JP3118493U

JP3118493U - 水圧駆動クランプ装置

Info

Publication number: JP3118493U
Application number: JP2005009475U
Authority: JP
Inventors: 文宣萱谷; 敏治萩原
Original assignee: SR Engineering Co Ltd
Current assignee: SR Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2015-11-11

Abstract

【課題】環境汚染問題を克服できて駆動エネルギーを節約できること。
【解決手段】クランプ部１に水を作動流体として使用する水圧シリンダ２を備え、水圧シリンダに水道水を加圧した加圧水を供給する水圧ポンプ４０を備え、水圧ポンプにより加圧水が供給される前に水圧シリンダに水道水圧の加圧水を供給する構成とし、水圧ポンプが、水道水圧で作動する水道水圧駆動水圧ポンプである。
【選択図】図４

Description

本考案は、水を作動流体として使用した水圧駆動クランプ装置に関する。

近年、環境、衛生、安全などを考えて、一般的に油圧に代わる水圧駆動技術が見直されるようになった。例えば、油圧使用で問題になる作動油漏れに対して水漏れならば許容できるといった流体圧機器使用環境の分野ではきわめて有効だからである。また、地球環境保護の見地からも水圧駆動技術が見直されている。

従来の油圧式クランプ装置を構成する機器は、水圧を使用するクランプ装置を構成する機器に概ね利用可能である。しかしながら、油と水はかなり相違点があるために油圧機器をそのまま水圧機器に適用するには問題がある。その一つに油圧を使用する場合と同様にランニングコストの低減があり、水は油に比べると安価ではあるが作動流体として適切な状態が長続きし難く、つまり水に塩類などが溶け込むとか、蒸発により溶解物質の濃度が高くなり塩類が析出するとか、微生物が繁殖するといったことで変質し易く、そのままでは油ほど繰り返し使用には耐え難い。従って、ランニングコストの低減について油の場合とは基本的な考え方が違ってくる。また、省エネルギー対策などについても、油と水の違いから装置を構成する上で大きな相違が出てくる。このようなことから、水を動作流体としてクランプ装置に適用するには、装置構成を水に適したものにする必要がある。今のところこれらのことを考慮した水圧駆動クランプ装置はない。

本考案が解決しようとする課題は、油による環境汚染問題を克服でき、エネルギー節約に適した、実用性の高い水圧駆動クランプ装置を提供することにある。

本考案の水圧駆動クランプ装置は、水を作動流体として使用する水圧シリンダを備えている。通常、環境に悪影響を及ぼさない程度に清浄な水は容易に入手できる。従って、クランプ装置の水圧回路内を予めある程度以上清浄にしておくことで容易に入手できる清浄な水を作動流体として使用したときは漏れがあったとしても、油のように作業環境や地域の環境を汚染するようなおそれは全くない。

この水圧駆動クランプ装置は、前記水圧シリンダに水道水を加圧した加圧水を供給する水圧ポンプを備えている構成とするのがよい。通常の水道水は入手しやすい清浄な水であり、水道管から必要に応じて連続供給可能であるから、加圧する水を水道管から得ることができ、水圧ポンプ用の水タンクを省略することができる。また、この構成では、加圧水として使用した水道水を再び加圧水として使用しないで常に新しい水道水を使用する構成が可能であり、衛生面に重点が置かれる食品分野等で使用されるクランプ装置の場合に作動水が清潔に維持されることで作動水漏れがあったとしても不潔になり難い点で適している。

この水圧駆動クランプ装置では、前記水圧ポンプにより加圧水が供給される前に前記水圧シリンダに水道水圧の加圧水を供給する構成とするのがよい。通常の水道水の圧力は、（１．９６〜５．８８）×１０^５Ｐａ（≒２〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度であるから、プレス機の金型などを固定するための強力なクランプ力を発生させるには低い圧力である。例えば、金型固定用の油圧クランプ装置にはクランプ力を発生させるために９８．０×１０^５Ｐａ（≒１００ｋｇｆ／ｃｍ^２）もしくはそれを超える高い油圧が使用され、初めから油圧シリンダに高圧ポンプから吐出した油圧が供給される。しかし、クランプ装置において高圧の作動流体を供給してシリンダをストローク動作させる際の実質的に高圧を必要とするストローク長さはほんの僅かであり、つまりクランプ部が被クランプ部に当接してから更に締付け固定する際に高圧の作動流体が必要なのであり、クランプ部が被クランプ部に当接するまではそれほど高い圧力を必要とせず、その後に締め付けを行う僅かなストローク長さが高い圧力でストローク動作する必要があるのである。従って、この構成では、水圧ポンプにより加圧水が供給される前に水圧シリンダに水道水圧の加圧水を供給するから、つまり水道水圧の水道水をそのまま供給するから、それほど高い圧力を必要としないクランプ部が被クランプ部に当接するまでは水道水圧によって動作する構成である。その後で水圧ポンプによるクランプ作用に必要な高圧水を供給してクランプ動作を行わせる。水圧ポンプには高圧で吐出量が小さいものを使用できる。

前記水圧ポンプが、水道水圧で作動する水道水圧駆動水圧ポンプである構成とするのがよい。この構成では、加圧水を得るために水道水の水圧を利用するので、エネルギーを節約できる。

前記水圧ポンプが、圧縮空気で作動するエア駆動水圧ポンプである構成とするのがよい。この構成では圧縮空気源からの圧縮空気を使用するが、その圧縮空気は比較的容易に入手でき且つ使用において環境汚染問題を引き起こし難いものである。従って、環境汚染問題を引き起こし難いクランプ装置が得られる。

請求項１記載の考案は、環境を汚染しない効果を奏する。
請求項２記載の考案は、水圧ポンプ用の水タンクを省略できる効果を奏する。
請求項３記載の考案は、高水圧ポンプの吐出量が小さくてよく、また、水道水圧を有効に使用できるから、省エネルギー効果を奏する。
請求項４記載の考案は、省エネルギー効果を奏する。
請求項５記載の考案は、環境汚染問題を引き起こし難い効果を奏する。

水圧駆動クランプ装置が、水を作動流体として使用するクランプ動作用の水圧シリンダを備え、その水圧シリンダに水圧ポンプで水道水を加圧した加圧水を供給する。

第１実施例は、プレス機械のスライドやボルスタに金型を固定するために用いられる通常複数のクランプ部を有するクランプ装置Ａであり、クランプ部が駆動用水圧供給装置を備えている。図１に示すように、クランプ部１の複数が、各々一つのクランプ動作用の水圧シリンダ２を備えており、その水圧シリンダ２に対して、水道水供給用の開閉弁（図には蛇口の図形で示す）３からの水道水をエア駆動水圧ポンプ４で加圧し、給排弁５を介して給排する。

クランプ部１は、水圧シリンダ２が加圧水を供給されるとクランプ動作し、つまりクランプ部の押さえ部が金型の部分を例えばスライドの金型取り付け面の側に強力に押し付けて挟持したクランプ状態となり、水圧シリンダ２が加圧水を排出されるとクランプ状態を解除したアンクランプ状態となる。このクランプの解除動作はシリンダ内の復帰ばねで行うようになっている。なお、この場合の金型等を固定するためのクランプ部１は、公知の流体圧駆動形式のものの構成を略適用できるから、その詳細については説明を省略する。

エア駆動水圧ポンプ４は、エアで駆動される容積式のポンプで、例えばピストンポンプであり、開閉弁３に接続され途中に必要に応じて設けられる水質改善装置６を有する管路７を、逆止弁８を有する吸込み口９に接続し、別の逆止弁１０を有する吐出口１１に給排弁５へ向う加圧水供給管路１２を接続してある。１３は空気供給口で圧縮空気源１４からの圧縮空気が管路１５を介して供給されてエア駆動水圧ポンプ４が動作するようになっている。１６はポンプ駆動圧縮空気の圧力制御弁である。

給排弁５は、入り口ポート１７と出口ポート１８とタンクポート１９とを備え、入り口ポート１７は加圧水供給管路１２に接続し、出口ポート１８はクランプ部の水圧シリンダ２に接続する加圧水給排管路２０に接続し、タンクポート１９は管路２１を介してタンクＴに接続し、場合によって管路２１は図示していない排水溝に開口している。この給排弁５は、パイロット空気圧で供給位置５ａと排出位置５ｂに切換制御されるもので、パイロット空気圧を供給されることにより排出位置５ｂになり、パイロット空気圧を排出されることにより供給位置５ａになる。パイロット空気圧は空気圧源１４より管路２２を介して供給され、電磁切換弁で構成されるパイロット弁２３でオン−オフ制御される。なお、パイロット弁２３は手動切換弁でもよい。

このように構成したクランプ装置Ａは、開閉弁３を開状態とし、エア駆動水圧ポンプ４を動作状態とし、パイロット弁２３をパイロット圧がオフの状態として給排弁５を供給位置５ａとすることにより、エア駆動水圧ポンプ４からの水道水を加圧した加圧水が、管路１２、給排弁５、管路２０を通ってクランプ部１の水圧シリンダ２に供給され、クランプ状態となる。また、このクランプ状態において、パイロット弁２３をパイロット圧がオンの状態にすると、給排弁５が出口ポート１８とタンクポート１９を接続する排出位置５ｂに切換わり、水圧シリンダ２の加圧水が管路２０、給排弁５、管路１９を通ってタンクＴへ排出され、クランプ装置Ａはアンクランプ状態となる。

第２実施例は、クランプ装置Ｂであり、図２に示すように、第１実施例に比べて、水道水供給用の開閉弁３に接続する管路７をエア駆動水圧ポンプ４の吸込み口９に直接接続しないで、タンク２４に接続して、そのタンク２４にエア駆動水圧ポンプ４の吸込み口９を接続してある点で相違している。この他の点は同じであるから、同等部分を同一図面符号で示し、説明を省略する。なお、タンク２４において、水を使用することによる錆の発生、汚れの付着などを防止するために、必要に応じ抗酸化剤を添加する。

このように構成したクランプ装置Ｂは、前記クランプ装置Ａと略同様に動作する。すなわち、開閉弁３を開状態としてタンク２４の水位を適切に保ち、エア駆動水圧ポンプ４を動作状態とし、パイロット弁２３をパイロット圧がオフの状態として給排弁５を供給位置５ａとすることにより、エア駆動水圧ポンプ４からの水道水を加圧した加圧水が、管路１２、給排弁５、管路２０を通ってクランプ部１の水圧シリンダ２に供給され、クランプ状態となる。また、このクランプ状態において、パイロット弁２３をパイロット圧がオンになる状態にすると、給排弁５が出口ポート１８とタンクポート１９を接続する排出位置５ｂに切換わり、水圧シリンダ２の加圧水が管路２０、給排弁５、管路２１を通ってタンクＴへ排出され、クランプ装置Ｂはアンクランプ状態となる。

第３実施例は、クランプ装置Ｃであり、図３に示すように、第１実施例に比べて、水圧ポンプが増圧シリンダ形のブースター２５で構成されている点が主に異なる。このブースター２５は、空気圧駆動の水圧ポンプであり、大径シリンダ部２６と小径シリンダ部２７とからなり、大径シリンダ部２６内に大径ピストン２８と復帰ばね２９を具え、小径シリンダ部２７内に小径ピストン３０を具え、大径ピストン２８と小径ピストン３０を連結ロッド３１で連結してあり、大径シリンダ部２６に圧縮空気給排口３２を設け、小径シリンダ部２７に逆止弁３３を有する吸込み口３４と逆止弁３５を有する吐出口３６を設けた構成である。圧縮空気給排口３２は大径シリンダ部２６のピストンヘッド側端に設けてあり、圧縮空気給排弁３７を介して圧縮空気源１４に接続されている。圧縮空気給排弁３７は、電磁切換弁で、圧縮空気源１４側を遮断し圧縮空気給排口３２側を大気に開放するブースター停止位置と、圧縮空気源１４を圧縮空気供給口３２に接続するブースター動作位置と、を有する。吸込み口３４は、途中に必要に応じて設けられる水質改善装置６を有する管路７を介して水道水供給用の開閉弁３に接続されている。吐出口３６は、加圧水供給管路１２を介して給排弁５の入り口ポート１７に接続されている。そして、管路７から分岐し加圧水供給管路１２に接続した途中に逆止弁３８を有する一方向バイパス管路３９を設けてある。この管路３９は管路７から管路１２に向う方向にのみ流れを許容するものである。この他の構成は略第１実施例と同じであるから同等部分を同一図面符号で示し、説明を省略する。

このクランプ装置Ｃは、まず、圧縮空気給排弁３７がブースター停止位置にあってブースター２５が停止しており、給排弁５がパイロット信号オフで供給位置５ａである状態で、開閉弁３を開状態とする。これによって、水道水が管路７を通って小径シリンダ部２７内に供給されると共に一方向バイパス管路３９を介して供給管路１２、給排弁５を通過し、クランプ部１の水圧シリンダ２に水道水圧で供給される。そしてクランプ部１は水道水圧に応じた作用力でクランプ動作する。このクランプ作用力は水道水圧によるから比較的小さいものであるが、押圧部はクランプする金型部分に当接し、ピストンは略クランプストローク端に達している。次に、圧縮空気給排弁３７をブースター動作位置に切換える。これによって圧縮空気がブースター２５の大径シリンダ部に供給され、大径ピストン２８が小径ピストン３０を駆動し小径シリンダ２７内の水を加圧水として吐出口３６から押出し、クランプ部１の水圧シリンダ２に供給する。その水圧は、供給空気圧の大きさＰａ及び大径ピストン２８と小径ピストン３０の有効受圧面積の面積比Ａ／Ｂに応じた高圧Ｐｘ（Ｐｘ＝Ｐａ×Ａ／Ｂ）となる。従って、水道水圧よりも高い水圧が作用し、その水圧に応じた大きいクランプ作用力が作用するようになる。予め、水圧シリンダ２のピストンの有効面積を考慮して、供給空気圧の大きさＰａ及び大径ピストン２８と小径ピストン３９の有効受圧面積の面積比Ａ／Ｂを適切に決めておくことにより、所望の吐出水圧として所望のクランプ作用力が得られる。この高圧水の供給は、先に水道水圧で加圧水を供給しているので、前述したようにクランプ部１のピストンは略クランプストローク端に達しており、極めて僅かな移動であり、高圧水の供給量が非常に少なくてよく、ブースター２５におけるピストンの動作回数は少なくてよい。つまり、ブースター２５の消費エネルギーを節減できる。

第４実施例は、クランプ装置Ｄであり、図４に示すように、第３実施例とは水圧ポンプが増圧シリンダ形の水圧駆動の水圧ポンプであり、しかも水道水圧を使用する構成である点が主に異なる。この水圧ポンプ４０は、水圧駆動される点で実施例３のものとは相違し、水道水供給口４１を有するが、構造的には大略同じであり、同等部分を同一図面符号で示して、その説明を省略する。この他の部分についても、第３実施例と少し相違する部分はあるが、給排弁５や一方向バイパス管路３９を設けてある点は同様である。その相違点は、第３実施例において示した水道水を供給する管路と同等の管路７を設けてあるが、その途中から分岐した管路４２、４３を設けた点である。その一方の管路４２は、途中に出口側圧力が低下すると開度が大きくなる圧力制御弁４４とこれに続く水道圧水の給排弁４５を介して水圧ポンプ４０の水道水供給口４１に接続している。給排弁４５は電磁切換弁であり、水道水供給口４１をタンク４６に接続して排出する排出位置４５ａと、管路４２を連通して水道水供給口４１に水道水を供給する供給位置４５ｂとを有するものである。そして他方の管路４３は、パイロット弁４７を介して給排弁５のパイロット部に接続している。この場合の給排弁５は水道水圧で切換動作する構成のもので、そのパイロット弁４７はパイロット部の水道水圧をオン−オフする電磁弁である。

このクランプ装置Ｄは、クランプ装置Ｃと略同様に動作する。すなわち、まず、給排弁４５が排出位置４５ａにあって水道水供給口４１がタンクに接続された状態で水圧ポンプ４０が停止しており、給排弁５がパイロット信号オフで供給位置５ａである状態で、開閉弁３を開状態とする。これによって、水道水が管路７を通って小径シリンダ部２７内に供給されると共に一方向バイパス管路３９を介して供給管路１２、給排弁５を通過し、クランプ部１の水圧シリンダ２に水道水圧で供給される。そしてクランプ部１は水道水圧に応じた作用力でクランプ動作する。このクランプ作用力は水道水圧によるから比較的小さいものであるが、押圧部はクランプする金型部分に当接し、ピストンは略クランプストローク端に達している。次に、給排弁４５を供給位置４５ｂに切換える。これによって水圧ポンプ４０が大径シリンダ部２６内に供給され、大径ピストン２８が動作して小径ピストン３０を駆動し小径シリンダ２７内の水を加圧水として吐出口３６から押出し、クランプ部１の水圧シリンダ２に供給する。その水圧は、水道水圧の大きさＰｗ及び大径ピストン２８と小径ピストン３０の有効受圧面積の面積比Ａ／Ｂに応じた高圧Ｐｘ（Ｐｘ＝Ｐｗ×Ａ／Ｂ）となる。従って、水道水圧よりも高い水圧が作用し、その水圧に応じた大きいクランプ作用力が作用するようになる。予め、水圧シリンダ２のピストンの有効面積及び供給水道水圧力の大きさＰｗ考慮して、大径ピストン２８と小径ピストン３９の有効受圧面積の面積比Ａ／Ｂを適切に決めておくことにより、所望の吐出水圧として所望のクランプ作用力が得られる。この高圧水の供給は、先に水道水圧で加圧水を供給しているので、前述したようにクランプ部１のピストンは略クランプストローク端に達しており、極めて僅かな移動であり、高圧水の供給量が非常に少なくてよく、水圧ポンプ４０におけるピストンの動作回数は少なくてよい。つまり、水圧ポンプ４０の消費エネルギーを節減できる。

前述したクランプ装置Ａは、プレス機械のスライドやボルスタに金型を固定するために用いられる通常複数のクランプ部を有するものとして説明し、クランプ装置Ｂ、Ｃ、Ｄは、特に用途を示していないが、同様に金型固定用に適用でき、また、クランプ装置Ａを含めて金型用以外の別のクランプ装置にも適用できる。また、クランプ部の構造は用途に応じて変更すればよい。
クランプ装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、清浄な水、つまり水道水を作動流体として使用しているから、作動流体の水の漏れがあったとしても環境を汚染する虞がない。従って、食料品や化粧品の取扱い、加工もしくは生産工場などにおいて有効に使用可能である。また、少量の水漏れは蒸発するから、殆どの場合に清掃などの処理を必要としないので、手間を省くことができる。
また、クランプ装置Ａ、Ｂ、Ｃは、空気圧を併用しているが空気も普通は環境汚染源にはならない。
クランプ装置Ｃ、Ｄは、小さい力で可能なクランプ動作の初期から終りに近い時期までの動きの殆どを、水道水圧を利用して行い、クランプ動作の終りの大きい力を必要とする動作を、水道水を加圧して使用するから、消費エネルギーを節約できる。
また、クランプ装置Ｄは、水道水の加圧に水道水圧を利用するから、さらに消費エネルギーを節約できる。また、圧縮空気も使用しない構成であるから、厳密な意味で排出する圧縮空気の中に含まれる少量のオイルミストが悪影響を及ぼすという作業環境においても有効に使用できる。

本考案の第１実施例を示す概略の流体圧回路図である。本発明の第２実施例を示す概略の流体圧回路図である。本発明の第３実施例を示す概略の流体圧回路図である。本発明の第４実施例を示す概略の流体圧回路図である。

符号の説明

１クランプ部
２水圧シリンダ
３開閉弁
４エア駆動水圧ポンプ
５給排弁
５ａ供給位置
５ｂ排出位置
６水質改善装置
７管路
９吸込み口
１１吐出口
１２加圧水供給管路
１３空気供給口
１４圧縮空気源
１５管路
１６圧力制御弁
１７入り口ポート
１８出口ポート
１９タンクポート
２０加圧水給排管路
２１管路
２２管路
２３パイロット弁
２４タンク
２５ブースター
２６大径シリンダ部
２７小径シリンダ部
２８大径ピストン
２９復帰ばね
３０小径ピストン
３１連結ロッド
３２圧縮空気給排口
３４吸込み口
３６吐出口
３７圧縮空気給排弁
３９一方向バイパス管路
４０水圧ポンプ
４１水道水供給口
４２、４３管路
４４圧力制御弁
４５給排弁
４６タンク
４７パイロット弁

Claims

水を作動流体として使用する水圧シリンダを備えた水圧駆動クランプ装置。
前記水圧シリンダに水道水を加圧した加圧水を供給する水圧ポンプを備えていることを特徴とする請求項１に記載の水圧駆動クランプ装置。
前記水圧ポンプにより加圧水が供給される前に前記水圧シリンダに水道水圧の加圧水を供給する構成を特徴とする請求項２に記載の水圧駆動クランプ装置。
前記水圧ポンプが、水道水圧で作動する水道水圧駆動水圧ポンプである構成を特徴とする請求項２、又は請求項３に記載の水圧駆動クランプ装置。
前記水圧ポンプが、圧縮空気で作動するエア駆動水圧ポンプである構成を特徴とする請求項２、又は請求項３に記載の水圧駆動クランプ装置。