(57)【要約】【課題】クランプロッド等の受動部材を強力かつ確実に駆動する。【解決手段】ハウジング５内に、クランプロッド６を受け入れる環状の出力部材１０と環状のクランプ具２７とを上方へ順に設ける。そのクランプ具２７を退避バネ４０によって半径方向の外方へ拡径させる。上記ハウジング５の胴部９の上半部に、上記の環状の進出カム３１の外周面３２を上下移動可能で半径方向の移動を阻止した状態で支持する。その環状の進出カム３１の内周面に、上記クランプ具２７を半径方向の内方の進出位置Ｘへ縮径させる傾斜面４２と同上クランプ具２７を上記の進出位置Ｘに保持する保持面４３とを、上方へ順に設ける。上記ハウジング５内に、上記の進出カム３１を往復移動させる流体圧シリンダ４５と、前記の出力部材１０を上方へ移動させるロックバネ１６と、同上の出力部材１０を下方へ移動させるリリース用油圧室１８とを設ける。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（５）内に、クランプ用受動部材（６）を受け入れる環状の出力部材（１０）と環状のクランプ具（２７）とを先端方向へ順に設け、
上記クランプ具（２７）を、退避手段（３０）によって半径方向の外方の退避位置（Ｙ）へ拡径させると共に、環状の進出カム（３１）によって半径方向の内方の進出位置（Ｘ）へ縮径可能に構成し、
上記ハウジング（５）の胴部（９）に、上記の環状の進出カム（３１）の外周面（３２）を軸心方向へ移動可能で半径方向への移動を阻止した状態で支持し、
その環状の進出カム（３１）の内周面に、上記クランプ具（２７）を上記の退避位置（Ｙ）から上記の進出位置（Ｘ）へ縮径させる傾斜面（４２）と同上クランプ具（２７）を上記の進出位置（Ｘ）に保持する保持面（４３）とを、先端方向へ順に設け、
上記ハウジング（５）内に、上記の進出カム（３１）を軸心方向へ往復移動させる流体圧シリンダ（４５）と、前記の出力部材（１０）を先端方向へ移動させるロック手段（２１）と、同上の出力部材（１０）を基端方向へ移動させるリリース手段（２２）とを設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１のクランプ装置おいて、
前記ロック手段（２１）を、前記の出力部材（１０）に設けたピストン（１１）と、そのピストン（１１）の基端側に装着したロックバネ（１６）によって構成し、
前記リリース手段（２２）を、上記ピストン（１１）と、そのピストン（１１）の先端側に配置したリリース用流体圧室（１８）とによって構成した、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項３】
請求項１のクランプ装置おいて、
前記ロック手段（２１）を、前記の出力部材（１０）に設けたピストン（１１）と、そのピストン（１１）の基端側に配置したロック用流体圧室（５４）とによって構成し、
前記リリース手段（２２）が、上記ピストン（１１）の先端側に設けたリリース用流体圧室（６３）を備える、ことを特徴とするクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クランプ具を拡縮させる形式のクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のクランプ装置には、従来では、本出願人が先に提案した特開平１−１２３７０８号公報に記載されたものがある。
その従来技術では、ハウジングの下半部内に、クランプロッドを受け入れる環状ピストンと環状クランプ具とを上方へ順に設け、上記クランプ具を退避バネによって拡径させてある。また、上記ハウジングの上半部内に環状の進出カムを軸心方向へ移動可能かつ半径方向へも移動可能に配置し、その環状の進出カムの内周面に、上記クランプ具を縮径させるテーパ面を設けてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、上記の環状の進出カムが上記クランプ具を縮径させるときに、その縮径時の摩擦抵抗などによって上記の進出カムが半径方向へ移動して上記クランプ具を均等に縮径できないおそれがあった。このため、前記クランプロッドを強力かつ確実に駆動するうえで改善の余地が残されていた。
本発明の目的は、クランプロッド等の受動部材を強力かつ確実に駆動できるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、例えば、図１から図４、又は図５に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング５内に、クランプ用受動部材６を受け入れる環状の出力部材１０と環状のクランプ具２７とを先端方向へ順に設ける。上記クランプ具２７を、退避手段３０によって半径方向の外方の退避位置Ｙへ拡径させると共に、環状の進出カム３１によって半径方向の内方の進出位置Ｘへ縮径可能に構成する。上記ハウジング５の胴部９に、上記の環状の進出カム３１の外周面３２を軸心方向へ移動可能で半径方向への移動を阻止した状態で支持する。その環状の進出カム３１の内周面に、上記クランプ具２７を上記の退避位置Ｙから上記の進出位置Ｘへ押圧する傾斜面４２と同上クランプ具２７を上記の進出位置Ｘに保持する保持面４３とを、先端方向へ順に設ける。上記ハウジング５内に、上記の進出カム３１を軸心方向へ往復移動させる流体圧シリンダ４５と、前記の出力部材１０を先端方向へ移動させるロック手段２１と、同上の出力部材１０を基端方向へ移動させるリリース手段２２とを設ける。
【０００５】
上記の請求項１の発明は次の作用効果を奏する。
上記ハウジングの胴部に上記の環状の進出カムの外周面を軸心方向へ移動可能で半径方向への移動を阻止した状態で支持したので、前記の流体圧シリンダが上記の進出カムを基端方向へ移動させるときに上記ハウジング胴部が上記の進出カムを真っすぐに案内する。このため、その進出カムの傾斜面が前記の環状のクランプ具をほぼ均等に縮径させる。しかも、上記の進出カムに設けた前記の保持面が上記の均等に縮径されたクランプ具をその均等縮径状態に保持できる。このため、ロック駆動時において、前記のロック手段が前記の出力部材と上記の均等に縮径したクランプ具とを介して前記のクランプ用受動部材を強力かつ確実に駆動できる。
【０００６】
請求項２の発明に示すように、上記の請求項１の発明には次の構成を加えることが好ましい。
例えば、図１から図４に示すように、前記ロック手段２１を、前記の出力部材１０に設けたピストン１１と、そのピストン１１の基端側に装着したロックバネ１６によって構成し、前記リリース手段２２を、上記ピストン１１と、そのピストン１１の先端側に配置したリリース用流体圧室１８とによって構成したものである。
【０００７】
上記の請求項２の発明は、上記ロックバネが上記ピストンと前記クランプ具とを介して前記のクランプ用受動部材をロック駆動するので、圧油等の圧力流体の漏れに起因するロック解除を防止できる。
【０００８】
請求項３の発明に示すように、前記の請求項１の発明には次の構成を加えることが好ましい。
例えば、図５に示すように、前記ロック手段２１を、前記の出力部材１０に設けたピストン１１と、そのピストン１１の基端側に配置したロック用流体圧室５４とによって構成し、前記リリース手段２２が、上記ピストン１１の先端側に設けたリリース用流体圧室６３を備えるものである。
【０００９】
上記の請求項３の発明は、上記ロック用流体圧室へ供給した圧油等の圧力流体が上記ピストンと前記クランプ具とを介して前記クランプ用受動部材をロック駆動する。上記のロック用流体圧室の背丈は、前記の請求項２のロックバネを装着するためのバネ室の背丈と比べると大幅に小さくできるので、クランプ装置をコンパクトに造れる。
しかも、前記の請求項１の発明で説明したように、前記の進出カムの前記の保持面が前記のクランプ具を縮径状態に保持するので、圧油等の圧力流体の漏れに起因するロック解除を防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１から図４は、本発明の第１実施形態を示している。まず、図１の全体図によってクランプ装置の概略構成を説明する。
固定側部材である固定台１の上面に、被固定物２が、クランプ装置３のハウジング５とクランプロッド（クランプ用受動部材）６とを介して固定される。その被固定物２には、上記ハウジング５の軸心Ａとほぼ同軸上に貫通孔７を形成してある。上記ハウジング５が上記の被固定物２の上面に複数のボルト８で取り付けられている。また、上記クランプロッド６の下端（基端）の脚ネジ６ａが上記の固定台１にネジ止めされる。
【００１１】
ロック操作時には、まず、図１中の二点鎖線図に示すように、上記の被固定物２及びハウジング５を上記クランプロッド６に上側から外嵌し、次いで、そのクランプロッド６に後述のクランプ具２７を係合させ、引き続いて、後述するロックバネ１６によって上記クランプロッド６に引上げ力を加えて、上記ハウジング５に作用する下向き反力によって上記の被固定物２を上記の固定台１の上面に押圧固定するのである。
【００１２】
上記のクランプ装置３の具体的な構造を図２から図４の模式図によって説明する。図２は上記クランプ装置３のリリース状態を示し、図３は切換え途中状態を示し、図４はロック状態を示している。
前記ハウジング５のシリンダ部分（胴部）９に環状の出力部材１０が上下方向へ移動自在に挿入される。その出力部材１０は、上記シリンダ部分９に保密状に挿入したピストン１１及びピストンロッド１２と、そのピストン１１から下向きに突出させた案内ロッド１３とを備える。
【００１３】
上記の出力部材１０に、上記ハウジング５の前記の軸心Ａとほぼ同軸上にロッド用挿通孔１４が貫通される。
上記ハウジング５の下壁（基端壁）５ａと上記ピストン１１との間にロック室１５が形成され、そのロック室１５にロックバネ１６が装着される。そのロックバネ１６は、ここでは、上下方向に積層させた多数枚の皿バネによって構成してあるが、圧縮コイルバネであってもよい。また、上記ハウジング５の中間壁５ｃと上記ピストン１１との間にリリース室（リリース用流体圧室）１８が形成され、そのリリース室１８に圧油の給排口１９が連通される。
【００１４】
即ち、上記ピストン１１と上記ロックバネ１６によって、上記の出力部材１０を上方（先端方向）へ移動させるロック手段２１を構成してある。また、上記ピストン１１と上記リリース室１８とによって、上記の出力部材１０を下方（基端方向）へ移動させるリリース手段２２を構成してある。
【００１５】
また、前記クランプロッド６の上部には周溝２４と受動部２５とを上向きに順に形成してある。上記の受動部２５に係合および係合解除される環状のクランプ具２７と、そのクランプ具２７に係合する環状の進出カム３１とが、前記シリンダ部分９の上半部に配置される。
【００１６】
上記のクランプ具２７は、前記ピストンロッド１２の上面に載置され、ここでは、周方向へ３個に分割したクランプ爪２８・２８・２８からなる。これらのクランプ爪２８が、退避手段３０によって半径方向の外方の退避位置Ｙ（図１又は図２を参照）へ拡径されると共に、前記の進出カム３１によって半径方向の内方の進出位置Ｘ（図３又は図４を参照）へ縮径される。
上記の退避手段３０は次のように構成されている。上記の隣接するクランプ爪２８・２８には接線方向へ延びるバネ挿入穴３８・３８（ここでは１つの穴３８だけを図示してある）が向かい合わせに形成され、これらバネ挿入穴３８・３８同士に位置決めピン３９が挿入される。この位置決めピン３９の軸方向中央部のバネ受け（図示せず）と上記の各バネ挿入穴３８の底壁との間に、圧縮コイルバネからなる退避用バネ４０がそれぞれ装着される。
【００１７】
前記の環状の進出カム３１の外周面が前記シリンダ部分９に軸心方向へ移動可能で半径方向への移動を阻止した状態で保密状に支持される。また、その環状の進出カム３１の内周面には、上向きに狭まるテーパ面（傾斜面）４２とストレートな保持面４３とが上向きに連ねて設けられる。
【００１８】
上記シリンダ部分９の上部内に、上記の進出カム３１を軸心方向へ移動させる空圧シリンダ（流体圧シリンダ）４５が付設される。その空圧シリンダ４５は、複動形に構成され、その空圧ピストン４６を前記の進出カム３１に固定してある。
より詳しくいえば、前記シリンダ部分９の上部に上記の空圧ピストン４６が上下方向へ気密摺動自在に挿入される。その空圧ピストン４６の下側に、上昇作動室４７が形成される共に、上側に下降作動室４８が形成される。その下降作動室４８には、上記の空圧ピストン４６を下方へ付勢する保持バネ４９が装着されている。
なお、上記の空圧ピストン４６の昇降位置を確認するため、その空圧ピストン４６から検出ロッド５０を上向きに突出させて、その検出ロッド５０にネジ止めした検出具をセンサ（いずれも図示せず）によって検出するようになっている。
【００１９】
上記構成のクランプ装置３の作動を図２から図４によって説明する。
図２のリリース状態から図４のロック状態への切換えは次の手順でなされる。
図２のリリース状態では、前記リリース室１８へ圧油を供給し、前記の出力部材１０を前記ロックバネ１６に抗して下降させている。また、前記の下降作動室４８の圧縮空気を排出すると共に前記の上昇作動室４７へ圧縮空気を供給して、前記の空圧ピストン４６及び進出カム３１を上昇させている。これにより、前記クランプ具２７の各クランプ爪２８が前記の退避バネ４０によって退避位置Ｙへ拡径移動している。このため、上記クランプ具２７の内周面の口径が前記クランプロッド６の前記の受動部２５の外径よりも大径になっている。この状態で、そのクランプロッド６に対して前記ハウジング５を上側から外嵌するのである。
【００２０】
ロック駆動時には、図３に示すように、前記の上昇作動室４７の圧縮空気を排出すると共に下降作動室４８へ圧縮空気を供給する。すると、前記の空圧ピストン４６が前記の進出カム３１を下降させる。その下降の初期から後期には、前記のテーパ面４２が前記クランプ具２７を退避バネ４０に抗して進出位置Ｘへ縮径移動させ、これにより、各クランプ爪２８の出力部２９が上記クランプロッド６の上記の受動部２５の下面に対向する。そして、上記の進出カム３１の下降の終期には、前記の保持面４３が上記クランプ具２７の外周面を覆い、これにより、そのクランプ具２７を上記の進出位置Ｘに保持する。
【００２１】
その後、図４に示すように、前記リリース室１８の圧油を排出する。すると、前記ロックバネ１６が前記の出力部材１０を介して上記クランプ具２７を強力に上昇させ、そのクランプ具２７の前記の出力部２９が前記の受動部２５を押し上げて、上記クランプロッド６を上向きに駆動するのである。
【００２２】
これとは逆に、図４のロック状態から図２のリリース状態への切換えは、上記とは逆の手順でなされる。
即ち、図４のロック状態において、まず、図３に示すように、前記リリース室１８へ圧油を供給して、前記の出力部材１０を下降させる。その後、図２に示すように、前記の下降作動室４８の圧縮空気を排出すると共に前記の上昇作動室４７へ圧縮空気を供給する。すると、その図２に示すように、前記の空圧ピストン４６および進出カム３１が上昇して、前記の退避バネ４０が前記クランプ具２７を退避位置Ｙへ拡径させる。
【００２３】
図５は、本発明の第２実施形態を示し、前記の図４に類似する図である。この第２実施形態においては、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材（または類似する部材）には原則として同一の符号を付けてある。
【００２４】
この図５の第２実施形態は、上記の第１実施形態とは次の点が異なる。
前記のハウジング５の下壁５ａと前記ピストン１１との間にロック用流体圧室５４が短尺に形成され、そのロック用流体圧室５４に圧油給排口５５が連通される。
前記のシリンダ部分９と前記の進出カム３１との間に環状のリリースピストン５７が上下の封止具５８・５９を介して保密状に挿入される。これにより、上記の進出カム３１の外周面３２が、上記リリースピストン５７を介して、上記シリンダ部分９に軸心方向へ移動可能で半径方向への移動を阻止した状態で支持される。
上記の環状の進出カム３１の内周面には、前記の第１実施形態と同様に、上向きに狭まるテーパ面（傾斜面）４２とストレートな保持面４３とが上向きに連ねて設けられる。
【００２５】
上記の進出カム３１が下降バネ６１によって下向きに付勢され、その進出カム３１に上昇ピストン６２が固定されている。上記の上昇ピストン６２と前記リリースピストン５７との間に空圧作動室（リリース用流体圧室）６３が形成されている。そのリリースピストン５７の受圧断面積は、上記の上昇ピストン６２の受圧断面積よりも大きくしてある
【００２６】
図５のロック状態では、上記の空圧作動室６３の圧縮空気を排出して、上記の下降バネ６１が上記の進出カム３１を介して前記クランプ具２７を進出位置Ｘへ縮径させている。また、前記ロック用流体圧室５４へ圧油を供給して、前記の出力部材１０が上記クランプ具２７を介して前記クランプロッド６の前記の受動部２５を押し上げている。
【００２７】
上記の図５のロック状態をリリース状態へ切換えるときには、上記のロック用流体圧室５４の圧油を排出し、その後、前記の空圧作動室６３へ圧縮空気を供給する。すると、その空気圧により、前記の大受圧面積のリリースピストン５７が上記クランプ具２７および前記の出力部材１０を下降させ、これとほぼ同時に、前記の小受圧面積の上昇ピストン６２が上昇し、前記の退避バネ４０が上記クランプ具２７を退避位置へ拡径させるのである。
【００２８】
上記の図５の第２実施形態では、前記の出力部材１０のピストン１１と上記ピストン１１の下側のロック用流体圧室５４とによって前記ロック手段２１を構成してある。また、上記ピストン１１の上側に設けた前記リリースピストン５７と前記の空圧作動室（リリース用流体圧室）６３とによって前記リリース手段２２を構成してある。しかし、そのリリース手段２２は、前述した第１実施形態（図１から図４を参照）の前記リリース室１８と同様のリリース用流体圧室を備えたものであってもよい。
【００２９】
上記の各実施形態は次のように変更可能である。
前記の進出カム３１の前記テーパ面４２は、周方向へ間隔をあけて設けた複数の傾斜面によって代替可能である。また、前記の保持面４３も、連続した周面で構成することに代えて、周方向へ間隔をあけて複数設けてもよい。
前記の環状のクランプ具２７を構成する前記クランプ爪２８は、例示した３つ設けることに代えて、４つ以上設けてもよい。
上記の環状のクランプ具２７は、半径方向へ拡径および縮径するものであればよく、例示の構造に限定されないことは勿論である。
【００３０】
前記クランプロッド６を固定側とすると共に前記ハウジング５を可動側にするとしたが、これに代えて、上記ハウジング５を固定側とするとともに上記クランプロッド６を可動側としてもよい。この場合、クランプ用受動部材としては、上記クランプロッド６に代えて、射出成形機のスクリューシリンダやワークチャック等の被固定物自体であってもよく、配管用の被接続パイプであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、クランプ装置の使用状態を示す全体図である。
【図２】上記クランプ装置のリリース状態の立面視の断面図である。
【図３】上記クランプ装置の切換え途中状態を示し、上記の図２に類似する図である。
【図４】上記クランプ装置のロック状態を示し、同上の図２に類似する図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示し、上記の図４に類似する図である。
【符号の説明】
５…ハウジング、６…クランプ用受動部材（クランプロッド）、９…ハウジング５の胴部（シリンダ部分）、１０…出力部材、１１…ピストン、１６…ロックバネ、１８…リリース用流体圧室（リリース室）、２１…ロック手段、２２…リリース手段、２７…クランプ具、３０…退避手段、３１…進出カム、３２…進出カム３１の外周面、４２…傾斜面（テーパ面）、４３…保持面、４５…流体圧シリンダ（空圧シリンダ）、５４…ロック用流体圧室、６３…リリース用流体圧室（空圧作動室）、Ｘ…進出位置、Ｙ…退避位置。
【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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