JP3550010B2 - クランプ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークピースや金型などの被固定物をワークパレットやテーブルなどの支持台に引っ張って固定する形式のクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のクランプ装置は、支持台に載置した被固定物の周囲にクランプ具を配置して、そのクランプ具によって被固定物を支持台に押圧するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のクランプ装置は、被固定物の周囲にクランプ具を配置したので、その被固定物の周囲の作業スペースがクランプ具によって狭められるという問題があった。
本発明の目的は、上記の問題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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図４、又は、図５から図８、若しくは、図９から図１３の各図に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
【０００５】
ハウジング１１に設けた駆動手段１５と、その駆動手段１５によって軸心方向へ往復移動されるプルロッド１２と、その軸心方向の基端へ向けてすぼまるように上記プルロッド１２に設けたテーパ外周面１２ａと、そのテーパ外周面１２ａの外周空間に配置されて被固定物１の係合孔２へ挿入される係合具１４と、その係合具１４が基端へ変位するのを所定の支持力によって阻止すると共にその支持力よりも大きな力によって上記の係合具１４が同上の基端へ変位するのを許容するサポート手段２９とを備え、上記の駆動手段１５に上記プルロッド１２を半径方向へ移動可能に連結するとともに、そのプルロッド１２及び上記の係合具１４を前記ハウジング１１に対して半径方向へ移動可能に構成し、上記プルロッド１２を基端へ駆動することによって、上記テーパ外周面１２ａが上記の係合具１４を半径方向の外方の係合位置Ｘへ切換えて前記の係合孔２に係合させると共に同上の係合具１４を前記サポート手段２９に抗して基端へ変位させ、これにより、上記プルロッド１２の駆動力を上記の被固定物１へ伝達可能に構成し、上記プルロッド１２を先端へ駆動することによって同上の係合具１４が半径方向の内方の係合解除位置Ｙへ切換わるのを許容する、ことを特徴とするものである。
【０００６】
なお、上記サポート手段２９は、図１中の押圧バネ２７の付勢力、図９中の押上げピストン６０に作用する油圧力、図１３中の環状部材１３の下半部分７０の弾性力などを利用することが考えられる。
前記の係合孔２に対する係合具１４の係合は、その係合具１４を上記の係合孔２に塑性変形または弾性変形によって食い込ませて係合させたり、又は、上記の係合具１４を上記の係合孔２に摩擦接当させて係合させることが考えられる。
また、前記のテーパ外周面１２ａは、機械加工するうえでは横断面視で円形に形成することが好ましいが、横断面視で四角形等の多角形であっても差し支えない。
さらに、前記の被固定物１の係合孔２も、機械加工するうえでは円形が好ましいが、四角形等の多角形であっても差し支えない。その係合孔２を多角形に構成した場合には、前記の係合具１４は、その多角形の係合孔２の各辺に対面するように複数配置すればよい。
【０００７】
本発明は、例えば、同上の図１と図２に示すように、次のように作用する。
図１のアンクランプ状態では、駆動手段１５（ここではピストン１７）によってプルロッド１２が上向きに上昇されると共に、サポート手段２９（ここでは押圧バネ２７の付勢力）によって係合具１４が下側から支持されている。
【０００８】
クランプ時には、上記の係合具１４を被固定物１の係合孔２に嵌合させて、その状態で、上記の駆動手段１５によって上記プルロッド１２を下降させる。
すると、図２に示すように、上記プルロッド１２のテーパ外周面１２ａが上記の係合具１４を半径方向の外方の係合位置Ｘへ突出させて同上の係合具１４を係合孔２に係合させると共に、上記プルロッド１２の下降駆動力によって上記の係合具１４が上記サポート手段２９の支持力に抗してストロークＭだけ下降する。これにより、そのプルロッド１２の下降駆動力が上記の係合具１４を経て被固定物２へ伝達され、その被固定物２がハウジング１１へ引っ張られる。
上記の図２のクランプ状態から図１のアンクランプ状態への切換えは、上記とはほぼ逆の手順で行われる。
【０００９】
従って、本発明は次の効果を奏する。
前記クランプ状態においては、被固定物１の六面のうちの被固定面Ｒを除いた五面を開放できる。このため、その被固定物がワークピースの場合には、上記クランプ状態のままで上記の五面を連続して加工でき、機械加工の能率が飛躍的に向上する。また、上記の被固定物が金型の場合には、その金型の周囲のスペースが狭められないので、大形の金型を装着できるうえ金型交換時の作業性が向上する。
【００１０】
上記の被固定物は、係合孔を形成するだけでよく、クランピング用のアタッチメントを突出させる必要がない。このため、その被固定物のハンドリングが容易である。
なお、上記の係合孔は、円形に構成した場合には、ドリル又はリーマ等によって容易に形成できる。このため、被固定物に係合孔を能率良く加工できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１から図４によって説明する。
まず、主として図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の作動説明用の模式図に基づいて、上記クランプ装置によって被固定物がクランピングされる手順を説明する。
【００１２】
図３（Ａ）において、符号１は、マシニングセンタによって加工されようとするワークピース（被固定物）１で、そのワークピース１の前後上下左右の六面のうちの上面に、予め基準面（被固定面）Ｒが機械加工される。次いで、その基準面Ｒに複数の円形の係合孔２及びガイド孔３が形成される（ここでは二つずつだけ示してある）。
図３（Ｂ）において、符号４は、上記ワークピース１を支持するためのワークパレットである。そのワークパレット４には複数のクランプ装置５及びガイドピン６を固定しており（ここでは二つずつだけ示してある）、上記クランプ装置５のハウジング１１の上面によって、上記ワークピース１を受け止める支持面Ｓを構成してある。
【００１３】
上記パレット４に上記ワークピース１を固定するときには、同上の図３（Ｂ）に示すように、まず、図３（Ａ）の姿勢のワークピース１を上下逆の姿勢にし、その逆姿勢のワークピース１を下降させていく。すると、まず、前記ガイド孔３・３が前記ガイドピン６・６に嵌合していき、次いで、前記の係合孔２・２が、前記クランプ装置５のプルロッド１２およびコレット１３に嵌合していく。これにより、図３（Ｂ）中の二点鎖線図に示すように、上記ワークピース１の基準面Ｒが上記の支持面Ｓ・Ｓによって受け止められる（図１参照）。
【００１４】
次いで、上記の各クランプ装置５を後述の駆動手段１５（図１及び図２参照）によってクランプ駆動する。すると、図２に示すように、上記コレット１３が拡径して前記の係合孔２に係合し、上記プルロッド１２とコレット１３を介して上記ワークピース１を下向きに引っ張り、これにより、そのワークピース１を上記の支持面Ｓ・Ｓに固定する。
引き続いて、上記パレット４をマシニングセンタ内へ搬入し、その後、そのワークピース１の六面のうちの基準面Ｒを除いた五面を上記マシニングセンタによって連続的に加工する。
上記の加工が完了すると、まず、上記マシニングセンタからワークパレット４を搬出し、次いで、前述のクランプ状態を解除して上記パレット４から上記ワークピース１を取り外すのである。
【００１５】
次に、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）と図２によって、上記のクランプ装置５の詳細な構造を説明する。図１（Ａ）は、アンクランプ状態の縦断面図を示している。図１（Ｂ）は、上記の図１（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視の断面図である。図２はクランプ状態を示している。
【００１６】
前記の駆動手段１５は、複動形の油圧シリンダによって構成される。即ち、前記ハウジング１１の本体１１ａのシリンダ孔１６にクランプ用のピストン１７が挿入される。そのピストン１７の下側にアンクランプ作動室１８が形成されると共に上側にクランプ作動室１９が形成され、上記ピストン１７からピストンロッド２０が上向きに突設される。
【００１７】
また、上記のハウジング本体１１ａの上部には、前記ワークピース１を受け止めるアダプターブロック２２が着脱自在に設けられる。そのブロック２２の上端面によって前記の支持面Ｓを構成してある。符号２３は締付けボルトである（ここでは１本だけ図示してある）。上記ブロック２２に前記プルロッド１２を上下移動可能に挿入して、そのプルロッド１２の上部に、円形で下すぼまりのテーパ外周面１２ａを形成すると共に、そのプルロッド１２の入力部１２ｂを前記ピストンロッド２０の出力部２０ａに半径方向へ移動可能かつ軸心方向へ移動不能に連結してある。
【００１８】
上記プルロッド１２に前述の環状コレット（環状部材）１３が上下移動可能に外嵌される。そのコレット１３の周壁に、上下方向へ延びる一つのスリット２５を形成して、その周壁の上半部分によって係合具１４を構成してある。そして、上記の係合具１４のテーパ内周面１４ａを上記プルロッド１２の前記テーパ外周面１２ａに外嵌してある。なお、上記の係合具１４の外周面には、断面視で鋸刃状の複数の周溝を形成してある。
【００１９】
また、上記コレット１３を押圧バネ２７と環状プレート２８によって押し上げてあり、これら押圧バネ２７と環状プレート２８とによってサポート手段２９を構成してある。
さらに、上記コレット１３の途中高さ部の外周面と前記アダプターブロック２２の上端部との間に第１の環状隙間３１を形成すると共に、同上コレット１３の下半部分に外嵌したスリーブ３３の外周面と上記ブロック２２との間には第２の環状隙間３２を形成してある。
【００２０】
上記クランプ装置５は次のように作動する。
図３（Ｂ）の実線図に示すようにワークピース１を下降させ始めるときには、クランプ装置５は図１のアンクランプ状態に切換えられている。
即ち、前記クランプ作動室１９の圧油をクランプ用ポート３７から排出すると共にアンクランプ用ポート３８から前記アンクランプ作動室１８へ圧油を供給している。これにより、前記プルロッド１２が前記ピストンロッド２０によって上限位置へ進出されると共に、前記の押圧バネ２７によって前記のコレット１３が上限位置へ進出され、前記の係合具１４が係合解除位置Ｙへ切換えられている。
【００２１】
上記の図１のアンクランプ状態において、前記ハウジング１１のクリーニング流体用供給口４０にクリーニング用の圧縮空気を供給する。すると、その圧縮空気は、前記スリーブ３３の溝３３ａおよび３３ｂを通って前記の第１の環状隙間３１及びコレット１３のスリット２５から上向きに吐出される。
そして、上記ワークピース１が下降されることにより、そのワークピース１の係合孔２に付着している塵埃や切り粉等の異物が上記の環状隙間３１（及び上記コレット１３の前記スリット２５）から吐出される圧縮空気によって吹き飛ばされて清掃される。これにより、上記プルロッド１２と係合孔２との嵌合ミスを防止できる。
【００２２】
上記のワークピース１の下降時において、上記の係合孔２の軸心とプルロッド１２の軸心とが心ズレしている場合には、前記の二つの環状隙間３１・３２の存在によって上記プルロッド１２およびコレット１３が水平方向へ移動して上記の心ズレが自動的に修正される。
これにより、上記の係合孔２がプルロッド１２へスムーズに嵌合されると共にワークピース１の基準面Ｒが前記ハウジング１１の前記の支持面Ｓに受け止められる。
【００２３】
上記の基準面Ｒが上記の支持面Ｓに受け止められる直前では、これら両面Ｒ・Ｓ間の隙間が狭められて、その隙間を、前記の圧縮空気が勢い良く流れるので、上記の両面Ｒ・Ｓを強力に清掃できる。このため、上記ハウジング１１に対してワークピース１を精度よく位置決めできる。
【００２４】
次いで、前記アンクランプ作動室１８から圧油を排出すると共に前記クランプ作動室１９へ圧油を供給して、前記ピストン１７に作用する油圧力によってプルロッド１２を下降させる。すると、図２に示すように、前記コレット１３の係合具１４が前記のテーパ外周面１２ａによって拡径されて係合位置Ｘへ切換えられて、その係合具１４が前記ワークピース１の前記の係合孔２に係合する。より詳しくいえば、この実施形態では、上記の係合具１４の外周面の鋸刃部分が上記の係合孔２の周壁を塑性変形させて、その鋸刃部分が上記の周壁に食い込んだ状態で係合する。
その係合と同時に、同上プルロッド１２の下降駆動力によって上記コレット１３が前記の押圧バネ２７に抗してストロークＭだけ僅かに下降される。これにより、そのプルロッド１２の下降駆動力が上記の係合具１４を経て上記ワークピース１へ伝達され、そのワークピース１がハウジング１１に固定されるのである。
上記クランプ状態では、クリーニング用の圧縮空気の漏出が阻止されて前記の供給口４０の圧力が高まるので、その圧力上昇を圧力スイッチ（図示せず）で検出することにより、クランプ状態であることを判別できる。
【００２５】
上記の図２のクランプ状態を解除するときには、クランプ作動室１９から圧油を排出すると共にアンクランプ作動室１８へ圧油を供給して、前記の係合孔２に係合されている係合具１４に対して上記プルロッド１２を上昇させる。すると、図１に示すように、その係合具１４が自己の弾性力によって縮径して係合解除位置Ｙへ切換えられ、上記の係合が解除される。その後、前記ワークピース１を上向きに移動させると、そのワークピース１が上記の係合具１４からスムーズに抜き取られる。
【００２６】
なお、ワークパレット４に複数のクランプ装置５を設置した後には、使用に先立って、前記ハウジング１１の支持面Ｓを同一のレベルに切削加工する。より詳しくいえば、図４に示すように、前記アダプターブロック２２の上端面には所定寸法の加工代αを設けてあり、その加工代αを次の手順によって削除する。
ワークピース１を載置してない図１の状態において、まず、ピストン１７を下限位置まで駆動して、コレット１３に対してプルロッド１２を下限位置へ下降させ（図４参照）、その状態で上記ピストン１７を上昇駆動してプルロッド１２及びコレット１３を上昇させておく。
【００２７】
次いで、図４に示すように、前記のハウジング本体１１ａから上記ブロック２２を取り外す。このとき、前記の押圧バネ２７の付勢力は、前記の環状プレート２８を経て止め輪４２によって受け止められる。引き続いて、前記スリーブ３３（図１（Ａ）参照）を上方へ抜き取ると共に、上記プルロッド１２及びコレット１３を、前記の環状プレート２８の切欠き部分２８ａに沿って右方向へ移動させて上方へ抜き取る。その後、上記ハウジング本体１１ａに上記ブロック２２を再び取り付けて上記の加工代αを切削加工する。
そして、その切削加工の後に、上記ハウジング本体１１ａからブロック２２を取り外して、上記とほぼ逆の手順によって、上記プルロッド１２及びコレット１３とスリーブ３３（図１（Ａ）参照）をハウジング１１に組み込むのである。
【００２８】
上記の実施形態は次の長所を奏する。
前記プルロッド１２に環状のコレット１３を軸心方向へ移動可能に外嵌して、そのコレット１３の周壁に前記の係合具１４を設けたので、その係合具１４を簡素な構成で確実に支持できる。そのうえ、上記コレット１３の周壁によって上記の係合具１４を構成したので、上記コレット１３が具備する自己の弾性力によって係合具１４を係合位置Ｘから係合解除位置Ｙへ切り換え可能となって、その切換え手段も簡素である。
また、前記サポート手段２９は、押圧バネ２７を備えるように構成したので、簡素かつコンパクトに構成できる。
【００２９】
さらに、前記の支持面Ｓが摩耗等によって損傷したときでも、ハウジング本体１１ａに対してアダプターブロック２２を取り替えるだけでよいので、クランプ装置５を長期間にわたって使用できる。しかも、上記ブロック２２を取り外すことによってプルロッド１２及びコレット１３を容易に取り外せるので、これらプルロッド１２及びコレット１３のメンテナンスに手間がかからない。
【００３０】
上記プルロッド１２のテーパ外周面１２ａの勾配は、実験結果によれば、約２度から約１５度の範囲が好ましく、さらに好ましいのは約２度から約１０度の範囲であり、最も好ましいのは約４度から約６度の範囲である。
なお、上記の勾配に代えてテーパ角度で表現すると、上記テーパ外周面１２ａのテーパ角度は、約４度から約３０度の範囲が好ましく、さらに好ましいのは約４度から約２０度の範囲であり、最も好ましいのは約８度から約１２度の範囲である。
【００３１】
上記の第１実施形態において、流体圧式の駆動手段１５の作動流体は、前記の圧油に代えて、他の種類の液体であってもよく、圧縮空気等の気体であってもよい。また、前記クリーニング流体は、圧縮空気に代えて、窒素ガス等の他の種類の気体であってもよく、液体であってもよい。
【００３２】
図５から図８と、図９から図１３の各図は、それぞれ、別の実施形態を示している。これらの別の実施形態においては、上記の第１実施形態と同じ構成の部材には原則として同一の符号を付けてある。
【００３３】
図５から図８は第２実施形態を示している。この第２実施形態は、図５に示すように、前記ハウジング１１内にピストン式の昇降部材５１を上下移動可能に設けて、その昇降部材５１に前記の駆動手段１５および前記プルロッド１２を設けたものである。そして、その昇降部材５１の主ピストン５１ａの上側に形成した下降作動室５２を前記アンクランプ作動室１８へ連通させると共に、上記の主ピストン５１ａの下側に形成した上昇作動室５３を前記クランプ作動室１９へ連通させてある。
【００３４】
図５の退避状態では、第１ポートＰから圧油を排出すると共に第２ポートＱから下降作動室５２へ圧油を供給することにより、上記の昇降部材５１を下限位置へ下降させて、前記プルロッド１２及びコレット１３をハウジング１１の支持面Ｓよりも下側に後退させている。これより、前述の第１実施形態と同様に、上記の支持面Ｓを所定の加工代だけ切削可能である。そして、その退避状態で、上記コレット１３とハウジング１１の上部との間の環状隙間３１からクリーニング用の圧縮空気が吐出される。そのコレット１３の係合具１４の外周面には三角山形の周溝を形成してある。
なお、上記の昇降部材５１内の前記ピストン１７は上記アンクランプ作動室１８の油圧力によって上昇しており、そのピストン１７の上面に形成した環状の閉止突起５５がクランプ作動室１９の上壁に閉止接当している。
【００３５】
クランプ時には、ワークピース１をハウジング１１の支持面Ｓに載置し、その後、前記の下降作動室５２から圧油を排出すると共に上昇作動室５３へ圧油を供給していく。
その上昇作動室５３の圧力が低い圧力上昇前半時には、図６に示すように、上記ピストン１７はバックアップ用バネ５６によって上昇位置に保持され、前記の昇降部材５１だけが上昇して、プルロッド１２及び係合具１４がワークピース１の係合孔２へ調心されながら挿入される。
【００３６】
より詳しくいえば、前記の閉止突起５５の閉止状態では、上記ピストン１７の上面に作用する圧力は、そのピストン１７の直径Ａに相当する断面積から上記の閉止突起５５の直径Ｂに相当する断面積を差し引いた環状の小断面積に作用するだけである。このため、上記の上昇作動室５３（及びこれに連通するクランプ作動室１９）の圧力が設定圧力よりも低い状態では、上記ピストン１７の油圧下降力よりも上記バックアップバネ５６の付勢力が大きくて、そのピストン１７が上昇状態に保たれるのである。
【００３７】
そして、上記の上昇作動室５３（及びクランプ作動室１９）の圧力が設定圧力以上になると、上記ピストン１７が上記バネ５６に抗して下降され、閉止突起５５がクランプ作動室１９の上壁から離間する。すると、図７に示すように、クランプ作動室１９の油圧力が上記ピストン１７の全体に作用して、そのピストン１７を上記バネ５６に抗して強力に下降させる。これにより、前述の第１実施形態と同様に、前記プルロッド１２が前記の係合具１４を介してワークピース１を下降駆動して、そのワークピース１を支持面Ｓに引っ張り固定するのである。
【００３８】
上述のように昇降部材５１を上昇させた後にクランプ用のピストン１７を下降させるというシーケンス動作を実用化するにあたって、ピストン１７に閉止突起５５を設けたので、ピストン１７を上昇位置に保持するためのバックアップ用バネ５６の付勢力が小さくてよい。このため、クランプ力の減少が少ないうえハウジング１１もコンパクトになる。
【００３９】
上記クランプ状態を解除するときには、上昇作動室５３から圧油を排出すると共に下降作動室５２へ圧油を供給する。その圧油供給の初期には、係合孔２に係合中の係合具１４によって昇降部材５１の下降が阻止されており、このため、アンクランプ作動室１８の油圧力によってピストン１７が上昇する。これにより、上記の係合中の係合具１４に対してプルロッド１２が上昇し、引き続いて、図８に示すように、上記の係合具１４が自己の弾性力によって係合解除位置Ｙへ復帰する。これにより、下降作動室５２の油圧力によって上記の昇降部材５１が下降して、クランプ装置５が前記の図５の退避状態へ戻されるのである。
【００４０】
図９は、第３実施形態を示し、上述した第２実施形態の図６に相当する図である。
この図９の装置が上記の図６の装置と異なる点は、その図６中の押圧バネ２７及び環状プレート２８に代えて押上げピストン６０を設けて、その押上げピストン６０と押上げ室６１とによって前記サポート手段２９を構成したことにある。
【００４１】
より詳しくいえば、上記の図９では、第１ポートＰから上昇作動室５３へ供給された低圧の圧油によって昇降部材５１が上昇されて、前記コレット１３の係合具１４がワークピース１の係合孔２へ挿入されている。そして、図６の第２実施形態と同様に、上記の上昇作動室５３の圧力が設定圧以上になると、クランプ用のピストン１７の閉止突起５５がクランプ作動室１９の上壁から離間する。すると、上記クランプ作動室１９内の圧油が前記の押上げ室６１へ流入して押上げピストン６０を上昇位置に保持し、その押上げピストン６０がコレット１３を所定の力で支持する。
【００４２】
次いで、上記クランプ作動室１９の油圧力によって上記のクランプ用のピストン１７が下降駆動されることにより、上記の上昇位置のコレット１３に対して前記プルロッド１２が下降駆動されていく。すると、上記コレット１３の係合具１４が係合孔２に係合すると共に、上記プルロッド１２の下降駆動力によって上記コレット１３が上記の押上げピストン６０の上向き支持力に抗して僅かに下降する。これにより、上記プルロッド１２の下降駆動力が上記の係合具１４を経てワークピース１へ伝達される。
【００４３】
図１０は、第４実施形態を示し、前記の図６に相当する図であって、第１と第２の両ポートＰ・Ｑに圧油を供給してない状態を示している。
この場合、ピストン式の昇降部材５１とクランプ用ピストン１７の各封止寸法を図示のようにＤ１・Ｄ２・Ｄ３・Ｄ４とし、バックアップ用バネ５６の上向き付勢力をＦとすると、（Ｄ１−Ｄ３）に相当する環状断面積に作用する下向き油圧力の値が、上記Ｄ２に相当する断面積に作用する上向き油圧力と上記バネ５６の上向き付勢力Ｆとの合計値よりも大きくなるように設定してある。
【００４４】
従って、第２ポートＱから下降作動室５２ヘ圧油を供給することにより、上記の昇降部材５１がピストン１７を下降させて、プルロッド１２及びコレット１３をハウジング１１の支持面Ｓよりも下側に後退させる。
また、上記の第２ポートＱから圧油を排出すると共に第１ポートＰから上昇作動室５３へ圧油を供給すると、まず、上記の昇降部材５１が（Ｄ１−Ｄ４）に相当する環状断面積に作用する油圧力とバネ５６の付勢力Ｆとによって上昇し、その後、上記のクランプ用ピストン１７が（Ｄ２−Ｄ４）に相当する環状断面積に作用する油圧力によって上記バネ５６に抗して下降する。これにより、そのピストン１７がプルロッド１２を下降駆動する。
【００４５】
図１１は、第５実施形態を示し、前記の図１に相当する図である。
この図１１の装置は、図１の装置を簡素化したものであって、次の点が図１の装置と異なる。
駆動手段１５は、単動バネ復帰式の流体圧シリンダによって構成されている。即ち、前記ピストン１７の上側にクランプ作動室１９を形成すると共に上記ピストン１７の下側に復帰バネ６５を装着してある。前記コレット１３のサポート手段２９は押圧バネ２７だけによって構成してある。そのコレット１３の周壁には、上面と下面とに開口する複数のスリット２５を周方向へ交互に設けてある。
【００４６】
図１の装置と同様に、ピストンロッド２０に対してプルロッド１２が水平方向へ調心移動可能になっており、そのプルロッド１２及びコレット１３もハウジング１１に対して水平方向へ調心移動可能になっている。
なお、シリンダ式の駆動手段１５は、前記の図１と同様の複動式に構成してもよい。
【００４７】
図１２は、第６実施形態を示し、上記の図１１に相当する図である。
その図１２の装置が図１１の装置と異なる点は、前記コレットに相当する環状部材１３と係合具１４とを別体に構成したことにある。より詳しくいえば、その環状部材１３の周壁に複数の係合具１４を周方向へ所定の間隔をあけて配置して、その係合具１４を水平方向へ移動可能に環状部材１３に支持したものである。そして、ピストン１７によってプルロッド１２を下降駆動することにより、テーパ外周面１２ａが各係合具１４を半径方向の外方の係合位置へ押圧する。
なお、上記の環状部材１３と上記の係合具１４との間には、その係合具１４を係合位置から係合解除位置Ｙへ強制的に復帰させる復帰バネ（図示せず）を装着することが好ましい。
【００４８】
図１３は、第７実施形態を示し、上記の図１２に相当する図である。
その図１３の装置が図１２の装置と異なる点は、その図１２中の押圧バネ２７を省略して、前記の環状部材１３の下半部分７０をバネ状に形成し、その下半部分７０が具備する弾性力によって前記サポート手段２９を構成したことにある。
より詳しくいえば、上記の係合具１４は下半部分７０の弾性力によって押し上げられており、クランプ駆動時に前記プルロッド１２から上記の係合具１４に下向きのクランプ力が作用すると上記の下半部分７０が下向きに弾性変位する。これにより、その係合具１４の下向き移動を許容してワークピース（図示せず）をハウジング１１の支持面Ｓに引っ張り固定するのである。
なお、上記の環状部材１３の下部をハウジング１１の上部に調心移動可能に嵌合してある。
【００４９】
上記の各実施形態は、さらに次のように変更できる。
例示した一体物のコレット１３に係合具１４を設けることに代えて、そのコレットを半径方向へ拡縮可能な複数の分割体によって構成して、各分割体に上記の係合具を設けてもよい。
前記の係合孔２に対する係合具１４の係合は、その係合具１４を上記の係合孔２に塑性変形よって食い込ませて係合させることに代えて、弾性変形によって食い込ませて係合させてもよく、又は、上記の係合具１４を上記の係合孔２に摩擦接当させて係合させてもよい。
上記の係合具１４の周溝の断面形状は、例示した鋸刃形や三角山形に代えて、ローレット形や不規則な凹凸面などの形状であってよく、さらには、その周溝を省略することも可能である。
【００５０】
前記サポート手段２９は、前記の押圧バネ２７に代えてゴム等の弾性力を利用してもよい。
前記の駆動手段１５は、流体圧シリンダに代えて、電動機やインパクトレンチ等の他の種類のアクチュエータを利用可能である。
前記ワークピース１を受け止める支持面Ｓは、ハウジング１１に設けることに代えて、ワークパレット４に設けることも可能である。
被固定物は、上記のワークピース１に代えて金型などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態のクランプ装置のアンクランプ状態の縦断面図である。図１（Ｂ）は、上記の図１（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視の断面図である。
【図２】上記クランプ装置のクランプ状態の縦断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、上記クランプ装置によって固定されるワークピースの立面図である。図３（Ｂ）は、上記ワークピースを上記クランプ装置のハウジングに載置し始める状態の立面図である。
【図４】上記クランプ装置のプルロッドを取り外す手順の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示し、クランプ装置の係合具を下降させた状態の図である。
【図６】上記の係合具を上昇させた状態の図である。
【図７】上記の係合具の係合完了状態の図である。
【図８】上記の係合具の係合解除状態の図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示し、前記の図６に相当する図である。
【図１０】本発明の第４実施形態を示し、同上の図６に相当する図である。
【図１１】本発明の第５実施形態を示し、前記の図１に相当する図である。
【図１２】本発明の第６実施形態を示し、上記の図１１に相当する図である。
【図１３】本発明の第７実施形態を示し、上記の図１２に相当する図である。
【符号の説明】
１…被固定物（ワークピース）、２…係合孔、１１…ハウジング、１２…プルロッド、１２ａ…テーパ外周面、１３…環状部材（コレット）、１４…係合具、１５…駆動手段、２２…アダプターブロック、２７…押圧バネ、２９…サポート手段、３１…環状隙間、４０…クリーニング流体の供給口、５１…昇降部材、Ｘ…係合位置、Ｙ…係合解除位置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークピースや金型などの被固定物をワークパレットやテーブルなどの支持台に引っ張って固定する形式のクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のクランプ装置は、支持台に載置した被固定物の周囲にクランプ具を配置して、そのクランプ具によって被固定物を支持台に押圧するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のクランプ装置は、被固定物の周囲にクランプ具を配置したので、その被固定物の周囲の作業スペースがクランプ具によって狭められるという問題があった。
本発明の目的は、上記の問題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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図４、又は、図５から図８、若しくは、図９から図１３の各図に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
【０００５】
ハウジング１１に設けた駆動手段１５と、その駆動手段１５によって軸心方向へ往復移動されるプルロッド１２と、その軸心方向の基端へ向けてすぼまるように上記プルロッド１２に設けたテーパ外周面１２ａと、そのテーパ外周面１２ａの外周空間に配置されて被固定物１の係合孔２へ挿入される係合具１４と、その係合具１４が基端へ変位するのを所定の支持力によって阻止すると共にその支持力よりも大きな力によって上記の係合具１４が同上の基端へ変位するのを許容するサポート手段２９とを備え、上記の駆動手段１５に上記プルロッド１２を半径方向へ移動可能に連結するとともに、そのプルロッド１２及び上記の係合具１４を前記ハウジング１１に対して半径方向へ移動可能に構成し、上記プルロッド１２を基端へ駆動することによって、上記テーパ外周面１２ａが上記の係合具１４を半径方向の外方の係合位置Ｘへ切換えて前記の係合孔２に係合させると共に同上の係合具１４を前記サポート手段２９に抗して基端へ変位させ、これにより、上記プルロッド１２の駆動力を上記の被固定物１へ伝達可能に構成し、上記プルロッド１２を先端へ駆動することによって同上の係合具１４が半径方向の内方の係合解除位置Ｙへ切換わるのを許容する、ことを特徴とするものである。
【０００６】
なお、上記サポート手段２９は、図１中の押圧バネ２７の付勢力、図９中の押上げピストン６０に作用する油圧力、図１３中の環状部材１３の下半部分７０の弾性力などを利用することが考えられる。
前記の係合孔２に対する係合具１４の係合は、その係合具１４を上記の係合孔２に塑性変形または弾性変形によって食い込ませて係合させたり、又は、上記の係合具１４を上記の係合孔２に摩擦接当させて係合させることが考えられる。
また、前記のテーパ外周面１２ａは、機械加工するうえでは横断面視で円形に形成することが好ましいが、横断面視で四角形等の多角形であっても差し支えない。
さらに、前記の被固定物１の係合孔２も、機械加工するうえでは円形が好ましいが、四角形等の多角形であっても差し支えない。その係合孔２を多角形に構成した場合には、前記の係合具１４は、その多角形の係合孔２の各辺に対面するように複数配置すればよい。
【０００７】
本発明は、例えば、同上の図１と図２に示すように、次のように作用する。
図１のアンクランプ状態では、駆動手段１５（ここではピストン１７）によってプルロッド１２が上向きに上昇されると共に、サポート手段２９（ここでは押圧バネ２７の付勢力）によって係合具１４が下側から支持されている。
【０００８】
クランプ時には、上記の係合具１４を被固定物１の係合孔２に嵌合させて、その状態で、上記の駆動手段１５によって上記プルロッド１２を下降させる。
すると、図２に示すように、上記プルロッド１２のテーパ外周面１２ａが上記の係合具１４を半径方向の外方の係合位置Ｘへ突出させて同上の係合具１４を係合孔２に係合させると共に、上記プルロッド１２の下降駆動力によって上記の係合具１４が上記サポート手段２９の支持力に抗してストロークＭだけ下降する。これにより、そのプルロッド１２の下降駆動力が上記の係合具１４を経て被固定物２へ伝達され、その被固定物２がハウジング１１へ引っ張られる。
上記の図２のクランプ状態から図１のアンクランプ状態への切換えは、上記とはほぼ逆の手順で行われる。
【０００９】
従って、本発明は次の効果を奏する。
前記クランプ状態においては、被固定物１の六面のうちの被固定面Ｒを除いた五面を開放できる。このため、その被固定物がワークピースの場合には、上記クランプ状態のままで上記の五面を連続して加工でき、機械加工の能率が飛躍的に向上する。また、上記の被固定物が金型の場合には、その金型の周囲のスペースが狭められないので、大形の金型を装着できるうえ金型交換時の作業性が向上する。
【００１０】
上記の被固定物は、係合孔を形成するだけでよく、クランピング用のアタッチメントを突出させる必要がない。このため、その被固定物のハンドリングが容易である。
なお、上記の係合孔は、円形に構成した場合には、ドリル又はリーマ等によって容易に形成できる。このため、被固定物に係合孔を能率良く加工できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１から図４によって説明する。
まず、主として図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の作動説明用の模式図に基づいて、上記クランプ装置によって被固定物がクランピングされる手順を説明する。
【００１２】
図３（Ａ）において、符号１は、マシニングセンタによって加工されようとするワークピース（被固定物）１で、そのワークピース１の前後上下左右の六面のうちの上面に、予め基準面（被固定面）Ｒが機械加工される。次いで、その基準面Ｒに複数の円形の係合孔２及びガイド孔３が形成される（ここでは二つずつだけ示してある）。
図３（Ｂ）において、符号４は、上記ワークピース１を支持するためのワークパレットである。そのワークパレット４には複数のクランプ装置５及びガイドピン６を固定しており（ここでは二つずつだけ示してある）、上記クランプ装置５のハウジング１１の上面によって、上記ワークピース１を受け止める支持面Ｓを構成してある。
【００１３】
上記パレット４に上記ワークピース１を固定するときには、同上の図３（Ｂ）に示すように、まず、図３（Ａ）の姿勢のワークピース１を上下逆の姿勢にし、その逆姿勢のワークピース１を下降させていく。すると、まず、前記ガイド孔３・３が前記ガイドピン６・６に嵌合していき、次いで、前記の係合孔２・２が、前記クランプ装置５のプルロッド１２およびコレット１３に嵌合していく。これにより、図３（Ｂ）中の二点鎖線図に示すように、上記ワークピース１の基準面Ｒが上記の支持面Ｓ・Ｓによって受け止められる（図１参照）。
【００１４】
次いで、上記の各クランプ装置５を後述の駆動手段１５（図１及び図２参照）によってクランプ駆動する。すると、図２に示すように、上記コレット１３が拡径して前記の係合孔２に係合し、上記プルロッド１２とコレット１３を介して上記ワークピース１を下向きに引っ張り、これにより、そのワークピース１を上記の支持面Ｓ・Ｓに固定する。
引き続いて、上記パレット４をマシニングセンタ内へ搬入し、その後、そのワークピース１の六面のうちの基準面Ｒを除いた五面を上記マシニングセンタによって連続的に加工する。
上記の加工が完了すると、まず、上記マシニングセンタからワークパレット４を搬出し、次いで、前述のクランプ状態を解除して上記パレット４から上記ワークピース１を取り外すのである。
【００１５】
次に、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）と図２によって、上記のクランプ装置５の詳細な構造を説明する。図１（Ａ）は、アンクランプ状態の縦断面図を示している。図１（Ｂ）は、上記の図１（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視の断面図である。図２はクランプ状態を示している。
【００１６】
前記の駆動手段１５は、複動形の油圧シリンダによって構成される。即ち、前記ハウジング１１の本体１１ａのシリンダ孔１６にクランプ用のピストン１７が挿入される。そのピストン１７の下側にアンクランプ作動室１８が形成されると共に上側にクランプ作動室１９が形成され、上記ピストン１７からピストンロッド２０が上向きに突設される。
【００１７】
また、上記のハウジング本体１１ａの上部には、前記ワークピース１を受け止めるアダプターブロック２２が着脱自在に設けられる。そのブロック２２の上端面によって前記の支持面Ｓを構成してある。符号２３は締付けボルトである（ここでは１本だけ図示してある）。上記ブロック２２に前記プルロッド１２を上下移動可能に挿入して、そのプルロッド１２の上部に、円形で下すぼまりのテーパ外周面１２ａを形成すると共に、そのプルロッド１２の入力部１２ｂを前記ピストンロッド２０の出力部２０ａに半径方向へ移動可能かつ軸心方向へ移動不能に連結してある。
【００１８】
上記プルロッド１２に前述の環状コレット（環状部材）１３が上下移動可能に外嵌される。そのコレット１３の周壁に、上下方向へ延びる一つのスリット２５を形成して、その周壁の上半部分によって係合具１４を構成してある。そして、上記の係合具１４のテーパ内周面１４ａを上記プルロッド１２の前記テーパ外周面１２ａに外嵌してある。なお、上記の係合具１４の外周面には、断面視で鋸刃状の複数の周溝を形成してある。
【００１９】
また、上記コレット１３を押圧バネ２７と環状プレート２８によって押し上げてあり、これら押圧バネ２７と環状プレート２８とによってサポート手段２９を構成してある。
さらに、上記コレット１３の途中高さ部の外周面と前記アダプターブロック２２の上端部との間に第１の環状隙間３１を形成すると共に、同上コレット１３の下半部分に外嵌したスリーブ３３の外周面と上記ブロック２２との間には第２の環状隙間３２を形成してある。
【００２０】
上記クランプ装置５は次のように作動する。
図３（Ｂ）の実線図に示すようにワークピース１を下降させ始めるときには、クランプ装置５は図１のアンクランプ状態に切換えられている。
即ち、前記クランプ作動室１９の圧油をクランプ用ポート３７から排出すると共にアンクランプ用ポート３８から前記アンクランプ作動室１８へ圧油を供給している。これにより、前記プルロッド１２が前記ピストンロッド２０によって上限位置へ進出されると共に、前記の押圧バネ２７によって前記のコレット１３が上限位置へ進出され、前記の係合具１４が係合解除位置Ｙへ切換えられている。
【００２１】
上記の図１のアンクランプ状態において、前記ハウジング１１のクリーニング流体用供給口４０にクリーニング用の圧縮空気を供給する。すると、その圧縮空気は、前記スリーブ３３の溝３３ａおよび３３ｂを通って前記の第１の環状隙間３１及びコレット１３のスリット２５から上向きに吐出される。
そして、上記ワークピース１が下降されることにより、そのワークピース１の係合孔２に付着している塵埃や切り粉等の異物が上記の環状隙間３１（及び上記コレット１３の前記スリット２５）から吐出される圧縮空気によって吹き飛ばされて清掃される。これにより、上記プルロッド１２と係合孔２との嵌合ミスを防止できる。
【００２２】
上記のワークピース１の下降時において、上記の係合孔２の軸心とプルロッド１２の軸心とが心ズレしている場合には、前記の二つの環状隙間３１・３２の存在によって上記プルロッド１２およびコレット１３が水平方向へ移動して上記の心ズレが自動的に修正される。
これにより、上記の係合孔２がプルロッド１２へスムーズに嵌合されると共にワークピース１の基準面Ｒが前記ハウジング１１の前記の支持面Ｓに受け止められる。
【００２３】
上記の基準面Ｒが上記の支持面Ｓに受け止められる直前では、これら両面Ｒ・Ｓ間の隙間が狭められて、その隙間を、前記の圧縮空気が勢い良く流れるので、上記の両面Ｒ・Ｓを強力に清掃できる。このため、上記ハウジング１１に対してワークピース１を精度よく位置決めできる。
【００２４】
次いで、前記アンクランプ作動室１８から圧油を排出すると共に前記クランプ作動室１９へ圧油を供給して、前記ピストン１７に作用する油圧力によってプルロッド１２を下降させる。すると、図２に示すように、前記コレット１３の係合具１４が前記のテーパ外周面１２ａによって拡径されて係合位置Ｘへ切換えられて、その係合具１４が前記ワークピース１の前記の係合孔２に係合する。より詳しくいえば、この実施形態では、上記の係合具１４の外周面の鋸刃部分が上記の係合孔２の周壁を塑性変形させて、その鋸刃部分が上記の周壁に食い込んだ状態で係合する。
その係合と同時に、同上プルロッド１２の下降駆動力によって上記コレット１３が前記の押圧バネ２７に抗してストロークＭだけ僅かに下降される。これにより、そのプルロッド１２の下降駆動力が上記の係合具１４を経て上記ワークピース１へ伝達され、そのワークピース１がハウジング１１に固定されるのである。
上記クランプ状態では、クリーニング用の圧縮空気の漏出が阻止されて前記の供給口４０の圧力が高まるので、その圧力上昇を圧力スイッチ（図示せず）で検出することにより、クランプ状態であることを判別できる。
【００２５】
上記の図２のクランプ状態を解除するときには、クランプ作動室１９から圧油を排出すると共にアンクランプ作動室１８へ圧油を供給して、前記の係合孔２に係合されている係合具１４に対して上記プルロッド１２を上昇させる。すると、図１に示すように、その係合具１４が自己の弾性力によって縮径して係合解除位置Ｙへ切換えられ、上記の係合が解除される。その後、前記ワークピース１を上向きに移動させると、そのワークピース１が上記の係合具１４からスムーズに抜き取られる。
【００２６】
なお、ワークパレット４に複数のクランプ装置５を設置した後には、使用に先立って、前記ハウジング１１の支持面Ｓを同一のレベルに切削加工する。より詳しくいえば、図４に示すように、前記アダプターブロック２２の上端面には所定寸法の加工代αを設けてあり、その加工代αを次の手順によって削除する。
ワークピース１を載置してない図１の状態において、まず、ピストン１７を下限位置まで駆動して、コレット１３に対してプルロッド１２を下限位置へ下降させ（図４参照）、その状態で上記ピストン１７を上昇駆動してプルロッド１２及びコレット１３を上昇させておく。
【００２７】
次いで、図４に示すように、前記のハウジング本体１１ａから上記ブロック２２を取り外す。このとき、前記の押圧バネ２７の付勢力は、前記の環状プレート２８を経て止め輪４２によって受け止められる。引き続いて、前記スリーブ３３（図１（Ａ）参照）を上方へ抜き取ると共に、上記プルロッド１２及びコレット１３を、前記の環状プレート２８の切欠き部分２８ａに沿って右方向へ移動させて上方へ抜き取る。その後、上記ハウジング本体１１ａに上記ブロック２２を再び取り付けて上記の加工代αを切削加工する。
そして、その切削加工の後に、上記ハウジング本体１１ａからブロック２２を取り外して、上記とほぼ逆の手順によって、上記プルロッド１２及びコレット１３とスリーブ３３（図１（Ａ）参照）をハウジング１１に組み込むのである。
【００２８】
上記の実施形態は次の長所を奏する。
前記プルロッド１２に環状のコレット１３を軸心方向へ移動可能に外嵌して、そのコレット１３の周壁に前記の係合具１４を設けたので、その係合具１４を簡素な構成で確実に支持できる。そのうえ、上記コレット１３の周壁によって上記の係合具１４を構成したので、上記コレット１３が具備する自己の弾性力によって係合具１４を係合位置Ｘから係合解除位置Ｙへ切り換え可能となって、その切換え手段も簡素である。
また、前記サポート手段２９は、押圧バネ２７を備えるように構成したので、簡素かつコンパクトに構成できる。
【００２９】
さらに、前記の支持面Ｓが摩耗等によって損傷したときでも、ハウジング本体１１ａに対してアダプターブロック２２を取り替えるだけでよいので、クランプ装置５を長期間にわたって使用できる。しかも、上記ブロック２２を取り外すことによってプルロッド１２及びコレット１３を容易に取り外せるので、これらプルロッド１２及びコレット１３のメンテナンスに手間がかからない。
【００３０】
上記プルロッド１２のテーパ外周面１２ａの勾配は、実験結果によれば、約２度から約１５度の範囲が好ましく、さらに好ましいのは約２度から約１０度の範囲であり、最も好ましいのは約４度から約６度の範囲である。
なお、上記の勾配に代えてテーパ角度で表現すると、上記テーパ外周面１２ａのテーパ角度は、約４度から約３０度の範囲が好ましく、さらに好ましいのは約４度から約２０度の範囲であり、最も好ましいのは約８度から約１２度の範囲である。
【００３１】
上記の第１実施形態において、流体圧式の駆動手段１５の作動流体は、前記の圧油に代えて、他の種類の液体であってもよく、圧縮空気等の気体であってもよい。また、前記クリーニング流体は、圧縮空気に代えて、窒素ガス等の他の種類の気体であってもよく、液体であってもよい。
【００３２】
図５から図８と、図９から図１３の各図は、それぞれ、別の実施形態を示している。これらの別の実施形態においては、上記の第１実施形態と同じ構成の部材には原則として同一の符号を付けてある。
【００３３】
図５から図８は第２実施形態を示している。この第２実施形態は、図５に示すように、前記ハウジング１１内にピストン式の昇降部材５１を上下移動可能に設けて、その昇降部材５１に前記の駆動手段１５および前記プルロッド１２を設けたものである。そして、その昇降部材５１の主ピストン５１ａの上側に形成した下降作動室５２を前記アンクランプ作動室１８へ連通させると共に、上記の主ピストン５１ａの下側に形成した上昇作動室５３を前記クランプ作動室１９へ連通させてある。
【００３４】
図５の退避状態では、第１ポートＰから圧油を排出すると共に第２ポートＱから下降作動室５２へ圧油を供給することにより、上記の昇降部材５１を下限位置へ下降させて、前記プルロッド１２及びコレット１３をハウジング１１の支持面Ｓよりも下側に後退させている。これより、前述の第１実施形態と同様に、上記の支持面Ｓを所定の加工代だけ切削可能である。そして、その退避状態で、上記コレット１３とハウジング１１の上部との間の環状隙間３１からクリーニング用の圧縮空気が吐出される。そのコレット１３の係合具１４の外周面には三角山形の周溝を形成してある。
なお、上記の昇降部材５１内の前記ピストン１７は上記アンクランプ作動室１８の油圧力によって上昇しており、そのピストン１７の上面に形成した環状の閉止突起５５がクランプ作動室１９の上壁に閉止接当している。
【００３５】
クランプ時には、ワークピース１をハウジング１１の支持面Ｓに載置し、その後、前記の下降作動室５２から圧油を排出すると共に上昇作動室５３へ圧油を供給していく。
その上昇作動室５３の圧力が低い圧力上昇前半時には、図６に示すように、上記ピストン１７はバックアップ用バネ５６によって上昇位置に保持され、前記の昇降部材５１だけが上昇して、プルロッド１２及び係合具１４がワークピース１の係合孔２へ調心されながら挿入される。
【００３６】
より詳しくいえば、前記の閉止突起５５の閉止状態では、上記ピストン１７の上面に作用する圧力は、そのピストン１７の直径Ａに相当する断面積から上記の閉止突起５５の直径Ｂに相当する断面積を差し引いた環状の小断面積に作用するだけである。このため、上記の上昇作動室５３（及びこれに連通するクランプ作動室１９）の圧力が設定圧力よりも低い状態では、上記ピストン１７の油圧下降力よりも上記バックアップバネ５６の付勢力が大きくて、そのピストン１７が上昇状態に保たれるのである。
【００３７】
そして、上記の上昇作動室５３（及びクランプ作動室１９）の圧力が設定圧力以上になると、上記ピストン１７が上記バネ５６に抗して下降され、閉止突起５５がクランプ作動室１９の上壁から離間する。すると、図７に示すように、クランプ作動室１９の油圧力が上記ピストン１７の全体に作用して、そのピストン１７を上記バネ５６に抗して強力に下降させる。これにより、前述の第１実施形態と同様に、前記プルロッド１２が前記の係合具１４を介してワークピース１を下降駆動して、そのワークピース１を支持面Ｓに引っ張り固定するのである。
【００３８】
上述のように昇降部材５１を上昇させた後にクランプ用のピストン１７を下降させるというシーケンス動作を実用化するにあたって、ピストン１７に閉止突起５５を設けたので、ピストン１７を上昇位置に保持するためのバックアップ用バネ５６の付勢力が小さくてよい。このため、クランプ力の減少が少ないうえハウジング１１もコンパクトになる。
【００３９】
上記クランプ状態を解除するときには、上昇作動室５３から圧油を排出すると共に下降作動室５２へ圧油を供給する。その圧油供給の初期には、係合孔２に係合中の係合具１４によって昇降部材５１の下降が阻止されており、このため、アンクランプ作動室１８の油圧力によってピストン１７が上昇する。これにより、上記の係合中の係合具１４に対してプルロッド１２が上昇し、引き続いて、図８に示すように、上記の係合具１４が自己の弾性力によって係合解除位置Ｙへ復帰する。これにより、下降作動室５２の油圧力によって上記の昇降部材５１が下降して、クランプ装置５が前記の図５の退避状態へ戻されるのである。
【００４０】
図９は、第３実施形態を示し、上述した第２実施形態の図６に相当する図である。
この図９の装置が上記の図６の装置と異なる点は、その図６中の押圧バネ２７及び環状プレート２８に代えて押上げピストン６０を設けて、その押上げピストン６０と押上げ室６１とによって前記サポート手段２９を構成したことにある。
【００４１】
より詳しくいえば、上記の図９では、第１ポートＰから上昇作動室５３へ供給された低圧の圧油によって昇降部材５１が上昇されて、前記コレット１３の係合具１４がワークピース１の係合孔２へ挿入されている。そして、図６の第２実施形態と同様に、上記の上昇作動室５３の圧力が設定圧以上になると、クランプ用のピストン１７の閉止突起５５がクランプ作動室１９の上壁から離間する。すると、上記クランプ作動室１９内の圧油が前記の押上げ室６１へ流入して押上げピストン６０を上昇位置に保持し、その押上げピストン６０がコレット１３を所定の力で支持する。
【００４２】
次いで、上記クランプ作動室１９の油圧力によって上記のクランプ用のピストン１７が下降駆動されることにより、上記の上昇位置のコレット１３に対して前記プルロッド１２が下降駆動されていく。すると、上記コレット１３の係合具１４が係合孔２に係合すると共に、上記プルロッド１２の下降駆動力によって上記コレット１３が上記の押上げピストン６０の上向き支持力に抗して僅かに下降する。これにより、上記プルロッド１２の下降駆動力が上記の係合具１４を経てワークピース１へ伝達される。
【００４３】
図１０は、第４実施形態を示し、前記の図６に相当する図であって、第１と第２の両ポートＰ・Ｑに圧油を供給してない状態を示している。
この場合、ピストン式の昇降部材５１とクランプ用ピストン１７の各封止寸法を図示のようにＤ１・Ｄ２・Ｄ３・Ｄ４とし、バックアップ用バネ５６の上向き付勢力をＦとすると、（Ｄ１−Ｄ３）に相当する環状断面積に作用する下向き油圧力の値が、上記Ｄ２に相当する断面積に作用する上向き油圧力と上記バネ５６の上向き付勢力Ｆとの合計値よりも大きくなるように設定してある。
【００４４】
従って、第２ポートＱから下降作動室５２ヘ圧油を供給することにより、上記の昇降部材５１がピストン１７を下降させて、プルロッド１２及びコレット１３をハウジング１１の支持面Ｓよりも下側に後退させる。
また、上記の第２ポートＱから圧油を排出すると共に第１ポートＰから上昇作動室５３へ圧油を供給すると、まず、上記の昇降部材５１が（Ｄ１−Ｄ４）に相当する環状断面積に作用する油圧力とバネ５６の付勢力Ｆとによって上昇し、その後、上記のクランプ用ピストン１７が（Ｄ２−Ｄ４）に相当する環状断面積に作用する油圧力によって上記バネ５６に抗して下降する。これにより、そのピストン１７がプルロッド１２を下降駆動する。
【００４５】
図１１は、第５実施形態を示し、前記の図１に相当する図である。
この図１１の装置は、図１の装置を簡素化したものであって、次の点が図１の装置と異なる。
駆動手段１５は、単動バネ復帰式の流体圧シリンダによって構成されている。即ち、前記ピストン１７の上側にクランプ作動室１９を形成すると共に上記ピストン１７の下側に復帰バネ６５を装着してある。前記コレット１３のサポート手段２９は押圧バネ２７だけによって構成してある。そのコレット１３の周壁には、上面と下面とに開口する複数のスリット２５を周方向へ交互に設けてある。
【００４６】
図１の装置と同様に、ピストンロッド２０に対してプルロッド１２が水平方向へ調心移動可能になっており、そのプルロッド１２及びコレット１３もハウジング１１に対して水平方向へ調心移動可能になっている。
なお、シリンダ式の駆動手段１５は、前記の図１と同様の複動式に構成してもよい。
【００４７】
図１２は、第６実施形態を示し、上記の図１１に相当する図である。
その図１２の装置が図１１の装置と異なる点は、前記コレットに相当する環状部材１３と係合具１４とを別体に構成したことにある。より詳しくいえば、その環状部材１３の周壁に複数の係合具１４を周方向へ所定の間隔をあけて配置して、その係合具１４を水平方向へ移動可能に環状部材１３に支持したものである。そして、ピストン１７によってプルロッド１２を下降駆動することにより、テーパ外周面１２ａが各係合具１４を半径方向の外方の係合位置へ押圧する。
なお、上記の環状部材１３と上記の係合具１４との間には、その係合具１４を係合位置から係合解除位置Ｙへ強制的に復帰させる復帰バネ（図示せず）を装着することが好ましい。
【００４８】
図１３は、第７実施形態を示し、上記の図１２に相当する図である。
その図１３の装置が図１２の装置と異なる点は、その図１２中の押圧バネ２７を省略して、前記の環状部材１３の下半部分７０をバネ状に形成し、その下半部分７０が具備する弾性力によって前記サポート手段２９を構成したことにある。
より詳しくいえば、上記の係合具１４は下半部分７０の弾性力によって押し上げられており、クランプ駆動時に前記プルロッド１２から上記の係合具１４に下向きのクランプ力が作用すると上記の下半部分７０が下向きに弾性変位する。これにより、その係合具１４の下向き移動を許容してワークピース（図示せず）をハウジング１１の支持面Ｓに引っ張り固定するのである。
なお、上記の環状部材１３の下部をハウジング１１の上部に調心移動可能に嵌合してある。
【００４９】
上記の各実施形態は、さらに次のように変更できる。
例示した一体物のコレット１３に係合具１４を設けることに代えて、そのコレットを半径方向へ拡縮可能な複数の分割体によって構成して、各分割体に上記の係合具を設けてもよい。
前記の係合孔２に対する係合具１４の係合は、その係合具１４を上記の係合孔２に塑性変形よって食い込ませて係合させることに代えて、弾性変形によって食い込ませて係合させてもよく、又は、上記の係合具１４を上記の係合孔２に摩擦接当させて係合させてもよい。
上記の係合具１４の周溝の断面形状は、例示した鋸刃形や三角山形に代えて、ローレット形や不規則な凹凸面などの形状であってよく、さらには、その周溝を省略することも可能である。
【００５０】
前記サポート手段２９は、前記の押圧バネ２７に代えてゴム等の弾性力を利用してもよい。
前記の駆動手段１５は、流体圧シリンダに代えて、電動機やインパクトレンチ等の他の種類のアクチュエータを利用可能である。
前記ワークピース１を受け止める支持面Ｓは、ハウジング１１に設けることに代えて、ワークパレット４に設けることも可能である。
被固定物は、上記のワークピース１に代えて金型などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態のクランプ装置のアンクランプ状態の縦断面図である。図１（Ｂ）は、上記の図１（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視の断面図である。
【図２】上記クランプ装置のクランプ状態の縦断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、上記クランプ装置によって固定されるワークピースの立面図である。図３（Ｂ）は、上記ワークピースを上記クランプ装置のハウジングに載置し始める状態の立面図である。
【図４】上記クランプ装置のプルロッドを取り外す手順の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示し、クランプ装置の係合具を下降させた状態の図である。
【図６】上記の係合具を上昇させた状態の図である。
【図７】上記の係合具の係合完了状態の図である。
【図８】上記の係合具の係合解除状態の図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示し、前記の図６に相当する図である。
【図１０】本発明の第４実施形態を示し、同上の図６に相当する図である。
【図１１】本発明の第５実施形態を示し、前記の図１に相当する図である。
【図１２】本発明の第６実施形態を示し、上記の図１１に相当する図である。
【図１３】本発明の第７実施形態を示し、上記の図１２に相当する図である。
【符号の説明】
１…被固定物（ワークピース）、２…係合孔、１１…ハウジング、１２…プルロッド、１２ａ…テーパ外周面、１３…環状部材（コレット）、１４…係合具、１５…駆動手段、２２…アダプターブロック、２７…押圧バネ、２９…サポート手段、３１…環状隙間、４０…クリーニング流体の供給口、５１…昇降部材、Ｘ…係合位置、Ｙ…係合解除位置。
Claims (9)
- ハウジング(１１)に設けた駆動手段(１５)と、その駆動手段(１５)によって軸心方向へ往復移動されるプルロッド(１２)と、その軸心方向の基端へ向けてすぼまるように上記プルロッド(１２)に設けたテーパ外周面(１２ａ)と、そのテーパ外周面(１２ａ)の外周空間に配置されて被固定物(１)の係合孔(２)へ挿入される係合具(１４)と、その係合具(１４)が基端へ変位するのを所定の支持力によって阻止すると共にその支持力よりも大きな力によって上記の係合具(１４)が同上の基端へ変位するのを許容するサポート手段(２９)とを備え、
上記の駆動手段 ( １５ ) に上記プルロッド ( １２ ) を半径方向へ移動可能に連結するとともに、そのプルロッド ( １２ ) 及び上記の係合具 ( １４ ) を前記ハウジング ( １１ ) に対して半径方向へ移動可能に構成し、
上記プルロッド(１２)を基端へ駆動することによって、上記テーパ外周面(１２ａ)が上記の係合具(１４)を半径方向の外方の係合位置(Ｘ)へ切換えて前記の係合孔(２)に係合させると共に同上の係合具(１４)を前記サポート手段(２９)に抗して基端へ変位させ、これにより、上記プルロッド(１２)の駆動力を上記の被固定物(１)へ伝達可能に構成し、上記プルロッド(１２)を先端へ駆動することによって同上の係合具(１４)が半径方向の内方の係合解除位置(Ｙ)へ切換わるのを許容する、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１のクランプ装置において、
前記プルロッド(１２)に環状部材(１３)を軸心方向へ移動可能に外嵌して、その環状部材(１３)の周壁に前記の係合具(１４)を設けた、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項２のクランプ装置において、
前記の環状部材をコレット(１３)によって構成して、そのコレット(１３)の周壁によって前記の係合具(１４)を構成した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１から３のいずれかのクランプ装置において、
前記のサポート手段 ( ２９ ) が、前記の係合具 ( １４ ) を所定の力で支持する押上げピストン ( ６０ ) を備える、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項２のクランプ装置において、
前記ハウジング(１１)の先端部と前記の環状部材(１３)の外周面との間に環状隙間(３１)を設けて、上記ハウジング(１１)に設けたクリーニング流体の供給口(４０)を上記の環状隙間(３１)へ連通させて構成した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１から３のいずれかのクランプ装置において、
前記サポート手段(２９)が、前記の係合具(１４)を先端へ向けて付勢する押圧バネ(２７)を備える、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１から６のいずれかのクランプ装置において、
前記ハウジング(１１)の先端部に、前記の被固定物(１)を受け止めるアダプターブロック(２２)を着脱自在に設けて、そのアダプターブロック(２２)に前記プルロッド(１２)を軸心方向へ移動可能に挿入した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項７のクランプ装置において、
前記プルロッド(１２)を前記の駆動手段(１５)に着脱自在に連結した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項１から６のいずれかのクランプ装置において、
前記ハウジング(１１)内に軸心方向へ移動可能に昇降部材(５１)を設けて、その昇降部材(５１)に前記の駆動手段(１５)および前記プルロッド(１２)を設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
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