JP2013094950A - クランプ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】クランプ状態のときT形脚部の荷重条件を緩和止し、T形脚部の小型化を図ることができるクランプ装置を提供する。
【解決手段】基盤6のT溝6bに係合するT形脚部11と基盤の上面で支持されるベース面10とを有するクランプ本体2と、このクランプ本体2の上部の1対の枢支部12にピン部材4を介して揺動自在に枢着されたレバー部材3と、クランプ本体2に装備されてレバー部材3の被駆動部を押動駆動する油圧シリンダ5とを有するクランプ装置1において、油圧シリンダ5は、レバー部材3の被駆動部を押動駆動するピストン部材19と、このピストン部材19に油圧を作用させる油圧作動室18aと、油圧作動室18aの一端を仕切って油圧作動室18aの油圧を受圧するフリーピストン20とを備え、フリーピストン20に作用する油圧力を基盤6の上面6aで支持するように構成した。
【選択図】図2

Description

本発明は、レバー部材を流体圧シリンダにより揺動駆動する型式のクランプ装置に関し、レバー部材を流体圧シリンダでクランプ駆動する流体力の反力を基盤の上面に伝達するフリーピストンを設けたものに関する。
図7、図8に示すように、レバー部材81を油圧シリンダ82により揺動駆動する型式のクランプ装置80は、通常、基盤83のT溝83bに係合するT形脚部84と基盤83の上面83aで支持されるベース面86とを有するクランプ本体85と、このクランプ本体85の上部の1対の枢支部87にピン部材88を介して揺動自在に枢着されたレバー部材81と、クランプ本体85に装備されてレバー部材81の被駆動部89を上方へ押動駆動する単動型の油圧シリンダ82と、クランプ解除状態のときレバー部材81を復帰させる復帰機構90とを備えている。
クランプ駆動する際には油圧作動室91に油圧を供給し、ピストン部材92の上端部でレバー部材81の後端部の被駆動部89を上方へ押動駆動することにより、レバー部材81の前端部の押圧部93で金型等のクランプ対象物94を基盤83の上面83aに押圧して固定する。このとき、油圧作動室91の油圧でピストン部材92を上方へクランプ駆動する油圧力(荷重A)の反力である油圧力Dがクランプ本体85の後部を下方へ押圧するため、クランプ本体85のベース面86の後端側部分が基盤83の上面83aに強く押圧される。
一方、ピン部材88から1対の枢支部87には上方向きの荷重Bが作用するため、クランプ本体85の前側部分が上方へ移動し、クランプ本体85とT形脚部84が前方上がり傾斜状の傾斜姿勢になって、T形脚部84の前端部分がT溝83bの広幅溝部の上端の壁面を集中荷重Eで強力に押圧することになる。そのため、T形脚部84の下端の広幅部の厚さと幅を大きくしなければ、クラックが発生したりして耐久性を確保できないという問題があった。
特許文献1には、上記の課題に対する対策を講じたクランプ装置が開示されている。
このクランプ装置においては、油圧シリンダとこの油圧シリンダを組み込んだクランプ本体部分をクランプ本体から分割した分割構造体にし、この分割構造体をクランプ本体に対して微小距離だけ上下方向へ相対移動可能に1対のピン部材を介して連結し、油圧シリンダでクランプ駆動する際の油圧力の反力をクランプ本体に作用させずに、クランプ装置を設置する基盤の上面に作用させるように構成してある。
実公平2−28000号公報
図7,図8に示すクランプ装置では、クランプ状態のときT形脚部の前端近傍部位に集中荷重が作用するため、T形脚部の荷重条件が厳しく、T形脚部の小型化を図ることが困難である。
特許文献1のクランプ装置では、クランプ本体を2部材で構成し、1対のピン部材を介して分割構造体をクランプ本体に昇降可能に連結するため、全体的に構造が複雑化し、部品数が多くなり、製作費が高価になるという問題がある。
請求項1のクランプ装置は、基盤のT溝に係合するT形脚部と基盤の上面で支持されるベース面とを有するクランプ本体と、このクランプ本体の上部の1 対の枢支部にピン部材を介して揺動自在に枢着されたレバー部材と、クランプ本体に装備されてレバー部材の被駆動部を押動駆動する流体圧シリンダとを有するクランプ装置において、前記流体圧シリンダは、レバー部材の被駆動部を押動駆動するピストン部材と、このピストン部材に流体圧を作用させる流体圧室と、この流体圧室の一端を仕切って流体圧室の流体圧を受圧するフリーピストンとを備え、前記フリーピストンに作用する流体力を前記基盤の上面で支持するように構成したことを特徴としている。
請求項2のクランプ装置は、請求項1の発明において、前記流体圧シリンダは、クランプ本体に形成されたシリンダ孔であって、前記T形脚部の上端部まで凹設されてベース面に部分的に開口するシリンダ孔を有し、前記ピストン部材は前記シリンダ孔に装着されたピストン部を有し、前記フリーピストンは、前記シリンダ孔のうちの前記ピストン部よりも奥方の部分に移動自在に装着され且つ基盤の上面に当接可能に配設され、前記流体圧室は、前記シリンダ孔において前記ピストン部とフリーピストンの間に形成されたことを特徴としている。
請求項3のクランプ装置は、請求項1又は2の発明において、前記流体圧シリンダは単動型の流体圧シリンダであり、前記流体圧シリンダの流体圧が解除されたとき、前記レバー部材を復帰駆動するレバー部材用復帰機構を設けたことを特徴としている。
請求項4のクランプ装置は、請求項1又は2の発明において、前記流体圧シリンダは単動型の流体圧シリンダであり、前記流体圧シリンダの流体圧が解除されたとき、前記ピストン部材をフリーピストンに接近する方向へ復帰駆動するピストン部材用復帰機構を設け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。
請求項5のクランプ装置は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、前記フリーピストンをピストン部材の方へ付勢するスプリングを、フリーピストンと前記T形脚部の上端部の間に設けたことを特徴としている。
請求項1の発明によれば、レバー部材の被駆動部を押動駆動する流体圧シリンダは、レバー部材の被駆動部を押動駆動するピストン部材と、このピストン部材に流体圧を作用させる流体圧室と、この流体圧室の一端を仕切って流体圧室の流体圧を受圧するフリーピストンとを備え、前記フリーピストンに作用する流体力を基盤の上面で支持するように構成したため、レバー部材をクランプ駆動する流体力の反力をフリーピストンを介して基盤の上面で支持するため、前記流体力の反力でクランプ本体が下方へ押圧されることがなくなる。
クランプ本体にはピン部材から1対の枢支部に作用する上方向きの力だけ作用し、クランプ本体のT形脚部がその全長に亙ってT溝の広幅溝部の上端の壁面を分布荷重で押圧するようになるため、T形脚部の前部に集中荷重が作用せず、T形脚部の小型化を図ることができる。そのため、クランプ装置の製作費を低減することができ、小型のT溝にもクランプ装置1を装着可能になるのでクランプ装置の汎用性も向上する。
しかも、シリンダ孔の深さをベース面に達するまで大きくし、シリンダ孔の奥方部位に流体圧室の一端を仕切るフリーピストンを組み込む構成であるので、構造が簡単で、部品数も少なく、安価に実施可能である。
請求項2の発明によれば、クランプ本体に形成されたシリンダ孔が、T形脚部の上端部まで凹設されてクランプ本体のベース面に部分的に開口し、このシリンダ孔の奥方部分にフリーピストンを移動自在に装着され、ピストン部とフリーピストンの間に流体圧室を形成するため、フリーピストンに作用する流体力を基盤の上面で確実に支持することができる。
請求項3の発明によれば、前記流体圧シリンダは単動型の流体圧シリンダであり、この流体圧シリンダの流体圧が解除されたとき、レバー部材を復帰駆動するレバー部材用復帰機構を設けたため、クランプ解除した時レバー部材を確実に復帰させることができる。
請求項4の発明によれば、前記流体圧シリンダは単動型の流体圧シリンダであり、この流体圧シリンダの流体圧が解除されたとき、前記ピストン部材をフリーピストンに接近する方向へ復帰駆動するピストン部材用復帰機構を設けたため、クランプ解除した時ピストン部材を確実に復帰させることができる。
請求項5の発明によれば、前記フリーピストンをピストン部材の方へ付勢するスプリングを、フリーピストンと前記T形脚部の上端部の間に設けたため、流体圧室の油圧を解除し、クランプ本体をT溝に沿って移動させるとき、フリーピストンが基盤の上面から離隔した状態を保持し、フリーピストンの摩耗等を防止することができる。
本発明の実施例1のクランプ装置(アンクランプ状態)の縦断面図である。 前記クランプ装置(クランプ状態)の縦断面図である。 前記クランプ装置(アンクランプ状態)を後方から視た後面図である。 前記クランプ装置を斜め下方から視た斜視図である。 実施例2のクランプ装置(アンクランプ状態)の縦断面図である。 図5のクランプ装置(クランプ状態)の縦断面図である。 従来技術に係るクランプ装置(アンクランプ状態)の縦断面図である。 図7のクランプ装置(クランプ状態)の縦断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
本実施例に係るクランプ装置は、金型やワークなどのクランプ対象物を基盤(ベース部材、テーブル、ボルスタ)の上面に固定するための油圧式クランプ装置である。本実施例において「油圧」は、圧縮状態の油を意味する。
図1〜図4に示すように、クランプ装置1は、クランプ本体2と、クランプ本体2に揺動自在に枢着されたレバー部材3と、ピン部材4と、レバー部材3の被駆動部16を押動駆動する油圧シリンダ5(流体圧シリンダ)とを備えている。なお、本実施例では、矢印Fの方向を前方、矢印Rの方向を後方として説明する。
鋼製のクランプ本体2は、基盤6の上面6aで支持されるベース面10と、クランプ本体2にベース面10よりも下側へ突出するように一体的に形成され且つ基盤6のT溝6bに係合するT形脚部11と、クランプ本体2の上部に形成されピン部材4を枢支する左右1対の枢支部12とを備えている。左右1対の枢支部12は、クランプ本体2の前部の左側部位と右側部位とに上方へ突出するように一体形成されている。枢支部12には、左右方向向きの水平なピン枢支穴13が形成されている。
前記T形脚部11は、縦断面が正面視にて逆T形であり、クランプ本体2の幅方向中央部に全長に亙って形成され、基盤6のT溝6bに係合した状態でT溝6b内を移動可能である。前記ベース面10は、T形脚部11の上端部の左右両側に位置する水平面に形成されている。前記レバー部材3は、前後に細長い鋼製の部材であり、レバー部材3の前端部の下端にクランプ対象物14を押圧する押圧部15が形成され、レバー部材3の後端部の下端に油圧シリンダ5で上方へクランプ駆動される被駆動部16が形成され、レバー部材3の長さ方向中央部のやや後部には、左右方向向きの水平なピン穴17が形成され、このピン穴17と1対の枢支部12のピン枢支穴13とにピン部材4を挿通させることにより、レバー部材3がピン部材4により揺動自在に枢着されている。
前記油圧シリンダ5は、単動型の油圧シリンダであり、クランプ本体2の後部に縦向きに配設されている。この油圧シリンダ5は、クランプ本体2の後部に形成されたシリンダ孔18と、レバー部材3の被駆動部16を押動駆動するピストン部材19と、このピストン部材19に油圧を作用させる油圧作動室18a(流体圧室)と、この油圧作動室18aの一端(下端)を仕切って油圧作動室18aの油圧を受圧するフリーピストン20とを備えている。
前記ピストン部材19は下端部分にシリンダ孔18に摺動自在に装着されたピストン部19aを有し、ピストン部19aの外周部には油密にシールするシール部材19bが装着されている。クランプ本体2には、ピストン部材19を挿通させた挿通孔21aを有し且つピストン部材19を案内する環状案内部材21が複数のボルト21bで固定されている。尚、挿通孔21aはシリンダ孔18よりも少し小径に形成されている。環状案内部材21はクランプ本体2の一部を構成するものである。
前記シリンダ孔18は、クランプ本体2の上端からT形脚部11の上端部まで凹設されてベース面10に部分的に開口している。フリーピストン20は、シリンダ孔18のうちのピストン部19aよりも奥方の部分に移動自在に装着され、基盤6の上面6aに当接可能に配設されている。フリーピストン20の外周部には油密にシールするシール部材20aが装着されている。
油圧作動室18aは、シリンダ孔18においてピストン部19aとフリーピストン20の間に形成され、フリーピストン20は油圧作動室18aの一端を仕切って油圧作動室18aの油圧を受圧可能に構成されている。油圧作動室18aは、図示外の油圧供給路を介して油圧供給源に接続され、油圧作動室18aに油圧を供給したり、油圧を抜いたりすることができるように構成されている。レバー部材3をクランプ駆動する際に、油圧作動室18a内の油圧によりフリーピストン20に作用する油圧力を基盤6の上面6aで支持するように構成してある。
前記フリーピストン20をピストン部材19の方へ付勢する圧縮スプリング22が、フリーピストン20とT形脚部11の上端部の間に設けられている。即ち、フリーピストン20の下部の中央部には、下端開放状の円形凹部23が形成され、T形脚部11の上端部にも凹部24が形成され、圧縮スプリング22の上半部が円形凹部23に収容され、圧縮スプリング22の下端部分が凹部24に受容されている。
クランプ解除時に、油圧シリンダ5の油圧作動室18aの油圧を抜いたときに、レバー部材3を原位置に復帰駆動するレバー部材用復帰機構25が設けられている。
このレバー部材用復帰機構25は、油圧シリンダ5の前側においてクランプ本体2に鉛直に形成された円筒孔26と、レバー部材3におけるピン穴17の後側近傍部位に下方開放状に形成された凹部27と、ボルト部材28と、圧縮スプリング29とを備えている。
円筒孔26の上端を塞ぐ壁部にはロッド孔30が形成され、円筒孔26に圧縮スプリング29が収容され、ボルト部材28は圧縮スプリング29を挿通してロッド孔30から上方へ延び、ボルト部材28の上端部分には筒部材31が螺合されている。
この筒部材31に貫通した水平な支持ロッド32の左右両端部分は、凹部27の両側にあるレバー部材3の壁部で回動自在に支持され、圧縮スプリング29の下端は、リング部材33を介してボルト部材28の下端の頭部28aで支持され、レバー部材3はボルト部材28と圧縮スプリング29とで下方(復帰方向)へ弾性付勢されている。
以上説明したクランプ装置1の作用、効果について説明する。
図1に示すように、油圧作動室18aの油圧を抜いた(解除した)状態においては、レバー部材用復帰機構25によってレバー部材3が最大限復帰揺動した状態になり、被駆動部16が環状案内部材21の上端で受け止められ、ピストン部材19は最大限下降し、フリーピストン20は圧縮スプリング22の付勢力で最大限浮上し、フリーピストン20の下面は基盤6の上面6aに接触しない状態になる。そのため、クランプ装置1を水平移動させる際に、フリーピストン20が基盤6の上面6aに接触しない。そのため、フリーピストン20と基盤6の上面6aとの接触による摩耗が確実に防止される。
図2に示すように、クランプ装置1でクランプ対象物14を基盤6の上面6aに固定(クランプ)する場合、油圧作動室18aに油圧を供給すると、油圧作動室18a内の油圧がピストン部材19を上方へ駆動してレバー部材3の被駆動部16を上方へ押動駆動する。
このとき、油圧作動室18の油圧がフリーピストン20に作用して、フリーピストン20が圧縮スプリング22の付勢力に抗して下方へ移動し、フリーピストン20の下面が基盤6の上面6aに当接した状態になる。つまり、クランプ駆動する油圧力の反力をフリーピストン20を介して基盤6の上面6aで支持する状態になる。そして、ピストン部材19によりレバー部材3を上方へ駆動する荷重Aは、ピン部材4を介して1対の枢支部12に伝達され、1対の枢支部12に上方向きの荷重Bが作用する。
この上方向きの荷重Bにより、クランプ本体2の全体が水平姿勢を維持したまま上方へ押動駆動され、T形脚部11が全長に亙ってT溝6bの広幅溝部の上端の壁面6cに当接する。そのため、T形脚部11の全体からT溝6bの上記の壁面6cに対してほぼ均等な分布荷重Cが作用する。
それ故、T形脚部11の荷重条件が著しく緩和されるから、T形脚部11やT溝6bの耐久性が向上すると共に、T形脚部11の小型化が可能になる。そのため、クランプ装置1の製作費を低減することができ、小型のT溝6bにもクランプ装置1を装着可能になるのでクランプ装置1の汎用性も向上する。
次に、実施例2のクランプ装置1Aについて図5、図6に基づいて説明する。
但し、前記クランプ装置1と同様の部材に同一符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。
図5、図6に示すように、このクランプ装置1Aにおいては、油圧シリンダ5Aは単動型の油圧シリンダである。この油圧シリンダ5Aは、レバー部材3の被駆動部16を押動駆動するピストン部材19Aと、このピストン部材19Aに油圧を作用させる油圧作動室40と、この油圧作動室40の一端を仕切って油圧作動室40の油圧を受圧するフリーピストン20Aとを備え、フリーピストン20Aに作用する油圧力を基盤6の上面6aで支持するように構成してある。
フリーピストン20Aの上端部には鍔部41が形成されている。環状案内部材42はクランプ本体2の一部を構成するもので、複数のボルト22によりクランプ本体2に固定されている。環状案内部材42は下方へ延びる筒状部43を有する。シリンダ孔44は、クランプ本体2に形成された下部シリンダ孔44a及びこの下部シリンダ孔44aよりも大径の中段部シリンダ孔44bと、筒状部43に形成され且つ下部シリンダ孔44aよりも大径で中段部シリンダ孔44bよりも小径の上部シリンダ孔44cと、筒状部43に形成され且つ上部シリンダ孔44cよりもやや小径のガイド用シリンダ孔44dとで構成されている。
フリーピストン20Aの鍔部41以外のピストン部45が下部シリンダ孔44aに摺動自在に装着され、フリーピストン20Aの鍔部41が中段部シリンダ孔44bに摺動自在に装着され、ピストン部材19Aの下端の鍔部46が上部シリンダ孔44cに摺動自在に装着され、ピストン部材19Aのラム本体部47がガイド用シリンダ孔44dに摺動自在に装着されている。
フリーピストン20Aのピストン部45の外周部には油密にシールするシール部材48が装着され、ガイド用シリンダ孔44dの内周部には油密にシールするシール部材49が装着されている。油圧作動室40は、シリンダ孔44においてピストン部材19Aとフリーピストン20Aの間に形成されている。
前記油圧シリンダ5Aの油圧が解除されたとき、ピストン部材19Aをフリーピストン20Aに接近する方向へ復帰駆動するピストン部材用復帰機構50が設けられている。
次に、このピストン部材用復帰機構50について説明する。
ピストン部材19Aには下端開放状の収容穴51が形成されている。この収容穴51と油圧作動室40の内部に上端に鍔部52aを有する柱状部材52が設けられ、柱状部材52の下部にはボルト穴53が形成され、フリーピストン20Aの上端部中央には円形凹部54が形成されている。
柱状部材52の下端部が円形凹部54に嵌合され、フリーピストン20Aのボルト穴55に下方から挿通させたボルト56をボルト穴53に螺合することにより、柱状部材52がフリーピストン20Aに固定され、収容穴51内において柱状部材52には圧縮スプリング57が外装され、この圧縮スプリング57の上端が鍔部52aで受け止められ、圧縮スプリング57の下端がリング部材58とストップリング59を介してピストン部材19Aで受け止められている。尚、収容穴51は油圧作動室40の一部を構成している。ピストン部材用復帰機構50により、ピストン部材19Aがフリーピストン20Aの方へ弾性付勢されている。
次に、このクランプ装置1Aの作用、効果について説明する。
図5に示す油圧作動室40の油圧を抜いたアンクランプ状態においては、実施例1のクランプ装置1と同様に、レバー部材3が最大限復帰揺動し、ピストン部材19Aが最大限下降し、フリーピストン20Aが最大限上昇した状態になり、フリーピストン20Aはその下面が基盤6の上面6aよりも高く浮上した状態を維持する。そして、ピストン部材19Aの下端がフリーピストン20Aの上端に当接すると共に、柱状部材52の上端が収容穴51の上端の壁面に当接している。
次に、図6に示すように、レバー部材3をクランプ駆動するため油圧作動室40に油圧を供給すると、ピストン部材19Aは上油圧作動室40の油圧を受圧して上昇し、レバー部材3の被駆動部16を上方へ押動させ、フリーピストン20Aは油圧作動室40の油圧を受圧して下降し、基盤6の上面6aに当接して支持される。
それ故、実施例1のクランプ装置1と同様に、クランプ本体2が水平姿勢を維持したまま上昇し、T形脚部11が全長に亙ってT溝6bの広幅溝部の上端の壁面6cに当接する。そのため、T形脚部11の全体からT溝6bの上記の壁面6cに対してほぼ均等な分布荷重が作用する。その他、実施例1と同様の作用、効果を奏する。
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
(1)クランプ装置1,1Aでは単動型の油圧シリンダ5,5Aを採用したが、複動型油圧シリンダを採用してもよい。
(2)実施例1,2のクランプ装置1,1Aは一例に過ぎず、レバー部材を流体圧シリンダにより揺動駆動する形式の種々のクランプ装置に本発明を適用することができる。
(3)実施例1,2のクランプ装置1,1Aでは、流体圧シリンダとして油圧シリンダを採用した場合を例として説明したが、油圧シリンダの代わりにエアシリンダを採用したクランプ装置にも本発明を同様に適用することができる。
(4)当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施することができ、本発明はそのような変更形態をも含むものである。
本発明は、金型やワークパレットやワークなどの種々のクランプ対象物を固定するクランプ装置に適用することができ、産業上有用なもである。
1,1A クランプ装置
2 クランプ本体
3 レバー部材
4 ピン部材
5,5A 油圧シリンダ
10 ベース面
11 T形脚部
12 枢支部
16 被駆動部
19,19Aピストン部材
20,20A フリーピストン
18a,40 油圧作動室
18,44 シリンダ孔
19a ピストン部
22 圧縮スプリング
25 レバー部材用復帰機構
50 ピストン部材用復帰機構

Claims (5)

  1. 基盤のT溝に係合するT形脚部と基盤の上面で支持されるベース面とを有するクランプ本体と、このクランプ本体の上部の1 対の枢支部にピン部材を介して揺動自在に枢着されたレバー部材と、クランプ本体に装備されてレバー部材の被駆動部を押動駆動する流体圧シリンダとを有するクランプ装置において、
    前記流体圧シリンダは、レバー部材の被駆動部を押動駆動するピストン部材と、このピストン部材に流体圧を作用させる流体圧室と、この流体圧室の一端を仕切って流体圧室の流体圧を受圧するフリーピストンとを備え、
    前記フリーピストンに作用する流体力を前記基盤の上面で支持するように構成したことを特徴とするクランプ装置。
  2. 前記流体圧シリンダは、クランプ本体に形成されたシリンダ孔であって、前記T形脚部の上端部まで凹設されてベース面に部分的に開口するシリンダ孔を有し、
    前記ピストン部材は前記シリンダ孔に装着されたピストン部を有し、
    前記フリーピストンは、前記シリンダ孔のうちの前記ピストン部よりも奥方の部分に移動自在に装着され且つ基盤の上面に当接可能に配設され、
    前記流体圧室は、前記シリンダ孔において前記ピストン部とフリーピストンの間に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のクランプ装置。
  3. 前記流体圧シリンダは単動型の流体圧シリンダであり、
    前記流体圧シリンダの流体圧が解除されたとき、前記レバー部材を復帰駆動するレバー部材用復帰機構を設け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. 前記流体圧シリンダは単動型の流体圧シリンダであり、
    前記流体圧シリンダの流体圧が解除されたとき、前記ピストン部材をフリーピストンに接近する方向へ復帰駆動するピストン部材用復帰機構を設け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。
  5. 前記フリーピストンをピストン部材の方へ付勢するスプリングを、フリーピストンと前記T形脚部の上端部の間に設けたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のクランプ装置。
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