(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ部分(１３)に環状のピストン(２０)を軸心方向へ移動可能で保密状に挿入し、上記シリンダ部分(１３)の第１端壁(１５)と上記ピストン(２０)との間に第１室(２１)を形成すると共に、同上シリンダ部分(１３)の第２端壁(１６)と同上ピストン(２０)との間に、圧力流体が供給および排出される第２室(２２)を形成し、
上記ピストン(２０)とほぼ同心状に出力ロッド(２６)を設け、その出力ロッド(２６)を前記の第２端壁(１６)に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入し、
上記の第２室(２２)内で上記のピストン(２０)と上記の出力ロッド(２６)との間の環状空間に第１受圧部材(３１)と第２受圧部材(３２)とを軸心方向に対面させ、これら第１と第２の受圧部材(３１)(３２)の間に環状の係合空間(３３)を半径方向の内方へすぼまるように形成して、その係合空間(３３)に周方向へ所定の間隔をあけて複数の係合部材(３４)を挿入し、
上記の第１受圧部材(３１)を前記の出力ロッド(２６)の第１端(２６ａ)に連結すると共に、上記の第２受圧部材(３２)を前記の第２端壁(１６)に連結し、上記の出力ロッド(２６)の第２端(２６ｂ)をクランプ具(１０，７)に連結し、
前記の第１室(２１)に設けた駆動手段(４７)によって上記ピストン(２０)を第２端方向へ駆動することにより、そのピストン(２０)に設けた押圧面(３７)が上記の係合部材(３４)と上記の第１受圧部材(３１)とを順に介して上記の出力ロッド(２６)を第１端方向へ駆動し、前記の第２室(２２)に圧力流体を供給することにより、その圧力流体が、上記ピストン(２０)を第１端方向へ復帰駆動すると共に上記の出力ロッド(２６)を第２端方向へ復帰駆動する、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載したクランプ装置において、
前記の係合部材(３４)を転動体によって構成した、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載したクランプ装置において、
前記シリンダ部分(１３)を支持ブロック(６)に固定し、その支持ブロック(６)にクランプアーム(１０)の支点部(１０ａ)を揺動自在に支持し、上記クランプアーム(１０)の入力部(１０ｃ)に前記の出力ロッド(２６)の第２端(２６ｂ)を揺動自在に連結した、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項４】
請求項３に記載したクランプ装置において、
前記の支持ブロック(６)に前記シリンダ部分(１３)を着脱可能に取り付けた、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載したクランプ装置において、
固定台(１)のＴ溝(８)又はその固定台(１)に取付けたガイドブロックのＴ溝に係合するＴ脚(７)を前記の支持ブロック(６)の下部に設け、そのＴ脚(７)に、前記クランプアーム(１０)の出力部(１０ｂ)に上下方向に対面する突出部分(７ａ)を設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項６】
請求項３又は４に記載したクランプ装置において、
固定台(１)の側面または上面に前記の支持ブロック(６)を着脱可能に取り付けた、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、出力ロッドを引っ張るタイプ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、従来では米国特許第４，４８８，７１３に記載されたものがある。
その従来技術は、ピストンの下側に空圧室を形成し、クランプ時には上記の空圧室に供給した圧縮空気によって上記ピストンを介して出力ロッドを引っ張り、アンクランプ時には圧縮バネによって上記ピストンを介して上記の出力ロッドを復帰させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は、作動流体として利用される圧縮空気が低圧であるため、クランプ力が小さいという問題があった。
本発明の目的は、強力なクランプ力が得られるクランプ装置を提供することにある。
【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９、又は図１０、若しくは図１１に示すように、クランプ装置を次のように構成した。シリンダ部分１３に環状のピストン２０を軸心方向へ移動可能で保密状に挿入し、上記シリンダ部分１３の第１端壁１５と上記ピストン２０との間に第１室２１を形成すると共に、同上シリンダ部分１３の第２端壁１６と同上ピストン２０との間に、圧力流体が供給および排出される第２室２２を形成する。上記ピストン２０とほぼ同心状に出力ロッド２６を設け、その出力ロッド２６を前記の第２端壁１６に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入する。上記の第２室２２内で上記のピストン２０と上記の出力ロッド２６との間の環状空間に第１受圧部材３１と第２受圧部材３２とを軸心方向に対面させ、これら第１と第２の受圧部材３１・３２の間に環状の係合空間３３を半径方向の内方へすぼまるように形成して、その係合空間３３に周方向へ所定の間隔をあけて複数の係合部材３４を挿入する。上記の第１受圧部材３１を前記の出力ロッド２６の第１端２６ａに連結すると共に、上記の第２受圧部材３２を前記の第２端壁１６に連結する。上記の出力ロッド２６の第２端２６ｂをクランプ具１０，７に連結する。前記の第１室２１に設けた駆動手段４７によって上記ピストン２０を第２端方向へ駆動することにより、そのピストン２０に設けた押圧面３７が上記の係合部材３４と上記の第１受圧部材３１とを順に介して上記の出力ロッド２６を第１端方向へ駆動し、前記の第２室２２に圧力流体を供給することにより、その圧力流体が、上記ピストン２０を第１端方向へ復帰駆動すると共に上記の出力ロッド２６を第２端方向へ復帰駆動する。
【０００５】
なお、上記の駆動手段４７としては、上記の第１室２１に供給される圧力流体の加圧力と同上の第１室２１に装着したバネ２５の付勢力との少なくとも一方の力を利用することが考えられる。
また、上記の出力ロッド２６の第２端２６ｂに連結されるクランプ具としては、図２のクランプアーム１０や図１１のＴ脚７などが考えられる。
【０００６】
上記の請求項１の発明は、例えば、図２と図３に示すように、次のように作用する。
図２のアンクランプ状態では、上記の第２室２２に圧縮空気等の圧力流体が供給され、その圧力流体の圧力によって、上記ピストン２０が第１端方向である右方へ移動すると共に前記の出力ロッド２６が第２端方向である左方へ移動している。これにより、前記の複数の係合部材３４が前記の係合空間３３の半径方向の外方へ移動すると共に前記の第１受圧部材３１が第２受圧部材３２へ接近している。
上記の図２のアンクランプ状態から図３のクランプ状態へ切換えるときには、上記の第２室２２から圧力流体を排出すると共に前記の駆動手段４７によって上記ピストン２０を第２端方向である左方へ移動させる。すると、そのピストン２０に設けた押圧面３７が上記の係合部材３４を上記の係合空間３３の半径方向の内方へ移動させる。これにより、上記の係合部材３４の楔作用によって上記の第１受圧部材３１と第２受圧部材３２とが左右方向へ強力に離間しようとする。そして、その第２受圧部材３２が前記シリンダ部分１３の第２端壁１６によって受け止められるため、上記の第１受圧部材３１が上記の出力ロッド２６を右方へ強力に引っ張るのである。
【０００７】
従って、上記の請求項１の発明は次の効果を奏する。
前記の駆動手段から前記ピストンに加えた駆動力を、係合部材と第１受圧部材とを経て倍力変換した状態で出力ロッドに伝達できるので、その出力ロッドを強力に引っ張ることが可能となる。このため、その出力ロッドに連結したクランプアームやＴ脚などのクランプ具によって金型等の被固定物を強力にクランプできる。
しかも、アンクランプ時には、前記の第２室に供給した圧力流体によって前記ピストンのみならず前記の出力ロッドも復帰移動できるので、その出力ロッドを復帰させるための専用の戻し手段を省略できる。その結果、クランプ装置は簡素な構成でコンパクトに造れる。
【０００８】
請求項２の発明に示すように、上記の請求項１の発明においては、例えば、図６又は図９に示すように、前記の係合部材３４をボールやローラ等の転動体によって構成することが好ましい。
その請求項２の発明は、上記の係合部材を小さい摩擦力で円滑に駆動できるので伝動効率が高まり、さらに大きなクランプ力が得られる。
【０００９】
請求項３の発明に示すように、上記の請求項１又は２の発明には次の構成を付加することが好ましい。
例えば、図２と図３、又は図１０に示すように、前記シリンダ部分１３を支持ブロック６に固定し、その支持ブロック６にクランプアーム１０の支点部１０ａを揺動自在に支持し、上記クランプアーム１０の入力部１０ｃに前記の出力ロッド２６の第２端２６ｂを揺動自在に連結したものである。
その請求項３の発明は、上記の出力ロッドの軸心方向の駆動力によってクランプアームを揺動できるので、金型等の被固定物の種類に応じて適切なクランプ装置を提供できる。
【００１０】
請求項４の発明に示すように、上記の請求項３の発明において、例えば、同上の図２と図３、又は図１０に示すように、前記の支持ブロック６に前記シリンダ部分１３を着脱可能に取り付けることが好ましい。
その請求項４の発明は、上記の支持ブロックとシリンダ部分とを別の部品とすることにより、異なる形式のクランプ装置に上記シリンダ部分を共通部品として利用できる。このため、これらクランプ装置は、安価に造れるうえ、メンテナンスも容易となる。
【００１１】
請求項５の発明に示すように、上記の請求項３又は４の発明には次の構成を付加することが好ましい。
例えば、図２と図３及び図４Ａと図４Ｂに示すように、固定台１のＴ溝８又はその固定台１に取付けたガイドブロックのＴ溝に係合するＴ脚７を前記の支持ブロック６の下部に設け、そのＴ脚７に、前記クランプアーム１０の出力部１０ｂに上下方向に対面する突出部分７ａを設けたものである。
【００１２】
その請求項５の発明では、クランプ時に、金型等の被固定物を上記クランプアームの出力部と上記Ｔ脚の突出部分との間で垂直方向に挟みこむことが可能となるので、そのクランプ時のクランプ反力によって前記の支持ブロックが傾くのを防止できる。従って、その支持ブロックの傾きに相当する角度だけ上記クランプアームの揺動角度を小さくできる。その結果、前記の出力ロッドのストロークを小さくしてクランプ装置を小型に造れる。
なお、前記の第１室に供給される圧力流体によって前記の駆動手段の少なくとも一部を構成した場合には、上記の出力ロッドのストロークが小さくなることによって圧力流体の消費量も少なくなる。このため、省エネルギのクランプ装置を提供できる。
【００１３】
請求項６の発明に示すように、上記の請求項３又は４の発明において、例えば、図１０に示すように、固定台１の側面(または上面)に前記の支持ブロック６を着脱可能に取り付けた場合には、Ｔ溝などを固定台に設ける必要がなくなるので、クランプ装置の取付け構造が簡素かつ確実となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１から図９は、本発明の第１実施形態を示している。この第１実施形態は、プレス機械の金型を固定するシステムに空圧式の倍力クランプ装置を適用した場合を例示してある。
図１の系統図に示すように、上記システムは、プレス機械のボルスタ１の上面に載置した金型２を固定するための複数のクランプ装置３と、これらのクランプ装置３に圧縮空気を供給および排出するための給排装置４とを備える。なお、ここでは、上記クランプ装置３を一つだけ示している。
【００１５】
まず、図２と図３および図４Ａと図４Ｂに基づいて、上記クランプ装置３の構造を説明する。図２は、上記クランプ装置３のアンクランプ状態の縦断面図である。図３は、同上クランプ装置３のクランプ状態の縦断面図である。図４Ａは、上記の図２中の４Ａ−４Ａ折れ線矢視に相当する左側面視の断面図である。図４Ｂは、同上の図２中の４Ｂ−４Ｂ線矢視に相当する右側面図である。
【００１６】
上記クランプ装置３は支持ブロック６を備え、その支持ブロック６の下部に設けたＴ脚７が前記ボルスタ１のＴ溝８に係合される。また、上記の支持ブロック６の上部に上溝９が形成され、その上溝９にクランプアーム１０が挿入される。そのクランプアーム１０の支点部１０ａが枢支ピン１１によって上記の上溝９の側壁９ａ・９ｂに揺動自在に支持される。
さらに、上記のＴ脚７が図２上で左向きに突出され、その突出部分７ａが上記クランプアーム１０の出力部１０ｂに上下方向に対面している。
【００１７】
上記の支持ブロック６の上半部の右面に複動形空圧シリンダ１２のシリンダ部分１３が固定される。
より詳しくいえば、上記シリンダ部分１３は、シリンダバレル１４と、第１端壁である右端壁１５と、第２端壁であるエンドプレート１６とを備える。そのエンドプレート１６は、上記シリンダバレル１４の左端部に保密状に挿入されると共に止め輪１７によって抜け止めされている。そして、図４Ｂに示すように、上記シリンダバレル１４の上記の左端部から４つのブラケット１４ａが突設され、これらブラケット１４ａが４本のボルト１８によって上記の支持ブロック６に着脱可能に取付けられる。
【００１８】
上記シリンダバレル１４に環状のピストン２０が軸心方向へ移動可能で保密状に挿入される。そのピストン２０と前記の右端壁１５との間にクランプ用の第１室２１が形成され、同上ピストン２０と前記のエンドプレート１６との間にアンクランプ用の第２室２２が形成される。
また、上記シリンダバレル１４の横部には、上記の第１室２１に連通する第１給排口２３と上記の第２室２２に連通する第２給排口２４とが設けられる。
なお、上記の第１室２１内には、クランプ保持用の圧縮バネ２５が装着されている。
【００１９】
上記ピストン２０の半径方向の内方で同上ピストン２０と同心状に出力ロッド２６が配置される。その出力ロッド２６が上記エンドプレート１６の貫通孔１６ａに封止具２７およびスクレーパ２８を介して軸心方向へ移動可能で保密状に挿入される。なお、上記の出力ロッド２６の外周面と上記の貫通孔１６ａとの間で上記の封止具２７およびスクレーパ２８の左右外側には所定の大きさの半径隙間Ｇが設けられている。その半径隙間Ｇによって上記の出力ロッド２６が上下方向へ僅かに揺動可能になっている。
【００２０】
上記の出力ロッド２６の右半部分と前記ピストン２０との間に倍力機構３０が設けられる。その倍力機構３０について、上記の図２および図３を参照しながら図５Ａから図５Ｃと図６によって説明する。
上記の図５Ａから図５Ｃは、上記の倍力機構３０の作動説明図であって、図５Ａはリリース状態を示し、図５Ｂはロック開始状態を示し、図５Ｃはロック終了状態を示している。また、図６は、上記の倍力機構３０の左側面視の断面視模式図であって、右半図は上記リリース状態を示し、左半図は上記ロック終了状態を示している。
【００２１】
前記の第２室２２内で前記ピストン２０と前記の出力ロッド２６との間の環状空間に、第１受圧部材３１と第２受圧部材３２とが軸心方向に対面される。これら第１と第２の受圧部材３１・３２の間に環状の係合空間３３が半径方向の内方へすぼまるように形成される。その係合空間３３に周方向へ所定の間隔をあけて複数の係合ボール(係合部材)３４が挿入される。
上記の第１受圧部材３１の第１カム面３１ａと第２受圧部材３２の第２カム面３２ａには、図示してないが、それぞれ、放射状に延びる浅いＵ字溝を周方向に所定の間隔をあけて形成し、各Ｕ字溝に上記の係合ボール３４を挿入することが好ましい。
上記ピストン２０の内周に押圧リング３６が嵌着され、その押圧リング３６の押圧面３７が上記の複数の係合ボール３４に接当されている。図５Ａから図５Ｃに示すように、上記の押圧面３７は、左方から順に形成した円弧面３８とテーパ面３９とストレート面４０とによって構成されている。
【００２２】
上記の第１受圧部材３１は、ナット状に形成されて、上記の出力ロッド２６の右端(第１端)２６ａにネジ止めされる。上記の第２受圧部材３２は、前記エンドプレート１６と一体に形成されている。
さらに、前記クランプアーム１０の下部に下溝４３が形成され、その下溝４３に前記の出力ロッド２６の左端(第２端)２６ｂが挿入される。その左端２６ｂは、上記の下溝４３の両側壁に設けた入力部１０ｃに連結ピン４４によって揺動自在に連結される。
【００２３】
上記クランプ装置３は次のように作動する。
図２のアンクランプ状態では、前記の第１室２１から圧縮空気を排出すると共に第２室２２に圧縮空気を供給している。このため、その第２室２２の圧力によって前記ピストン２０が前記の圧縮バネ２５の付勢力に抗して右方(第１端方向)へ移動し、これと同時に、同上の第２室２２の圧力によって前記の出力ロッド２６が左方(第２端方向)へ移動し、前記クランプアーム１０がアンクランプ位置Ｙに切り換わっている。このため、上記クランプアーム１０の出力部１０ｂと前記の金型２との間には、クランプ用クリアランスＨが形成されている。
なお、上記のクランプアーム１０を上記アンクランプ位置Ｙへ確実に復帰させるために、そのクランプアーム１０の入力部１０ｃと前記エンドプレート１６との間に戻しバネ(図示せず)を装着することが好ましい。
上記アンクランプ状態では、図５Ａ及び図６中の右半図に示すように、前記の倍力機構３０が前記リリース状態に切り換わり、前記の係合ボール３４が前記の係合空間３３の半径方向の外方へ移動している。
【００２４】
上記の図２のアンクランプ状態から図３のクランプ状態へ切換えるときには、上記の第１室２１に圧縮空気を供給すると共に上記の第２室２２から圧縮空気を排出する。これにより、上記ピストン２０が上記の第１室２１の圧力と前記の圧縮バネ２５の付勢力とによって左方へ移動していく。即ち、この第１実施形態では、上記の第１室２１へ供給した圧縮空気と上記の圧縮バネ２５とによって駆動手段４７を構成している。
【００２５】
上記ピストン２０の左方移動の開始により、まず、図５Ｂに示すように、前記の押圧リング３６の前記の円弧面３８が前記の係合ボール３４を係合空間３３の半径方向の内方へ急速に押圧して、前記の出力ロッド２６を右方へ急速に移動させるので、前記クランプアーム１０が反時計回りの方向へ急速に揺動して、前記の出力部１０ｂが前記の金型２に接当する。
引き続いて、図５Ｃに示すように、上記の押圧リング３６の前記テーパ面３９が同上の係合ボール３４を半径方向の内方へ強力に押圧して、同上の出力ロッド２６を右方へ強力に移動させる。これにより、図３に示すように、上記クランプアーム１０がクランプ位置Ｘへ切換わり、そのクランプアーム１０の出力部１０ｂが前記の金型２を前記ボルスタ１の上面に強力に押圧する。
【００２６】
ところで、上記ボルスタ１の前記のＴ溝８と前記のＴ脚７との間には嵌合隙間が存在する。このため、前記の突出部７ａを備えてない一般のＴ脚の場合には、上記クランプ時に上記の金型２から上記クランプアーム１０に作用する反力によって前記の支持ブロック６が図３上で時計回りの方向へ傾き、その分だけ上記クランプアーム１０を余分に揺動駆動することが要求される。
しかしながら、本発明によれば、上記のＴ脚７に突出部７ａを設けたので、その突出部７ａと上記の出力部１０ｂとの間で上記の金型２を真っすぐに挟み込める。このため、上記クランプアーム１０の余分な揺動を省略して、前記の空圧シリンダ１２のストロークを小さくできる。その結果、クランプ装置３は、コンパクトに造れ、そのうえ、圧縮空気の消費量も少なくなる。
【００２７】
また、上記の図３のクランプ状態において、何らかの原因によって前記の第１室２１の圧力が低下したり消失した場合であっても、前記の圧縮バネ２５の付勢力によって前記の倍力機構３０の構成部材に大きな摺動抵抗を付与できる。このため、その倍力機構３０をロック状態に保って、上記クランプアーム１０をクランプ位置Ｘに確実に保持できる。
【００２８】
上記の図３のクランプ状態を解除するときには、上記の第１室２１の圧縮空気を排出すると共に上記の第２室２２に圧縮空気を供給する。すると、図２に示すように、その第２室２２内の圧縮空気の圧力によって上記ピストン２０が上記の圧縮バネ２５の付勢力に抗して右方へ復帰し、これとほぼ同時に、同上の第２室２２内の圧縮空気の圧力によって前記の出力ロッド２６が左方へ復帰する。これにより、その図２に示すように、上記クランプアーム１０が時計回りの方向へ揺動し、そのクランプアーム１０の前記の出力部１０ｂが前記の金型２から離間する。
【００２９】
前記の倍力機構３０のさらに具体的な態様を図５Ａから図５Ｃと図７に基づいて説明する。
前記の押圧面３７のテーパ面３９の傾斜角度は、水平面に対して約7.5度に設定してある。このため、そのテーパ面３９のテーパ角度は約15度である。なお、その押圧面３７の前記の円弧面３８の半径は、ここでは約３mmに設定してある。ちなみに、この第１実施形態では、前記シリンダバレル１４の外径寸法は約60mmである。
また、前記の第１カム面３１ａと第２カム面３２ａの傾斜角度は、それぞれ、垂直面に対して約33度と約25度とに設定してある。このため、前記の係合空間３３の楔角度は、約58度である。
【００３０】
そして、上記の押圧面３７の左端部に前記の円弧面３８を設けたので、図７に示すように次の長所を奏する。その図７中の破線曲線Ｆ１は、前記の出力ロッド２６(又は前記クランプアーム１０)のストロークＳと前記のクランプアーム１０の押圧能力との関係を示している。また、同上の図７中の実線曲線Ｋ１は、同上ストロークＳと上記クランプアーム１０のクランプ保持能力との関係を示している。なお、そのクランプ保持能力とは、前記のクランプ装置３のクランプ状態で前記の金型２に外力が作用したときに、そのクランプ状態を保持できる能力を意味している。
【００３１】
上記の図５Ａから図５Ｂへの切換時には、上記の円弧面３８によって前記の係合ボール３４を前記の係合空間３３の半径方向の内方へ急速に移動できる。このため、図７中の破線曲線Ｆ１と実線曲線Ｋ１に示すように、約１mmの短いストロークで前記の押圧能力とクランプ保持能力とをフル能力にまで高めることが可能となる。このため、上記の出力ロッド２６(又は上記のクランプアーム１０)の全ストロークのうちのクランピング用ストロークの領域が大きくなる。より具体的にいえば、そのクランピング用ストロークは、この第１実施形態では、1.5mmから4.5mmの広い領域を確保でき、余裕ストロークを見込んだ場合であっても2mmから3.5mmの領域を確保できる。
なお、上記ストロークＳが約１mm以上の領域では、そのストロークＳが大きくなるにつれて上記の押圧能力とクランプ保持能力とが漸減している。その理由は、上記ストロークＳが大きくなるにつれて前記の圧縮バネ２５の伸長量が大きくなって、その圧縮バネ２５の付勢力が漸減するためである。
【００３２】
なお、前記のテーパ面３９の傾斜角度は、ここでは約7.5度に設定するとしたが、約３度から約15度の範囲であることが好ましく、さらに好ましい範囲は約４度から約12度である。また、前記の各カム面３１ａ・３２ａの傾斜角度は、ここでは約33度と約25度とに設定するとしたが、それぞれ、約15度から約45度の範囲であることが好ましく、さらに好ましい範囲は約20度から約35度である。
ちなみに、上記の各傾斜角度を適切な値に設定することにより、前記クランプアーム１０の押圧力は前記ピストン２０の駆動力の1.5倍から４倍程度となり、また、同上クランプアーム１０のクランプ保持力は同上のピストン２０の駆動力の約５倍からほぼ無限大に近い値となる。
【００３３】
次に、前記の給排装置４について、前記の図２と図３とを参照しながら前記の図１によって説明する。
その図１に示すように、前記の給排装置４は、前記の第１給排口２３および第２給排口２４にそれぞれ接続した第１通路５１および第２通路５２と、上記の第１通路５１の途中部に設けた空気／空気式ブースタポンプ５３と、上記の第１通路５１の一次路５１ａと第２通路５２とのいずれか一方を空圧源５５に接続するとともに他方を外気に接続するための切換弁５４と、上記の第１通路５１の二次路５１ｂから分岐された開閉弁５６とを備える。
【００３４】
上記の切換弁５４は、ここでは、４ポート２位置形の電磁弁であって、クランプ用の第１位置Ｄとアンクランプ用の第２位置Ｅとに切換られるようになっている。上記の第１位置Ｄでは、前記の空圧源５５の圧縮空気を上記の一次路５１ａへ供給すると共に上記の第２通路５２の圧縮空気を外気へ排出する。また、上記の第２位置Ｅでは、同上の空圧源５５の圧縮空気を上記の第２通路５２へ供給すると共に上記の一次路５１ａの圧縮空気を外気へ排出する。
【００３５】
前記ブースタポンプ５３は、ケーシング５８と、そのケーシング５８の小径孔５９に保密状に挿入した増圧ピストン６０と、同上ケーシング５８の大径孔６１に保密状に挿入した駆動ピストン６２と、上記の両ピストン６０・６２を連結するピストンロッド６３とを備えている。そして、上記ブースタポンプ５３は、前記の空圧源５５の圧力よりも高い圧力の圧縮空気を前記の第１給排口２３へ供給するように作動する。
【００３６】
より詳しくいえば、上記の図１の状態では、上記の空圧源５５の圧縮空気が、前記の一次路５１ａと左右の入口逆止弁６５・６６とを経て左増圧室６７および右増圧室６８へ供給されると共に、上記の一次路５１ａの圧縮空気が圧力調整弁７０と右方駆動位置Ｒの反転用切換弁７１とを経て左駆動室７３へ供給される。また、右駆動室７４は、上記の反転用切換弁７１を経て外気へ連通されている。このため、前記の駆動ピストン６２および増圧ピストン６０が右方へ移動して上記の右増圧室６８の圧縮空気が増圧し、その増圧した圧縮空気が右の出口逆止弁７８と前記の二次路５１ｂと前記の第１給排口２３とを順に通って前記の第１室２１へ供給される。
なお、上記の増圧された圧縮空気の圧力は、前記の圧力調整弁７０の設定圧力を調節することによって変更可能である。
【００３７】
上記の増圧ピストン６０が右ストローク端の近傍へ移動して切換ロッド８０を右方へ押圧すると、前記の反転用切換弁７１が左方駆動位置Ｌに切換えられる。すると、前記の圧力調整弁７０の圧縮空気が前記の右駆動室７４へ供給されるとともに前記の左駆動室７３が外気へ連通される。このため、前記の駆動ピストン６２および増圧ピストン６０が左方へ移動して前記の左増圧室６７の圧縮空気が増圧し、その増圧した圧縮空気が左の出口逆止弁７７と前記の二次路５１ｂと前記の第１給排口２３とを順に通って前記の第１室２１へ供給される。
そして、上記の駆動ピストン６２が左ストローク端の近傍へ移動して前記の切換ロッド８０を左方へ押圧すると、前記の反転用切換弁７１が上記の左方駆動位置Ｌから前記の右方駆動位置Ｒに切換えられて、上記の駆動ピストン６２及び増圧ピストン６０が右方へ移動していくのである。
【００３８】
上述のように増圧ピストン６０が往復することにより、前記の第１通路５１の二次路５１ｂを経て前記の第１室２１に高圧の圧縮空気が供給され、その高圧の圧縮空気によって前記ピストン２０が左方へ強力に駆動される。引き続いて、前述したように、上記ピストン２０が前記の倍力機構３０を介して前記の出力ロッド２６及び前記クランプアーム１０をさらに強力にクランプ駆動する。
従って、前記の空圧源５５の圧縮空気の圧力が比較的に低い場合でも、強力なクランプ力を備えたクランプ装置３を提供できる。
なお、上記の二次路５１ｂの圧力が設定圧力に上昇したときには、それを圧力スイッチ８２が検出して、その検出信号によって上記クランプ装置３がクランプ状態となったことを確認できるようになっている。
【００３９】
上記の二次路５１ｂから圧抜き路８４が分岐され、その圧抜き路８４に前記の開閉弁５６が設けられる。その開閉弁５６は、ここでは、パイロット式の２ポート２位置形の切換弁であって、バネ８５の付勢力によって閉じ位置Ｍに切換えられると共に、前記の第２通路５２に接続したパイロット路８６の圧力によって開き位置Ｎに切換えられるようになっている。
【００４０】
上記クランプ装置３を上記クランプ状態からアンクランプ状態へ切換えるときには、前記の切換弁５４を上記の第１位置Ｄから前記の第２位置Ｅへ切換えればよい。すると、前記の空圧源５５の圧縮空気が前記の第２通路５２と前記の第２給排口２４を経て前記の第２室２２に供給される。これと同時に、前記パイロット路８６の圧力によって前記の開閉弁５６が開き位置Ｎに切換わるので、前記の第１室２１内の圧縮空気が上記の開閉弁５６を通って外気へ排出される。これにより、前述したように前記クランプアーム１０がアンクランプ駆動する。
【００４１】
上記の第１実施形態は次のように変更可能である。
上記クランプ装置３を前記のＴ溝８の長手方向へ移動させるアクチュエータを設けてもよい。
前記ボルスタ１に上記のＴ溝８を設けることに代えて、Ｔ溝を備えたガイドブロックを上記ボルスタ１の上面に固定し、そのガイドブロックのＴ溝に前記のＴ脚７を嵌入してもよい。
【００４２】
図８は、前記の倍力機構３０の第１変形例を示し、前記の図５Ａに相当する図である。この第１変形例では、前記の押圧面３７の左部を、上記の図５Ａ中の円弧面３８に代えて急なテーパ面８９によって構成してある。ここでは、その急なテーパ面８９は、傾斜角度を約30度(テーパ角度では約60度)に設定してある。
その急なテーパ面８９の領域では、前記の図７に示すように、前記クランプアーム１０の押圧能力が一点鎖線Ｆ２に示すように変化し、上記クランプアーム１０のクランプ保持能力が二点鎖線Ｋ２に示すように変化する。
【００４３】
図９は、上記の倍力機構３０の第２変形例を示し、前記の図６に相当する図である。この場合、前記の係合部材３４は、上記の図６のボールに代えてローラを採用してある。
上記のローラ形の係合部材３４は、許容面圧が大きいので、耐久性に優れる。このため、クランプ装置３を長期間にわたってメンテナンスフリーで使用できるという長所がある。
【００４４】
図１０は、本発明の第２実施形態を示し、上記の第１実施形態の前記の図２に相当する立面図である。この図１０の第２実施形態は、上記の第１実施形態と同じ構成の部材には同一の符号を付けて説明してあり、その第１実施形態の図２とは次の点で異なる。
【００４５】
前記ボルスタ１の右側面に前記の支持ブロック６の下部を複数のボルト９１によって着脱可能に取り付けてある。ここでは、上記ボルト９１を１本だけ図示してある。なお、参照符号９２は位置決めピンである。
図１０に示すアンクランプ状態からクランプ状態へ切換えるときには、前記の第１実施形態と同様に、前記の第２給排口２４から圧縮空気を排出すると共に前記の第１給排口２３に圧縮空気を供給すればよい。すると、前記クランプアーム１０が前記の枢支ピン１１を中心に反時計回りの方向へ揺動して、そのクランプアーム１０の前記の出力部１０ｂが前記の金型２を上記ボルスタ１の上面に固定するのである。
なお、上記の支持ブロック６は、上記ボルスタ１の上面に取付けてもよい。
【００４６】
図１１は、本発明の第３実施形態を示し、前記の第１実施形態の図２に相当する断面図である。この図１１の第３実施形態も、上記の第１実施形態と同じ構成の部材には同一の符号を付けて説明してあり、その第１実施形態の図２とは次の点で異なる。
前記の金型２の端面には平面視でＵ字状のロッド挿入溝９５が形成され、その溝９５に前記の出力ロッド２６が挿入される。その出力ロッド２６の第２端である下端２６ｂに、前記ボルスタ１のＴ溝８に係合するＴ脚７が設けられる。前記シリンダ部分１３の第２端壁であるエンドプレート１６が上記の金型２に載置される。
【００４７】
図１１のアンクランプ状態では、前記の第１室２１から圧縮空気を排出すると共に前記の第２室２２に圧縮空気を供給している。このため、上記の出力ロッド２６が上記の第２室２２の圧力によって下向きに押圧され、その出力ロッド２６の下部に設けた前記のＴ脚７と前記のＴ溝８の周壁の上部との間には接当隙間が形成されている。
【００４８】
上記のアンクランプ状態からクランプ状態へ切換えるときには、上記の第２室２２から圧縮空気を排出すると共に上記の第１室２１に圧縮空気を供給して、上記ピストン２０を強力に下降する。すると、前記の係合ボール３４が前記の第１受圧部材３１を介して上記の出力ロッド２６を引き上げ、これと同時に、上記の係合ボール３４が前記の第２受圧部材３２を介して前記のエンドプレート１６を下向きに押圧する。そのエンドプレート１６が前記の金型２を上記ボルスタ１の上面に押圧するのである。
【００４９】
上記の第１から第３の各実施形態は、次のように変更可能である。
前記の倍力機構３０の係合部材３４は、例示したボール又はローラ等の転動体に代えて、楔状の摺動部材によって構成してもよい。
前記の第１受圧部材３１は、前記の出力ロッド２６とは別体に形成することに代えて、その出力ロッド２６と一体に形成してもよい。また、前記の第２受圧部材３２は、前記エンドプレート１６と一体に形成することに代えて、そのエンドプレート１６とは別体に構成してもよい。
また、前記の係合空間３３は、半径方向の内方へすぼまる形状であればよい。従って、前記の第１カム面３１ａと第２カム面３２ａとのいずれか一方が平面であっても差し支えない。
【００５０】
前記の駆動手段４７は、前記ピストン２０を第２室２２へ向けて駆動するものであればよい。従って、前記の第１室２１内に装着したクランプ保持用の前記の圧縮バネ２５を省略してもよい。また、これに代えて、上記の第１室２１へ圧縮空気を供給せずに、上記の圧縮バネ２５だけによって上記ピストン２０を駆動するようにしてもよい。
【００５１】
前記ブースタポンプ５３は、例示の形式に限定されるものではなく、例えば、複動式に代えて単動バネ復帰式であってもよく、空気／空気式に代えて空油圧式などであってもよい。さらには、前記の給排装置４から上記ブースタポンプ５３を省略して、前記の空圧源５５の圧縮空気を前記の第１室２１へ直接に供給してもよい。
上記クランプ装置３の作動流体は、圧縮空気に代えて、窒素等の他の種類の気体であってもよく、さらには、圧油等の液体であってもよい。
また、上記クランプ装置３は、例示した金型２に代えてワークピース等の他の種類の被固定物を固定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、本発明のクランプ装置を用いた金型固定システムの系統図である。
【図２】上記クランプ装置のアンクランプ状態の縦断面図である。
【図３】同上クランプ装置のクランプ状態の縦断面図である。
【図４】図４Ａは、上記の図２中の4A−4A折れ線矢視に相当する左側面視の断面図である。図４Ｂは、同上の図２中の4B−4B線矢視に相当する右側面図である。
【図５】図５Ａから図５Ｃは、上記のクランプ装置の倍力機構の作動説明図である。図５Ａはリリース状態を示し、図５Ｂはロック開始状態を示し、図５Ｃはロック終了状態を示している。
【図６】上記の倍力機構の左側面視の断面視模式図であって、右半図は上記リリース状態を示し、左半図は上記ロック終了状態を示している。
【図７】上記のクランプ装置の出力ロッドのストロークと能力との関係を示すグラフである。
【図８】上記の倍力機構の第１変形例を示し、前記の図５Ａに相当する図である。
【図９】同上の倍力機構の第２変形例を示し、前記の図６に相当する図である。
【図１０】本発明の第２実施形態を示し、前記の図２に相当する立面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態を示し、同上の図２に相当する断面図である。
【符号の説明】
１…固定台、６…支持ブロック、７…Ｔ脚、７ａ…Ｔ脚７の突出部分、８…Ｔ溝、１０…クランプアーム、１０ａ…クランプアーム１０の支点部、１０ｂ…クランプアーム１０の出力部、１０ｃ…クランプアーム１０の入力部、１３…シリンダ部分、１５…シリンダ部分１３の第１端壁(右端壁、上端壁)、１６…シリンダ部分１３の第２端壁(左端壁、下端壁)、２０…ピストン、２１…第１室、２２…第２室、２６…出力ロッド、２６ａ…出力ロッド２６の第１端(右端、上端)、２６ｂ…出力ロッド２６の第２端(左端、下端)、３１…第１受圧部材、３２…第２受圧部材、３３…係合空間、３４…係合部材(ボール、ローラ)、３７…押圧面、４７…駆動手段。
【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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【図１１】
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