(57)【要約】 【課題】  この発明は、クランプロッドの昇降移動と旋回動作の制御を簡易にできる安価な旋回式クランプシリンダを提供するものである。【解決手段】  シリンダチューブ２内に嵌合したピストン７の下降移動を第１案内機構２９を介してシリンダチューブ２の下部に設けた円筒状部材１９の旋回に変換し、円筒状部材１９の旋回を第３案内機構４０により円筒状部材１９の収容孔３２に下端部分を挿入したクランプロッド３３の昇降移動に変換する。クランプロッド３３が上昇位置となった後、更に、ピストン７の下降移動で円筒状部材１９と一緒にクランプロッド３３を旋回し、そして、ピストン７と共に円筒状部材１９とクランプロッド３３とを下降移動し、クランプ対象物４５をクランプする。このように１つのピストン７で各動作を行えるので、圧流体供給回路を簡単にできて制御が容易となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブ内のピストンの軸線方向移動により上向きのクランプロッドを軸線回りに旋回かつ軸線方向移動させ、クランプロッドの先端部に設けたクランパによってクランプ対象物をクランプするようにした旋回式クランプシリンダにおいて、シリンダチューブにピストンの軸線回りの回動を阻止する回り止めを設け、シリンダチューブ内の下部に、円筒状部材をピストンに対して軸線回りに回動可能かつ所定量下降移動可能に設けると共に、円筒状部材の下降移動を円筒状部材が始動角度位置から所定の旋回終端角度位置に回動するまで阻止し、円筒状部材が前記旋回終端角度位置に回動すると許容する移動制御手段を設け、ピストンと円筒状部材間にピストンが始動高さ位置から旋回終端高さ位置へ下降移動することで円筒状部材を始動角度位置から所定の旋回終端角度位置に回動させる第１案内機構を設け、ピストンとクランプロッド間にピストンが始動高さ位置から前記旋回終端高さ位置に到る途中の所定の旋回始端高さ位置に下降移動するときクランプロッドを回り止め状態で軸線方向へ案内し、ピストンが前記旋回始端高さ位置から前記旋回終端高さ位置に下降移動するときクランプロッドをその高さ位置で回動可能に案内する第２案内機構を設け、円筒状部材とクランプロッド間に円筒状部材が始動角度位置から前記旋回終端角度位置に到る途中の所定の旋回始端角度位置に回動することでクランプロッドを所定量上昇移動させる第３案内機構を設け、ピストンの下降移動により、クランプロッドを所定量上昇移動させた後、その上昇位置でアンクランプ方向からクランプ方向へ所定角度回動させ、その回動位置で下降させてクランプするようにしたことを特徴とする旋回式クランプシリンダ。
【請求項２】
第１案内機構は、円筒状部材の外周面に第１螺旋状旋回溝を設け、その第１螺旋状旋回溝にピストンに設けた第１案内部材を係合させて構成したことを特徴とする請求項１記載の旋回式クランプシリンダ。
【請求項３】
第２案内機構は、クランプロッドに第２案内部材を固着し、ピストンに第２案内部材を軸線方向へ案内する軸線方向溝と第２案内部材を相対的に円周方向へ案内する螺旋溝から成る第２案内溝を設けて構成したことを特徴とする請求項１または２記載の旋回式クランプシリンダ。
【請求項４】
第３案内機構は、クランプロッドの外周面に第３螺旋状旋回溝を設け、その第３螺旋状旋回溝に円筒状部材に設けた第３案内部材を係合させて構成したことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の旋回式クランプシリンダ。
【請求項５】
移動制御手段は、円筒状部材の端部に凸部を設け、シリンダチューブ内の端部に固着した制御部材に円筒状部材の凸部を受止める受止面と円筒状部材の凸部と嵌合する凹部とを設けて構成したことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の旋回式クランプシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ピストンの軸線方向移動によりクランプロッドを上方に軸線方向移動させかつ軸線回りに旋回させ、更にクランプロッドを下方に軸線方向移動させてクランプ対象物をクランプする旋回式クランプシリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のクランプロッドを退入端から進出端に向けて上方に軸線方向移動した後に軸線回りに旋回し、更にクランプロッドを下方に軸線方向移動してクランプ対象物をクランプする旋回式クランプシリンダとして、特許文献１や特許文献２のものが知られている。特許文献１の旋回式クランプシリンダでは、クランプロッドを進退するためのピストンと、該ピストンの軸線方向移動によりクランプロッドを旋回するためのツイスト機構と、クランプ対象物をクランプする際にクランパをクランプ対象物に押圧するための前記ピストンとは別のピストンを備えている。また、特許文献２の旋回式クランプシリンダでは、クランプロッドを軸線方向上下に進退し、かつ、クランパをクランプ対象物に押圧するためのピストンと、前記ピストンとは別のクランプロッドを軸線回りに旋回するためのピストンを備えている。このようにこれらのものでは、複数のピストンを作動してクランプロッドの軸線方向移動及び軸心回りの旋回を行い、クランプを行うので、夫々のシリンダへの圧流体の供給を制御するための制御弁や圧流体供給路が複数系統必要となってこれらから構成される圧流体供給回路が複雑となり、制御も複雑になる問題がある。また、周辺機器を含めた旋回式クランプシリンダのトータルコストが高くなる問題がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３９３２号公報
【特許文献２】特許第２７１９３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、クランプロッドの昇降移動と旋回動作の制御を簡易にできる安価な旋回式クランプシリンダを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、シリンダチューブ内のピストンの軸線方向移動により上向きのクランプロッドを軸線回りに旋回かつ軸線方向移動させ、クランプロッドの先端部に設けたクランパによってクランプ対象物をクランプするようにした旋回式クランプシリンダにおいて、シリンダチューブにピストンの軸線回りの回動を阻止する回り止めを設け、シリンダチューブ内の下部に、円筒状部材をピストンに対して軸線回りに回動可能かつ所定量下降移動可能に設けると共に、円筒状部材の下降移動を円筒状部材が始動角度位置から所定の旋回終端角度位置に回動するまで阻止し、円筒状部材が前記旋回終端角度位置に回動すると許容する移動制御手段を設け、ピストンと円筒状部材間にピストンが始動高さ位置から旋回終端高さ位置へ下降移動することで円筒状部材を始動角度位置から所定の旋回終端角度位置に回動させる第１案内機構を設け、ピストンとクランプロッド間にピストンが始動高さ位置から前記旋回終端高さ位置に到る途中の所定の旋回始端高さ位置に下降移動するときクランプロッドを回り止め状態で軸線方向へ案内し、ピストンが前記旋回始端高さ位置から前記旋回終端高さ位置に下降移動するときクランプロッドをその高さ位置で回動可能に案内する第２案内機構を設け、円筒状部材とクランプロッド間に円筒状部材が始動角度位置から前記旋回終端角度位置に到る途中の所定の旋回始端角度位置に回動することでクランプロッドを所定量上昇移動させる第３案内機構を設け、ピストンの下降移動により、クランプロッドを所定量上昇移動させた後、その上昇位置でアンクランプ方向からクランプ方向へ所定角度回動させ、その回動位置で下降させてクランプするようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また、第１案内機構は、円筒状部材の外周面に第１螺旋状旋回溝を設け、その第１螺旋状旋回溝にピストンに設けた第１案内部材を係合させて構成したことを特徴とする。
【０００７】
また、第２案内機構は、クランプロッドに第２案内部材を固着し、ピストンに第２案内部材を軸線方向へ案内する軸線方向溝と第２案内部材を相対的に円周方向へ案内する螺旋溝から成る第２案内溝を設けて構成したことを特徴とする。
【０００８】
また、第３案内機構は、クランプロッドの外周面に第３螺旋状旋回溝を設け、その第３螺旋状旋回溝に円筒状部材に設けた第３案内部材を係合させて構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、移動制御手段は、円筒状部材の端部に凸部を設け、シリンダチューブ内の端部に固着した制御部材に円筒状部材の凸部を受止める受止面と円筒状部材の凸部と嵌合する凹部とを設けて構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願の請求項１の発明によれば、ピストンの下降動作により回動する円筒状部材によってクランプロッドを所定量上昇移動させた後、ピストンを下降動作させてその上昇位置で円筒状部材と共にクランプロッドをアンクランプ方向からクランプ方向へ所定角度回動させ、更に、ピストンの下降動作によりその回動位置でクランプロッドを降下させてクランプするようにし、ピストンの上昇動作でアンクランプするようにしたので、１つのピストンの昇降動作でクランプロッドの軸線方向への昇降動作と旋回動作とクランプ、アンクランプ動作を行えて好適である。また、ピストンが１つなので、複数のピストンを備えたもののように各ピストンを動作するため複数系統の圧流体供給路が不要であり、圧流体供給回路が簡易な構成にできる効果があり、安価に実施でき、かつ、制御を容易化できる効果がある。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、第１案内機構は、円筒状部材の外周面に第１螺旋状旋回溝を設け、その第１螺旋状旋回溝にピストンに設けた第１案内部材を係合させて構成したので、簡易な構成でクランプロッドの軸線方向移動を円筒状部材の旋回動作に変換できて好ましい。
【００１２】
また、請求項３の発明によれば、第２案内機構は、クランプロッドに第２案内部材を固着し、ピストンに第２案内部材を軸線方向へ案内する軸線方向溝と第２案内部材を相対的に円周方向へ案内する螺旋溝から成る第２案内溝を設けて構成したので、簡易な構成で旋回始端角度位置となるまでクランプロッドの旋回を規制しながら軸線方向に案内し、旋回始端角度位置からクランプロッドのクランプ方向への所定角度の旋回を案内できて好ましい。
【００１３】
また、請求項４の発明によれば、第３案内機構は、クランプロッドの外周面に第３螺旋状旋回溝を設け、その第３螺旋状旋回溝に円筒状部材に設けた第３案内部材を係合させて構成したので、従来のように複数のピストンによりクランプロッドを動作するものに比べて、１つのピストンの昇降移動による円筒状部材の回動により、クランプロッドを軸線方向移動及び軸心回りに旋回できるので構成が簡易となって好ましい。
【００１４】
また、請求項５の発明によれば、移動制御手段は、円筒状部材の端部に凸部を設け、シリンダ内の端部に固着した制御部材に円筒状部材の凸部を受止める受止面と円筒状部材の凸部と嵌合する凹部とを設けて構成したので、簡単な構造で円筒状部材が所定の旋回終端角度位置に回動するまで円筒状部材の軸線方向移動を阻止することができ、所定の旋回終端角度位置で円筒状部材を下降移動でき、円筒状部材の下降移動によりクランプロッドを一体的に下降させてクランプ動作を行えて好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本願発明の実施の形態について図１〜図１０により説明する。旋回式クランプシリンダ１のシリンダチューブ２は、軸線方向上部がロッドカバー３により塞がれ、軸線方向下部がヘッドカバー４により螺着固定された制御部材５により塞がれて、内部にシリンダ室６を構成している。シリンダ室６には、円筒状（環状）のピストン７が軸線方向往復移動可能に嵌装されており、シリンダ室６をロッド側シリンダ室８とヘッド側シリンダ室９とに区画している。
【００１６】
ピストン７は、ピストン本体１０とピストン本体１０から下方に延設されたピストン操作案内部１１とからなり、ピストン操作案内部１１には、図１に示すように、軸線方向に延びる直線の回り止め用溝１２が形成されている。この回り止め用溝１２には、シリンダチューブ２の内周面に植設したガイドピン１３が摺動可能に嵌合されて回り止め１４を構成している。また、ピストン操作案内部１１には、図４に展開図で示されるように軸線方向に延びる直線の軸線方向溝１５と軸線方向溝１５と連続して円周方向に斜めの螺旋溝１６から成る第２案内溝１７が設けられている。また、ピストン操作案内部１１には、中央に収容孔２１が形成されており、その下端部分の内周面には、転動可能に保持された鋼球からなる第１案内部材１８が保持されており、後述の円筒状部材１９の第１螺旋状旋回溝２０とにより、ピストン７の軸線方向移動によって円筒状部材１９を軸心回りに回動操作する。尚、第１案内部材１８は、収容孔２１の内周面に転動可能に設けたピンまたは固着したピンでもよい。
【００１７】
ピストン操作案内部１１の収容孔２１には、シリンダ１内の下部（奥部）に円筒状部材１９がピストン７に対して軸線回りに回動可能かつ所定量下降移動可能に設けられている。この円筒状部材１９の下端部には、図１に示すように、凸部２２が設けられており、凸部２２には円筒状部材１９の内側に向けて爪部２３が形成されている。爪部２３は、制御部材５に螺着された上昇移動阻止部材２４の阻止部２５に当接して、円筒状部材１９が図１、図２に示す始動角度位置から所定の図７、図８に示す旋回終端角度位置にあるとき、円筒状部材１９の上方への移動（突出移動）を阻止している。また、円筒状部材１９の凸部２２は、前記制御部材５の受止面２６と制御部材５に設けられた円筒状部材１９の凸部２２と嵌合する凹部２７とから移動制御手段２８を構成している。尚、円筒状部材１９が図１、図２に示す始動角度位置から所定の図７、図８に示す旋回終端角度位置にあるときの円筒状部材１９の上方への移動を阻止するため、図１０に示すように、凸部２２に爪部材２３Ａを円筒状部材１９の外側に向けて張り出すように形成し、シリンダチューブ２の軸線方向下部に段部として形成した阻止部２５Ａに当接するようにしても良い。
【００１８】
移動制御手段２８は、円筒状部材１９が始動角度位置から所定の旋回終端角度位置に回動するまで凸部２２の下面が受止面２６に受け止められて円筒状部材１９の下降移動（没入軸線方向移動）を阻止し、円筒状部材１９が旋回終端角度位置に回動すると円筒状部材１９の凸部２２と制御部材５の凹部２７とが嵌合可能となり、円筒状部材１９の下降移動を許容する。また、円筒状部材１９の外周面には、図１に示すように、円周方向に斜めの螺旋状の第１螺旋状旋回溝２０が形成されている。この第１螺旋状旋回溝２０には、前記ピストン操作案内部１１の第１案内部材１８が係合されており、第１螺旋状旋回溝２０と第１案内部材１８とで第１案内機構２９が構成されている。また、円筒状部材１９の収容孔３２内の上端部分には、図１に示すように、転動可能に保持された鋼球からなる第３案内部材３０が保持されている。尚、第３案内部材３０は、収容孔３２内の上端部分に転動可能に設けたピンまたは固着したピンでもよい。
【００１９】
図１に示すように、円筒状部材１９の収容孔３２内には、クランプロッド３３の下端部分が挿入されている。また、クランプロッド３３はピストン操作案内部１１の収容孔２１とピストン本体１０の中心孔３１を通ってロッドカバー３からシリンダチューブ２外部へ向けて軸線方向上方に突出している。クランプロッド３３の中間部分には、フランジ部３４が形成されており、フランジ部３４は前記ピストン操作案内部１１の収容孔２１に摺動可能に嵌合され、クランプロッド３３のフランジ部３４より上方部分がピストン本体１０の中心孔３１に摺動可能に嵌合されている。フランジ部３４には、クランプロッド３３半径方向に突出する第２案内部材としてのガイドピン３５が設けられており、前記第２案内溝１７に摺動可能に嵌合し、第２案内部材３５と第２案内溝１７とで第２案内機構３６が構成されている。
【００２０】
クランプロッド３３の上端部分には、クランパ３７がナット３８により固定されている。また、クランプロッド３３の下端部分の外周面には円周方向に斜めの螺旋状の第３螺旋状旋回溝３９が形成されている。この第３螺旋状旋回溝３９には、前記第３案内部材３０が係合されて第３案内機構４０が構成されてクランプロッド３３を所定量上昇移動させるようになっている。図３において、４１，４２はロッドカバー３に設けられた給排ポートであり、４３，４４は夫々給排ポート４１とロッド側シリンダ室８、給排ポート４２とヘッド側シリンダ室９とを連通する流体通路である。尚、図２、図６、図８に示す凸部２２の丸印Ａは、円筒状部材１９の旋回を分り易くするために付けたものである。
【００２１】
次に動作について説明する。図１に示すように、クランプロッド３３が下降移動（没入軸線方向移動）して退入端に没入しており、ピストン７がシリンダチューブ２内の上端の始動高さ位置にあると共に円筒状部材１９が始動角度位置にある状態で、給排ポート４１からロッド側シリンダ室８に圧流体が供給されると、ピストン７が軸線方向に下降移動する。これにより、先ず、ピストン７が図５に示す旋回始端高さ位置に下降移動すると、ピストン７の第１案内部材１８に円筒状部材１９の第１螺旋状旋回溝２０が案内されて第１案内部材１８が第１螺旋状旋回溝２０のストローク始点から第１螺旋状旋回溝２０のストローク中間点に位置し、凸部２２が受止面２６を摺動して円筒状部材１９の軸線方向の下降移動が阻止された状態で、円筒状部材１９が図３に示すアンクランプ方向からクランプ方向に図１、図２に示す始動角度位置から図５、図６に示す旋回始端角度位置まで１８０度旋回する。このとき、円筒状部材１９の第３案内部材３０にクランプロッド３３の第３螺旋状旋回溝３９が案内され、第３案内機構４０によりクランプロッド３３が軸線方向に上昇移動して図５に示す上昇位置（進出端）となる。第３案内部材３０は、第３螺旋状旋回溝３９の上端のストローク始点から下端のストローク終点に位置し、クランプロッド３３に対する円筒状部材１９のクランプ方向への相対旋回が規制される。
【００２２】
次に、ピストン７が図５に示す旋回始端高さ位置から図７に示す旋回終端高さ位置に下降移動すると、円筒状部材１９が第１案内機構２９によって図５、図６に示す旋回始端角度位置からクランプ方向に９０度旋回して図７、図８に示す旋回終端角度位置となる。このとき第３案内機構４０による相対的な回動が規制されていると共に第２案内機構３６に案内され、円筒状部材１９と一緒にクランプロッド３３がアンクランプ方向からクランプ方向へ９０度回動し、図７に示すように、クランプ対象物４５の上方の回動位置にクランパ３７が位置する。また、第１案内部材１８が第１螺旋状旋回溝２０の下端のストローク終点に位置し、ピストン７に対する円筒状部材１９のクランプ方向への相対回動が規制される。また、円筒状部材１９の凸部２２と制御部材５の凹部２７とが図７、図８に示すように対向する。
【００２３】
次に、図９に示すように、ピストン７が図７の旋回終端高さ位置から更に下降移動すると、第１案内機構２９と第２案内機構３６と第３案内機構４０の第１〜第３案内部材１８，３５，３０が夫々第１螺旋状旋回溝２０と第２案内溝１７と第３螺旋状旋回溝３９のストローク終点に位置することによりピストン７と円筒状部材１９とクランプロッド３３のクランプ方向の相対回動が規制されているので、ピストン７と一緒に円筒状部材１９とクランプロッド３３とが下降移動する。このとき円筒状部材１９の凸部２２が制御部材５の凹部２７に挿入し、円筒状部材１９が図９に示すように没入端位置となる。そして、クランパ３７がクランプ対象物４５をクランプする。
【００２４】
また、アンクランプ動作時には給排ポート４２からヘッド側シリンダ室９に圧流体が供給されて前記とは逆に動作し、ピストン７が上昇移動すると、円筒状部材１９とクランプロッド３３も上昇移動する。そして、円筒状部材１９の爪部２３が上昇移動阻止部材２４の阻止部２５に当接して上昇移動が阻止された後、ピストン７が上昇移動すると第１案内機構２９により円筒状部材１９が前記とは逆にクランプ方向からアンクランプ方向に回動し、クランプロッド３３も一緒に回動する。更に、ピストン７の上昇移動により円筒状部材１９がアンクランプ方向に回動すると、第３案内機構４０によりクランプロッド３３が下降移動し、図１、図２に示す状態に戻る。以上のように１つのピストン７の昇降動作により、クランプロッド３３の上昇移動と回動と下降移動とを行うので、旋回式クランプシリンダ１を駆動する圧流体供給回路を簡易なものにでき、制御も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の旋回式クランプシリンダのピストンの始動高さ位置での縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ―ＩＩ線断面拡大図である。
【図３】図１のＩＩＩ視拡大図である。
【図４】第２案内溝の展開図である。
【図５】旋回式クランプシリンダのピストンの旋回始端高さ位置での縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ―ＶＩ線断面拡大図である。
【図７】旋回式クランプシリンダのピストンの旋回終端高さ位置での縦断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線断面拡大図である。
【図９】クランプ状態での旋回式クランプシリンダの縦断面図である。
【図１０】爪部材と阻止部の他の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  旋回式クランプシリンダ
２  シリンダチューブ
５  制御部材
７  ピストン
１４  回り止め
１５  軸線方向溝
１６  螺旋溝
１７  第２案内溝
１８  第１案内部材
１９  円筒状部材
２０  第１螺旋状旋回溝
２２  凸部
２６  受止面
２７  凹部
２８  移動制御手段
２９  第１案内機構
３０  第３案内部材
３３  クランプロッド
３５  第２案内部材（ガイドピン）
３６  第２案内機構
３７  クランパ
３９  第３螺旋状旋回溝
４０  第３案内機構
４５  クランプ対象物
【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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【図１０】
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