JP2011255488A - クランプ - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物が確実に見える状態で、ワンタッチで着脱自在に固定する事が可能で、しかも、締め付け・解放を行うレバーやハンドルが、手前の作業者側に出てくる事が無い構造のクランプが求められており、この条件・機能を満足する事が本発明の課題である。
【解決手段】被加工物が正面から見える状態で、側方からクサビを圧入し、固定する。このクサビを左右方向に動かす為のレバーは、作業者から見て時計回り、または反時計回りに回転するので、作業者が立っている手前側に突出する事が無いので安全である。
また、クサビを打つ機能と同様の効果を簡単な構造で得る為、円筒にクサビを巻き付けた形状のカムを、レバーで回転させても良い。
【選択図】図２

Description

本発明は、棒状部材やパイプ材を曲げ加工・切削加工・プレス加工する場合や、金属材料や軽合金材料を溶接する場合において、被加工物を着脱自在に固定する際に用いる、クランプに関する。

被加工物を着脱自在に固定する技術としては、オネジの回転によって強固なブロックを被加工物に押し付け、反対側の固定ブロックとの間に挟み込む事によって固定する、万力・バイスなどが周知である。
しかしこの構造では、挟まれている被加工物が見える状態で使用すると、締め付け用のオネジの軸に直角に取り付けられた、棒状の回転ハンドルを回す際、必ず、手前から奥側、または奥側から手前側に回転させなければならず、手前側に出てくるハンドルが、加工作業者にとって非常に邪魔であり、場合によっては作業に危険を生じる事が有る。

一般的な、オネジを使用した万力を水平に設置し、左右方向に長いパイプを水平に置いて固定すると、オネジは、略水平で、手前から奥側に向く事になる。この状態で回転ハンドルを時計回りに回転させればパイプは固定されるが、被加工物に押し付けて固定するブロックが邪魔をし、締め付けている被加工物が作業者から見えなくなる。
従って、被加工物が見えない状態で強く締めすぎるとパイプを潰してしまい、使い物にならなくなる問題が有った。そこで、被加工物が見える様に、万力を立てて使用すると、どうしてもオネジの側面が見える位置関係となり、オネジを回転させるレバーやハンドルが、作業者側に突き出し、邪魔な上に危険となる。
また、横からクサビを打ち込む方法では、クサビを出し入れする操作レバーを取付ける事が難しく、回転させるレバーでクサビを平行移動する事ができなかった。
さらに、作業内容に応じて傾斜角度を自在に可変したいとの要求が有るが、被加工物が常に見える状態を維持しながら、操作レバーやハンドルが邪魔になる問題が有った。

即ち、設置角度が可変自在のクランプで、固定される被加工物が常に見える状態で使用可能で、瞬時に固定や開放が可能で、しかも、締め付け・解放を行うレバーやハンドルが、使用時に手前の作業者側に出てくる事が無い構造のクランプが求められており、これらの条件・機能を、全て確実に満足する事が本発明の課題である。

被加工物が正面から見える状態で、側方からクサビを圧入し、固定する。このクサビを左右方向に動かす為のレバーは、作業者から見て時計回り、または反時計回りに回転するので、作業者側である手前側に出てくる事が無い。
また、クサビを打つ機能と同様の効果を簡単な構造で得る為、円筒にクサビを巻き付けた形状のカムを、レバーで回転させても良い。

本発明によれば、クサビによって確実に被加工物を固定・解放する事が可能で、被加工物が正面から良く見える為、非常に作業性が良くなる。
固定を行う際は、被加工物が正面から良く見えるので、肉厚が薄く変形し易いパイプ材でも、変形具合を観察しながら、適度な締め付け力で固定する事が可能となる。
また、固定・解放を行うレバーは、正面から見て時計の針の様に回転するので、作業者側に出てくる事が無いので、作業の邪魔になる事も無く、極めて安全である。

ベースプレートに、被加工物が正面から見える状態で置き、固定ブロックに当接させる。
固定ブロックと反対側には、ガイドプレートを装置し、ガイドプレートと被加工物との間に一定の厚さを有する細い三角形のクサビを圧入する事で、被加工物を固定ブロックに押し付けて固定する。
クサビは、ピン結合したアームで左右方向に滑動可能に装置し、アームは、回転軸に取り付け、この回転軸をレバーで回転させる。

図１は、クサビを使用して被加工物を着脱自在に固定するクランプである。
所定の厚さを有し、強固な金属で作られたベースプレート１に、強固なブロック２を固定する。ブロックの固定には、ベースプレートに設けられた貫通孔４を使用し、背面側からボルト３を挿入し、ブロックの背面に設けたメネジと嵌合させ、締め付ける。
ブロック２を取り付ける為の貫通孔４は、図１の通り、複数個を用意しておけば、被加工物のサイズが変わった場合でも、ブロック２の取り付け位置を変更して対処できる。
１１は、クサビを滑動させる為のガイドプレートであり、断面が長方形の棒状部材を、ベースプレートに溶接する。クサビ７は、ガイドプレートの上を左右に滑動可能で、図１では右から左に動く事で、クサビ７とブロック２との間に置いた被加工物を挟み込み、固定できる様に構成される。

クサビ７を左右方向に動かすのは、アーム９であり、ベースプレートに設けられた軸受け孔１３に挿入された回転軸１２に、アーム９は取り付けられている。
回転軸１２を回転させるとアーム９は揺動し、クサビ７を動かす事ができるが、単純にクサビとアームを連結すると、クサビは回転軸の中心に対して同心円で可動する為、ガイドプレート１１に沿って左右方向に動く事ができない。そこでクサビ７には、上下に長い長円形の貫通孔８を設け、この貫通孔に、アームの先端に取り付けたピン１０を、可動自在に挿入する事で問題を解決している。
この構成であれば、ピン１０は、回転軸に対して同心円の弧を描いて動くが、ピン１０が長円形の貫通孔８の中を上下方向に自在に動ける為、クサビ７は、ガイドプレート１１に沿って、直線的に滑動できる。

アーム９が取り付けられた回転軸１２を回転させる為、回転軸にはレバー１４が取り付けられている。図１の構成であれば、レバー１４の先端に取り付けられたゴム製のグリップ１５を作業者が持ち、反時計回りに回転させれば、クサビ７は、ガイドプレート１１に沿って左方向に動く。この結果、ブロック２の下側に置いた被加工物の下側に、クサビ７が圧入される。また、クサビを右から左方向に圧入する際、被加工物が左方向に逃げてしまう事を防ぐ為、ベースプレートの左側には、ストッパー６が、ボルトによって着脱自在に取りつけられている。この構成により、被加工物は、しっかりと固定される。

本発明品では、細い三角形状であるクサビ７の、上面の傾斜角度が非常に重要となる。
傾斜角度が小さければ小さいほど確実に固定されるが、逆に食い込んでしまってクサビが抜けなくなり、被加工物を解放する事ができなくなる。傾斜角度が大きいと、クサビが跳ね返されて抜けてしまい、固定できない。
そこで、傾斜角度を１度から１５度の範囲に設定し、確実な固定と解放が、自在に行える様に構成した。以上が、請求項１に記載された、本発明のクランプの実施例である。

図２は、主として本発明の請求項２に記載されたクランプを表す。
軸受け１８には、円筒状のカム１９が回転自在に取り付けられており、この表面には、図１の７に示したクサビを巻きつけた形状である、凸部２０が１９に一体で装置されている。
即ち、回転角度に比例して、半径が規則的に変化する形状と言い換える事ができる。
この構成により、レバー１４を反時計回りに回転させると、円筒状のカム１９が回転し、凸部２０が被加工物に食い込み、クサビと同機能を発揮する。つまり、図１の構成と同様、被加工物を着脱自在に固定する事ができる。以上が、請求項２に記載の、本発明の実施例である。

図２に記載された円筒状のカムの形状は、理論的には最適であり、クサビと同等の効果を発揮できるが、カムそのものを製造する事が難しい。そこで、ある程度の機能を確保しながら、製造コストを下げる構成が、請求項３に記載の構成である。
クサビの傾斜角度が極めて小さい場合は、断面が略真円の円筒を、軸をずらして回転させる事により、クサビと近似的な効果を得る事が可能で、ある程度の固定と解放を行う事ができる。即ち、円筒の中心を、軸の回転中心より０．１ｍｍから１０ｍｍの範囲でずらして装置する事により、請求項２の構成と近似的な機能を得る事が可能となる。
尚、傾斜したガイドプレートを装置し、その上を円筒状の部材が転動し、被加工物をブロックに押し付ける様に構成すれば、請求項１の構成と同等の効果を得る事ができる。
以上が、請求項３に記載の、本発明の実施例である。

被加工物を固定した際、不用意にレバーにぶつかってしまったり、予期せぬ外力が加わると、クサビ７が緩み、外れてしまう可能性がある。この危険を防止する為、図１の通り、アーム９に設けた孔に、引っ張りスプリング１６を掛け、他端をベースプレート１に設けたフックに掛ければ、スプリングの付勢力によってクサビが左方向に押し付けられる為、緩み防止になる。また、作業によっては、クサビが緩む方向に付勢力を加える事も可能で、その場合は、図２の通り、フック２２をベースプレートの複数個所に設けておけば、アーム１４を好みの方向に向け、付勢力を加える事ができる。尚、フック２２は、引っ張りスプリングを引っ掛けるのに適した鉤型の物や、釘状の物や、リング状の物の他、ベースプレート１に、貫通孔を開けただけでも機能を満足できる。
また、クサビ７の上面の傾斜角度と、請求項２の円筒状のカムと、請求項３の偏心した円筒は、被加工物の形状・サイズ・硬度などにより、最適形状の物に交換した方が作業性が良くなる。そこで、円盤・円筒状のカムや、偏心した円筒は、回転軸にネジ止めとし、交換可能に装置する。クサビ７は、アーム９にピン１０をネジ止めする構成により、ピンを外せばクサビ７を交換する事が可能で、利便性が飛躍的に向上する。
尚、被加工物と当接する部分には、ゴムまたは樹脂製の緩衝材を貼り付ける事で、被加工物の傷付き防止と、固定時の滑り防止を同時に行う事ができる。
以上が、請求項４に記載された、本発明の実施例である。

パイプの曲げ加工や、溶接などの作業を行う場合、図１の状態で本発明品を固定してしまうと、非常に作業性が悪くなる。そこで、請求項１から４に記載された本発明品のクランプを、３次元的に傾斜させる事が可能な、３軸可変傾斜テーブルにネジ止めする。
３軸可変傾斜テーブルとは、ヒンジの様に、ピン結合によって２つの物体の角度を可変できる装置を３組用意し、前後・左右・上下の３方向に、約９０度ずらして組合せた物を指す。具体的には、図３の通り、固定台２３に、左右方向の水平軸２４を介して台が乗せられ、その上に、垂直方向の回転軸２５が有り、その上に、前後方向の回転軸２６を介して、クランプをネジ止め固定する固定部２７が装置される。
この構成により、クランプ本体は、固定台２３に対して、前後方向・左右方向に傾斜する事が可能で、また、垂直軸を中心に回転する事もできる為、各種加工時の作業効率が格段に向上する。
尚、可変傾斜テーブルの各可動部は、図示していない締め付けネジによって、ロックできる様に装置されている。

３軸可変傾斜テーブルと、本発明の請求項１から４に記載のクランプとの組み合わせは、非常に利便性が高い作業装置となるが、傾斜角度によっては、レバー１４が、使い難い向きになってしまう場合がある。そこで、図２に示す通り、レバー１４を取り付けるメネジ２１を回転軸１８に対して、放射状に、複数個所設ける事で対処できる。
例えば図３に示す通り、被加工物であるパイプ２８を、右に傾けて作業を行う場合、作業者の好みに応じてレバー１４を付け替え、常に最適で安全な向きで着脱作業ができる。
尚、レバーのネジ込み位置を変更して向きを変えると、スプリング１７が取り付けできなくなってしまう。そこで、スプリングを引っ掛けるフック２２を、図２・図３の様に複数個所に装置しておけば、この問題も解決できる。
以上が、請求項５に記載された、本発明の実施例である。

本発明によれば、曲げ加工・切削加工・プレス加工・溶接などの作業の際、被加工物を正面から見える状態で簡単に固定・開放する事が可能で、締め付け用のレバーやハンドルが作業者の邪魔にならず、安全で利便性が高い。
また、３軸可変傾斜台との組み合わせにより、さらに利便性が高くなる。

主として、請求項１に記載した本発明品の、正面図 主として、請求項２に記載した本発明品の、正面図 主として、請求項４及び５に記載した本発明品、正面図

１、ベースプレート
２、ブロック
３、ベースプレートの背面からブロックを取り付けるボルト
４、ブロックを固定する為のボルトを通す、貫通孔
５、ベースプレートに設けた貫通孔
６、ストッパ
７、クサビ
８、上下方向に長い、長円形の貫通孔
９、アーム
１０、ピン
１１、ガイドプレート
１２、回転軸
１３、ベースプレートの貫通孔に挿入した軸
１４、レバー
１５、グリップ
１６、ベースプレートの貫通孔に挿入した軸
１７、ベースプレートに設けたフックと、アームに設けた孔を連結する、引っ張りスプリング
１８、ベースプレートの貫通孔に挿入した軸
１９、円筒状のカム
２０、カムの角度に比例して半径が大きくなるカム部分
２１、円筒状のカムの外表面から中心方向に装置した、複数のメネジ
２２、スプリングを引っ掛ける、フック
２３、ベースプレートを取り付ける、３軸の可動部を有する可変傾斜台
２４、左右方向の水平回転軸
２５、垂直方向の回転軸
２６、前後方向の水平回転軸
２７、可変傾斜台の上部で、クランプなどの器具を取り付ける部分
２８、固定された被加工物の、パイプ材

Claims (5)

1. 曲げ加工・機械加工・プレス加工・溶接などの加工作業時に、被加工物を着脱自在に固定するクランプにおいて、以下の様に構成した事を特徴とする、クランプ。
   １，固定時に被加工物を保持し、外力によって容易に変形しない強度を有する、板状のベースプレートを、厚さ方向が前後方向となる様に立て、その上部前面に、被加工物の一部を当接させ、固定荷重を受け止める為のブロックを装置する。
   尚、ブロックは略直方体とし、パイプなどの被加工物を固定し易い様に、下部を半円状に切り欠いた構成や、表面に細かい凹凸による滑り止めを設けた構成も含む。
   ２，前記ブロックは、その背面に２ヶ所以上のメネジを設け、ベースプレートには、メネジの間隔に合わせた貫通孔を設け、ベースプレートの背面側からボルトでブロックを固定する。
   尚、上記とは逆に、ブロックに貫通孔を設け、ベースプレートにメネジを設け、前面からボルトで固定する構成を含む。また、貫通孔を複数設ける、または貫通孔を長円形にする事で、被加工物の大きさに合わせてブロックの固定位置を変更可能とした構成も含む。
   ３，前記ブロックの下部には、棒状の被加工物を、前後方向に長い状態で固定する為の、略円形、または略長円形、または略長方形の貫通孔を、ベースプレートに設ける。
   ４，前記貫通孔の下部に、固定用のクサビを左右に滑動させる為のガイドプレートを設ける。
   ５，略一定の厚さを有し、底面がガイドプレート上を滑動可能な平面で構成され、上面は、左右の一端の高さが低く、他端が高くなる様に傾斜したクサビを、ガイドプレートの上部に配置し、そのクサビには、上下に長い略長円形で、前後方向に貫通した孔を設ける。
   尚、クサビ上面の傾斜角度は、底面に対して、１度から１５度の範囲とする。
   ５，ブロックの下部に設けた貫通孔の縁で、クサビの高さが低い側の位置に、クサビで押された被加工物が横方向に逃げる事を防止する、略直方体のストッパーを取り付ける。
   尚、このストッパーは、溶接でベースプレートに取り付ける方法の他、前述のブロックと同様に、ボルトを利用して着脱自在に装置する構成や、装置しない構成も含む。
   ６，ベースプレート上で、ガイドプレートの下部の位置に軸受け孔を設け、棒状の軸を挿入して回転自在に装置する。この回転軸の上部近傍に、棒状のアームを取り付け、アームの先端に設けた貫通孔と、前記クサビに設けた貫通孔との位置を合わせ、両方の孔を貫通する棒状部材を挿入する事で、アームとクサビとをピン結合する。
   尚、アームを回転軸に取り付ける構成は、軸の外径表面から中心方向に向かってメネジを設け、アームの端部をオネジとしてネジ込む構成や、アームに貫通孔を設け、軸に設けたメネジにボルトで固定する構成や、溶接、または圧入とする。
   ７，回転軸の下部近傍には、棒状のレバーを取り付け、このレバーを、正面から見て時計回り、または反時計回りに回転させる事で、クサビがガイドプレートの上面に沿って、左右に滑動化可能に装置する。この装置により、被加工物の下側にクサビが横から圧入され、被加工物をブロックに押し付けて固定しする、または解放する。
   尚、レバーを回転軸に取り付ける構成は、軸の外径表面から中心方向に向かってメネジを設け、レバーの端部をオネジとしてネジ込む構成や、レバーに貫通孔を設け、軸に設けたメネジにボルトで固定する構成や、溶接、または圧入とする。
   また、レバーの他端部には、作業者が握って操作する為の、樹脂、またはゴム製のグリップを取り付けた構成も含む。
2. 回転軸に、円盤状または円筒状のカムを取り付け、このカムの外表面は、クサビを巻き付けた形状とした事を特徴とする、請求項１に記載のクランプ。
   尚、クサビを巻き付けた形状とは、半径が一定の円盤、または円筒において、外表面のある点から、円盤、または円筒の回転角度に比例して、半径が一定の割合で増加する様に装置する事でクサビを横方向から圧入する固定方法と、同様の機能を発揮する様に構成した装置を指す。
3. 請求項２に記載のクランプに対して、円盤状または円筒状のカムを、断面が円形の円盤、または円筒とし、回転軸に対して０．１ｍｍから１０ｍｍの範囲で中心をずらして取り付け、円盤または円筒の外形表面が、偏心して回転する様に構成した、または、断面が略長方形で棒状のガイドプレートを、請求項１に記載のクサビと同様の傾斜角度を付けた状態でベースプレートに取り付け、円盤状または円筒状の押し付け部材を、転動可能に装置した事を特徴とする、クランプ。
   尚、ガイドプレートは、溶接またはネジ止めにてベースプレートに取り付け、円盤または円筒は、その端面上に溶接またはネジ止めで取り付けられた、レバーまたはハンドルで回転力を与えられる様に構成する。
4. 以下のいずれかの特徴を有する、請求項１から３に記載のクランプ。
   １，回転軸、または回転軸の回転に合わせて動く各部分と、ベースプレートとを、スプリングで連結し、無負荷時は、クサビまたはカムが被加工物を固定する方向に付勢力を発揮する様に装置した、または、無負荷時は、クサビまたはカムが解放する方向に付勢力を発揮する様に装置した。
   ２，クサビをピン結合する軸は、ネジ止めされており、または円盤状・円筒状のカムは回転軸にネジ止めする事で、角度の異なるクサビ、またはカムに交換自在に構成した。
   ３，固定ブロック、クサビ、カム、円筒などの表面で、被加工物と当接する部分に、ゴムまたは樹脂製の、緩衝材を貼り付けた、またはネジ止めによって取り付けた。
5. 回転軸の外表面に、回転方向の位置をずらして複数のメネジを設け、レバーの取り付け位置を、正面から見て時計回りに、複数の方向に変更可能に装置するとともに、ベースプレートを、１軸、または２軸、または３軸の回転軸を有する、可変傾斜台に取り付けた事を特徴とする、請求項１から４に記載のクランプ。
   尚、回転軸を有する傾斜台とは、ヒンジの様に回転軸を介して角度を可変できる台を指し、３軸であれば、前後方向の水平軸・左右方向の水平軸・垂直方向の軸と、３つの軸を有し、３次元的に被加工物の向きを変える事ができる装置を指す。また、傾斜台の各回転軸には、締め付けネジを設け、傾斜角度が固定される様に回転軸部を固定可能に装置した構成も含む。

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