JP2000343360A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】駆動装置の駆動力が低下した場合におけるクラ
ンプ力を維持することが容易であり、ワークの有無の検
出が容易なクランプ装置を提供すること。 【解決手段】ガイドレール１５と、ガイドレール１５の
表面から所定の距離をおいたクランプ軸１４を中心とし
て回転可能であって周方向の異なる位置に爪部５１とウ
エッジレール５３とが設けられたクランプ部材１３と、
ガイドレール１５とウエッジレール５３との間に挿入さ
れるクサビ部材１６と、クサビ部材１６を駆動する空気
圧シリンダ１２と、を有し、クサビ部材１６がガイドレ
ール１５とウエッジレール５３との間に挿入されるにつ
れて、爪部５１がワークをクランプする方向にクランプ
部材１３が回転するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の金型又はそ
の他の部材をクランプするクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のクランプ装置は、フレームに取り
つけられたクランプ軸に回動可能に設けられたクランプ
爪が、ワークをクランプするクランプ位置とワークから
離れた退避位置との間で、空気圧シリンダ又は油圧シリ
ンダなどの駆動源によって回動駆動され、そのクランプ
位置においてワーク台との間でワークをクランプするよ
うに構成されている。

【０００３】また、他のクランプ装置では、空気圧シリ
ンダ、空気圧シリンダの軸心に対して斜めになった案内
溝の設けられた案内部材、及び案内溝に沿って移動可能
に設けられたクランプ爪を有し、クランプ爪を空気圧シ
リンダ装置によって引っ張ることによって、クランプ爪
の先端部でワークをクランプするように構成されている
（例えば特開平７−４２６７６号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のクラン
プ装置において、駆動装置として空気圧シリンダを使用
した場合に、圧縮空気源の圧力が低下したときの安全対
策が充分でなかったり、又は安全対策のために複雑な構
造となっていた。

【０００５】例えば、バネを用い、バネによってクラン
プ爪をクランプ方向に付勢することが考えられている。
しかし、その場合に、クランプを解除する際にバネの付
勢力を空気圧シリンダによって引き戻す必要があるの
で、バネの付勢力を余り大きくすることはできない。し
たがって、バネによってクランプ力を維持するには限界
がある。

【０００６】また、クランプ位置にワークがあるか否か
を検出したい場合がある。その場合に、空気圧シリンダ
のピストンロッドのストローク位置をセンサによって検
出することが考えられる。しかし、その場合に、ワーク
の有無の相違によるクランプ爪の移動量は大きくなく、
ピストンロッドのストローク位置の変化量も僅かであ
り、そのため、ワークの有無を正確に検出することが容
易ではない。特に、クランプの最適位置の近辺はスペー
ス的に余裕のない場合が多く、また空気圧シリンダのス
トローク位置検出に用いられるセンサは一般に動作範囲
が広いため、ワークの有無を確実に検出し、またそのよ
うにセンサを調整することは大変難しかった。

【０００７】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、駆動装置の駆動力が低下した場合におけるクラン
プ力を維持することが容易であり、ワークの有無の検出
が容易なクランプ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る装
置は、ガイド部材と、前記ガイド部材の表面から所定の
距離をおいたクランプ軸を中心として回転可能であって
周方向の異なる位置に爪部と押圧部とが設けられたクラ
ンプ部材と、前記ガイド部材と前記押圧部との間に挿入
されるクサビ部材と、前記クサビ部材を駆動する駆動装
置と、を有し、前記クサビ部材が前記ガイド部材と前記
押圧部との間に挿入されるにつれて、前記爪部がワーク
をクランプする方向に前記クランプ部材が回転するよう
に構成されている。

【０００９】請求項２の発明に係る装置では、前記押圧
部は、前記クランプ軸を中心とする円についての弦を含
む平面である。請求項３の発明に係る装置では、前記ク
サビ部材は、前記ガイド部材に接して転動する第１のロ
ーラ、及び前記第１のローラと同軸上に設けられ前記押
圧部に接して転動する第２のローラを含み、前記駆動装
置は、前記第１及び第２のローラを直線状に移動させる
ものである。

【００１０】請求項４の発明に係る装置では、前記駆動
装置は、ワークをクランプする方向にピストンロッドを
付勢するバネが内蔵された空気圧シリンダである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るクランプ装置
１の一部を断面して示す正面図、図２はクランプ装置１
の一部を断面して示す右側面図、図３はクランプ装置１
の下面図、図４はクランプ装置１の一部を拡大して示す
正面図、図５はクランプ装置１の斜視図である。

【００１２】これらの図において、クランプ装置１は、
ボディ１１、空気圧シリンダ１２、クランプ部材１３、
クランプ軸１４、ガイドレール１５、クサビ部材１６、
及び係合部材１７などから構成される。

【００１３】ボディ１１は、鋼材などの金属材料からな
り、フランジ部３１、ガイド壁部３２、軸支持部３３、
及びブラケット部３４などを有する。フランジ部３１に
は、空気圧シリンダ１２のフランジ金具がボルトで取り
付けられる。ガイド壁部３２には、２本のガイドレール
１５が、軸方向に延びるように互いに平行に取り付けら
れる。軸支持部３３には、クランプ軸１４が貫通して取
り付けられている。ブラケット部３４には、取り付け用
の穴３４ａ，３４ａ…が設けられており、ボルトを用い
ることによって、クランプ装置１の全体が、ワークをク
ランプするためのフレームなどに固定される。

【００１４】図１によく示されるように、空気圧シリン
ダ１２は、シリンダチューブ４１、ピストン４２、ピス
トンロッド４３、カバー４４、４５、及び圧縮バネ４６
などからなる。圧縮バネ４６は、ヘッド側のカバー４４
とピストン４２との間に装着され、ピストンロッド４３
を押し出す方向（伸長方向）に常時付勢する。ポートＰ
１，Ｐ２に選択的に圧縮空気を供給することにより、ピ
ストンロッド４３が伸長駆動し又は収縮駆動する。

【００１５】シリンダチューブ４１はアルミニウム合金
などの非磁性材料からなり、且つ、その外周の四面に軸
方向に延びるセンサ取り付け用の溝４８が設けられてい
る。ピストン４２には、環状の永久磁石４７が装着され
ている。したがって、いずれかの溝４８に、永久磁石４
７に感応するセンサを取り付けることによって、ピスト
ン４２及びピストンロッド４３のストローク位置を検出
することができる。

【００１６】クランプ部材１３は、鋼材などの金属材料
からなり、クランプ軸１４を中心として回転可能であ
る。クランプ部材１３には、周方向の異なる位置に、爪
部５１及び押圧面５２が設けられている。

【００１７】図１及び図４によく示されるように、爪部
５１の表面は、クランプ部材１３の半径を含む面よりも
少し奥まった位置にある。押圧面５２は、爪部５１の表
面と垂直な位置にある。そのため、爪部５１及び押圧面
５２の加工が容易である。

【００１８】押圧面５２には、幅方向のほぼ中央位置
に、接線方向に延びるウエッジレール５３が取り付けら
れている。ウエッジレール５３は、その表面がテーパ面
５３ａとなっている。

【００１９】ガイドレール１５及びウエッジレール５３
は、いずれも鋼材の焼入れなどによって表面の硬度を高
くしてあり、それぞれ、ガイド壁部３２の表面又は押圧
面５２に溶着などにより固定されている。

【００２０】クサビ部材１６は、ガイドレール１５，１
５に接して転動する２つのローラ６１，６１、ウエッジ
レール５３に接して転動するローラ６２、これらローラ
６１，６２を貫通する支軸６３、及び支軸６３を支持す
る先端金具６４からなっている。

【００２１】先端金具６４は、空気圧シリンダ１２のピ
ストンロッド４３の先端に、ネジによって固定されてい
る。したがって、クサビ部材１６は、ピストンロッド４
３によって、直線状に往復駆動される。ピストンロッド
４３が伸長駆動したときに、クサビ部材１６は、ガイド
レール１５及びウエッジレール５３の間にクサビのよう
に挿入される。このとき、クランプ部材１３は、図１及
び図４の左方向に回転する。

【００２２】図４によく示されるように、ローラ６１，
６２は、アンクランプ位置ＳＴＦからクランプ位置ＳＴ
Ｌの間を、ガイドレール１５の表面に沿って移動する。
その間において、ウエッジレール５３の表面はローラ６
１，６２に接している。したがって、ローラ６１，６２
のストローク位置に応じて、クランプ部材１３の回転角
度が変化する。

【００２３】クランプ位置ＳＴＬにおいては、ウエッジ
レール５３の表面と空気圧シリンダ１２の軸芯とのなす
角度αは、非常に小さく、例えば７度程度である。ま
た、ローラ６１，６２がクランプ位置ＳＴＬに到達する
直前においては、ローラ６１，６２の移動距離に対する
角度αの変化の割合は非常に小さい。

【００２４】したがって、ローラ６１，６２を直線駆動
する推力、つまり空気圧シリンダ１２の出力と、クラン
プ部材１３の回転による爪部５１のクランプ力との割合
は、非常に大きくなる。つまり、クランプ位置ＳＴＬの
近辺においては、空気圧シリンダ１２の出力は大きく増
幅され、大きなクランプ力を発生する。

【００２５】例えば、ローラ６１，６２がクランプ位置
ＳＴＬの手前で１０ｍｍ程度移動することにより、クラ
ンプ部材１３は１度程度回転し、爪部５１の表面は１．
５ｍｍ程度移動する。この場合には、空気圧シリンダ１
２の出力が６〜７倍程度増幅されたことになる。

【００２６】換言すると、爪部５１の移動が僅かであっ
ても、ピストンロッド４３の移動距離は大きくなる。つ
まり、ワークの有無によって爪部５１の移動距離が変化
するが、その変化が僅かであっても、ピストンロッド４
３のストローク位置が大きく変化する。したがって、ピ
ストンロッド４３のストローク位置を検出することによ
って、ワークの有無を容易に検出することができる。

【００２７】図１において、クランプ部材１３には、そ
の両端面に、係合部材１７がボルトによって取り付けら
れている。係合部材１７には長穴７１が設けられてお
り、長穴７１にクサビ部材１６の支軸６３が移動可能に
嵌まり込んで係合している。

【００２８】したがって、クサビ部材１６が上方に移動
したときに、支軸６３が係合部材１７を引き上げ、これ
によってクランプ部材１３が図の右方向に回転する。つ
まり、係合部材１７によって、ウエッジレール５３の表
面がローラ６１，６２から離れないように引きつけられ
ている。

【００２９】次に、クランプ装置１の動作について説明
する。空気圧シリンダ１２のピストンロッド４３が最も
収縮し、ローラ６１，６２がアンクランプ位置ＳＴＦに
あるときに、ワークＷＫが外部から搬入され、所定の位
置にセットされる。

【００３０】空気圧シリンダ１２のポートＰ１に圧縮空
気を供給し、ピストンロッド４３を伸長させ、クランプ
部材１３を駆動する。これによって、クランプ部材１３
は左方向に回転する。ローラ６１，６２がクランプ位置
ＳＴＬに達する前に、クランプ部材１３の爪部５１はワ
ークＷＫをクランプする。

【００３１】つまり、ワークＷＫが存在する場合に、通
常は、ローラ６１，６２がクランプ位置ＳＴＬまで達す
ることはない。例えば、クランプ位置ＳＴＬの手前１０
ｍｍ程度の位置で停止する。残りの１０ｍｍは、クラン
プ余裕である。クランプ余裕があることによって、クラ
ンプ力が保持される。

【００３２】ワークＷＫは、空気圧シリンダ１２の出力
の６〜７倍程度の大きな力で確実にクランプされる。な
お、空気圧シリンダ１２には圧縮バネ４６が設けられて
いるので、その付勢力が圧縮空気による推力に加算さ
れ、空気圧シリンダ１２の出力となる。

【００３３】そして、空気圧シリンダ１２に供給される
圧縮空気の圧力が低下した場合であっても、ローラ６
１，６２は圧縮バネ４６の付勢力によってガイドレール
１５とウエッジレール５３との間に入り込んでいるの
で、クランプ部材１３が逆方向（右方向）に回転するこ
とがなく、したがってワークＷＫのクランプ力が維持さ
れる。

【００３４】また、溝４８に取り付けたセンサによって
ピストンロッド４３のストローク位置を検出することに
よって、ワークＷＫの有無を容易に検出することができ
る。また、ピストンロッド４３のストロークも長くとれ
るので、センサの位置調整も容易である。

【００３５】ワークＷＫのクランプを解除する場合に
は、空気圧シリンダ１２のポートＰ２に圧縮空気を供給
し、ピストンロッド４３を収縮駆動する。これによっ
て、ローラ６１，６２はアンクランプ位置ＳＴＦに戻る
と同時に、クランプ部材１３が右方向に回転し、爪部５
１がワークＷＫから離れ、ワークＷＫを取り出すことが
可能な状態となる。

【００３６】上の実施形態においては、クランプ部材１
３を右方向に回転させるために、係合部材１７を取り付
けてあるが、これに代えて、又はこれとともに、クラン
プ部材１３を右回転方向に付勢するバネを設けてもよ
い。ウエッジレール５３の表面を適当な曲面としてもよ
い。ガイドレール１５とボディ１１、及びウエッジレー
ル５３とクランプ部材１３をそれぞれ別々の部品を一体
化して構成したが、それらを当初から一体に構成しても
よい。空気圧シリンダ１２に代えて、油圧シリンダ又は
電動シリンダを用いてもよい。その他、クランプ装置１
の全体又は各部の構成、構造、形状、個数、材質など
は、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によると、駆動装置の駆動力が低
下した場合におけるクランプ力を維持することが容易で
あり、ワークの有無の検出が容易なクランプ装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランプ装置の一部を断面して示
す正面図である。

【図２】クランプ装置の一部を断面して示す右側面図で
ある。

【図３】クランプ装置の下面図である。

【図４】クランプ装置の一部を拡大して示す正面図であ
る。

【図５】クランプ装置の斜視図である。

【符号の説明】

１ クランプ装置 １２ 空気圧シリンダ（駆動装置） １３ クランプ部材 １４ クランプ軸 １５ ガイドレール（ガイド部材） １６ クサビ部材 ４３ ピストンロッド ４６ 圧縮バネ ５１ 爪部 ５３ ウエッジレール（押圧部） ６１ ローラ（第１のローラ） ６２ ローラ（第２のローラ） ＷＫ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 克明 大阪府大阪市東淀川区北江口１丁目１番１ 号 太陽鉄工株式会社内 (72)発明者 藤浪 智二 兵庫県神戸市兵庫区御崎本町３丁目１−22 昭和精機株式会社内 Ｆターム(参考） 3C016 AA01 CA04 CB01 CB14 CC02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガイド部材と、 前記ガイド部材の表面から所定の距離をおいたクランプ
   軸を中心として回転可能であって周方向の異なる位置に
   爪部と押圧部とが設けられたクランプ部材と、 前記ガイド部材と前記押圧部との間に挿入されるクサビ
   部材と、 前記クサビ部材を駆動する駆動装置と、 を有し、 前記クサビ部材が前記ガイド部材と前記押圧部との間に
   挿入されるにつれて、前記爪部がワークをクランプする
   方向に前記クランプ部材が回転するように構成されてい
   る、 ことを特徴とするクランプ装置。
2. 【請求項２】前記押圧部は、前記クランプ軸を中心とす
   る円についての弦を含む平面である、 請求項１記載のクランプ装置。
3. 【請求項３】前記クサビ部材は、前記ガイド部材に接し
   て転動する第１のローラ、及び前記第１のローラと同軸
   上に設けられ前記押圧部に接して転動する第２のローラ
   を含み、 前記駆動装置は、前記第１及び第２のローラを直線状に
   移動させるものである、 請求項１又は請求項２記載のクランプ装置。
4. 【請求項４】前記駆動装置は、ワークをクランプする方
   向にピストンロッドを付勢するバネが内蔵された空気圧
   シリンダである、 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のクランプ装
   置。