JP4072683B2 - 旋回式クランプシリンダ - Google Patents

Description

本発明は、ピストンを軸方向移動することで、ピストンロッドがクランプ位置とアンクランプ位置との間で移動する旋回式クランプシリンダに関する。

従来、旋回式クランプシリンダは、ハウジング（シリンダチューブ）内でピストンが軸方向移動すると、ハウジング内に軸心方向へ移動自在で旋回を阻止した状態で挿入されているスリーブ（特許文献１）や、ハウジング内での旋回を阻止した状態の前記ピストン（特許文献２）に保持されたボール（案内部材）に係合した旋回溝に沿ってクランプロッド（ピストンロッド）が旋回し、かつ、軸線方向に移動して、クランプロッドに固定されたアーム（クランパ）がワークをクランプするクランプ位置とアンクランプ位置との間で移動するものが知られている。

上記スリーブやピストンは、１本の回り止めピンでハウジング（シリンダチューブ）内での旋回が阻止され、ピストンロッドが旋回するときの旋回トルクをその１本の回り止めピンで負荷している。ハウジングに機械的強度のさほど高くない材質、例えばアルミニウム合金を採用した場合、このように１本の回り止めピンで旋回トルクを負荷する構造では、ハウジング側の肉厚を厚くして旋回トルクを負荷するようにしなければならず、ハウジング外径をコンパクトにできない。
特開平１０−８０８３３号公報 特開平１０−１４１３２４号公報

本発明では、案内部材を保持しているスリーブをシリンダチューブとの間で回り止めする回り止めピン直径をより細くできて、シリンダチューブ外径をコンパクトにできる旋回式クランプシリンダを提供することを目的とする。

本願の請求項１の発明は、シリンダチューブ内でピストンが軸方向移動すると、案内部材に係合した旋回溝に沿ってピストンロッドが旋回し、かつ、軸線方向に移動して、ピストンロッドと一体のクランパがワークをクランプする旋回式クランプシリンダにおいて、前記案内部材はスリーブに保持されており、そのスリーブはシリンダチューブ内に挿入されて、大径部をシリンダチューブ内側の段部に当接させて軸線方向を位置決めした後、軸線方向から挿入する複数の回り止めピンによってシリンダチューブに旋回を阻止した状態に組付けられるものであって、シリンダチューブのヘッド側端部内側には、端面から軸線前方にスリーブの大径部が嵌合する大径嵌合孔が形成され、その嵌合孔の先端に段部が形成されており、前記段部には、軸線前方に向けて円周方向に複数の半円弧溝を形成し、一方、スリーブには、大径部から軸線前方に向けて前記半円弧溝と対応する複数の半円弧溝を形成し、スリーブの大径部を前記段部に当接させると共に、前記段部の半円弧溝とスリーブの半円弧溝の円周方向位相を合わせて半円弧溝相互で形成される回り止め孔に軸線後方から前記回り止めピンを嵌入し、その状態で前記シリンダチューブのヘッド側端部にヘッドカバーを設けて前記スリーブをシリンダチューブに一体に取り付けて成ることを特徴とする。
また、本願の請求項２の発明は、請求項１において、シリンダチューブのヘッド側端部内側に、端面から軸線前方に向かうにつれて、メネジ部、該メネジ部より径を小さくした、スリーブの大径部が嵌合する大径嵌合孔が形成され、スリーブの大径部を前記段部に当接させると共に、前記段部の半円弧溝とスリーブの半円弧溝の円周方向位相を合わせて半円弧溝相互で形成される回り止め孔に軸線後方から前記回り止めピンを嵌入した状態で、前記メネジ部にヘッドカバー外周を螺合して前記スリーブをシリンダチューブに一体に取り付けて成ることを特徴とする。

本願発明では、複数本の回り止めピンを、スリーブとシリンダチューブとの間に介在させてスリーブを回り止めしたので、所定の大きさの旋回トルクを負荷する場合、各回り止めピンは、夫々前記所定の大きさの旋回トルクを等分に分担して負荷すればよいので、回り止めピンの１本ずつは小さなトルクを負荷することになるため、回り止めピンの直径を小さくでき、また、回り止めピンが係合するシリンダチューブ部分の肉厚も薄くできる。しかも、シリンダチューブのヘッド側端部内側には、端面から軸線前方にスリーブの大径部が嵌合する大径嵌合孔が形成され、その嵌合孔の先端に段部が形成されており、前記段部には、軸線前方に向けて円周方向に複数の半円弧溝を形成し、一方、スリーブには、大径部から軸線前方に向けて前記半円弧溝と対応する複数の半円弧溝を形成し、スリーブの大径部を前記段部に当接させると共に、前記段部の半円弧溝とスリーブの半円弧溝の円周方向位相を合わせて半円弧溝相互で形成される回り止め孔に軸線後方から前記回り止めピンを嵌入し、その状態で前記シリンダチューブのヘッド側端部にヘッドカバーを設けて前記スリーブをシリンダチューブに一体に取り付けているので、そのように複数の回り止めピンでスリーブの旋回を阻止する構造であっても、各回り止めピンをスリーブに対して軸線後方から差し込むことができ、組み付けが容易である。
また、本願発明では、シリンダチューブのヘッド側端部内側に、端面から軸線前方に向かうにつれて、メネジ部、該メネジ部より径を小さくした、スリーブの大径部が嵌合する大径嵌合孔が形成され、スリーブの大径部を前記段部に当接させると共に、前記段部の半円弧溝とスリーブの半円弧溝の円周方向位相を合わせて半円弧溝相互で形成される回り止め孔に軸線後方から前記回り止めピンを嵌入した状態で、前記メネジ部にヘッドカバー外周を螺合して前記スリーブをシリンダチューブに一体に取り付けているので、メネジ部にヘッドカバー外周を螺合することでスリーブをシリンダチューブに一体に取り付けることができる。

図１，２に断面で示す旋回式クランプシリンダ１において、シリンダチューブ２はアウタチューブ３とインナチューブ４とから構成される。アウタチューブ３はアルミニウム合金の引き抜き材で構成され、図４に示すようにその中心孔（ボア）５内面には円周方向に複数（４つ）の凹溝６が引き抜き時に予め形成されている。アウタチューブ３のボア５にインナチューブ４が嵌合され、インナチューブ４外周面と前記アウタチューブ３の複数の凹溝６とにより、シリンダチューブ２の長手方向に沿って４つの流体通路７が形成されるようになっている。これらの流体通路７のロッド側、ヘッド側端は、それぞれ軸線外方に開口している。

シリンダチューブ２は、スリーブ８とロッドカバー９とにより軸線方向両端部が塞がれて内部にシリンダ室１０を構成している。シリンダ室１０には、環状のピストン１１が軸方向往復移動可能に嵌装されており、シリンダ室１０をヘッド側シリンダ室１２とロッド側シリンダ室１３とに区画している。前記ピストン１１に形成された段付き孔１１ａには旋回自在にピストンロッド１４が挿入され、段付き孔１１ａの段部にピストンロッド１４のフランジ部１４ａ上面が当接している。そのフランジ部１４ａ下面には段付き孔１１ａに嵌め込んだスラストベアリング１５を当接させることで、ピストン１１の軸方向への移動とともにピストンロッド１４が軸方向に移動するようになっている。１６はスラストベアリング１５の抜け止め部材である。ピストンロッド１４の上端部はロッドカバー９から軸線前方に突出し、その上端部のテーパ面１４ｂにクランパ１７がナット１８によって固定されている。ピストンロッド１４の下端部の外周面には、軸線方向のカム溝１９ａとそれに連続して円周方向に斜めのカム溝１９ｂとから成る２条の旋回溝１９が対称位置に形成されている。その旋回溝１９に案内係合される案内部材としての一対の案内ボール２０がスリーブ８に保持されている。

アウタチューブ３のヘッド側端部内側には、端面３ａから軸線前方に向かうにつれて、メネジ部２１、該メネジ部２１より径を小さくした、スリーブ８の大径部８ａが嵌合する大径嵌合孔２２が形成され、嵌合孔２２の先端に段部２３が形成されている。その段部２３には、軸線前方に向けて円周方向に複数（３つ）の半円弧溝２４を形成し、一方、スリーブ８には、大径部８ａから軸線前方に向けて前記半円弧溝２４と対応する複数（３つ）の半円弧溝２５を形成し、スリーブ８の大径部８ａを前記段部２３に当接させると共に、前記段部２３の半円弧溝２４とスリーブ８の半円弧溝２５の円周方向位相を合わせて半円弧溝相互で形成される回り止め孔２６に軸線後方から回り止めピン２７が嵌入されている。その状態で前記メネジ部２１にヘッドカバー２８外周を螺合して前記スリーブ８がシリンダチューブ２に取り付けられている。スリーブ８の中径部８ｂ端面には、前記案内ボール２０がスリーブ８から外れないように環状のホルダ部材２９が取り付けられる。その環状のホルダ部材２９には軸方向に貫通した３つの貫通孔３０が設けられており、各貫通孔３０は中径部８ｂ端面に形成した溝３１を介して上記３つの流体通路７のヘッド側と連通している。

ロッドカバー９には、図１，２に示すように、ヘッド側に環状のチューブ嵌め込み溝３２が形成され、その半径方向内側部分がインナチューブ４の内周面に嵌合される嵌合部となっている。前記チューブ嵌め込み溝３２は、半径方向外側の壁部３３の内面がアウタチューブ３の端部が嵌合される端部嵌合部３２ａと、その端部嵌合部３２ａより小径でインナチューブ４の端部を受け入れる端部受け入れ部３２ｂとから成る段付き形状を成している。アウタチューブ３の端部嵌合部３２ａは、そのヘッド側部分にメネジ部３４が形成され、このメネジ部３４にアウタチューブ３のロッド側端部外周に形成されたオネジ部３５が螺合され、アウタチューブ３のロッド側端面３ｂが段部３６に突き当たるようにしてある。この状態で、インナチューブ４のロッド側端部外周面とアウタチューブ３のロッド側端面３ｂとで囲まれた空間により環状の連通路３７が形成され、この連通路３７は、上記３つの流体通路７のロッド側開口と連通している。

ロッドカバー９の一側面には、一対の給排ポート３８，３９が設けてある。一方の給排ポート３８は、前記環状の連通路３７に流体通路４０を介して連通している。他方の給排ポート３９は、ロッドカバー９の別の流体通路４１を介してロッド側シリンダ室１３に連通している。このことから、旋回式クランプシリンダ１は、図２に示すクランパ１７がアンクランプ位置Ｂの状態において、他方の給排ポート３９から流体通路４１を介してロッド側シリンダ室１３に圧流体が供給されると、ピストン１１とピストンロッド１４が軸線下方に移動するとともに、ピストンロッド１４の旋回溝１９が案内ボール２０に案内されて軸線下方に移動しつつ９０度旋回し、その後、その旋回位置を保ってワークＷに向けて下降してクランプ位置ＡでワークＷをクランプするようになっている。また、図１に示すクランパ１７がクランプ位置Ａの状態において、一方の給排ポート３８から流体通路４０、連通路３７、流体通路７、溝３１、貫通孔３０を介してヘッド側シリンダ室１２に圧流体が供給されると、ピストン１１が軸線上方に移動するとともに、ピストンロッド１４が前記と逆に動作することで、クランパ１７がアンクランプ位置Ｂの状態となる。

こうしてピストンロッド１４が正逆に９０度旋回するとき、案内ボール２０を介してスリーブ８を旋回させようとするトルクが発生する。そのトルクは、３本の回り止めピン２７を介してアウタチューブ３の半円弧溝２４で負荷されるが、各回り止めピン２７では、上記旋回トルクを３等分したトルクを負荷することになる。そのため回り止めピン２７のピン直径は、回り止めピン１本で全ての旋回トルクを負荷するときに比べて細くでき、また、これにより半円弧溝２４の溝深さも浅くなるから、それに応じて、アウタチューブ３の肉厚も薄くできる。

本発明のクランプ状態である旋回式クランプシリンダの縦断面図である。 アンクランプ状態である旋回式クランプシリンダの縦断面図である。 図１の平面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。 図１のＸ部拡大図である。

符号の説明

１ 旋回式クランプシリンダ
２ シリンダチューブ
３ａ 端面
８ スリーブ
８ａ 大径部
１１ ピストン
１４ ピストンロッド
１７ クランパ
２１ メネジ部
２２ 大径嵌合孔
２３ 段部
２４ 半円弧溝
２５ 半円弧溝
２６ 回り止め孔
２７ 回り止めピン
２８ ヘッドカバー
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. シリンダチューブ内でピストンが軸方向移動すると、案内部材に係合した旋回溝に沿ってピストンロッドが旋回し、かつ、軸線方向に移動して、ピストンロッドと一体のクランパがワークをクランプする旋回式クランプシリンダにおいて、前記案内部材はスリーブに保持されており、そのスリーブはシリンダチューブ内に挿入されて、大径部をシリンダチューブ内側の段部に当接させて軸線方向を位置決めした後、軸線方向から挿入する複数の回り止めピンによってシリンダチューブに旋回を阻止した状態に組付けられるものであって、シリンダチューブのヘッド側端部内側には、端面から軸線前方にスリーブの大径部が嵌合する大径嵌合孔が形成され、その嵌合孔の先端に段部が形成されており、前記段部には、軸線前方に向けて円周方向に複数の半円弧溝を形成し、一方、スリーブには、大径部から軸線前方に向けて前記半円弧溝と対応する複数の半円弧溝を形成し、スリーブの大径部を前記段部に当接させると共に、前記段部の半円弧溝とスリーブの半円弧溝の円周方向位相を合わせて半円弧溝相互で形成される回り止め孔に軸線後方から前記回り止めピンを嵌入し、その状態で前記シリンダチューブのヘッド側端部にヘッドカバーを設けて前記スリーブをシリンダチューブに一体に取り付けて成ることを特徴とする旋回式クランプシリンダ。
2. シリンダチューブのヘッド側端部内側に、端面から軸線前方に向かうにつれて、メネジ部、該メネジ部より径を小さくした、スリーブの大径部が嵌合する大径嵌合孔が形成され、スリーブの大径部を前記段部に当接させると共に、前記段部の半円弧溝とスリーブの半円弧溝の円周方向位相を合わせて半円弧溝相互で形成される回り止め孔に軸線後方から前記回り止めピンを嵌入した状態で、前記メネジ部にヘッドカバー外周を螺合して前記スリーブをシリンダチューブに一体に取り付けて成ることを特徴とする請求項１記載の旋回式クランプシリンダ。

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