JP2932219B2 - クランプロック装置付き流体圧クランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成型機・マシニン
グセンタ等の加工機械の固定台に金型・ワークパレット
等の被固定物を押圧操作する流体圧クランプに関し、さ
らに詳しくいえば、この流体圧クランプにクランプロッ
ク装置を付設し、そのクランプロック装置は、クランプ
用流体圧力が異常低下した時に被固定物が外力によって
アンクランプされるのを防止するように作動する。

【０００２】

【従来の技術】この種のクランプロック装置付き流体圧
クランプには、特開平1-154833号公報に示すものがあ
る。これは、図１３に示すように、クランプ用第１シリ
ンダ309の第１作動室313の流体圧力によって第１ピスト
ン312をアンクランプ位置Ｙ(二点鎖線図)からクランプ
位置Ｘ(実線図)へ進出させるようになっており、上記の
第１作動室313にロック室326を交差状に連通させ、その
ロック室326にロック用楔327を挿入してある。

【０００３】この楔327は、第２シリンダ329の第２作動
室393の流体圧力によって、第２ピストン339を介して、
第１作動室313へ進出するロック位置Ｍ(実線図)とロッ
ク室326内に退入するロック解除位置Ｎ(二点鎖線図)と
に切換移動される。第２ピストン339の下側に第３作動
室340を形成し、第２作動室393にロック用押圧バネ395
を装着してある。

【０００４】クランプアーム307を二点鎖線図のアンク
ランプ状態から実線図のクランプ状態へ切換える場合に
は、第３作動室340から圧力流体を排出するとともに、
第１作動室313と第２作動室393とに圧力流体を供給す
る。すると、第１ピストン312がアンクランプ位置Ｙか
ら左向きに進出し、クランプアーム307を被固定物302へ
向けて揺動させる。これと同時に、第２作動室393の流
体圧力と押圧バネ395の弾圧力とによって、楔327がロッ
ク解除位置Ｎからロック位置Ｍへ向けて進出してその楔
面348が第１ピストン312の楔受け面349に楔係合する。
引き続いて進出駆動される楔327の楔係合力と第１作動
室313の流体圧力との合力によって、第１ピストン312を
クランプ位置Ｘへ強力に押圧するのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来構造では、
第２シリンダ329が第１シリンダ309から上向きに突出す
るので、流体圧クランプの背丈が高くなる問題があるう
え、次の問題がある。上記の楔係合式流体圧クランプで
は、クランプ駆動の終期には、楔327を、楔面348と楔受
け面349との両面間に作用する動摩擦力に抗してロック
位置Ｍへロック駆動する。これに対して、アンクランプ
駆動の始期には、その楔327を、上記の動摩擦力よりも
格段に大きい静摩擦力に抗してロック解除位置Ｎへアン
ロック駆動する必要がある。その理由は、動摩擦係数よ
りも静摩擦係数のほうが格段に大きいうえ、クランプ駆
動の終期の過大な面圧によって両面348・349間の潤滑油
が押し出されて金属接触が起きるからであると考えられ
る。

【０００６】上記の楔327をロック駆動するにあたり、
第２作動室393の流体圧力とロック用押圧バネ395の弾圧
力との合力を利用しているので、ロック用押圧力が大き
い。このため、楔327を確実にアンロック駆動するにあ
たり、第２ピストン339を大径に造って第２作動室340の
断面積を大きくする必要がある。また、楔面348の傾斜
角度αは、楔327を確実にアンロック作動させるために
は、できるだけ小さい値に設定する必要がある。このた
め、第１ピストン312の下部が後ろ向きに突出する。以
上のように、流体圧クランプは、背丈が高くなること、
第２ピストン339が大径になるうえ第１ピストン312も長
尺になることから、大形になる。

【０００７】さらに次の問題がある。図中の二点鎖線図
のクランプ駆動の始期から楔係合の開始までの期間内で
は、ロック用第２作動室393の流体圧力とロック用押圧
バネ395との合力によって、楔327の下面が第１ピストン
312の外周面に強力に接当する。このため、その外周面
が損傷して、第１作動室313からの流体漏れが起きやす
い。この問題は、金型302等の被固定物のクランプ厚さ
が大きくなった場合に著しい弊害となって現れる。即
ち、クランプ厚さが大きくなると、クランプアーム307
の揺動角度が小さい段階で第１ピストン312の負荷が大
きくなって、その第１ピストン312の外周面と楔327の下
面との干渉の度合いも大きくなるからである。本発明
は、流体圧クランプを小形化すること、及びクランプ用
第１作動室の保密状態を良好に保つことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、例えば図１から図４に示すように、流体
圧クランプを次のように構成したことを特徴としてい
る。

【０００９】(請求項１の発明)ハウジング４のシリンダ
穴９に、クランプ用第１ピストン１１と、その第１ピス
トン１１よりも大径のロック用第２ピストン１７とを、
ほぼ同軸上で前後方向へ保密移動自在に挿入し、これら
ピストン１１・１７の後側にクランプ用第１作動室２１
を形成し、上記の第１ピストン１１の前部にクランプ具
７を連結し、上記の第２ピストン１７の前側にアンクラ
ンプ用第２作動室２５を形成し、上記の第１ピストン１
１の外周面と上記シリンダ穴９とにわたってクランプロ
ック用楔空間３０を前すぼまり状に形成し、上記の楔空
間３０に後側から挿入されるロック用楔３１と、上記の
第１ピストン１１のロック解除用被係合部３３に前側か
ら対面するロック解除用係合部３４とを、上記の第２ピ
ストン１７の前部と後部とに設けたものである。

【００１０】(請求項２の発明)上記の請求項１の構成に
おいて、前記の第１ピストン１１のピストン本体１２に
前記の第２ピストン１７を外嵌したものである。

【００１１】(請求項３の発明)上記の請求項１又は２の
構成において、前記ハウジング４の前面に前記シリンダ
穴９を前下がりに開口し、前記の第１ピストン１１の前
部にクランプ具７を固定したものである。

【００１２】

【作用】本発明は、例えば図１と図３に示すように、次
のように作用する。図３のアンクランプ状態では、第１
作動室２１内の圧力流体を排出するとともに、第２作動
室２５へ圧力流体を供給してある。これにより、第２ピ
ストン１７が後退して、係合部３４が被係合部３３を介
して第１ピストン１１をアンクランプ位置に後退させて
ある。

【００１３】上記のアンクランプ状態から図１のクラン
プ状態へ切換えるときには、第２作動室２５内の圧力流
体を排出するとともに、第１作動室２１へ圧力流体を供
給する。すると、その流体圧力によって第１ピストン１
１と第２ピストン１７とが進出して、クランプ具７が被
固定物(ここでは金型)２に上側から押圧接当する。引き
続いて、進出移動が阻止された第１ピストン１１に対し
て第２ピストン１７がロック用ストロークＳだけ進出す
る。これにより、ロック用楔３１が第１ピストン１１の
外周面とシリンダ穴９とに楔係合していき、第２ピスト
ン１７をシリンダ穴９に強力に摩擦固定する。これによ
り、圧力流体供給配管の流体漏れ等によって第１作動室
２１の圧力が異常低下した場合であっても、第１ピスト
ン１１が上記クランプ位置に保持されるのである。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成され作用す
ることから次の効果を奏する。流体圧クランプのハウジ
ングにはシリンダ穴を１つ形成するだけでよく、前記の
従来例のように第２シリンダを第１シリンダから上向き
に突出させなくてすむので、流体圧クランプの背丈が低
くなる。また、両ピストンをほぼ同軸上に配置したこと
からロック用ストロークが短くなり、第１ピストンの長
さが短かくなるので、流体圧クランプの前後方向の長さ
も短くなる。以上により、流体圧クランプを小形に造れ
る。また、上記ロック用ストロークが短くてすむことか
ら、クランプ作動時間も短くなる。

【００１５】両ピストンをほぼ同軸上に配置することに
よってロック用楔をシリンダ穴の軸心方向に作動させれ
るので、その楔がシリンダ穴の封止面と干渉するのを防
止できる。これにより、第２ピストン又は第１ピストン
とシリンダ穴との封止面間を良好な状態に保って流体圧
クランプの寿命を長くできる。また、シリンダ穴が１つ
ですむので、加工が容易になり、流体圧クランプの製作
コストを低減できる。さらに、流体圧クランプのクラン
プ時には、前述したごとく、クランプ具が被固定物に接
当し、その後、第１ピストンに対して第２ピストンが進
出してその第１ピストンをロックするので、被固定物の
クランプ厚さの許容範囲が大きい。

【００１６】また、請求項２に示すように、前記の請求
項１の構成において、第１ピストンのピストン本体に第
２ピストンを外嵌した場合には、そのオーバラップ分だ
け第１ピストンの全長が短くてすむので、流体圧クラン
プをさらに小形に造れる。

【００１７】さらに、請求項３に示すように、前記の請
求項１又は２の構成において、ハウジングの前面にシリ
ンダ穴を前下がりに開口し、第１ピストンの前部にクラ
ンプ具を固定した場合には、ハウジングの前後方向の長
さを短縮でき、流体圧クランプの長さを小さくできる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面で説明する。 (第１実施例)図１から図４は第１実施例を示している。
図１の縦断側面図と図２の平面図とで示すように、射出
成形機の固定台１に、被固定物である金型２が油圧クラ
ンプ(流体圧クランプ)３によって固定される。この油圧
クランプ３は、そのハウジング４の両側壁５・５が２本
のボルト６・６によって固定台１に固定されており、ハ
ウジング４から進出させたクランプ具７が金型２を斜め
上側から押圧するようになっている。

【００１９】上記ハウジング４に前下りに状に形成した
シリンダ穴９は、小径穴部分９ａと大径穴部分９ｂとを
同軸上で前後に連通させてなる。その小径穴部分９ａに
パッキン１０を介してクランプ用第１ピストン１１が油
密状に挿入される。この第１ピストン１１は、ピストン
本体１２とピストンロッド１３とからなる。そのピスト
ンロッド１３の前部から前記クランプ具７を前下向きに
一体に突出させ、そのクランプ具７の下部溝１５に回り
止めピン１６を挿入してある。上記の第１ピストン１１
のピストン本体１２とシリンダ穴９の大径穴部分９ｂと
の間に、ロック用第２ピストン１７が２つのパッキン１
８・１９を介して油密状に挿入される。

【００２０】上記の両ピストン１１・１７の後側に形成
したクランプ用第１作動室２１は、第１油路２２を介し
て第１圧油給排口２３(図２参照)に連通される。また、
第２ピストン１７の前側に形成した環状のアンクランプ
用第２作動室２５は、第２油路２６を介して第２圧油給
排口２７(同上図２参照)に連通される。

【００２１】上記の第１ピストン１１のピストンロッド
１３の外周面に後ろすぼまり状の楔受け面２９が突設さ
れ、この楔受け面２９とシリンダ穴９の大径穴部分９ｂ
との間にクランプロック用楔空間３０が形成される。上
記の第２ピストン１７の前部に固定したロック用楔３１
が上記の楔空間３０に後側から挿入される。また、上記
の第１ピストン１１の後部に固定したロック解除用被係
合部３３に第２ピストン１７の後部のロック解除用係合
部３４を前側から対面させてある。

【００２２】上記の楔３１は、図４に示すように、周方
向に複数のスリット３６を設けてなり、径方向へ容易に
弾性変形できるように構成してある。なお、第１作動室
２１のエンドプレート３８と第１ピストン１１との間に
クランプ用第１押圧バネ３９を装着するとともに、両ピ
ストン１１・１７間にロック用第２押圧バネ４０を装着
してある。

【００２３】上記の油圧クランプ３は次のように作動す
る。図３のアンクランプ状態では、第１作動室２１内の
圧油を排出するとともに、第２作動室２５へ圧油を供給
してある。これにより、第２ピストン１７が第２押圧バ
ネ４０に抗して後退するとともに、ロック解除用係合部
３４が第１押圧バネ３９に抗して被係合部３３を介して
第１ピストン１１をアンクランプ位置に後退させてあ
る。

【００２４】上記のアンクランプ状態から図１のクラン
プ状態へ切換えるときには、第２作動室２５内の圧油を
排出するとともに、第１作動室２１へ圧油を供給する。
すると、その油圧力によって第１ピストン１１と第２ピ
ストン１７とが前下向きに進出していき、クランプ具７
が金型２に上側から押圧接当する。

【００２５】引き続いて、進出移動が阻止された第１ピ
ストン１１に対して第２ピストン１７がロック用ストロ
ークＳだけ進出する。これにより、第１ピストン１１の
楔受け面２９とシリンダ穴９の大径穴部分９ｂとの間に
楔３１が係合していき、第２ピストン１７を大径穴部分
９ｂに摩擦固定する。そして、圧油供給配管の圧油漏れ
等によって第１作動室２１内の油圧力が異常低下したり
消失したりした場合であっても、第１ピストン１１が上
記クランプ位置に保持される。

【００２６】即ち、上記の楔３１と楔受け面２９とは、
これら接当面間の摩擦係数が小さくなるように材質を選
定したり表面処理を施したりしてある。これとは逆に、
その楔３１と大径穴部分９ｂとの接当面間は、摩擦係数
が比較的に大きくなるように材質を選定したり表面処理
を施したりしてある。

【００２７】上記の油圧力の消失時等においては、金型
２に作用する重力や加工反力等の外乱力がクランプ具７
を介して第１ピストン１１をわずかながらも後退させよ
うとする。すると、大径穴部分９ｂに摩擦固定された楔
３１に楔受け面２９がますます食い込んで、さらに強力
にロックするのである。

【００２８】上記の構成によれば次の長所が得られる。
油圧クランプ３のハウジング４にはシリンダ穴９を１つ
形成するだけでよく、前記の従来例(図１３参照)のよう
に第２シリンダ329を第１シリンダ309から上向きに突出
させなくてすむので、油圧クランプ３の背丈が低くな
る。また、両ピストン１１・１７をほぼ同軸上に配置し
たことからロック用ストロークＳが短くなり、第１ピス
トン１１の長さが短かくなるので、油圧クランプ３の前
後方向の長さも短い。以上により、油圧クランプ３を小
形に造れる。

【００２９】また、上記ロック用ストロークＳが短くて
すむことから、クランプ作動時間も短くなる。しかも、
楔受け面２９の傾斜角度を所望の値に設定することが可
能なので、種々のクランプ作業に適合する油圧クランプ
３を容易に造れる。

【００３０】両ピストン１１・１７をほぼ同軸上に配置
したことからロック用楔３１をシリンダ穴９の軸心方向
に作動させることができ、その楔３１がシリンダ穴９の
大径穴部分９ｂの封止面と干渉するのを防止できる。こ
れにより、第１ピストン１１とシリンダ穴９との封止面
間を良好な状態に保って油圧クランプの寿命を長くでき
る。また、シリンダ穴９が１つですむので、加工が容易
になり、油圧クランプの製作コストを低減できる。

【００３１】さらに、油圧クランプ３のクランプ時に
は、前述したごとく、クランプ具７が金型２に接当し、
その後、第１ピストン１１に対して第２ピストン１７が
進出してその第１ピストン１１をロックするので、金型
２のクランプ厚さの許容範囲が大きい。

【００３２】油圧クランプ３のクランプ力は、両ピスト
ン１１・１７の油圧推力に加えて、両押圧バネ３９・４
０の弾圧力を利用できるので、そのクランプ能力が大き
い。

【００３３】(変形例)図５の変形例に示すように、前記
ロック用楔３１を第２ピストン１７とは別体に設けた場
合には、その楔３１の材質や表面処理の選択の自由度が
大きくなるので、油圧クランプの最適な設計が容易とな
る。

【００３４】図６から図９の各図と、図１０及び図１１
と、図１２とは、それぞれ、第２実施例から第７実施例
を示している。なお、これらの実施例においては、上記
の第１実施例と同じ構成の要素には原則として同一の符
号を付けてある。

【００３５】(第２実施例)図６の第２実施例では、第２
ピストン１７をピストン本体４３とピストンロッド４４
とで構成し、そのピストンロッド４４をシリンダ穴９の
小径穴部分９ａに油密状に挿入してある。上記のピスト
ンロッド４４の前部にロック用楔３１を固定し、ピスト
ン本体４３にロック解除用係合部３４を固定してある。
この場合、作動オイルの浸漬面の外側に楔空間３０と楔
３１が配置されるので、摩擦固定力が大きくなり、強力
なクランプロック力を確保できる。

【００３６】(第３実施例)図７の第３実施例では、第１
ピストン１１のピストン本体１２に第２ピストン１７の
ピストンロッド４４を外嵌し、そのピストンロッド４４
をシリンダ穴９の小径穴部分９ａの後部に挿入してあ
る。その小径穴部分９ａの前部に第１ピストン１１のピ
ストンロッド１３が油密状に挿入される。この場合、第１
ピストン１１のピストン本体１２の直径を小さくして第
２作動室２５を小径に造れるので、アンクランプ時のオ
イル供給量が少なくてすみ、アンクランプ作動時間を短
縮できる。なお、押圧バネは、クランプ用第１押圧バネ
３９だけを装着してある。

【００３７】(第４実施例)図８の第４実施例では、第１
ピストン１１は、シリンダ穴９の小径穴部分９ａの前部
に油密状に挿入したピストン本体１２からピストンロッ
ド１３を後ろ向きに突設して構成してある。また、第２
ピストン１７のピストンロッド４４を上記の小径穴部分
９ａに挿入し、そのピストンロッド４４の前下部にロッ
ク用楔３１を固定してある。第１押圧バネ３９は、ハウ
ジング４と第２ピストン１７との間に装着してある。ま
た、第２押圧バネ４０は、第２ピストン１７の係合部３
４と第１ピストン１１との間に装着してある。なお、上
記の楔３１は、ピストンロッド４４の前上部に設けても
よい。

【００３８】(第５実施例)図９の第５実施例は、第３実
施例(図７参照)のものを変更したものであって、シリン
ダ穴９の縮径肩部に形成した楔受け面２９と第１ピスト
ン１１外周面との間に楔空間３０を形成してある。この
場合、第１ピストン１１は楔受け面２９を省略して短尺
に造れることになり、油圧クランプを小形化できる。

【００３９】(第６実施例)図１０と図１１の第６実施例
は、第１実施例(図１参照)のものを次のように変更して
ある。シリンダ穴９の大径穴部分９ｂと第１ピストン１
１との間に環状に並ぶ複数の爪部材４７からなるコレッ
ト４６を挿入し、各爪部材４７の楔受け面２９に第２ピ
ストン１７のロック用楔３１を接当させてある。なお、
ロック用楔空間３０は、上記の楔受け面２９の外周側に
前すぼまり状に形成されている。

【００４０】(第７実施例)図１２の第７実施例では、前
記の金型２の上面とクランプ具７との間に、滑動用のシ
ャトル部材５１を前後方向へ一定範囲内で摺動移動自在
な状態に介在させてある。このシャトル部材５１は、窒
化処理した合金鋼にメッキ処理を施してあり、クランプ
具７下面の支持溝５２に挿入された状態で進出バネ５３
によって前向きに弾圧される。そのシャトル部材５１の
所定量以上の前向き移動を、遊動孔５４に挿通したスト
ッパーピン５５によって阻止してある。

【００４１】上記のシャトル部材５１は、図示のクラン
プ状態からアンクランプ状態へ切換えるときには次のよ
うに作動する。第１ピストン１１を後上向きに後退駆動
すると、まず、金型２に摩擦固定されたシャトル部材５
１とクランプ具７との間に滑りが生じ、そのシャトル部
材５１を置き残した状態でクランプ具７だけが後上側へ
駆動される。引き続いて後退駆動される第１ピストン１
１によって、クランプ具７とシャトル部材５１とが後上
向きにアンクランプ駆動され、金型２がアンクランプさ
れるのである。これにより、アンクランプ作動が確実に
行われる。

【００４２】なお、上記の各実施例は、さらに次のよう
に変更できる。押圧用バネ３９・４０は、これら両者ま
たは一方を省略することが可能である。また、油圧クラ
ンプ３は、第１ピストン１１によってクランプ具７を直
進駆動するものに代えて、従来例に示すようにクランプ
具を揺動駆動するものであってもよく、天秤形クランプ
具を揺動駆動するものであってもよい。さらに、作動流
体は、オイルに代えて圧縮空気であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示し、流体圧クランプである油圧
クランプのクランプ状態を示す縦断側面図である。

【図２】同上の油圧クランプの平面図である。

【図３】同上の油圧クランプのアンクランプ状態を示す
縦断側面図である。

【図４】同上の油圧クランプのロック用楔の側面図であ
る。

【図５】上記の第１実施例の変形例を示し、図１に相当
する要部部分図である。

【図６】油圧クランプの第２実施例を示し、図１に相当
する図である。

【図７】油圧クランプの第３実施例を示し、図１に相当
する図である。

【図８】油圧クランプの第４実施例を示し、図１に相当
する図である。

【図９】油圧クランプの第５実施例を示し、図１に相当
する図である。

【図１０】油圧クランプの第６実施例を示し、図１に相
当する図である。

【図１１】上記の第６実施例の油圧クランプに使用する
コレットの斜視図である。

【図１２】油圧クランプの第７実施例を示し、図１に相
当する部分図である。

【図１３】従来例を示し、図１に相当する図である。

【符号の説明】

４…ハウジング、７…クランプ具、９…シリンダ穴、１
１…第１ピストン、１２…ピストン本体、１７…第２ピ
ストン、２１…第１作動室、２５…第２作動室、３０…
楔空間、３１…楔、３３…被係合部、３４…係合部。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング(４)のシリンダ穴(９)に、ク
   ランプ用第１ピストン(１１)と、その第１ピストン(１
   １)よりも大径のロック用第２ピストン(１７)とを、ほ
   ぼ同軸上で前後方向へ保密移動自在に挿入し、 これらピストン(１１)(１７)の後側にクランプ用第１作
   動室(２１)を形成し、上記の第１ピストン(１１)の前部
   にクランプ具(７)を連結し、上記の第２ピストン(１７)
   の前側にアンクランプ用第２作動室(２５)を形成し、 上記の第１ピストン(１１)の外周面と上記シリンダ穴
   (９)とにわたってクランプロック用楔空間(３０)を前す
   ぼまり状に形成し、 上記の楔空間(３０)に後側から挿入されるロック用楔
   (３１)と、上記の第１ピストン(１１)のロック解除用被
   係合部(３３)に前側から対面するロック解除用係合部
   (３４)とを、上記の第２ピストン(１７)の前部と後部と
   に設けた、 ことを特徴とするクランプロック装置付き流体圧クラン
   プ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載したクランプロック装置
   付き流体圧クランプにおいて、 前記の第１ピストン(１１)のピストン本体(１２)に前記
   の第２ピストン(１７)を外嵌した、ことを特徴とするク
   ランプロック装置付き流体圧クランプ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載したクランプロッ
   ク装置付き流体圧クランプにおいて、 前記ハウジング(４)の前面に前記シリンダ穴(９)を前下
   がりに開口し、前記の第１ピストン(１１)の前部にクラ
   ンプ具(７)を固定した、ことを特徴とするクランプロッ
   ク装置付き流体圧クランプ。