JP2002174201A - クランプ装置およびそれに用いる増圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】クランプ中において油圧ユニットを停止するこ
とができ、また比較的低い圧力の油圧を供給することに
よってクランプを行うこと。 【解決手段】クランプシリンダＣＬ１、クランプシリン
ダを往復移動させるために圧油を切り換える切り換え弁
Ｖ１、クランプシリンダによるクランプ時に圧油を供給
するための増圧シリンダＣＬ２を有し、増圧シリンダＣ
Ｌ２は、大シリンダ、小シリンダ、大シリンダ内を摺動
するとともに大シリンダ内をガス室と油圧室とに分割す
るピストン、およびピストンに連結され小シリンダ内を
摺動するロッドを備え、クランプシリンダＣＬ１による
クランプ時には、ピストンがガス室内の圧縮ガスによっ
て押され、ロッドにより小シリンダ内の圧油を加圧して
出力し、油圧室内の圧油はラインＬ５、Ｌ６を経て排出
され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、ワークをクランプ
するためのクランプ装置およびそれに用いる増圧シリン
ダに関し、特に省エネ化されたクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ワークをクランプするために
油圧シリンダが用いられる。油圧シリンダのピストンロ
ッドの先端に爪を設け、爪を油圧シリンダで移動させて
ワークをクランプしまたは開放する。クランプ時には、
テーブル上に載せたワークを爪によってテーブルに押し
つける。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のクラン
プ装置では、クランプ中においては、油圧シリンダに油
圧を供給し続ける必要がある。そのため、油圧ユニット
を連続的に運転しなければならず、エネルギーの消費量
が大きい。

【０００４】また、クランプ時に必要な大きな力を出す
ために、それに相当する圧力の油圧を供給しなければな
らず、圧力の高い油圧を供給する油圧ユニットが必要で
あった。そのため、油圧ユニットがコスト高となってい
た。また、油圧シリンダへの配管もユニットからシリン
ダまで高圧仕様で対応する必要があり、配管作業も困難
でコスト高の要因となっていた。

【０００５】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、クランプ中において油圧ユニットを停止すること
ができ、また比較的低い圧力の油圧を供給することによ
ってクランプを行うことのできるクランプ装置、および
それに用いる増圧シリンダを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るクランプ装
置は、クランプシリンダと、前記クランプシリンダを往
復移動させるために圧液体を切り換える切り換え弁と、
前記クランプシリンダによるクランプ時に圧液体を供給
するための増圧シリンダと、を有し、前記増圧シリンダ
は、大シリンダと、小シリンダと、前記大シリンダ内を
摺動するとともに前記大シリンダ内をガス室と液圧室と
に分割するピストンと、前記ピストンに連結され前記小
シリンダ内を摺動するロッドとを備え、前記クランプシ
リンダによるクランプ時には、前記ピストンが前記ガス
室内の圧縮ガスによって押され、前記ロッドにより前記
小シリンダ内の圧液体を加圧して出力し、前記液圧室内
の圧液体は排出路を経て排出されるように構成されてな
る。

【０００７】本発明に係る増圧シリンダは、大シリンダ
と、小シリンダと、前記大シリンダ内を摺動するととも
に前記大シリンダ内をガス室と液圧室とに分割するピス
トンと、前記ピストンに連結され前記小シリンダ内を摺
動するロッドとを備え、増圧動作時に、前記ピストンが
前記ガス室内の圧縮ガスによって押され、前記ロッドに
より前記小シリンダ内の圧液体を加圧して出力し、前記
液圧室内の圧液体は排出路を経て排出されるように構成
されてなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るクランプ装置
１の回路図、図２は増圧シリンダＣＬ２の概略の構造を
示す断面図、図３はクランプ装置１の各部の動作状態を
示すタイムチャートである。

【０００９】図１において、クランプ装置１は、クラン
プシリンダＣＬ１、増圧シリンダＣＬ２、切り換え弁Ｖ
１，Ｖ２、チェック弁ＣＶ１，ＣＶ２、空気圧源ＰＡ、
油圧源ＰＨ、タンクＴＫ、および管路であるラインＬ１
〜６などからなる。

【００１０】クランプシリンダＣＬ１は、往復動形の公
知の構造の油圧シリンダである。クランプシリンダＣＬ
１の作動により、テーブルＴＢの上に載せたワークＷを
爪ＴＭによってテーブルＴＢに押しつける。クランプシ
リンダＣＬ１のピストンロッドＰＲが下降すると、爪Ｔ
Ｍが下降し、ワークＷに当接したところで爪ＴＭの移動
は停止する。その状態で、爪ＴＭはピストンロッドＰＲ
によってワークＷに強く押しつけられる。これがクラン
プ状態である。

【００１１】増圧シリンダＣＬ２は、空気圧源ＰＡから
供給される空気圧を数倍乃至十数倍程度に増圧した油圧
を発生する。図２に示すように、増圧シリンダＣＬ２
は、大シリンダ２１、小シリンダ２２、ピストン２３、
およびロッド２４を備える。油圧室２６および加圧室２
７には、圧油が流入する。空気室２５に加えられた０．
３〜０．６ＭＰａ程度の空気圧によって、加圧室２７の
圧油は増圧される。増圧比は、ロッド２４の受圧面積と
ピストン２３の受圧面積との比に等しい。

【００１２】加圧室２７に油圧源ＰＨからの圧油が供給
されても、ピストン２３およびロッド２４は後退しな
い。油圧室２６に圧油が供給されると、ピストン２３お
よびロッド２４は後退する。ピストン２３およびロッド
２４が前進する際には、油圧室２６の圧油を排出する必
要がある。そのため、切り換え弁Ｖ２を切り換えること
によって、ラインＬ５およびラインＬ６を介して、油圧
室２６の圧油をタンクＴＫに排出する。

【００１３】空気室２５は、ポートＰＴ１およびチェッ
ク弁ＣＶ２を介して空気圧源ＰＡに接続される。空気圧
源ＰＡは、空気室２５内の圧縮空気の圧力が低下した場
合の補充のために用いられる。空気圧源ＰＡには、通
常、コンプレッサからの圧縮空気が接続される。つま
り、増圧シリンダＣＬ２の通常の動作は、空気室２５に
蓄えられた圧縮空気によって行われる。この意味で、空
気室２５は一種のアキュムレータである。したがって、
圧縮空気の補充を行うときのみ、空気圧源ＰＡに圧縮空
気を接続すればよい。

【００１４】油圧室２６は、ポートＰＴ２を介して切り
換え弁Ｖ２に接続される。加圧室２７は、ポートＰＴ３
を介してチェック弁ＣＶ１およびクランプシリンダＣＬ
１に接続される。

【００１５】切り換え弁Ｖ１は、クランプシリンダＣＬ
１の駆動方向を切り換えるための電磁弁である。ソレノ
イドがオフのときには、油圧源ＰＨからの圧油はライン
Ｌ２を経てクランプシリンダＣＬ１のヘッド側に供給さ
れ、ワークＷを開放するように作動する。ソレノイドが
オンのときには、圧油はラインＬ３、Ｌ４を経てクラン
プシリンダＣＬ１のロッド側に供給され、ワークＷをク
ランプするように作動する。

【００１６】切り換え弁Ｖ２は、ラインＬ４の圧力Ｐ１
によるパイロット圧によって切り換わるパイロット作動
弁である。圧力Ｐ１が低いときには、切り換え弁Ｖ２は
オフであり、ラインＬ３はラインＬ５に接続される。圧
力Ｐ１が高くなると、切り換え弁Ｖ２がオンとなり、ラ
インＬ５はラインＬ６を介してタンクＴＫに接続され
る。

【００１７】チェック弁ＣＶ１は、ラインＬ２の圧力Ｐ
３によるパイロット圧によって開放されるパイロットチ
ェック弁である。圧力Ｐ３が低いときには、ラインＬ４
からラインＬ３へ向かう直接的な流れはチェック弁ＣＶ
１によって遮断される。圧力Ｐ３が立つと、圧油はチェ
ック弁ＣＶ１を介してラインＬ４からラインＬ３へと流
れる。

【００１８】油圧源ＰＨには、ポンプ、電動機、および
タンクＴＫなどを備えた油圧ユニットが接続される。ク
ランプシリンダＣＬ１のクランプ時の圧力は増圧シリン
ダＣＬ２から供給されるため、油圧源ＰＨの圧力はクラ
ンプシリンダＣＬ１により爪ＴＭを移動させる程度の低
圧でよい。

【００１９】次に、上のように構成されたクランプ装置
１の動作について説明する。切り換え弁Ｖ１がオフのと
きには、油圧源ＰＨからの油圧はラインＬ２を経てクラ
ンプシリンダＣＬ１を作動させ、ワークＷを開放する。

【００２０】時点Ｔ１で切り換え弁Ｖ１がオンすると、
ラインＬ４の圧力Ｐ１が立ち、クランプシリンダＣＬ１
はワークＷをクランプする方向に移動を開始する。増圧
シリンダＣＬ２は、前進端（ロッド２４が加圧室２７に
深く嵌入した位置）にあった状態から、後退移動を開始
し、時点Ｔ２で後退端（ピストン２３およびロッド２４
に作用する力が釣り合った位置）に至る。

【００２１】クランプシリンダＣＬ１の爪ＴＭは、時点
Ｔ３でワークＷに当接する。これによって、ラインＬ４
の圧力Ｐ１およびラインＬ５の圧力Ｐ２がさらに増大
し、切り換え弁Ｖ２が切り換わるために必要な圧力Ｐ１
ａとなる。圧力Ｐ１ａとなったときに切り換え弁Ｖ２が
切り換わると、ラインＬ５はラインＬ６を介してタンク
ＴＫに接続され、増圧シリンダＣＬ２の油圧室２６の圧
力Ｐ２が低下してほぼ零となる。

【００２２】そうすると、空気室２５の圧力によってピ
ストン２３およびロッド２４が前進する。これによっ
て、加圧室２７の圧油が加圧され、ラインＬ４の圧力Ｐ
１はさらに増大して圧力Ｐ１ｂとなる。その間におい
て、増圧シリンダＣＬ２の油圧室２６の圧油は、ライン
Ｌ５、切り換え弁Ｖ２、およびラインＬ６を介してタン
クＴＫに排出される。

【００２３】この状態で、クランプシリンダＣＬ１に
は、増圧シリンダＣＬ２によって増圧された油圧が供給
され、クランプ力が維持される。このとき、増圧シリン
ダＣＬ２のロッド２４は、前進端と後退端の中間にあ
る。

【００２４】この状態において、増圧シリンダＣＬ２の
みによってクランプが行われており、油圧源ＰＨから圧
油を供給する必要はない。したがって、油圧源ＰＨへの
圧油の供給を停止することができ、その間に消費するエ
ネルギーを零とすることができる。

【００２５】ワークＷに対する加工などが終わると、切
り換え弁Ｖ１を切り換えて爪ＴＭを開放する。そのとき
には、ラインＬ２の圧力Ｐ３によってチェック弁ＣＶ１
が開き、クランプシリンダＣＬ１からの戻りの圧油はチ
ェック弁ＣＶ１を通ってタンクＴＫに排出される。

【００２６】上に述べた実施形態において、切り換え弁
Ｖ１，Ｖ２の構造、形式、作動方法などは、上に述べた
以外の種々のものとすることができる。油圧以外に水圧
を用いてもよい。チェック弁ＣＶ２などの接続をなく
し、圧縮空気の補充のためのポートを増圧シリンダＣＬ
２に設けてもよい。また、圧縮空気の替わりに圧縮窒素
ガスなどを用いてもよい。なお、ロッド２４の外周面の
先端部には、小シリンダ２２との間をシールするための
パッキンを設けておけばよい。

【００２７】その他、クランプシリンダＣＬ１、増圧シ
リンダＣＬ２、またはクランプ装置１の全体または各部
の構造、形状、寸法、個数、材質、回路などは、本発明
の趣旨に沿って適宜変更することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によると、クランプ中において油
圧ユニットを停止することができ、また比較的低い圧力
の油圧を供給することによってクランプを行うことがで
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回路図である。

【図２】増圧シリンダの概略の構造を示す断面図であ
る。

【図３】クランプ装置の各部の動作状態を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１ クランプ装置 ２１ 大シリンダ ２２ 小シリンダ ２３ ピストン ２４ ロッド ２５ 空気室（ガス室） ２６ 油圧室 ２７ 加圧室 ＣＬ１ クランプシリンダ ＣＬ２ 増圧シリンダ Ｖ１ 切り換え弁 Ｖ２ 切り換え弁（排出路） Ｌ５ ライン（排出路） Ｌ６ ライン（排出路）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランプシリンダと、 前記クランプシリンダを往復移動させるために圧液体を
   切り換える切り換え弁と、 前記クランプシリンダによるクランプ時に圧液体を供給
   するための増圧シリンダと、を有し、 前記増圧シリンダは、 大シリンダと、小シリンダと、前記大シリンダ内を摺動
   するとともに前記大シリンダ内をガス室と液圧室とに分
   割するピストンと、前記ピストンに連結され前記小シリ
   ンダ内を摺動するロッドとを備え、 前記クランプシリンダによるクランプ時には、前記ピス
   トンが前記ガス室内の圧縮ガスによって押され、前記ロ
   ッドにより前記小シリンダ内の圧液体を加圧して出力
   し、前記液圧室内の圧液体は排出路を経て排出されるよ
   うに構成されてなる、 ことを特徴とするクランプ装
   置。
2. 【請求項２】大シリンダと、小シリンダと、前記大シリ
   ンダ内を摺動するとともに前記大シリンダ内をガス室と
   液圧室とに分割するピストンと、前記ピストンに連結さ
   れ前記小シリンダ内を摺動するロッドとを備え、 増圧動作時に、前記ピストンが前記ガス室内の圧縮ガス
   によって押され、前記ロッドにより前記小シリンダ内の
   圧液体を加圧して出力し、前記液圧室内の圧液体は排出
   路を経て排出されるように構成されてなる、 ことを特徴とする増圧シリンダ。