JP2007105821A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筒状又は柱状のワークを簡単な構成で同心位置にクランプでき、またそのクランプ状態を簡単な操作構成で解除できるクランプ装置を提供する。
【解決手段】 クランプすべき筒状又は柱状のワーク１０を内側に収容するワーク受け２０を設ける。ワーク受け２０内のワーク１０を包囲するように、ワーク受け２０の周方向複数箇所にクランプアーム３０を回動可能に取付ける。各クランプアーム３０は、弾性体３１によりクランプ方向に付勢されており、ワーク受け２０の外側を中心線方向に相対移動するクランプ解除部材４０により、クランプ状態とアンクランプ状態とに切替え操作される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、筒状又は柱状の部材を立てた状態で定位置に簡単に固定し、又その固定状態を簡単に解除することができるクランプ装置に関する。

従来より、自動車の等速ジョイントに使用されるカップ状部材は、内面を焼入処理される（特許文献１）。その焼入における急冷プロセスでは、例えば内面が高温に加熱されたカップ状部材をワーク台上に立てて固定し、ワーク台の中心部から焼入液を噴出して部材内面を急冷することが行われる。

特開２００４−１６９１３３号公報

このような急冷プロセスでは、ワークであるカップ状部材をワーク台上に同心状にクランプし、又アンクランプするクランプ装置が必要であり、とりわけシリンダ、モータなどの駆動源が少ない簡単な構成のクランプ装置が求められる。なぜなら、被冷却部材であるカップ状のワークは高温に加熱されており、しかもワーク台上に大量の焼入液が溢れ出るため、駆動源が多いと故障の頻度が増大するからである。

本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、筒状又は柱状のワークを簡単な構成操作で同心位置にクランプでき、またそのクランプ状態を簡単な操作で解除できるクランプ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るクランプ装置は、クランプすべき筒状又は柱状のワークを内側に収容するワーク受けと、該ワーク受け内のワークを包囲するようにワーク受けの周方向複数箇所に回動可能に取付けられており、ワーク受け内のワークをクランプするべくそれぞれの先端部がワーク受け内へ進入する方向へ弾性体により付勢されると共に、ワーク受け内のワークに先端部が当接した状態で基端部がワーク受けの外側へ突出するように構成された複数のクランプアームと、前記ワーク受けの外側を中心線方向に相対移動し、複数のクランプアームの外側に位置した状態で各クランプアームの基端部を内側へ押し込んで各クランプアームの先端部をワーク受け内のワークから離反させるクランプ解除部材とを具備している。

本発明に係るクランプ装置においては、ワークを内側に収容するワーク受けの周方向複数箇所にクランプアームが取付けられている。複数のクランプアームは、先端部がワーク受け内へ進入するクランプ方向へ弾性体により付勢されており、格別の駆動源なしにワーク受け内のワークを同心状に保持できる。そして、複数のクランプアームの外側にクランプ解除部材が位置するときに、それらのクランプアームはワーク受け内のワークから離れてアンクランプ状態となる。

すなわち、本発明に係るクランプ装置においては、ワーク受けと外側のクランプ解除部材を中心線方向に相対移動させる単一の駆動源で、複数のクランプアームが同期駆動され、ワークのクランプ及びアンクランプが行われるのである。

ワーク受けとその外側のクランプ解除部材については、前者を中心線方向に移動する可動部材とし、後者を固定部材とするのが、構造が簡単で好ましい。

複数のクランプアームについては、内側へ湾曲した弧状部材が好ましい。この構成によれば、クランプアームがワーク受け内に効率的に収まり、装置の小型化が可能になる。

複数のクランプアームは又、中間部を中心にして回動可能に支持し、付勢用の弾性体をクランプアームの基部側に配置する構成が、合理的で装置の小型化に有利である。

複数のクランプアームは又、ワーク受けに設けられた周方向のスリットに収容される構成が、装置の小型化の点から好ましい。

本発明に係るクランプ装置は、ワークを内側に収容するワーク受けの周方向複数箇所に取付けられたクランプアームの付勢によりワーク受け内のワークをクランプすると共に、ワーク受けの外側を中心線方向に相対移動するクランプ解除部材により、複数のクランプアームをクランプ状態とアンクランプ状態とに切替え操作する。この構成により、ワーク受けとクランプ解除部材を中心線方向に相対移動させる単一の駆動源で、複数のクランプアームを操作でき、これにより筒状又は柱状のワークを簡単な構成操作で同心位置にクランプ、アンクランプできる。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すクランプ装置の縦断立面図、図２は図１中のＡ−Ａ線断面矢示図でクランプ状態を示し、図３は同クランプ装置のアンクランプ状態を示す図２相当図、図４は同クランプ装置のクランプアームを示す図であって、( ａ) が平面図、( ｂ) が側面図、( ｃ) が正面図である。

本実施形態に係るクランプ装置は、自動車用等速ジョイントのカップ部の軸部のスプライン孔の内面焼入に使用されるものであり、より詳しくは、その内面焼入処理における急冷プロセスでのワーク固定に使用される。

急冷プロセスでのワーク固定に使用されるこのクランプ装置は、加熱後のワーク１０を軸部を上にして立て向きに支持するワーク受け２０と、ワーク受け２０上にワーク１０を固定するためにワーク受け２０に取付けられた複数のクランプアーム３０と、ワーク受け２０がその中心線方向に昇降することにより、クランプアーム３０をクランプ状態とアンクランプ状態に切替え操作する環状のクランプ解除部材４０とを備えている。

ワーク受け２０は、円筒状のワーク１０を載置する円板状のワーク台２１と、これを支持する垂直な支柱２２と、ワーク台２１上のワーク１０を包囲するべくワーク台２１の外周部から立ち上がった円環状の枠体２３とを有している。ワーク台２１の中心部には、ワーク台２１上のワーク１０内に焼入液を噴出するためのノズル２４が設けられている。

枠体２３は円筒状の壁体である。この内側にワーク１０を収容するために、枠体２３の内径は、ワーク１０のカップ部の外径よりも若干大きく設定されている。この枠体２３には、複数のクランプアーム３０を収容する複数の開口部２５が設けられている。複数の開口部２５は周方向に延びる円弧状スリットであり、クランプアーム３０の取付個数に相当する個数（ここでは３個）が周方向に等間隔で設けられている。各開口部２５の一端側には、開口部２５内のクランプアーム３０を付勢するための弾性体３１を収容する凹部２６が設けられている。

複数のクランプアーム３０は、開口部２５の形状に対応した円弧状、すなわち枠体２３とほぼ同じ曲率で先端側が内側へ湾曲した円弧状に形成されている。各クランプアーム３０は、枠体２３に取付けられた垂直なピン３２により回動可能に支持されており、枠体２３に取付けられた別の垂直なピン３３により回動範囲が規制されている。ピン３２による支持位置は、クランプアーム３０の長さ方向中間点より先端側に偏位しており、別のピン３３による規制位置は、ピン３２による支持位置より基部側に位置している。そして、各クランプアーム３０は、基部側に弾性体３１として配置されたバネ、ここではコイルスプリングにより先端側へ押圧されている。

このような軸支構造及び押圧構造により、各クランプアーム３０は、基端部が枠体２３の外面より外側へ突出し、先端部が枠体２３の内面より内側へ突出する方向へ付勢される。この付勢により、各クランプアーム３０はクランプ方向の回転モーメントを生じ、先端部の内側角部によりワーク台２１上のワーク１０を弾性的に押圧して、枠体２３の内側に同心状に保持する。各クランプアーム３０の先端部が枠体２３内のワーク１０に当接した状態で、各クランプアーム３０の基端部、特に外側角部は、クランプ解除部材４０の内面より外側に突出する状態となる。

なお、各クランプアーム３０の基部側の端面には、弾性体３１の位置決め保持のために、弾性体３１の端部が嵌合する凹部３４が設けられている。

この枠体２３はクランプ解除部材４０との同心状態を維持しつつ図示されない駆動機構により中心線方向に昇降駆動される。そして、その昇降駆動により、クランプ解除部材４０が枠体２３の外側に位置する初期位置と、初期位置の上側に位置する焼入位置との間を往復移動する。

クランプ解除部材４０は、ワーク受け２０の枠体２３の外径より僅かに大きい内径をもつ環状体であって、ワーク受け２０と同心状に設けられている。

クランプ解除部材４０は、枠体２３が初期位置に位置するときには、枠体２３に設けられた複数のクランプアーム３０の各基端部を内面で押圧して、クランプアーム３０を枠体２３の開口部２５内にほぼ完全に収容し、枠体２３内のワーク１０の外面から複数のクランプアーム３０の各先端部を離反させる（図３）。これにより、枠体２３内のワーク１０はクランプ状態が解除され、アンクランプ状態となる。

一方、クランプ解除部材４０は、枠体２３が初期位置より上側の焼入位置に位置したときには、枠体２３に設けられた複数のクランプアーム３０と干渉しない。これにより、複数のクランプアーム３０は弾性体３１による付勢力により、先端部で枠体２３内のワーク１０のカップ部の外周面を押圧し拘束する（図２）。

クランプ解除部材４０の初期位置から焼入位置への上昇動作をスムーズにするため、すなわちクランプ解除部材４０の上昇による複数のクランプアーム３０の開放動作をスムーズにするために、クランプアーム３０の下端部外面は上方に向かって外径が漸増するテーパー面３５になっている( 図４) 。クランプアーム３０の先端部のワーク当接部位３６はワーク１０の外周面の形状に沿うように抉られている。また、ピン３３が貫通する貫通孔３７は、クランプアーム３０の所定の動作（クランプ動作、アンクランプ動作）を阻害しないように長孔になっている。

次に、本実施形態に係るクランプ装置の機能について説明する。

本実施形態に係るクランプ装置が自動車用等速ジョイントの軸部のスプライン孔の内面焼入に使用されることは前述したとおりである。まず、ワーク１０は図示されない搬送機構によりワーク受け２０のワーク台２１上に軸部を上にして載置される。

このとき、クランプ解除部材４０は下側の初期位置にあり、ワーク受け２０の枠体２３の外側に嵌合している。これにより、枠体２３に取付けられた複数のクランプアーム３０は、クランプ解除部材４０の内面で各基端部を押され、枠体２３の開口部２５内にほぼ完全に収容されたアンクランプ状態となる。

このため、複数のクランプアーム２０は、ワーク１０をワーク台２１上に載置する際の障害にならず、結果、ワーク１０は問題なくワーク台２１上に載置される。

ワーク１０がワーク台２１上に載置されると、クランプ解除部材４０は下側の初期位置から上側の焼入位置へ上昇駆動される。その結果、枠体２３に取付けられた複数のクランプアーム３０は、クランプ解除部材４０による拘束から解放され、弾性体３１による付勢力により内側へ回動することにより、各先端部でワーク１０の外面の周方向等角位置を均等な力で押圧し、同心位置に保持固定する。

こうしてワーク１０がワーク受け２０のワーク台２１上に固定され、当該ワーク受け２０が上昇する。ワーク１０及びワーク受け２０が焼入位置に位置すると、ワーク１０のスプライン孔に誘導加熱コイルが挿入され、当該スプライン孔の内面を誘導加熱した後に、ワーク台２１の中心部に設けられたノズル２４から焼入液が噴出される。噴出された焼入液はワーク１０内に充満し、上側の軸部のスプライン孔から流出する。かくして、ワーク１０の内面が効率的に急冷され、焼入を完了する。ワーク受け２０の枠体２３は、ワーク台２１上に焼入液を滞留させ、ワーク１０内に充満させるのに寄与する。

ワーク１０の内面焼入が完了すると、クランプ解除部材４０は再び下側の初期位置へ下降する。これにより、枠体２３に取付けられた複数のクランプアーム３０は、クランプ解除部材４０により基端部が押圧され、基端部及び先端部が開口部２５内へ侵入する方向へ回動する。これにより、ワーク１０は複数のクランプアーム３０による拘束から解放され、ワーク台２１上から排出される。また、アンクランプ状態となった複数のクランプアーム３０は次のワーク１０の搬入に備える。

このように、本実施形態に係るクランプ装置では、ワーク受け２０の昇降駆動により、当該ワーク受け２０外側に環状のクランプ解除部材４０が嵌合、非嵌合するのに応じて複数のクランプアーム３０が同期動作し、ワーク１０のクランプ、アンクランプが行われる。このため、駆動源が単純化され、構造が簡略化される。

上記実施形態では、ワーク受け２０の方を移動させたが、クランプアーム３０を操作するためにクランプ解除部材４０の方を移動させてもよく、両者を移動させてもよい。ただし、構造の簡略化のためには、構造が簡単なクランプ解除部材４０のみを移動させるのが有効である。

またワーク１０は、ここでは自動車用等速ジョイントのカップ状部材であり、中心線方向で直径が変化する異径の円筒体であるが、これに限定するものではなく、中心線方向で等径の円筒体でもよい。また異径・等径の中実部材、すなわち円柱体でもよく、多角形等の筒体、柱体等でもよい。

本発明の一実施形態を示すクランプ装置の縦断立面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面矢示図でクランプ状態を示する。 同クランプ装置のアンクランプ状態を示す図２相当図である。 同クランプ装置のクランプアームを示す図であって、( ａ) が平面図、( ｂ) が側面図、( ｃ) が正面図である。

符号の説明

１０ ワーク
２０ ワーク受け
２１ ワーク台
２２ 支柱
２３ 枠体
２５ 開口部
３０ クランプアーム
３１ 弾性体
３２，３３ ピン
４０ クランプ解除部材

Claims (5)

1. クランプすべき筒状又は柱状のワークを内側に収容するワーク受けと、該ワーク受け内のワークを包囲するようにワーク受けの周方向複数箇所に回動可能に設けられており、ワーク受け内のワークをクランプするべくそれぞれの先端部がワーク受け内へ進入する方向へ弾性体により付勢されると共に、ワーク受け内のワークに先端部が当接した状態で基端部がワーク受けの外側へ突出するように構成された複数のクランプアームと、前記ワーク受けの外側を中心線方向に相対移動し、複数のクランプアームの外側に位置した状態で各クランプアームの基端部を内側へ押し込んで各クランプアームの先端部をワーク受け内のワークから離反させるクランプ解除部材とを具備することを特徴とするクランプ装置。
2. 請求項１に記載のクランプ装置において、前記ワーク受けはその中心線方向に移動する可動部材であり、クランプ解除部材は移動部材の移動に応じて当該移動部材の外側に位置する固定部材であるクランプ装置。
3. 請求項１に記載のクランプ装置において、複数のクランプアームは内側へ湾曲した円弧状部材であるクランプ装置。
4. 請求項１に記載のクランプ装置において、複数のクランプアームは、中間部を中心にして回動可能に支持されており、基部側に配置された弾性体により基端部がワーク受け外へ突出し先端部がワーク受け内へ突出する方向へ付勢されているクランプ装置。
5. 請求項１に記載のクランプ装置において、複数のクランプアームは、前記ワーク受けに設けられた周方向のスリットに収容されているクランプ装置。

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