JP4541144B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、クランプ装置に関し、より詳しくいえば、マシニングセンタのテーブル等の基準部材にワークパレット等の可動部材をテーパ係合を利用して強力に固定する装置に関する。

この種のクランプ装置には、従来では、日本国・特開平７−３１４２７０号公報に記載されたものがある。その従来技術は、工作機械のテーブルの上面にパレットを着脱可能に固定するものであり、次のように構成されている。
上記テーブルから環状のプラグ部分を上向きに突出させ、そのプラグ部分の外周側に、先端方向へすぼまるテーパ外周面を設ける。そのテーパ外周面に係合するテーパ内周面を上記のパレットに設ける。クランプ時には、上記プラグ部分に挿入したロッドを上向きに駆動する。すると、そのロッドの出力部が複数の係合ボールを介して上記パレットを下向きに押圧し、そのパレットの上記テーパ内周面が上記プラグ部分の前記テーパ外周面に係合するのである。
上記の従来技術では、クランプ時に上記パレットを上記テーブルに強力にテーパ係合させると、アンクランプ時に上記のテーパ係合を解除することが困難となって、上記テーブルから上記パレットを分離できなくなる。
本発明の目的は、テーブル等の基準部材とパレット等の可動部材とを容易に分離できるクランプ装置を提供すると共に、そのクランプ装置をコンパクトに造ることにある。

前述の目的を達成するための第１の発明は、例えば、図１から図３、又は図４Ａと図４Ｂ、もしくは図５Ａと図５Ｂに示すように、以下のように構成した。
即ち、基準部材Ｒに可動部材Ｍを着脱可能に固定するクランプ装置であって、上記の基準部材Ｒから環状のプラグ部分２１を突出させる。そのプラグ部分２１の外周側に、先端方向へすぼまるテーパ外周面２８，５４を設ける。そのテーパ外周面２８，５４に係合するテーパ内周面１２，５３を上記の可動部材Ｍに設ける。上記プラグ部分２１の筒孔２１ａの先端部に伝動具２９を軸心方向へ所定範囲内で移動自在に支持すると共に、その伝動具２９よりも基端側で上記の筒孔２１ａにロッド３１を軸心方向へ移動自在に挿入する。上記の基準部材Ｒに設けた駆動手段Ｄによって上記ロッド３１を基端方向へクランプ駆動したときには、そのロッド３１の出力部３６が前記の可動部材Ｍを前記の基準部材Ｒへ向けて移動させると共に、上記ロッド３１の先端の押圧部３１ａと前記の伝動具２９の受圧部２９ｂとの間に伝動隙間Ｇを形成する。上記の駆動手段Ｄによって上記のロッド３１を先端方向へアンクランプ駆動したときには、そのロッド３１の上記の押圧部３１ａが上記の伝動具２９を介して上記の可動部材Ｍを押圧する。
この第１の発明の構成により、アンクランプ駆動時に、前記ロッドが前記の伝動具を介して前記の可動部材を押圧して前記のテーパ外周面と前記のテーパ内周面との両者間のテーパ係合を強制的に解除して、前記の基準部材から前記の可動部材を容易に取外すことができる。
しかも、上記ロッドをクランプ駆動したときに、そのロッドの先端の押圧部と前記の伝動具の受圧部との間に伝動隙間を形成したので、前述のアンクランプ時には、まず、上記のロッドが上記の伝動隙間を先端方向へ空走し、次いで、そのロッドが上記の伝動具に接当し、その後、上記ロッドが上記の伝動具を先端方向へ移動させる。即ち、上記のアンクランプ時において、上記の伝動具の先端方向への移動量は、上記ロッドの先端方向への全ストロークから上記の空走ストローク（伝動隙間）を差し引いた値となり、このため、その伝動具の先端方向への突出量が小さくなる。その結果、クランプ装置は、背丈を小さくしてコンパクトに造れる。
また、本発明は、図２または図４Ａに示すように、前記のアンクランプ駆動時に、前記ロッド３１が上記の伝動具２９を介して前記の可動部材Ｍを押圧することで、前記のテーパ外周面２８，５４と前記のテーパ内周面１２，５３との間に係合隙間αを形成することが望ましい。
上記のようにアンクランプ駆動時に係合隙間が形成されることで、上記のテーパ係合の強制解除がより確実となり、前記の基準部材からの前記の可動部材の取外しがさらに容易となる。
更には、上記構成の本発明において、前記のプラグ部分２１に、直径方向へ拡大および縮小される環状のシャトル部材２３の内周面を軸心方向へ所定範囲内で往復移動自在に外嵌し、そのシャトル部材２３の外周面に前記のテーパ外周面２８を設け、上記シャトル部材２３を前記のテーパ係合を緊密にする方向へ移動させる進出手段２４を設けることが望ましい。
あるいは、上記構成の本発明において、前記の可動部材Ｍに、直径方向へ拡大および縮小される環状のシャトル部材２３の外周面を軸心方向へ所定範囲内で往復移動自在に嵌入し、そのシャトル部材２３の内周面に前記のテーパ内周面５３を設け、上記シャトル部材２３を前記のテーパ係合を緊密にする方向へ移動させる進出手段２４を設けることが望ましい。
また、前述の目的を達成するための第２の発明は、例えば、図１から図３、又は図４Ａと図４Ｂ、もしくは図５Ａと図５Ｂに示すように、以下のように構成した。
即ち、基準部材Ｒに可動部材Ｍを心合わせして上記の基準部材Ｒの支持面Ｓに上記の可動部材Ｍの被支持面Ｔを固定するようにしたクランプ装置であって、上記の可動部材Ｍの上記の被支持面Ｔにソケット穴１１を開口させて、そのソケット穴１１に位置決め孔１２と係止孔１３とを開口端から順に形成する。上記ソケット穴１１へ挿入される環状のプラグ部分２１を上記の基準部材Ｒから突設させる。上記プラグ部分２１と上記の位置決め孔１２との間に、直径方向へ拡大および縮小されるシャトル部材２３を配置する。そのシャトル部材２３を、上記プラグ部分２１と上記の位置決め孔１２との両者のうちの一方２１，１２に軸心方向へ所定範囲内で往復移動自在に支持するとともに他方１２，２１にテーパ係合可能に構成する。そのシャトル部材２３のテーパ面２８，５３を上記の係止孔１３へ向けてすぼまるように形成し、上記シャトル部材２３を上記のテーパ係合を緊密にする方向へ移動させる進出手段２４を設ける。上記プラグ部分２１の筒孔２１ａの先端部に伝動具２９を軸心方向へ所定範囲内で移動自在に支持すると共に、その伝動具２９よりも基端側で上記の筒孔２１ａにロッド３１を軸心方向へ移動自在に挿入する。そのロッド３１の外周空間に、半径方向の外方の係合位置Ｘと半径方向の内方の係合解除位置Ｙとに移動される係合具３４を配置する。上記の基準部材Ｒに設けた駆動手段Ｄによって上記ロッド３１を基端方向へクランプ駆動することにより、そのロッド３１の出力部３６が上記の係合具３４を上記の係合位置Ｘへ切り換えて前記の係止孔１３へ係合させて、前記の可動部材Ｍを前記の基準部材Ｒへ向けて移動させる。そのクランプ駆動時には、上記ロッド３１の先端の押圧部３１ａと前記の伝動具２９の受圧部２９ｂとの間に伝動隙間Ｇを形成する。上記の駆動手段Ｄによって上記ロッド３１を先端方向へアンクランプ駆動することにより、同上の係合具３４が係合解除位置Ｙへ切り換わるのを許容する。そのアンクランプ駆動時には、上記ロッド３１の前記の押圧部３１ａが前記の伝動具２９を介して前記ソケット穴１１の頂壁１１ａを押圧する。
この第２の発明の構成により、基準部材に可動部材をクランプするときには、まず、シャトル部材のテーパ面のガイド作用によって上記の可動部材が自動的に調心移動されて、その可動部材の位置決め孔の軸心が上記の基準部材のプラグ部分の軸心に精密に合致する。次いで、上記シャトル部材が進出手段に抗して軸心方向へ移動し、上記の可動部材の被支持面が上記の基準部材の支持面によって受け止められると共に上記シャトル部材が上記の位置決め孔および上記プラグ部分に密着する。このため、上記の可動部材は、上記シャトル部材を介して上記プラグ部分によって拘束されると共に上記の支持面によっても拘束される。その結果、上記の可動部材を上記の基準部材に精密かつ強力に位置決め固定できる。
また、アンクランプ駆動時には、前記ロッドが前記の伝動具を介して前記ソケット穴の頂壁を押圧することで、前記シャトル部材の強力なテーパ係合を強制的に解除して前記の基準部材から前記の可動部材を容易に取り外すことができる。
しかも、上記ロッドをクランプ駆動したときに、そのロッドの先端の押圧部と前記の伝動具の受圧部との間に伝動隙間を形成したので、前述のアンクランプ時には、まず、上記のロッドが上記の伝動隙間を先端方向へ空走し、次いで、そのロッドが上記の伝動具に接当し、その後、上記ロッドが上記の伝動具を先端方向へ移動させる。即ち、上記のアンクランプ時において、上記の伝動具の先端方向へ移動量は、上記ロッドの先端方向への全ストロークから上記の空走ストローク（伝動隙間）を差し引いた値となり、このため、その伝動具の先端方向への突出量が小さくなる。その結果、クランプ装置は、背丈を小さくしてコンパクトに造れる。
前記の構成において、前記のアンクランプ駆動時に、前記ロッド３１が上記の伝動具２９を介して前記の可動部材Ｍを押圧することで、前記シャトル部材２３のテーパ面２８，５３上に係合隙間αを形成すると共に、前記の支持面Ｓと前記の被支持面Ｔとの間に接当隙間βを形成するように構成することが望ましい。
上記のように、アンクランプ駆動時に、前記シャトル部材のテーパ面上に接当隙間が形成され、前記の支持面と前記の被支持面との間に接当隙間が形成されることで、上記のテーパ係合の強制解除がより確実となり、前記の基準部材からの前記の可動部材の取外しがさらに容易となる。
また、前記の構成において、前記ロッド３１と前記の伝動具２９との間に、その伝動具２９を先端方向へ付勢する弾性体３２を装着することが好ましい。
こうすることで、クランプ駆動の終期に、上記の弾性体によって上記の伝動具の先端を前記の可動部材に接当させておくことが可能となるので、前記の伝動隙間を大きくしてクランプ装置の背丈を小さくできる。しかも、上記の伝動具の内部空間と上記ロッドの先端部の内部空間との少なくとも一方の空間を上記の弾性体用の装着空間として利用できるので、クランプ装置の背丈をさらに小さくできる。
加えて、前記の構成において、前記の基準部材Ｒにクリーニング流体の供給口４１を設けると共に前記の伝動具２９にクリーニング流体の噴出口４２を設け、上記の供給口４１と上記の噴出口４２とを前記ロッド３１内の流路４４によって連通させることが好ましい。
こうすることで、基準部材と可動部材との間の係合隙間や接当隙間を上記の噴出口から吐出されるクリーニング流体によって清掃できるので、上記の両部材の係合ミスを防止できる。

図１から図３は、本発明のクランプ装置の第１実施形態を示し、
図１は、基準部材に可動部材を装着し始めた状態の立面視の断面図、
図２は、上記の基準部材に上記の可動部材を装着した状態を示し、上記の図１に類似する図、
図３は、上記の基準部材に上記の可動部材を固定した状態を示し、同上の図１に類似する図、
図４Ａと図４Ｂは、上記クランプ装置の第２実施形態を示し、
図４Ａは上記の図２に類似する部分図で、
図４Ｂは上記の図３に類似する部分図、
図５Ａと図５Ｂは、上記クランプ装置の第３実施形態を示し、
図５Ａは、前記の図１に類似する図で、
図５Ｂは、上記の図５Ａの要部拡大図、
図６Ａから図６Ｃは、上記クランプ装置の第１変形例から第３変形例を示し、それぞれ、前記の図３に類似する部分図である。
発明を実施するための形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
最初に、図１から図３を参照して、第１実施形態について説明する。図１は、基準部材に可動部材を装着し始めた状態の立面視の断面図である。図２は、上記の基準部材に上記の可動部材を装着した状態を示している。図３は、上記の基準部材に上記の可動部材を固定した状態を示している。
まず、上記の図１によって本発明のクランプ装置の構造を説明する。
マシニングセンタのテーブル１の上面に、基準部材Ｒであるクランプパレット２が固設される。そのクランプパレット２には、可動部材Ｍであるワークパレット３が、複数のデータム機能付きクランプ装置４によって固定されるようになっている。なお、ここでは、上記クランプ装置４を一つだけ図示してある。また、上記ワークパレット３の上面には、図示していないが、複数のワークピースがワーククランプによって着脱可能になっている。
上記のクランプ装置４は、上記クランプパレット２に複数のボルト（図示せず）によって固定したデータムクランプ５と、上記ワークパレット３に複数のボルト（図示せず）によって固定したデータムリング６とを備える。
上記データムリング６の中央部が下向きに突設され、その突設部の下面によって被支持面Ｔが構成され、その被支持面Ｔにソケット穴１１が開口される。そのソケット穴１１は、上記データムリング６および前記ワークパレット３に形成されており、下側から順に設けたテーパ位置決め孔（テーパ内周面）１２とテーパ係止孔１３とを有している。上記テーパ位置決め孔１２は上向きにすぼまるように形成され、上記テーパ係止孔１３は下向きにすぼまるように形成されている。
上記のデータムクランプ５は、前記クランプパレット２に固定したカバーブロック１６と、そのカバーブロック１６と上記クランプパレット２との間に保密状に挿入したピストン１７と、そのピストン１７の下側に形成した油圧室１８と、上記ピストン１７と上記のカバーブロック１６との間に装着したクランプバネ１９とを備える。そのクランプバネ１９は、ここでは、上下方向に積層させた複数枚の皿バネによって構成しているが、圧縮コイルバネであってもよい。
上記ピストン１７と油圧室１８とクランプバネ１９によって駆動手段Ｄを構成してある。
上記カバーブロック１６の中央部から環状のプラグ部分２１が上向きに突設され、そのプラグ部分２１が前記ソケット穴１１へ挿入されるようになっている。上記プラグ部分２１の下部の半径方向の外側で上記カバーブロック１６が少し上向きに突設され、その環状突設部の上面によって支持面Ｓが構成されている。
上記プラグ部分２１の下半部に環状のシャトル部材２３が外嵌され、そのシャトル部材２３が、複数枚の皿バネ（進出手段）２４によって上向きに付勢されるともに止め輪２５によって受け止められている。第１実施形態では、これらの皿バネ２４が、進出手段を構成する。
より詳しくいえば、上記の環状のシャトル部材２３は、その内周面をストレート面２７によって構成すると共に外周面をテーパ面（テーパ外周面）２８によって構成してあり、そのシャトル部材２３の環状壁にスリットを設けたり又は内周面に溝を設けたりすることにより（いずれも図示せず）、上記のテーパ面２８及びストレート面２７が直径方向へ拡大および縮小可能になっている。また、上記ストレート面２７を上記プラグ部分２１の外周面に軸心方向へ移動自在に支持してある。上記テーパ面２８は、前記のテーパ位置決め孔１２にテーパ係合するように上向きにすぼまるように形成してある。さらに、前記プラグ部分２１の外周で前記カバーブロック１６に環状の装着溝２６が形成される。その装着溝２６に、前記の皿バネ２４が挿入されると共に上記シャトル部材２３の下部が嵌入される。
上記プラグ部分２１の筒孔２１ａの上端部に伝動具２９が上下方向へ所定範囲内で移動自在に支持されると共に、その伝動具２９よりも下側で上記の筒孔２１ａにロッド３１が上下方向へ移動自在に挿入される。上記ロッド３１の下部が前記ピストン１７に連結される。
上記の伝動具２９にバネ収容穴３０が形成され、そのバネ収容穴３０の頂壁と上記ロッド３１の上端面との間には、進出バネ（弾性体）３２が装着される。その進出バネ３２によって上記の伝動具２９が上向きに付勢され、その伝動具２９の所定以上の上向き移動がフランジ２９ａによって阻止されている。そして、図１のアンクランプ状態では、上記の伝動具２９の下端の受圧部２９ｂと上記ロッド３１の上端の押圧部３１ａとの間には、接当防止用の隙間Ｅが形成されている。
また、上記プラグ部分２１の上部に周方向へ所定間隔をあけて複数の貫通孔３３が形成され、各貫通孔３３に係合ボール（係合具）３４が半径方向の外方の係合位置Ｘ（図３参照）と半径方向の内方の係合解除位置Ｙ（図１参照）とに移動可能に支持される。なお、そのボール３４の飛び出しは、上記の貫通孔３３の外端の縮径部（図示せず）によって阻止される。前記ロッド３１の外周面の上部には、上記の各ボール３４に対応させて、クランプ用の出力面（出力部）３６と退避溝３７とを上下に連ねて形成してある。
なお、上記ロッド３１と上記ピストン１７との両部材は、図示のように一体に形成することに代えて、これら両部材を個別に形成してボルト等によって連結してもよい。
さらに、上記クランプ装置４の嵌合面同士をクリーニングする手段が設けられる。即ち、前記のクランプパレット２に圧縮空気（クリーニング流体）の供給口４１が設けられると共に前記の伝動具２９の上部に噴出口４２が斜め上向きに設けられる。上記の供給口４１と上記の噴出口４２とが、前記カバーブロック１６内の横流路４３と上記のロッド３１内の縦流路４４と前記バネ収容穴３０とによって連通されている。その縦流路４４は上下のＯリング４５・４６によってシールされている。上記の横流路４３の途中部が前記の装着溝２６に連通されている。
上記の噴出口４２は、周方向へ所定の間隔をあけて複数箇所設けることが好ましいが、１箇所だけでも差し支えない。
上記クランプ装置４は、図１から図３に示すように、次のように作動する。
図１の状態では、圧油給排路４８を経て前記の油圧室１８へ圧油を供給してある。これにより、その油圧室１８の油圧力によって上記ピストン１７が前記クランプバネ１９に抗して前記ロッド３１を上昇させ、前記の各ボール３４が前記の退避溝３７に対面して図示の係合解除位置Ｙへ移動可能になっている。また、前記のシャトル部材２３が前記の皿バネ（進出手段）２４によって上昇位置に保持されている。
そして、上記の図１に示すように、前記クランプパレット２に対して前記ワークパレット３が下降したときには、前記ソケット穴１１のテーパガイド孔１１ｂが前記プラグ部分２１のテーパガイド面２１ｂによって案内されるので、上記ソケット穴１１の軸心が前記プラグ部分２１の軸心とほぼ一致する。
上記の図１の状態で前記の供給口４１へクリーニング用の圧縮空気を供給すると、その圧縮空気が前記の噴出口４２から勢い良く吐出される。その吐出された圧縮空気が、前記ソケット穴１１の頂面および周面をクリーニングして、その後、下向きに排出される。
前記のワークパレット３がさらに下降すると、前記のテーパ位置決め孔１２が前記シャトル部材２３のテーパ面２８によって案内されていき、引き続いて、図２に示すように、前記ソケット穴１１の頂壁１１ａが前記の伝動具２９を介して前記ロッド３１の前記の押圧部３１ａに接当して、そのロッド３１によって上記ワークパレット３が受け止められる。
上記の図２の状態では、前記の噴出口４２から吐出された圧縮空気は、上記の頂壁１１ａと前記プラグ部分２１の上端面との間の隙間を通り、次いで、前記の係止孔１３の表面と、前記シャトル部材２３のテーパ面２８と前記のテーパ位置決め孔１２との間の係合隙間αと、前記の支持面Ｓと前記の被支持面Ｔとの間の接当隙間βとを順にクリーニングし、その後、外部へ排出される。
また、前記の装着溝２６へ供給された圧縮空気が、前記シャトル部材２３のストレート面２７の嵌合隙間と前記テーパ面２８の下部の嵌合隙間をクリーニングして外部へ排出される。
上記の図２の状態で前記の油圧室１８の圧油を前記の給排路４８から排出すると、前記クランプバネ１９がピストン１７を介してロッド３１を強力に下降させていく。すると、まず、上記ロッド３１の下降に追従して前記ワークパレット３が自重で下降していき、前記のテーパ位置決め孔１２が前記シャトル部材２３のテーパ面２８に接当する。これにより、上記ワークパレット３が上記シャトル部材２３を介して前記の皿バネ２４を僅かに圧縮すると共に、上記テーパ位置決め孔１２が調心移動されて、その軸心が前記プラグ部分２１の軸心に合致する。
これとほぼ同時に、図３に示すように、上記ロッド３１の各出力面３６が前記の各ボール３４を半径方向の外方の係合位置Ｘへ押圧し、その半径方向の押圧力が前記のテーパ係止孔１３を介して下向きの力へ変換され、その下向き力によって上記ワークパレット３を強力に下降させる。
すると、前記のテーパ位置決め孔１２が前記シャトル部材２３のテーパ面２８に強力にテーパ係合して調心移動されて、そのテーパ位置決め孔１２の軸心が前記プラグ部分２１の軸心に精密に合致すると共に、前記の皿バネ２４に抗して上記シャトル部材２３がさらに下降され、前記の被支持面Ｔが前記の支持面Ｓによって受け止められる。これにより、上記ワークパレット３は、上記のテーパ位置決め孔１２によって縮径されたシャトル部材２３を介して上記プラグ部分２１によって水平方向へ拘束されると共に上記の支持面Ｓによって上下方向へ拘束されることになり、その結果、上記のワークパレット３を上記クランプパレット２に精密かつ強力に位置決め固定できる。
そして、上記クランプ状態では、同上の図３に示すように、前記ピストン１７によって下降された上記ロッド３１の前記の押圧部３１ａと上記ワークパレット３によって下降された前記の伝動具２９の前記の受圧部２９ｂとの間には、伝動隙間Ｇが形成されている。
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へ切換えるときには、その図３の状態で前記の油圧室１８へ圧油を供給し、前記ピストン１７によって前記ロッド３１を上昇させていく。すると、まず、上記ロッド３１が前記の伝動隙間Ｇを上方へ空走し、引き続いて、図２に示すように、前記の各ボール３４が前記の退避溝３７に対面して係合解除位置Ｙへ切換わることが許容されると共に（この図２では既に切換わった状態を示してある）、上記ロッド３１が前記の伝動具２９を介して前記ソケット穴１１の頂壁１１ａに接当して前記ワークパレット３を押し上げる。このため、その図２に示すように、前記シャトル部材２３の上側に前記の係合隙間αが形成されると共に前記の支持面Ｓの上側に接当隙間βが形成される。これにより、上記ワークパレット３を上記クランプパレット２から容易に取り外すことができる。
上記アンクランプ時において、上記の伝動具２９の上方へ移動量は、上記ロッド３１の上方への全ストロークから前記の空走ストローク（図３中の伝動隙間Ｇ）を差し引いた値となり、このため、その伝動具２９の上方への突出量が小さくなる。これにより、前記ソケット穴１１の高さも低くできる。
従って、クランプ装置４は、全高を小さくしてコンパクトに造れる。
前記シャトル部材２３を付勢する皿バネ２４は、複数枚を積層させたものに代えて、１枚であってもよく、さらには、圧縮コイルバネ等の他の種類のバネまたはゴムによって代替可能である。
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の第２実施形態を示している。その図４Ａは、前記クランプパレット２に前記ワークパレット３を装着した状態を示し、前記の図２に類似する部分図である。上記の図４Ｂは、上記クランプパレット２に上記ワークパレット３を固定した状態を示し、前記の図３に類似する部分図である。
この第２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り、その第１実施形態とは異なる構成についてだけ説明する。
前記ワークパレット３に形成した前記ソケット穴１１の位置決め孔１２はストレートに形成されている。そのストレート位置決め孔１２に、前記シャトル部材２３の外周のストレート面が上下移動自在に支持される。上記シャトル部材２３がゴム製の弾性部材２４によって下向きに付勢され、そのシャトル部材２３の下降は、上記の位置決め孔１２の下部に嵌着した止め輪２５によって阻止されている。なお、上記の弾性部材２４は、ゴムに代えてバネであってもよい。
上記シャトル部材２３の内周に形成したテーパ面（テーパ内周面）５３が前記プラグ部分２１の外周のテーパ外周面５４に係合している。上記テーパ面５３は、上向きにすぼまるように形成されている。
図５Ａおよび図５Ｂは本発明の第３実施形態を示している。図５Ａは、前記の図１に類似する図である。図５Ｂは、上記の図５Ａの要部拡大図である。この第３実施形態においても、前記の第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り、ここでは第１実施形態とは異なる構成についてだけ説明する。
この第３実施形態においては、シャトル部材２３の下側に、進出手段としての環状ピストン７０が設置されている。具体的には、前記のカバーブロック１６に形成される前記の装着溝２６に、前記の環状ピストン７０が保密状に嵌合され、当該環状ピストン７０が上下移動自在とされている。
環状ピストン７０を上向きに押圧するための圧縮空気を供給するために、クランプパレット２に第２供給口６６が設けられる。この第２供給口６６は、カバーブロック１６に形成された第２横流路６７を介して、前記装着溝２６の下部に連通している。環状ピストン７０の下面には、第２供給口６６から供給される圧縮空気の圧力を受ける、受圧面７２が構成されている。第２供給口６６は、図示しない適宜の配管を介して図略の圧力制御手段（例えば、圧力調整バルブ）に接続されており、前記受圧面７２に作用する圧縮空気の圧力を制御可能とされている。
また、上記の環状ピストン７０の下側には、上昇バネ７３が装着される。この上昇バネ７３は、上記の環状ピストン７０を介して、前記のシャトル部材２３を上方へ常時付勢している。ただし、この上昇バネ７３のバネ力は、前述の第１実施形態で設けられている皿バネ２４のバネ力よりも、弱く設定してある。
この第３実施形態の構成では、上述したように、シャトル部材２３を押動する環状ピストン７０に、圧力流体の圧力を受ける受圧面７２が形成されている。言い換えれば、環状ピストン７０は、第２供給口６６に供給される圧縮空気の圧力を受圧面７２を介して受けることにより、シャトル部材２３を上方向（即ち、テーパ面２８と位置決め孔１２とのテーパ係合を緊密にする方向）に進出させる押動力を加える。
従って、第１実施形態ではシャトル部材２３の進出力が前述の皿バネ２４の弾発力によって定まり、変更できなかったのに比し、上記第３実施形態では、第２供給口６６への圧縮空気の給排を制御することで、シャトル部材２３の上方向への進出力を自在に調整することができる。
例えば、第３実施形態では、以下のような制御が可能である。即ち、クランプ装置をクランプ状態からアンクランプ状態に切り替えるときに、第２供給口６６の圧油を排出し、シャトル部材２３の上方向への進出力を弱めておく。こうすることで、アンクランプ状態となってワークパレット３が上下方向の拘束から解放された瞬間に、そのワークパレット３が上記シャトル部材２３によって上方向に強く押されて跳ね上げられることを防止できる。これにより、ワークパレット３や、当該ワークパレット３上に載置されたワークへ、無用な衝撃が作用するのを回避できる。
また、上記の第３実施形態では、前記クランプパレット２に前記ワークパレット３を装着する際に、以下のような制御も可能である。即ち、支持面Ｓと被支持面Ｔとが離間している状態では第２供給口６６を圧抜きした状態としておく。次いで、ワークパレット３を下降させる。すると、前記の位置決め孔１２が、前記の上昇バネ７３の弱い力で上昇されているシャトル部材２３に軽くテーパ係合して、そのシャトル部材２３を下降させていく。引き続いて、前記の支持面Ｓと被支持面Ｔとが接触する。その後、第２供給口６６に圧縮空気を供給して圧力を上昇させ、環状ピストン７０を介してシャトル部材２３を押動して進出させ、そのシャトル部材２３のテーパ面２８と位置決め孔１２とを強力にテーパ係合させる。これにより、前記ワークパレット３が、上記の位置決め孔１２と、上記の強力なテーパ係合によって縮径されたシャトル部材２３とを介して、前記プラグ部分２１に水平方向に拘束される。
なお、前記上昇バネ７３が設けられていることで、環状ピストン７０の下側に圧縮空気が供給されていないとき（第２供給口６６を圧抜きしたとき）でも、シャトル部材２３を上昇位置に保持することができる。このため、シャトル部材２３の上端面と前記の止め輪２５との間の隙間を無くすことが可能となる。これにより、上記のシャトル部材２３のストレート面２７とプラグ部分２１の外周面との間に切り粉などの異物が侵入することを防止できている。なお、この上昇バネ７３は、ゴム等で代替可能である。また、その上昇バネ７３は、クランプシステムの態様に応じて省略可能である。
また、前記の第２供給口６６から給排される圧力流体としては、例示の圧縮空気に代えて、圧油などの他の流体を採用できる。
図６Ａから図６Ｃは、クランプ装置の第１変形例から第３変形例を示し、それぞれ、前記クランプパレット（ここでは図示せず）に前記ワークパレット３を固定した状態を示し、前記の図３に類似する部分図である。なお、これらの変形例においても、前記の第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り、その第１実施形態とは異なる構成についてだけ説明する。
図６Ａの第１変形例は次のように構成されている。
前記ロッド３１の上部に形成した収容穴６０に前記の伝動具２９の下部が挿入される。上記の収容穴６０の底壁によって前記の押圧部３１ａを構成し、上記の伝動具２９の下部によって前記の受圧部２９ｂを構成してある。上記の伝動具２９が進出バネ（弾性体）３２によって所定量以上に上向き移動することは、その伝動具２９に装着した止め輪６１によって阻止される。
図６Ｂの第２変形例は、上記の図６Ａの第１変形例を次のように変更したものである。即ち、前記プラグ部分２１の上部と前記の伝動具２９の下フランジ６３との間に、その伝動具２９を下向きに付勢する後退バネ６４を装着してある。上記の伝動具２９の所定量以上の下向き移動は上フランジ６５によって阻止されている。
図６Ｃの第３変形例は、上記の図６Ｂ中の前記の後退バネ６４を省略して、前記の伝動具２９の所定量以上の移動を上下のフランジ６５・６３によって阻止したものである。
上記の各実施形態や各変形例は次のように変更可能である。
前記の基準部材Ｒは、例示したクランプパレット２に代えてマシニングセンタや各種機械のテーブルであってもよい。また、前記の可動部材Ｍは、例示したワークパレット３に代えてワークピースであってもよい。上記の基準部材Ｒと可動部材Ｍ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。
また、本発明のクランプ装置は、ワークパレットやワークピース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クランピングにも利用できることは勿論である。そのクランプ装置は、複数セットに限定されるものではなく、１セットだけでも利用可能である。
さらには、上記クランプ装置の前記シャトル部材２３は、例示した環状体に限定されるものではなく、複数の分割体を環状に並べたものであってもよい。
また、上記クランプ装置の係合具３４は、例示のテーパ係止孔に対して係合するボールに代えて、ストレート係止孔に対して摩擦力や塑性変形力によって係合するコレットであってもよい。また、そのクランプ装置は、バネ力によってクランプ駆動することに代えて、油圧力や空圧力などの流体圧力によってクランプ駆動することも可能である。
前記のシャトル部材２３は省略してもよい。この場合、前記の図１から図３の第１実施形態では、前記のテーパ外周面２８が前記プラグ部分２１の外周面に一体に形成され、前記の図４Ａおよび図４Ｂの第２実施形態では、前記のテーパ内周面５３が前記のソケット穴１１と一体に形成される。
上記のようにプラグ部分２１と一体に形成したテーパ外周面２８又はソケット穴１１と一体に形成したテーパ内周面５３は、例えば空洞部を設けたりすることによって、軸心方向および半径方向へ弾性変位可能に構成することが好ましい。

Claims (8)

1. 基準部材（Ｒ）に可動部材（Ｍ）を着脱可能に固定するクランプ装置であって、
   上記の基準部材（Ｒ）から環状のプラグ部分（２１）を突出させ、そのプラグ部分（２１）の外周側に、先端方向へすぼまるテーパ外周面（２８，５４）を設け、そのテーパ外周面（２８，５４）に係合するテーパ内周面（１２，５３）を上記の可動部材（Ｍ）に設け、
   上記プラグ部分（２１）の筒孔（２１ａ）の先端部に伝動具（２９）を軸心方向へ所定範囲内で移動自在に支持すると共に、その伝動具（２９）よりも基端側で上記の筒孔（２１ａ）にロッド（３１）を軸心方向へ移動自在に挿入し、
   上記の基準部材（Ｒ）に設けた駆動手段（Ｄ）によって上記ロッド（３１）を基端方向へクランプ駆動したときには、そのロッド（３１）の出力部（３６）が前記の可動部材（Ｍ）を前記の基準部材（Ｒ）へ向けて移動させると共に、上記ロッド（３１）の先端の押圧部（３１ａ）と前記の伝動具（２９）の受圧部（２９ｂ）との間に伝動隙間（Ｇ）を形成し、
   上記の駆動手段（Ｄ）によって上記のロッド（３１）を先端方向へアンクランプ駆動したときには、そのロッド（３１）の上記の押圧部（３１ａ）が上記の伝動具（２９）を介して上記の可動部材（Ｍ）を押圧する、ことを特徴とするクランプ装置。
2. 請求の範囲第１項に記載のクランプ装置において、
   前記のアンクランプ駆動時に、前記ロッド（３１）が上記の伝動具（２９）を介して前記の可動部材（Ｍ）を押圧することで、前記のテーパ外周面（２８，５４）と前記のテーパ内周面（１２，５３）との間に係合隙間（α）を形成する、ことを特徴とするクランプ装置。
3. 請求の範囲第１項又は第２項に記載のクランプ装置において、
   前記のプラグ部分（２１）に、直径方向へ拡大および縮小される環状のシャトル部材（２３）の内周面を軸心方向へ所定範囲内で往復移動自在に外嵌し、そのシャトル部材（２３）の外周面に前記のテーパ外周面（２８）を設け、
   上記シャトル部材（２３）を前記のテーパ係合を緊密にする方向へ移動させる進出手段（２４）を設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
4. 請求の範囲第１項又は第２項に記載のクランプ装置において、
   前記の可動部材（Ｍ）に、直径方向へ拡大および縮小される環状のシャトル部材（２３）の外周面を軸心方向へ所定範囲内で往復移動自在に嵌入し、そのシャトル部材（２３）の内周面に前記のテーパ内周面（５３）を設け、
   上記シャトル部材（２３）を前記のテーパ係合を緊密にする方向へ移動させる進出手段（２４）を設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
5. 基準部材（Ｒ）に可動部材（Ｍ）を心合わせして上記の基準部材（Ｒ）の支持面（Ｓ）に上記の可動部材（Ｍ）の被支持面（Ｔ）を固定するようにしたクランプ装置であって、
   上記の可動部材（Ｍ）の上記の被支持面（Ｔ）にソケット穴（１１）を開口させて、そのソケット穴（１１）に位置決め孔（１２）と係止孔（１３）とを開口端から順に形成し、
   上記ソケット穴（１１）へ挿入される環状のプラグ部分（２１）を上記の基準部材（Ｒ）から突設させ、
   上記プラグ部分（２１）と上記の位置決め孔（１２）との間に、直径方向へ拡大および縮小されるシャトル部材（２３）を配置し、そのシャトル部材（２３）を、上記プラグ部分（２１）と上記の位置決め孔（１２）との両者のうちの一方（２１，１２）に軸心方向へ所定範囲内で往復移動自在に支持するとともに他方（１２，２１）にテーパ係合可能に構成し、そのシャトル部材（２３）のテーパ面（２８，５３）を上記の係止孔（１３）へ向けてすぼまるように形成し、上記シャトル部材（２３）を上記のテーパ係合を緊密にする方向へ移動させる進出手段（２４）を設け、
   上記プラグ部分（２１）の筒孔（２１ａ）の先端部に伝動具（２９）を軸心方向へ所定範囲内で移動自在に支持すると共に、その伝動具（２９）よりも基端側で上記の筒孔（２１ａ）にロッド（３１）を軸心方向へ移動自在に挿入し、そのロッド（３１）の外周空間に、半径方向の外方の係合位置（Ｘ）と半径方向の内方の係合解除位置（Ｙ）とに移動される係合具（３４）を配置し、
   上記の基準部材（Ｒ）に設けた駆動手段（Ｄ）によって上記ロッド（３１）を基端方向へクランプ駆動することにより、そのロッド（３１）の出力部（３６）が上記の係合具（３４）を上記の係合位置（Ｘ）へ切り換えて前記の係止孔（１３）へ係合させて、前記の可動部材（Ｍ）を前記の基準部材（Ｒ）へ向けて移動させ、そのクランプ駆動時には、上記ロッド（３１）の先端の押圧部（３１ａ）と前記の伝動具（２９）の受圧部（２９ｂ）との間に伝動隙間（Ｇ）を形成し、
   上記の駆動手段（Ｄ）によって上記ロッド（３１）を先端方向へアンクランプ駆動することにより、同上の係合具（３４）が係合解除位置（Ｙ）へ切り換わるのを許容し、そのアンクランプ駆動時には、上記ロッド（３１）の前記の押圧部（３１ａ）が前記の伝動具（２９）を介して前記ソケット穴（１１）の頂壁（１１ａ）を押圧する、ことを特徴とするクランプ装置。
6. 請求の範囲第５項に記載のクランプ装置において、
   前記のアンクランプ駆動時に、前記ロッド（３１）が上記の伝動具（２９）を介して前記の可動部材（Ｍ）を押圧することで、前記シャトル部材（２３）の前記テーパ面（２８，５３）上に係合隙間（α）を形成すると共に、前記の支持面（Ｓ）と前記の被支持面（Ｔ）との間に接当隙間（β）を形成した、ことを特徴とするクランプ装置。
7. 請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載のクランプ装置において、
   前記ロッド（３１）と前記の伝動具（２９）との間に、その伝動具（２９）を先端方向へ付勢する弾性体（３２）を装着した、ことを特徴とするクランプ装置。
8. 請求の範囲第１項から第７項までのいずれかに記載のクランプ装置において、
   前記の基準部材（Ｒ）にクリーニング流体の供給口（４１）を設けると共に前記の伝動具（２９）にクリーニング流体の噴出口（４２）を設け、上記の供給口（４１）と上記の噴出口（４２）とを前記ロッド（３１）内の流路（４４）によって連通させた、ことを特徴とするクランプ装置。

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