JP2019093475A

JP2019093475A - クランプ装置

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Publication number: JP2019093475A
Application number: JP2017224706A
Authority: JP
Inventors: 加藤　賢二; Kenji Kato; 賢二加藤; 英典渡邊; Hidenori Watanabe
Original assignee: Daido Machinery Ltd
Current assignee: Daido Machinery Ltd
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-22
Also published as: JP6869874B2

Abstract

【課題】管材を適正に固定化保持し得るクランプ装置を提供する。【解決手段】進退移動手段によって管材１３に対して近接・離間移動する保持部材２７に、管材１３の延在方向に沿う軸を中心として揺動可能にホルダ３０が支持される。ホルダ３０に、Ｖ字形状の対向面４８ａが形成されたチャック３１が配設される。保持部材２７に対してホルダ３０は、該ホルダ３０の弧状面３０ａが、該保持部材２７の受け面３８ａに摺動可能に支持される。ホルダ３０は、弧状面３０ａが、予圧縮された弾性部材４０によって受け面３８ａに向けて付勢される。そして、保持部材２７を管材１３に近接移動して該管材１３の外周面にチャック３１の対向面４８ａが当接した際に、該チャック３１の対向面４８ａが管材１３の外周面に倣うように、ホルダ３０が弾性部材４０の付勢力を受けた状態で揺動する。【選択図】図６

Description

本発明は、鋼管等の管材を固定化保持するクランプ装置に関するものである。

例えば、鋼管等の管材の端面加工機であるパイプフェーサでは、回転刃具の回転軸の軸心と平行な方向から給材された円筒状の管材を、該回転刃具の正面でかつ管材の給材ラインに配設したクランプ装置で径方向および軸方向へのスライド移動と周方向への回動を不能に保持し、この状態において該管材に所定の端面加工を施すようになっている。前記クランプ装置として、特許文献１には、管材の給材ラインを挟んで互いに近接・離間が可能に配設した一対のクランプピースを、該給材ラインを挟む上下および左右に夫々配設した装置が提案されている。また、各クランプピースの対向面には、Ｖ字形の凹部が形成されている。そして、当該クランプ装置では、４つのクランプピースを管材の半径外方向から互いに近接させて、各クランプピースの凹部が管材の外周面に当接することで、当該管材は、径方向および軸方向へのスライド移動と周方向への回動が規制された状態で固定化保持されるようになっている。

特開平７−１６４２３７号公報

対向面にＶ字形の凹部が形成されたクランプピースでは、該クランプピースの対向面が管材の外周面に２点で当接することで適正な固定化保持がなされる。しかしながら、前記パイプフェーサで加工される管材は、曲りや歪み等によって真円でない場合が多く、各クランプピースの夫々が管材に２点で当接せずに、１点のみで当接する場合があり、クランプ装置での管材の保持力が不十分となって、該管材の加工面にビビリ等の加工不良が発生する問題があった。

また、前記パイプフェーサでは、外径(直径)が異なる複数種類の管材を加工対象とすることから、オーダ変更等により外径の異なる管材を加工する際には、周方向に隣り合うクランプピースが相互に干渉することなく変更後の管材を適正に固定化保持し得るサイズのクランプピースに交換する必要がある。しかしながら、従来のクランプ装置では、クランプピースの交換作業に際しては複数のボルトの着脱作業が必要となって時間が掛かっていたため、オーダ変更に伴う段取り替え中の加工停止に伴う稼働率の低下が問題となっている。

すなわち本発明は、前記従来の技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、管材を適正に固定化保持し得るクランプ装置を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係るクランプ装置は、
管材を、固定解除可能に固定化保持するクランプ装置であって、
前記管材が挿通されるベース部材と、
前記ベース部材に挿通された管材の周囲に位置するように該ベース部材に周方向に所定間隔で配置されると共に、径方向に移動自在に支持された保持部材と、
前記保持部材を径方向に移動させる移動手段と、
前記保持部材に、前記管材の延在方向に沿う軸を中心として揺動可能に支持されたホルダと、
前記ホルダに着脱自在に配設され、前記管材の外周面に対向する対向面がＶ字形に形成されたチャックとを備え、
前記保持部材に対して前記ホルダは、該ホルダに形成されて前記管材の延在方向に沿う軸を中心とする弧状面が、該保持部材において前記弧状面に対応する弧状に形成された受け面に摺動可能に支持されると共に、該ホルダの弧状面が保持部材の受け面に、予圧縮された弾性部材によって付勢されるよう構成され、
前記各保持部材を前記管材に近接移動して該管材の外周面に前記チャックの対向面が当接した際に、該チャックの対向面が管材の外周面に倣うように、前記ホルダが前記弾性部材の付勢力を受けた状態で揺動するよう構成されたことを要旨とする。

請求項１に係る発明によれば、チャックを揺動可能に構成したので、曲りや歪み等によって真円でない管材であっても、該管材の外形形状に倣うようにチャックが揺動するので、管材を適正に固定化保持することができる。また、保持部材に対してホルダは、予圧縮された弾性部材によって弧状面が受け面に常に付勢されているので、チャックがぐらつくことなく管材を適正に固定化保持し得る。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項２の発明に係るクランプ装置は、
管材を、固定解除可能に固定化保持するクランプ装置であって、
前記管材が挿通されるベース部材と、
前記ベース部材に挿通された管材を挟んで径方向に対向すると共に相互に近接・離間移動自在に前記ベース部材に支持された一対の保持部材を備え、周方向に離間する２つの保持部材組と、
前記保持部材組の各保持部材を径方向に移動させる移動手段と、
前記保持部材に支持されたホルダと、
前記ホルダに着脱自在に配設され、前記管材の外周面に対向する対向面がＶ字形に形成されたチャックとを備え、
前記２つの保持部材組の夫々は、前記一対の保持部材の一方に配設したホルダのチャックが管材の下側に当接すると共に、該一対の保持部材の他方に配設したホルダのチャックが管材の上側に当接するように配置され、
前記保持部材組における少なくとも前記管材の上側に当接する他方のチャックが配設された他方のホルダは、対応する他方の保持部材に対して前記管材の延在方向に沿う軸を中心として揺動可能に支持され、
前記他方の保持部材に対して前記他方のホルダは、該他方のホルダに形成されて前記管材の延在方向に沿う軸を中心とする弧状面が、該他方の保持部材において前記弧状面に対応する弧状に形成された受け面に摺動可能に支持されると共に、該他方のホルダの弧状面が他方の保持部材の受け面に、予圧縮された弾性部材によって付勢されるよう構成され、
前記他方の保持部材を前記管材に近接移動して該管材の外周面に前記他方のチャックの対向面が当接した際に、該他方のチャックの対向面が管材の外周面に倣うように、前記他方のホルダが前記弾性部材の付勢力を受けた状態で揺動するよう構成されたことを要旨とする。

請求項２に係る発明によれば、対向する一対のチャックにおける少なくとも管材の上側に当接するチャックを揺動可能に構成したので、曲りや歪み等によって真円でない管材であっても、該管材の外形形状に倣うようにチャックが揺動するので、管材を適正に固定化保持することができる。また、保持部材に対して揺動可能に支持されたホルダは、予圧縮された弾性部材によって弧状面が受け面に常に付勢されているので、チャックがぐらつくことなく管材を適正に固定化保持し得る。

請求項３に係る発明では、
前記弾性部材は、前記保持部材に対する前記ホルダの揺動方向の両側に配設され、該弾性部材は、前記弧状面を前記受け面に向けて付勢する方向および前記ホルダを基準位置に向けて付勢する方向に予圧縮されていることを要旨とする。
この構成によれば、基準位置から揺動したホルダに、弾性部材によって基準位置に向けた付勢力が作用しているので、チャックがぐらつくことなく管材を適正に固定化保持し得る。また、チャックを管材から離間した場合は、弾性部材の付勢力によってホルダは基準位置に戻るので、次の管材の固定化保持に際して該管材にチャックを適正に当接させることができる。

請求項４に係る発明では、
前記ホルダに設けられた係合部と、
前記チャックに設けられ、前記ホルダの係合部に係合して該チャックを該ホルダに位置決めする被係合部と、
前記ホルダに設けられて非ロック位置とロック位置とに変位可能なロック部材とを備え、
前記ロック部材の非ロック位置では、前記係合部に対する前記被係合部の係合および係合解除を許容し、該ロック部材のロック位置では、前記係合部に係合した前記被係合部の係合解除を規制するよう構成したことを要旨とする。
この構成によれば、ロック部材を非ロック位置とロック位置との間で変位するだけで、ホルダに対するチャックの着脱交換を行い得るので、作業が容易で交換に要する時間を短縮し得る。

請求項５に係る発明では、
前記ロック部材にボールプランジャが設けられると共に、該ボールプランジャが係脱可能な溝が前記チャックに設けられ、
前記ロック部材を前記ロック位置に変位した状態で、前記チャックの溝に前記ボールプランジャが係合して該ロック部材の変位が規制されるよう構成したことを要旨とする。
この構成によれば、ロック位置に変位したロック部材が非ロック位置に変位するのは規制されるので、ホルダからチャックが不用意に脱落するのを防止することができる。

本発明に係るクランプ装置によれば、管材を適正に固定化保持することができる。

実施例に係るクランプ装置を備えるパイプフェーサの概略構成図である。実施例に係るクランプ装置の正面図である。実施例に係るクランプ機構のホルダにチャックを装着した状態を示す要部正面図である。実施例に係るクランプ機構のホルダにチャックを装着した状態を示す要部側面図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。図４のＢ−Ｂ線断面図である。実施例のチャックを示す正面図である。実施例のチャックを示す側面図である。

次に、本発明に係るクランプ装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。実施例では、クランプ装置を、鋼管等の管材の端面加工機であるパイプフェーサにおける管材を固定化保持するための装置として用いた場合で説明する。なお、実施例の説明において「軸方向、延在方向」および「径方向」とは、特に断りのない限り、クランプ装置により管材をクランプする状態での管材との関係で指称する。

本実施例のクランプ装置の説明に先立ち、図１を基にして、実施例のパイプフェーサの構成につき要約説明する。なお説明の便宜上、図１における右側をパイプフェーサの前、左側をパイプフェーサの後とする。このパイプフェーサ１０は、基本的な主要構成として、基台１１に設けた第１設置台１２に、径方向の断面が円形の管材１３の端面加工を施す加工ユニット１４が配設されると共に、該第１設置台１２から後方に離間して基台１１に設けられた第２設置台１５に、本実施例に係るクランプ装置１６が設置されている。加工ユニット１４は、主軸(図示せず)を回転自在に支持する主軸台１７を備え、該主軸台１７は、第１設置台１２において前後方向に延在するように敷設されたレール１８上を摺動可能に配設されている。前記主軸台１７は、第１設置台１２に配設したサーボモータに直結したボールネジと適宜螺合し、該サーボモータの回転駆動下に前記レール１８に沿って前後にスライド移動するようになっている。また、主軸台１７の後方へ延出した主軸の後端部に面盤１９が一体回転可能に配設されると共に、この面盤１９に回転刃具２０が着脱交換自在に取り付けられている。そして、主軸台１７に配設した駆動モータを回転駆動することで、前記面盤１９および回転刃具２０が回転するよう構成してある。

図１に示す如く、前述の如く構成されたパイプフェーサ１０に実施される本実施例のクランプ装置１６は、管材１３の挿通を許容する挿通口(図示せず)が形成されて前記第２設置台１５に設置された支持フレーム２１と、該支持フレーム２１の前側および後側に配設されたクランプユニット２２,２３とを備える。そして、前記支持フレーム２１に挿通された管材１３を、該支持フレーム２１を挟む前後２箇所において各クランプユニット２２,２３によって固定化保持するよう構成される。

(クランプユニット２２,２３について)
前記支持フレーム２１の前後に配設される両クランプユニット２２,２３の構成は、前後方向で対称であるので、前側(加工ユニット側)の前クランプユニット２２の構成を説明し、後側の後クランプユニット２３については、前クランプユニット２２と同一部材に同じ符号を付して詳細説明は省略する。

前記前クランプユニット２２は、図２に示す如く、前記支持フレーム２１に配設されたベース部材２４と、該ベース部材２４に配設された４基のクランプ機構２５,２６とを備える。ベース部材２４は、十字形に形成された部材であって、該ベース部材２４の中央に、前記管材１３が挿通される通孔２４ａが形成されており、当該ベース部材２４は、該通孔２４ａから放射状に延在する４つの腕部２４ｂが、実施例では通孔２４ａの中心を通る鉛直線に対して４５度傾いた姿勢となるように支持フレーム２１に配設されている。そして、ベース部材２４の各腕部２４ｂにクランプ機構２５,２６が夫々配設されている。

(クランプ機構２５,２６について)
前記各クランプ機構２５,２６は、保持部材２７と、前記通孔２４ａに挿通された管材１３(クランプ装置１６の機械軸心(面盤１９の回転中心))に対して保持部材２７を直線的に近接・離間移動する進退移動手段(移動手段)２８,２９とを備える。また、保持部材２７には、ホルダ３０が配設されると共に、該ホルダ３０における管材１３を向く前端に、チャック３１が着脱交換可能に配設されている。そして、当該前クランプユニット２２では、周方向に離間する４つのチャック３１,３１,３１,３１の夫々を、管材１３の外周面に当接することで、該管材１３を固定化保持するよう構成される。実施例では、図２において、左下のクランプ機構２５のチャック３１と、右上のクランプ機構２６のチャック３１とが、通孔２４ａに挿通された管材１３を挟んで該管材１３の径方向に対向すると共に、右下のクランプ機構２５のチャック３１と、左上のクランプ機構２６のチャック３１とが、通孔２４ａに挿通された管材１３を挟んで該管材１３の径方向に対向するよう構成される。すなわち、実施例の前クランプユニット２２では、通孔２４ａの中心を通る鉛直線に対して傾斜する線上に位置する一対のクランプ機構２５,２６の一対の保持部材２７,２７を１つの保持部材組として、ベース部材２４には２つの保持部材組が周方向に離間して配置されている。そして、各保持部材組において、一対の保持部材２７,２７の一方の保持部材２７に配設したホルダ(一方のホルダ)３０のチャック(一方のチャック)３１が管材１３の下側(中心より下側)に当接すると共に、該一対の保持部材２７,２７の他方の保持部材２７に配設したホルダ(他方のホルダ)３０のチャック(他方のチャック)３１が管材１３の上側(中心より上側)に当接するよう構成される。

ここで、前記管材１３を挟んで径方向に対向する一対のクランプ機構２５,２６について区別する場合は、図２に示す如く、管材１３の下側に位置するものを第１クランプ機構２５と指称し、管材１３の上側に位置するものを第２クランプ機構２６と指称する。また、実施例では、第１クランプ機構２５が備える進退移動手段２８と、第２クランプ機構２６が備える進退移動手段２９との構成が異なるので、第１クランプ機構２５が備える進退移動手段２８を第１進退移動手段２８と指称すると共に、第２クランプ機構２６が備える進退移動手段２９を第２進退移動手段２９と指称して区別する場合がある。

図２に示す如く、前記第１クランプ機構２５の前記第１進退移動手段２８は、機械式や流体圧(油圧や圧縮空気)を用いた流体作動式のジャッキ３２と、該ジャッキ３２の作動によって進退移動する第１油圧シリンダ３３とを備え、前記腕部２４ｂに対して管材１３に近接・離間移動可能に支持された前記保持部材２７を、該第１油圧シリンダ３３の作動によって進退移動するよう構成される。また、前記第２クランプ機構２６の前記第２進退移動手段２９は、第２油圧シリンダ３４を備え、前記腕部２４ｂに対して管材１３に近接・離間移動可能に支持された前記保持部材２７を、該第２油圧シリンダ３４の作動によって進退移動するよう構成される。

前記第１油圧シリンダ３３は、前記保持部材２７(チャック３１)を、クランプ位置とアンクランプ位置との間で移動するよう設定される。また、前記ジャッキ３２は、固定化保持の対象となる管材１３の直径に応じた設定位置に、第１油圧シリンダ３３を位置決めするべく機能する。具体的に、設定位置は、該設定位置に位置決めされた第１油圧シリンダ３３によってチャック３１がクランプ位置まで移動した際に、該チャック３１によって管材１３を固定化保持可能で、かつ該第１油圧シリンダ３３によってチャック３１をアンクランプ位置まで移動した際に、該チャック３１による管材１３の固定化保持が解除される位置として設定される。すなわち、オーダ変更によって管材１３の直径が変更された場合は、該管材１３の直径に応じた設定位置まで第１油圧シリンダ３３をジャッキ３２によって移動させておき、該設定位置において第１油圧シリンダ３３を作動することで管材１３に対してチャック３１が近接・離間移動して固定化保持および固定化保持の解除がなされるよう構成されている。また、前記第２油圧シリンダ３４は、保持部材２７(チャック３１)を、クランプ位置とアンクランプ位置との間で移動するよう設定されているが、該第２油圧シリンダ３４は、クランプ位置では常にチャック３１が所定圧で管材１３に当接するよう構成されている。すなわち、第２油圧シリンダ３４は、当該クランプ装置１６で固定化保持可能な最大径の管材１３からチャック３１が離間するアンクランプ位置と、最小径の管材１３に対してチャック３１を所定圧で当接可能なクランプ位置との間で、該チャック３１を移動するよう構成される。

ここで、実施例のクランプ装置１６では、前記設定位置に移動させた２基の第１油圧シリンダ３３,３３を作動してチャック３１,３１をクランプ位置に移動した際に、管材１３の下側の２箇所にチャック３１,３１が当接して該管材１３を支持することで、クランプ装置１６の機械軸心に対して管材１３の軸心を揃えるよう構成される。

前記ジャッキ３２、第１油圧シリンダ３３、第２油圧シリンダ３４の夫々は、図示しない制御手段によって作動制御されるよう構成される。なお、制御手段には、予め固定化保持する対象となる管材１３に関する直径等の各種データが入力設定されており、該データに基づいてジャッキ３２、第１油圧シリンダ３３および第２油圧シリンダ３４を作動制御することで、管材１３に対する適正な位置にチャック３１を移動するよう構成される。

(保持部材２７に対するホルダ３０の支持構成について)
次に、前記各クランプ機構２５,２６における保持部材２７に対するホルダ３０の支持構造について説明する。

前記保持部材２７には、図６に示す如く、前記管材１３を向く側および該管材１３の延在方向(軸方向)の前後に開放して前記ホルダ３０の一部が収容される収容溝３５が形成されており、該収容溝３５の前後の開口は、保持部材２７にネジ止め固定される前固定部材３６ａおよび後固定部材３６ｂによって塞がれて(図４参照)、該収容溝３５に一部が収容されたホルダ３０の前後方向の移動を規制するよう構成される。また、前記保持部材２７には、管材１３を向く側に蓋部材３７,３７がネジ止め固定されて、該蓋部材３７,３７によって収容溝３５における管材１３を向く側の開口の一部が覆われるよう構成される。実施例では、幅方向に離間して一対の蓋部材３７,３７が保持部材２７に配設されて、両蓋部材３７,３７の間をホルダ３０の後述する本体部３９が内外方向に延在するよう構成される。また、前記収容溝３５の底側(管材１３を向く側の開口と対向する側)に、前記管材１３の延在方向に沿う軸を中心とする弧状(実施例では管材１３から離間する方向に凹となる弧状)の受け面３８ａが形成された受け部材３８が配設されている。

前記ホルダ３０は、図６に示す如く、前記保持部材２７の収容溝３５の前後長さと略同一寸法に設定された本体部３９の底面(収容溝３５の底を向く側)が、前記管材１３の延在方向に沿う軸を中心とする弧状面３０ａとして形成されている。すなわち、ホルダ３０の弧状面３０ａと、受け部材３８(保持部材２７)の受け面３８ａとは対応する弧状に形成されており、ホルダ３０は、本体部３９の底部側を前記収容溝３５に収容した状態で、前記弧状面３０ａが受け面３８ａに沿って摺動可能に支持されるよう構成される。また、本体部３９の底部側には、図６において左右両側に張り出すフランジ部３９ａ,３９ａが、該本体部３９の全長に亘って設けられている。そして、該フランジ部３９ａ,３９ａと前記蓋部材３７,３７との間に、前記弧状面３０ａを受け面３８ａに向けて付勢する方向(図６の上下方向)に予圧縮された弾性部材４０,４０が配設されており、該弾性部材４０,４０によってホルダ３０は、弧状面３０ａが受け面３８ａに常に所定圧力で当接するように付勢される。また、本体部３９を挟んで位置する一対の弾性部材４０,４０の夫々は、保持部材２７の各側壁２７ａと本体部３９との間において、本体部３９(ホルダ３０)を基準位置に向けて付勢する方向(図６の左右方向であってホルダ３０の揺動方向)に予圧縮された状態で配設されている。ここで、実施例においてホルダ３０の基準位置とは、該ホルダ３０の幅方向の中央を通る線が、保持部材２７の進退移動方向に対して傾いていない、図６に示す状態である。具体的に、基準位置のホルダ３０の幅方向の中央を通る線が、クランプ装置１６の機械軸心を通る位置が基準位置として設定される。

なお、図６に示す如く、前記ホルダ３０の本体部３９を挟んで左右に位置する前記蓋部材３７,３７と該本体部３９との間には隙間が形成されており、前記保持部材２７に対するホルダ３０の左右方向の揺動を許容するよう構成される。また、ホルダ３０の本体部３９の前後長さは、前記保持部材２７の収容溝３５の前後長さより僅かに短い長さに設定されており、本体部３９の底部側を収容溝３５に収容した状態で、前記前後の固定部材３６ａ,３６ｂを保持部材２７に固定した際に、該固定部材３６ａ,３６ｂによってホルダ３０の揺動が阻害されないようになっている。なお、前記弾性部材４０として、実施例ではウレタンゴムを用いているが、その他の材質のゴムを採用可能である。また、弾性部材４０は、フランジ部３９ａの前後方向の全長に亘って当接する長さに限らず、複数個の弾性部材４０を前後方向に離間して配設する構成を採用し得る。

図４〜図６に示す如く、前記ホルダ３０における前記保持部材２７の収容溝３５から突出する突出部３９ｂの開放端面(管材１３を向く面)に、前後方向に延在する係合部としてのキー部材４１が配設されると共に、該突出部３９ｂの後面に、該突出部３９ｂの開放端面から突出する後規制壁４２が配設されている。また、突出部３９ｂの前面に、前規制壁４３が、前記キー部材４１から外方に突出しない状態で配設されると共に、該前規制壁４３の前側にロック部材４４が回動可能に支持されている。このロック部材４４は、ホルダ３０に対して回動することで非ロック位置とロック位置(図３,図５参照)とに変位可能に構成されている。そして、ロック部材４４の非ロック位置では、当該ホルダ３０に対して前記チャック３１の着脱(取り付けおよび取り外し)を許容し、該ロック部材４４のロック位置では、ホルダ３０に取り付けたチャック３１の取り外しを規制するよう構成される。実施例のロック部材４４は、その長手方向が上下方向を向く姿勢が非ロック位置とされ、該長手方向が左右方向を向く姿勢がロック位置とされる。

前記ロック部材４４には、図５に示す如く、該ロック部材４４の長手方向において回動中心を挟む両側にボールプランジャ４５が夫々配設されている。このボールプランジャ４５は、ケース４６内にバネ等の弾性部材とボール４７とが収容されて、該ボール４７が弾性部材によって常にケース外に突出する方向に付勢されるよう構成されたものであって、実施例ではボール４７が突出部３９ｂ側に突出するように付勢されている。なお、前記前規制壁４３には、ロック部材４４を非ロック位置に変位させた状態で、一方のボールプランジャ４５のボール４７が係合する非ロック用溝４３ａが形成されている。すなわち、非ロック位置に変位されたロック部材４４は、ボールプランジャ４５のボール４７が非ロック用溝４３ａに係合することで、該非ロック位置からの変位が規制されるようになっている。

(チャック３１について)
前記チャック３１は、図３、図６〜図８に示す如く、前記管材１３と対向する対向面４８ａが、該管材１３の外周面に２点で当接可能なＶ字状に形成されたチャック部４８と、該チャック部４８の前面に配設されて、該チャック部４８の対向面４８ａとは反対の底面側から外方に延出する取付部材４９とを備える。なお、チャック部４８の対向面４８ａは、該チャック部４８の幅方向の中央から左右両端に向けて拡開するＶ字状に形成される。また実施例のチャック３１は、チャック部４８に対して取付部材４９がボルト等の固定手段によって着脱可能に構成されている。

前記チャック部４８の底部に、前記ホルダ３０のキー部材４１に対応する形状に形成された被係合部としてのキー溝４８ｂが前後方向の全長に亘って形成されており、該キー溝４８ｂの後側の開口は開放すると共に、前側の開口は前記取付部材４９により一部が塞がれている。そして、ホルダ３０に対してチャック３１は、キー溝４８ｂの後側の開口からキー部材４１を挿通して、該キー溝４８ｂとキー部材４１とを係合することで装着されるよう構成される。なお、キー部材４１およびキー溝４８ｂは、該キー部材４１における突出部３９ｂからの突出端部側の幅寸法が、該突出部３９ｂの開放端面側の幅寸法より大きな略逆台形状に形成されており、キー部材４１とキー溝４８ｂとを係合することで、チャック３１は、ホルダ３０から離間する方向への移動が規制されるようになっている。

前記取付部材４９には、前後方向および前記チャック部４８の対向面４８ａとは反対側に開放する開口部４９ａが形成されており、該開口部４９ａは、前記ホルダ３０の前規制壁４３が通過可能な寸法および形状に形成されている。また、取付部材４９の前後方向の厚みは、該前規制壁４３の厚みと略同一に設定されており、前記キー溝４８ｂにキー部材４１を挿通するようにホルダ３０に対してチャック３１を前側から押し込んだ際に、該取付部材４９の後面が前記突出部３９ｂの前面に当接して位置規制された状態で、開口部４９ａの内部に前規制壁４３が収容されるよう構成される。

前記開口部４９ａは、前記ホルダ３０のロック部材４４を非ロック位置にした状態での、該ロック部材４４の通過が可能で、かつロック位置にした状態でのロック部材４４の通過は規制する寸法および形状に形成されている。具体的に、開口部４９ａの幅寸法は、図７に示す如く、ロック部材４４の短手方向の長さより長く、かつ該ロック部材４４の長手方向の長さより短かく設定される。すなわち、取付部材４９の後面が前記突出部３９ｂの前面に当接して位置規制された状態で、ロック部材４４が取付部材４９の前面より前側に位置し、該ロック部材４４を非ロック位置からロック位置に変位(回動)することで、図３、図５に示す如く、該ロック部材４４の長手方向の両端部が取付部材４９の前側に重なって、チャック３１のホルダ３０に対する前側への移動を規制するよう構成される。

前記取付部材４９の前面には、前記開口部４９ａを挟む左右両側に、左右方向に延在するロック用溝(溝)４９ｂ,４９ｂが形成されており、両ロック用溝４９ｂ,４９ｂには、非ロック位置からロック位置に変位(回動)させたロック部材４４の前記ボールプランジャ４５,４５のボール４７,４７が係合するよう構成される(図５参照)。

ここで、前記ロック部材４４のボールプランジャ４５における弾性部材によるボール４７の付勢力は、ホルダ３０に対するチャック３１の交換時において、作業者がロック部材４４を回動して非ロック用溝４３ａやロック用溝４９ｂに対するボール４７の係合状態を解除可能であるが、当該クランプ装置１６の作動時に発生する振動等によって非ロック用溝４３ａやロック用溝４９ｂに対するボール４７の係合状態は維持可能に設定される。すなわち、ホルダ３０に対してチャック３１を交換する際には、作業者が手指でロック部材４４をロック位置から非ロック位置に変位(回動)するだけで、該チャック３１の交換を行い得るようになっている。

前記支持フレーム２１には、図２に示す如く、圧接用油圧シリンダ５０が倒立姿勢で配設されると共に、該圧接用油圧シリンダ５０のピストンロッドに、前記前後のクランプユニット２２,２３の間の管材１３に対して上側から当接可能な圧接部材５１が配設されている。圧接用油圧シリンダ５０は、圧接部材５１を、支持フレーム２１に挿通された管材１３から上方に離間する待機位置と、該管材１３に当接可能な作動位置との間を昇降移動するよう構成される。前記圧接用油圧シリンダ５０は、前記制御手段によって作動制御されるよう構成される。実施例では、管材１３の固定化保持工程において、先ず前記第１クランプ機構２５の第１進退移動手段２８によって対応するチャック３１がクランプ位置に移動され、次いで圧接用油圧シリンダ５０を作動して圧接部材５１が作動位置に移動され、最後に前記第２クランプ機構２６の第２進退移動手段２９によって対応するチャック３１がクランプ位置に移動されるようになっている。

〔実施例の作用〕
次に、前述のように構成された実施例のクランプ装置１６を備えるパイプフェーサ１０の作用について説明する。なお、前記各クランプユニット２２,２３において、各クランプ機構２５,２６におけるチャック３１は、前記ベース部材２４の通孔２４ａに対する管材１３の挿通を許容する位置に位置している。

前記クランプユニット２２,２３での管材１３の固定化保持工程では、先ず、各クランプユニット２２,２３において、前記第１クランプ機構２５,２５のジャッキ３２,３２を作動制御して、対応する第１油圧シリンダ３３,３３を、前記クランプ装置１６に挿通される管材１３の挿通ラインに向けて前進させて、該第１油圧シリンダ３３,３３を設定位置に位置決めする。第１油圧シリンダ３３,３３を設定位置に位置決めした状態で、管材１３を、クランプ装置１６に挿通して前端部を前クランプユニット２２から所定長さ突出させる。次に、各第１油圧シリンダ３３を作動制御して、対応するチャック３１をクランプ位置に移動する。このとき、管材１３より下側の２つのチャック３１,３１が、該管材１３の下側の２箇所に当接して該管材１３を支持することで、該管材１３の軸心は機械軸心に略一致される。なお、管材１３が、曲りや歪み等によって真円でない場合は、下側の各チャック３１の対向面４８ａは、該管材１３に２点で当接することなく１点で当接して支持される場合がある。

次に、前記圧接用油圧シリンダ５０を作動して、下側の２つのチャック３１,３１で支持された管材１３に上側から圧接部材５１が圧接されることで、管材１３がチャック３１,３１に押し付けられる。この状態で、前記第２クランプ機構２６,２６の第２油圧シリンダ３４,３４を作動制御して、対応する上側のチャック３１,３１をクランプ位置に移動する。上側の各チャック３１は、下側がチャック３１で支持されている管材１３の上側に当接し、該管材１３を対をなすチャック３１に向けて押し付けることで、当該管材１３は４箇所にチャック３１が当接した状態で固定化保持される。

ここで、前記各クランプ機構２５,２６の保持部材２７に対してホルダ３０は揺動可能に支持されているので、第２クランプ機構２６によって対応するチャック３１が管材１３に当接して更に対をなすチャック３１に押し付けることで、管材１３が真円でない場合であっても、各チャック３１はホルダ３０と共に管材１３の外周面に倣うようにして揺動し、各チャック３１は対向面４８ａが管材１３に対して２点で当接する。すなわち、管材１３は、周方向の４箇所において、各チャック３１の対向面４８ａが２点で当接して安定的に固定化保持される。

前記クランプ装置１６によって固定化保持された管材１３に対し、前記面盤１９および回転刃具２０を回転駆動した前記加工ユニット１４を近接することで、該管材１３の端面が加工される。管材１３は、クランプユニット２２,２３によって延在方向の２箇所で固定化保持されると共に、各クランプユニット２２,２３の４つのチャック３１の夫々が、管材１３に対して２点で当接して安定的に固定化保持されているので、該管材１３の加工面にビビリ等の加工不良が発生することはない。

実施例のクランプ装置１６では、各クランプ機構２５,２６の保持部材２７に対してチャック３１を備えるホルダ３０を揺動可能に支持し、管材１３にチャック３１を押し付けることで該チャック３１が管材１３の外周面に倣うように揺動するよう構成したので、該チャック３１によって管材１３を安定的に固定化保持できる。また、保持部材２７に対してホルダ３０は、予圧縮された弾性部材４０によって弧状面３０ａが受け面３８ａに常に付勢されているので、チャック３１がぐらつくことなく管材１３を適正に固定化保持することができる。更に、保持部材２７に対してホルダ３０は、該ホルダ３０の揺動方向の両側から基準位置に向けて常に付勢されているので、チャック３１およびホルダ３０が管材１３の外周面に倣って揺動した場合において、当該揺動した姿勢を弾性部材４０,４０の付勢力を受けた状態で維持でき、該チャック３１がぐらつくことはない。そして、チャック３１を管材１３から離間した場合は、弾性部材４０,４０の付勢力によってホルダ３０は基準位置に戻るので、次の管材１３の固定化保持に際して該管材１３に対してチャック３１を適正に当接させることができる。

次に、オーダー変更によって、周方向に隣り合うチャック３１,３１が相互に干渉して管材１３の固定化保持ができない場合は、前記ホルダ３０に対してチャック３１を交換することで対応する(図７参照)。すなわち、ロック位置の前記ロック部材４４を非ロック位置に変位することで、ホルダ３０に対するチャック３１の取り外しが許容される。ホルダ３０からチャック３１を取り外した後、新たなチャック３１を、前記キー溝４８ｂにキー部材４１を後側の開口から挿通するように押し込み、前記取付部材４９をホルダ３０の突出部３９ｂに当接して位置決めする。この状態で、ロック部材４４を非ロック位置からロック位置に変位することで、該ロック部材４４の長手方向の両端部が取付部材４９の前側に重なることで、当該ホルダ３０からのチャック３１の取り外しが規制される。すなわち、ロック部材４４を変位するだけの簡単な作業でチャック３１を交換することができるので、該チャック３１の交換に際して工具が必要となるボルトの着脱作業をなくして、作業時間を短縮して稼働率の低下を抑制し得る。

前記ロック部材４４は、ロック位置において前記ロック用溝４９ｂにボールプランジャ４５が係合して、該ロック部材４４が非ロック位置に変位するのは規制されるので、ホルダ３０からチャック３１が不用意に脱落するのを防止することができる。また、ロック部材４４は、非ロック位置において前記非ロック用溝４３ａにボールプランジャ４５が係合して、該ロック部材４４が非ロック位置から変位するのは規制されているので、チャック３１を着脱交換する間、該ロック部材４４を作業者が非ロック位置に保持する必要はなく、容易に交換作業を行うことができる。

〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
(1) 実施例では、全てのクランプ機構における保持部材に対してホルダを揺動可能に支持する構成を採用したが、少なくとも管材の上側に当接するチャックを備えるホルダを、対応する保持部材に対して揺動可能に支持する構成を採用することができる。すなわち、対をなす保持部材の一方の保持部材に対してホルダ(チャック)を揺動不能に固定するのに対し、他方の保持部材に対してホルダ(チャック)を揺動可能に支持するよう構成することで、一方のチャックの対向面が管材に２点で当接している状態で、他方のチャックが管材の外周面に対して揺動することで、対をなす一対のチャックの夫々において管材の外周面に２点で当接させることができる。従って、保持部材に対してホルダ(チャック)を揺動可能に支持する構成は、チャックによって管材の下側を支持するクランプ機構(第２クランプ機構)にのみ採用するものであってもよい。
(2) 実施例では、２つのクランプユニットの間に圧接用油圧シリンダを配置し、該圧接用油圧シリンダによって作動する圧接部材によって管材を上側から押圧するよう構成したが、該圧接用油圧シリンダや圧接部材は必要に応じて採用すればよい。
(3) 実施例では、管材に対してチャックを斜め方向から当接するよう構成したが、特許文献１のように、管材に対してチャックを上下方向および左右方向から当接する構成を採用できる。
(4) 実施例では、ホルダにキー部材を配設すると共に、チャックにキー溝を形成したが、ホルダにキー溝(係合部)を形成すると共に、チャックにキー部材(被係合部)を設ける構成を採用し得る。
(5) 実施例では、ボールプランジャのボールが係合する溝を前規制壁や取付部材に設けるようにしたが、該溝に代えて、ボールが嵌まり込む凹部を前規制壁や取付部材に設けるようにしてもよい。
(6) 実施例では、ボールプランジャによってロック部材を非ロック位置やロック位置に位置決めするよう構成したが、例えば、前規制壁や取付部材に凹部を設けると共に、該凹部に挿脱可能な凸部をロック部材に設け、更に前記規制壁(突出部)に対してロック部材を常には凸部が凹部に挿入される方向に弾性部材によって付勢されるよう構成し、該弾性部材の付勢力に抗して凹部から凸部を抜いた状態でロック部材を変位させて該凸部を凹部に挿入することで、該ロック部材を非ロック位置やロック位置に位置決めする構成を採用できる。

１３管材
２４ベース部材
２７保持部材
２８第１進退移動手段(移動手段)
２９第２進退移動手段(移動手段)
３０ホルダ
３０ａ弧状面
３１チャック
３８ａ受け面
４０弾性部材
４１キー部材(係合部)
４４ロック部材
４５ボールプランジャ
４８ａ対向面
４８ｂキー溝(被係合部)
４９ｂロック用溝(溝)

Claims

管材(13)を、固定解除可能に固定化保持するクランプ装置であって、
前記管材(13)が挿通されるベース部材(24)と、
前記ベース部材(24)に挿通された管材(13)の周囲に位置するように該ベース部材(24)に周方向に所定間隔で配置されると共に、径方向に移動自在に支持された保持部材(27)と、
前記保持部材(27)を径方向に移動させる移動手段(28,29)と、
前記保持部材(27)に、前記管材(13)の延在方向に沿う軸を中心として揺動可能に支持されたホルダ(30)と、
前記ホルダ(30)に着脱自在に配設され、前記管材(13)の外周面に対向する対向面(48a)がＶ字形に形成されたチャック(31)とを備え、
前記保持部材(27)に対して前記ホルダ(30)は、該ホルダ(30)に形成されて前記管材(13)の延在方向に沿う軸を中心とする弧状面(30a)が、該保持部材(27)において前記弧状面(30a)に対応する弧状に形成された受け面(38a)に摺動可能に支持されると共に、該ホルダ(30)の弧状面(30a)が保持部材(27)の受け面(38a)に、予圧縮された弾性部材(40)によって付勢されるよう構成され、
前記各保持部材(27)を前記管材(13)に近接移動して該管材(13)の外周面に前記チャック(31)の対向面(48a)が当接した際に、該チャック(31)の対向面(48a)が管材(13)の外周面に倣うように、前記ホルダ(30)が前記弾性部材(40)の付勢力を受けた状態で揺動するよう構成された
ことを特徴とするクランプ装置。
管材(13)を、固定解除可能に固定化保持するクランプ装置であって、
前記管材(13)が挿通されるベース部材(24)と、
前記ベース部材(24)に挿通された管材(13)を挟んで径方向に対向すると共に相互に近接・離間移動自在に前記ベース部材(24)に支持された一対の保持部材(27,27)を備え、周方向に離間する２つの保持部材組と、
前記保持部材組の各保持部材(27)を径方向に移動させる移動手段(28,29)と、
前記保持部材(27)に支持されたホルダ(30)と、
前記ホルダ(30)に着脱自在に配設され、前記管材(13)の外周面に対向する対向面(48a)がＶ字形に形成されたチャック(31)とを備え、
前記２つの保持部材組の夫々は、前記一対の保持部材(27,27)の一方に配設したホルダ(30)のチャック(31)が管材(13)の下側に当接すると共に、該一対の保持部材(27,27)の他方に配設したホルダ(30)のチャック(31)が管材(13)の上側に当接するように配置され、
前記保持部材組における少なくとも前記管材(13)の上側に当接する他方のチャック(31)が配設された他方のホルダ(30)は、対応する他方の保持部材(27)に対して前記管材(13)の延在方向に沿う軸を中心として揺動可能に支持され、
前記他方の保持部材(27)に対して前記他方のホルダ(30)は、該他方のホルダ(30)に形成されて前記管材(13)の延在方向に沿う軸を中心とする弧状面(30a)が、該他方の保持部材(27)において前記弧状面(30a)に対応する弧状に形成された受け面(38a)に摺動可能に支持されると共に、該他方のホルダ(30)の弧状面(30a)が他方の保持部材(27)の受け面(38a)に、予圧縮された弾性部材(40)によって付勢されるよう構成され、
前記他方の保持部材(27)を前記管材(13)に近接移動して該管材(13)の外周面に前記他方のチャック(31)の対向面(48a)が当接した際に、該他方のチャック(31)の対向面(48a)が管材(13)の外周面に倣うように、前記他方のホルダ(30)が前記弾性部材(40)の付勢力を受けた状態で揺動するよう構成された
ことを特徴とするクランプ装置。
前記弾性部材(40)は、前記保持部材(27)に対する前記ホルダ(30)の揺動方向の両側に配設され、該弾性部材(40)は、前記弧状面(30a)を前記受け面(38a)に向けて付勢する方向および前記ホルダ(30)を基準位置に向けて付勢する方向に予圧縮されている請求項１または２記載のクランプ装置。
前記ホルダ(30)に設けられた係合部(41)と、
前記チャック(31)に設けられ、前記ホルダ(30)の係合部(41)に係合して該チャック(31)を該ホルダ(30)に位置決めする被係合部(48b)と、
前記ホルダ(30)に設けられて非ロック位置とロック位置とに変位可能なロック部材(44)とを備え、
前記ロック部材(44)の非ロック位置では、前記係合部(41)に対する前記被係合部(48b)の係合および係合解除を許容し、該ロック部材(44)のロック位置では、前記係合部(41)に係合した前記被係合部(48b)の係合解除を規制するよう構成した請求項１〜３の何れか一項に記載のクランプ装置。
前記ロック部材(44)にボールプランジャ(45)が設けられると共に、該ボールプランジャ(45)が係脱可能な溝(49b)が前記チャック(31)に設けられ、
前記ロック部材(44)を前記ロック位置に変位した状態で、前記チャック(31)の溝(49b)に前記ボールプランジャ(45)が係合して該ロック部材(44)の変位が規制されるよう構成した請求項４記載のクランプ装置。