JP4482501B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械加工分野・測定分野において使用される被加工物や、加工工具を把持するための油・ゲル状物質を内蔵した膨張方式のクランプ装置に関するものである。

出願人は先に所謂油圧マンドレルチャックと呼ばれるクランプ装置を、特願２００４−２９６５９号として出願している。

油圧マンドレルチャックは外形側に拡張する方式のクランプ機構であるため、先出願の図４に示す構造においては、作業の効率化等を図るために割りコレット１２０を左方に押し込んで、ワークである被把持部材Ｔ２の内径側との初期クリアランスを無くしてから、油圧機構を操作して薄肉円筒部材１１０を膨張させ、被把持部材Ｔ２を固定する。

この際に、割りコレット１２０を効率良く押し込む機構があれば、操作性が向上するが、この場合は手で押し込むことになる。特に、割りコレット１２０が小径の場合は、そのような機構を組み込むことが困難で作業性が悪い。

また、従来技術を示す公知技術として、例えば特許文献１のように、ナットをねじ込むことにより薄肉スリーブを押し込むものがある。また、特許文献２のように、フランジ本体の油圧室を傾斜させ、油圧が加わったときにその外周面が傾斜状に拡張することで、ワークを軸方向に押圧する分力を作用させるものも知られている。

特公昭５４−３９０７９号公報 特開２００１−１５０３５４号公報

しかし、前者の特許文献１ではナット構造を設けるため、長手方向に全体の大型化を招いてしまい、後者の特許文献２では油圧室の外径と被把持部材の内径との間に隙間が大きいときは、前述の先出願と同様に、初期クリアランスを無くすまでに、油圧室の拡張操作が必要で、その間の被把持部材の位置安定性が悪いという問題がある。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、割カラーを用いることで、マンドレルチャックの軸方向の大きさを変えることなく、効率良く操作可能とし、省スペース、作業性の向上を図り得るクランプ装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るクランプ装置の技術的特徴は、円柱状のボディと、該ボディに固定しテーパ外形を有すると共に前記ボディの内部の液状体により外径を拡張させる薄肉円筒体と、該薄肉円筒体の外側に位置し前記薄肉円筒体のテーパ外形と対応するテーパ内形を有し、スリットにより外径を可変する略円筒状の割カラーと、該割カラーを軸方向に移動する移動ナットとを有し、前記割カラー上に円筒状の被把持部材を装着し、前記移動ナットによる前記割カラーの移動により、前記薄肉円筒体のテーパ外形に追従して前記割カラーの外径を変化させて前記割カラーの外径と前記被把持部材の内径の間の初期クリアランスをゼロとし、次いで前記液状体により前記薄肉円筒体の外径を拡張して前記被把持部材を把持することにある。

本発明に係るクランプ装置によれば、マンドレルタイプの割カラーを、移動ナットの回転操作により軸方向に移動できる。

本発明を図１〜図３に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１はクランプ装置の縦断面図、図２は一部を切欠した組立状態の斜視図、図３は分解斜視図である。このクランプ装置の主な構成要素は、ボディ１、移動ナット６、リング部材７、ストッパ８、ナットリング１０、割カラー１１である。

円柱状のボディ１の中心軸には、ピストン２を有し例えば油Ｏを充満した油圧通路が形成され、ピストン２は操作ねじ部３を回転することにより、軸方向に移動されるようになっている。ボディ１の中央部にはフランジ部１ａが形成され、その前方には所謂シェルと呼ばれ、先端に進むにつれ小径となるように僅かなテーパ径とされた金属製の薄肉円筒体４が取り付けられ、ワッシャ５により固定されている。薄肉円筒体４の中央部は、油圧により膨張する膨張部４ａとされている。

フランジ部１ａの前方のボディ１上には、軸方向に移動可能な略環状の移動ナット６が配置されており、移動ナット６とボディ１の間にはリング部材７が介在され、このリング部材７は移動ナット６に固定されている。そして、移動ナット６は半径方向の外方に向けて３つの凸部６ａを等分に有している。

一方、ワークＷを突き合わせるストッパ８は、３つの突部８ａを後方に向けて突出させており、これらの突部８ａは移動ナット６の凸部６ａ間に嵌合し、移動ナット６の凸部６ａの軸方向の厚みよりも長くされている。これらの突部８ａの先端はそれぞれフランジ部１ａにねじ９によりねじ止めされ、移動ナット６が円周方向に回転することを規制している。そして、ストッパ８の前方端面はワークＷに対する当接面８ｂとされている。

移動ナット６の凸部６ａの外周の包絡線は円形とされ、外周にはねじ溝６ｂが円周方向に刻設され、このねじ溝６ｂの外側に、内側にねじを有するナットリング１０が回転自在に螺合され、このナットリング１０自体はフランジ部１ａとストッパ８との間に挟まれ、軸方向に移動しないようにされている。

更に、軸線方向に多数本のスリット１１ａを有し外径を可変し得る略円筒状の割カラー１１が、薄肉円筒体４上に配置されている。この割カラー１１は前端にゆくにつれ内径が徐々に小さくなるテーパ形状を持っている。また、割カラー１１の後端には、外側を向く縁部１１ｂが設けられ、この縁部１１ｂは移動ナット６とボディ１との隙間に押し込まれ、縁部１１ｂは移動ナット６の縁部６ｃとリング部材７に挟まれて抜け出ないようにされている。

この構成により、ナットリング１０を円周方向へ回転すると、ナットリング１０はその位置を軸方向に移動することなく、ねじ溝６ｂを介して移動ナット６を軸方向に移動させ、この移動に追従して割カラー１１も軸方向に移動することになる。割カラー１１はその移動につれて、薄肉円筒体４の外面のテーパ形状と、割カラー１１の内面に設けたテーパ形状によって、その外径が軸に対して平行度を保ったまま変化することになる。なお、割カラー１１の移動量は、移動ナット６のストッパ８に対する移動によって規制されており、つまり移動ナット６の凸部６ａがストッパ８の突部８ａにより規制される範囲内となっている。

使用に際しては、ワークＷを図１のようにボディ１に挿着し、ストッパ８の当接面８ｂに当接すると、この状態でワークＷは膨張部４ａ上に位置することになる。そこで、ナットリング１０の回転により移動ナット６を移動して割カラー１１をフランジ部１ａ間に引き寄せると、割カラー１１は薄肉円筒体４の外径に追従しながら、膨張部４ａとワークＷの間において徐々にその外径は大きくなり、その隙間は減少してゆく。

このように割カラー１１を軸方向に移動させることにより、ワークＷとの間の隙間即ち初期クリアランスを小さくすることができる。従って、移動ナット６の移動により割カラー１１を軸方向に移動させて拡径させ、この初期クリアランスを殆どゼロにすることができる。この状態では、割カラー１１の外径とワークＷの内径とが当接し、更にワークＷを引き込むように作用するので、ストッパ８の当接面８ｂにワークＷの端面が当接することになる。

この段階が初期クリアランスゼロの状態で、この後に操作ねじ部３を例えばスパナ等により回転してピストン２を押し込むことで、内部の油Ｏに圧力を加える。この油圧により、膨張部４ａは径方向外方に拡張すると共に割カラー１１の径も拡張するので、ワークＷを精度良くかつ強固にボディ１にクランプすることができる。この際に、ワークＷはストッパ８の当接面８ｂに当接しているので、クランプ後のワークＷのボディ１の軸に対する直角度の精度は保持される。

なお、移動ナット６、ストッパ８の３等分の凹凸ガイド部は、２等分、４等分、６等分などの他の個数に分割することができる。また、この分割は等分に限られることはない。

本発明は膨張タイプのマンドレルの他にも、収縮タイプのチャックにも適応でき、また回転操作にはナットリング１０以外の他の回転機構を使用してもよい。

実施例の縦断面図である。 一部を切欠した斜視図である。 分解斜視図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１ ボディ
２ ピストン
４ 薄肉円筒体
６ 移動ナット
７ リング部材
８ ストッパ
１０ ナットリング
１１ 割カラー
Ｗ ワーク
Ｏ 油

Claims (5)

1. 円柱状のボディと、該ボディに固定しテーパ外形を有すると共に前記ボディの内部の液状体により外径を拡張させる薄肉円筒体と、該薄肉円筒体の外側に位置し前記薄肉円筒体のテーパ外形と対応するテーパ内形を有し、スリットにより外径を可変する略円筒状の割カラーと、該割カラーを軸方向に移動する移動ナットとを有し、
   前記割カラー上に円筒状の被把持部材を装着し、前記移動ナットによる前記割カラーの移動により、前記薄肉円筒体のテーパ外形に追従して前記割カラーの外径を変化させて前記割カラーの外径と前記被把持部材の内径の間の初期クリアランスをゼロとし、次いで前記液状体により前記薄肉円筒体の外径を拡張して前記被把持部材を把持することを特徴とするクランプ装置。
2. 前記移動ナットに外部から加える円周方向の回転力を軸方向の移動に変換して前記割カラーを移動させることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記移動ナットは外周に螺合したナットリングにより回転力を加えることを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
4. 前記移動ナットは前記ボディに固定したストッパにより回転を規制すると共に、その軸方向移動量を規制するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクランプ装置。
5. 前記ストッパの端面に前記被把持部材を当接して固定するようにした請求項４に記載のクランプ装置。

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