JP2002331432A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】棒状部材を強固にクランプすることができるク
ランプ装置を提供する。確実にクランプ状態を維持する
ことができるクランプ装置を提供する。 【解決手段】丸簿１１の外周面に当接する押圧部材１３
と、押圧部材１３を丸棒１１に押圧する締付部材２８と
を設けた。両者は、テーパ面３１，３２を介して接触す
るようにした。押圧部材１３の内面は、丸棒１１に面接
触するようにした。締付部材２８は、バネ１４によって
常時押圧部材１３側へ付勢した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】この発明は、棒状部材（丸
パイプ等）をクランプすることにより保持・位置決めす
るためのクランプ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から棒状部材をクランプすることに
よって保持し、位置決めするためのクランプ装置が種々
提供されている。かかるクランプ装置は、工作機械にお
いてワーク（パイプ部材等）を位置決めする場合等に採
用されている。一般的な従来のクランプ装置の概念は図
５および図６に示すようなものである。

【０００３】図５を参照して、従来のクランプ装置はコ
レット１と呼ばれる把持部材を備えている。同図では、
丸パイプをコレット１によりクランプした状態を示して
いる。図に示すように、コレット１は、テーパが形成さ
れた筒状部２を有しており、この筒状部２の先端側から
基端側に向かって軸方向に沿ってスリット３が形成され
ている。つまり、筒状部２は、複数の片持ち梁４が寄せ
集まった形状を呈している。

【０００４】保持されるべきパイプ部材５は、コレット
１に挿通される。そして、図示しない締付機構を用いて
筒状部２を径方向に締め付けることにより、各片持ち梁
４が図６に示すように撓み、その先端部６によってパイ
プ部材５がクランプされる。

【０００５】一方、パイプ部材５のクランプを解除する
には、上記締付機構により筒状部２の締付を解除する。
これにより、コレット１の片持ち梁４が径方向に拡が
り、パイプ部材５のクランプ状態を解除してコレット１
から取り出すことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ような機構では、パイプ部材５を締め付けるのは各片持
ち梁４の先端部のみであることから、パイプ部材５と各
片持ち梁４とは点接触の状態である。このため、コレッ
ト１による締付力が不足して、強固にクランプすること
が困難であるという問題があった。

【０００７】また、各片持ち梁４を径方向に撓ませるた
めに従来では一般に圧縮空気を利用しているが、この圧
縮空気は、別途設けられた圧縮空気供給装置から供給さ
れるものであるから、何らかの理由で圧縮空気供給装置
に異常が生じて供給される空気の圧力が低下してしまっ
た場合には、パイプ部材５のクランプ状態を維持するこ
とができなくなるという問題もあった。

【０００８】そこで、本発明の第１の目的は、棒状部材
を強固にクランプすることができるクランプ装置を提供
することであり、本発明の第２の目的は、一旦クランプ
した後は、確実にその状態を保持することができるクラ
ンプ装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】(1) 本願発明者は、棒
状部材と面接触することによりクランプする機構を採用
することにより、強固に棒状部材をクランプすることが
できる点、および圧縮空気供給装置による圧縮空気を利
用して棒状部材のクランプ状態を維持するという複雑な
構造を採用するのではなく、単純な機械部品によって直
接クランプ状態を維持することにより、棒状部材のクラ
ンプ状態を確実に維持することができる点に着目した。

【００１０】(2) そこで、上記第１の目的を達成する
ため、本願に係るクランプ装置は、棒状部材を囲繞して
クランプするクランプ手段を備えたクランプ装置であっ
て、当該クランプ手段は、棒状部材の外周面に当接する
当接姿勢と、当接姿勢から面接触状態で押圧する押圧姿
勢との間で姿勢変化可能に設けられた押圧部材と、押圧
部材を上記押圧姿勢に姿勢変化させる姿勢変化機構とを
備えていることを特徴とするものである。

【００１１】この構成によれば、クランプ手段によって
次のようにして棒状部材がクランプされる。すなわち、
押圧部材が姿勢変化機構によって押圧姿勢に変化する
と、押圧部材が棒状部材に対して押圧され、この押圧力
によって押圧部材と棒状部材との間に生じる摩擦力によ
って棒状部材が位置決め・保持される。しかも、押圧部
材と棒状部材とは面接触状態であるから、上記摩擦力を
大きくすることができる。

【００１２】(3) 上記押圧部材は、棒状部材の外周面
の周方向に沿って配置された複数に分割された押圧片に
より構成することができる。

【００１３】このようにすれば、上記姿勢変化機構によ
って押圧部材の姿勢を変化させたときに、押圧部材の変
形によって押圧部材の一部が棒状部材に押圧されるので
はなく、各押圧片の全体が棒状部材に押圧される。これ
により、押圧部材と棒状部材との面接触状態を確実に達
成することができるという利点がある。

【００１４】(4) また、上記第２の目的を達成するた
め、上記姿勢変化機構は、上記押圧部材に外嵌された状
態で押圧部材に対して当接／離反し得る締付部材と、当
該締付部材の内周面または上記押圧部材の外周面の少な
くともいずれか一方に形成され、締付部材の内周面と押
圧部材の外周面とが当接することにより押圧部材が径方
向に変位されるテーパ面と、締付部材を押圧部材側へ弾
性付勢する弾性部材とを備えて構成することができる。

【００１５】この構成によれば、弾性部材により締付部
材が押圧部材側へ付勢され、締付部材は押圧部材に外嵌
された状態で押圧部材に押し付けられる。このとき、テ
ーパ面が形成されているから、締付部材によって押圧部
材が径方向に変位される。これにより、押圧部材が棒状
部材に対して押圧され、この押圧力によって押圧部材と
棒状部材との間に生じる摩擦力によって棒状部材が位置
決め・保持される。しかも、かかる弾性部材による弾性
力によって、締付部材を介して押圧部材を押し付けるか
ら、押圧部材と棒状部材との押圧状態を確実に維持する
ことができる。

【００１６】一方、弾性部材の弾性力に抗して締付部材
を押圧部材から離反する方向に移動させると、締付部材
による押圧部材の押圧状態が解除される。

【００１７】特に、上記弾性部材をバネにより構成すれ
ば、構造をきわめて簡単にすることができるという利点
がある。

【００１８】(5) 上記押圧部材は、周方向に対象に４
分割した構成にすることができる。

【００１９】このようにすれば、位置決め・保持すべき
棒状部材の外径にバラツキがあったとしても、がたつき
等を生じることなく確実にクランプすることができると
いう利点がある。

【００２０】(6) さらに、上記姿勢変化機構に、空気
圧により押圧部材を当接姿勢に姿勢変化させる機構を備
えることもできる。

【００２１】このようにすれば、棒状部材のクランプ状
態をきわめて簡単に解除することができることに加え
て、空気圧の供給に不具合が生じた場合であってもクラ
ンプ状態が維持されるので、安全性が向上する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施形態に係るクラン
プ装置の構造を示すための断面図である。また、図２
は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【００２４】これらの図を参照して、このクランプ装置
１０は、たとえば工作機械等に適用することができ、ワ
ークとしての丸棒１１を後述するクランプ機構１２（ク
ランプ手段）によりクランプしてその位置決め・保持を
行うためのものである。

【００２５】本実施形態の特徴とするところは、クラン
プ機構１２が押圧部材１３を備えており、この押圧部材
１３が丸棒１１に対して面接触状態で押圧されることに
より、丸棒１１を強固にクランプすることができる点、
および押圧部材１３を丸棒１１に押圧する押圧力をバネ
１４の弾性力から得る構造とすることにより、一旦丸棒
１１をクランプした場合には、そのクランプ状態を確実
に維持することができるようになっている点である。以
下、クランプ装置１０の構成について詳しく説明する。

【００２６】クランプ装置１０は、ケーシング１５と、
ケーシング１５に被せられるカバー１６と、上記押圧部
材１３を備えたクランプ機構１２と、押圧部材１３が丸
棒１１に押圧されるように押圧部材１３の姿勢を変化さ
せる姿勢変化機構１７とを備えている。

【００２７】(1) ケーシング・カバー ケーシング１５は、鋼や樹脂等により一体的に形成する
ことができる。本実施形態では、このケーシング１５
は、右端が開放された円形の器状に形成されている。ケ
ーシング１５の右側に大径部１８が形成され、これに連
続して左側に小径部１９が形成されている。小径部１９
の底面部には貫通孔２０が設けられており、この貫通孔
２０に丸棒１１が挿通されるようになっている。

【００２８】ケーシング１５の大径部１８の内部には、
上記姿勢変化機構１７が配設されている。また、上記大
径部１８の右端部、すなわちケーシング１５の開放され
た部分にカバー１６が嵌め込まれている。

【００２９】カバー１６は、上記ケーシング１５と同様
に鋼や樹脂等により一体的に形成することができる。カ
バー１６は、ケーシング１５の開放された部分に嵌め込
まれるようになっており、ボルト２１等を用いてケーシ
ング１５に締結することができる。

【００３０】カバー１６には、所定内径の中央孔２６が
形成されている。そして、この中央孔２６を構成する壁
面にＯリング２７が装着されている。このＯリング２７
は、後述する姿勢変化機構１７の締付部材２８との間で
気密を保つためのものである。

【００３１】また、カバー１６には、エアポート２２が
設けられている。このエアポート２２は、外部から供給
される圧縮空気をケーシング１５の内部に送給するため
のものであり、そのためにカバー１６内に所定の配管が
形成されている。この圧縮空気は、姿勢変化機構１７を
駆動するためのものである。詳しい動作については後述
する。

【００３２】また、カバー１６のケーシング１５に嵌め
込まれる部分にはＯリング２３が設けられており、これ
により、ケーシング１５とカバー１６との気密を保って
いる。

【００３３】(2) クランプ機構 クランプ機構１２は、押圧部材１３とこれを位置決めす
るための位置決めプレート２４とを有している。

【００３４】押圧部材１３は全体として円筒状を呈して
おり、右端部にフランジ２５が形成されている。位置決
めプレート２４は、内部に凹部２９が形成されており、
この凹部２９に押圧部材１３のフランジ２５を嵌め込ん
だ状態で上記カバー１６に取り付けられている。そし
て、フランジ２５は、この凹部２９内で径方向に移動で
きるように遊嵌されている。したがって、押圧部材１３
は、全体として径方向に拡縮できるようになっている。

【００３５】押圧部材１３の外周面は、図に示すような
テーパ面３２に形成されており、右端側から左端側へ漸
次縮径されている。

【００３６】また、図２に示すように、本実施形態で
は、押圧部材１３は、周方向に均等に４分割されてい
る。すなわち、押圧部材１３は、４つの押圧片１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにより構成されている。各押圧
片１３ａ〜１３ｄの内周面部には周方向に沿って溝が形
成されており、この溝に環状のバネ４０が収容されてい
る。このバネ４０は、各押圧片１３ａ〜１３ｄを拡開す
る方向に弾性付勢している。したがって、押圧部材１３
は常時において全体として拡開するように弾性付勢され
ており、押圧部材１３が径方向に拡縮した場合は、各押
圧片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄがそれぞれ径方向
に移動することになる。

【００３７】(3) 姿勢変化機構 姿勢変化機構１７は、上記締付部材２８と、締付部材２
８に外嵌されたピストン部材３０と、締付部材２８を押
圧部材１３側へ付勢するバネ１４とを有している。

【００３８】締付部材２８は、全体として略円筒状に形
成されている。締付部材２８の押圧部材１３側の内面は
テーパ面３１として構成されている。これにより、締付
部材２８の押圧部材１３側端部の内径は、先端側（押圧
部材１３側）に向かって漸次拡径されている。

【００３９】締付部材２８の後端側にはフランジ３３が
形成されており、さらに小径筒部３４が一体的に突設さ
れている。したがって、締付部材２８の後端部には段部
が形成されており、上記バネ１４の座を構成している。

【００４０】ピストン部材３０は、リング状に形成され
ており、ケーシング１５の大径部１８の内部に配置され
ている。ピストン部材３０は、この大径部１８の内周面
と締付部材２８の外周面との間にぴったりと嵌め込まれ
ている。そして、ピストン部材３０の内周面および外周
面にはＯリング３５，３６が配置されており、ピストン
部材３０とケーシング１５との間およびピストン部材３
０と締付部材２８との間の気密が保たれている。

【００４１】したがって、上記カバー１６とピストン部
材３０と締付部材２８とによって空洞部が形成されてお
り、この空洞部と上記エアポート２２とが連通してい
る。すんわち、上記圧縮空気をエアポート２２に供給す
れば、この圧力によりピストン部材３０が移動し、その
結果、ピストン部材３０に押されて締付部材２８が左側
に移動するようになっている。図１は、その状態を示し
ている。

【００４２】バネ１４は、コイル状に形成されており、
ケーシング１５の小径部１９の内部に配置されている。
バネ１４の一端部は上記小径筒部３４により構成される
座に配置され、他端部はケーシング１５の小径部１９の
左端部に配置される。本実施形態では、バネ１４の他端
部も安定して配置するために、座金３７が設けられてい
る。

【００４３】(4) クランプ装置の動作 次に、クランプ装置１０の使い方について、その動作お
よび各部の作用効果と共に説明する。

【００４４】まず、このクランプ装置１０を工作機械等
の所定の位置にセットする。そして、エアポート２２に
圧縮空気を供給する装置を接続する。この状態で、押圧
部材１３は、バネ４０によって拡開した状態である。

【００４５】そして、ワークとしての丸棒１１を図１の
ように挿入する。これにより、押圧部材１３が丸棒１１
の外周面に当接する。このとき、押圧部材１３は、単に
丸棒１１に当接しているのみである。このときの押圧部
材１３の姿勢を「当接姿勢」と定義する。

【００４６】丸棒１１を挿入した後、圧縮空気の供給を
止めた状態では、バネ１４により締付部材２８が右側、
すなわち押圧部材１３側へ弾性付勢される。これによ
り、締付部材２８およびピストン部材３０は、図３に示
すように押圧部材１３側へ移動する。

【００４７】図４は、図３におけるＢ−Ｂ断面図であ
る。

【００４８】締付部材２８が押圧部材１３側へ移動する
と、締付部材２８のテーパ面３１と押圧部材１３のテー
パ面３２とが接触し、これにより、図４に示すように、
押圧部材１３が径方向に縮径される。すなわち、押圧部
材１３は、丸棒１１に押圧されてクランプされる。この
ときの押圧部材１３の姿勢を「押圧姿勢」と定義する。

【００４９】この場合、押圧部材１３は４分割されてい
るから、各押圧片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄがそ
れぞれ独立して径方向に移動する。つまり、押圧部材１
３の内面、すなわち各押圧片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄの内面が丸棒１１の外周面と面接触することにな
る。したがって、従来のように点接触する場合に比べ
て、丸棒１１と押圧部材１３との間に発生する摩擦力を
大きくすることができ、その結果、丸棒１１を強固にク
ランプすることができる。

【００５０】また、バネ１４により締付部材２８が押圧
部材１３側へ付勢されるから、押圧部材１３は、常時丸
棒１１に押し付けられる。したがって、押圧部材１３と
丸棒１１との押圧状態を確実に維持することができ、丸
棒１１を確実にクランプしておくことができる。なお、
バネ１４に代えて他の弾性部材を採用することもできる
が、バネ１４を採用することによって、構造をきわめて
簡単にすることができるという利点がある。

【００５１】さらに、本実施形態では押圧部材１３を４
分割しているので、丸棒１１の外径にバラツキがあった
としても、がたつき等を生じることなく確実にクランプ
することができるという利点もある。

【００５２】一方、図３に示す状態から、圧縮空気を供
給すると、当該圧縮空気はエアポート２２からケーシン
グ１５内へ送給され、ピストン部材３０が左側へ押され
る。これにより、締付部材２８も図１に示すように左側
へスライドされ、図１に示すように締付部材２８が移動
する。この状態では、押圧部材１３の押圧が解除されて
おり、押圧部材１３は押圧姿勢から当接姿勢に戻ってい
る。その結果、丸棒１１の位置決め・保持が解除され、
丸棒１１を軸方向に移動させることができる。

【００５３】このように本実施形態では、丸棒１１のク
ランプ状態を圧縮空気を利用してきわめて簡単に解除す
ることができる。また、クランプ状態の解除のみを圧縮
空気を用いて行うので、圧縮空気の供給に不具合が生じ
た場合（圧縮空気供給装置の故障等）であっても、丸棒
１１のクランプ状態が維持されるので、安全性が向上す
る。

【００５４】なお、本実施形態では、押圧部材１３を４
分割したが、これに限定されることなく、２分割以上で
あれば、さらに多分割にすることもできる。また、本実
施形態では、締付部材２８および押圧部材１３の双方に
テーパ面３１，３２を形成したが、これらのうちいずれ
か一方にのみテーパ面を形成するだけでもよい。このよ
うにしても、押圧部材１３は、丸棒１１に対して面接触
することができるからである。

【００５５】さらに、本実施形態では、押圧部材１３に
よる押圧解除を圧縮空気を用いて行ったが、これに限定
されるものではなく、手動で行うこともできる。たとえ
ば、締付部材２８に連結された操作レバーをケーシング
１５外に突出させ、これをバネ１４の弾性力に抗して操
作することにより締付部材２８を押圧部材１３から離反
させるようにすることもできる。

【００５６】また、本実施形態では、このクランプ装置
１０を工作機械等に適用したが、棒状部材を位置決め・
保持するようなもの、たとえば伸縮自在なカメラの三脚
の位置決め・保持や、物干し竿の伸縮に関しても適用す
ることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本願発明によれば、押圧部
材が棒状部材に面接触状態で押圧されるので、棒状部材
を強固にクランプすることができる。

【００５８】また、弾性部材を用いて押圧部材を直接に
機械的に棒状部材に押圧する方式を採用しているから、
棒状部材のクランプ状態を確実に維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るクランプ装置の構造
を示すための断面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るクランプ装置の構造
を示すための断面図である。

【図４】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図５】従来の一般的なクランプ装置の概念を示す斜視
図である。

【図６】従来のクランプ装置のクランプ機構を模式的に
示した図である。

【符号の説明】

１０ クランプ装置 １１ 丸棒 １２ クランプ機構 １３ 押圧部材 １４ バネ １７ 姿勢変化機構 ２８ 締付部材 ３０ ピストン部材 ３１ テーパ面 ３２ テーパ面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ０６Ｆ 57/00 ３１０ Ｄ０６Ｆ 57/00 ３１０ Ｆ１６Ｍ 11/26 Ｆ１６Ｍ 11/26 Ｇ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状部材を囲繞してクランプするクラン
   プ手段を備えたクランプ装置であって、 当該クランプ手段は、 棒状部材の外周面に当接する当接姿勢と、当接姿勢から
   面接触状態で押圧する押圧姿勢との間で姿勢変化可能に
   設けられた押圧部材と、 押圧部材を上記押圧姿勢に姿勢変化させる姿勢変化機構
   とを備えていることを特徴とするクランプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のクランプ装置において、 上記押圧部材は、 棒状部材の外周面の周方向に沿って配置された複数に分
   割された押圧片により構成されていることを特徴とする
   クランプ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のクランプ装置に
   おいて、 上記姿勢変化機構は、 上記押圧部材に外嵌された状態で押圧部材に対して当接
   ／離反し得る締付部材と、 当該締付部材の内周面または上記押圧部材の外周面の少
   なくともいずれか一方に形成され、締付部材の内周面と
   押圧部材の外周面とが当接することにより押圧部材が径
   方向に変位されるテーパ面と、 締付部材を押圧部材側へ弾性付勢する弾性部材とを備え
   ていることを特徴とするクランプ装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のクランプ装置において、 上記弾性部材は、バネにより構成されていることを特徴
   とするクランプ装置。
5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載のク
   ランプ装置において、 上記押圧部材は、周方向に対象に４分割されていること
   を特徴とするクランプ装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載のク
   ランプ装置において、 上記姿勢変化機構は、空気圧により押圧部材を当接姿勢
   に姿勢変化させる機構を備えていることを特徴とするク
   ランプ装置。