するために、いずれか１つのカム通路に位置する請求項１に記載のクランプ。
【請求項７】
前記ピストンが前記締付位置にあるとき、工作物を取付具に当て締め付けるために前記ピストンと動作上連動するクランプヘッドをさらに含む請求項１に記載のクランプ。
【請求項８】
前記カム従動子は、曲率半径を呈する外側の周上表面を有し、
前記カム通路は、前記カム従動子の曲率半径と略等しい曲率半径を有する中央にある円弧領域と、中央の円弧領域から延びる１対の対置する略平面である側面とを含み、
前記側面それぞれは、前記中央の円弧領域に集まる最も近い端部と、前記中央の円弧領域から離れる反対側の遠い端部とを有し、
この遠い端部はまた互いに離れている請求項１に記載のクランプ。
【請求項９】
前記本体は、外壁と、外壁と動作上連動する内側のスリーブとを含み、
前記スリーブは前記本体の内壁を提供する請求項１に記載のクランプ。
【請求項１０】
前記ばねは、コイルばねで構成される請求項１に記載のクランプ。
【請求項１１】
前記ばねは、皿ばねで構成される請求項１に記載のクランプ。
【請求項１２】
前記ばねの位置を作業中維持する弾力の有るエラストマのプラグを含む請求項１に記載のクランプ。
【請求項１３】
前記本体に対して前記ピストンを相対的に移動させるために、前記本体内での加圧された油圧流体の使用を可能にする、前記本体内に形成される油圧流体通路を含む請求項１に記載のクランプ。
【請求項１４】
前記ピストンは単動型のピストンであり、平行移動用ばねが前記ピストンと機能的に連動している請求項１３に記載のクランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、工作物を取付具に締め付けるために使われる改良されたクランプに関し、特に、工作物の容易な配置と取り外しとを可能とするために軸および回転方向に同時に移動する、いわゆる回転（ｓｗｉｎｇ）式クランプに関する。さらに詳しくは、本発明は、工作物と当たるアウタヘッドを備える移動可能なピストンを含む前述のクランプに関する。本発明では、ピストンの移動は、特別に設けられたカムの通路とカム従動子球体の配置とから構成される内部カムアセンブリにより誘導され調整される。前述のカムアセンブリは、従動子球体を対応する通路内に付勢すると同時に自己調芯させる役目をするばねユニットを備え、締め付けスピードの増加およびクランプの磨耗および損傷の減少を含む多数の運転上の利点を提供する。
【背景技術】
【０００２】
油圧クランプは、工作物を機械加工または他の方法により加工するために、工作物を固定の取付具に固定し締め付ける製造過程において通常使われている。典型的な油圧クランプは、取付具への取り付けに適合したシリンダ本体と、後退した締付位置と伸長した解除位置との間の移動のためにシリンダ本体内にはめ込まれて収容されるピストンとを含む。クランプヘッドは、ピストンが後退した締付位置のときに、工作物を取付具に固定し締め付けるために、ピストンの末端に取り付けられている。一般に、前述したクランプは、工作物の加工中、工作物をいくつかの位置でしっかりと固定するために、１台の取付具に複数取り付けられる。
【０００３】
回転式クランプは、ピストンが解除位置に伸長するときに、クランプヘッドを工作物から離し、回転させる役目をする回転機構を含む油圧クランプである。回転式クランプは、特に狭い空間では、工作物の取付具への取り付け・取り外しをより容易にする。
【０００４】
回転式クランプに使用される回転機構の一形式は、ピストンまたはシリンダ本体の一方に形成される曲線状のカム通路または溝部と、それに対応する、ピストンおよびシリンダ本体の他の一方に取り付けられる、カム従動子球体とを有するカムアセンブリである。ピストンが移動するときに、従動子球体は、曲線状のカム通路に沿って移動し、その時、述べたようにピストンとクランプヘッドを回転させる。
【０００５】
回転式クランプ内の従来のカムアセンブリは、時の経過とともに、クランプの回転動作を妨げる早すぎる磨耗を受ける。特に、カム従動子球体は、球体が通路内を移動するとき、球体を溝部の側面に押しつけるようとする周方向の力にさらされる。カム球体は、時の経過とともに、通路の縁をすり減らし、また、通路の長手に沿ったくぼみを作る。くぼみとカム通路のすり減った領域は、ピストンの移動中にしばしば球体を捕らえ、「変わりやすい」締め付け動作を引き起こす。クランプが過酷な条件で使われたときには、このカム球体は通路の縁を完全にすりへらしてしまい、球体が溝部から完全に転がり出す原因となることもある。
【０００６】
クランプのカム溝部の過度の磨耗は重大な問題となる傾向がある。多数の締め付け動作において、クランプヘッドが工作物から離れた正確な位置に回転すること、および、クランプが締付位置に移動するときに正確に同一のスタート位置に戻ることは重要である。クランプのカムの溝部が磨耗したときは、回転式クランプは、この正確で反復可能な回転をもはや行うことはできない。このため、クランプの残りの部分が良好であっても、回転式クランプ全体は交換されなければならない。
【０００７】
米国特許５，８２０，１１８号明細書は、回転式クランプ技術についての、明白な改良を記載している。この特許では、カム従動子球体による早すぎるカム通路の縁の磨耗を抑制する特別なカム通路の設計に用いられるかもしれない。’１１８特許明細書に記載されているカム通路は、具体的には、中央の円弧状の領域と、一組の略平らで中央の円弧状の領域から接線方向に延びている側面とを含んでいる。この構成は、カム従動子球体を、カム通路の縁に押し上げることなく、強制的にカム通路内のより中央に位置させる。
【特許文献１】米国特許第５，８２０，１１８号明細書
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、移動可能なクランプ、特に上述した回転式クランプにおいて、更なる改良点を指向する。概略を説明すると、本発明のクランプは、取付具に取り付けるための中空の本体を含み、その本体は内壁を有している。ピストンは締付および解除位置間の移動のために本体内にはめ込まれて収容されている。カムアセンブリは、ピストンと本体との間の相対的な移動を誘導し調整するために使わる。また、カムアセンブリは、本体の内壁およびピストンの外壁のうちの１つの側に形成されるカム通路、および、カム通路内に収容され本体の内壁およびピストンの外壁のうちの他の１つの側に取り付けられるカム従動子を有している。本発明の具体的な改良点は、球体をカムの通路に付勢するばねの使用を含んでいることである。このばねの使用は、締め付けスピードを改善し、磨耗を減少させ、多数の作業上の利点を与える。
【０００９】
好ましい形態として、付勢ばねは、従動子と当たる構成部材を従動子から離れたばねとともに有するばねユニットの一部を形成する。ばねユニットは、付勢ばねにより、この構成部材を通して従動子を付勢する。ばねは、例えば、皿ばねまたは小さなコイルばねのいずれかの好ましい構造のものであっても良い。通常の場合、カム従動子は球体であり、ばねユニットはクランプ本体上の凹部に取り付けられている。この構成部材は球体と直接当たる円弧状の面を有し、ばねは凹部内にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
さて、図面に目を向ける。図１は、工作物１４の取付具１０への解除可能な位置固定に適合した複数のクランプ１２を備える取付具１０を示す。図示の通り、典型的な取付具１０は、縦型のマウンテイングボックス１８を支持する基台１６と、工作物支持壁２０を有するボックス１８とを含む。クランプ１２は、後述するように、壁２０が備えるねじ穴にねじにより固定されている。手短に言えば、クランプ２０は、図１に描かれている工作物１４を位置固定するための締付位置と、工作物１４の加工後に工作物１４が取り外され、他の工作物１４がその場所に配置される後退した取外可能位置との間を、作業中に選択的に移動できる。
【００１１】
より詳細には、本体２２は、内側の壁３２およびねじが切られた外側の壁３４を提供する細長いセグメント３０を有している。それぞれのクランプ１２は、細長い円管状の本体２２、本体２２内にはめ込まれて収容されるピストン２４を含み、ピストン２４と本体２２との間の相対的な移動を誘導し調整するカムアセンブリは全体として数字２６により表わされている。図示の通り、それぞれのピストン２４は外側のクランプヘッド２８を支持しており、このクランプヘッド２８は壁２０内の複数のクランプの穴に合う工作物１４に当たるように適合している。凹部３３はセグメント３０内に形成され、図示の通り、壁３２から外側に延びる。セグメント３０の基部は、３６の部分において内側にねじが切られ、対応するねじが切られたカップ形状のプラグ３８を収容している。本体２２は、プラグ３８から離れた、壁３２と同軸の内壁４２を有するいくぶん大きい外側の部分４０も有する。この内壁４２は、円環状の停止肩部４４の形状を定める。部分４０は内側の封止環４６とリテーナ４８とを有している。さらに、部分４０は流路５２とつながる油圧導入口５０を含んでいる。
【００１２】
ピストン２４は、表面３２と当たる封止環５６を備える基部５４と、基部５４から上方に延び外側の面５９を提供する誘導セクション５８と、部分４０から先に延びるロッド６０とを含む。相対的に大きい平行移動用ばね６２は、プラグ３８内に据えつけられ、図示する様に基部５４の下側に当たっている。図２に示すように、セクション５８は、基部５４に比較すれば僅かに小さいが、ロッド６０より大きい直径を有する。
【００１３】
アセンブリ２６は、ピストンセクション５８の外側表面５９に形成されている円周方向に別々に間隔をおいて配置される複数のカム通路６４ａ、６４ｂ・・・（ここでは３つ、見えているものは２つ）を含む。好ましい複数の通路６４は、ピストンの移動中、ピストンを異なった軌道に沿って誘導するために設けられている。例えば、通路６４ａは、ピストンが後退・伸長する間に、ピストン２４（それによってヘッド２８も）を回転させるように設けられている。これに対して、通路６４ｂは本質的に直線であり、それゆえ、ピストン２２はいずれの回転も無い単純な往復運動を行う。さらに加えて、アセンブリ２６は、内側の面３２近傍の本体セグメント３０に位置固定されている１つのカム従動子球体６６を含み、その１つの球体６６は複数の通路６４中の１つに据えられている。これらは、図２および３に示される通りである。
【００１４】
カム通路６４と従動子球体６６の１つの可能な形状は、参照される米国特許第５，８２０，１１８号明細書に詳細に記述されている。また、この明細書は、参照により本明細書に組み入れられる。しかし手短に言えば、カム従動子は曲率半径Ｒを呈する外側の周上表面を有し、カム通路は半径Ｒと略等しい曲率半径Ｒ’を有する中央の円弧領域６８を含む。さらに、通路６４は、円弧領域６８から延びる１対の対置する略平面である側面７０、７２を有し、側面７０、７２それぞれは、領域６８に集まる最も近い端部と、領域６８から外れる反対側の遠い端部とを有し、遠い端部はまたお互いに離れている。他の実施形態では、カム通路は、カム従動子の形状と一致する形状を有する。具体的には、カム通路は対応するカム従動子と本質的に同じ曲率半径を有する。
【００１５】
好ましいアセンブリ２６は、凹部３３に据えられるばねユニット７４も有し、ばねユニット７４は球体６８を近接した通路６４に対して付勢する。図３に示すように、ユニット７４は、球体６６と当たる円弧状の面７８と反対側の略平面８０とを有し、力を伝達する円環状の構成部材７６を含む。図示する実施形態では、皿ばね８２は凹部３３の内側の表面と面８０との間に位置し、球体６８を付勢する。
【００１６】
図４は、いくぶん修正された実施形態を示す。ここでは、弾性の有るエラストマのプラグ８４がばねユニット８６を収容するために使われている。ここでは、貫通穴８８がセグメント３０内に備えられ、プラグ８４を収容するように設けられている。後者は、凹部９２を定義する円環状壁９０を含む。ユニット８６は、構成部材７６と同一の構成部材９４を含む点で、ユニット７４に近似している。しかしながらこの場合、コイルバネ９６が凹部９２に据えられて、構成部材９４の平面に当たっている。
【００１７】
図５はさらに改良された本発明の実施形態を示す。ここで、本体２２ａは、内側の取替え可能なスリーブ１００および外側の円筒状の壁９８から形成されており、スリーブ１００は凹部３３ａを備えている。凹部３３ａは、図３を参照して描かれる同一のばねユニット７４を収容している。取替え可能なスリーブ１００を使用することにより、稼動中のクランプ１２のすばやい修理が可能になる。
【００１８】
各々のクランプ２８は、工作物と当たる下面１０２を提供する細長い要素１０１の形状を成している。ねじ１０４は各々の要素１０１を各々のロッド６０の末端に取り付けるために使用される。
【００１９】
セグメント３０が壁２０内の予め穿けられた穴にねじ込まれ、クランプ１２が取付具１０の壁２０上に取り付けられた後、クランプは加工物１４の位置固定に使用することができる。図２に戻り、各々のクランプ１２のばね６２は、対応するピストン２２を伸長位置に付勢するために機能することが分かるであろう。図示される実施形態において、この伸長位置では、ヘッド２８は、工作物１４の取付具上への取り外しおよび取替えの障害とならない位置に向け横方向に回転される。工作物１４の取替えが行われると、個々のクランプは導入口５０を通した油圧の使用により動かされる。そこでは、加圧された流体が壁３２と５９との間を下方向に進み、基部５４に当たり、そして、ばね６２による付勢に対抗してピストンを下方向に動かす。前述したピストンの移動中に、ヘッド２８は、カム通路６４ａの形状と従動子球体６６によって、ヘッドが工作物１４を正しく固定する位置関係に至るまで横方向に回転される。工作物１４に対する加工が完了した後、加圧された油圧流体は除去され、それにより、ばね６２は個々のピストン２２とクランプ２８とが伸長した取外可能位置に戻ることを可能にする。
【００２０】
本発明に基づくばねユニットを備えることにより、重要な作業上の利点が多数与えられる。第１に、ばねユニットは、付勢されたカム従動子球体６６が対応する通路６４ａ内で自己調芯することを保障する。次に、球体６６は、垂直および水平の両平面内に拘束され、軸運動および回転運動の双方を適切に誘導するためのカム通路６４ａに対して変化しない点を提供する。本質的には、構成部材７６は、ピストンがその移動行程の片方からもう一方に移動する間、球体６６を回転させるベアリングレースとして作動し、一方同時に、球体６６が通路６４ａに完全に当たる状態となるように、球体６６を付勢する。
【００２１】
この構造は、球体６６と通路６４ａとの間に生じる静的および動的摩擦力を小さくし、特にピストンのスタート時には、より滑らかに通路をたどらせ、かつ、本質的に、通路内で球体を転がすよりむしろ引きずろうとする傾向を取り除く。このばねユニットは均一な荷重分配を与え、また、このばねユニットによる自己調芯動作によって、球体６６は通路の縁に乗り上げることを抑制される。同時に、このデザインは、製作上および作業上の変動を補償するために、通路の中でのある程度の球体の浮きを許容する。従来技術ではしばしば起こる問題である、好ましくない肩部接触時のカムのダメージが、本発明により減る。結果として、従来のデザインと比較してより速い締め付けスピードが可能になり、一方同時に、磨耗および従来のクランプでは通常頻発する作業上の問題が取り除かれる。
【００２２】
詳細には図示しないが、本発明のクランプが多数の異なった外形を呈しても良いことは分かるであろう。例えば、説明されている実施形態では油圧クランプは単動式であり、平行移動用ばね６２を使用したものであるが、本発明はこれには限定されない。加圧された油圧流体が両方向のピストン２２の移動に使われる複動式の油圧のデザインを使用する技術は勿論含まれる。さらに、回転可能なカム従動子球体が好ましいが、他の従動子のデザインも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に基づく複数のクランプを備えた取付具の斜視図であり、工作物が取付具に当たり、クランプが締め付けている状態を示している。
【図２】本発明の好ましいクランプの垂直断面図である。
【図３】図２のライン３−３に沿って切断された部分断面図であり、カム従動子球体をピストン内のカム溝部内に付勢するために使われる皿ばねアセンブリの構造を示している。
【図４】図３と同様の部分断面図であり、コイルばねの使用を示している。
【図５】図３と同様の部分断面図であり、全体のクランプ本体の一部を形成している取り外し可能なスリーブの使用を示している。
【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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【国際調査報告】
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