(57)【要約】      （修正有）【課題】流体圧でピストン部材に作用する力の全部を倍力機構で倍力して出力ロッドに伝達可能にする。【解決手段】流体圧で駆動するクランプ装置1において、シリンダ孔6を上下に仕切る摺動自在のピストン部材7であって主ピストン部材7Aと副ピストン部材7Bとからなるピストン部材と、シリンダ孔のピストン部材の下側と上側に形成された第１，第２流体圧作動室8，9と、第１流体圧作動室の流体圧でピストン部材が上方へ軽負荷ストロークする時第２流体圧作動室の背圧で出力ロッド4が進出作動するように前記背圧を出力ロッドに受圧させる流体圧通路24と、ピストン部材が上昇動作終期に高負荷ストロークする時第１流体圧作動室の流体圧でピストン部材に作用する力を倍力して出力ロッドに伝達する倍力機構10と、ピストン部材のアンクランプ下降動作時、所定ストローク下降後に出力ロッドとピストン部材とを連結する連結機構11とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプ本体と、このクランプ本体に昇降自在に装備されてクランプ本体の上端外へ突出可能な出力ロッドと、前記クランプ本体内に形成した縦向きのシリンダ孔とを有するクランプ装置において、
前記シリンダ孔を上下に仕切る摺動自在のピストン部材と、
前記シリンダ孔のピストン部材の下側と上側に形成された第１，第２流体圧作動室と、  前記第１流体圧作動室の流体圧でピストン部材が上方へ軽負荷ストロークする時前記第２流体圧作動室の背圧で前記出力ロッドが進出作動するように前記背圧を前記出力ロッドに受圧させる流体圧通路と、
前記ピストン部材がクランプ動作の上昇動作終期に高負荷ストロークする時前記第１流体圧作動室の流体圧で前記ピストン部材に作用する力を倍力して前記出力ロッドに伝達する倍力機構と、
前記ピストン部材のアンクランプ下降動作時、所定ストローク下降後に前記出力ロッドとピストン部材とを連結する連結機構とを備え、
前記ピストン部材は、主ピストン部材と、この主ピストン部材の内側に装備され且つクランプ動作時に第１流体圧作動室の流体圧を受圧して主ピストン部材に伝達する副ピストン部材であって前記連結機構を介して出力ロッドに連結される副ピストン部材とを備えたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
前記倍力機構は、前記第２流体圧作動室に上方から突入するようにクランプ本体に形成された筒状部と、この筒状部の複数の保持孔に径方向へ可動に装着された複数の球体と、前記主ピストン部材に上方程大径化するように形成された第１部分円錐面と、前記出力ロッドの下端部に形成された上方程大径化する第２部分円錐面とを備え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】
前記連結機構は、前記出力ロッドの下端側部分に形成された下端開放状のロッド挿入孔と、このロッド挿入孔に下方から摺動自在に挿入された連結ロッドであって副ピストン部材に一体形成された連結ロッドと、前記出力ロッドのうちの前記ロッド挿入孔を囲む筒壁に上下に細長に形成された長穴と、前記連結ロッドに固定されて長穴に遊嵌された連結ピンと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】
前記ロッド挿入孔を上方へ延ばしたスプリング収容孔と、このスプリング収容孔に収容された圧縮スプリングとを有し且つ前記ピストン部材に対して出力ロッドを上方へ付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載のクランプ装置。
【請求項５】
第１流体圧作動室に装着されて前記主ピストン部材を上方へクランプ動作側へ付勢する圧縮スプリングを備え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６】
前記第１流体圧作動室に流体圧を供給する為にクランプ本体内に形成した流体圧通路を設け、この流体圧通路の途中部から分岐して第２流体圧作動室に連通する分岐流体圧通路と、この分岐流体圧通路を開閉可能な開閉弁機構であって前記ピストン部材が上方移動限界位置に到達しない状態では閉弁状態を保持し且つ前記ピストン部材が上方移動限界位置に到達した状態では開弁状態に切換わる開閉弁機構とを備えたクランプ不良検知機構を設け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７】
前記出力ロッドの外端部にピン結合されたクランプアームと、このクランプアームの途中部をクランプ本体に連結するリンク部材とを備えたリンク式クランプ装置であることを特徴とする請求項１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、機械加工に供するワーク等をクランプするクランプ装置に関し、特に流体圧でピストン部材に作用する力を倍力してクランプ駆動するようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体圧を用いるクランプ装置において、ピストン部材の受圧面積を大きくすることでクランプ力を強化することができる。しかし、この場合、クランプ装置が大型化し、システム構成する上で自由度が減るため不利である。そこで、倍力機構を組み込んで、クランプ力を強化する形式の種々のクランプ装置が実用化されている。特に、流体圧として加圧エアを用いる場合には、倍力機構を組み込む例が少なくない。
【０００３】
特許文献１の図４に記載のクランプ装置においては、クランプ本体内にシリンダ孔を形成し、このシリンダ孔に筒状の第１ピストンと、この第１ピストンに内嵌させた軸状の第２ピストンとを摺動自在に装着し、第２ピストンに出力ロッドを一体形成し、第１ピストンの上端側部分の内部に上方から突出する筒状部をクランプ本体に一体形成し、第１ピストンに作用する流体圧で発生する力を倍力して第２ピストンに伝達する倍力機構を設けている。第１ピストンをクランプ動作方向へ付勢するクランプ力保持用の圧縮スプリングも設けられている。
【０００４】
前記倍力機構は、前記筒状部の複数の保持穴と、これら保持穴に径方向へ可動に装着された複数の球体と、第１ピストンの上端側部分の内面に形成した部分円錐面と、複数の球体が当接可能に第２ピストンに形成した複数のカム溝とで構成されている。シリンダ孔の第１，第２ピストンの下側に第１流体圧作動室が形成され、第１，第２ピストンの上側に第２流体圧作動室が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１２９３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のクランプ装置では、第２ピストンと出力ロッドとを一体的に形成し、第１流体圧作動室内の流体圧を第２ピストンに作用させる為に第１ピストンを筒状に形成し、第１流体圧作動室内の流体圧を第２ピストンに受圧させることで、出力ロッドをクランプ動作方向へ駆動する。
【０００７】
クランプ力は、第１流体圧作動室の流体圧を筒状の第１ピストンに受圧させて発生した力を倍力機構を介して倍力した第１の力と、第１流体圧作動室の流体圧を第２ピストンに作用させて発生した第２の力の合力であるが、第２の力は倍力機構で倍力してない力であるため、クランプ力を強化し、クランプ装置を小型化する上で不利である。
【０００８】
しかも、クランプ解除時に、第１，第２ピストンを第２流体圧作動室内の流体圧でクランプ解除方向へ駆動する際に、第１ピストンはクランプ保持用のスプリングでクランプ方向へ付勢され且つ筒状で受圧面積も小さいため、第２ピストンに対して第１ピストンの下降動作が遅れて倍力機構に無理な力が作用する虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、シリンダ孔を仕切るピストン部材を採用したクランプ装置、流体圧でピストン部材に作用する力の全部を倍力機構で倍力して出力ロッドに伝達可能なクランプ装置、アンクランプ時にピストン部材の下降開始後に出力ロッドが下降開始するようにしたクランプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のクランプ装置は、クランプ本体と、このクランプ本体に昇降自在に装備されてクランプ本体の上端外へ突出可能な出力ロッドと、前記クランプ本体内に形成した縦向きのシリンダ孔とを有するクランプ装置において、前記シリンダ孔を上下に仕切る摺動自在のピストン部材と、前記シリンダ孔のピストン部材の下側と上側に形成された第１，第２流体圧作動室と、前記第１流体圧作動室の流体圧でピストン部材が上方へ軽負荷ストロークする時前記第２流体圧作動室の背圧で前記出力ロッドが進出作動するように前記背圧を前記出力ロッドに受圧させる流体圧通路と、前記ピストン部材がクランプ動作の上昇動作終期に高負荷ストロークする時前記第１流体圧作動室の流体圧で前記ピストン部材に作用する力を倍力して前記出力ロッドに伝達する倍力機構と、前記ピストン部材のアンクランプ下降動作時、所定ストローク下降後に前記出力ロッドとピストン部材とを連結する連結機構とを備え、前記ピストン部材は、主ピストン部材と、この主ピストン部材の内側に装備され且つクランプ動作時に第１流体圧作動室の流体圧を受圧して主ピストン部材に伝達する副ピストン部材であって前記連結機構を介して出力ロッドに連結される副ピストン部材とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記倍力機構は、前記第２流体圧作動室に上方から突入するようにクランプ本体に形成された筒状部と、この筒状部の複数の保持孔に径方向へ可動に装着された複数の球体と、前記主ピストン部材に上方程大径化するように形成された第１部分円錐面と、前記出力ロッドの下端部に形成された上方程大径化する第２部分円錐面とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３のクランプ装置は、請求項１又は２の発明において、前記連結機構は、前記出力ロッドの下端側部分に形成された下端開放状のロッド挿入孔と、このロッド挿入孔に下方から摺動自在に挿入された連結ロッドであってピストン部材に一体形成された連結ロッドであって副ピストン部材に一体形成された連結ロッドと、前記出力ロッドのうちの前記ロッド挿入孔を囲む筒壁に上下に細長に形成された長穴と、前記連結ロッドに固定されて長穴に遊嵌された連結ピンとを有することを特徴としている。
【００１３】
請求項４のクランプ装置は、請求項３の発明において、前記ロッド挿入孔を上方へ延ばしたスプリング収容孔と、このスプリング収容孔に収容された圧縮スプリングとを有し且つ前記ピストン部材に対して出力ロッドを上方へ付勢する付勢手段を設けたことを特徴としている。
【００１４】
請求項５のクランプ装置は、請求項１の発明において、第１流体圧作動室に装着されて主ピストン部材を上方へクランプ動作側へ付勢する圧縮スプリングを備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項６のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記第１流体圧作動室に流体圧を供給する為にクランプ本体内に形成した流体圧通路を設け、この流体圧通路の途中部から分岐して第２流体圧作動室に連通する分岐流体圧通路と、この分岐流体圧通路を開閉可能な開閉弁機構であって前記ピストン部材が上方移動限界位置に到達しない状態では閉弁状態を保持し且つ前記ピストン部材が上方移動限界位置に到達した状態では開弁状態に切換わる開閉弁機構とを備えたクランプ不良検知機構を設けたことを特徴としている。
【００１６】
請求項７のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記出力ロッドの外端部にピン結合されたクランプアームと、このクランプアームの途中部をクランプ本体に連結するリンク部材とを備えたリンク式クランプ装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明は、前記のように構成されているので、次の効果を奏する。
ピストン部材はシリンダ孔を上下に仕切るもので、ピストン部材が第１流体圧作動室内の流体圧を受圧してピストン部材に発生する力を倍力機構で倍力して出力ロッドに伝達するように構成してあるため、クランプ力を強化したり、クランプ装置の小型化を図ることができる。ピストン部材が軽負荷ストークする時、出力ロッドは第２流体圧作動室内の背圧を受圧して進出作動するため、出力ロッドに第１流体圧作動室の流体圧を作用させる必要がないので、ピストン部材をシリンダ孔を上下に仕切る構造にすることができる。
【００１８】
また、前記ピストン部材のアンクランプ下降動作時、所定ストローク下降後に前記出力ロッドとピストン部材とを連結する連結機構を設けたため、ピストン部材が所定ストローク下降するまでは、出力ロッドは停止状態を維持するため、出力ロッドに対してピストン部材の下降動作が遅れることがなく、倍力機構に無理な力が作用することがない。
即ち、出力ロッドは第２流体圧作動室内の流体圧を受圧して上方へ付勢されているため、最初は停止状態を維持し、ピストン部材が所定ストローク下降後にピストン部材と共に下降する。
【００１９】
しかも、前記ピストン部材は、主ピストン部材と、この主ピストン部材の内側に装備され且つクランプ動作時に第１流体圧作動室の流体圧を受圧して主ピストン部材に伝達する副ピストン部材であって前記連結機構を介して出力ロッドに連結される副ピストン部材とを備えたため、主ピストン部材の昇降ストロークは、倍力機構を作動させる位置と倍力機構の作動を解除する位置との間の短いストロークにし、副ピストン部材の昇降ストロークは出力ロッドを昇降させるのに必要なストロークとすることができる。主ピストン部材の昇降ストロークが短くなると、シリンダ孔の長さを短くしてクランプ本体の小型化を図ることができるうえ、主ピストン部材をクランプ駆動側へ付勢する圧縮スプリングを設ける場合にも有利である。
【００２０】
請求項２の発明によれば、前記倍力機構は、クランプ本体の筒状部と、複数の球体と、前記主ピストン部材に形成された第１部分円錐面と、出力ロッドの下端部に形成された第２部分円錐面とを備えた構造であるため、簡単な構造の倍力機構となる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、連結機構は、出力ロッドの下端側部分のロッド挿入孔と、ピストン部材に形成されてロッド挿入孔に挿入された連結ロッドであって副ピストン部材に一体形成された連結ロッドと、ロッド挿入孔の回りの筒壁に形成された長穴と、連結ロッドに固定されて長穴に遊嵌された連結ピンとを有するため、簡単な構造で信頼性に優れる連結機構となる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、出力ロッドに形成したスプリング収容孔と、このスプリング収容孔に収容された圧縮スプリングとを有し出力ロッドを上方へ付勢する付勢手段を設けたため、ピストン部材の軽負荷ストローク時の出力ロッドの上昇動作が円滑になる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、主ピストン部材をクランプ動作側へ付勢する圧縮スプリングを設けたため、クランプ駆動力を強化したり、クランプ状態に保持する保持力を強化したりすることができる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、前記第１流体圧作動室に流体圧を供給する為にクランプ本体内に形成した流体圧通路と、この流体圧通路の途中部を開閉可能な開閉弁機構であって、ピストン部材が上方移動限界位置に到達した際に閉弁状態から開弁状態に切り換わる開閉弁機構とを備えたクランプ不良検知機構を設けたため、クランプ駆動時、ピストン部材が上方移動限界位置に到達したクランプ不良状態を検知することが可能になる。しかも、出力ロッドの移動量に比較してピストン部材の移動量が大きいため、検知精度を高めることができる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、前記出力ロッドの外端部にピン結合されたクランプアームと、このクランプアームの途中部をクランプ本体に連結するリンク部材とを備えたリンク式クランプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１のクランプ装置（クランプ状態）の断面図である。
【図２】前記クランプ装置（アンクランプ開始直後状態）の断面図である。
【図３】前記クランプ装置（アンクランプ動作途中状態）の断面図である。
【図４】前記クランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図５】実施例２のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図６】実施例３のクランプ装置（クランプ状態）の断面図である。
【図７】図６のＡ部拡大図である。
【図８】図６のクランプ装置（クランプ不良状態）の断面図である。
【図９】図８のＢ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２８】
本実施例に係るクランプ装置１について、図１〜図４に基づいて説明する。
このクランプ装置１は、基本構成要素として、クランプ本体２と、クランプアーム３と、出力ロッド４と、リンク部材５と、シリンダ孔６と、ピストン部材７と、第１，第２流体圧作動室８，９と、倍力機構１０と、連結機構１１と、圧縮スプリング３３等を備えたリンク式クランプ装置である。
【００２９】
クランプ本体２は、上部本体２ａと、この上部本体２ａの下端から下方へ一体的に延びる下部本体２ｂとを有し、上部本体２ａの下端に据付け面２ｃが形成されている。基盤部材Ｂに形成された取付け孔１２に下部本体２ｂを挿入装着し、据付け面２ｃを基盤部材Ｂの上面に当接させた状態で、上部本体２ａが複数のボルト（図示略）で基盤部材Ｂに固定される。
【００３０】
上部本体２ａの一端部に上方へ突出する連結部２ｄが形成され、この連結部２ｄにリンク部材５の下端部がピン部材１３でピン結合され、このリンク部材５の上端部がクランプアーム３の途中部にピン部材１４でピン結合されている。そして、クランプアーム３の基端部が出力ロッド４の上端部にピン部材１５でピン結合されている。
【００３１】
下部本体２ｂには鉛直の軸心を有するシリンダ孔６が縦向きに形成され、上部本体２ａにはシリンダ孔６の上端に連なる環状溝９ａが形成されている。上部本体２ａの中央部にはシリンダ孔６よりも小径のロッド孔１６と、その下端に連なり且つロッド孔１６よりも僅かに大径の小径シリンダ孔１７が形成され、小径シリンダ孔１７の下端側部分を形成する筒状部１８が上部本体２ａに一体的に形成され、この筒状部１８がシリンダ孔６の上端部分内へ上方から突入している。
【００３２】
出力ロッド４は、ロッド孔１６に挿通されて上部本体２ａの上端外へ突出するロッド本体部４ａと、このロッド本体部４ａから下方へ延び且つ小径シリンダ孔１７に上下摺動自在に装着されたロッド基部４ｂとを有する。ロッド孔１６の内周部にはシール部材１６ａとスクレーパ１６ｂとが装着されている。前記シリンダ孔６は円筒状の孔であり、このシリンダ孔６の下端は下部本体２ｂの下端部に内嵌された閉塞板１９で閉塞され、閉塞板１９はストップリング２０で固定されている。閉塞板１９の外周部にはシール部材１９ａが装着されている。
【００３３】
前記ピストン部材７は、シリンダ孔６に上下方向に摺動自在に装着されてシリンダ孔６を上下に仕切り、シリンダ孔６のうちのピストン部材７の下側には第１流体圧作動室８が形成され、ピストン部材７の上側には第２流体圧作動室９が形成されている。ピストン部材７の外周部にはシール部材７ａが装着されている。ピストン部材７の上半部には環状溝７ｂが形成され、この環状溝７ｂに筒状部１８が突入可能に形成されている。
【００３４】
ここで、前記ピストン部材７は、主ピストン部材７Ａと、この主ピストン部材７Ａの内側に装備され且つクランプ動作時に第１流体圧作動室８の流体圧を受圧して主ピストン部材７Ａに伝達する副ピストン部材７Ｂであって前記連結機構１１を介して出力ロッド４に連結された副ピストン部材７Ｂとを備えている。主ピストン部材７Ａは、上部の環状部７ｃと、下部の筒状部７ｄとを一体形成したもので、環状部７ｃと筒状部７ｄの境界部には水平な仕切板７ｅが形成されている。
【００３５】
副ピストン部材７Ｂは、ロッド本体部４ａよりも大径に形成された副ピストン部７ｐと、この副ピストン部７ｐの上端中央部から上方へ延びる連結ロッド３０とを有する。筒状部７ｄ内には上下方向に所定長さを有する下端開放の内部シリンダ孔７ｆが形成され、この内部シリンダ孔７ｆに副ピストン部７ｐがシール部材７ｓを介して流体密に摺動自在に装着され、連結ロッド３０は仕切板７ｅの開口穴を遊嵌状に挿通して上方へ延びている。
【００３６】
主ピストン部材７Ａの筒状部７ｄは環状部７ｃよりも小径に形成されて、その外周側に圧縮配設されたスプリング３３が環状部７ｃと閉塞板１９の間に装着されている。この圧縮スプリング３３は主ピストン部材７Ａをクランプ駆動側へ付勢する付勢力、即ち、第１流体圧作動室８内の流体圧により発生するクランプ力をアシストするアシスト力を発生するものである。
【００３７】
第１流体圧作動室８に加圧流体である加圧エアを給排する第１流体圧通路２１と、第２流体圧作動室９に加圧流体である加圧エアを給排する第２流体圧通路２２とがクランプ本体２に形成され、第１，第２流体圧通路２１，２２は加圧エア供給源２３に接続されている。
【００３８】
第１流体圧作動室８の流体圧でピストン部材７が上方へ軽負荷ストロークする時、第２流体圧作動室９の背圧で出力ロッド４が進出作動するようにその背圧を出力ロッド４に受圧させる流体圧通路２４が、小径シリンダ孔１７の下端側部分に形成されている。
【００３９】
ピストン部材７が上昇動作終期に高負荷ストロークする時、第１流体圧作動室８の流体圧でピストン部材７に作用する力を倍力して出力ロッド４に伝達する倍力機構１０が設けられている。また、ピストン部材７のアンクランプ下降動作時、所定ストローク下降後に出力ロッド４とピストン部材７とを連結する連結機構１１も設けられている。
【００４０】
倍力機構１０は、第２流体圧作動室９に上方から突入するように上部本体２ａに形成された筒状部１８と、この筒状部１８に形成された複数の保持孔２５に径方向へ可動に装着された複数の鋼球２６（球体）と、ピストン部材７の環状溝７ｂの外周部において、上方程大径化するように主ピストン部材７Ａに形成された第１部分円錐面２７と、出力ロッド４の下端部に形成された上方程大径化する第２部分円錐面２８とを備えている。
【００４１】
第１部分円錐面２７は、鉛直方向に対して約１０〜２０°傾斜しており、複数の鋼球２６と接触可能に形成されている。第２部分円錐面２８は、水平方向に対して約４０〜５０°傾斜しており、複数の鋼球２６と接触可能に形成されている。鋼球２６の直径は、筒状部１８の壁部の厚さの約２．２５〜２．５０倍である。尚、前記の数値は一例であり、これらの値に限定されるものではない。
【００４２】
連結機構１１は、出力ロッド４の下端側部分に形成された下端開放状のロッド挿入孔２９と、このロッド挿入孔２９に下方から摺動自在に挿入された連結ロッド３０であって副ピストン部材７Ｂに一体形成された連結ロッド３０と、出力ロッド４のうちのロッド挿入孔２９を囲む筒壁に上下に細長に形成された長穴３１と、連結ロッド３０に固定されて長穴３１に遊嵌された連結ピン３２等で構成されている。
【００４３】
次に、このリンク式クランプ装置１の作用について説明する。
このクランプ装置１の第２流体圧作動室９に加圧エアを供給し、第１流体圧作動室８から加圧エアを排出したアンクランプ状態のときは、図４に示すように、主ピストン部材７Ａも副ピストン部材７Ｂも下限位置にあり、クランプアーム３が傾斜状態になっている。このアンクランプ状態からクランプ駆動する場合には、第１流体圧作動室８に加圧エアを供給し、第２流体圧作動室９から加圧エアを排出する。
【００４４】
次に、図３、図２、図１に示すように、第１流体圧作動室８の流体圧でピストン部材７が上方へ軽負荷ストロークする際に、ピストン部材７の上昇により第２流体圧作動室９内に背圧が発生するため、その背圧を出力ロッド４が受圧してクランプアーム３がワークＷに当接するまでは副ピストン部材７Ｂと共に出力ロッド４が上方へ進出駆動され、その後主ピストン部材７Ａがクランプ動作側へ進出駆動され、倍力機構１０の第１部分円錐面２７が鋼球２６に当接し、クランプアーム３の先端部の出力部３ａがワークＷの上面を押圧するクランプ状態（図１参照）になる。
【００４５】
このとき、倍力機構１０において、第１部分円錐面２７が鋼球２６を強力に斜め上方へ押動するため、鋼球２６により第２部分円錐面２８が強力に上方へ押動され、クランプアーム３でワークＷをクランプした状態になる。この倍力機構１０の倍力率は約２倍であり、ピストン部材７を第１流体圧作動室８の加圧エアでクランプ駆動する力の２倍の力で出力ロッド４が上方へクランプ駆動され、ワークＷが基盤部材Ｂに強力に押圧されてクランプ状態になる。このクランプ状態のとき、連結機構１１における連結ピン３２と長穴３１の下端の間には所定の隙間３１ａがある。
【００４６】
次に、クランプ解除する際には、第１流体圧作動室８の加圧エアを排出しながら、第２流体圧作動室９に加圧エアを供給する。すると、図２に示すように、副ピストン部材７Ｂが上記の所定の隙間３１ａに相当する所定ストローク下降する間は、出力ロッド４が停止状態のままピストン部材７（主ピストン部材７Ａと副ピストン部材７Ｂ）が下降移動し、連結ピン３２が長穴３１の下端に当接する。次に図３に示すように、ピストン部材７と出力ロッド４とが連結状態になって一体的に下降移動し、主ピストン部材７Ａの下端が閉塞板１９の上面に当接状態になる。その後、副ピストン部材７Ｂのみが出力ロッド４と一体的に下降移動して図４に示すアンクランプ状態になる。
【００４７】
次に、このクランプ装置１の効果について説明する。
ピストン部材７はシリンダ孔６を上下に仕切るもので、ピストン部材７が第１流体圧作動室８内の加圧エアを受圧してピストン部材７に発生する力を倍力機構１０で倍力して出力ロッド４に伝達するように構成してあるため、クランプ力を強化したり、クランプ装置１の小型化を図ることができる。ピストン部材７が軽負荷ストークする時、出力ロッド４は第２流体圧作動室９内の背圧を受圧して進出作動するため、出力ロッド４に第１流体圧作動室８の加圧エアを作用させる必要がないので、ピストン部材７をシリンダ孔６を上下に仕切る構造に構成することができる。
【００４８】
また、ピストン部材７のアンクランプ下降動作時、所定ストローク下降後に出力ロッド４とピストン部材７とを連結する連結機構１１を設けたため、ピストン部材７が所定ストローク下降するまでは、出力ロッド４は停止状態を維持する。 そのため、出力ロッド４に対してピストン部材７の下降動作が遅れることがなく、倍力機構１０に無理な力が作用することがない。即ち、出力ロッド４は第２流体圧作動室９の加圧エアを受圧して上方へ付勢されるためピストン部材７よりも遅れて下降動作することになる。
【００４９】
ピストン部材７は主ピストン部材７Ａと、これと別体の副ピストン部材７Ｂとからなり、副ピストン部材７Ｂの連結ロッド３０を出力ロッド４に連結し、アンクランプ動作時に副ピストン部材７Ｂによって出力ロッド４を下降動作させるため、主ピストン部材７Ａの昇降ストロークを短かくすることができる。そのため、シリンダ孔６の長さを短くし、クランプ本体２の小型化を図ることができるうえ、圧縮スプリング３３の付勢力を強化する上で有利であり、圧縮スプリング３３を小型化することもできる。
【００５０】
倍力機構１０は、クランプ本体２の筒状部１８と、複数の鋼球２６と、ピストン部材７に形成された第１部分円錐面２７と、出力ロッド４の下端部に形成された第２部分円錐面２８とを備えた構造であるため、簡単な構造の倍力機構１０となる。
【００５１】
連結機構１１は、出力ロッド４の下端側部分のロッド挿入孔２９と、副ピストン部材７Ｂに形成されてロッド挿入孔２９に挿入された連結ロッド３０と、ロッド挿入孔２９の回りの筒壁に形成された長穴３１と、連結ロッド３０に固定されて長穴３１に遊嵌された連結ピン３２とを有するため、簡単な構造で信頼性に優れる連結機構１１となる。
【実施例２】
【００５２】
実施例２のクランプ装置１Ａについて図５に基づいて説明する。
但し、このクランプ装置１Ａの大部分は前記クランプ装置１と同様であるので、同様の構成要素のうちの主要なものに同様の符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。
【００５３】
このクランプ装置１Ａにおいては、ロッド挿入孔２９を上方へ延ばしたスプリング収容孔３４と、このスプリング収容孔３４に収容された圧縮スプリング３５とを有し且つピストン部材７（副ピストン部材７Ｂ）に対して出力ロッド４を上方へ付勢する付勢手段３６を設けている。それ故、ピストン部材７が軽負荷で上昇ストロークする時の出力ロッド４の上昇動作が円滑になる。
【実施例３】
【００５４】
実施例３のクランプ装置１Ｂについて図６〜図９に基づいて説明する。
但し、このクランプ装置１Ｂの大部分は前記クランプ装置１と同様であるので、同様の構成要素のうちの主要なものに同様の符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。
【００５５】
このクランプ装置１Ｂにおいては、クランプ不良を検知するクランプ不良検知機構４０が設けられている。このクランプ不良検知機構４０は、クランプ本体２内に形成した流体通路４１であって、前記クランプ用の第１流体圧通路２１の途中部から分岐して第２流体圧作動室９に連通した分岐流体圧通路４１と、この分岐流体圧通路４１を開閉可能な開閉弁機構４２とを備えている。開閉弁機構４２は、ピストン部材７が上方移動限界位置に到達しない状態では閉弁状態を保持し且つピストン部材７が上方移動限界位置に到達した状態では開弁状態に切換わるように構成されている。
【００５６】
開閉弁機構４２は、上部本体２ａに形成した弁体収容孔４３と、この弁体収容孔４３に昇降可能に収容された弁体４４と、この弁体４４を閉弁方向へ付勢する圧縮スプリング４５とを備えている。弁体収容孔４３は、環状溝９ａ（第２流体圧作動室９）に開口した小径孔４３ａと、この小径孔４３ａの上端に連なる大径孔４３ｂとからなる。
【００５７】
弁体４４は、小径孔４３ａに筒状隙間をあけて摺動自在に挿入され且つ小径孔４３ａよりも長い小径部４４ａと、この小径部４４ａの上端から上方へ延びる大径部４４ｂであって、大径孔４３ｂに摺動自在に装着され且つ大径孔４３ｂの長さの約半分の長さの大径部４４ｂとを有する。大径部４４ｂの外周部にはシール部材４６が装着されている。
【００５８】
大径部４４ｂの下端に環状弁面４７が形成され、大径孔４３ｂの底部に環状弁面４７に対向する環状弁座４８が形成され、弁体４４は大径孔４３ｂに装着された圧縮スプリング４５により下方（閉弁方向）へ付勢されている。尚、弁体４４の中心部には呼吸用の貫通孔４９が形成され、アンクランプ状態のとき第２流体圧作動室９の加圧エアを導入して閉弁状態を維持できるように構成してある。
【００５９】
分岐流体圧通路４１は、大径孔４３ｂの下端部の外周面に開口するように形成され、環状弁面４７が環状弁座４８に当接した閉弁状態のとき、小径部４４ａの下端部が第２流体圧作動室９の環状溝９ａ内へ突出している。第１流体圧通路２１を加圧エア供給源２３に接続する外部通路２１ａには圧力スイッチ５０又は圧力センサが接続されている。
【００６０】
このクランプ不良検知機構４０の作用、効果について説明する。
図６、図７に示すように、第１流体圧作動室８に加圧エアを供給するクランプ駆動時、正常にクランプした状態では、ピストン部材７が弁体４４の小径部４４ａを上方へ押さないため、開閉弁機構４２が閉弁状態を維持し、圧力スイッチ５０で検出するエア圧は「高」である。しかし、図８、図９に示すように、クランプ駆動した際に、ワークが無い場合やワークの全高が過小である場合などに発生するクランプ不良により、ピストン部材７が上方移動限界位置に到達すると、ピストン部材７が弁体４４の小径部４４ａを上方へ押動するため、開閉弁機構４２が開弁状態になり、圧力スイッチ５０で検出するエア圧は「低」になる。こうしてクランプ不良を検知することができる。しかも、出力ロッド４の移動量に比較してピストン部材７の移動量が大きいため、検知精度を高めることができる。
【００６１】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記クランプ装置１，１Ａ，１Ｂは、加圧エアで駆動するクランプ装置であったが、加圧エアの代わりに油圧で駆動されるクランプ装置であってもよい。
【００６２】
２）前記クランプ装置１，１Ａ，１Ｂの圧縮スプリング３３を省略し、加圧エア又は油圧（流体圧）のみで駆動するように構成してもよい。
３）クランプ装置１Ｂの開閉弁機構４０は、一例を示すものであり、異なる構成の開閉弁機構を適用することもできる。
【００６３】
４）前記クランプ装置１，１Ａ，１Ｂは、リンク式クランプ装置であったが、本発明はリンク式クランプ装置以外の種々のクランプ装置にも適用可能することができる。
５）その他、当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の変更を付加した形態で本発明を実施することができることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、機械加工に供されるワークや工具類を固定する為の種々のクランプ装置を提供する。
【符号の説明】
【００６５】
１，１Ａ，１Ｂ    リンク式クランプ装置
２      クランプ本体    
３      クランプアーム
４      出力ロッド
５      リンク部材
６      シリンダ孔
７      ピストン部材
７Ａ    主ピストン部材
７Ｂ    副ピストン部材
８，９  第１，第２流体圧作動室
１０    倍力機構
１１    連結機構
１８    筒状部
２４    流体圧通路
２５    保持孔
２６    鋼球（球体）
２７    第１部分円錐面
２８    第２部分円錐面
２９    ロッド挿入孔
３０    連結ロッド
３１    長穴
３２    連結ピン
３３    圧縮スプリング
３４    スプリング収容孔
３５    圧縮スプリング
３６    付勢手段
４０    クランプ不良検知機構
４１    分岐流体圧通路
４２    開閉弁機構
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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