JP3585656B2 - 旋回式クランプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クランプロッドを退避位置からアンクランプ位置へ旋回させた後でクランプ位置へ直進移動させる形式のクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の旋回式クランプ装置には、従来では、実公昭６０−１８２６７号公報に記載されたものがある。
即ち、ハウジングの上端壁にクランプロッドを摺動自在に支持し、そのクランプロッドの下部内に旋回操作用シャフトを挿入し、そのクランプロッドに固定した係合ピンを上記シャフトのガイド溝に係合したものである。そして、上記クランプロッドは、上記ガイド溝の傾斜カム部分に沿って旋回され、その後、同上ガイド溝の直進部分に沿ってクランプ位置へ移動される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、係合ピンとガイド溝との間に所定の係合隙間が要求されるため、上記クランプロッドを真っすぐにガイドできず、クランプ駆動時にクランプロッドを正確に直進駆動することが困難である。
本発明の目的は、クランプ駆動時におけるクランプロッドの直進性を向上することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図９に示すように、旋回式クランプ装置を次のように構成した。
【０００５】
（請求項１の発明）
請求項１の発明は次のように構成した。
ハウジング３内のガイド孔４にクランプロッド５を挿入して、そのハウジング３の第１端壁３ａに上記クランプロッド５の第１摺動部分１１を摺動自在に支持するとともに、同上ハウジング３の第２端壁３ｂに同上クランプロッド５の第２摺動部分１２を摺動自在に支持し、
上記の第１摺動部分１１と第２摺動部分１２との間で上記クランプロッド５にピストン１５を設けて、そのピストン１５を上記ガイド孔４に軸心方向へ移動可能に挿入し、
上記ピストン１５と上記の第２摺動部分１２との間で上記クランプロッド５に旋回部分２６を設け、上記の旋回部分２６と上記ガイド孔４との間の環状空間に旋回操作用スリーブ２７を軸心方向へ移動自在で旋回を阻止した状態で挿入し、そのスリーブ２７を押圧バネ３１によって上記の第１端壁３ａ側へ付勢し、同上スリーブ２７の所定量以上の移動を阻止するストッパー３２を設け、
上記のクランプロッド５の軸心方向の移動を旋回運動へ変換する変換機構３４を、上記の旋回部分２６と上記スリーブ２７とにわたって設けたものである。
【０００６】
（請求項２の発明）
請求項２の発明は、上記の請求項１の構成に次の構成を加えたものである。
前記ハウジング３の前記の第１端壁３ａと前記ピストン１５との間に形成したクランプ用の第１室２１に対して圧力流体を給排可能に構成し、
同上ハウジング３の前記の第２端壁３ｂと上記ピストン１５との間に形成したアンクランプ用の第２室２２に、前記スリーブ２７と前記の押圧バネ３１とアンクランプ用バネ１８とを配置し、
そのアンクランプ用バネ１８を前記クランプロッド５の中空部分５ａに挿入して、そのクランプロッド５を上記アンクランプ用バネ１８によって上記の第１端壁３ａ側へ付勢して構成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１から図９によって説明する。
まず、図１と図４によってクランプ装置の概要を説明する。図１は、クランプ装置の退避状態の縦断面図である。図４は、図１の平面図である。
【０００８】
工作機械のテーブル１にクランプ装置２のハウジング３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３内のガイド孔４に筒状のクランプロッド５が挿入され、そのクランプロッド５の上端部分（第１端部分）からアーム６が径方向へ突出され、そのアーム６の先端部分に押圧ボルト（押圧具）７が設けられる。なお、上記アーム６は、上記クランプロッド５のテーパ面８に係合されて、ナット９によって所定の旋回位置に固定される。
【０００９】
上記のハウジング３の上端壁（第１端壁）３ａにガイド用ブッシュ１０が装着され、そのブッシュ１０に上記クランプロッド５の上摺動部分（第１摺動部分）１１が摺動自在に支持される。さらに、同上ハウジング３の下端壁（第２端壁）３ｂにガイド筒１３が設けられ、そのガイド筒１３に同上クランプロッド５の下摺動部分（第２摺動部分）１２が摺動自在に支持される。
【００１０】
上記の上摺動部分１１と下摺動部分１２との間で上記クランプロッド５にピストン１５が設けられ、そのピストン１５が前記ガイド孔４に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入される。なお、上記ピストン１５は、クランプロッド５と一体に形成してあるが別体に形成することも可能である。
【００１１】
上記の上端壁３ａと上記ピストン１５との間にクランプ用の第１室２１が形成され、その第１室２１に対して圧油給排口１６から圧油（圧力流体）が給排可能とされる。また、上記の下端壁３ｂと同上ピストン１５との間にアンクランプ用の第２室２２が形成される。その第２室２２内に装着したアンクランプ用バネ１８によって上記クランプロッド５が上向きに付勢される。即ち、そのアンクランプ用バネ１８は、クランプロッド５の中空部分５ａに挿入され、そのバネ上端が上記クランプロッド５の上部に接当され、そのバネ下端がスラストベアリング１９によって受け止められる。なお、上記の第２室２２は、呼吸路２０によって雰囲気へ連通されている。
【００１２】
上記ピストン１５と前記の下摺動部分１２との間で上記クランプロッド５に旋回部分２６が設けられる。また、上記の旋回部分２６と前記ガイド孔４との間の環状空間に旋回操作用スリーブ２７が軸心方向へ移動自在で旋回を阻止した状態で挿入される。より具体的にいえば、ガイド孔４に形成した縦溝２８と上記スリーブ２７との間に回り止めピン２９が介在される。そのピン２９は、支持プレート３０によって落下が防止されている。
【００１３】
上記スリーブ２７が、２つのコイルバネからなる押圧バネ３１によって上向きに付勢される。そのスリーブ２７の所定量以上の上向き移動は、上記ガイド孔４の段付き部分で構成されたストッパー３２によって阻止されている。なお、上記の押圧バネ３１の付勢力は、前記アンクランプ用バネ１８の付勢力とほぼ同じ値に設定してある。
上記の旋回部分２６と上記スリーブ２７とにわたって変換機構３４が設けられる。その変換機構３４は、具体的な構造を後で説明するが、上記クランプロッド５の軸心方向の移動を旋回運動へ変換するものである。
【００１４】
上記クランプ装置の作動を、上記の図１と、図２及び図３によって説明する。なお、上記の図１から図３において、符号Ａは全ストロークを示し、符号Ｂはクランプストロークを示し、符号Ｓは旋回ストロークを示している。
【００１５】
上記の図１の退避状態から図２のアンクランプ状態を経て図３のクランプ状態へ切換えるときには、まず、図１の退避状態において、クランプ用第１室２１へ圧油を供給する。
すると、前記ピストン１５が下降していき、クランプロッド５が変換機構３４によって旋回されながら下降していく。そして、図２に示すように、上記ピストン１５が旋回ストロークＳだけ下降して前記スリーブ２７に接当した時点で、上記クランプロッド５がアンクランプ位置Ｙへ切換えられる。次いで、上記の第１室２１の油圧力によって上記ピストン１５がスリーブ２７を押圧バネ３１に抗して下降させていくので、上記クランプロッド５が図３のクランプ位置Ｘへ切換えられる。
【００１６】
上記の図３のクランプ状態から図２のアンクランプ状態を経て図１の退避状態へ切換えるときには、同上の図３のクランプ状態において、第１室２１の圧油を排出する。
すると、前記アンクランプ用バネ１８の付勢力と押圧バネ３１の付勢力によってクランプロッド５及びスリーブ２７が上昇していく。そして、図２に示すように、上記スリーブ２７がクランプストロークＢだけ上昇してストッパー３２で受け止められ、上記クランプロッド５がアンクランプ位置Ｙへ切換えられる。
引き続いて、上記クランプロッド５は、アンクランプ用バネ１８の付勢力によって旋回しながら旋回ストロークＳだけ上昇し、図１の退避位置Ｚへ切換えられる。
【００１７】
次に、前記の変換機構３４の具体的な構造を図５から図８によって説明する。図５は、前記クランプロッド５に設けた旋回部分２６の立面図である。図６は、前記スリーブ２７を示す図であって、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は、上記の図６（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。図７は、上記の図６（Ａ）中のＶＩＩ線に沿って上記スリーブ２７を切断して、その切断面を内側から見た展開図である。図８は、上記の旋回部分２６の展開図であって、上記の図７に対応する図である。
【００１８】
図５及び図８に示すように、上記の旋回部分２６は、アーク状に凹入形成した旋回溝３６を備える。その旋回溝３６は、上記の旋回部分２６の外周面にほぼ１ピッチ分だけ螺旋状に形成した第１溝部分３７と、その第１溝部分３７の始端と終端とをほぼ軸心方向へ連通させる第２溝部分３８とによって構成される。
【００１９】
図６と図７に示すように、前記スリーブ２７は操作用溝４０を備える。その操作用溝４０は、上記の第１溝部分３７に対応させて螺旋状に形成した旋回操作用溝部分４１と、上記の第２溝部分３８に対応させて周方向へ延びるように形成した逃がし溝部分４２とからなる。図６（Ａ）に示すように、その逃がし溝部分４２の周方向の長さは、クランプロッド５の旋回角度θ（ここでは約９０度）に対応した長さに形成されている。
同上の図８（および前記の図１）に示すように、前記の旋回溝３６と上記の操作用溝４０との間に鋼製の転動用ボールが４４が多数充填されている。
【００２０】
上記構成の変換機構３４の作動を、上記の図８を参照しながら図９によって説明する。
図９（Ａ）の退避状態では、前記スリーブ２７に対してクランプロッド５が二点鎖線図の退避位置Ｚに上昇され、上記クランプロッド５の旋回部分２６が平面視で反時計回りの方向へ旋回されている。上記スリーブ２７に対して上記クランプロッド５を下降させると、図９（Ｂ）に示すように、上記の旋回部分２６が旋回操作用溝部分４１に沿って平面視で時計回りの方向へ旋回下降され、これと同時に、多数のボール４４が平面視で時計回りの方向へ循環される。これにより、上記クランプロッド５が一点鎖線図のアンクランプ位置Ｙへ切換えられる。
なお、上記クランプロッド５は、上記とはほぼ逆の手順で図９（Ｂ）のアンクランプ位置Ｙから図９（Ａ）の退避位置Ｚへ切換えられる。
【００２１】
上記の実施形態は次の長所がある。
クランプロッド５は、ハウジング３の上端壁３ａと下端壁３ｂとの上下の二箇所で支持されるので、有効ガイド長さが大きい。このため、クランプ作動時の直進性が向上し、クランピングを正確に行える。
また、前記の押圧ボルト７によってワークピース等の被固定物（図示せず）をクランプしたときには、その押圧ボルト７からのクランプ反力がアーム６を経て上記クランプロッド５に偏心荷重として作用する。しかし、クランプロッド５は、前述したように有効ガイド長さが大きいので、焼き付きなどによる動作不良を防止して円滑に移動できる。
【００２２】
上記クランプロッド５を筒状に形成してその中空部分５ａにアンクランプ用バネ１８を挿入したので、その中空部分５ａをアンクランプ用バネ１８の装着スペースとして利用でき、その結果、ハウジング３をコンパクトに造れる。
アンクランプ用の第２室２２の内部空間をスリーブ２７および押圧バネ３１の装着スペースとして利用したので、上記ハウジング３をさらにコンパクトに造れる。
【００２３】
上記クランプロッド５は、図３のクランプ位置Ｘから図２のアンクランプ位置Ｙへ切換えられるときに、アンクランプ用バネ１８の付勢力と押圧バネ３１の付勢力との両者が作用するので、円滑かつ確実にアンクランプを行える。
また、変換機構３４は、ボール４４に過大な力が作用しないので、旋回溝３６と操作用溝４０を一組設けるだけでよいうえ必要ボール数も少なくすみ、コンパクトかつ簡素に造れる。より具体的にいえば、図２のアンクランプ状態と図３のクランプ状態との間では上記ボール４４には押圧バネ３１の付勢力だけが作用し、図２のアンクランプ状態と図１の退避状態との間では同上ボール４４にはアンクランプ用バネ１８の付勢力だけが作用し、いずれの場合でも上記ボール４４には過大な力が作用しないのである。
【００２４】
変換機構３４は、転動ボール式に構成したので、旋回時の摩擦抵抗が小さい。このため、円滑に旋回させることと旋回溝３６のリードを小さくすることとを両立できる。その結果、旋回ストロークＳを小さくでき、クランプ装置２の上下方向の設置スペースが小さくなる。
【００２５】
上記の実施形態は次のように変更可能である。
前記の第１室２１へ供給される流体は、圧油に代えて、他の種類の液体や空気等の気体であってもよい。
クランプロッド５の旋回角度θは、前述した約９０度に代えて、６０度・４５度・３０度などの所望の角度に設定可能である。
前記の変換機構３４は、例示した転動ボール式の構成に代えて、カム溝などを利用した別の構成であってもよい。
クランプ装置２は、例示した単動式に代えて複動式であってもよい。即ち、前記の第２室２２に対しても圧力流体を給排可能に構成すると共に、前記アンクランプ用バネ１８を省略するのである。
【００２６】
【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。
（請求項１の発明）
請求項１の発明は次の効果を奏する。
ハウジングの第１端壁にクランプロッドの第１摺動部分を支持すると共に同上ハウジングの第２端壁にクランプロッドの第２摺動部分を支持し、これら２つの摺動部分の間に設けた旋回部分に旋回操作用スリーブを外嵌したので、上記の旋回部分およびスリーブに要求される係合隙間とは関係なく上記クランプロッドを二箇所で精密にガイドできるうえ、そのガイド間隔が大きい。このため、上記クランプロッドの有効ガイド長さが大きくなり、クランプ作動時の直進性を向上させてクランピングを正確に行える。
【００２７】
（請求項２の発明）
請求項２の発明は次の効果を奏する。
クランプロッドを筒状に形成してその中空部分にアンクランプ用バネを挿入したので、その中空部分をアンクランプ用バネの装着スペースとして利用でき、ハウジングをコンパクトに造れる。しかも、アンクランプ用の第２室の内部空間をスリーブおよび押圧バネの装着スペースとして利用したので、この点からも上記ハウジングをコンパクトに造れる。
その結果、旋回式クランプ装置を大幅に小形化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクランプ装置の退避状態の縦断面図である。
【図２】上記クランプ装置のアンクランプ状態の縦断面図である。
【図３】同上クランプ装置のクランプ状態の縦断面図である。
【図４】前記の図１の平面図である。
【図５】上記クランプ装置のクランプロッドに設けた旋回部分の立面図である。
【図６】上記の旋回部分に外嵌されるスリーブを示す図であって、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は、上記の図６（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図７】上記の図６（Ａ）中のＶＩＩ線に沿って上記スリーブを切断して、その切断面を内側から見た展開図である。
【図８】前記の旋回部分の展開図であって、上記の図７に対応する図である。
【図９】上記スリーブおよび旋回部分の作動説明図である。図９（Ａ）は、前記のクランプロッドを退避位置へ切換えた状態を示している。図９（Ｂ）は、同上クランプロッドをアンクランプ位置へ切換えた状態を示している。
【符号の説明】
３…ハウジング、３ａ…第１端壁（上端壁）、３ｂ…第２端壁（下端壁）、４…ガイド孔、５…クランプロッド、５ａ…中空部分、６…アーム、７…押圧具（押圧ボルト）、１１…第１摺動部分（上摺動部分）、１２…第２摺動部分（下摺動部分）、１５…ピストン、１８…アンクランプ用バネ、２１…クランプ用の第１室、２２…アンクランプ用の第２室、２６…旋回部分、２７…旋回操作用スリーブ、３１…押圧バネ、３２…ストッパー、３４…変換機構。

Claims (2)

1. ハウジング（３）内のガイド孔（４）にクランプロッド（５）を挿入して、そのハウジング（３）の第１端壁（３ａ）に上記クランプロッド（５）の第１摺動部分（１１）を摺動自在に支持するとともに、同上ハウジング（３）の第２端壁（３ｂ）に同上クランプロッド（５）の第２摺動部分（１２）を摺動自在に支持し、
   上記の第１摺動部分（１１）と第２摺動部分（１２）との間で上記クランプロッド（５）にピストン（１５）を設けて、そのピストン（１５）を上記ガイド孔（４）に軸心方向へ移動可能に挿入し、
   上記ピストン（１５）と上記の第２摺動部分（１２）との間で上記クランプロッド（５）に旋回部分（２６）を設け、上記の旋回部分（２６）と上記ガイド孔（４）との間の環状空間に旋回操作用スリーブ（２７）を軸心方向へ移動自在で旋回を阻止した状態で挿入して、そのスリーブ（２７）を押圧バネ（３１）によって上記の第１端壁（３ａ）側へ付勢し、同上スリーブ（２７）の所定量以上の移動を阻止するストッパー（３２）を設け、
   上記クランプロッド（５）の軸心方向の移動を旋回運動へ変換する変換機構（３４）を、上記の旋回部分（２６）と上記スリーブ（２７）とにわたって設けた、ことを特徴とする旋回式クランプ装置。
2. 請求項１に記載の旋回式クランプ装置において、
   前記ハウジング（３）の前記の第１端壁（３ａ）と前記ピストン（１５）との間に形成したクランプ用の第１室（２１）に対して圧力流体を給排可能に構成し、
   同上ハウジング（３）の前記の第２端壁（３ｂ）と上記ピストン（１５）との間に形成したアンクランプ用の第２室（２２）に、前記スリーブ（２７）と前記の押圧バネ（３１）とアンクランプ用バネ（１８）とを配置し、
   そのアンクランプ用バネ（１８）を前記クランプロッド（５）の中空部分（５ａ）に挿入して、そのクランプロッド（５）を上記アンクランプ用バネ（１８）によって上記の第１端壁（３ａ）側へ付勢して構成した、ことを特徴とする旋回式クランプ装置。

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