JP2012148378A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ対象物に固定面と平行な方向から外力が作用した場合でもクランプ対象物の横滑りを防止可能であり、被固定側の底面が粗面からなるクランプ対象物もクランプ可能であり、磁性体製のクランプ対象物だけでなく非磁性体製のクランプ対象物も固定可能なクランプ装置を提供する。
【解決手段】クランプ装置１は、ベース板２に組込まれた磁力によりワークＷを固定面２ａに吸着する複数のマグネットユニット３と、ベース板２に組込まれたクランプ機構４であって、固定面２ａよりも上方へ突出してワークＷの穴Ｗａに挿入後拡径された状態で穴Ｗａの内周面をグリップ可能なグリップ部材３０と、グリップ部材３０に内嵌係合させたテーパ部を有するクランプロッド４０と、グリップ部材３０とクランプロッド４０とを軸心方向へ進退駆動可能な流体圧シリンダ５０とを有するクランプ機構４とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明はクランプ装置に関し、特に複数の磁力発生機構とこれら磁力発生機構とは別のクランプ機構とを装備したクランプ装置に関するものである。

従来、クランプ対象物（機械加工に供するワークなど）を固定する固定面を有するベース板と、このベース板に組込まれ磁力によりクランプ対象物を固定面に吸着する複数の磁力発生機構とを備えた磁力式クランプ装置が公知である。本願出願人は、この磁力式クランプ装置を射出成形機に採用し、金型をプラテンに固定する装置として実用化している（例えば、特許文献１参照）。

この磁力式クランプ装置では、固定面と固定面に接触させるクランプ対象物の被固定面との間に隙間が生じれば、磁力発生機構により固定面にクランプ対象物の被固定面を吸着する力が著しく低下する。即ち、クランプ対象物を固定面に確実に固定するためには、固定面にクランプ対象物の被固定面を所期通り密着させることが要求される。

ところで、特許文献２の磁力式クランプ装置（マグネットチャック）では、本体フレームに複数の磁極部材がマトリックス状に配置され、複数の磁極部材にクランプ対象物の曲面に密着可能なチャック面が形成されている。各磁極部材は、本体フレームに収容された第１磁極部材と、第１磁極部材に締結され本体フレームから突出する第２磁極部材とを有し、複数の第２磁極部材にチャック面を形成する加工が施されている。

特開２００８−２００９２７号公報 特開２００７−２１６８２号公報

従来の磁力式クランプでは、固定面に固定されているクランプ対象物に固定面と平行な方向から外力が作用した場合、例えば、クランプ対象物であるワークに多方向から機械加工を施している際に、その外力によってクランプ対象物が固定面を滑る横滑りが生じる虞がある。固定面にクランプ対象物の被固定面を所期通り密着させることができなければ、クランプ対象物を固定面に確実に固定できず、クランプ対象物の横滑りが生じる虞も高くなる。クランプ対象物によっては、固定面に接触させる被固定面が粗面であり、この場合、固定面と被固定面との密着面積が低下して、前記課題が顕著になる。

従来の磁力式クランプでは、磁性体製のクランプ対象物のみクランプすることができ、非磁性体製のクランプ対象物を固定面に固定することはできない。

本発明の目的は、複数の磁力発生機構とクランプ機構とを装備したクランプ装置を提供すること、クランプ対象物に固定面と平行な方向から外力が作用した場合でもクランプ対象物の横滑りを防止可能な前記クランプ装置を提供すること、被固定側の底面が粗面からなるクランプ対象物もクランプ可能な前記クランプ装置を提供すること、磁性体製のクランプ対象物だけでなく非磁性体製のクランプ対象物も固定可能な前記クランプ装置を提供することである。

請求項１の発明は、クランプ対象物を固定する固定面を有するベース板を備えたクランプ装置において、前記ベース板に組込まれ磁力によりクランプ対象物を前記固定面に吸着する複数の磁力発生機構と、前記ベース板に組込まれたクランプ機構であって、前記固定面よりも外側へ固定面と直交する方向へ突出してクランプ対象物の穴に挿入後拡径された状態で前記穴の内周面をグリップ可能なグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ部を有するクランプロッドと、これらグリップ部材とクランプロッドとを軸心方向へ進退駆動可能な流体圧シリンダとを有するクランプ機構とを備えたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ベース板に複数の磁力発生機構を複数行複数列の配列パターンで収容可能な複数の収容領域が形成され、前記クランプ機構は、前記複数の収容領域のうちの少なくとも１つに磁力発生機構の代わりに配設され、且つクランプロッドが挿通するクランプ本体の外表面が前記固定面の一部を形成することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記グリップ部材が前記穴に挿入されその内周面をグリップ可能な作動位置と前記固定面よりも内側へ退避した退避位置とに亙ってクランプ機構の位置を切換え可能な位置切換え手段を備えたことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記クランプ機構は、グリップ部材とクランプロッドと流体圧シリンダとが組込まれ且つベース板に前記固定面と直交する方向へ移動自在に装着されたクランプ本体を備え、前記位置切換え手段は、クランプ本体を進退させる進退駆動機構を有することを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記ベース板は、前記固定面と反対側に所定の基台部材に固定される取付面を有し、前記ベース板に前記複数の磁力発生機構と磁気干渉が生じないように組込まれ磁力により前記基台部材を前記取付面に吸着する複数の第２の磁力発生機構を備えたことを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか１項の発明において、前記クランプ機構を複数備えたことを特徴としている。

請求項１のクランプ装置によれば、クランプ機構によりクランプ対象物を固定面に固定することができるうえ、複数の磁力発生機構によりクランプ対象物を固定面に吸着して固定することができる。クランプ対象物の被固定面が粗面であるため固定面との密着面積が小さい場合にも、クランプ機構によりクランプ対象物を固定面に確実に固定することができる。
クランプ機構のグリップ部材がクランプ対象物の穴に挿入されその内周面をグリップしているため、クランプ対象物に固定面と平行な方向から外力が作用した場合でも、クランプ対象物が固定面に対して横滑りするのを確実に防止することができる。非磁性体製のクランプ対象物であっても、複数の磁力発生機構が機能しないが、クランプ機構により固定面に確実に固定することができる。

請求項２のクランプ装置によれば、ベース板に複数の磁力発生機構を収容可能に形成された複数の収容領域の少なくとも１つに、複数の磁力発生機構の配列に悪影響を与えることなく、クランプ機構を配設することができる。しかも、クランプ本体の外表面により固定面の一部を形成するため、クランプ機構の近傍位置でもクランプ対象物を安定的に受け止めることができる。

請求項３のクランプ装置によれば、クランプ機構を使用できないクランプ対象物（例えば、クランプするための穴が無いもの）やクランプ機構を使用する必要のないクランプ対象物の場合には、位置切換え手段により、クランプ機構を退避位置に切換えておくことができるため、クランプ機構が邪魔になることがない。

請求項４のクランプ装置によれば、グリップ部材とクランプロッドと流体圧シリンダとをクランプ本体に組込み、位置切換え手段の進退駆動機構により、そのクランプ本体を進退させることで、クランプ機構を作動位置と退避位置とに亙って自動的に容易に切換えることができる。

請求項５のクランプ装置によれば、複数の第２の磁力発生機構により、基台部材をベース板の取付面に吸着して、取付面を基台部材に確実に固定することができ、ベース板を基台部材上の任意の位置に配置することができる。

請求項６のクランプ装置によれば、クランプ機構を複数備えたので、クランプ対象物を固定面に固定するクランプ性能と、クランプ対象物の横滑り防止性能とを高めることができる。

実施例１のクランプ装置の平面図である。 図１のII−II線断面図である。 ワークが非吸着状態の図１のIII −III 線断面図である。 ワークが吸着状態の図３相当図である。 マグネットユニットの分解斜視図である。 クランプ機構の平面図である。 クランプ機構の断面図である。 実施例２のクランプ装置の平面図である。 クランプ機構が作動位置の図８のIX−IX線断面図である。 クランプ機構が退避位置の図９相当図である。 実施例３のクランプ装置の断面図である。

以下、発明の実施の形態について実施例に基づいて説明する。尚、図１、図２における前後左右を前後左右として説明する。

図１〜図７に示すように、クランプ装置１は、磁性体製のベース板２と、ベース板２に組込まれた同構造の磁力発生機構である複数（例えば３２個）マグネットユニット３と、同じくベース板２に組込まれた同構造の複数（例えば４個）のクランプ機構４とを備えている。

図１〜図４に示すように、ベース板２は、平面視矩形（正方形）に形成され、上面にクランプ対象物であるワークＷを固定する水平且つ平滑な固定面２ａを有し、固定面２ａと反対側の下面に基台部材Ｂに固定される水平且つ平滑な取付面２ｂを有する。取付面２ｂは基台部材Ｂの上面に何らかの固定手段によって固定されている。

ベース板２には複数のマグネットユニット３を複数行複数列（例えば６行６列）の配列パターンで収容可能な複数（例えば３６箇所）の収容領域２ｃが形成されている。ベース板２にはベース板２の外周部以外の部分に対応する平面視正方形の上方開放状の凹部２ｄが形成され、その凹部２ｄの内部に３６箇所の収容領域２ｃが形成され、そのうちの４箇所の収容領域２ｃに４個のマグネットユニット３の代わりに４個のクランプ機構４が配設され、残りの３２箇所の収容領域２ｃに３２個のマグネットユニット３が配設されている。

合計数３２個のマグネットユニット３及び４個のクランプ機構４は、ベース板２の中心を中心にして前後左右に６行６列のマトリックス状に配置され、４個のクランプ機構４は、ベース板２の中心から等距離に配置されている。ここで、１個のクランプ機構４とその回りに配置された８個のマグネットユニット３とを１組の機構群として、凹部２ｄを４等分割する状態に４組の機構群が前後左右に対称に配置されている。各機構群は３行３列の９箇所の収容領域２ｃを有し、各機構群の中心の収容領域２ｃにクランプ機構４が配設されている。つまり、４個のクランプ機構４は、クランプ対象物をほぼ均等にクランプできるような配置にして設けられている。

図１〜図５に示すように、各マグネットユニット３は、上面が固定面２ａの一部を形成する磁性体製の鋼製ブロック１０と、その下面側に配設されたアルニコ磁石１１と、アルニコ磁石１１の外周部に巻装された磁極切換え用のコイル１２と、鋼製ブロック１０の外周側に配設された複数（８個）のネオジウム磁石からなる永久磁石１３とを有する。隣接するマグネットユニット３の鋼製ブロック１０同士の間に配設された永久磁石１３は、それら隣接する両方のマグネットユニット３の永久磁石１３として兼用される。

鋼製ブロック１０とアルニコ磁石１１は平面視正方形に形成され、鋼製ブロック１０に段付き孔１０ａが形成され、アルニコ磁石１１に挿通孔１１ａが形成されている。非磁性体（例えば、ＳＵＳ３０４）製の６角穴付きボルト１４が、段付き孔１０ａと挿通孔１１ａとを挿通してベース板２に螺合されて、鋼製ブロック１０がアルニコ磁石１１と共にベース板２の凹部２ｄの底部に締結されている。複数の永久磁石１３は、何らかの固定手段によりベース板２や鋼製ブロック１０に固着されている。

図３、図４に示すように、各マグネットユニット３における、左右両側の永久磁石１３の極性が反対に設定され且つ前後両側の永久磁石１３の極性が反対に設定されている。
各マグネットユニット３において、アルニコ磁石１１の磁極はコイル１２で発生する磁界の磁気誘導により反転することができる。そして、複数のマグネットユニット３の動作状態（吸着、吸着解除）を揃えるために、隣接するマグネットユニット３において、一方のアルニコ磁石１１の磁極と、他方のアルニコ磁石１１の磁極が常に逆になるように、複数のマグネットユニット３のアルニコ磁石１１の磁極が切換えられる。

複数のマグネットユニット３のコイル１２は、ベース板２の内部に配線された導電線に接続され、その導電線にコネクタ１９ａ，１９ｂ（図１参照）により接続された外部導電線を介して制御盤に接続されている。複数のマグネットユニット３のアルニコ磁石１１の磁極を反転させる場合にのみ、制御盤により複数のコイル１２に、正方向又は逆方向向きの電流が数秒間通電されて、図３の状態から図４の状態へ、又は図４の状態から図３の状態に切換えられる。

複数のマグネットユニット３のアルニコ磁石１１の磁極が図３の状態に切換えられた状態では、アルニコ磁石１１及び永久磁石１３による磁束は固定面２ａよりも外側へ出なくなって吸着力が解消するため、この状態で固定面２ａへの磁性体製のワークＷの着脱が行われる。こうして、固定面２ａへのワークＷの着脱を容易に行なうことができる。
ワークＷが固定面２ａに搭載された後、複数のマグネットユニット３のアルニコ磁石１１の磁極が図４の状態に切換えられる。すると、アルニコ磁石１１と永久磁石１３とワークＷに亙る磁路が形成されて、図示のように磁束はワークＷを通る状態になり、ワークＷが固定面２ａに吸着される。

図１、図２、図６、図７に示すように、各クランプ機構４は、クランプ本体２０と、固定面２ａよりも上方（固定面２ａの外側へ固定面２ａと直交する方向）へ突出してクランプ対象物Ｗの穴Ｗａに挿入後拡径された状態で穴Ｗａの内周面をグリップ可能なグリップ部材３０と、このグリップ部材３０に内嵌係合させたテーパ軸部４１を有するクランプロッド４０と、これらグリップ部材３０とクランプロッド４０とを上下方向（軸心方向）へ進退駆動可能な流体圧シリンダ５０（油圧シリンダ５０）とを有し、クランプ本体２０にグリップ部材３０とクランプロッド４０と流体圧シリンダ５０とが組込まれている。
尚、流体圧シリンダ５０をエアシリンダで構成することも可能である。

クランプ本体２０は、上部本体部材２１と下部本体部材２２と基部本体部材２３とで構成されている。基部本体部材２３はベース板２と一体形成されており、基部本体部材２３はベース板２の凹部２ｄの底部から上方へ延びた外周側壁部２ｅを有する。外周側壁部２ｅには断面円形の大径穴２ｆと小径穴２ｇとが上下に連通状に形成され、外周側壁部２ｅの上端面が固定面２ａの一部を形成している。

上部本体部材２１は、平面視略長円形に形成され、大径穴２ｆに収容されて４本のボルト２１ａにより外周側壁部２ｅの大径穴２ｆの底面に締結され、上部本体部材２１の上面（クランプ本体２０の外表面）が固定面２ａの一部を形成している。下部本体部材２２は筒状に形成され、この下部本体部材２２の上端部が上部本体部材２１の下面部の凹部２１ｂに嵌合され、４本のボルト２１ｃにより上部本体部材２１に固定されている。

グリップ部材３０は、金属材料で略環状に形成され、上部本体部材２１の中心部分の開口穴２１ｄを上下に貫通するように配設されている。このグリップ部材３０は、ロッド挿通孔３１と、中段部に形成された中段筒部３２と、中段筒部３２の上端側に形成されたグリップ爪部３３と、中段筒部３２の下端部に形成された基端鍔部３４とを有する。グリップ部材３０は、中段筒部３２、グリップ爪部３３、基端鍔部３４がスリット（図示略）により周方向に４等分に分割された４つのグリップ分割体３０ａからなる。各グリップ分割体３０ａのグリップ爪部３３の外周面には、ワークＷの穴Ｗａの内周面をグリップし易くする複数段の歯が形成されている。ロッド挿通孔３１のうちのグリップ爪３３と対応する部分は上方程大径化するテーパ孔部３１ａに形成されている。

上部本体部材２１の開口穴２１ｄにはグリップ部材３０の中段筒部３２に摺動自在に外嵌された弾性材料製のスクレーパ３５が装着されている。中段筒部３２の外周部には分割されたグリップ爪部３３を縮径方向へ付勢するＯリング３６が装着されている。グリップ部材３０の基端鍔部３４は、上部本体部材２１の円形凹部３７に収容され、流体圧シリンダ５０の環状受圧部材５７の上壁部の上面に当接している。グリップ部材３０は、環状受圧部材５７と一体的に昇降可能であると共に、円形凹部３７の外周部の環状隙間３８によって、流体圧シリンダ５０の軸心と直交する水平方向へスクレーパ３５を弾性変形させて移動可能に装着されている。

クランプロッド４０は、上方程大径化するように形成され且つグリップ部材３０のテーパ孔部３１ａに密着状に内嵌係合するテーパ軸部４１と、テーパ軸部４１の下端に連なる小径ロッド部４２と、小径ロッド部４２の下端に連なる大径ロッド部４３と、大径ロッド部４３の下端に連なる大径鍔部４４とを一体形成したものである。テーパ軸部４１と小径ロッド部４２とがグリップ部材３０のロッド挿通孔３１に挿通されている。

流体圧シリンダ５０は、下部本体部材２２と基部本体部材２３とで形成された立向きのシリンダ穴５１と、このシリンダ穴５１に装着されたピストン部材５２と、このピストン部材５２と一体でそのピストン部５３から上方へ延びる筒状ピストンロッド５４と、ピストン部５３の上側のクランプ用油室５５及びピストン部５３の下側のアンクランプ用油室５６と、環状受圧部材５７とを備えている。

シリンダ穴５１の底面は基部本体部材２３で塞がれ、シリンダ穴５１の下端近傍部の環状溝には、ピストン部材５２の下方移動を規制するストップリング５８が装着されている。ピストン部材５２はストップリング５８で受け止められて下限位置になる。ピストン部材５２には中央孔が形成され、この中央孔は、筒状ピストンロッド５４に形成された上部の小径孔５９と中段部の中径孔６０と下部の大径孔６１とで構成されている。大径孔６１には封鎖部材６２が装着され、ストップリング６３で抜け止めされている。

クランプロッド４０の大径ロッド部４３が小径孔５９内に位置し、大径鍔部４４が中径孔６０内に位置している。大径ロッド部４３と小径孔５９の内周面との間に環状隙間が形成され、大径ロッド部４３の外周の環状溝に太いＯリング４５が装着され、このＯリング４５は大径ロッド部４３と筒状ピストンロッド５４の間に僅かに圧縮させた状態に装着されている。

大径鍔部４４は中径孔６０と略同じ上下方向の厚さを有する。大径鍔部４４の外周面と中径孔６０の内周面との間に環状隙間が形成されている。それ故、クランプロッド４０は、ピストン部材５２と一体的に昇降移動するが、ピストン部材５２に対して相対的に軸心と直交する水平方向へ移動可能になっている。グリップ部材３０はクランプロッド４０と一体的に上記軸心と直交する水平方向へ移動可能である。ここで、スクレーパ３５とＯリング４５が、グリップ部材３０とクランプロッド４０の軸心を流体圧シリンダ５０の軸心に一致させるように、グリップ部材３０とクランプロッド４０を弾性付勢する。

環状受圧部材５７は、受圧筒部６４と、この受圧筒部６４の上端に連なる水平板部６５とを有し、この水平板部６５の上面にグリップ部材３０の基端鍔部３４が載置されてグリップ部材３０の下端面が支持されている。水平板部６５の中心部の円形穴６６に、クランプロッド４０の大径ロッド部４３のテーパロッド部分が遊嵌状に挿通しており、水平板部６５の外周部には、受圧筒部６４よりも僅かに大径の係止鍔６５ａが形成されている。下部本体部材２２には、シリンダ穴５１の上端に連なり且つシリンダ穴５１より小径の上部シリンダ穴６７が形成されている。

上部本体部材２１には、上部シリンダ穴６７の上端に連なる収容穴６８が形成されている。この収容穴６８の上下方向の厚さは係止鍔６５ａの上下方向の厚さ（これは水平板部６５の上下方向の厚さと等しい）よりも僅かに大きい。環状受圧部材５７の受圧筒部６４は、上部シリンダ穴６７の内周面と筒状ピストンロッド５４の間の環状穴に油密に且つ上下方向に摺動自在に装着され、水平板部６５は、収容穴６８に上下方向に摺動自在に装着されている。尚、油室からの油のリークを防止する為の複数のシール部材（符号省略、図中断面が黒色の部材）が設けられている。

環状受圧部材５７の受圧筒部６４の下端は、クランプ用油圧室５５に臨んでその油圧を受圧する。クランプ用油室５５は、下部本体部材２２及び上部本体部材２１に形成された油路７０と、ベース板２に形成された油路７１と、この油路７１に接続された図示略の油圧ホース等によって油圧供給源に接続されている。アンクランプ用油室５６は、ベース板２に形成された油路７５と、この油路７５に接続された図示略の油圧ホース等によって油圧供給源に接続されている。尚、油室５５，５６の油圧を検出する油圧検出センサ（図示略）も設けられている。

尚、図示省略するが、ワークＷの下面が上部本体部材２１の上面（固定面２ａ）に密着したことを検出する着座センサを設けてもよい。例えば、この着座センサは、上部本体部材２１の上面に開口された加圧エア噴出孔、この加圧エア噴出孔に連通するように上部本体部材２１内に形成されたエア通路、このエア通路に加圧エアを供給する加圧エア供給源、エア通路内の加圧エアの圧力が所定値以上に昇圧したことを検出する圧力スイッチなどで構成される。また、この着座センサの加圧エア噴出孔を利用して、その加圧エア噴出孔から噴出されるエアにより、ワークＷの穴Ｗａや下面をエアブロー可能に構成できる。

複数のクランプ機構４によりワークＷを固定する場合、先ず、各クランプ機構４において、クランプ用油室５５とアンクランプ用油室５６にほぼ同圧の油圧を供給する。すると、ピストン部材５２におけるクランプ用油室５５の受圧面積よりもアンクランプ用油室５６の受圧面積の方が大きいため、ピストン部材５２は上限位置まで上昇して停止状態となる。環状受圧部材５７はクランプ用油室５５の油圧を受圧するため上限位置を保持し、グリップ部材３０も上限位置を保持する。この状態では、グリップ部材３０の径が拡大していない。

この状態で、ワークＷの複数の穴Ｗａに複数のクランプ機構４のグリップ部材３０とクランプロッド４０を夫々挿入する。各クランプ機構４のグリップ部材３０とクランプロッド４０は水平方向へ一定範囲内で移動可能であるため、複数のクランプ機構４のグリップ部材３０とクランプロッド４０が複数の穴Ｗａに誤差を吸収して確実に挿入される。

その後、アンクランプ用油室５６の油圧をクランプ用油室５５の油圧よりも低い所定の油圧に切換え、ピストン部材５２に下方向きのある程度強い所定の油圧力を作用させる。 すると、クランプ用油室５５の油圧を受圧する環状受圧部材５７は、前記と同様に上限位置を保持し、グリップ部材３０も上限位置を保持するが、ピストン部材５２には下方向きの油圧力が作用し、ピストン部材５２が下方へ駆動されるため、クランプロッド４０がグリップ部材３０に対して相対的に下方へ移動する。

その結果、クランプロッド４０のテーパ軸部４１によりグリップ部材３０のグリップ爪部３３が拡径駆動されて、ワークＷの穴Ｗａの内周面をグリップして係合状態になる。
前記のように、各クランプ機構４のグリップ部材３０とクランプロッド４０は水平方向へ一定範囲内で移動可能であるため、複数のクランプ機構４のグリップ部材３０は穴Ｗａ製作誤差に起因する誤差を吸収してワークＷの複数の穴Ｗａの内周面に確実に係合する。

この状態で、アンクランプ用油室５６の油圧をドレン圧まで低下させると、ピストン部材５２には下方向きの大きな油圧力が作用し、グリップ部材３０とクランプロッド４０とは相対移動不能であるため、ピストン部材５２とグリップ部材３０とクランプロッド４０と環状受圧部材５７は一体的に下方へ微小距離（例えば、0.5 〜1.0 ｍｍ）だけ駆動され、ワークＷが固定面２ａに密着状態して下方へ強く引付けられたクランプ状態になって停止する。

以上説明したクランプ装置１によれば次の作用効果を奏する。
複数のクランプ機構４により、ワークＷを固定面２ａに固定することができ、複数のマグネットユニット３により、ワークＷを固定面２ａに吸着することができる。ワークＷの被固定面が粗面であって平面度が低い場合等、固定面２ａとワークＷとの密着面積が小さい場合、つまりワークＷを吸着する吸着力が低下した場合でも、複数のクランプ機構４が機能してワークＷを固定面２ａに強固に確実に固定することができる。

例えば、ワークＷに複数方向（前後方向や左右方向）から機械加工を施すような場合に、固定面２ａに固定されているワークＷに水平方向から切削力などの外力が作用した場合、複数のクランプ機構４のグリップ部材３０がワークＷの穴Ｗａに挿入されその内周面をグリップしているため、ワークＷが固定面２ａを滑る横滑りが生じることがない。こうして、ワークＷを固定面２ａにクランプするクランプ動作の信頼性を高めることができる。 しかも、非磁性体製のワークＷに対しては複数のマグネットユニット３が機能しないが、複数のクランプ機構４により非磁性体製のワークＷを固定面２ａに確実に固定することができる。

４個のクランプ機構４は、４箇所の収容領域２ｃに４個のマグネットユニット３の代わりに配設されるが、クランプ機構４自体がワークＷをクランプするクランプ機能を有するため、ワークＷを固定面２ａに強固に固定できる。しかも、ワークＷを固定面２ａに強力に引付けて固定するため、固定面２ａにワークＷを密着させて、複数のマグネットユニット３によりワークＷを固定面２ａに強力に吸着することができる。

ベース板２に複数のマグネットユニット３を複数行複数列の配列パターンで収容可能な複数の収容領域２ｃを形成し、それらの収容領域２ｃのうちの４箇所に４個のマグネットユニット３の代わりに４個のクランプ機構４を配設した。３６箇所の収容領域２ｃのうちの４箇所を利用して、３２個のマグネットユニット３の配列に悪影響を与えることなく、それら収容領域２ｃに４個のクランプ機構４を配設することができ、しかも、クランプ機構４のクランプ本体２０の上面により固定面２ａの一部を形成するため、ワークＷを固定面２ａに安定的に確実に固定することができる。

尚、ベース板２のサイズ、マグネットユニット３の数、クランプ機構４の数、マグネットユニット３及びクランプ機構４の配列等については、適宜変更可能である。

図８〜図１０に示すように、クランプ装置１Ａは、固定面２Ａａを有し且つ凹部２Ａｄが形成された磁性体製のベース板２Ａと、ベース板２Ａに組込まれた同構造の磁力発生機構である複数（例えば８個）のマグネットユニット３Ａと、同じくベース板２Ａに組込まれた１つのクランプ機構４Ａと、クランプ機構４Ａの位置を作動位置（図９参照）と退避位置（図１０参照）とに亙って切換え可能な位置切換え機構５とを備えている。

ベース板２Ａには、凹部２Ａｄの内部に複数のマグネットユニット３Ａを複数行複数列（例えば３行３列）の配列パターンで収容可能な複数（例えば９箇所）の収容領域２Ａｃが形成されている。それら収容領域２Ａｃのうちベース板２Ａの中央に位置する１箇所の収容領域２Ａｃにマグネットユニット３Ａの代わりにクランプ機構４Ａが配設され、その回りの残り８箇所の収容領域２Ａｃに８個のマグネットユニット３Ａが配設されている。尚、各マグネットユニット３Ａは、実施例１のマグネットユニット３と同様の構成であるので、マグネットユニット３と異なる構成についてのみ説明する。

クランプ機構４Ａは、クランプ本体２０Ａ、グリップ部材３０Ａ、クランプロッド４０Ａ、流体圧シリンダ５０Ａを有する。クランプ本体２０Ａは、上部本体部材２１Ａと下部本体部材２２Ａと基部本体部材２３Ａとで構成され、実施例１のクランプ本体２０の基部本体部材２３を変更したものである。この基部本体部材２３Ａは、ベース板２Ａと独立に形成され、グリップ部材３０Ａとクランプロッド４０Ａと流体圧シリンダ５０Ａとが組込まれたクランプ本体２０Ａは、ベース板２Ａに上下方向（固定面２ａと直交する方向）へ移動自在に装着されている。尚、クランプ機構４Ａのその他の構成については、実施例１のクランプ機構４と基本的に同様であるので同一符号を付して説明を省略する。

ベース板２Ａの中央部には、ベース板２Ａの凹部２Ａｄの底面から上方へ延出した外周側壁部２Ａｅがベース板２Ａと一体形成され、外周側壁部２Ａｅの内部に連通して下方へ延びベース板２Ａの下端に開放状に且つ外周側壁部２Ａｅの内周部よりも大径の大径穴２Ａｆが形成されている。基部本体部材２３Ａは、上部小径部２３Ａａと下部大径部２３Ａｂとを有し、上部小径部２３Ａａが外周側壁部２Ａｅの中央の小径穴２Ａｕに摺動自在に内嵌され、下部大径部２３Ａｂが大径穴２Ａｆに摺動自在に内嵌されている。

位置切換え機構５はクランプ本体２０Ａを上下に進退させる進退駆動機構８０を有し、その進退駆動機構８０は、クランプ本体２０Ａを下方へ退避させる流体圧シリンダ８１（本実施例では、エアシリンダ）と、クランプ本体２０Ａを上昇させて、ワークＷの穴Ｗａをクランプ可能にするバネ部材９０とで構成されている。尚、流体圧シリンダ８１は、油圧シリンダで構成してもよい。

流体圧シリンダ８１においては、基部本体部材２３Ａが嵌合する大径穴２Ａｆでもってシリンダ孔８２が形成され、下部大径部２３Ａｂでもってピストン部８３が形成され、大径穴２Ａｆ内においてピストン部８３の上側にエア作動室８４が形成されている。エア作動室８４をシールする環状シール８５，８６が、小径穴２Ａｕの内周部とピストン部８３の外周部に装着されている。

ベース板２Ａの大径穴２Ａｆの下端部に大径穴２Ａｆよりも大径の大径穴２Ａｇが形成され、大径穴２Ａｇに環状のバネ受け部材８６が内嵌されボルト８７でベース板２Ａに固定されている。圧縮コイルバネからなるバネ部材９０は、ピストン部８３とバネ受け部材８６との間に圧力状態で装着され、クランプ本体２０Ａを上方へ付勢している。こうして、クランプ機構４Ａは、流体圧シリンダ８１を駆動させないとき、クランプ本体２０Ａがバネ部材９０の付勢力で上昇し且つグリップ部材３０ＡでワークＷの穴Ｗａの内周面をグリップ可能な作動位置（図９参照）になる。クランプ機構４Ａは、流体圧シリンダ８１を駆動させたとき、バネ部材９０の付勢力に抗してクランプ本体２０Ａがエア圧の力で下降し且つグリップ部材３０Ａが固定面２Ａａよりも内側（下側）へ退避した退避位置（図１０参照）になる。クランプ機構４Ａを使用しない場合には、流体圧シリンダ８１を駆動してクランプ機構４Ａを退避位置に保持する。

尚、クランプ機構４Ａのクランプ用油室５５は、下部本体部材２２Ａ及び上部本体部材２１Ａ及び基部本体部材２３Ａに形成された油路７０Ａを介して、基部本体部材２３Ａに形成された油圧ポート７１Ａに接続され、この油圧ポート７１Ａに接続された油圧ホース７２Ａを介して油圧供給源に接続されている。クランプ機構４Ａのクランプ用油室５６は、基部本体部材２３Ａに形成された油路７５Ａを介して、基部本体部材２３Ａに形成された油圧ポート７６Ａに接続され、この油圧ポート７６Ａに接続された油圧ホース７７Ａを介して油圧供給源に接続されている。油圧ホース７２Ａ，７７Ａは、大径穴２Ａｆとバネ受け部材８６の内側の穴、基台部材Ｂに形成された孔Ｂａを通って下方へ延びるように配設されている。

このクランプ装置１Ａによれば、ワークＷに穴Ｗａが無いためクランプ機構４Ａを使用できないワークＷや、クランプ機構４Ａでクランプする必要のないワークＷをクランプする場合には、位置切換え機構５により、クランプ機構４Ａを邪魔にならないように退避位置（図１０参照）に切換えてその位置を保持する。クランプ機構４ＡでワークＷをクランプする場合には作動位置（図９参照）に切換えてワークＷの穴Ｗａの内周面をクランプする。しかも、この位置切換え機構５では、進退駆動機構８０により、クランプ本体２０Ａを進退させることで、クランプ機構４Ａを作動位置と退避位置とに亙って自動的に容易に切換えることができる。

尚、進退駆動機構８０は、クランプ本体２０Ａを流体圧の力で上昇させ且つバネ部材の付勢力で下降させる構成にしてもよい。この場合、クランプ機構４ＡがワークＷをクランプした状態では、流体圧シリンダの駆動を停止しても、クランプ機構４Ａを作動位置に保持することができ、そして、バネ部材の付勢力をワークＷを固定面２Ａａに引付ける力に寄与させることができる。尚、進退駆動機構８０は、クランプ本体２０Ａを流体圧の力で上昇させ且つ流体圧の力で下降させる構成にしてもよい。

尚、ベース板２Ａのサイズ、マグネットユニット３Ａの数、クランプ機構４Ａの数、位置切換え機構５（進退駆動機構８０）の数、マグネットユニット３Ａ及びクランプ機構４Ａの配列等については、適宜変更可能である。例えば、実施例１のようなクランプ装置１において、複数のクランプ機構４の位置を作動位置と退避位置とに亙って切換え可能に複数の位置切換え機構を設けてもよい。

図１１に示すように、クランプ装置１Ｂは、固定面２Ｂａと取付面２Ｂｂを有し且つ凹部２Ｂｄと第２の凹部２Ｂｄ１が形成された磁性体製のベース板２Ｂと、ベース板２Ｂに組込まれた同構造の磁力発生機構である複数（例えば８個）のマグネットユニット３Ｂ及び同構造の第２の磁力発生機構である複数（例えば８個）の第２のマグネットユニット３Ｂ１と、同じくベース板２Ｂに組込まれた１つのクランプ機構４Ｂとを備えている。

ベース板２Ｂは実施例２のベース板２Ａよりも上下方向の厚さを厚くしたものである。尚、凹部２Ｂｄ、複数のマグネットユニット３Ｂ、クランプ機構４Ｂについては、実施例２と同様であるので説明を省略する。但し、実施例２とは異なり、ベース板２Ｂの内部に、クランプ機構４Ｂに油圧を供給する油路７１Ｂ，７５Ｂが形成されている。

第２の凹部２Ｂｄ１はベース板２Ｂに取付面２Ｂｂ側から下方開放状に形成され、その第２の凹部２Ｂｄ１の内部に複数の第２のマグネットユニット３Ｂ１が配設されている。複数の第２のマグネットユニット３Ｂ１は、磁力により基台部材Ｂを取付面２Ｂｂに吸着するものであり、ベース板２Ｂに複数のマグネットユニット３Ｂと磁気干渉が生じないように、複数のマグネットユニット３Ｂから適当距離離隔させて組込まれ、複数のマグネットユニット３Ｂと同様の配列パターンで配置されている。尚、第２のマグネットユニット３Ｂ１はマグネットユニット３Ｂと同構造のものであるため詳細な説明は省略する。

このクランプ装置１Ｂによれば、複数の第２のマグネットユニット３Ｂ１により、基台部材Ｂをベース板２Ｂの取付面２Ｂｂに吸着して、取付面２Ｂｂを基台部材Ｂに確実に固定することができ、ベース板２Ｂを基台部材Ｂ上の任意の位置に配置することができる。

尚、複数の第２のマグネットユニット３Ｂ１を、複数のマグネットユニット３Ｂと磁気干渉が生じないようにベース板２Ｂに組込むために、ベース板２Ｂの上部（複数のマグネットユニット３Ｂ）とベース板２Ｂの下部（複数の第２のマグネットユニット３Ｂ１）とを仕切る非磁性体（例えば、ＳＵＳ３０４）製の非磁性体シートを設けてもよい。この場合、ベース板２Ｂを上下に分割し、これらを非磁性体シートを介して固定してもよい。こうすれば、ベース板２Ｂの上下方向の厚さを小さくするこが可能になる。

尚、ベース板２Ｂの取付面２Ｂｂ側部分にクランプ機構４Ｂと同様のクランプ機構を装備し、そのグリップ部材を基台部材Ｂの穴に挿入後拡径された状態でその穴の内周面をグリップ可能にしてもよい。或いは、ベース板２Ｂの下部と基台部材Ｂとに亙って複数の位置規制ピンを設けてもよい。

尚、ベース板２Ｂのサイズ、マグネットユニット３Ｂの数、クランプ機構４Ｂの数、マグネットユニット３Ｂ及びクランプ機構４Ｂの配列、第２のマグネットユニット３Ｂ１の数、第２のマグネットユニット３Ｂ１の配列等については、適宜変更可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、前記開示事項以外の種々の変更を付加して実施可能である。例えば、マグネットユニット３〜３Ｂの代わりに種々の構成の磁力発生機構を採用可能である。また、クランプ機構４〜４Ｂの代わりに種々の構成のクランプ機構を採用可能である。また、本発明はワーク以外の種々のクランプ対象物をクランプする装置にも適用可能であり、例えば、射出成形機に採用し、金型をプラテンに固定する装置として適用することもできる。

Ｂ 基台部材
Ｗ クランプ対象物（ワーク）
Ｗａ 穴
１，１Ａ，１Ｂ クランプ装置
２，２Ａ，２Ｂ ベース板
２ａ，２Ａａ，２Ｂａ 固定面
２Ｂｂ 取付面
２ｃ，２Ａｃ 収容領域
３，３Ａ，３Ｂ マグネットユニット
３Ｂ１ 第２のマグネットユニット
４，４Ａ，４Ｂ クランプ機構
５ 位置切換え機構
２０，２０Ａ クランプ本体
３０，３０Ａ グリップ部材
４０，４０Ａ クランプロッド
４１ テーパ部
５０，５０Ａ 流体圧シリンダ
８０ 進退駆動機構

Claims (6)

1. クランプ対象物を固定する固定面を有するベース板を備えたクランプ装置において、
   前記ベース板に組込まれ磁力によりクランプ対象物を前記固定面に吸着する複数の磁力発生機構と、
   前記ベース板に組込まれたクランプ機構であって、前記固定面よりも外側へ固定面と直交する方向へ突出してクランプ対象物の穴に挿入後拡径された状態で前記穴の内周面をグリップ可能なグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ部を有するクランプロッドと、これらグリップ部材とクランプロッドとを軸心方向へ進退駆動可能な流体圧シリンダとを有するクランプ機構と、
   を備えたことを特徴とするクランプ装置。
2. 前記ベース板に複数の磁力発生機構を複数行複数列の配列パターンで収容可能な複数の収容領域が形成され、
   前記クランプ機構は、前記複数の収容領域のうちの少なくとも１つに磁力発生機構の代わりに配設され、且つクランプロッドが挿通するクランプ本体の外表面が前記固定面の一部を形成することを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記グリップ部材が前記穴に挿入されその内周面をグリップ可能な作動位置と前記固定面よりも内側へ退避した退避位置とに亙ってクランプ機構の位置を切換え可能な位置切換え手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクランプ装置。
4. 前記クランプ機構は、グリップ部材とクランプロッドと流体圧シリンダとが組込まれ且つベース板に前記固定面と直交する方向へ移動自在に装着されたクランプ本体を備え、
   前記位置切換え手段は、クランプ本体を進退させる進退駆動機構を有することを特徴とする請求項３に記載のクランプ装置。
5. 前記ベース板は、前記固定面と反対側に所定の基台部材に固定される取付面を有し、
   前記ベース板に前記複数の磁力発生機構と磁気干渉が生じないように組込まれ磁力により前記基台部材を前記取付面に吸着する複数の第２の磁力発生機構を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のクランプ装置。
6. 前記クランプ機構を複数備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のクランプ装置。