JP2020001142A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングを回すことなく、ハウジングのリリース側に設けられた流体吐出孔の位置を容易に変更することができるクランプ装置を提供すること。【解決手段】ハウジング（２）に対向する環状部材（３０）の対向面（３０ａ）、および環状部材（３０）に対向するハウジング（２）の対向面（２ｃ）のうちの少なくとも一方に、ハウジング（２）の内部に形成された第１流体通路（４４）と、環状部材（３０）の内部に形成された、流体吐出孔（４０）に連通する第２流体通路（４１）と、を連通させる周方向に延びる溝（４２）、または第１流体通路（４４）の径若しくは第２流体通路（４１）の径よりも大径の溝（５１、５４、５５）が形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、クランプ装置に関する。

この種のクランプ装置として、従来では、下記の特許文献１に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
クランプ本体の下部側所定部分が挿入装着される円形の装着穴がベース部材に形成され、この装着穴の一部の内周面と、上記下部側所定部分の一部の外周面との間に環状隙間が形成される。この環状隙間の上下両端部が一対のシール部材でシールされる。クランプ本体のワークの着座面に形成された加圧エア噴出孔へ上記環状隙間を介して加圧エアが供給される。
上記構成により、クランプ本体の回転方向位置（周方向位置）を調節することで、加圧エア噴出孔の位置を、ワークの形状に応じて調整することができる。

特許第５８８５８２２号公報

上記の従来技術には次の問題がある。
上記の従来技術では、クランプ本体の下部側の外周に嵌め込まれた上記シール部材で、クランプロッドを駆動する圧油の油路と、加圧エアのエア通路との間がシールされる。ここで、加圧エア噴出孔の位置を変更（調整）するには、クランプ本体をその軸方向まわりに回すことになる。しかしながら、クランプ本体を回すことは、上記シール部材の損傷などにつながるので、クランプ本体を回すことは好ましくない。上記シール部材によるシールが破れて、圧油がエア通路へ漏れたり、加圧エアが油路へ漏れたりすると、クランプ装置が誤動作する場合がある。

本発明の目的は、ハウジングを回すことなく、ハウジングのリリース側に設けられた流体吐出孔の位置を容易に変更することができるクランプ装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図４に示すように、クランプ装置を次のように構成した。

本発明のクランプ装置は、流体供給ポート４３，４６が設けられたハウジング２と、前記ハウジング２に挿入されたクランプロッド３２と、前記クランプロッド３２をロック側とリリース側とに軸方向へ移動させる駆動手段５０と、前記ハウジング２のリリース側の端部に固定されるとともに、前記クランプロッド３２が挿入される環状部材３０であって、流体が吐出する流体吐出孔４０が形成された環状部材３０と、を備える。前記ハウジング２の内部には、前記流体供給ポート４３，４６に連通する第１流体通路４４が形成されており、且つ前記環状部材３０の内部には、前記流体吐出孔４０に連通する第２流体通路４１が形成されている。前記ハウジング２に対向する前記環状部材３０の対向面３０ａ、および前記環状部材３０に対向する前記ハウジング２の対向面２ｃのうちの少なくとも一方に、前記第１流体通路４４と前記第２流体通路４１とを連通させる、周方向に延びる溝４２、または前記第１流体通路４４と前記第２流体通路４１とを連通させる、前記第１流体通路４４の径若しくは前記第２流体通路４１の径よりも大径の溝５１、５４、５５が形成されている。

本発明のクランプ装置は、次のように作用効果を奏する。
ハウジングに対向する環状部材の対向面、および環状部材に対向するハウジングの対向面のうちの少なくとも一方に、ハウジング内の第１流体通路と環状部材内の第２流体通路とを連通させる周方向に延びる溝、または第１流体通路若しくは第２流体通路の径よりも大径の溝が形成されていることで、ハウジングを回すことなく環状部材を回すことにより、流体供給ポートと流体吐出孔との連通を維持しつつ、ハウジングのリリース側に設けられた流体吐出孔の位置を容易に変更することができる。

本発明のクランプ装置は、次の構成をさらに備えることが好ましい。
前記ハウジング２に前記環状部材３０を押し付けることで、前記ハウジング２のリリース側の端部に前記環状部材３０を摩擦力にて固定する押さえ部材４５を備える。
この構成によると、流体吐出孔の周方向位置を任意の位置に変更することができる。

本発明によると、ハウジングを回すことなく、ハウジングのリリース側に設けられた流体吐出孔の位置を容易に変更することができるクランプ装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、クランプ装置のリリース状態における立面視の断面図である。 図２Ａは、上記クランプ装置を構成するハウジングの平面図である。 図２Ｂは、上記クランプ装置を構成する環状部材の平面図である。 図３は、上記クランプ装置のロック状態における立面視の断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態を示し、クランプ装置のリリース状態における立面視の断面図である。 図５は、環状部材の変形例を示す、図２Ｂに相当する図である。

図１から図３は、本発明の第１実施形態を示す。
この実施形態は、ワークピースの孔を利用して当該ワークピースをクランプするホールクランプ装置に本発明を適用した場合を例示してある。
まず、主として図１、図２Ａ、および図２Ｂによって第１実施形態のクランプ装置の全体構成を説明する。

固定台としてのクランプパレット１にハウジング２が取り付けられ、そのハウジング２内にシリンダ孔３が形成される。そのシリンダ孔３は、上孔４と、その上孔４よりも大径の下孔５とを有する。

上記の下孔５に下封止部材６を介して第１ピストン１１が保密状に挿入される。その第１ピストン１１のロッド部１１ａの先端側部分は、上封止部材７を介して、ハウジング２の上部に設けた筒部２ａに保密状に挿入される。

また、上記の上孔４に環状の第２ピストン１２が外封止部材８を介して保密状に挿入されるとともに、その第２ピストン１２が内封止部材９を介して、第１ピストン１１のロッド部１１ａに上下方向へ保密移動可能に外嵌される。

上記第１ピストン１１と上記第２ピストン１２との間に、圧縮空気が供給および排出されるロック室１０が配置される。そのロック室１０は、ロック給排路１８を介してロックポート１９へ連通される。上記ロック室１０内で第１ピストン１１と第２ピストン１２との間に保持バネ１３が装着される。その保持バネ１３は、圧縮コイルバネからなり、第１ピストン１１に対して第２ピストン１２を上方へ付勢している。

また、上記第１ピストン１１の下側に、圧縮空気が供給および排出される第１リリース室１４が配置されるとともに、上記第２ピストン１２の上側に、圧縮空気が供給および排出される第２リリース室１５が配置される。その第２リリース室１５は、リリース給排路１６を介してリリースポート（図示せず）へ連通される。また、第１リリース室１４は、上記第１ピストン１１内に形成した連通路１７を介して第２リリース室１５へ連通される。

上記第２リリース室１５内に倍力機構２０が配置される。その倍力機構２０は、上記ロック室１０に供給された圧縮空気が上記第２ピストン１２を上方へ押す力を下向きの力に反転させるとともに倍力変換して第１ピストン１１のロッド部１１ａへ伝達するように構成される。その倍力機構２０は、次のように構成されている。

ハウジング２の上部に設けた前記筒部２ａの下部に、周方向へ所定の間隔をあけて４つの横溝２１が形成される。各横溝２１の底壁によって受部２２が構成される。また、前記ロッド部１１ａの途中高さ部の外周面に、周方向へ所定の間隔をあけて４つの凹所２３が形成される。各凹所２３の底壁によって伝達部２４が構成される。その伝達部２４は、上方へ向かうにつれてロッド部１１ａの軸心へ近づくように形成されている。なお、前記の連通路１７の上部は、上記凹所２３の底面に開口されている。

上記の各受部２２と各伝達部２４との間に、半径方向の内方へ向かうにつれて狭くなるように楔空間２６が形成される。その楔空間２６に係合ボール２７が挿入される。上記係合ボール２７を半径方向の内方へ押すように、第２ピストン１２に倍力部２８が設けられる。その倍力部２８は、第２ピストン１２の内周面に設けた傾斜面を備える。第２ピストン１２の上部には円弧状の押部２９が倍力部２８の上側に設けられる。

なお、前記の第１ピストン１１、第２ピストン１２、および倍力機構２０などは、後述するクランプロッド３２を、ロック側とリリース側とに軸方向へ移動させる駆動手段５０を構成する。

ハウジング２の上端部には、環状部材３０が複数のボルト３１で固定される。環状部材３０にはクランプロッド３２が挿入され、クランプロッド３２の周囲には、複数の押部材３３が水平移動可能かつ上下移動可能に配置される。上記押部材３３は、進出バネ３４によってバネ受け部材３５を介して上方へ付勢される。この押部材３３は、バネ受け部材３５の上面に当接する基部３６と、ワークピースＷの孔Ｈの内周面を押すためのグリップ部３７とを備える。

上記の複数の押部材３３の外周に、帯状の弾性体３８が装着され、その弾性体３８が各押部材３３をクランプロッド３２の軸心へ付勢している。なお、帯状の弾性体３８の外周面にはスクレーパ３９の内周のリップ部が接当される。上記の複数の押部材３３が上記クランプロッド３２のテーパ面３２ａによって半径方向の外方へ移動可能とされる。クランプロッド３２の下部に設けたＴ脚３２ｂが前記ロッド部１１ａの上部に水平移動可能に嵌合される。

前記環状部材３０の上端面に着座面Ｓが形成される。図２Ｂに示すように、この着座面Ｓは、周方向に複数形成される。複数の着座面Ｓのうちの１つの着座面Ｓに、圧縮空気が吐出する流体吐出孔としてのエア吐出孔４０が形成される。環状部材３０の内部には、上記エア吐出孔４０に連通するエア通路４１（第２流体通路）が形成され、ハウジング２に対向する環状部材３０の対向面である当該環状部材３０の下面３０ａには、上記エア通路４１に連通するとともに周方向に延びる円弧状の溝４２が形成される。

ハウジング２の側面には、流体供給ポートとしてのエア供給ポート４３が設けられており、ハウジング２の内部には、上記エア供給ポート４３に連通するエア通路４４（第１流体通路）が形成される。環状部材３０の下面３０ａに形成された前記溝４２は、上記エア通路４４と前記エア通路４１とを連通させる。

上記構成のクランプ装置は次のように動作する。
図１に示すリリース状態では、前記ロック室１０の圧縮空気が排出されるとともに前記の第１リリース室１４および第２リリース室１５へ圧縮空気が供給されている。これにより、第１ピストン１１が上昇されるとともに、第２ピストン１２が下降されている。また、第１ピストン１１のロッド部１１ａがクランプロッド３２を上昇させるので、前記の弾性体３８が複数の押部材３３を半径方向の内方へ移動させるとともに、前記進出バネ３４が押部材３３を上昇位置に付勢している。

この状態でワークピースＷをハウジング２の上方へ搬入し、そのワークピースＷの孔Ｈを押部材３３に外嵌めする。すると、ワークピースＷの下面が押部材３３の受け面Ｒに受け止められる。このとき、受け面Ｒは、環状部材３０の着座面Ｓよりも僅かに高い位置にあるので、ワークピースＷの下面と環状部材３０の着座面Ｓとの間に隙間が形成される。したがって、エア供給ポート４３からの圧縮空気は、エア通路４４、溝４２、およびエア通路４１を通って、エア吐出孔４０から外部へ排出され、そのエア供給ポート４３の圧力が所定圧力よりも低くなる。その圧力状態を圧力スイッチなどのセンサで検出することにより、クランプ装置の着座面Ｓ上にワークピースＷが載置されていないことが確認される。

クランプ装置をロック駆動するときには、図１のリリース状態において、前記の第１リリース室１４および第２リリース室１５の圧縮空気を排出するとともにロックポート１９からロック室１０に圧縮空気を供給する。すると、第２ピストン１２の押部２９が係合ボール２７を半径方向の内方へ速やかに移動させ、引き続いて、図３に示すように、倍力部２８が係合ボール２７を半径方向の内方へ強力に押し出す。

これにより、第２ピストン１２に作用する上向きの推力は、倍力部２８と係合ボール２７などを介して下向きに倍力変換され、第１ピストン１１のロッド部１１ａが下向きに強力に駆動される。このため、その倍力機構２０による押下げ力と第１ピストン１１による押下げ力との合力により、上記ロッド部１１ａが下方へ強力に駆動される。

上記の倍力駆動時には、進出バネ３４の付勢力によって上昇位置に保持された押部材３３をクランプロッド３２のテーパ面３２ａが半径方向の外方へ押し出して、各押部材３３のグリップ部３７をワークピースＷの孔Ｈの内周面に接当させ、引き続いて、その孔Ｈの内張り状態でワークピースＷが引き下げられる。これにより、ワークピースＷが環状部材３０の上端の着座面Ｓに強力に押圧される。

図３のロック状態では、環状部材３０の着座面Ｓに形成されたエア吐出孔４０がワークピースＷの下面によって閉じられる。このため、エア供給ポート４３の圧力が所定圧力よりも上昇する。その圧力状態を圧力スイッチなどのセンサで検出することにより、クランプ装置の着座面Ｓ上にワークピースＷが載置されていることが確認される。

なお、上記ロック状態では、楔駆動された前記係合ボール２７を前記保持バネ１３が楔係合状態に保持するので、第１ピストン１１のロック状態が確実に維持される。このため、ロック室１０の圧力が消失した場合であっても、上記ロック状態を維持することが可能である。

クランプ装置を図３のロック状態から図１のリリース状態へ切り換えるときには、ロック室１０の圧縮空気を排出するとともに第１リリース室１４および第２リリース室１５へ圧縮空気を供給する。すると、まず、第１ピストン１１に対して第２ピストン１２が下降し、次いで、第１ピストン１１がそのロッド部１１ａにて前記クランプロッド３２を強力に上昇させる。

ここで、クランプ対象であるワークピースＷの形状により、前記エア吐出孔４０がワークピースＷから外れてワークピースＷの下面でエア吐出孔４０を閉じることができなくなった場合には、ボルト３１を外し、ワークピースＷの下面でエア吐出孔４０を閉じることが可能となるように、ハウジング２に対して環状部材３０を回してエア吐出孔４０の周方向位置を調整する。その後、ハウジング２に環状部材３０をボルト３１で固定する。これにより、図３のロック状態において、ワークピースＷの下面によってエア吐出孔４０を閉じることが可能となる。

図２Ａに、ボルト３１が螺合されるハウジング２に形成されたネジ穴２ｂを、図２Ｂに、ボルト３１が挿入される環状部材３０に形成されたボルト孔３０ｂを示すように、本実施形態では、４本のボルト３１で、ハウジング２のリリース側の端部に環状部材３０が固定される。そのため、エア吐出孔４０の周方向位置を９０°毎に調整することができる。なお、９０°毎に調整可能なエア吐出孔４０の周方向位置がどの位置であっても、ハウジング２の内部に形成されたエア通路４４が、環状部材３０の下面３０ａに形成された溝４２に連通する。

図４は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態と第１実施形態との相違点は、次のとおりである。

第２実施形態では、押さえ部材としての複数の押さえ板４５を用いて、ハウジング２のリリース側の端部に環状部材３０を摩擦力にて固定している。具体的には、例えば、次の構成とされる。

環状部材３０の外周縁部に鍔部３０ｃが形成される。この鍔部３０ｃの上面に、上記押さえ板４５の押さえ面４５ａを上方から当接させる。そして、押さえ板４５に形成されたボルト孔４５ｂに挿入されたボルト３１をハウジング２に捩じ込むことで、ハウジング２に環状部材３０を押し付ける。押さえ板４５の下面と、ハウジング２の上面との間には、隙間Ｇが形成されるようにされており、これにより、ハウジング２に対して環状部材３０を、摩擦力を利用して強く固定することができる。

なお、環状部材３０を固定するための押さえ部材は、複数の押さえ板４５を用いることに代えて、一つの環状の押さえ板を用いたものであってもよい。

さらには、押さえ板４５を省略し、図４に示すボルト３１よりも長いボルトを用い、そのボルトの頭部の下面を環状部材３０の鍔部３０ｃの上面に当接させて、当該ボルトをハウジング２に捩じ込むことで、ハウジング２に対して環状部材３０を、摩擦力を利用して固定してもよい。この場合、当該ボルトが、押さえ部材となる。なお、ボルトの本来の機能は、部材と部材とをボルトの螺合により締結することであるので、本実施形態のように、ボルトとは別に専用の押さえ板４５を用いた方が、ハウジング２に対して環状部材３０をより強固に押し付けて固定することができる。

第１実施形態では、エア吐出孔４０の周方向位置を９０°毎に、すなわち段階的に調整することができる。これに対して、第２実施形態では、エア吐出孔４０の周方向位置を例えば１°毎など、より精細に調整することができる。

また、第１実施形態では、エア吐出孔４０へ圧縮空気を供給するエア供給ポート４３は、ハウジング２の側面に設けられる。第２実施形態では、これに代えて、ハウジング２における、クランプパレット１の上面と接する面に、エア吐出孔４０へ圧縮空気を供給するエア供給ポート４６が設けられる。

上記の実施形態は次のように変更可能である。
上記の実施形態では、環状部材３０側に周方向に延びる溝４２が形成されているが、ハウジング２側、すなわち、環状部材３０に対向するハウジング２の対向面、例えばハウジング２の上面２ｃ（図１参照）に、エア通路４４とエア通路４１とを連通させる周方向に延びる溝が形成されてもよい。さらには、環状部材３０側およびハウジング２側の両方に、エア通路４４とエア通路４１とを連通させる周方向に延びる溝が形成されてもよい。

また、環状部材３０の下面３０ａに周方向に延びる溝４２が形成されることに代えて、環状部材３０の側面に、エア通路４４とエア通路４１とを連通させる周方向に延びる溝が形成されてもよい。ハウジング２側においても同様であり、エア通路４４とエア通路４１とを連通させる周方向に延びる溝がハウジング２側に形成される場合、ハウジング２の上面２ｃではなく、環状部材３０に対向するハウジング２の上端部の内側面に、周方向に延びる溝が形成されてもよい。

上記の実施形態では、図２Ｂに示すように、上記溝４２は、環状部材３０の軸方向回りにおいて、約２７０°の範囲にわたって形成されている。上記溝４２の範囲は、軸方向回りに１８０°であってもよく、９０°であってもよく、さらには３６０°（全周）であってもよく、約２７０°に限定されることはない。

環状部材３０に形成される前記エア吐出孔４０は、着座面ＳにワークピースＷが着座されているか否かを検出するための孔である。この用途ではなく、ワークピースＷに付着したほこりなどを圧縮空気で吹き飛ばす（エアブロー）ための孔として、エア吐出孔４０が用いられてもよい。さらには、ワークピースＷを洗浄などするための液体を吐出する孔として吐出孔４０が用いられてもよい。この場合、吐出孔４０は、エア吐出孔ではなく、液体吐出孔ということになり、同様に、ハウジング２に設けられる供給ポート４３は、エア供給ポートではなく、液体供給ポートということになる。

図５は、環状部材３０の変形例を示す、図２Ｂに相当する図である。上記の実施形態では、第１流体通路と第２流体通路とを連通させる溝４２は、周方向に延びる溝とされている。これに代えて、第１流体通路の径または第２流体通路の径よりも大径の溝（例えば、図５に示す溝５１、５４、５５）で、第１流体通路と第２流体通路とを連通させてもよい。
なお、図１〜４に示す実施形態では、流体吐出孔は１つであるが、図５に示す変形例では、環状部材３０が複数の流体吐出孔４０、４０ａ、４０ｂを備えている。この場合、複数の内の１つの吐出孔４０がゴミ、例えば切粉によって塞がれた場合であっても、他の吐出孔（例えば、吐出孔４０ｂ）によって代用できる。なお、この変形例では、吐出孔４０ｂの径は、吐出孔４０の径よりも大きい。また、吐出孔４０、４０ｂのように圧縮空気が上方へ向けて吐出する孔に代えて、クランプロッド３２や押部材３３などに向けて圧縮空気が吐出する吐出孔４０ａにされてもよい。
環状部材３０の内部には、流体吐出孔４０、４０ａ、４０ｂにそれぞれ連通する第２流体通路４１、５２、５３が形成されている。環状部材３０の下面に形成された溝５１、５４、５５は、それぞれ第２流体通路４１、５２、５３に連通する。溝５１、５４、５５は、例えば半球状の溝であり、その径は、ハウジング２内に形成された前記第１流体通路４４（図１等参照）の径よりも大きい。この構成により、環状部材３０を回すことで、流体供給ポートと流体吐出孔との連通を維持しつつ、流体吐出孔の位置を変更することができる。具体的には、半球状の各溝５１、５４、５５の範囲で流体吐出孔の周方向位置を微調整（変更）することができ、且つ、９０°単位で流体吐出孔の周方向位置を変更することができる。
周方向に延びる溝４２の場合と同様、溝５１、５４、５５のような流体通路の径よりも大径の溝は、環状部材３０側ではなくハウジング２側に形成されてもよい。さらには、環状部材３０側、ハウジング２側の両方に形成されてもよい。
ハウジング２側に上記溝が形成される場合、その径は、環状部材３０内に形成される第２流体通路の径よりも大きくされる。

ワークピースＷをクランプするための部材は、複数の押部材３３を利用することに代えて、一つの環状のコレットを利用したものであってもよい。

本発明のクランプ装置は、ワークピースＷのクランピングの用途に限定されるものではなく、ワークパレットや金型やアタッチメントなどのクランピングにも利用可能である。上記ワークピースＷなどのクランプ対象物をクランプするための部材は、前述した押部材３３や上記コレットに代えて、ボールなどを利用可能である。

ロックおよびリリース用の圧力流体は、圧縮空気に代えて、窒素ガスなどであってもよく、圧油などの液体であってもよい。

クランプロッド３２を軸方向へ移動させる駆動手段は、倍力機構２０を有さなくてもよい。また、第１ピストン１１、第２ピストン１２というように２つのピストンを用いるのではなく、１つのピストンを用いて駆動手段が構成されてもよい。

クランプ装置は、図示とは上下逆に配置されたり、斜め向きに配置されたりされてもよい。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明した。なお、その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行うことは勿論可能である。

２：ハウジング、２ｃ：上面（対向面）、３０：環状部材、３０ａ：下面（対向面）、３２：クランプロッド、４０：エア吐出孔（流体吐出孔）、４１：エア通路（第２流体通路）、４２：溝、４３：エア供給ポート（流体供給ポート）、４４：エア通路（第１流体通路）、４５：押さえ板（押さえ部材）、４６：エア供給ポート（流体供給ポート）、５０：駆動手段、５１：溝、５４：溝、５５：溝

Claims (2)

1. 流体供給ポート（４３、４６）が設けられたハウジング（２）と、
   前記ハウジング（２）に挿入されたクランプロッド（３２）と、
   前記クランプロッド（３２）をロック側とリリース側とに軸方向へ移動させる駆動手段（５０）と、
   前記ハウジング（２）のリリース側の端部に固定されるとともに、前記クランプロッド（３２）が挿入される環状部材（３０）であって、流体が吐出する流体吐出孔（４０）が形成された環状部材（３０）と、
   を備え、
   前記ハウジング（２）の内部には、前記流体供給ポート（４３、４６）に連通する第１流体通路（４４）が形成されており、
   前記環状部材（３０）の内部には、前記流体吐出孔（４０）に連通する第２流体通路（４１）が形成されており、
   前記ハウジング（２）に対向する前記環状部材（３０）の対向面（３０ａ）、および前記環状部材（３０）に対向する前記ハウジング（２）の対向面（２ｃ）のうちの少なくとも一方に、前記第１流体通路（４４）と前記第２流体通路（４１）とを連通させる、周方向に延びる溝（４２）、または前記第１流体通路（４４）と前記第２流体通路（４１）とを連通させる、前記第１流体通路（４４）の径若しくは前記第２流体通路（４１）の径よりも大径の溝（５１、５４、５５）が形成されている、
   クランプ装置。
2. 請求項１のクランプ装置において、
   前記ハウジング（２）に前記環状部材（３０）を押し付けることで、前記ハウジング（２）のリリース側の端部に前記環状部材（３０）を摩擦力にて固定する押さえ部材（４５）を備える、
   クランプ装置。

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