JP3239951U - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

ハウジング（１）のプラグ部（２）の周壁に貫通孔（３０）が形成される。貫通孔（３０）に係合部材（３１ａ）およびロック部材（３１ｂ）が挿入される。出力ロッド（３）の外周壁に支持部（３６）が形成される。クランプ状態のクランプ装置において、ハウジング（１）とワークパレット（ＷＰ）とを離間させる方向に外力が作用するときに、ロック部材（３１ｂ）が支持部（３６）に受け止められることで、プラグ部（２）の外周面よりも外方へロック部材（３１ｂ）の一部が貫通孔（３０）から突出した状態が維持される。

Description

この発明は、ワークパレット、ワーク、金型、ツール等の被固定物を、強力に基台としてのクランプパレット、テーブル、ロボットアームの先端部などに固定すると共にその固定状態を保持するのに好適なクランプ装置に関する。

この種のクランプ装置には、従来では、特許文献１(国際公開第２０１３／１２２０３９号公報)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。

ハウジングから筒状のプラグ部が上方へ突設される。プラグ部の筒孔内に出力ロッドが当該筒孔の軸方向に移動可能となるように挿入される。プラグ部の周壁に係合ボールが挿入され、その係合ボールが出力ロッドを介して駆動機構によって前記筒孔の径方向へ移動される。上記プラグ部が挿入可能となるように、装着孔がワークパレットに設けられる。その装着孔に設けられる係止部が、係合ボールと当接可能となっている。前記駆動機構は、圧縮エアが給排されるクランプ室を有している。そのクランプ室に保持バネが装着される。

上記クランプ装置がワークパレットをクランプした状態で、何らかの原因によりクランプ室内の圧縮エアが消失した場合には、保持バネの付勢力によってクランプ装置のクランプ状態が維持される。

国際公開第２０１３／１２２０３９号公報

上記の従来技術は次の改良の余地がある。

上記のように、クランプ室内の圧縮エアが消失し、保持バネの付勢力によってクランプ装置がクランプ状態に維持されているときに、その保持バネの付勢力（クランプ状態を維持しようとする力）を超える外力が、ハウジングとワークパレットとを離間させる方向に作用することがある。このような場合であっても、クランプ装置からワークパレットが外力によって取り外されないようにする点で改良の余地がある。

本発明の目的は、上記の点を改善するためのクランプ装置を提案することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図１４に示すように、クランプ装置を次のように構成した。

ハウジング１から筒状のプラグ部２が突設される。前記プラグ部２の筒孔２ａ内に出力ロッド３が当該筒孔２ａの軸方向に移動可能となるように挿入される。前記プラグ部２の周壁に形成された貫通孔３０に係合部材３１ａおよびロック部材３１ｂが挿入される。前記出力ロッド３が駆動機構Ｄによって前記軸方向へ移動されることにより、係合部材３１ａとロック部材３１ｂとが貫通孔３０内で移動される。前記ロック部材３１ｂに当接可能となるように支持部３６，３６Ａが前記出力ロッド３の外周壁に形成される。前記プラグ部２が挿入可能となるように装着孔４２がクランプ対象物ＷＰ，Ｗに設けられる。その装着孔４２が有する係止部４４が、前記係合部材３１ａおよび前記ロック部材３１ｂと当接可能となっている。前記係合部材３１ａが前記係止部４４に係合したクランプ状態で、前記ハウジング１とクランプ対象物ＷＰ，Ｗとを離間させる方向に外力が作用するときに、前記ロック部材３１ｂを前記支持部３６，３６Ａが受け止めることで、前記プラグ部２の外周面よりも外方へ前記ロック部材３１ｂの一部が前記貫通孔３０から突出した状態が維持される。

上記の本発明は次の作用効果を奏する。

プラグ部の外周面よりも外方へロック部材の一部が貫通孔から突出した状態が維持されることで、当該ロック部材によりプラグ部（クランプ装置）からクランプ対象物が意図しないで取り外されるのを防止できる。

本発明は、下記（１）から（８）の構成を備えることが好ましい。

（１）例えば、図９に示すように、前記ロック部材３１ｂは前記係合部材３１ａよりも大きくされる。

この場合、支持部によるロック部材の受け止めが安定し、プラグ部からクランプ対象物が意図しないで取り外されるのをより防止できる。

（２）例えば、図４に示すように、前記支持部３６，３６Ａは、前記軸方向に対して平行に形成される。

この場合、支持部の形成を容易に行うことができる。

（３）例えば、図４、図５に示すように、前記出力ロッド３の外周壁に前記軸方向に沿って延在する溝３８が形成される。前記支持部３６は、前記軸方向に垂直な断面が円弧状の前記溝３８の底壁であって、前記軸方向に対して平行に延在する底壁によって構成される。

この場合、支持部によるロック部材の受け止めが安定する。

（４）例えば、図７に示すように、前記支持部３６，３６Ａは、前記出力ロッド３のクランプ駆動方向に向かうにつれて前記出力ロッド３の径方向の外方へ広がるように前記軸方向に対して傾斜している。

この場合、ハウジングとクランプ対象物とを離間させる方向に外力が作用すると、クランプ対象物に設けられた係止部がロック部材を介して出力ロッドをクランプ駆動する方向へ押す。そのため、当該押す力と、上記の外力が係止部および係合部材を介して出力ロッドをアンクランプ駆動させる方向へ押す力とが釣り合うようになる。言い換えれば、外力が出力ロッドをアンクランプ駆動させる方向へ押す力が弱まる。これにより、プラグ部の外周面よりも外方へロック部材の一部が貫通孔から突出した状態がより維持されやすくなる。

（５）例えば、図７に示すように、前記出力ロッド３の外周壁に前記軸方向に沿って延在する溝３８が形成される。前記支持部３６は、前記軸方向に垂直な断面が円弧状の前記溝３８の底壁であって、前記クランプ駆動方向に向かうにつれて前記径方向の外方へ広がるように前記軸方向に対して傾斜する底壁によって構成される。

この場合、支持部によるロック部材の受け止めが安定する。

（６）例えば、図６に示すように、前記支持部３６は、前記ロック部材３１ｂが嵌り込む凹部とされる。

この場合、支持部によるロック部材の受け止めが安定する。

（７）例えば、図６に示すように、前記出力ロッド３の前記軸方向に平行な断面視において、前記凹部は、前記凹部の中心から前記出力ロッド３の径方向に延びる仮想の直線（Ｌ）に対して対称の形状とされる。

この場合、ロック部材が凹部の中心に一致するように、ロック部材が出力ロッドを筒孔の軸方向に移動させ、移動後は、ロック部材と出力ロッドとの相対移動が制限されて、支持部によるロック部材の受け止めがより安定する。

（８）例えば、図６に示すように、前記ロック部材３１ｂは、球体であり、前記凹部は、球面状に形成される。

この場合、ロック部材と支持部との接触点が多くなる、またはロック部材と支持部との接触範囲が広くなるので、支持部によるロック部材の受け止めがより安定する。

前記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１５に示すように、クランプ装置を次のように構成した。

ハウジング１はガイド筒部７８を有する。前記ガイド筒部７８の周壁に形成された貫通孔３０に係合部材３１ａおよびロック部材３１ｂが挿入される。係合部材３１ａおよびロック部材３１ｂは駆動機構Ｄによって前記貫通孔３０内で移動される。筒状のピストン５は前記駆動機構Ｄを構成する。ピストン５は前記ガイド筒部７８の外側に配置される。前記ロック部材３１ｂに当接可能となるように前記ピストン５の内周壁に支持部３６，３６Ａが形成される。前記ガイド筒部７８に挿入可能となるようにクランプ対象物ＷＰ，Ｗに突起８２が設けられる。突起８２は、前記係合部材３１ａおよび前記ロック部材３１ｂに当接可能となっている係止部４４を有する。前記係合部材３１ａが前記係止部４４に係合したクランプ状態で、前記ハウジング１と前記クランプ対象物ＷＰ，Ｗとを離間させる方向に外力が作用するときに、前記ロック部材３１ｂを前記支持部３６，３６Ａが受け止めることで、前記ガイド筒部７８の内周面よりも内方へ前記ロック部材３１ｂの一部が前記貫通孔３から突出した状態が維持される。

上記の本発明は次の作用効果を奏する。

ガイド筒部の内周面よりも内方へロック部材の一部が貫通孔から突出した状態が維持されることで、当該ロック部材によりガイド筒部（クランプ装置）からクランプ対象物が意図しないで取り外されるのを防止できる。

本発明は、下記（１）から（３）の構成を備えることが好ましい。

（１）例えば、図９に示すように、前記ロック部材３１ｂは前記係合部材３１ａよりも大きくされる。

この場合、支持部によるロック部材の受け止めが安定し、ガイド筒部からクランプ対象物が意図しないで取り外されるのをより防止できる。

（２）例えば、図１５に示すように、前記支持部３６，３６Ａは、前記ガイド筒部７８の筒孔７８ａの軸方向に対して平行に形成される。

この場合、支持部の形成を容易に行うことができる。

（３）例えば、図１５に示すように、前記ピストン５の内周壁に前記軸方向に沿って延在する溝３８が形成される。前記支持部３６は、前記軸方向に垂直な断面が円弧状の前記溝３８の底壁であって、前記軸方向に対して平行に延在する底壁によって構成される。

この場合、支持部によるロック部材の受け止めが安定する。

本発明によると、クランプ装置からクランプ対象物が外力によって意図しないで取り外されるのを防止することができる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、クランプ装置のアンクランプ状態を示す断面視の模式図である。 図２は、上記クランプ装置の動作説明図であって、上記図１に類似する断面図ある。 図３は、上記クランプ装置のクランプ状態を示す断面図であり、上記図１に類似する図である。 図４は、図３中のＡ部分の拡大図であり、上記クランプ装置に備えられる支持部などを示す図である。 図５は、図３中のＣ－Ｃ断面図である。 図６は、図４に示す支持部の第１変形例を示す拡大図であり、上記図４に類似する図である。 図７は、図４に示す支持部の第２変形例を示す拡大図であり、上記図４に類似する図である。 図８は、図５に示す支持部の第３変形例を示す拡大図であり、上記図５に類似する図である。 図９は、本発明の第２実施形態を示し、クランプ装置のクランプ状態を示す断面視の模式図である。 図１０は、本発明の第３実施形態を示し、クランプ装置のアンクランプ状態を示す断面視の模式図である。 図１１は、上記クランプ装置のクランプ状態を示す断面図であり、上記図１０に類似する図である。 図１２は、図１０中のＢ部分の拡大図であり、上記クランプ装置に備えられる保持弁を示す図である。 図１３は、図１１中のＣ部分の拡大図であり、上記クランプ装置に備えられる保持弁を示す図である。 図１４は、上記クランプ装置の保持弁を示す動作説明図であり、図１２に類似する図である。 図１５は、本発明の第４実施形態を示し、クランプ装置のクランプ状態を示す断面視の模式図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１から図５によって説明する。

この実施形態では、基準ブロックとしてのクランプパレットＣＰに、可動ブロックとしてのワークパレット（クランプ対象物）ＷＰを固定するクランプ装置を例示してある。

上記クランプパレットＣＰにクランプ装置のハウジング１が複数のボルト(図示せず)によって固定される。そのハウジング１から筒状のプラグ部２が上方へ一体に突設される。そのプラグ部２の筒孔２ａに出力ロッド３の上ロッド部分３ａが上下方向（筒孔２ａの軸方向）へ移動可能に挿入される。ハウジング１内にシリンダ孔４が設けられ、そのシリンダ孔４内に駆動機構Ｄが設けられる。その駆動機構Ｄによって出力ロッド３が上下方向へ移動される。その駆動機構Ｄは次のように構成される。

上記の出力ロッド３の下部に固定される第１ピストン５が、シリンダ孔４の大径孔４ａ内に上下方向へ移動可能に挿入される。そのシリンダ孔４の大径孔４ａの上方に形成されるシリンダ孔４の小径孔４ｂと出力ロッド３の下ロッド部分３ｂの外周面との間に環状の第２ピストン６が上下方向（シリンダ孔４の軸方向）に移動可能に挿入される。その第２ピストン６は、外封止部材７を介して小径孔４ｂに保密状に挿入されると共に、内封止部材８を介して出力ロッド３の下ロッド部分３ｂに保密状に外嵌される。

上記第１ピストン５と上記第２ピストン６との間にクランプ室１０が形成される。第１ピストン５と、ハウジング１の下壁９としてのクランプパレットＣＰの装着孔の底壁との間に第１アンクランプ室１１が形成されると共に、第２ピストン６とハウジング１の上壁１ａとの間に第２アンクランプ室１２が形成される。その第２アンクランプ室１２と第１アンクランプ室１１とが、出力ロッド３の下ロッド部分３ｂの内部に形成される連通路１３によって連通される。また、クランプ室１０は、ハウジング１に形成される給排路１４を介して圧縮エアの給排ポート１５へ連通される。第２アンクランプ室１２は、ハウジング１に形成される給排路１６を介して圧縮エアの給排ポート（図示せず）に連通される。

上記クランプ室１０内であって、第１ピストン５と第２ピストン６との間に保持バネ１７が装着される。その保持バネ１７は、圧縮コイルバネからなり、第１ピストン５と第２ピストン６とを離間する方向へ付勢する。

この第１実施形態では、保持バネ１７について、バネ下端を第１ピストン５に受け止めると共にバネ上端を第２ピストン６に受け止めるように構成した。これに代えて、シリンダ孔４に設けた第２ピストン６のストッパ５１を径方向の内方へ突出させて、バネ下端をストッパ５１に受け止めると共にバネ上端を第２ピストン６に受け止めるように構成してもよい。また、上記保持バネ１７は、例示した圧縮コイルバネに代えて、皿バネ等の他の種類のバネを利用可能である。

上記第１アンクランプ室１１と第２アンクランプ室１２とを接続する構造は、前記出力ロッド３に設けた連通路１３に代えて、ハウジング１の胴部に設けた連通孔であってもよく、さらには、ハウジング１の外側に設けた配管であってもよい。

上記第２アンクランプ室１２内に倍力機構２０が配置される。その倍力機構２０は、クランプ室１０に供給された圧縮エアが第２ピストン６を上方へ押す力を下向きの力に反転させると共に倍力変換して出力ロッド３へ伝達するように構成される。

上記の倍力機構２０は、次のように構成されている。即ち、第２アンクランプ室１２内に向かって上壁１ａから受け筒２１が下方へ突出される。その受け筒２１の下部に横溝が周方向へ所定の間隔をあけて４つ形成される。各横溝の底壁によって受部２２が形成される。また、出力ロッド３の下ロッド部分３ｂの外周壁に凹部が周方向へ所定の間隔をあけて４つ形成される。各凹部の底壁によって伝達部２３が構成される。その伝達部２３は、上方へ向かうにつれて出力ロッド３の軸心へ近づく（凹部の深さが深くなる）ように傾斜されている。上記の受部２２と伝達部２３との間に、楔空間２４がシリンダ孔４の径方向の内方へ向かうにつれて狭くなるように形成される(図２を参照)。その楔空間２４に係合ボール２５が挿入される。その係合ボール２５を径方向の内方へ押すように、第２ピストン６の内周壁に倍力部２６が下方に向かうにつれて狭まるようにテーパ状に形成される。その倍力部２６の上側には、押部２７がテーパ状に設けられる。

上記プラグ部２の周壁の上寄り部に貫通孔３０が周方向へ所定間隔をあけて６つ形成される。各貫通孔３０によってボール３１が径方向の内方の図１に示す位置と径方向の外方の図３に示す位置（外側位置）との間で移動可能に支持される。その６つのボール３１のうちの３つのボールは、係合用のボール３１ａであり、残りの３つのボールは、ロック用のボール３１ｂである。上記の貫通孔３０に係合用のボール３１ａとロック用のボール３１ｂとが交互に挿入されている。この実施形態では、６つの貫通孔３０がプラグ部２の周壁に軸方向の同じ高さ位置となるように配置されている。これにより、プラグ部２の周壁であって、軸方向の異なる高さ位置にボール３１ａ、３１ｂが配置される場合に比べて、プラグ部２の高さ方向の寸法を小さくすることができる。その結果、クランプ装置をコンパクトに作ることができる。

上記の出力ロッド３の上ロッド部分３ａの外周壁には、係合用のボール３１ａに対応させて、押圧面３２と退避溝３３とが上下に連ねて形成される。その押圧面３２は、上方へ向かうにつれて広がるように形成される。その押圧面３２が係合用のボール（係合部材）３１ａに対面する位置に移動することにより、係合用のボール３１ａがプラグ部２の外周面よりも径方向の外方へ突出するように外側位置へ移動される。前記の退避溝３３が係合用のボール３１ａに対面する位置であって、そのボール３１ａが挿入可能となる退避位置に移動することにより、係合用のボール３１ａがプラグ部２の外周面よりも径方向の内方へ移動可能となる。

前記の出力ロッド３の上ロッド部分３ａの外周壁には、図４に拡大して示すように、ロック用のボール（ロック部材）３１ｂに対応させて、上下方向にストレートに形成される支持面（支持部）３６と退避溝３７とが上下に連ねて形成される。

本実施形態では、支持面３６は、筒孔２ａの軸方向に対して平行に形成されている。出力ロッド３の軸方向と筒孔２ａの軸方向とは同じ方向である。支持面３６が貫通孔３０の軸方向に対して垂直となるように上ロッド部分３ａの外周壁に形成されている。

出力ロッド３のロッド部分３ａの外周壁に出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に沿って延在する溝３８が形成されており、支持面３６は、この溝３８の底壁によって構成されている。溝３８の底壁は、出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に垂直な断面が円弧状である。溝３８の底壁は、出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に対して平行に延在する。

支持面３６がロック用のボール３１ｂに対面する位置に移動することにより、ロック用のボール３１ｂがプラグ部２の外周面よりも径方向の外方へ突出した外側位置へ移動された状態が維持される。プラグ部２の外周面よりも外方へボール３１ｂの一部が貫通孔３０から突出した状態が維持される。なお、前記の退避溝３７がロック用のボール３１ｂに対面して挿入可能となる退避位置に移動することにより、ロック用のボール３１ｂがプラグ部２の外周面よりも径方向の内方へ移動可能となる。

上記の本実施形態のように支持面３６が上下方向にストレートに形成されることに代えて、図６に示す本実施形態の第１変形例のように、ロック用のボール３１ｂが嵌り込み可能な球面によって支持面３６が構成されるようにしてもよい。すなわち、支持面３６は球面状に形成されてもよい。これにより、外力によってロック用のボール３１ｂがプラグ部材２の径方向の内方に押動されるときに、そのロック用のボール３１ｂが球面の支持面３６内に嵌り込む。その結果、ロック用のボール３１ｂが外側位置（突出位置）に突出した状態が維持される。また、ボール３１ｂと支持面３６との接触点が多くなる、または接触範囲が広くなるので、支持面３６によるボール３１ｂの受け止めが安定する。

なお、支持面３６は球面に限られることはない。支持面３６は底が平面とされた凹部であってもよい。すなわち、支持面３６は、より広い概念として、ロック用のボール３１ｂが嵌り込む凹部とされてもよい。

なお、図６に示すように、当該凹部（支持面３６）は、本実施形態のように、出力ロッド３の軸方向に平行な断面視において、凹部の中心から出力ロッド３の径方向に延びる仮想の直線Ｌに対して対称の形状とされることが好ましい。これにより、ボール３１ｂが凹部の中心に一致するように、ボール３１ｂが出力ロッド３を軸方向に移動させ、移動後は、ボール３１ｂと出力ロッド３との相対移動が制限されて、凹部（支持面３６）によるボール３１ｂの受け止めがより安定する。

さらに、図７に示す本実施形態の第２変形例のように、支持面３６は、出力ロッド３のクランプ駆動方向に向かうにつれて出力ロッド３の径方向の外方へ広がるように出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に対して傾斜していてもよい。なお、出力ロッド３のクランプ駆動方向とは、図７において下方向のことである。具体的な構成は、例えば次のとおりである。

プラグ部２の筒孔２ａの軸方向に対してθ（°）だけ傾斜しており、かつ、下方（出力ロッド３のクランプ駆動する方向）へ向かうにつれて広がる（軸心から遠ざかる）ように支持面３６が形成される。これにより、外力によってロック用のボール３１ｂがプラグ部材２の径方向の内方に押動されるときに、そのロック用のボール３１ｂが傾斜面である支持面３６を介して出力ロッド３を下方（クランプ駆動方向）に押す。すると、出力ロッド３を下方に押す力と、外力によって係合用のボール３１ａが押圧面３２を介して出力ロッド３を上方（アンクランプ駆動方向）へ押す力とが、釣り合うようになる。その結果、出力ロッド３の上下方向への移動が制限されて、ロック部材３１ｂが外側位置に突出した状態がより維持されやすくなる。

なお、図４の場合と同じく、出力ロッド３のロッド部分３ａの外周壁に出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に沿って延在する溝３８が形成されており、支持面３６は、この溝３８の底壁によって構成されている。溝３８の底壁は、出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に垂直な断面が円弧状である。本変形例においては、溝３８の底壁は、出力ロッド３のクランプ駆動方向に向かうにつれて出力ロッド３の径方向の外方へ広がるように出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に対して傾斜している。

この第２変形例を後述する第３実施形態に適用するために、第３実施形態のようなクランプ装置では、支持面３６は、プラグ部２の筒孔２ａの軸方向に対してθ（°）だけ傾斜しており、かつ、上方（出力ロッド３のクランプ駆動する方向、図１１において上方向）へ向かうにつれて広がる（軸心から遠ざかる）ように形成される。

図８は、支持面３６の第３変形例を示す。第１実施形態、および第２変形例では、出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に垂直な断面が円弧状の溝３８の底壁によって支持面３６が構成されている。一方、第３変形例では、支持面３６Ａは平面とされている。支持面３６Ａは、出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に対して平行に形成されている。ボール３１ｂを支持面３６Ａが受け止めることで、プラグ部２の外周面よりも外方へボール３１ｂの一部が貫通孔３０から突出した状態が維持される。

なお、平面で構成される支持面３６Ａは、図７に示す第２変形例のように、出力ロッド３のクランプ駆動方向に向かうにつれて出力ロッド３の径方向の外方へ広がるように出力ロッド３（筒孔２ａ）の軸方向に対して傾斜していてもよい。

また、図８では、第１実施形態等における押圧面３２に対応する押圧面３２Ａも平面とされている。

上記ワークパレットＷＰの下面に凹部４０が開口される。その凹部４０にリング部材４１が装着され、リング部材４１が複数のボルトによってワークパレットＷＰに固定される。そのリング部材４１の内周孔によって装着孔４２が構成され、その装着孔４２に上記のプラグ部２が挿入可能になっている(図２を参照)。なお、この実施形態では、装着孔４２をリング部材４１に形成するようにしたが、後述する図１０から図１４に示す第３実施形態のように、ワークパレットＷＰの凹部４０の内周孔によって装着孔４２を構成するようにしてもよい。

上記リング部材４１の装着孔４２に係止部４４が上方へ向かうにつれて広がるようにテーパ状に形成される。そのリング部材４１の下面によって被着座面４５が構成されている。その被着座面４５が、ハウジング１の上壁１ａに形成される着座面４６に当接可能となっている(図２を参照)。その着座面４６に着座検出用の噴出孔４７が開口され、その噴出孔４７に圧縮エアが供給される。

上記のクランプ装置は、次のように作動する。

図１のアンクランプ状態では、クランプ室１０から圧縮エアが排出されると共に、第１アンクランプ室１１と第２アンクランプ室１２に圧縮エアが供給されている。これにより、第１アンクランプ室１１の圧縮エアが第１ピストン５を上方へ押して、当該第１ピストン５をシリンダ孔４の段部５０に当接させている。また、第２アンクランプ室１２の圧縮エアが第２ピストン６を下方へ押して、当該第２ピストン６をシリンダ孔４に設けたストッパ５１に当接させている。ストッパ５１は例えば止め輪５１である。このため、その第２ピストン６の押部２７と係合ボール２５との間、又は受部２２と係合ボール２５との間に、僅かな隙間が上下方向に形成可能になっている(図示せず)。

また、上記第１ピストン５が出力ロッド３を上昇させているので、係合用のボール３１ａが退避溝３３内の退避位置に移動可能になっていると共に、ロック用のボール３１ｂが退避溝３７内の退避位置に移動可能になっている。その図１に示すアンクランプ状態のクランプ装置の上方にワークパレットＷＰが搬入される。

上記ワークパレットＷＰをクランプパレットＣＰにクランプするときには、まず、ワークパレットＷＰを下降させる。すると、図２に示すように、そのワークパレットＷＰに装着されたリング部材４１の被着座面４５が、ハウジング１の着座面４６に受け止められる。

上記クランプ装置をクランプ駆動するときには、図１のアンクランプ状態において、第１アンクランプ室１１及び第２アンクランプ室１２の圧縮エアを排出すると共に、クランプ室１０に圧縮エアを供給する。すると、まず、クランプ室１０の圧縮エアが、第１ピストン５を下方へ押すと共に第２ピストン６を上方へ押す。クランプ駆動行程の初期には、第２ピストン６の押部２７が係合ボール２５を介して受け筒２１の受部２２および下ロッド部分３ｂの外周面に受け止められるので、第２ピストン６の上方への移動が制限されている。そのため、クランプ駆動行程の初期は、第１ピストン５によって出力ロッド３は下降する。

上記係合ボール２５が伝達部２３に対面する高さ位置まで出力ロッド３が下降すると、まず、図２に示すように、その出力ロッド３に設けた伝達部２３と受け筒２１に設けた受部２２との間に楔空間２４が形成され、その楔空間２４に押部２７が係合ボール２５を押し出す。これにより、倍力駆動が開始される。

そして、第２ピストン６の倍力部２６が係合ボール２５を径方向の内方へ強力に押し出す。これにより、その第２ピストン６に作用する上向き推力は、倍力部２６と係合ボール２５と受部２２及び伝達部２３を介して、下向きに倍力変換されて、出力ロッド３が下向きに駆動されていく。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５による押下げ力との合力により、上記出力ロッド３が下方へ強力に駆動される。

上記クランプ装置がアンクランプ状態からクランプ状態にクランプ駆動することにより、出力ロッド３の退避溝３３の一部を構成する押出し部３３ａが係合用のボール３１ａを径方向の外方の突出位置へ押し出すと共に、出力ロッド３の退避溝３７の一部を構成する押出し部３７ａがロック用のボール３１ｂを径方向の外方の突出位置へ押し出す。すると、出力ロッド３の各押圧面３２が係合用のボール３１ａを介してワークパレットＷＰの係止部４４を下向きに押圧していく。これにより、上記ワークパレットＷＰの被着座面４５がハウジング１の着座面４６に受け止められる。その結果、上記クランプ装置が図１のアンクランプ状態から図３のクランプ状態へ切換えられる。このとき、ロック用のボール３１ｂは、上下方向にストレートに形成される出力ロッド３の支持面３６に対面しており、そのボール３１ｂと支持面３６との間、もしくは、ボール３１ｂと係止部４４との間に０．０５から０．１ｍｍ程度の摺動隙間が形成されている。そのため、ボール３１ｂは、ボール３１ａとは異なり、係止部４４を下向きに押圧しない。

上記クランプ装置を図３のクランプ状態から図１のアンクランプ状態へ切換えるときには、上記クランプ状態において、クランプ室１０の圧縮エアを排出すると共に第１アンクランプ室１１及び第２アンクランプ室１２に圧縮エアを供給する。すると、まず、第２アンクランプ室１２の圧縮エアが第２ピストン６を下降させる。このとき、出力ロッド３の上方への移動開始直後は、伝達部２３と係合ボール２５と受け部２２とピストン６の倍力部２６とによって出力ロッド３の上昇は制限されている。その第２ピストン６が下降することにより、係合ボール２５と倍力部２６との間、もしくは、係合ボール２５と伝達部２３との間に隙間が形成されていくので、第１アンクランプ室１１の圧縮エアが第１ピストン５および出力ロッド３を上昇させていく。

次いで、出力ロッド３の退避溝３３および退避溝３７が、ボール３１ａおよびボール３１ｂに対面する高さ位置まで上昇すると、それらのボール３１ａおよびボール３１ｂが退避溝３３および退避溝３７内（出力ロッド３の径方向の内方）へ移動可能となる。その結果、図１に示すように、ワークパレットＷＰをクランプパレット１から円滑に取り外すことが可能となる。

上記クランプ状態のクランプ装置において、何らかの原因、例えば、そのクランプ装置を含むシステムが非常停止されたことにより、当該クランプ装置への圧縮エアの供給が停止されることがある。このような場合であっても、上記の保持バネ１７の付勢力によってクランプ装置のクランプ状態が維持される。また、そのクランプ状態において、保持バネ１７の付勢力を上回る外力が、クランプパレットＣＰから離間される方向へワークパレットＷＰに作用することがある。この場合、その外力は、係止部４４と係合用のボール３１ａと押圧面３２とを介して出力ロッド３を上向き（アンクランプ方向）に押動させようとする。しかし、係止部４４によって押されるロック用のボール３１ｂが支持面３６に受け止められる。これにより、ロック用のボール３１ｂおよび係合用のボール３１ａは、プラグ部２の外周面よりも外方へそれぞれの一部が貫通孔３０から突出した状態が維持される。その結果、ワークパレットＷＰがクランプパレットＣＰから意図しないで取り外されることが防止される。

図９は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態においては、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けている。この実施形態では、ロック用のボール３１ｂは、係合用のボール３１ａよりも大きくされている。これによると、支持面３６によるボール３１ｂの受け止めが安定し、プラグ部２からワークパレットＷＰが意図しないで取り外されるのをより防止することができる。また、支持面３６とボール３１ｂとの接触面積が大きくなる。これにより、大きな負荷がその接触部分に作用しても、接触部分が摩耗したり破損したりするのが防止され、その結果、接触部分の耐久性が向上する。

ボール３１ｂがボール３１ａよりも大きくされることに対応して、この実施形態では、ボール３１ｂが挿入される貫通孔３０は、ボール３１ａが挿入される貫通孔３０よりも大きくされている。ボール３１ｂの大きさとボール３１ａの大きさとに大差がない場合などは、ボール３１ｂが挿入される貫通孔３０とボール３１ａが挿入される貫通孔３０とは同じ大きさとされてもよい。

図１０から図１４は、本発明の第３実施形態を示している。この第３実施形態においては、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。この実施形態では、基準ブロックとしてのテーブルＴに可動ブロックとしてのワーク（クランプ対象物）Ｗを固定するクランプ装置を例示してある。この第３実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。

この図１０および図１１では、図１の第１実施形態におけるリング部材４１、第２ピストン６、第２アンクランプ室１２、保持バネ１７、および倍力機構２０等が省略されている。

上記の第１実施形態のクランプ装置では、駆動機構Ｄによって出力ロッド３を軸方向の下方（退入側）へ移動させることにより、出力ロッド３の上ロッド部分３ａがボール３１ａおよびボール３１ｂを出力ロッド３の径方向の外方へ押し出してクランプ駆動する。これに対して、第２実施形態のクランプ装置では、駆動機構Ｄによって出力ロッド３を軸方向の上方（進出側）へ移動させることにより、出力ロッド３の上ロッド部分３ａがボール３１ａおよびボール３１ｂを出力ロッド３の径方向の外方へ押し出してクランプ駆動する。

上記テーブルＴにクランプ装置のハウジング１が、複数のボルト(図示せず)によって固定される。そのハウジング１のプラグ部２の筒孔２ａに挿入される出力ロッド３が、駆動機構Ｄによって上下方向へ移動される。ハウジング１に形成されるシリンダ孔４内に駆動機構Ｄが設けられる。その駆動機構Ｄは次のように構成される。

上記の出力ロッド３に連結されるピストン５が、シリンダ孔４内に上下方向へ移動可能に挿入される。そのピストン５の下側にクランプ室１０が形成されると共に、ピストン５の上側にアンクランプ室５２が形成される。また、クランプ室１０は、ハウジング１に形成される給排路１４を介して圧縮エアの給排ポート１５に連通される。アンクランプ室５２は、ハウジング１に形成される給排路１６を介して圧縮エアの給排ポート５３に連通される。

上記の給排路１４の途中部に保持弁６０が設けられ、その保持弁６０によって当該給排路１４が遮断および開放される。その保持弁６０は、図１２から図１４（図１０および図１１）に示すように、次のように構成される。

上記ハウジング１の上壁１ａに装着孔６１が左右方向に形成される。その装着孔６１の雌ネジ部に保持弁６０のケーシング６２が螺合される。そのケーシング６２の内部に弁孔６３が左右方向に形成される。その弁孔６３は、左側から順に中径孔６３ａと小径孔６３ｂと大径孔６３ｃとを有する。中径孔６３ａと小径孔６３ｂとの間に形成される段差部に弁座６４が形成される。その弁座６４は、右方へ向かうにつれて先細りするようにテーパ状に形成されている。中径孔６３ａ内に弁部材６５が左右方向に移動可能に挿入される。弁部材６５の外周壁に溝が周方向に形成され、その溝に封止部材としてのＯリングが装着される。そのＯリングの外周部によって弁面６６が構成され、その弁面６６が弁座６４に当接可能となっている。弁部材６５の左壁に形成された凹部６７の底面と弁孔６３（装着孔６１）の底面との間に閉弁バネ６８が装着され、その閉弁バネ６８が弁部材６５を弁座６４に向けて付勢している。その弁部材６５の外周壁に連通溝６５ａが左右方向に形成されると共に、その連通溝６５ａと凹部６７とを連通させるように貫通孔６５ｂが弁部材６５に形成される。その弁部材６５の右端面に開口される圧抜き孔６５ｃが、前述の弁部材６５に周方向に形成される溝の周壁に開口される。その圧抜き孔６５ｃの溝側開口部は、封止部材としてのＯリングに封止されている。

上記の大径孔（弁座６４を挟んで弁部材６５と反対側の弁孔６３）６３ｃ内に操作部材６９が左右方向へ移動可能で保密状に挿入される。その操作部材６９の本体６９ａから突起部６９ｂが弁部材６５に向けて突設される。その突起部６９ｂの左端面が弁部材６５の右端面に当接可能となっている。上記の大径孔６３ｃ内であって操作部材６９の左側に弁室７０が形成され、操作部材６９の右側（弁部材６５に対面する操作部材６９の端面とは反対の端面側）に受圧室７１が形成される。その受圧室７１が、連通路７４と、ケーシング６２の周壁に形成される貫通孔７６とによってアンクランプ室５２に連通される。また、ケーシング６２の周壁に貫通孔７５が形成される。その貫通孔７５によって、操作部材６９の左側の弁室７０と給排路１４の圧縮エア源側流路１４ａとが連通される。また、給排路１４のクランプ室側流路１４ｂが、弁孔６３の中径孔６３ａに連通されている。なお、本実施形態において、貫通孔７５、弁孔６３、連通溝６５ａ、貫通孔６５ｂ、圧抜き孔６５ｃまたは開弁隙間、および凹部６７等は、給排路１４の一部を構成している。

上記プラグ部２の貫通孔３０にボール３１が移動可能に支持される。出力ロッド３の上ロッド部分３ａの外周壁には、係合用のボール（係合部材）３１ａに対応させて、退避溝３３と押圧面３２とが上下に連ねて形成される。ここで、図１から図３に示す第１実施形態において、出力ロッド３の外周壁に退避溝３３と押圧面３２とが下側から順に形成されていたが、本実施形態では、退避溝３３と押圧面３２が上側から順に形成されている。また、その押圧面３２は、下方へ向かうにつれて広がるように形成される。また、出力ロッド３の上ロッド部分３ａの外周壁には、ロック用のボール（ロック部材）３１ｂに対応させて、退避溝３７と上下方向にストレートに形成される支持面（支持部）３６とが上下に連ねて形成される。押圧面３２と同様に、本実施形態では、退避溝３７の下側に支持面３６が形成されている。

上記ワークＷの下壁に装着孔４２が形成され、その装着孔４２に上記のプラグ部２が挿入可能になっている(図１１を参照)。その装着孔４２に係止部４４が上方へ向かうにつれて広がるようにテーパ状に形成される。そのワークＷの下面によって被着座面４５が構成されている。その被着座面４５が、ハウジング１の上壁１ａに形成される着座面４６に当接可能となっている(図１１を参照)。

上記のクランプ装置は、次のように作動する。

図１０および図１２のアンクランプ状態では、クランプ室１０から圧縮エアが排出されると共に、アンクランプ室５２に圧縮エアが供給されている。これにより、アンクランプ室５２の圧縮エアがピストン５を下方へ押して、出力ロッド３の上ロッド３ａの下面が筒孔２ａの底面に当接されている。このため、係合用のボール３１ａが退避溝３３内の退避位置に移動可能になっていると共に、ロック用のボール３１ｂが退避溝３７内の退避位置に移動可能になっている。アンクランプ状態のクランプ装置の上方にワークＷが搬入される。

上記の図１０に示すアンクランプ状態では、アンクランプ室５２に供給される圧縮エアが、ハウジング内に形成される連通路７４と貫通路７６とを介して保持弁６０の受圧室７１に供給されている。その受圧室７１の圧縮エアが操作部材６９を介して弁部材６５を左方へ移動させることにより、保持弁６０が開弁される。

上記ワークＷをテーブルＴに固定するときには、まず、ワークＷを下降させる。すると、図１１に示すように、プラグ部２にワークＷの装着孔４２が外嵌めされ、ワークＷの被着座面４５がハウジング１の着座面４６に受け止められる。

上記クランプ装置が図１０（および図１２）のアンクランプ状態から図１１（および図１３）のクランプ状態にクランプ駆動するときには、アンクランプ状態において、アンクランプ室５２の圧縮エアを排出すると共に、圧縮エア源からの圧縮エアが給排路１４の圧縮エア源側流路１４ａと貫通孔７５を通って保持弁６０の弁室７０に供給される。すると、弁室７０の圧縮エアが操作部材６９を右方へ移動させると共に、弁部材６５を左側限界位置へ移動させた状態（保持弁の開弁状態）を維持する。このため、弁室７０の圧縮エアが保持弁６０の開弁隙間と連通溝６５ａと貫通孔６５ｂと凹部６７と給排路１４のクランプ室側流路１４ｂを順に通ってクランプ室１０に供給される。すると、クランプ室１０の圧縮エアが、第１ピストン５を上方へ押す。次いで、出力ロッド３の退避溝３３の一部を構成する押出し部３３ａが係合用のボール３１ａを径方向の外方の位置へ押し出すと共に、出力ロッド３の退避溝３７の一部を構成する押出し部３７ａがロック用のボール３１ｂを径方向の外方の位置へ押し出す。すると、係合用のボール３１ａがワークＷの係止部４４を下向きに押圧していく。これにより、上記ワークＰの被着座面４５がハウジング１の着座面４６に受け止められる。その結果、上記クランプ装置が図１０のアンクランプ状態から図１１のクランプ状態へ切換えられる。このとき、ロック用のボール３１ｂは、上下方向にストレートに形成される出力ロッド３の支持面３６に対面する。そのボール３１ｂと支持面３６との間、もしくは、ボール３１ｂと係止部４４との間に０．０５から０．１ｍｍ程度の摺動隙間が形成されているので、ロック用のボール３１ｂはワークＷの係止部４４を下向きに押圧しない。

上記クランプ装置を図１１のクランプ状態から図１０のアンクランプ状態へ切換えるときには、クランプ状態において、まず、クランプ室１０への圧縮エアの供給を停止すると共に、アンクランプ室５２に圧縮エアを供給する。すると、アンクランプ室５２の圧縮エアが連通路７４を通って受圧室７１に供給される。次いで、受圧室７１の圧縮エアが操作部材６９を介して弁部材６５を左方へ移動させて、保持弁を開弁状態にする。すると、クランプ室１０の圧縮エアが給排路１４と保持弁６０内とを通って外部へ排出される。引き続いて、アンクランプ室５２の圧縮エアがピストン５を下降させる。すると、出力ロッド３の退避溝３３および退避溝３７が、ボール３１ａおよびボール３１ｂに対面する高さ位置まで下降する。これにより、それらのボール３１ａおよびボール３１ｂが退避溝３３および退避溝３７内であって、出力ロッド３の径方向の内方に移動可能となる。その結果、図１０に示すように、ワークＷをプラグ部２から円滑に取り外すことが可能となる。

上記クランプ状態のクランプ装置において、何らかの原因、例えば、そのクランプ装置を含むシステムが非常停止されたことにより、当該クランプ装置への圧縮エアの供給が停止されることがある。このような場合には、まず、クランプ装置のクランプ室１０の圧縮エアが給排路１４のクランプ室側流路１４ｂを通って外部へ排出されようとするが、クランプ室１０から弁孔６３の中径孔６３ａ（弁部材６５の左壁に形成された凹部６７）に作用する圧縮エアが、弁部材６５を右方へ移動させることにより、図１４に示すように、保持弁６０が閉弁される。これにより、保持弁６０によってクランプ装置のクランプ室１０の圧力が保持されて、クランプ装置のクランプ状態が維持される。また、そのクランプ状態において、保持弁６０によって保持されるクランプ室１０内の圧縮エアの圧力を上回る外力が、テーブルＴから離間される方向へワークＷに作用することがある。この場合、外力がワークＷの係止部４４と係合用のボール３１ａと押圧面３２とを介して出力ロッド３を下向き（アンクランプ方向）に押動させようとする。しかし、係止部４４によって押されるロック用のボール３１ｂが支持面３６に受け止められる。これにより、ボール３１ｂおよびボール３１ａは、プラグ部２の外周面よりも外方へそれぞれの一部が貫通孔３０から突出した状態が維持される。その結果、ワークＷがプラグ部２から意図しないで取り外されることが防止される。

上記の第１実施形態の保持バネ１７、および、第２実施形態の保持弁６０を備えないクランプ装置において、上記実施形態と同様に、圧縮エアの供給が停止された場合であっても、出力ロッド３やピストン５、６に装着される封止部材とシリンダ孔等との間に生じる摩擦力などによって当該出力ロッド３やピストン５、６がクランプ状態に維持されることがある。この場合にも、上記の摩擦力を上回る外力が、クランプパレットＣＰなどから離間させる方向へワークパレットＷＰなどに作用するときに、そのワークパレットＷＰが係止部４４と係合用のボール３１ａと押圧面３２を介して出力ロッド３をアンクランプ方向に押動させようとする。しかし、係止部４４が出力ロッドの径方向の内方へ押すロック用のボール３１ｂは、支持面３６に受け止められる。このため、上記第１、第２実施形態と同様に、ボール３１ｂおよびボール３１ａは、プラグ部２の外周面よりも外方へそれぞれの一部が貫通孔３０から突出した状態が維持されるので、ワークパレットＷＰがクランプパレットＣＰから、意図しないで、取り外されることを防止できる。

図１５は、本発明の第４実施形態を示している。この第４実施形態においては、上記の第１実施形態および第３実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

クランプパレットＣＰにクランプ装置のハウジング１が複数のボルト７７によって固定される。ハウジング１は、着座面４６が軸方向の端面に形成された鍔部を有するガイド筒部７８と、給排路１４、１６などが内部に形成された筒状のブロック部７９と、ガイド筒部７８とブロック部７９との間の空間を封止するリング部材８０とで構成される。

ガイド筒部７８の周壁の軸方向中途部に貫通孔３０が周方向へ所定間隔をあけて６つ形成される。各貫通孔３０によってボール３１が当該周壁の径方向の内方の位置と径方向の外方の位置との間で移動可能に支持される。その６つのボール３１のうちの３つのボールは、係合用のボール３１ａであり、残りの３つのボールは、ロック用のボール３１ｂである。上記の貫通孔３０に係合用のボール３１ａとロック用のボール３１ｂとがガイド筒部７８の周方向において交互に挿入されている。

上記ハウジング１内にシリンダ孔４が設けられ、そのシリンダ孔４内に駆動機構Ｄが設けられる。その駆動機構Ｄによってボール３１が貫通孔３０内で移動される。その駆動機構Ｄは次のように構成される。

筒状のピストン５が、ガイド筒部７８の外側（シリンダ孔４内）に上下方向へ移動可能に挿入される。そのピストン５の下側にアンクランプ室５２が形成されると共に、ピストン５の上側にクランプ室１０が形成される。クランプ室１０は、ブロック部７９に形成される給排路１４を介して圧縮エアの給排ポート１５に連通される。アンクランプ室５２は、ブロック部７９に形成される給排路１６を介して圧縮エアの給排ポート５３に連通される。

ピストン５は筒状の操作部８１を有し、操作部８１の内周壁には、係合用のボール３１ａに対応させて、押圧面３２と退避溝３３とが上下に連ねて形成される。その押圧面３２は、上方へ向かうにつれて狭まるように形成される。その押圧面３２が係合用のボール（係合部材）３１ａに対面する位置に移動することにより、係合用のボール３１ａがガイド筒部７８の内周面よりも径方向の内方へ突出するように内側位置へ移動される。前記の退避溝３３が係合用のボール３１ａに対面する位置であって、そのボール３１ａが挿入可能となる退避位置に移動することにより、係合用のボール３１ａがガイド筒部７８の内周面よりも径方向の外方へ移動可能となる。

ピストン５の操作部８１の内周壁には、第１実施形態のクランプ装置と同様に、ロック用のボール（ロック部材）３１ｂに対応させて、上下方向にストレートに形成される支持面（支持部）３６と退避溝３７とが上下に連ねて形成される。

第１実施形態と同様に、本実施形態では、支持面３６は、ガイド筒部７８の筒孔７８ａの軸方向に対して平行に形成されている。後述するプルスタッド８２の軸方向と筒孔７８ａの軸方向とは同じ方向である。支持面３６が貫通孔３０の軸方向に対して垂直となるように操作部８１の内周壁に形成されている。

また、第１実施形態と同様に、本実施形態では、ピストン５の操作部８１の内周壁にピストン５（筒孔７８ａ）の軸方向に沿って延在する溝３８が形成されており、支持面３６は、この溝３８の底壁によって構成されている。溝３８の底壁は、ピストン５（筒孔７８ａ）の軸方向に垂直な断面が円弧状である。溝３８の底壁は、ピストン５（筒孔７８ａ）の軸方向に対して平行に延在する。

支持面３６がロック用のボール３１ｂに対面する位置に移動することにより、ロック用のボール３１ｂがガイド筒部７８の内周面よりも径方向の内方へ突出した内側位置へ移動された状態が維持される。ガイド筒部７８の内周面よりも内方へボール３１ｂの一部が貫通孔３０から突出した状態が維持される。なお、前記の退避溝３７がロック用のボール３１ｂに対面して挿入可能となる退避位置に移動することにより、ロック用のボール３１ｂがガイド筒部７８の内周面よりも径方向の外方へ移動可能となる。

ワークパレットＷＰの下面に凹部４０が開口される。その凹部４０にプルスタッド（突起）８２が装着され、プルスタッド８２がボルトによってワークパレットＷＰに固定される。プルスタッド８２はハウジング１を構成するガイド筒部７８に挿入可能になっている。

上記プルスタッド８２の外周面に係止部４４が上方へ向かうにつれて狭まるようにテーパ状に形成される。

上記のクランプ装置は、次のように作動する。

アンクランプ状態では、クランプ室１０から圧縮エアが排出されると共に、アンクランプ室５２に圧縮エアが供給されている。これにより、アンクランプ室５２の圧縮エアがピストン５を上方へ押して、ピストン５が上方へ移動されている。このため、係合用のボール３１ａが退避溝３３内の退避位置に移動可能になっていると共に、ロック用のボール３１ｂが退避溝３７内の退避位置に移動可能になっている。アンクランプ状態のクランプ装置の上方にワークパレットＷＰが搬入される。

上記ワークパレットＷＰをクランプパレットＣＰにクランプするときには、まず、ワークパレットＷＰを下降させる。すると、図１５に示すように、ワークパレットＷＰの下面の被着座面４５が、ハウジング１を構成するガイド筒部７８の着座面４６に受け止められる。

クランプ装置をクランプ駆動するときには、アンクランプ状態において、アンクランプ室５２の圧縮エアを排出すると共に、クランプ室１０に圧縮エアを供給する。すると、クランプ室１０の圧縮エアが、ピストン５を下方へ押す。これにより、ピストン５を構成する操作部８１の退避溝３３の一部を構成する押出し部３３ａが係合用のボール３１ａを径方向の内方の位置へ押し出すと共に、操作部８１の退避溝３７の一部を構成する押出し部３７ａがロック用のボール３１ｂを径方向の内方の位置へ押し出す。すると、係合用のボール３１ａがプルスタッド８２の係止部４４を下向きに押圧していく。その結果、上記クランプ装置がアンクランプ状態から図１５のクランプ状態へ切換えられる。このとき、ロック用のボール３１ｂは、上下方向にストレートに形成される操作部８１の支持面３６に対面する。そのボール３１ｂと支持面３６との間、もしくは、ボール３１ｂと係止部４４との間に０．０５から０．１ｍｍ程度の摺動隙間が形成されているので、ロック用のボール３１ｂはワークパレットＷＰの係止部４４を下向きに押圧しない。

上記クランプ装置を図１５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、上記クランプ状態において、クランプ室１０の圧縮エアを排出すると共にアンクランプ室５２に圧縮エアを供給する。すると、アンクランプ室５２の圧縮エアがピストン５を上昇させる。

操作部８１の退避溝３３および退避溝３７が、ボール３１ａおよびボール３１ｂに対面する高さ位置まで上昇すると、それらのボール３１ａおよびボール３１ｂが退避溝３３および退避溝３７内（ピストン５の径方向の内方）へ移動可能となる。その結果、ワークパレットＷＰをクランプパレット１から円滑に取り外すことが可能となる。

図１５に示すクランプ状態のクランプ装置において、何らかの原因、例えば、そのクランプ装置を含むシステムが非常停止されたことにより、当該クランプ装置への圧縮エアの供給が停止されることがある。クランプ状態において、クランプパレットＣＰから離間される方向へワークパレットＷＰに外力が作用することがある。この場合、その外力は、プルスタッド８２の係止部４４と係合用のボール３１ａと押圧面３２とを介してピストン５を上向き（アンクランプ方向）に押動させようとする。しかし、係止部４４によって押されるロック用のボール３１ｂが支持面３６に受け止められる。これにより、ロック用のボール３１ｂおよび係合用のボール３１ａは、ガイド筒部７８の内周面よりも内方へそれぞれの一部が貫通孔３０から突出した状態が維持される。その結果、ワークパレットＷＰがクランプパレットＣＰから意図しないで取り外されることが防止される。

図１５に示す第４実施形態において、図６に示す第１実施形態の支持部の第１変形例のように、支持面３６は、ロック用のボール３１ｂが嵌り込む凹部とされてもよい。また、当該凹部（支持面３６）は、図６の場合と同じように、ピストン５の軸方向に平行な断面視において、凹部の中心からピストン５の径方向に延びる仮想の直線に対して対称の形状とされてもよい。また、凹部は球面状に形成されてもよい。

図１５に示す第４実施形態において、支持面３６は、ピストン５のクランプ駆動方向に向かうにつれてピストン５の径方向の内方へ狭まるようにピストン５（筒孔７８ａ）の軸方向に対して傾斜していてもよい。なお、ピストン５のクランプ駆動方向とは、図１５において下方向のことである。第４実施形態のこの変形例は、図７に示す第１実施形態の支持部の第２変形例に対応する。第１実施形態の支持部の第２変形例では、支持面３６は、出力ロッド３のクランプ駆動方向に向かうにつれて出力ロッド３の径方向の外方へ広がるように形成される。これに対して、第４実施形態の上記変形例では、支持面３６は、ピストン５のクランプ駆動方向に向かうにつれてピストン５の径方向の内方へ狭まるように形成される。

これによると、ハウジング１とワークパレットＷＰとを離間させる方向に外力が作用すると、ワークパレットＷＰに設けられた係止部４４がボール３１ｂを介してピストン５をクランプ駆動する方向へ押す。そのため、当該押す力と、上記の外力が係止部４４およびボール３１ａを介してピストン５をアンクランプ駆動させる方向へ押す力とが釣り合うようになる。言い換えれば、外力がピストン５をアンクランプ駆動させる方向へ押す力が弱まる。これにより、ガイド筒部７８の内周面よりも内方へボール３１ｂの一部が貫通孔３０から突出した状態がより維持されやすくなる。

ピストン５のクランプ駆動方向に向かうにつれてピストン５の径方向の内方へ狭まるように支持面３６が形成される場合、支持面３６は、図１５に示す実施形態と同じく、断面が円弧状の溝３８の底壁によって構成されてもよい。溝３８の底壁は、ピストン５のクランプ駆動方向に向かうにつれてピストン５の径方向の内方へ狭まるようにピストン５（筒孔７８ａ）の軸方向に対して傾斜される。

図１５に示す第４実施形態において、図９に示す第２実施形態のように、ロック用のボール３１ｂが、係合用のボール３１ａよりも大きくされてもよい。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。

基準ブロックは、前記のクランプパレットＣＰ、マシニングセンタ、または各種機械のテーブルＴに代えて、ロボットアームの先端部に取り付けられる取付ブロックであってもよい。また、可動ブロックは、ワークパレットＷＰ、またはワークＷに代えて、ロボットアームの取付ブロックに着脱可能に装着されるツール用ブロックであってもよい。

上記の基準ブロックと可動ブロックとは、上下逆に配置したものであってもよく、例示した上下方向へ連結することに代えて、水平方向または斜め方向へ連結するものであってもよい。

前記アンクランプ室１１、１２、５２は、アンクランプ用圧力流体を供給および排出可能に構成することに加えて、戻しバネを装着するようにしてもよい。

前記の伝達部２３と受部２２は、周方向へ３つ又は４つ設けることが好ましいが、２つ以下又は５つ以上であってもよい。

前記の押圧面３２と退避溝３３、または、支持面３６と退避溝３７は、周方向へ３つ又４つ設けることが好ましいが、２つ以下又は５つ以上であってもよい。また、押圧面３２と支持面３６との配置数が、同数でなくてもよく、配置位置も等間隔に設けられなくてもよい。

上記実施形態では、押圧面３２と支持面３６とは、出力ロッド３の軸方向、またはピストン５の軸方向において、同じ位置に配置されている。押圧面３２と支持面３６とは、出力ロッド３の軸方向、またはピストン５の軸方向において、ずれた位置に配置されてもよい。

前記ボール３１（ボール３１ａおよびボール３１ｂ）は、例示したボール（球体）に限られず、他の形状、例えば、円柱状や矩形の部材であってもよい。また、上記実施形態の係合用のボール３１ａとロック用のボール３１ｂとは、同じ形状の同じ寸法のボール３１であるが、これに限られず、異なる形状または異なる寸法の部材であってもよい。

クランプ及びアンクランプ用の圧力流体は、圧縮エアに代えて、窒素ガス等であってもよく、圧油等の液体であってもよい。

また、本発明のクランプ装置は、ワークパレットやワークのクランピングの用途に限定されるものではなく、金型やアタッチメント等の固定装置、支持装置、およびツールチェンジャにも利用可能である。

前記外力は、クランプ装置のハウジングからクランプ対象物を離間させるようにハウジング側またはクランプ対象物側に作用する。すなわち、テーブル等に固定されたハウジングに対して外力がクランプ対象物に作用する場合と、何らかの部材に固定された状態でハウジング側に作用する場合とがある。

本発明は、当業者が想定できる範囲でその他の変更を行えることは勿論である。

１：ハウジング、２：プラグ部、２ａ：筒孔、３：出力ロッド、５：ピストン、３０：貫通孔、３１ａ：ボール（係合部材）、３１ｂ：ボール（ロック部材）、３６：支持面（支持部）、３６Ａ：支持面（支持部）、３８：溝、４２：装着孔、４４：係止部、７８：ガイド筒部、７８ａ：筒孔、８２：プルスタッド（突起）、Ｄ：駆動機構、Ｌ：仮想の直線、ＷＰ：ワークパレット（クランプ対象物）、Ｗ：ワーク（クランプ対象物）．

Claims (13)

1. ハウジング（１）と、
   前記ハウジング（１）から突設される筒状のプラグ部（２）と、
   前記プラグ部（２）の筒孔（２ａ）内に当該筒孔（２ａ）の軸方向に移動可能となるように挿入される出力ロッド（３）と、
   前記プラグ部（２）の周壁に形成された貫通孔（３０）に挿入される係合部材（３１ａ）およびロック部材（３１ｂ）であって、前記出力ロッド（３）が駆動機構（Ｄ）によって前記軸方向へ移動されることにより前記貫通孔（３０）内で移動される係合部材（３１ａ）およびロック部材（３１ｂ）と、
   前記ロック部材（３１ｂ）に当接可能となるように前記出力ロッド（３）の外周壁に形成される支持部（３６，３６Ａ）と、
   前記プラグ部（２）が挿入可能となるようにクランプ対象物（ＷＰ，Ｗ）に設けられる装着孔（４２）であって、前記係合部材（３１ａ）および前記ロック部材（３１ｂ）に当接可能となっている係止部（４４）を有する装着孔（４２）と、を備え、
   前記係合部材（３１ａ）が前記係止部（４４）に係合したクランプ状態で、前記ハウジング（１）と前記クランプ対象物（ＷＰ，Ｗ）とを離間させる方向に外力が作用するときに、前記ロック部材（３１ｂ）を前記支持部（３６，３６Ａ）が受け止めることで、前記プラグ部（２）の外周面よりも外方へ前記ロック部材（３１ｂ）の一部が前記貫通孔（３０）から突出した状態が維持される、ことを特徴とするクランプ装置。
2. 請求項１のクランプ装置において、
   前記ロック部材（３１ｂ）は前記係合部材（３１ａ）よりも大きい、
   ことを特徴とするクランプ装置。
3. 請求項１または２のクランプ装置において、
   前記支持部（３６，３６Ａ）は、前記軸方向に対して平行に形成されている、
   ことを特徴とするクランプ装置。
4. 請求項３のクランプ装置において、
   前記出力ロッド（３）の外周壁に前記軸方向に沿って延在する溝（３８）が形成されており、
   前記支持部（３６）は、前記軸方向に垂直な断面が円弧状の前記溝（３８）の底壁であって、前記軸方向に対して平行に延在する底壁によって構成される、
   ことを特徴とするクランプ装置。
5. 請求項１または２のクランプ装置において、
   前記支持部（３６，３６Ａ）は、前記出力ロッド（３）のクランプ駆動方向に向かうにつれて前記出力ロッド（３）の径方向の外方へ広がるように前記軸方向に対して傾斜している、
   ことを特徴とするクランプ装置。
6. 請求項５のクランプ装置において、
   前記出力ロッド（３）の外周壁に前記軸方向に沿って延在する溝（３８）が形成されており、
   前記支持部（３６）は、前記軸方向に垂直な断面が円弧状の前記溝（３８）の底壁であって、前記クランプ駆動方向に向かうにつれて前記径方向の外方へ広がるように前記軸方向に対して傾斜する底壁によって構成される、
   ことを特徴とするクランプ装置。
7. 請求項１または２のクランプ装置において、
   前記支持部（３６）は、前記ロック部材（３１ｂ）が嵌り込む凹部とされる、
   ことを特徴とするクランプ装置。
8. 請求項７のクランプ装置において、
   前記出力ロッド（３）の前記軸方向に平行な断面視において、前記凹部は、前記凹部の中心から前記出力ロッド（３）の径方向に延びる仮想の直線（Ｌ）に対して対称の形状とされている、
   ことを特徴とするクランプ装置。
9. 請求項８のクランプ装置において、
   前記ロック部材（３１ｂ）は、球体であり、
   前記凹部は、球面状に形成される、
   ことを特徴とするクランプ装置。
10. ガイド筒部（７８）を有するハウジング（１）と、
    前記ガイド筒部（７８）の周壁に形成された貫通孔（３０）に挿入される係合部材（３１ａ）およびロック部材（３１ｂ）であって、駆動機構（Ｄ）によって前記貫通孔（３０）内で移動される係合部材（３１ａ）およびロック部材（３１ｂ）と、
    前記駆動機構（Ｄ）を構成する筒状のピストン（５）であって、前記ガイド筒部（７８）の外側に配置されるピストン（５）と、
    前記ロック部材（３１ｂ）に当接可能となるように前記ピストン（５）の内周壁に形成される支持部（３６，３６Ａ）と、
    前記ガイド筒部（７８）に挿入可能となるようにクランプ対象物（ＷＰ，Ｗ）に設けられる突起（８２）であって、前記係合部材（３１ａ）および前記ロック部材（３１ｂ）に当接可能となっている係止部（４４）を有する突起（８２）と、を備え、
    前記係合部材（３１ａ）が前記係止部（４４）に係合したクランプ状態で、前記ハウジング（１）と前記クランプ対象物（ＷＰ，Ｗ）とを離間させる方向に外力が作用するときに、前記ロック部材（３１ｂ）を前記支持部（３６，３６Ａ）が受け止めることで、前記ガイド筒部（７８）の内周面よりも内方へ前記ロック部材（３１ｂ）の一部が前記貫通孔（３０）から突出した状態が維持される、ことを特徴とするクランプ装置。
11. 請求項１０のクランプ装置において、
    前記ロック部材（３１ｂ）は前記係合部材（３１ａ）よりも大きい、
    ことを特徴とするクランプ装置。
12. 請求項１０または１１のクランプ装置において、
    前記支持部（３６，３６Ａ）は、前記ガイド筒部（７８）の筒孔（７８ａ）の軸方向に対して平行に形成されている、
    ことを特徴とするクランプ装置。
13. 請求項１２のクランプ装置において、
    前記ピストン（５）の内周壁に前記軸方向に沿って延在する溝（３８）が形成されており、
    前記支持部（３６）は、前記軸方向に垂直な断面が円弧状の前記溝（３８）の底壁であって、前記軸方向に対して平行に延在する底壁によって構成される、
    ことを特徴とするクランプ装置。

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