(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油圧力でクランプ解除するクランプ装置において、
クランプ本体と、クランプ本体に装着されて外部へ延出した出力軸と、この出力軸に連結されてクランプ対象物をクランプするクランプアームとを設け、
前記出力軸をクランプ位置とクランプ近傍位置とクランプ解除位置とに亙って軸心方向へ移動可能に構成し、
前記出力軸を、弱いバネ力の第１圧縮バネでクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで駆動するとともに、強力なバネ力の第２圧縮バネでクランプ近傍位置からクランプ位置まで駆動するように構成したことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油圧力でクランプ解除するクランプ装置において、
クランプ本体内の収容穴内にクランプ位置とクランプ解除位置とに亙って所定小距離だけ軸心方向へ移動可能に装着されたピストン部材と、
前記ピストン部材に挿入されてクランプ本体外へ延びクランプ位置とクランプ近傍位置とクランプ解除位置とに亙って前記所定小距離よりも大きな所定距離だけ軸心方向へ移動可能な出力軸と、
前記出力軸をピストン部材に対して弾性付勢しクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで移動させる移動力を発生させる第１圧縮バネと、
前記ピストン部材をクランプ本体に対してクランプ位置の方へ弾性付勢しクランプ力を発生させる第２圧縮バネと、
前記クランプ本体内に形成されピストン部材のピストン部と出力軸のピストン部とに臨みピストン部材と出力軸とをクランプ解除方向へ駆動する為の油圧作動室およびこの油圧作動室に油圧を給排する為の油圧給排ポートと、
前記ピストン部材をクランプ解除位置にロック可能で、このロック状態では出力軸のクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙る移動を許し、出力軸がクランプ近傍位置とクランプ位置とに亙って移動するときピストン部材と出力軸との相対移動を禁止するとともにピストン部材のクランプ本体に対するロックを解除するロック機構と、
を備えたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項３】
前記ロック機構が、ピストン部材の筒部に可動に装着された複数の小球と、筒部の外側でクランプ本体に形成されピストン部材がクランプ解除位置のとき複数の小球を部分的に係合させる第１環状凹部と、出力軸の外周部に形成されピストン部材がクランプ解除位置で出力軸がクランプ近傍位置のとき複数の小球を部分的に係合させる第２環状凹部とを有することを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
【請求項４】
前記ピストン部材と出力軸に、出力軸がクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙って移動するときに出力軸をその軸心回りに９０度旋回させる旋回機構を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載のクランプ装置。
【請求項５】
前記旋回機構が、ピストン部材の筒部に可動に装着された複数の小球と、これら小球が係合するように出力軸の外周部に形成された複数の部分螺旋溝とを有することを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバネ部材の弾性力でクランプ駆動し油圧力でクランプ解除するクランプ装置に関し、特にクランプ解除位置からクランプ近傍位置への無負荷状態では弱いバネ部材で大ストローク作動させるとともにクランプ近傍位置からクランプ位置への負荷状態では強いバネ部材で小ストローク作動させるように改善したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、機械加工の対象のワークや工具類等を固定するのに適したクランプ装置であってバネ部材の弾性力でクランプ駆動するとともに油圧力でクランプ解除するバネ式のクランプ装置が種々実用化されている。
従来のバネ式のクランプ装置は、クランプ本体と、そのクランプ本体内に油圧シリンダを形成し、その油圧シリンダのピストン部材のピストンロッド部をクランプ本体外へ延ばして出力軸とし、その出力軸にクランプ対象物をクランプするクランプアームを連結し、クランプ本体内に油圧シリンダの油圧力と反対向きにピストン部材を弾性付勢する強力な１つ（又は１種類）の圧縮バネ部材を収容した構造である。
【０００３】
クランプ解除状態では、油圧シリンダに油圧が供給されており、クランプ駆動時に油圧シリンダの油圧がドレンされると、圧縮バネ部材の強力な弾性力で出力軸がクランプ方向へ駆動され、クランプアームでクランプ対象物をクランプするようになっている。前記ピストン部材（つまり、出力軸）は、クランプ解除位置とクランプ位置とに亙って移動駆動されるが、クランプ対象物のサイズが一定とは限らないこと、クランプ解除後にクランプ装置またはクランプ対象物を移動させる必要があること等に鑑みて、ピストン部材の移動ストロークは、かなり大きく設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバネ式クランプ装置においては、前記圧縮バネ部材でピストン部材をクランプ解除位置からクランプ位置まで移動させるとともに、圧縮バネ部材の弾性力でクランプ駆動するようになっている。しかし、ピストン部材がクランプ解除位置からクランプ近傍位置までかなりのストローク移動する間に、圧縮バネ部材が大きく伸長するため、クランプ位置においてクランプする時のクランプ力が著しく低下してしまう。このように、１つの圧縮バネ部材に２つの機能（ピストン部材をクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで移動させる機能とクランプ力を発生させる機能）を分担させていたのでクランプ力を強化することが困難であった。
【０００５】
但し、圧縮バネ部材を大型化すれば、クランプ力を強化することは可能であるが、その場合クランプ装置が著しく大型化し、製作コストも高価になる。
本発明の目的は、バネ式クランプ装置を大型化することなくクランプ力を強化すること或いはクランプ装置の小型化を図ること、出力軸の移動ストロークを確保すること、製作コスト的に有利にすること、等である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るクランプ装置は、バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油圧力でクランプ解除するクランプ装置において、クランプ本体と、クランプ本体に装着されて外部へ延出した出力軸と、この出力軸に連結されてクランプ対象物をクランプするクランプアームとを設け、前記出力軸をクランプ位置とクランプ近傍位置とクランプ解除位置とに亙って軸心方向へ移動可能に構成し、前記出力軸を、弱いバネ力の第１圧縮バネでクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで駆動するとともに、強力なバネ力の第２圧縮バネでクランプ近傍位置からクランプ位置まで駆動するように構成したものである。
【０００７】
クランプ本体内の油圧シリンダに油圧を充填することで、出力軸がクランプ解除位置に保持され、クランプするときに油圧シリンダの油圧が抜かれると、出力軸は弱いバネ力の第１圧縮バネの弾性力によりクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで駆動され、その後出力軸は強力なバネ力の第２圧縮バネでクランプ近傍位置からクランプ位置まで駆動される。クランプ解除する為に油圧シリンダに油圧を供給すると、第１，第２圧縮バネのバネ力に抗して出力軸は油圧力により駆動されてクランプ解除位置に復帰する。
【０００８】
請求項２に係るクランプ装置は、バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油圧力でクランプ解除するクランプ装置において、クランプ本体内の収容穴内にクランプ位置とクランプ解除位置とに亙って所定小距離だけ軸心方向へ移動可能に装着されたピストン部材と、前記ピストン部材に挿入されてクランプ本体外へ延びクランプ位置とクランプ近傍位置とクランプ解除位置とに亙って前記所定小距離よりも大きな所定距離だけ軸心方向へ移動可能な出力軸と、前記出力軸をピストン部材に対して弾性付勢しクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで移動させる移動力を発生させる第１圧縮バネと、前記ピストン部材をクランプ本体に対してクランプ位置の方へ弾性付勢しクランプ力を発生させる第２圧縮バネと、前記クランプ本体内に形成されピストン部材のピストン部と出力軸のピストン部とに臨みピストン部材と出力軸とをクランプ解除方向へ駆動する為の油圧作動室およびこの油圧作動室に油圧を給排する為の油圧給排ポートと、前記ピストン部材をクランプ解除位置にロック可能で、このロック状態では出力軸のクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙る移動を許し、出力軸がクランプ近傍位置とクランプ位置とに亙って移動するときピストン部材と出力軸との相対移動を禁止するとともにピストン部材のクランプ本体に対するロックを解除するロック機構とを備えたものである。
【０００９】
クランプ解除状態のときには、油圧作動室に油圧を充填して、第１圧縮バネ及び第２圧縮バネを最大限収縮させると、ピストン部材と出力軸とが共にクランプ解除位置に保持される。クランプする際に油圧作動室の抜くと、ピストン部材はロック機構によりクランプ解除位置にロックされたまま、出力軸が第１圧縮バネの弾性力によりクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで移動する。出力軸がクランプ近傍位置に達すると、ピストン部材のクランプ本体に対するロックが解除され、出力軸とピストン部材の相対移動が禁止され、強力なバネ力の第２圧縮バネの弾性力により出力軸とピストン部材が一体となってクランプ位置に移動し、ワークを強力にクランプする。
【００１０】
このクランプ状態を解除する際には、油圧作動室に油圧を充填すると、ピストン部材と出力軸とがクランプ位置から一体的に移動し、ピストン部材がクランプ解除位置になり、出力軸がクランプ近傍位置になると、ピストン部材がロック機構によりクランプ本体にロックされ、出力軸はピストン部材に対して相対移動してクランプ解除位置へ復帰する。
【００１１】
請求項３に係るクランプ装置は、請求項２の発明において、前記ロック機構が、ピストン部材の筒部に可動に装着された複数の小球と、筒部の外側でクランプ本体に形成されピストン部材がクランプ解除位置のとき複数の小球を部分的に係合させる第１環状凹部と、出力軸の外周部に形成されピストン部材がクランプ解除位置で出力軸がクランプ近傍位置のとき複数の小球を部分的に係合させる第２環状凹部とを有することを特徴とするものである。ピストン部材がクランプ解除位置のとき、ピストン部材の小球が第１環状凹部に部分的に係合して、ピストン部材をクランプ本体に対してロックする。第１圧縮バネの弾性力により、出力軸がクランプ近傍位置に達すると、小球が第１環状凹部から外れて第２環状凹部に係合し、ピストン部材のクランプ本体に対するロックが解除され、出力軸とピストン部材の相対移動が禁止され、第２圧縮バネの弾性力により出力軸とピストン部材が一体となってクランプ位置へ移動する。
【００１２】
請求項４に係るクランプ装置は、請求項２または３の発明において、前記ピストン部材と出力軸に、出力軸がクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙って移動するときに出力軸をその軸心回りに９０度旋回させる旋回機構を設けたことを特徴とするものである。それ故、出力軸がクランプ位置のとき、クランプアームがクランプ対象物をクランプ可能な方向を向き、出力軸がクランプ近傍位置のとき、前記クランプ可能な方向に対して９０度方向変換した方向（退避方向）を向くように構成することができる。
【００１３】
請求項５に係るクランプ装置は、請求項４の発明において、前記旋回機構が、ピストン部材の筒部に可動に装着された複数の小球と、これら小球が係合するように出力軸の外周部に形成された複数の部分螺旋溝とを有するものである。出力軸がクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙って移動するときに、小球と部分螺旋溝との係合案内作用で、出力軸が旋回する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
実施形態１・・・・・図１〜図４参照
本実施形態に係るクランプ装置Ｃは、工作機械で機械加工するワークや工具などのクランプ対象物をクランプするのに適し、バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油圧力でクランプ解除するものにおいて、クランプ解除位置とクランプ近傍位置にわたる移動ストロークを大きくでき且つバネ力で強力にクランプ可能にしたクランプ装置である。
【００１５】
図１〜図４に示すように、クランプ装置Ｃは、クランプ本体１と、クランプ本体１の内部に装着されたピストン部材２と、出力軸３と、出力軸３の上端に連結されたクランプアーム４と、クランプアーム４を支持するリンク５と、ピストン部材２及び出力軸３の移動を制御するロック機構６と、出力軸３を付勢する第１圧縮バネ１３と、ピストン部材２を付勢する第２圧縮バネ１４等を備えている。
【００１６】
図１〜図３に示すように、クランプ本体１は角柱形のもので、クランプ本体１の内部には立向きの円形断面の収容穴７が形成され、クランプ本体１は、上半部をなす上半部部材１ａと下半部をなす下半部部材１ｂとをボルト９で結合したものである。収容穴７は、上段部のシリンダ穴７ａと、中段部の大径穴７ｂと、下段部の小径穴７ｃとを連通させて形成されている。図４に示すように、クランプ本体１は、４本の固定用のボルト１０により下面側のベース（例えば、ワークパレット）に固定される。
【００１７】
前記ピストン部材２は収容穴７の内部に装着され、ピストン部材２の上段部と中段部と下段部には、ピストン部２ａと中径筒部２ｂと小径筒部２ｃが夫々形成されている。ピストン部２ａと中径筒部２ｂの上部の内側にはシリンダ穴７ａが形成され、中径筒部２ｂの内面側の中段部には出力軸３を係止するための係止部２ｄが形成され、中径筒部２ｂの下端部にはクランプ本体１により係止される被係止部２ｅが形成されている。ピストン部材２は、図１と図２に示したクランプ解除位置（下限位置）と、図３に示したクランプ位置とに亙って所定小距離だけ軸心方向（上下方向）に移動可能である。
【００１８】
前記第２圧縮バネ１４は、中径筒部２ｂに外装され、その上端はピストン部２ａで係止され下端は大径穴７ｂの底面で係止されている。この第２圧縮バネ１４は、ピストン部材２をクランプ本体１に対して上方へ弾性付勢してピストン部材２をクランプ解除位置からクランプ位置へまた出力軸３をクランプ近傍位置からクランプ位置まで駆動し、強力なクランプ力を発生するものであり、矩形断面のバネ材からなる強力なバネ（例えばバネ力約５００ｋｇ）である。尚、第２圧縮バネ１４を２重バネで構成してクランプ力を一層強化してもよい。
【００１９】
前記出力軸３は、ピストン部材２とクランプ本体１の上壁部１ｃとを挿通する状態でピストン部材２に挿入され、出力軸３の上端部分は上壁部１ｃの上方へ延びている。出力軸３の上半部と中段部と下半部には、上側ロッド部３ａとピストン部３ｂと小径ロッド部３ｃが夫々形成されている。出力軸３は、図１に示したクランプ解除位置（下限位置）と、図２に示したクランプ近傍位置と、図３に示したクランプ位置とに亙って前記所定小距離よりも大きな所定距離だけ軸心方向（上下方向）に移動可能である。
【００２０】
前記第１圧縮バネ１３は、ピストン部材２の中径筒部２ｂの内側において出力軸３の小径ロッド部３ｃの上半部に外装されている。第１圧縮バネ１３は、出力軸３をピストン部材２に対して上方へ弾性付勢して出力軸３をクランプ解除位置からクランプ近傍位置へ駆動するものであり、弱いバネ力（例えば３０ｋｇ〜５０ｋｇ）の長さの大きなバネである。
【００２１】
前記クランプアーム４は、ワークＷをクランプする為のもので、クランプアーム４は出力軸３の上端部に水平向きのピンにて回動自在にピン結合されている。このクランプアーム４の長さ方向中央部とクランプ本体１の上端部のワークＷ側の端部を連結する１対のリンク５が設けられている。この１対のリンク５は、その上端部でクランプアーム４の両側面に水平向きのピンにて回動自在に連結され、１対のリンク５の下端部は、クランプ本体１の上面のワークＷ側の端部に水平向きのピンにて回動自在にピン結合されている。
【００２２】
出力軸３が上方移動すると、リンク５がワークＷ側へ傾動しつつクランプアーム４がワークＷ側へ回動し、図２に示すようにクランプアーム４の押圧部４ａがワークＷの方へ移動する。出力軸３がさらに上方移動すると、図３に示すようにクランプアーム４の押圧部４ａがワークＷの上面に当接しワークＷをクランプするように構成してある。
【００２３】
シリンダ穴７ａのうちのピストン部２ａの上側と内側には、ピストン部材２のピストン部２ａ及び出力軸３のピストン部３ｂに臨みピストン部材２と出力軸３とをクランプ解除方向へ駆動する為の油圧作動室１６が形成されている。この油圧作動室１６に油圧を供給したり排出したりする為の油圧給排ポート１５がクランプ本体１内に形成され、この油圧給排ポート１５は、油圧ホース等で油圧供給装置（図示略）に接続されている。尚、符号１７はシール部材である。クランプ解除状態のときは油圧作動室１６に油圧が充填されており、両圧縮バネ１３，１４は最大限圧縮状態になっている。ワークＷをクランプする際には、油圧作動室１６の油圧がドレインされ、クランプ状態では第２圧縮バネ１４の強力なバネ力でクランプ状態を保持する。
【００２４】
前記ロック機構６について説明する。
このロック機構６は、ピストン部材２と出力軸３の移動を制御する為のものである。ピストン部材２の小径筒部２ｃの円周４等分位置に４つの小球孔１９が形成され、各小球孔１９に小球１８が回転自在に装着されている。小径筒部２ｃは小径穴７ｃに摺動自在に挿入されており、クランプ本体１のうちの小径穴７ｃの外周壁には、４つの小球１８を部分的に係合させる第１環状凹部２１が形成されている。図１に示したクランプ解除状態では、４つの小球１８が第１環状凹部２１に部分的に係合し、ピストン部材２がクランプ本体１に対して相対移動しないようにクランプ解除位置にロックされている。
【００２５】
出力軸３の下端側部分の外周部には、４つの小球１８を部分的に係合させる第２環状凹部２２が形成されている。図１の状態から図２の状態へつまり出力軸３がクランプ解除位置からクランプ近傍位置に上方移動し、第２環状凹部２２が４つの小球１８の位置に達すると、ピストン部材２が上方へ付勢されている関係上、４つの小球１８が第１環状凹部２１から外れて第２環状凹部２２に部分的に係合し、出力軸３のピストン部材２に対する相対移動が禁止され、ピストン部材２のクランプ本体１に対するロックが解除され、ピストン部材２と出力軸３が一体的に上方へ移動する。
【００２６】
以上のクランプ装置Ｃの作用について説明する。
図１に示すように、油圧作動室１６に油圧が充填されたクランプ解除状態では、油圧力によりピストン部材２と出力軸３が両圧縮バネ部材１３，１４の付勢力に抗して下方へ付勢され、両バネ部材１３，１４が最大限収縮し、ピストン部材２と出力軸３が夫々クランプ解除位置にある。４つの小球１８は第１環状凹部２１に係合し、ピストン部材２がクランプ本体１に対してロックされている。また、出力軸３がクランプ解除位置にあるため、クランプアーム４がワークＷから最も遠ざかる状態に上方へ開いている。
【００２７】
ワークＷをクランプする為に油圧作動室１６の油圧を抜くと、図２に示すように、第１圧縮バネ１３の弾性力により出力軸３が上方へ駆動され、出力軸３がクランプ近傍位置になる。このとき、出力軸３の上方移動に伴い、リンク５がワークＷ側へ傾動しつつクランプアーム４の押圧部４ａがワークＷの上面に接近するまで回動する。そして、出力軸３の第２環状凹部２２がピストン部材２の小球孔１９の位置まで移動すると、４つの小球１８が第１環状凹部２１から外れて第２環状凹部２２に係合するので、出力軸３のピストン部材２に対する相対移動が禁止され、ピストン部材２のクランプ本体１に対するロックが解除され、ピストン部材２と出力軸３が一体的に上方移動するようになる。
【００２８】
ピストン部材２のクランプ本体１に対するロックが解除されると、図３に示すように、強力な第２圧縮バネ１４によりピストン部材２が上方にクランプ駆動され、ピストン部材２と出力軸３が一体的に更に上方へ移動し、ピストン部材２と出力軸３とが夫々クランプ位置になり、ワークＷの上面に当接したクランプアーム４の押圧部４ａでワークＷが強力にクランプされる。
【００２９】
次に、クランプを解除する際には、図３に示したクランプ状態で油圧作動室１６に油圧を充填すると、油圧力によりピストン部材２と出力軸３とが両圧縮バネ部材１３，１４のバネ力に抗して下方へ駆動され、両圧縮バネ部材１３，１４が圧縮されつつ、図２に示すように、ピストン部材２がクランプ解除位置に、出力軸３がクランプ近傍位置に達する。すると、４つの小球１８が第２環状凹部２２から外れて第１環状凹部２１の方へ移動する。各小球１８が第１環状凹部２１に係合するとピストン部材２がクランプ解除位置にロックされ、油圧力によって出力軸３のみが第１圧縮バネ１３を圧縮しつつ下方へ駆動され、クランプ近傍位置から図１に示すクランプ解除位置に切換わる。
【００３０】
以上のクランプ装置Ｃにおいては、出力軸３をクランプ位置とクランプ近傍位置とクランプ解除位置とに亙って軸心方向へ移動可能に構成し、ピストン部材２をクランプ解除位置とクランプ位置とに亙って所定小ストローク移動可能に構成し、出力軸３を、弱いバネ力の第１圧縮バネ１３でクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで駆動するとともに、強力なバネ力の第２圧縮バネ１４でピストン部材２をクランプ解除位置からクランプ位置へまた出力軸３をクランプ近傍位置からクランプ位置まで駆動するように構成したので、弱いバネ力の第１圧縮バネ１３により無負荷ないし軽負荷状態において出力軸３を大きく移動させることができ、第２圧縮バネ１４の強力なバネ力で強力にクランプすることができる。
【００３１】
ピストン部材２のクランプ解除位置とクランプ位置間の移動ストロークは非常に小さいので、第２圧縮バネ１４のバネ力を常に大きく維持できるから、強力なクランプ力を維持することができる。クランプ力を強化する為に圧縮バネを大型化する必要がない、換言すれば、従来の同クランプ能力のクランプ装置と比較してクランプ装置１の小型化を図ることができる。尚、第１圧縮バネ１３は弱いバネ力のバネであり、小型のもので済む。そして、簡単で小型の構成のロック機構３６で、ピストン部材２の移動拘束、ピストン部材２に対する出力軸３の相対移動や相対移動拘束を達成できるので、第１，第２圧縮バネ１３，１４に所期の機能を発揮させることができ、構造的にまた製作コスト的に有利である。
【００３２】
また、クランプ状態では油圧供給が不要であるので、機械加工に供するワークを固定する為のクランプ装置として好適である。尚、前記実施形態は一例に過ぎず、本発明の趣旨逸脱しない範囲において、前記クランプ装置Ｃの各部に適宜変更を付加した態様で実施可能であることは言うまでもない。
【００３３】
実施形態２・・・・図５〜図８参照
本実施形態に係るクランプ装置ＣＡは、工作機械で機械加工するワークや工具などのクランプ対象物をクランプするのに適し、バネ部材の弾性力でクランプ駆動し、油圧力でクランプ解除するものにおいて、クランプ解除位置とクランプ近傍位置にわたる移動ストロークを大きくでき、その移動の際に旋回機構により出力軸を９０度旋回させることができ、強力なバネ力のバネ部材で強力にクランプ可能にしたクランプ装置である。
【００３４】
図５〜図８に示すように、クランプ装置ＣＡは、クランプ本体３１と、クランプ本体３１の内部に装着されたピストン部材３２と、出力軸３３と、出力軸３３の上端に連結されたクランプアーム３４と、ピストン部材３２及び出力軸３３の移動を制御するロック機構３６と、出力軸３３を付勢する第１圧縮バネ４３と、ピストン部材３２を付勢する第２圧縮バネ４４と、クランプアーム３４を旋回させる旋回機構５６等を備えている。
【００３５】
図５〜図７に示すように、クランプ本体３１は角柱形のもので、クランプ本体３１の内部には立向きの円形断面の収容穴３７が形成され、クランプ本体３１は、上半部をなす上半部部材３１ａと下半部をなす下半部部材３１ｂとをボルト３９で結合したものである。収容穴３７は、上段部の小径穴３７ａと、中段部の大径穴３７ｂと、下段部のシリンダ穴３７ｃとを連通させて形成されている。図８に示すように、クランプ本体３１は、４本の固定用のボルト４０により下面側のベース（例えば、ワークパレット）に固定される。
【００３６】
前記ピストン部材３２は収容穴３７の内部に装着され、ピストン部材３２の上段部と中段部と下段部には、小径筒部３２ａと中径筒部３２ｂとピストン部３２ｃが夫々形成されている。ピストン部３２ｃと中径筒部３２ｂの下部の内側にはシリンダ穴３７ｃが形成されている。ピストン部材３２は、図５と図６に示したクランプ解除位置（上限位置）と、図７に示したクランプ位置とに亙って所定小距離だけ軸心方向（上下方向）に移動可能である。
【００３７】
前記第２圧縮バネ４４は、中径筒部３２ｂに外装され、その上端は大径穴３７ｂの上面で係止され下端はピストン部３２ｃで係止されている。この第２圧縮バネ４４は、ピストン部材３２をクランプ本体１に対して下方へ弾性付勢してクランプ解除位置からクランプ位置まで駆動するとともに出力軸３３をクランプ近傍位置からクランプ位置まで駆動し、強力なクランプ力を発生するものであり、矩形断面のバネ材からなる強力なバネ（例えばバネ力約５００ｋｇ）である。尚、第２圧縮バネ４４を２重バネで構成してクランプ力を一層強化してもよい。
【００３８】
前記出力軸３３は、クランプ本体３１の上壁部３１ｃを挿通してピストン部材３２に挿入され、出力軸３３の上端部分は上壁部３１ｃの上方へ延びている。出力軸３３は上半部をなすロッド部材３３ａと下半部をなす出力軸下部部材３３ｂとを同心状に螺合固定したものである。出力軸下部部材３３ｂの下端部にはピストン部３３ｃが形成され、そのピストン部３３ｃはピストン部３２ｃのシリンダ穴に油密摺動自在に装着されている。出力軸３３は、図５に示したクランプ解除位置（上限位置）と、図６に示したクランプ近傍位置と、図７に示したクランプ位置とに亙って前記所定小距離よりも大きな所定距離だけ軸心方向（上下方向）に移動可能である。
【００３９】
前記第１圧縮バネ４３は、ピストン部材３２の中径筒部３２ｂの内側において出力軸下部部材３３ｂに外装されている。第１圧縮バネ４３の上端を受け止めるリング状のバネ受け５４が出力軸下部部材３３ｂの上部に上下に摺動自在に装着され、このバネ受け５４は中径筒部３２ｂの中段部内部の係止部５５で係止されている。第１圧縮バネ４３は、出力軸３３をピストン部材３２に対して下方へ弾性付勢して出力軸３３をクランプ解除位置からクランプ近傍位置へ駆動するものであり、弱いバネ力（例えば３０ｋｇ〜５０ｋｇ）の長さの大きなバネである。
【００４０】
前記クランプアーム３４はワークＷＡをクランプする為のもので、このクランプアーム３４は、出力軸３３の上端部にナット６２により座金６３を介して締結されている。クランプアーム３４は、図５に示したクランプ解除状態ではワークＷＡから退避した退避方向（図８に鎖線で図示）を向いている。出力軸３３がクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで移動する際に、出力軸３３は旋回機構５６でピストン部材３２に対して相対的に旋回駆動されて、平面視にて時計回りに９０度旋回し、図６に示すようにクランプアーム３４がワークＷＡ側に回動してクランプ可能な方向を向く。出力軸３３がさらに下方移動すると、クランプアーム３４の向きは保持されたまま、図７に示すようにクランプアーム３４の押圧部３４ａがワークＷＡの上面に当接し、ワークＷＡをクランプするように構成してある。
【００４１】
シリンダ穴３７ｃのうちのピストン部３２ｃの下側と内側には、ピストン部材３２のピストン部３２ｃ及び出力軸３３のピストン部３３ｃに臨みピストン部材３２と出力軸３３とをクランプ解除方向へ駆動する為の油圧作動室４６が形成されている。この油圧作動室４６に油圧を供給したり排出したりする為の油圧給排ポート４５がクランプ本体３１内に形成され、この油圧給排ポート４５は、油圧ホース等で油圧供給装置（図示略）に接続されている。尚、符号４７はシール部材である。クランプ解除状態のときは油圧作動室４６に油圧が充填されており、両圧縮バネ４３，４４は最大限圧縮状態になっている。ワークＷＡをクランプする際には油圧作動室４６の油圧がドレインされ、クランプ状態では第２圧縮バネ４４の強力なバネ力でクランプ状態を保持する。
【００４２】
前記ロック機構３６について説明する。
このロック機構３６は、ピストン部材３２と出力軸３３の移動を制御する為のものである。ピストン部材３２の小径筒部３２ａの円周８等分位置に８つの小球孔４９が形成され、各小球孔４９に小球４８が回転自在に装着されている。小径筒部３２ａは小径穴３７ａに摺動自在に挿入されており、クランプ本体３１のうちの小径穴３７ａの外周壁には、８つの小球４８を部分的に係合させる第１環状凹部５１が形成されている。図５に示したクランプ解除状態では、８つの小球４８が第１環状凹部５１に部分的に係合し、ピストン部材３２がクランプ本体３１に対して相対移動しないようにクランプ解除位置にロックされている。
【００４３】
出力軸３３のロッド部材３３ａの中段外周部には、８つの小球４８を部分的に係合させる第２環状凹部５２が形成されている。図５の状態から図６の状態へつまり出力軸３３がクランプ解除位置からクランプ近傍位置に下方移動し、第２環状凹部５２が８つの小球４８の位置に達すると、ピストン部材３２が下方へ付勢されている関係上、８つの小球４８が第１環状凹部５１から外れて第２環状凹部５２に部分的に係合し、出力軸３３のピストン部材３２に対する相対移動が禁止され、ピストン部材３２のクランプ本体１に対するロックが解除され、ピストン部材３２と出力軸３３が一体的に下方へ移動する。
【００４４】
前記旋回機構５６について説明する。
この旋回機構５６は、出力軸３３がクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙って移動する間に出力軸３３をその軸心回りに９０度旋回させる為のものである。ピストン部材３２の小径筒部３２ａの下端部の相対向する位置に、２つの小球孔５９が形成され、各小球孔５９に小球５８が回転自在に装着されている。小径筒部３２ａの下部には、小球５８が外側へ抜け出すのを防止する為のスリーブ６１が外嵌固定されている。ロッド部材３３ａの下端側部分の外周部の相対向する位置には、各小球５８を部分的に係合させた斜め上方へ延びる２つの部分螺旋溝６０が周方向９０度に亙って形成されている。
【００４５】
出力軸３３がクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで下方移動するとき、小球５８の部分螺旋溝６０に対する案内作用により、出力軸３３が平面視にて９０度時計回りに旋回し、クランプアーム３４がワークＷＡ側へ回動しクランプ可能な向きとなる。クランプ解除時に、出力軸３３がクランプ近傍位置からクランプ解除位置まで上方移動するときには、小球５８の部分螺旋溝６０に対する案内作用により出力軸３３は前記とは反対方向へ９０度旋回する。
【００４６】
ピストン部材３２のクランプ本体３１に対する回転を規制するための回転規制機構６６として、ピストン部３２ｃの上部約２／３部分の外周部に、立向きの角溝６４が形成され、クランプ本体３１の下端付近には回転止め部材６５が螺合固定され、その回転止め部材６５の矩形断面の先端部が角溝に係合されている。
【００４７】
以上のクランプ装置ＣＡの作用について説明する。
図５に示すように、油圧作動室４６に油圧が充填されたクランプ解除状態では、油圧力によりピストン部材３２と出力軸３３が両圧縮バネ部材４３，４４の付勢力に抗して上方へ付勢され、両バネ部材４３，４４が最大限収縮し、ピストン部材３２と出力軸３３が夫々クランプ解除位置にある。８つの小球４８は第１環状凹部５１に係合し、ピストン部材３２がクランプ本体３１に対してロックされている。また、クランプアーム３４が図８に鎖線で図示のようにワークＷＡから離れた退避方向を向いている。
【００４８】
ワークＷＡをクランプする為に、油圧作動室４６の油圧を抜くと、図６に示すように、第１圧縮バネ４３の弾性力により出力軸３３が下方へ駆動され、出力軸３３がクランプ近傍位置になる。この出力軸３３の下方移動に伴い、旋回機構５６の作用により出力軸３３が平面視にて時計回りに９０度旋回し、クランプアーム３４がワークＷＡ側へ回動する。そして、出力軸３３の第２環状凹部５２がピストン部材３２の小球孔４９の位置まで移動すると、８つの小球４８が第１環状凹部５１から外れて第２環状凹部５２に部分的に係合するので、出力軸３３のピストン部材３２に対する相対移動が禁止され、ピストン部材３２のクランプ本体３１に対するロックが解除され、ピストン部材３２と出力軸３３が一体的に下方移動するようになる。
【００４９】
ピストン部材３２のクランプ本体３１に対するロックが解除されると、図７に示すように、強力な第２圧縮バネ４４によりピストン部材３２が下方にクランプ駆動され、ピストン部材３２と出力軸３３が一体的に下方へ移動し、ピストン部材３２と出力軸３３とが夫々クランプ位置になり、ワークＷＡの上面に当接したクランプアーム３４の押圧部３４ａでワークＷＡが強力にクランプされる。
【００５０】
次に、クランプを解除する際には、図７に示したクランプ状態で油圧作動室４６に油圧を充填すると、油圧力によりピストン部材３２と出力軸３３とが両圧縮バネ部材４３，４４のバネ力に抗して上方へ駆動され、両圧縮バネ部材４３，４４が圧縮されつつ、図６に示すように、ピストン部材３２がクランプ解除位置に、出力軸３３がクランプ近傍位置に達する。
【００５１】
すると、８つの小球４８が第２環状凹部５２から外れて第１環状凹部５１に部分的に係合し、ピストン部材３２がクランプ本体３１に対してクランプ解除位置にロックされ、油圧力によって出力軸３３のみが第１圧縮バネ４３を圧縮しつつ上方へ駆動される。出力軸３３が上方移動する間に、旋回機構５６の作用により出力軸３３が平面視にて反時計回りに９０度旋回して退避方向に向き、クランプ近傍位置から図５に示すクランプ解除位置に切換わる。
【００５２】
以上のクランプ装置ＣＡによれば、基本的に、前記クランプ装置Ｃと同様の効果が得られる。しかも、出力軸３３がクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙って移動するときに出力軸３３をその軸心回りに９０度旋回させる旋回機構５６を設け、クランプ位置ではクランプアーム３４をワークＷＡをクランプ可能な方向へ向け、クランプ解除位置ではクランプアーム３４を退避方向へ向けるように構成したので、クランプ解除状態においてワークＷＡを上方へ搬出したり上方から搬入したりするのに好都合である。
【００５３】
旋回機構５６を、小径筒部３２ａに可動に装着された１対の小球５８と、これら小球５８が係合するように出力軸３３の外周部に形成された１対の部分螺旋溝６０とからなる簡単で小型のものに構成でき製作コスト的にも有利ある。また、クランプ状態では油圧供給が不要であるので、機械に供するワークをクランプするクランプ装置として好適である。尚、前記実施形態は一例に過ぎず、本発明の趣旨逸脱しない範囲において、前記クランプ装置ＣＡの各部に適宜変更を付加した態様で実施可能であることは言うまでもない。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１に係るクランプ装置によれば、弱いバネ力の第１圧縮バネで出力軸をクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで駆動するとともに、強力なバネ力の第２圧縮バネで出力軸をクランプ近傍位置からクランプ位置まで駆動するように構成したので、クランプ近傍位置になるまで第２圧縮バネのバネ力が保持され、クランプ近傍位置からクランプ位置への出力軸の移動ストロークは僅少であるため強力なバネ力の第２圧縮バネで強力なクランプ力を発生させることができる。
【００５５】
このように、出力軸をクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで無負荷ないし軽負荷状態で移動させるのに弱いバネ力の第１圧縮バネを適用し、出力軸をクランプ近傍位置からクランプ位置まで負荷状態で移動させるのに強力なバネ力の第２圧縮バネを適用するので、第１，第２バネ部材を全体として大型化することなく、強力な第２圧縮バネで強力なクランプ力を発生させることができること、弱いバネ力の比較的小さな第１圧縮バネで出力軸を必要なストロークだけ大きく移動させることができること、或いはクランプ装置の小型化を図ることができること、等の効果が得られる。
【００５６】
請求項２に係るクランプ装置によれば、請求項１と同様に、出力軸をクランプ解除位置からクランプ近傍位置まで無負荷ないし軽負荷状態で移動させるのに弱いバネ力の第１圧縮バネを適用し、出力軸をクランプ近傍位置からクランプ位置まで、また、ピストン部材をクランプ解除位置からクランプ位置まで負荷状態で移動させるのに強力なバネ力の第２圧縮バネを適用するので、前記請求項１の効果と同様の効果が得られる。
【００５７】
しかも、クランプ本体内に油圧作動室を形成し、その油圧作動室に供給した油圧によりピストン部材と出力軸とをクランプ解除方向へ駆動可能に構成したので、油圧力により確実にクランプ解除することができる。
また、ロック機構を設けたので、ピストン部材の移動拘束や、ピストン部材に対する出力軸の相対移動や相対移動拘束が可能になり、第１，第２圧縮バネに所期の機能を達成させることが可能になる。
【００５８】
請求項３に係るクランプ装置によれば、ロック機構が、複数の小球と、クランプ本体に形成された第１環状凹部と、出力軸の外周部に形成された第２環状凹部とを有する簡単な小型の構成のものとなり、クランプ装置が大型化することもなく、製作コスト的にも有利である。その他、請求項２と同様の効果を奏する。
【００５９】
請求項４に係るクランプ装置によれば、ピストン部材と出力軸に、出力軸がクランプ解除位置とクランプ近傍位置とに亙って移動するときに出力軸をその軸心回りに９０度旋回させる旋回機構を設けたので、クランプ位置のときクランプアームをクランプ可能な方向へ向け、クランプ近傍位置のときクランプアームをクランプ可能な方向から９０度方向変換した退避方向へ向けることができる。それ故、クランプ解除状態においてクランプ対象物を出力軸と平行方向へ搬出入したりするのに好適である。その他、請求項２又は３と同様の効果を奏する。
【００６０】
請求項５に係るクランプ装置によれば、旋回機構が、ピストン部材の筒部に可動に装着された複数の小球と、これら小球が係合するように出力軸の外周部に形成された複数の部分螺旋溝とを有する簡単な小型の構成になること、その簡単な小型の旋回機構により出力軸を確実に旋回させ得ること、製作コスト的に有利であること、等の効果が得られる。その他、請求項４と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のクランプ装置（クランプ解除状態）の縦断側面図である。
【図２】図１のクランプ装置（クランプ近傍状態）の縦断側面図である。
【図３】図１ののクランプ装置（クランプ状態）の縦断側面図である。
【図４】図１のクランプ装置の平面図である。
【図５】実施形態２のクランプ装置（クランプ解除状態）の縦断側面図である。
【図６】図５のクランプ装置（クランプ近傍状態）の縦断側面図である。
【図７】図５のクランプ装置（クランプ状態）の縦断側面図である。
【図８】図５のクランプ装置の平面図である。
【符号の説明】
Ｃ，ＣＡ        クランプ装置
Ｗ，ＷＡ        ワーク
１    クランプ本体
２    ピストン部材
３    出力軸
４    クランプアーム
６    ロック機構
１３    第１圧縮バネ
１４    第２圧縮バネ
３１    クランプ本体
３２    ピストン部材
３３    出力軸
３４    クランプアーム
３６    ロック機構
４３    第１圧縮バネ
４４    第２圧縮バネ
５６    旋回機構
【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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