(57)【要約】【課題】クランプ対象物をクランプすると同時に精度よく位置決めすることが可能な位置決め機能付きクランプ装置を提供する【解決手段】位置決め機能付きクランプ装置１は、クランプ本体３と、プルロッド４と、プルロッド４の先端側部分に摺動可能に外嵌された複数の係合部材３０とを備え、複数の係合部材３０の各々は、径拡大側へ変位してワーク２の係合穴２ａに内嵌係合可能なクランプ係合部３０ａと、径拡大側へ変位してクランプ本体３の位置決め孔１８に内嵌係合可能な位置決め係合部３０ｂとを有し、プルロッド４をクランプ側へ駆動したとき、複数のクランプ係合部３０ａが係合穴２ａに内嵌係合してワーク２を固定するとともに、複数の位置決め係合部３０ｂが位置決め孔１８に内嵌係合してクランプ本体３に対するワーク２の位置を決めるように構成した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプ対象物の係合穴に係合してクランプ対象物を固定可能なクランプ装置において、
クランプ本体、及びクランプ対象物を位置決めする為にクランプ本体に形成された位置決め孔と、
この位置決め孔を貫通するようにクランプ本体に進退自在に装備されたプルロッド、及びこのプルロッドの先端部分に先端側程径拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部と、
前記プルロッドの先端側部分に摺動可能に外嵌された複数の係合部材と、
前記プルロッドをクランプ駆動する流体圧シリンダとを備え、
前記複数の係合部材の各々は、テーパ部に係合可能なテーパ係合部を有し且つ径拡大側へ変位して前記係合穴に内嵌係合可能なクランプ係合部と、径拡大側へ変位して前記位置決め孔に内嵌係合可能な位置決め係合部とを有し、
前記流体圧シリンダによりプルロッドをクランプ側へ駆動したとき、複数のクランプ係合部が係合穴に内嵌係合してクランプ対象物を固定するとともに、複数の位置決め係合部が位置決め孔に内嵌係合してクランプ本体に対するクランプ対象物の位置を決めるように構成したことを特徴とする位置決め機能付きクランプ装置。
【請求項２】
クランプ対象物の係合穴に係合してクランプ対象物を固定するクランプ装置において、
クランプ本体、及びクランプ対象物を位置決めする為にクランプ本体に形成された位置決め孔と、
この位置決め孔を貫通するようにクランプ本体に進退自在に装備されたプルロッド、及びこのプルロッドの先端部分に先端側程径拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部と、
前記プルロッドの先端側部分に摺動可能に外嵌されたコレット式係合部材と、
前記プルロッドをクランプ駆動する流体圧シリンダとを備え、
前記係合部材は、テーパ部に係合可能なテーパ係合部を有し且つ径拡大側へ弾性変形して前記係合穴に内嵌係合可能なクランプ係合部と、径拡大側へ弾性変形して前記位置決め孔に内嵌係合可能な位置決め係合部と、これらクランプ係合部と位置決め係合部の弾性変形を促進する為の複数のスリットとを有し、
前記流体圧シリンダによりプルロッドをクランプ側へ駆動したとき、クランプ係合部が係合穴に内嵌係合してクランプ対象物を固定するとともに、位置決め係合部が前記位置決め孔に内嵌係合してクランプ本体に対するクランプ対象物の位置を決めるように構成したことを特徴とする位置決め機能付きクランプ装置。
【請求項３】
前記複数の係合部材をプルロッドに密着する方向へ付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め機能付きクランプ装置。
【請求項４】
前記係合部材は、クランプ本体に対して前記プルロッドの退入方向に移動可能に構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め機能付きクランプ装置。
【請求項５】
前記クランプ本体に、前記係合部材が前記プルロッドの退入方向へ移動しないように規制する移動規制部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の位置決め機能付きクランプ装置。
【請求項６】
前記テーパ部は、周方向に並べて形成された複数の平面部からなることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の位置決め機能付きクランプ装置。
【請求項７】
クランプ対象物の係合穴に係合してクランプ対象物を固定可能なクランプ装置において、
クランプ本体と、
このクランプ本体に進退自在に装備されたプルロッド、及びこのプルロッドの先端部分に先端側程径拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部と、
前記プルロッドの先端側部分に摺動可能に外嵌された複数の係合部材と、
前記プルロッドをクランプ駆動する流体圧シリンダとを備え、
前記複数の係合部材の各々は、テーパ部に係合可能なテーパ係合部を有し且つ径拡大側へ変位して前記係合穴に内嵌係合可能なクランプ係合部を有し、
前記流体圧シリンダによりプルロッドをクランプ側へ駆動したとき、複数のクランプ係合部が係合穴に内嵌係合してクランプ対象物を固定するとともにクランプ本体に対するクランプ対象物の位置を決めるように構成したことを特徴とする位置決め機能付きクランプ装置。
【請求項８】
クランプ対象物の係合穴に係合してクランプ対象物を固定するクランプ装置において、
クランプ本体と、
このクランプ本体に進退自在に装備されたプルロッド、及びこのプルロッドの先端部分に先端側程径拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部と、
前記プルロッドの先端側部分に摺動可能に外嵌されたコレット式係合部材と、
前記プルロッドをクランプ駆動する流体圧シリンダとを備え、
前記係合部材は、テーパ部に係合可能なテーパ係合部を有し且つ径拡大側へ弾性変形して前記係合穴に内嵌係合可能なクランプ係合部と、このクランプ係合部の弾性変形を促進する為の複数のスリットとを有し、
前記流体圧シリンダによりプルロッドをクランプ側へ駆動したとき、クランプ係合部が係合穴に内嵌係合してクランプ対象物を固定するとともにクランプ本体に対するクランプ対象物の位置を決めるように構成したことを特徴とする位置決め機能付きクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置決め機能付きクランプ装置に関し、特に、ワーク等のクランプ対象物をクランプすると同時に精度よく位置決めすることが可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、機械加工に供するワーク等のクランプ対象物をクランプするクランプ装置には種々の型式のものが多数提案され、あるいは、実用化されているが、例えば、クランプ本体と、このクランプ本体に進退自在に配設されワークを固定する為の係合穴に係合可能なプルロッドと、このプルロッドに摺動可能に外嵌し且つ径拡大側へ弾性変形可能なコレットとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このクランプ装置においては、油圧シリンダによりプルロッドが下方へ駆動されると、プルロッド先端部に先端程拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部にコレットが係合し、さらに、プルロッドが下方へ駆動されると、テーパ部によりコレットが径拡大側へ弾性変形してコレットがワークの係合穴の内周部に係合し、ワークが固定される。
【０００４】
さらに、このクランプ装置においては、クランプ本体とプルロッド及びコレットとの間に環状の隙間が形成されており、係合穴の中心がプルロッドの軸心からずれた状態でワークがセットされた場合には、プルロッド及びコレットがクランプ本体に対して水平方向に移動してそのずれが修正される。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８８５５１号公報（第３−７頁、図１−１３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記特許文献１に記載のクランプ装置においては、ワークが所定の位置から少しずれた位置にセットされて、ワーク側の係合穴の中心がプルロッドの軸心からずれている場合には、プルロッドの軸心が係合穴の中心に合うように、コレットがプルロッドとともにクランプ本体に対して水平方向に移動してしまうため、所定の固定位置からずれた位置でワークが固定されることになる。
本発明の目的は、クランプ対象物をクランプすると同時に精度よく位置決めすることが可能な位置決め機能付きクランプ装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の位置決め機能付きクランプ装置は、クランプ対象物の係合穴に係合してクランプ対象物を固定可能なクランプ装置において、クランプ本体、及びクランプ対象物を位置決めする為にクランプ本体に形成された位置決め孔と、この位置決め孔を貫通するようにクランプ本体に進退自在に装備されたプルロッド、及びこのプルロッドの先端部分に先端側程径拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部と、前記プルロッドの先端側部分に摺動可能に外嵌された複数の係合部材と、前記プルロッドをクランプ駆動する流体圧シリンダとを備え、前記複数の係合部材の各々は、テーパ部に係合可能なテーパ係合部を有し且つ径拡大側へ変位して前記係合穴に内嵌係合可能なクランプ係合部と、径拡大側へ変位して前記位置決め孔に内嵌係合可能な位置決め係合部とを有し、前記流体圧シリンダによりプルロッドをクランプ側へ駆動したとき、複数のクランプ係合部が係合穴に内嵌係合してクランプ対象物を固定するとともに、複数の位置決め係合部が位置決め孔に内嵌係合してクランプ本体に対するクランプ対象物の位置を決めるように構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
このクランプ装置において、ワークやパレット等のクランプ対象物を固定する際に、流体圧シリンダによりプルロッドがクランプ側へ駆動されると、プルロッドのテーパ部が、複数のクランプ係合部のテーパ係合部に係合する。同時に、テーパ部から複数のクランプ係合部に径拡大側へクランプ力が作用して、クランプ係合部が径拡大側に変位してクランプ対象物の係合穴に内嵌係合し、クランプ対象物が固定される。
【０００９】
このとき、複数の位置決め係合部も径拡大側に変位して、位置決め係合部はクランプ本体の位置決め孔に係合し、クランプ対象物のクランプ本体に対する位置決めがなされる。例えば、クランプ対象物を所定の位置にセットする際に、係合穴にテーパ部及びクランプ係合部を挿入しやすくするため、係合穴の径をテーパ部やクランプ係合部よりも大きめに形成した場合でも、複数の係合部材の位置決め係合部をクランプ本体の位置決め孔に内嵌係合させることができるため、クランプ対象物をクランプすると同時にクランプ本体に対してクランプ対象物を精度良く位置決めすることができる。
【００１０】
請求項２の位置決め機能付きクランプ装置は、クランプ対象物の係合穴に係合してクランプ対象物を固定するクランプ装置において、クランプ本体、及びクランプ対象物を位置決めする為にクランプ本体に形成された位置決め孔と、この位置決め孔を貫通するようにクランプ本体に進退自在に装備されたプルロッド、及びこのプルロッドの先端部分に先端側程径拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部と、前記プルロッドの先端側部分に摺動可能に外嵌されたコレット式係合部材と、前記プルロッドをクランプ駆動する流体圧シリンダとを備え、前記係合部材は、テーパ部に係合可能なテーパ係合部を有し且つ径拡大側へ弾性変形して前記係合穴に内嵌係合可能なクランプ係合部と、径拡大側へ弾性変形して前記位置決め孔に内嵌係合可能な位置決め係合部と、これらクランプ係合部と位置決め係合部の弾性変形を促進する為の複数のスリットとを有し、前記流体圧シリンダによりプルロッドをクランプ側へ駆動したとき、クランプ係合部が係合穴に内嵌係合してクランプ対象物を固定するとともに、位置決め係合部が前記位置決め孔に内嵌係合してクランプ本体に対するクランプ対象物の位置を決めるように構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
この位置決め機能付きクランプ装置は、係合部材が複数のスリットを有するコレット式係合部材である点で異なるが、請求項１と略同様の構成を有し、略同様の作用を奏する。即ち、流体圧シリンダによりプルロッドがクランプ側へ駆動されると、プルロッドのテーパ部がクランプ係合部のテーパ係合部に係合する。同時に、テーパ部から係合部材のクランプ係合部に径拡大側へクランプ力が作用して、クランプ係合部が径拡大側に弾性変形してクランプ対象物の係合穴に内嵌係合し、クランプ対象物が固定される。このとき、係合部材の位置決め係合部も径拡大側に弾性変形して、位置決め係合部が夫々クランプ本体の位置決め孔に係合し、クランプ対象物のクランプ本体に対する位置決めがなされる。
【００１２】
請求項３の位置決め機能付きクランプ装置は、請求項１の発明において、前記複数の係合部材をプルロッドに密着する方向へ付勢する付勢部材を設けたことを特徴とするものである。従って、流体圧シリンダによりプルロッドがクランプ側へ駆動されたときに、クランプ係合部と位置決め係合部が夫々付勢部材の付勢力に抗して径拡大側へ変位して、クランプ係合部が係合穴に内嵌係合するとともに、位置決め係合部が位置決め孔に内嵌係合するので、クランプ対象物を固定すると同時にクランプ本体に対して精度良く位置決めすることができる。
【００１３】
請求項４の位置決め機能付きクランプ装置は、請求項１又は２の発明において、前記係合部材は、クランプ本体に対して前記プルロッドの退入方向に移動可能に構成されたことを特徴とするものである。従って、プルロッドのテーパ部をクランプ係合部のテーパ係合部に係合させてクランプ対象物をクランプする際に、係合部材を退入方向に移動させて、クランプ対象物をプルロッドの退入方向に引きつけ、クランプ対象物を前記退入方向にも位置決めして固定することが可能になる。
【００１４】
請求項５の位置決め機能付きクランプ装置は、請求項１又は２の発明において、前記クランプ本体に、前記係合部材が前記プルロッドの退入方向へ移動しないように規制する移動規制部を設けたことを特徴とするものである。従って、プルロッドのテーパ部をクランプ係合部のテーパ係合部に係合させてクランプ対象物をクランプする際に、移動規制部により係合部材がプルロッドの退入方向に移動しないように規制されるため、例えば、クランプ対象物をセットしたときの姿勢を保持しつつクランプ対象物を固定することができる。
【００１５】
請求項６の位置決め機能付きクランプ装置は、請求項１〜５の何れかの発明において、前記テーパ部は、周方向に並べて形成された複数の平面部からなることを特徴とするものである。従って、テーパ部がクランプ係合部のテーパ係合部に係合したときに、テーパ部からテーパ係合部にクランプ力を均等に作用させて、テーパ係合部に局所的に大きな力が作用するのを防止できる。
【００１６】
請求項７の位置決め機能付きクランプ装置は、クランプ対象物の係合穴に係合してクランプ対象物を固定可能なクランプ装置において、クランプ本体と、クランプ本体に進退自在に装備されたプルロッド、及びこのプルロッドの先端部分に先端側程径拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部と、前記プルロッドの先端側部分に摺動可能に外嵌された複数の係合部材と、前記プルロッドをクランプ駆動する流体圧シリンダとを備え、前記複数の係合部材の各々は、テーパ部に係合可能なテーパ係合部を有し且つ径拡大側へ変位して前記係合穴に内嵌係合可能なクランプ係合部を有し、前記流体圧シリンダによりプルロッドをクランプ側へ駆動したとき、複数のクランプ係合部が係合穴に内嵌係合してクランプ対象物を固定するとともにクランプ本体に対するクランプ対象物の位置を決めるように構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
このクランプ装置において、流体圧シリンダによりプルロッドがクランプ側へ駆動されると、プルロッドのテーパ部が、複数のクランプ係合部のテーパ係合部に係合する。同時に、テーパ部から複数のクランプ係合部に径拡大側へクランプ力が作用して、クランプ係合部が径拡大側に変位してクランプ対象物の係合穴に内嵌係合してクランプ対象物が固定される。さらに、このクランプ係合部と係合穴との間の係合により、クランプ本体に対するクランプ対象物の位置も決められる。
【００１８】
請求項８の位置決め機能付きクランプ装置は、クランプ対象物の係合穴に係合してクランプ対象物を固定するクランプ装置において、クランプ本体と、クランプ本体に進退自在に装備されたプルロッド、及びこのプルロッドの先端部分に先端側程径拡大側へ拡がるように形成されたテーパ部と、前記プルロッドの先端側部分に摺動可能に外嵌されたコレット式係合部材と、前記プルロッドをクランプ駆動する流体圧シリンダとを備え、前記係合部材は、テーパ部に係合可能なテーパ係合部を有し且つ径拡大側へ弾性変形して前記係合穴に内嵌係合可能なクランプ係合部と、このクランプ係合部の弾性変形を促進する為の複数のスリットとを有し、前記流体圧シリンダによりプルロッドをクランプ側へ駆動したとき、クランプ係合部が係合穴に内嵌係合してクランプ対象物を固定するとともにクランプ本体に対するクランプ対象物の位置を決めるように構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
流体圧シリンダによりプルロッドがクランプ側へ駆動されると、プルロッドのテーパ部がクランプ係合部のテーパ係合部に係合する。同時に、テーパ部から係合部材のクランプ係合部に径拡大側へクランプ力が作用して、クランプ係合部が径拡大側に弾性変形してクランプ対象物の係合穴に内嵌係合し、クランプ対象物が固定される。さらに、このクランプ係合部と係合穴との間の係合により、クランプ本体に対するクランプ対象物の位置も決められる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、機械加工に供するワークをクランプすると同時に位置決めすることが可能な、位置決め機能付きクランプ装置に本発明を適用したものである。尚、図１における上下左右を上下左右として以下説明する。
図１、図３に示すように、この位置決め機能付きクランプ装置１（以下、クランプ装置１という）は、クランプ対象物であるワーク２の係合穴２ａに係合してワーク２を固定可能に構成されている。
【００２１】
図１〜図３に示すように、クランプ装置１は、クランプ本体３と、このクランプ本体３に進退自在に装備されたプルロッド４と、プルロッド４の先端側部分に摺動可能に外嵌された３つの係合部材３０と、プルロッド４を下方へクランプ駆動する油圧シリンダ５等を備えている。
【００２２】
クランプ本体３は、上部本体１０と、この上部本体１０の下端に４本のボルト１２で連結された下部本体１１とを有し、クランプ本体３は、ボルト穴１３に挿通される４本のボルト（図示略）によりベース体１４に固定される。上部本体１０の上端部には、ワーク２を受け止める受止面１５が形成されており、受止面１５には、図示外のエア供給源からエア通路１６，１７を介して着座確認用の加圧エアが供給される。上部本体１０の中央部には、ワーク２を位置決めする為の位置決め孔１８が上下貫通状に形成されている。さらに、上部本体１０の内部には、位置決め孔１８の下端に連なり係合部材３０の基部３０ｃを収容する収容穴１９と、この収容穴１９の下端に連なり後述の筒状支持部材３２の上端壁部３２ａを収容する収容穴２０とが、上下に直列状に形成されている。
【００２３】
下部本体１１は、上部本体１０に連結されるフランジ部１１ａと、このフランジ部１１ａの下端から下方へ延びる筒状部１１ｂとを一体形成したものであり、筒状部１１ｂはベース体１４に内嵌されている。フランジ部１１ａの上端部の中央部には、収容穴２０の下半部に内嵌される環状突出部２１が形成されている。フランジ部１１ａの内部には、収容穴２０の下端に連なり後述の筒状支持部材３２の筒部３２ｂを収容する収容穴２２が設けられ、筒状部１１ｂの内部には、収容穴２２の下端に連なる油圧シリンダ５のシリンダ穴２３が形成されている。従って、クランプ本体３の内部において、位置決め孔１８、収容穴１９, ２０, ２２、シリンダ穴２３が夫々上下に直列状に形成されている。筒状部１１ｂの下端部には、シリンダ穴２３を下方から閉塞する端壁部材２４が螺合されている。この端壁部材２４には、エアブロー用の加圧エアを導入する為のエア導入孔２５が設けられている。
【００２４】
図１、図３、図４、図６、図７に示すように、プルロッド４は、先端側から順に直列状に形成された、テーパ部４ａ、小径軸部４ｂ、大径軸部４ｃ、ピストン部４ｄを有する。テーパ部４ａは、プルロッド４の先端部分において、先端側程径拡大側へ拡がるように形成されている。図４〜図７に示すように、テーパ部４ａは、プルロッド４の先端部分に周方向に並べて形成された３つの平面部からなり、図４（ｂ）に示すように、これら平面部は、先端程幅（図４（ｂ）における左右方向の幅）が狭くなるように形成されている。このテーパ部４ａは、クランプ本体３から上方に突出しており、ワーク２をクランプする際には、このテーパ部４ａは、ワーク２に立向き状に形成された係合穴２ａに下方から挿入される。
【００２５】
このプルロッド４は、小径軸部４ｂにおいて位置決め孔１８を貫通するように、クランプ本体３に進退自在に装備されている。ピストン部４ｄの下端には、シリンダ穴２３の内側のスプリング収容室４８に収容されたスプリング４７が当接しており、このスプリング４７によりプルロッド４は上方へ弾性付勢されている。ピストン部４ｄには、ピストン部４ｄの上側と下側を連通して加圧エアをスプリング収容室４８から上方のエア通路４９へ送る為の上下貫通状のエア通路（図示略）が形成されている。
【００２６】
図１、図３、図５〜図７に示すように、３つの係合部材３０は、周方向に並べて配設されて、プルロッド４の先端側部分に摺動可能に外嵌されている。この３つの係合部材３０は夫々同じ構成を有するので、そのうちの１つについて説明する。
係合部材３０は、テーパ部４ａに係合可能なテーパ係合部３０ｄを有し且つ径拡大側へ変位してワーク２の係合穴２ａに内嵌係合可能なクランプ係合部３０ａと、径拡大側へ変位してクランプ本体３の位置決め孔１８に内嵌係合可能な位置決め係合部３０ｂと、クランプ係合部３０ａや位置決め係合部３０ｂよりも径の大きい基部３０ｃとを有し、これらクランプ係合部３０ａと位置決め係合部３０ｂと基部３０ｃは、上方から順に直列状に並んだ状態で一体形成されている。
【００２７】
クランプ係合部３０ａと位置決め係合部３０ｂは、略円筒形状の部材を３分割した分割体形状に形成され、円弧状に形成されたクランプ係合部３０ａと位置決め係合部３０ｂの外径は同径になっている。一方、クランプ係合部３０ａの内周部には、先端側程内径が拡大するテーパ係合部３０ｄが形成されている。ここで、クランプ係合部３０ａが係合穴２ａに内嵌係合する際に、クランプ係合部３０ａが径拡大側へ変位してから、さらに、径拡大側へ弾性変形することもできるように、クランプ係合部３０ａは先端側程周方向の長さが短くなるように形成されて、隣り合うクランプ係合部３０ａの先端部との間に前記の弾性変形を促進する隙間が形成されている。
【００２８】
基部３０ｃは、環状の部材を３分割した分割体形状に形成されており、位置決め係合部３０ｂの下端に一体的に連結されている。この基部３０ｃの外周部には、周方向に延びる溝部３０ｅが形成されており、この溝部３０ｅには、３つの係合部材３０をプルロッド４に密着する方向（プルロッド４の軸心側）へ付勢するリング状のバネ部材３１が装着されている。
【００２９】
ところで、３つの係合部材３０は、収容穴２０，２２に上下摺動自在に収容され基部３０ｃの下端に当接する筒状支持部材３２により下方から支持されている。つまり、３つの係合部材３０は、下方（プルロッド４の退入方向）に移動可能に構成されている。
筒状支持部材３２は、基部３０ｃに下方から当接する上端壁部３２ａと、この上端壁部３２ａから下方へ延びる筒状部３２ｂとを一体形成したものである。上端壁部３２ａは収容穴２０に上下摺動自在に収容され、上端壁部３２ａの外周部は筒状部３２ｂよりも外周側に突出しており、環状突出部１６により筒状支持部材３２の所定以上の下方への移動が規制される。さらに、上端壁部３２ａの中央部には、プルロッド４を挿通する為の挿通穴３２ｃが形成されている。筒状部３２ｂは、収容穴２２に上下摺動自在に収容されており、筒状部３２ｂと収容穴２２との間にはシール部材３３も装着されている。
【００３０】
油圧シリンダ５は、シリンダ穴２３と、このシリンダ穴２３に上下摺動自在に内嵌されプルロッド４を下方へ駆動可能なピストン部材４０と、シリンダ穴２３とピストン部材４０と筒状支持部材３２とで形成された環状油室４１とを有する。
ピストン部材４０は、筒状支持部材３２に摺動自在に内嵌された上半部の小径筒部４０ａと、シリンダ穴２３に摺動自在に内嵌された下半部の大径筒部４０ｂとを一体形成したものである。大径筒部４０ｂは、収容穴２２の下端部に内側へ突出状に形成された環状突出部により上方への移動をその上限位置で規制されている。筒状支持部材３２と小径筒部４０ａとの間及びシリンダ穴２３と大径筒部４０ｂとの間にはシール部材４２，４３が夫々装着されている。
【００３１】
ピストン部材４０の内部には、上方から順に、プルロッド４の大径軸部を挿通する為のロッド挿通穴４４と、このロッド挿通穴４４よりも大径でピストン部４ｄを収容する為のピストン収容穴４５と、ピストン収容穴４５よりも大径の大径穴４６とが直列状に形成されている。
【００３２】
さらに、ピストン部４ｄは、スプリング４７により上方へ付勢されるとともに、ロッド挿通穴４４とピストン収容穴４５との間の段部と係合している。尚、ロッド挿通穴４４と大径軸部４ｃとの間には、スプリング収容室４８からピストン部４ｄを通過して流れてきた加圧エアを上方へ送り出すエア通路４９が形成されている。
【００３３】
環状油室４１は、下部本体１１に形成された油圧ポート５０及び油路５１を介して図示外の油圧供給源と接続されており、図３に示すように、油圧供給源から環状油室４１に油圧が供給されると、筒状支持部材３２の下端に油圧が作用して筒状支持部材３２は上方へ駆動される。一方、ピストン部材４０の大径筒部４０ｂの上端面の面積は、筒状支持部材３２の下端面の面積よりも大きい。つまり、環状油室４１におけるピストン部材４０の受圧面積は、筒状支持部材３２の受圧面積より大きく設定されているため、この受圧面積の差により、環状油室４１にはピストン部材４０を介してプルロッド４を下方へ駆動するクランプ力が発生する。
【００３４】
尚、図１に示すように、環状油室４１から油圧を抜いてワーク２の固定を解除した状態では、ピストン部材４０は、ピストン部４ｄを介してスプリング４７で上方へ付勢されているため、ピストン部材４０の上端が筒状支持部材３２の上端壁部３２ａの下端に当接し、３つの係合部材３０がその上限位置まで押し上げられた状態となっている。
【００３５】
次に、クランプ装置１の作用について説明する。
ワーク２を固定する場合には、図１に示すように、まず、ワーク２の係合穴２ａに、プルロッド４のテーパ部４ａと係合部材３０のクランプ係合部３０ａを下方から挿入するとともに、ワーク２を受止面１５に当接させてワーク２を所定の位置にセットする。次に、エア導入孔２５から加圧エアをスプリング収容室４８内へ導入しておく。導入された加圧エアは、ピストン部４ｄを通過し、さらにエア通路４９を通って、３つの係合部材３０の間の隙間から上方へ噴出する。
【００３６】
この状態で環状油室４１に油圧が供給されると、図３に示すように、筒状支持部材３２が上方へ付勢されるとともに、環状油室４１にピストン部材４０を下方へ駆動するクランプ力が発生する。ここで、プルロッド４のピストン部４ｄがスプリング４７により上方へ付勢され、さらに、ピストン部４ｄはピストン部材４０と係合しているため、そのクランプ力によりプルロッド４が下方へ駆動される。
【００３７】
３つの係合部材３０が筒状支持部材３２を介して上方へ付勢されている状態で、プルロッド４が下方へ駆動されると、３つの平面部からなるテーパ部４ａが３つの係合部材３０の各々のクランプ係合部３０ａに対して相対的に下方へ移動してから、テーパ部４ａが各々のクランプ係合部３０ａのテーパ係合部３０ｄに係合し、クランプ係合部３０ａがバネ部材３１の付勢力に抗して径拡大側へ変位して係合穴２ａに内嵌係合する。このとき、テーパ部４ａが３つの平面部からなるので、テーパ部４ａからテーパ係合部３０ｄにクランプ力が作用する面積が大きくなり、テーパ係合部３０ｄに局所的に大きな力が作用するのを防止できる。ここで、筒状支持部材３２は、クランプ本体３に対して上下方向に移動可能に構成されているので、クランプ係合部３０ａはテーパ部４ａにより下方へわずかに押し下げられつつ係合穴２ａに係合し、ワーク２が受止面１５に引きつけられて上下方向に位置決めされて固定される。
【００３８】
このとき、３つの係合部材３０の各々の位置決め係合部３０ｂもクランプ係合部３０ａと同様にバネ部材３１の付勢力に抗して径拡大側へ変位して、位置決め係合部３０ｂがクランプ本体３の位置決め孔１８に内嵌係合し、クランプ対象物がクランプ本体３に対して確実に位置決めされる。従って、ワーク２の係合穴２ａを、テーパ部４ａやクランプ係合部３０ａよりも大きめに形成して、係合穴２ａにテーパ部４ａやクランプ係合部３０ａを下方から挿入しやすくした場合でも、３つの係合部材３０の位置決め係合部３０ｂをクランプ本体３の位置決め孔１８に確実に内嵌係合させてワーク２を精度良く位置決めできる。
【００３９】
ワーク２を固定した状態でワーク２に機械加工を施した後、ワーク２の固定を解除する場合には、環状油室４１から油圧を抜くことで、図１に示すように、プルロッド４とピストン部材４０がスプリング４７の付勢力により上方へ駆動される。このとき、ピストン部材４０の上端が筒状支持部材３２の上端壁部３２ａの下端に当接して、係合部材３０が上限位置まで押し上げられるが、プルロッド４はさらに上方へ駆動されて、テーパ部４ａとテーパ係合部３０ｄとの係合が解除される。このとき、３つの係合部材３０のクランプ係合部３０ａと位置決め係合部３０ｂがバネ部材３１の付勢力によりプルロッド４に密着する方向に変位して、ワーク２の固定が解除される。
【００４０】
以上説明した位置決め機能付きクランプ装置１によれば、次のような効果が得られる。
１）クランプ係合部３０ａをワーク２の係合穴２ａに内嵌係合させてワーク２をクランプすると同時に、３つの係合部材３０の位置決め係合部３０ｂを径拡大側に変位させて、位置決め係合部３０ｂをクランプ本体３の位置決め孔１８に係合させて、ワーク２の位置決めを行うことができる。従って、ワーク２の係合穴２ａを、テーパ部４ａやクランプ係合部３０ａよりも大きめに形成して、係合穴２ａにテーパ部４ａやクランプ係合部３０ａを下方から挿入しやすくした場合でも、３つの係合部材３０の位置決め係合部３０ｂをクランプ本体３の位置決め孔１８に確実に内嵌係合させることができるため、プルロッド４の位置が変化することがなく、ワーク２を所定の位置に精度良く位置決めできる。
【００４１】
２）係合部材３０は、クランプ本体３に対して下方に移動可能に構成されているので、プルロッド４のテーパ部４ａをクランプ係合部３０ａのテーパ係合部３０ｄに係合させてワーク２をクランプする際に、ワーク２を受止面１５に確実に引きつけて上下方向に位置決めして固定することが可能になる。
３）テーパ部４ａは、周方向に並べて形成された３つの平面部からなるので、テーパ部４ａがクランプ係合部３０ａのテーパ係合部３０ｄに係合したときに、テーパ部４ａからテーパ係合部３０ｄにクランプ力が作用する面積が大きくなるため、テーパ係合部３０ｄに局所的に大きな力が作用するのを防止できる。
【００４２】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］係合部材３０の数は必ずしも３つに限るものではない。例えば、水平面内の一方向についてのみ高い精度で位置決めし、他の方向にはそれほど高い位置決め精度が必要とされない場合には、係合部材３０の数が２つでも十分にワークを精度良く位置決めすることができる。勿論、４つ以上の係合部材３０で位置決めするように構成することもできる。
【００４３】
２］筒状支持部材３２を省略して、クランプ本体に係合部材３０が下方（プルロッド４の退入方向）に移動しないように規制する移動規制部を設けてもよい。例えば、図８に示すように、位置決め機能付きクランプ装置１Ａにおいて、内側へ突出する環状の移動規制部６０を下部本体１１Ａの上端部に設け、係合部材３０の基部３０ｃが、上部本体１０Ａと下部本体１１Ａの移動規制部６０との間で挟持されるように構成すれば、プルロッド４が油圧シリンダ５で下方へ駆動されたときに、移動規制部６０により係合部材３０が下方へ移動しないように規制されるため、ワークを傾けた状態で固定したい場合などに、ワーク２がセットされたときの姿勢を保持しつつワーク２を固定することができる。
【００４４】
３］図９に示すように、前記実施形態の複数の係合部材３０の代わりにコレット式の係合部材７０を設けてもよい。このコレット式の係合部材７０は、テーパ部４ａに係合可能なテーパ係合部７０ｄを有し且つ径拡大側へ弾性変形して係合穴２ａに内嵌係合可能なクランプ係合部７０ａと、径拡大側へ弾性変形して位置決め孔１８に内嵌係合可能な位置決め係合部７０ｂと、クランプ係合部７０ａ及び位置決め係合部７０ｂよりも径の大きい基部７０ｃを一体形成したものである。
【００４５】
さらに、この係合部材７０は、クランプ係合部７０ａと位置決め係合部７０ｂの弾性変形を促進する為の縦向きに形成された３つのスリット７０ｅを有する。油圧シリンダ５によりプルロッド４が下方へ駆動されたときには、クランプ係合部７０ａが径拡大側へ弾性変形して、係合穴２ａに内嵌係合してワーク２を固定するとともに、位置決め係合部７０ｂも径拡大側へ弾性変形して位置決め孔１８に内嵌係合して、クランプ本体３に対するワーク２の位置を決めるように構成されているため、前記実施形態と略同様の効果が得られる。
【００４６】
さらに、コレット式の係合部材７０が３つのスリット７０ｅを有するので、これら３つのスリット７０ｅによりクランプ係合部７０ａと位置決め係合部７０ｂとが径拡大側に弾性変形しやすくなるし、クランプ係合部７０ａと位置決め係合部７０ｂが１つの部材で構成されているため、クランプ装置への組み付けも容易になる。
【００４７】
４］位置決め機能付きクランプ装置１Ｂにおいて、プルロッド４に外嵌された係合部材８０を交換可能に構成し、図１０に示すようなクランプ係合部８０ａの外径を位置決め係合部８０ｂの外径よりも小さい係合部材８０など、種々のサイズの係合部材８０を予め用意しておけば、ワーク２の係合穴２ａのサイズに合わせて係合部材８０を交換するだけで、多くの種類のワーク２を固定することができ、汎用性に優れる。
【００４８】
５］位置決め孔１８よりも大きい径の係合穴２ａを有するワーク２を位置決め固定することもできる。この場合、プルロッド４が下方へ駆動されてクランプ係合部３０ａと位置決め係合部３０ｂが径拡大側へ変位すると、まず、位置決め係合部３０ｂが位置決め孔１８に係合する。さらに、プルロッド４が下方へ駆動されると、クランプ係合部３０ａが径拡大側へ弾性変形して係合穴２ａに係合し、ワーク２がクランプ本体３に対して位置決め固定される。
【００４９】
逆に、位置決め孔１８よりも小さい径の係合穴２ａを有するワーク２を位置決め固定することも可能である。図１１、図１２に示すように、位置決め機能付きクランプ装置１Ｃにおいて、係合穴２ａの穴径（ｄ１）が位置決め孔１８の穴径（ｄ２）よりもわずかに（例えば、数ミクロン程度）小さい場合に、係合穴２ａにテーパ部４ａが挿入された状態で、油圧シリンダ５によりプルロッド４が下方へ駆動されると、複数の係合部材９０のクランプ係合部９０ａと位置決め係合部９０ｂとが径拡大側へ変位し、位置決め係合部９０ｂが位置決め孔１８によりセンタリングされてワーク２が位置決めされた後、クランプ係合部９０ａが係合穴２ａに内嵌係合して、ワーク２が固定されるとともにワーク２のクランプ本体３Ｃに対する位置が決められる。
【００５０】
６］テーパ部を複数の平面部で構成する代わりに、円錐台の側面のように周方向に滑らかに連続する形状でもよい。
７］クランプ対象物はワーク２に限られるものではなく、ワークパレットや、機械加工用の工具等を固定するクランプ装置にも本発明を適用できる。
８］プルロッド４をクランプ駆動する流体圧シリンダとしては、前記実施形態の油圧シリンダ５の他、エアシリンダ等を適用することもできる。
【００５１】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、クランプ係合部をクランプ対象物の係合穴に内嵌係合させてクランプ対象物をクランプすると同時に、複数の係合部材の位置決め係合部を径拡大側に変位させて、複数の位置決め係合部を夫々クランプ本体の位置決め孔に係合させ、クランプ対象物のクランプ本体に対する位置決めを行うことができる。従って、クランプ対象物を所定の位置にセットする際に、係合穴にテーパ部やクランプ係合部を挿入しやすくするために、係合穴の径をテーパ部やクランプ係合部よりも大きめに形成した場合でも、複数の係合部材の位置決め係合部を径拡大側へ変位させてクランプ本体の位置決め孔に内嵌係合させることができるため、クランプ対象物をクランプすると同時にクランプ本体に対してクランプ対象物を精度良く位置決めすることができる。
【００５２】
請求項２の発明によれば、コレット式係合部材のクランプ係合部をクランプ対象物の係合穴に内嵌係合させてクランプ対象物をクランプすると同時に、係合部材の位置決め係合部を径拡大側に弾性変形させて、位置決め係合部をクランプ本体の位置決め孔に係合させ、クランプ対象物の位置決めを行うことができる。さらに、コレット式係合部材が複数のスリットを有するので、複数のスリットによりクランプ係合部と位置決め係合部とが径拡大側に弾性変形しやすくなるし、クランプ係合部と位置決め係合部が１つの部材で構成されているため、組み付けも容易になる。
【００５３】
請求項３の発明によれば、複数の係合部材をプルロッドに密着する方向へ付勢する付勢部材を設けたので、流体圧シリンダによりプルロッドがクランプ側へ駆動されたときには、クランプ係合部と位置決め係合部が夫々付勢部材の付勢力に抗して径拡大側へ変位して、クランプ係合部が係合穴に内嵌係合するとともに、位置決め係合部が位置決め孔に内嵌係合するため、クランプ対象物を確実に固定すると同時にクランプ本体に対して精度良く位置決めすることができる。
【００５４】
請求項４の発明によれば、プルロッドのテーパ部をクランプ係合部のテーパ係合部に係合させてクランプ対象物をクランプする際に、クランプ対象物に係合した係合部材をプルロッドの退入方向に移動させて、クランプ対象物をプルロッドの退入方向に確実に引きつけて、クランプ対象物を前記退入方向にも位置決めして固定することが可能になる。
【００５５】
請求項５の発明によれば、プルロッドのテーパ部をクランプ係合部のテーパ係合部に係合させてクランプ対象物をクランプする際に、移動規制部により係合部材がプルロッドの退入方向に移動しないように規制されるため、クランプ対象物がセットされたときの姿勢を保持しつつクランプ対象物を固定することができる。
【００５６】
請求項６の発明によれば、テーパ部は、周方向に並べて形成された複数の平面部からなるので、テーパ部がクランプ係合部のテーパ係合部に係合したときに、テーパ部からテーパ係合部にクランプ力を均等に作用させて、テーパ係合部に局所的に大きな力が作用するのを防止できる。
【００５７】
請求項７の発明によれば、クランプ係合部をクランプ対象物の係合穴に内嵌係合させて、クランプ対象物をクランプすると同時にクランプ対象物のクランプ本体に対する位置決めを行うことができる。
請求項８の発明によれば、コレット式係合部材のクランプ係合部をクランプ対象物の係合穴に内嵌係合させて、クランプ対象物をクランプすると同時にクランプ対象物の位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る位置決め機能付きクランプ装置（クランプ解除状態）の縦断面図である。
【図２】位置決め機能付きクランプ装置の平面図である。
【図３】位置決め機能付きクランプ装置（クランプ状態）の縦断面図である。
【図４】プルロッドを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
【図５】係合部材を示す図であり、（ａ）は外側から視た図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図、（ｃ）は内側から視た図である。
【図６】プルロッド及び係合部材（クランプ解除状態）の係合関係を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】プルロッド及び係合部材（クランプ状態）の係合関係を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図８】変更形態の図１相当図である。
【図９】変更形態の図６相当図である。
【図１０】変更形態の図１相当図である。
【図１１】変更形態の図１相当図である。
【図１２】図１１の一部拡大図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ    クランプ装置
２    ワーク
２ａ  係合穴
３，３Ｃ    クランプ本体
４    プルロッド
４ａ  テーパ部
５    油圧シリンダ
３０，７０，８０，９０  係合部材
３０ａ，７０ａ，８０ａ，９０ａ      クランプ係合部
３０ｂ，７０ｂ，８０ｂ，９０ｂ      位置決め係合部
３０ｄ，７０ｄ    テーパ係合部
３１  バネ部材
６０  移動規制部
７０ｅ  スリット
【図１】
2004195583.tif 000003
【図２】
2004195583.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004195583.tif 000006
【図５】
2004195583.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004195583.tif 000009
【図８】
2004195583.tif 000010
【図９】
2004195583.tif 000011
【図１０】
2004195583.tif 000012
【図１１】
2004195583.tif 000013
【図１２】
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