JP4731747B2

JP4731747B2 - Clamping device

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Publication number: JP4731747B2
Application number: JP2001211470A
Authority: JP
Inventors: 慶多朗米澤
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-07-12
Also published as: JP2002160135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、出力ロッドを引っ張るタイプのクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のクランプ装置には、従来では米国特許第４，４８８，７１３に記載されたものがある。
その従来技術は、ピストンの下側に空圧室を形成し、クランプ時には上記の空圧室に供給した圧縮空気によって上記ピストンを介して出力ロッドを引っ張り、アンクランプ時には圧縮バネによって上記ピストンを介して上記の出力ロッドを復帰させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は、作動流体として利用される圧縮空気が低圧であるため、クランプ力が小さいという問題があった。
本発明の目的は、強力なクランプ力が得られるクランプ装置を提供することにある。
【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、請求項１の発明は、例えば、図１から図９、又は図１０、若しくは図１１に示すように、クランプ装置を次のように構成した。シリンダ部分１３に環状のピストン２０を軸心方向へ移動可能で保密状に挿入し、上記シリンダ部分１３の第１端壁１５と上記ピストン２０との間に第１室２１を形成すると共に、同上シリンダ部分１３の第２端壁１６と同上ピストン２０との間に、圧力流体が供給および排出される第２室２２を形成する。上記ピストン２０とほぼ同心状に出力ロッド２６を設け、その出力ロッド２６を前記の第２端壁１６に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入する。上記の第２室２２内で上記のピストン２０と上記の出力ロッド２６との間の環状空間に第１受圧部材３１と第２受圧部材３２とを軸心方向に対面させ、これら第１と第２の受圧部材３１・３２の間に環状の係合空間３３を半径方向の内方へすぼまるように形成して、その係合空間３３に周方向へ所定の間隔をあけて複数の係合部材３４を挿入する。上記の第１受圧部材３１を前記の出力ロッド２６の第１端２６ａに連結すると共に、上記の第２受圧部材３２を前記の第２端壁１６に連結する。上記の出力ロッド２６の第２端２６ｂをクランプ具１０，７に連結する。前記の第１室２１に設けた駆動手段４７によって上記ピストン２０を第２端方向へ駆動することにより、そのピストン２０に設けた押圧面３７が上記の係合部材３４と上記の第１受圧部材３１とを順に介して上記の出力ロッド２６を第１端方向へ駆動し、前記の第２室２２に圧力流体を供給することにより、その圧力流体が、上記ピストン２０を第１端方向へ復帰駆動すると共に上記の出力ロッド２６を第２端方向へ復帰駆動する。
【０００５】
なお、上記の駆動手段４７としては、上記の第１室２１に供給される圧力流体の加圧力と同上の第１室２１に装着したバネ２５の付勢力との少なくとも一方の力を利用することが考えられる。
また、上記の出力ロッド２６の第２端２６ｂに連結されるクランプ具としては、図２のクランプアーム１０や図１１のＴ脚７などが考えられる。
【０００６】
上記の請求項１の発明は、例えば、図２と図３に示すように、次のように作用する。
図２のアンクランプ状態では、上記の第２室２２に圧縮空気等の圧力流体が供給され、その圧力流体の圧力によって、上記ピストン２０が第１端方向である右方へ移動すると共に前記の出力ロッド２６が第２端方向である左方へ移動している。これにより、前記の複数の係合部材３４が前記の係合空間３３の半径方向の外方へ移動すると共に前記の第１受圧部材３１が第２受圧部材３２へ接近している。
上記の図２のアンクランプ状態から図３のクランプ状態へ切換えるときには、上記の第２室２２から圧力流体を排出すると共に前記の駆動手段４７によって上記ピストン２０を第２端方向である左方へ移動させる。すると、そのピストン２０に設けた押圧面３７が上記の係合部材３４を上記の係合空間３３の半径方向の内方へ移動させる。これにより、上記の係合部材３４の楔作用によって上記の第１受圧部材３１と第２受圧部材３２とが左右方向へ強力に離間しようとする。そして、その第２受圧部材３２が前記シリンダ部分１３の第２端壁１６によって受け止められるため、上記の第１受圧部材３１が上記の出力ロッド２６を右方へ強力に引っ張るのである。
【０００７】
従って、上記の請求項１の発明は次の効果を奏する。
前記の駆動手段から前記ピストンに加えた駆動力を、係合部材と第１受圧部材とを経て倍力変換した状態で出力ロッドに伝達できるので、その出力ロッドを強力に引っ張ることが可能となる。このため、その出力ロッドに連結したクランプアームやＴ脚などのクランプ具によって金型等の被固定物を強力にクランプできる。
しかも、アンクランプ時には、前記の第２室に供給した圧力流体によって前記ピストンのみならず前記の出力ロッドも復帰移動できるので、その出力ロッドを復帰させるための専用の戻し手段を省略できる。その結果、クランプ装置は簡素な構成でコンパクトに造れる。
【０００８】
請求項２の発明に示すように、上記の請求項１の発明においては、例えば、図６又は図９に示すように、前記の係合部材３４をボールやローラ等の転動体によって構成することが好ましい。
その請求項２の発明は、上記の係合部材を小さい摩擦力で円滑に駆動できるので伝動効率が高まり、さらに大きなクランプ力が得られる。
【０００９】
請求項３の発明に示すように、上記の請求項１又は２の発明には次の構成を付加することが好ましい。
例えば、図２と図３、又は図１０に示すように、前記シリンダ部分１３を支持ブロック６に固定し、その支持ブロック６にクランプアーム１０の支点部１０ａを揺動自在に支持し、上記クランプアーム１０の入力部１０ｃに前記の出力ロッド２６の第２端２６ｂを揺動自在に連結したものである。
その請求項３の発明は、上記の出力ロッドの軸心方向の駆動力によってクランプアームを揺動できるので、金型等の被固定物の種類に応じて適切なクランプ装置を提供できる。
【００１０】
請求項４の発明に示すように、上記の請求項３の発明において、例えば、同上の図２と図３、又は図１０に示すように、前記の支持ブロック６に前記シリンダ部分１３を着脱可能に取り付けることが好ましい。
その請求項４の発明は、上記の支持ブロックとシリンダ部分とを別の部品とすることにより、異なる形式のクランプ装置に上記シリンダ部分を共通部品として利用できる。このため、これらクランプ装置は、安価に造れるうえ、メンテナンスも容易となる。
【００１１】
請求項５の発明に示すように、上記の請求項３又は４の発明には次の構成を付加することが好ましい。
例えば、図２と図３及び図４Ａと図４Ｂに示すように、固定台１のＴ溝８又はその固定台１に取付けたガイドブロックのＴ溝に係合するＴ脚７を前記の支持ブロック６の下部に設け、そのＴ脚７に、前記クランプアーム１０の出力部１０ｂに上下方向に対面する突出部分７ａを設けたものである。
【００１２】
その請求項５の発明では、クランプ時に、金型等の被固定物を上記クランプアームの出力部と上記Ｔ脚の突出部分との間で垂直方向に挟みこむことが可能となるので、そのクランプ時のクランプ反力によって前記の支持ブロックが傾くのを防止できる。従って、その支持ブロックの傾きに相当する角度だけ上記クランプアームの揺動角度を小さくできる。その結果、前記の出力ロッドのストロークを小さくしてクランプ装置を小型に造れる。
なお、前記の第１室に供給される圧力流体によって前記の駆動手段の少なくとも一部を構成した場合には、上記の出力ロッドのストロークが小さくなることによって圧力流体の消費量も少なくなる。このため、省エネルギのクランプ装置を提供できる。
【００１３】
請求項６の発明に示すように、上記の請求項３又は４の発明において、例えば、図１０に示すように、固定台１の側面(または上面)に前記の支持ブロック６を着脱可能に取り付けた場合には、Ｔ溝などを固定台に設ける必要がなくなるので、クランプ装置の取付け構造が簡素かつ確実となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１から図９は、本発明の第１実施形態を示している。この第１実施形態は、プレス機械の金型を固定するシステムに空圧式の倍力クランプ装置を適用した場合を例示してある。
図１の系統図に示すように、上記システムは、プレス機械のボルスタ１の上面に載置した金型２を固定するための複数のクランプ装置３と、これらのクランプ装置３に圧縮空気を供給および排出するための給排装置４とを備える。なお、ここでは、上記クランプ装置３を一つだけ示している。
【００１５】
まず、図２と図３および図４Ａと図４Ｂに基づいて、上記クランプ装置３の構造を説明する。図２は、上記クランプ装置３のアンクランプ状態の縦断面図である。図３は、同上クランプ装置３のクランプ状態の縦断面図である。図４Ａは、上記の図２中の４Ａ−４Ａ折れ線矢視に相当する左側面視の断面図である。図４Ｂは、同上の図２中の４Ｂ−４Ｂ線矢視に相当する右側面図である。
【００１６】
上記クランプ装置３は支持ブロック６を備え、その支持ブロック６の下部に設けたＴ脚７が前記ボルスタ１のＴ溝８に係合される。また、上記の支持ブロック６の上部に上溝９が形成され、その上溝９にクランプアーム１０が挿入される。そのクランプアーム１０の支点部１０ａが枢支ピン１１によって上記の上溝９の側壁９ａ・９ｂに揺動自在に支持される。
さらに、上記のＴ脚７が図２上で左向きに突出され、その突出部分７ａが上記クランプアーム１０の出力部１０ｂに上下方向に対面している。
【００１７】
上記の支持ブロック６の上半部の右面に複動形空圧シリンダ１２のシリンダ部分１３が固定される。
より詳しくいえば、上記シリンダ部分１３は、シリンダバレル１４と、第１端壁である右端壁１５と、第２端壁であるエンドプレート１６とを備える。そのエンドプレート１６は、上記シリンダバレル１４の左端部に保密状に挿入されると共に止め輪１７によって抜け止めされている。そして、図４Ｂに示すように、上記シリンダバレル１４の上記の左端部から４つのブラケット１４ａが突設され、これらブラケット１４ａが４本のボルト１８によって上記の支持ブロック６に着脱可能に取付けられる。
【００１８】
上記シリンダバレル１４に環状のピストン２０が軸心方向へ移動可能で保密状に挿入される。そのピストン２０と前記の右端壁１５との間にクランプ用の第１室２１が形成され、同上ピストン２０と前記のエンドプレート１６との間にアンクランプ用の第２室２２が形成される。
また、上記シリンダバレル１４の横部には、上記の第１室２１に連通する第１給排口２３と上記の第２室２２に連通する第２給排口２４とが設けられる。
なお、上記の第１室２１内には、クランプ保持用の圧縮バネ２５が装着されている。
【００１９】
上記ピストン２０の半径方向の内方で同上ピストン２０と同心状に出力ロッド２６が配置される。その出力ロッド２６が上記エンドプレート１６の貫通孔１６ａに封止具２７およびスクレーパ２８を介して軸心方向へ移動可能で保密状に挿入される。なお、上記の出力ロッド２６の外周面と上記の貫通孔１６ａとの間で上記の封止具２７およびスクレーパ２８の左右外側には所定の大きさの半径隙間Ｇが設けられている。その半径隙間Ｇによって上記の出力ロッド２６が上下方向へ僅かに揺動可能になっている。
【００２０】
上記の出力ロッド２６の右半部分と前記ピストン２０との間に倍力機構３０が設けられる。その倍力機構３０について、上記の図２および図３を参照しながら図５Ａから図５Ｃと図６によって説明する。
上記の図５Ａから図５Ｃは、上記の倍力機構３０の作動説明図であって、図５Ａはリリース状態を示し、図５Ｂはロック開始状態を示し、図５Ｃはロック終了状態を示している。また、図６は、上記の倍力機構３０の左側面視の断面視模式図であって、右半図は上記リリース状態を示し、左半図は上記ロック終了状態を示している。
【００２１】
前記の第２室２２内で前記ピストン２０と前記の出力ロッド２６との間の環状空間に、第１受圧部材３１と第２受圧部材３２とが軸心方向に対面される。これら第１と第２の受圧部材３１・３２の間に環状の係合空間３３が半径方向の内方へすぼまるように形成される。その係合空間３３に周方向へ所定の間隔をあけて複数の係合ボール(係合部材)３４が挿入される。
上記の第１受圧部材３１の第１カム面３１ａと第２受圧部材３２の第２カム面３２ａには、図示してないが、それぞれ、放射状に延びる浅いＵ字溝を周方向に所定の間隔をあけて形成し、各Ｕ字溝に上記の係合ボール３４を挿入することが好ましい。
上記ピストン２０の内周に押圧リング３６が嵌着され、その押圧リング３６の押圧面３７が上記の複数の係合ボール３４に接当されている。図５Ａから図５Ｃに示すように、上記の押圧面３７は、左方から順に形成した円弧面３８とテーパ面３９とストレート面４０とによって構成されている。
【００２２】
上記の第１受圧部材３１は、ナット状に形成されて、上記の出力ロッド２６の右端(第１端)２６ａにネジ止めされる。上記の第２受圧部材３２は、前記エンドプレート１６と一体に形成されている。
さらに、前記クランプアーム１０の下部に下溝４３が形成され、その下溝４３に前記の出力ロッド２６の左端(第２端)２６ｂが挿入される。その左端２６ｂは、上記の下溝４３の両側壁に設けた入力部１０ｃに連結ピン４４によって揺動自在に連結される。
【００２３】
上記クランプ装置３は次のように作動する。
図２のアンクランプ状態では、前記の第１室２１から圧縮空気を排出すると共に第２室２２に圧縮空気を供給している。このため、その第２室２２の圧力によって前記ピストン２０が前記の圧縮バネ２５の付勢力に抗して右方(第１端方向)へ移動し、これと同時に、同上の第２室２２の圧力によって前記の出力ロッド２６が左方(第２端方向)へ移動し、前記クランプアーム１０がアンクランプ位置Ｙに切り換わっている。このため、上記クランプアーム１０の出力部１０ｂと前記の金型２との間には、クランプ用クリアランスＨが形成されている。
なお、上記のクランプアーム１０を上記アンクランプ位置Ｙへ確実に復帰させるために、そのクランプアーム１０の入力部１０ｃと前記エンドプレート１６との間に戻しバネ(図示せず)を装着することが好ましい。
上記アンクランプ状態では、図５Ａ及び図６中の右半図に示すように、前記の倍力機構３０が前記リリース状態に切り換わり、前記の係合ボール３４が前記の係合空間３３の半径方向の外方へ移動している。
【００２４】
上記の図２のアンクランプ状態から図３のクランプ状態へ切換えるときには、上記の第１室２１に圧縮空気を供給すると共に上記の第２室２２から圧縮空気を排出する。これにより、上記ピストン２０が上記の第１室２１の圧力と前記の圧縮バネ２５の付勢力とによって左方へ移動していく。即ち、この第１実施形態では、上記の第１室２１へ供給した圧縮空気と上記の圧縮バネ２５とによって駆動手段４７を構成している。
【００２５】
上記ピストン２０の左方移動の開始により、まず、図５Ｂに示すように、前記の押圧リング３６の前記の円弧面３８が前記の係合ボール３４を係合空間３３の半径方向の内方へ急速に押圧して、前記の出力ロッド２６を右方へ急速に移動させるので、前記クランプアーム１０が反時計回りの方向へ急速に揺動して、前記の出力部１０ｂが前記の金型２に接当する。
引き続いて、図５Ｃに示すように、上記の押圧リング３６の前記テーパ面３９が同上の係合ボール３４を半径方向の内方へ強力に押圧して、同上の出力ロッド２６を右方へ強力に移動させる。これにより、図３に示すように、上記クランプアーム１０がクランプ位置Ｘへ切換わり、そのクランプアーム１０の出力部１０ｂが前記の金型２を前記ボルスタ１の上面に強力に押圧する。
【００２６】
ところで、上記ボルスタ１の前記のＴ溝８と前記のＴ脚７との間には嵌合隙間が存在する。このため、前記の突出部７ａを備えてない一般のＴ脚の場合には、上記クランプ時に上記の金型２から上記クランプアーム１０に作用する反力によって前記の支持ブロック６が図３上で時計回りの方向へ傾き、その分だけ上記クランプアーム１０を余分に揺動駆動することが要求される。
しかしながら、本発明によれば、上記のＴ脚７に突出部７ａを設けたので、その突出部７ａと上記の出力部１０ｂとの間で上記の金型２を真っすぐに挟み込める。このため、上記クランプアーム１０の余分な揺動を省略して、前記の空圧シリンダ１２のストロークを小さくできる。その結果、クランプ装置３は、コンパクトに造れ、そのうえ、圧縮空気の消費量も少なくなる。
【００２７】
また、上記の図３のクランプ状態において、何らかの原因によって前記の第１室２１の圧力が低下したり消失した場合であっても、前記の圧縮バネ２５の付勢力によって前記の倍力機構３０の構成部材に大きな摺動抵抗を付与できる。このため、その倍力機構３０をロック状態に保って、上記クランプアーム１０をクランプ位置Ｘに確実に保持できる。
【００２８】
上記の図３のクランプ状態を解除するときには、上記の第１室２１の圧縮空気を排出すると共に上記の第２室２２に圧縮空気を供給する。すると、図２に示すように、その第２室２２内の圧縮空気の圧力によって上記ピストン２０が上記の圧縮バネ２５の付勢力に抗して右方へ復帰し、これとほぼ同時に、同上の第２室２２内の圧縮空気の圧力によって前記の出力ロッド２６が左方へ復帰する。これにより、その図２に示すように、上記クランプアーム１０が時計回りの方向へ揺動し、そのクランプアーム１０の前記の出力部１０ｂが前記の金型２から離間する。
【００２９】
前記の倍力機構３０のさらに具体的な態様を図５Ａから図５Ｃと図７に基づいて説明する。
前記の押圧面３７のテーパ面３９の傾斜角度は、水平面に対して約7.5度に設定してある。このため、そのテーパ面３９のテーパ角度は約15度である。なお、その押圧面３７の前記の円弧面３８の半径は、ここでは約３mmに設定してある。ちなみに、この第１実施形態では、前記シリンダバレル１４の外径寸法は約60mmである。
また、前記の第１カム面３１ａと第２カム面３２ａの傾斜角度は、それぞれ、垂直面に対して約33度と約25度とに設定してある。このため、前記の係合空間３３の楔角度は、約58度である。
【００３０】
そして、上記の押圧面３７の左端部に前記の円弧面３８を設けたので、図７に示すように次の長所を奏する。その図７中の破線曲線Ｆ１は、前記の出力ロッド２６(又は前記クランプアーム１０)のストロークＳと前記のクランプアーム１０の押圧能力との関係を示している。また、同上の図７中の実線曲線Ｋ１は、同上ストロークＳと上記クランプアーム１０のクランプ保持能力との関係を示している。なお、そのクランプ保持能力とは、前記のクランプ装置３のクランプ状態で前記の金型２に外力が作用したときに、そのクランプ状態を保持できる能力を意味している。
【００３１】
上記の図５Ａから図５Ｂへの切換時には、上記の円弧面３８によって前記の係合ボール３４を前記の係合空間３３の半径方向の内方へ急速に移動できる。このため、図７中の破線曲線Ｆ１と実線曲線Ｋ１に示すように、約１mmの短いストロークで前記の押圧能力とクランプ保持能力とをフル能力にまで高めることが可能となる。このため、上記の出力ロッド２６(又は上記のクランプアーム１０)の全ストロークのうちのクランピング用ストロークの領域が大きくなる。より具体的にいえば、そのクランピング用ストロークは、この第１実施形態では、1.5mmから4.5mmの広い領域を確保でき、余裕ストロークを見込んだ場合であっても2mmから3.5mmの領域を確保できる。
なお、上記ストロークＳが約１mm以上の領域では、そのストロークＳが大きくなるにつれて上記の押圧能力とクランプ保持能力とが漸減している。その理由は、上記ストロークＳが大きくなるにつれて前記の圧縮バネ２５の伸長量が大きくなって、その圧縮バネ２５の付勢力が漸減するためである。
【００３２】
なお、前記のテーパ面３９の傾斜角度は、ここでは約7.5度に設定するとしたが、約３度から約15度の範囲であることが好ましく、さらに好ましい範囲は約４度から約12度である。また、前記の各カム面３１ａ・３２ａの傾斜角度は、ここでは約33度と約25度とに設定するとしたが、それぞれ、約15度から約45度の範囲であることが好ましく、さらに好ましい範囲は約20度から約35度である。
ちなみに、上記の各傾斜角度を適切な値に設定することにより、前記クランプアーム１０の押圧力は前記ピストン２０の駆動力の1.5倍から４倍程度となり、また、同上クランプアーム１０のクランプ保持力は同上のピストン２０の駆動力の約５倍からほぼ無限大に近い値となる。
【００３３】
次に、前記の給排装置４について、前記の図２と図３とを参照しながら前記の図１によって説明する。
その図１に示すように、前記の給排装置４は、前記の第１給排口２３および第２給排口２４にそれぞれ接続した第１通路５１および第２通路５２と、上記の第１通路５１の途中部に設けた空気／空気式ブースタポンプ５３と、上記の第１通路５１の一次路５１ａと第２通路５２とのいずれか一方を空圧源５５に接続するとともに他方を外気に接続するための切換弁５４と、上記の第１通路５１の二次路５１ｂから分岐された開閉弁５６とを備える。
【００３４】
上記の切換弁５４は、ここでは、４ポート２位置形の電磁弁であって、クランプ用の第１位置Ｄとアンクランプ用の第２位置Ｅとに切換られるようになっている。上記の第１位置Ｄでは、前記の空圧源５５の圧縮空気を上記の一次路５１ａへ供給すると共に上記の第２通路５２の圧縮空気を外気へ排出する。また、上記の第２位置Ｅでは、同上の空圧源５５の圧縮空気を上記の第２通路５２へ供給すると共に上記の一次路５１ａの圧縮空気を外気へ排出する。
【００３５】
前記ブースタポンプ５３は、ケーシング５８と、そのケーシング５８の小径孔５９に保密状に挿入した増圧ピストン６０と、同上ケーシング５８の大径孔６１に保密状に挿入した駆動ピストン６２と、上記の両ピストン６０・６２を連結するピストンロッド６３とを備えている。そして、上記ブースタポンプ５３は、前記の空圧源５５の圧力よりも高い圧力の圧縮空気を前記の第１給排口２３へ供給するように作動する。
【００３６】
より詳しくいえば、上記の図１の状態では、上記の空圧源５５の圧縮空気が、前記の一次路５１ａと左右の入口逆止弁６５・６６とを経て左増圧室６７および右増圧室６８へ供給されると共に、上記の一次路５１ａの圧縮空気が圧力調整弁７０と右方駆動位置Ｒの反転用切換弁７１とを経て左駆動室７３へ供給される。また、右駆動室７４は、上記の反転用切換弁７１を経て外気へ連通されている。このため、前記の駆動ピストン６２および増圧ピストン６０が右方へ移動して上記の右増圧室６８の圧縮空気が増圧し、その増圧した圧縮空気が右の出口逆止弁７８と前記の二次路５１ｂと前記の第１給排口２３とを順に通って前記の第１室２１へ供給される。
なお、上記の増圧された圧縮空気の圧力は、前記の圧力調整弁７０の設定圧力を調節することによって変更可能である。
【００３７】
上記の増圧ピストン６０が右ストローク端の近傍へ移動して切換ロッド８０を右方へ押圧すると、前記の反転用切換弁７１が左方駆動位置Ｌに切換えられる。すると、前記の圧力調整弁７０の圧縮空気が前記の右駆動室７４へ供給されるとともに前記の左駆動室７３が外気へ連通される。このため、前記の駆動ピストン６２および増圧ピストン６０が左方へ移動して前記の左増圧室６７の圧縮空気が増圧し、その増圧した圧縮空気が左の出口逆止弁７７と前記の二次路５１ｂと前記の第１給排口２３とを順に通って前記の第１室２１へ供給される。
そして、上記の駆動ピストン６２が左ストローク端の近傍へ移動して前記の切換ロッド８０を左方へ押圧すると、前記の反転用切換弁７１が上記の左方駆動位置Ｌから前記の右方駆動位置Ｒに切換えられて、上記の駆動ピストン６２及び増圧ピストン６０が右方へ移動していくのである。
【００３８】
上述のように増圧ピストン６０が往復することにより、前記の第１通路５１の二次路５１ｂを経て前記の第１室２１に高圧の圧縮空気が供給され、その高圧の圧縮空気によって前記ピストン２０が左方へ強力に駆動される。引き続いて、前述したように、上記ピストン２０が前記の倍力機構３０を介して前記の出力ロッド２６及び前記クランプアーム１０をさらに強力にクランプ駆動する。
従って、前記の空圧源５５の圧縮空気の圧力が比較的に低い場合でも、強力なクランプ力を備えたクランプ装置３を提供できる。
なお、上記の二次路５１ｂの圧力が設定圧力に上昇したときには、それを圧力スイッチ８２が検出して、その検出信号によって上記クランプ装置３がクランプ状態となったことを確認できるようになっている。
【００３９】
上記の二次路５１ｂから圧抜き路８４が分岐され、その圧抜き路８４に前記の開閉弁５６が設けられる。その開閉弁５６は、ここでは、パイロット式の２ポート２位置形の切換弁であって、バネ８５の付勢力によって閉じ位置Ｍに切換えられると共に、前記の第２通路５２に接続したパイロット路８６の圧力によって開き位置Ｎに切換えられるようになっている。
【００４０】
上記クランプ装置３を上記クランプ状態からアンクランプ状態へ切換えるときには、前記の切換弁５４を上記の第１位置Ｄから前記の第２位置Ｅへ切換えればよい。すると、前記の空圧源５５の圧縮空気が前記の第２通路５２と前記の第２給排口２４を経て前記の第２室２２に供給される。これと同時に、前記パイロット路８６の圧力によって前記の開閉弁５６が開き位置Ｎに切換わるので、前記の第１室２１内の圧縮空気が上記の開閉弁５６を通って外気へ排出される。これにより、前述したように前記クランプアーム１０がアンクランプ駆動する。
【００４１】
上記の第１実施形態は次のように変更可能である。
上記クランプ装置３を前記のＴ溝８の長手方向へ移動させるアクチュエータを設けてもよい。
前記ボルスタ１に上記のＴ溝８を設けることに代えて、Ｔ溝を備えたガイドブロックを上記ボルスタ１の上面に固定し、そのガイドブロックのＴ溝に前記のＴ脚７を嵌入してもよい。
【００４２】
図８は、前記の倍力機構３０の第１変形例を示し、前記の図５Ａに相当する図である。この第１変形例では、前記の押圧面３７の左部を、上記の図５Ａ中の円弧面３８に代えて急なテーパ面８９によって構成してある。ここでは、その急なテーパ面８９は、傾斜角度を約30度(テーパ角度では約60度)に設定してある。
その急なテーパ面８９の領域では、前記の図７に示すように、前記クランプアーム１０の押圧能力が一点鎖線Ｆ２に示すように変化し、上記クランプアーム１０のクランプ保持能力が二点鎖線Ｋ２に示すように変化する。
【００４３】
図９は、上記の倍力機構３０の第２変形例を示し、前記の図６に相当する図である。この場合、前記の係合部材３４は、上記の図６のボールに代えてローラを採用してある。
上記のローラ形の係合部材３４は、許容面圧が大きいので、耐久性に優れる。このため、クランプ装置３を長期間にわたってメンテナンスフリーで使用できるという長所がある。
【００４４】
図１０は、本発明の第２実施形態を示し、上記の第１実施形態の前記の図２に相当する立面図である。この図１０の第２実施形態は、上記の第１実施形態と同じ構成の部材には同一の符号を付けて説明してあり、その第１実施形態の図２とは次の点で異なる。
【００４５】
前記ボルスタ１の右側面に前記の支持ブロック６の下部を複数のボルト９１によって着脱可能に取り付けてある。ここでは、上記ボルト９１を１本だけ図示してある。なお、参照符号９２は位置決めピンである。
図１０に示すアンクランプ状態からクランプ状態へ切換えるときには、前記の第１実施形態と同様に、前記の第２給排口２４から圧縮空気を排出すると共に前記の第１給排口２３に圧縮空気を供給すればよい。すると、前記クランプアーム１０が前記の枢支ピン１１を中心に反時計回りの方向へ揺動して、そのクランプアーム１０の前記の出力部１０ｂが前記の金型２を上記ボルスタ１の上面に固定するのである。
なお、上記の支持ブロック６は、上記ボルスタ１の上面に取付けてもよい。
【００４６】
図１１は、本発明の第３実施形態を示し、前記の第１実施形態の図２に相当する断面図である。この図１１の第３実施形態も、上記の第１実施形態と同じ構成の部材には同一の符号を付けて説明してあり、その第１実施形態の図２とは次の点で異なる。
前記の金型２の端面には平面視でＵ字状のロッド挿入溝９５が形成され、その溝９５に前記の出力ロッド２６が挿入される。その出力ロッド２６の第２端である下端２６ｂに、前記ボルスタ１のＴ溝８に係合するＴ脚７が設けられる。前記シリンダ部分１３の第２端壁であるエンドプレート１６が上記の金型２に載置される。
【００４７】
図１１のアンクランプ状態では、前記の第１室２１から圧縮空気を排出すると共に前記の第２室２２に圧縮空気を供給している。このため、上記の出力ロッド２６が上記の第２室２２の圧力によって下向きに押圧され、その出力ロッド２６の下部に設けた前記のＴ脚７と前記のＴ溝８の周壁の上部との間には接当隙間が形成されている。
【００４８】
上記のアンクランプ状態からクランプ状態へ切換えるときには、上記の第２室２２から圧縮空気を排出すると共に上記の第１室２１に圧縮空気を供給して、上記ピストン２０を強力に下降する。すると、前記の係合ボール３４が前記の第１受圧部材３１を介して上記の出力ロッド２６を引き上げ、これと同時に、上記の係合ボール３４が前記の第２受圧部材３２を介して前記のエンドプレート１６を下向きに押圧する。そのエンドプレート１６が前記の金型２を上記ボルスタ１の上面に押圧するのである。
【００４９】
上記の第１から第３の各実施形態は、次のように変更可能である。
前記の倍力機構３０の係合部材３４は、例示したボール又はローラ等の転動体に代えて、楔状の摺動部材によって構成してもよい。
前記の第１受圧部材３１は、前記の出力ロッド２６とは別体に形成することに代えて、その出力ロッド２６と一体に形成してもよい。また、前記の第２受圧部材３２は、前記エンドプレート１６と一体に形成することに代えて、そのエンドプレート１６とは別体に構成してもよい。
また、前記の係合空間３３は、半径方向の内方へすぼまる形状であればよい。従って、前記の第１カム面３１ａと第２カム面３２ａとのいずれか一方が平面であっても差し支えない。
【００５０】
前記の駆動手段４７は、前記ピストン２０を第２室２２へ向けて駆動するものであればよい。従って、前記の第１室２１内に装着したクランプ保持用の前記の圧縮バネ２５を省略してもよい。また、これに代えて、上記の第１室２１へ圧縮空気を供給せずに、上記の圧縮バネ２５だけによって上記ピストン２０を駆動するようにしてもよい。
【００５１】
前記ブースタポンプ５３は、例示の形式に限定されるものではなく、例えば、複動式に代えて単動バネ復帰式であってもよく、空気／空気式に代えて空油圧式などであってもよい。さらには、前記の給排装置４から上記ブースタポンプ５３を省略して、前記の空圧源５５の圧縮空気を前記の第１室２１へ直接に供給してもよい。
上記クランプ装置３の作動流体は、圧縮空気に代えて、窒素等の他の種類の気体であってもよく、さらには、圧油等の液体であってもよい。
また、上記クランプ装置３は、例示した金型２に代えてワークピース等の他の種類の被固定物を固定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、本発明のクランプ装置を用いた金型固定システムの系統図である。
【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】図４Ａは、上記の図２中の4A−4A折れ線矢視に相当する左側面視の断面図である。図４Ｂは、同上の図２中の4B−4B線矢視に相当する右側面図である。
【図５】図５Ａから図５Ｃは、上記のクランプ装置の倍力機構の作動説明図である。図５Ａはリリース状態を示し、図５Ｂはロック開始状態を示し、図５Ｃはロック終了状態を示している。
【図６】上記の倍力機構の左側面視の断面視模式図であって、右半図は上記リリース状態を示し、左半図は上記ロック終了状態を示している。
【図７】上記のクランプ装置の出力ロッドのストロークと能力との関係を示すグラフである。
【図８】上記の倍力機構の第１変形例を示し、前記の図５Ａに相当する図である。
【図９】同上の倍力機構の第２変形例を示し、前記の図６に相当する図である。
【図１０】本発明の第２実施形態を示し、前記の図２に相当する立面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態を示し、同上の図２に相当する断面図である。
【符号の説明】
１…固定台、６…支持ブロック、７…Ｔ脚、７ａ…Ｔ脚７の突出部分、８…Ｔ溝、１０…クランプアーム、１０ａ…クランプアーム１０の支点部、１０ｂ…クランプアーム１０の出力部、１０ｃ…クランプアーム１０の入力部、１３…シリンダ部分、１５…シリンダ部分１３の第１端壁(右端壁、上端壁)、１６…シリンダ部分１３の第２端壁(左端壁、下端壁)、２０…ピストン、２１…第１室、２２…第２室、２６…出力ロッド、２６ａ…出力ロッド２６の第１端(右端、上端)、２６ｂ…出力ロッド２６の第２端(左端、下端)、３１…第１受圧部材、３２…第２受圧部材、３３…係合空間、３４…係合部材(ボール、ローラ)、３７…押圧面、４７…駆動手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clamping device that pulls an output rod.
[0002]
[Prior art]
Such a clamping device is conventionally described in US Pat. No. 4,488,713.
In the prior art, a pneumatic chamber is formed on the lower side of the piston, the output rod is pulled through the piston by compressed air supplied to the pneumatic chamber at the time of clamping, and the piston is moved by the compression spring at the time of unclamping. Thus, the output rod is returned.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional technology has a problem that the clamping force is small because the compressed air used as the working fluid is low pressure.
An object of the present invention is to provide a clamping device capable of obtaining a strong clamping force.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, for example, as shown in FIG. 1 to FIG. 9, or FIG. 10, or FIG. An annular piston 20 is inserted into the cylinder portion 13 so as to be movable in the axial direction, and a first chamber 21 is formed between the first end wall 15 of the cylinder portion 13 and the piston 20. Between the second end wall 16 of the cylinder portion 13 and the piston 20 same as above. Pressure fluid is supplied and discharged A second chamber 22 is formed. An output rod 26 is provided substantially concentrically with the piston 20, and the output rod 26 is inserted into the second end wall 16 so as to be movable in the axial direction and in a tightly sealed manner. The first pressure receiving member 31 and the second pressure receiving member 32 face each other in the axial direction in the annular space between the piston 20 and the output rod 26 in the second chamber 22, and the first and first An annular engagement space 33 is formed between the two pressure receiving members 31 and 32 so as to sag inward in the radial direction, and a plurality of engagements are provided in the engagement space 33 at predetermined intervals in the circumferential direction. The joint member 34 is inserted. The first pressure receiving member 31 is connected to the first end 26 a of the output rod 26, and the second pressure receiving member 32 is connected to the second end wall 16. The second end 26 b of the output rod 26 is connected to the clamp tools 10 and 7. When the piston 20 is driven in the second end direction by the driving means 47 provided in the first chamber 21, the pressing surface 37 provided on the piston 20 becomes the engaging member 34 and the first pressure receiving member. 31, the output rod 26 is driven in the first end direction, and the pressure fluid is supplied to the second chamber 22 so that the pressure fluid returns the piston 20 in the first end direction. The output rod 26 is driven to return to the second end direction while being driven.
[0005]
The driving means 47 uses at least one of the pressure of the pressurized fluid supplied to the first chamber 21 and the urging force of the spring 25 attached to the first chamber 21. Can be considered.
Moreover, as a clamp tool connected with the 2nd end 26b of said output rod 26, the clamp arm 10 of FIG. 2, T leg 7 of FIG. 11, etc. can be considered.
[0006]
For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the invention according to the first aspect operates as follows.
In the unclamped state of FIG. 2, a pressurized fluid such as compressed air is supplied to the second chamber 22, and the piston 20 moves to the right, which is the first end direction, due to the pressure of the pressurized fluid. The output rod 26 has moved to the left which is the second end direction. As a result, the plurality of engaging members 34 move outward in the radial direction of the engaging space 33 and the first pressure receiving member 31 approaches the second pressure receiving member 32.
When switching from the unclamped state in FIG. 2 to the clamped state in FIG. 3, the pressure fluid is discharged from the second chamber 22 and the piston 20 is moved leftward in the second end direction by the driving means 47. Move. Then, the pressing surface 37 provided on the piston 20 moves the engagement member 34 inward in the radial direction of the engagement space 33. Accordingly, the first pressure receiving member 31 and the second pressure receiving member 32 try to be strongly separated in the left-right direction by the wedge action of the engagement member 34. Since the second pressure receiving member 32 is received by the second end wall 16 of the cylinder portion 13, the first pressure receiving member 31 strongly pulls the output rod 26 to the right.
[0007]
Therefore, the invention of claim 1 has the following effects.
The driving force applied to the piston from the driving means can be transmitted to the output rod in a state where the boosting conversion is performed through the engaging member and the first pressure receiving member, so that the output rod can be pulled strongly. . For this reason, a fixed object such as a mold can be strongly clamped by a clamp tool such as a clamp arm or a T leg connected to the output rod.
Moreover, at the time of unclamping, not only the piston but also the output rod can be returned and moved by the pressure fluid supplied to the second chamber, so that a dedicated return means for returning the output rod can be omitted. As a result, the clamping device can be made compact with a simple configuration.
[0008]
As shown in the second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, for example, as shown in FIG. 6 or FIG. Is preferred.
According to the second aspect of the present invention, the engagement member can be smoothly driven with a small frictional force, so that transmission efficiency is increased and a larger clamping force can be obtained.
[0009]
As shown in the invention of claim 3, it is preferable to add the following configuration to the invention of claim 1 or 2.
For example, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, or FIG. 10, the cylinder portion 13 is fixed to the support block 6, and the fulcrum portion 10a of the clamp arm 10 is supported on the support block 6 so as to be swingable. The second end 26b of the output rod 26 is pivotably connected to the input portion 10c of the arm 10.
According to the third aspect of the present invention, the clamp arm can be swung by the driving force in the axial direction of the output rod, so that an appropriate clamping device can be provided according to the type of the object to be fixed such as a mold.
[0010]
As shown in the invention of claim 4, in the invention of claim 3, for example, as shown in FIG. 2 and FIG. 3 or FIG. 10, the cylinder portion 13 can be attached to and detached from the support block 6. It is preferable to attach to.
According to the fourth aspect of the present invention, the cylinder block can be used as a common part in different types of clamping devices by using the support block and the cylinder part as separate parts. For this reason, these clamping devices can be manufactured at low cost and can be easily maintained.
[0011]
As shown in the invention of claim 5, it is preferable to add the following configuration to the invention of claim 3 or 4.
For example, as shown in FIGS. 2 and 3 and FIGS. 4A and 4B, the T-leg 7 engaged with the T-groove 8 of the fixing base 1 or the T-groove of the guide block attached to the fixing base 1 is used as the support block. 6 is provided with a protruding portion 7a facing the output portion 10b of the clamp arm 10 in the vertical direction.
[0012]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to sandwich a fixed object such as a mold vertically between the output portion of the clamp arm and the protruding portion of the T leg at the time of clamping. It is possible to prevent the support block from being tilted due to the clamping reaction force. Accordingly, the swing angle of the clamp arm can be reduced by an angle corresponding to the inclination of the support block. As a result, the stroke of the output rod can be reduced to make the clamp device small.
When at least a part of the driving means is constituted by the pressure fluid supplied to the first chamber, the consumption amount of the pressure fluid is reduced by reducing the stroke of the output rod. For this reason, an energy saving clamping device can be provided.
[0013]
As shown in the invention of claim 6, in the invention of claim 3 or 4 above, for example, as shown in FIG. 10, the support block 6 is detachably attached to the side surface (or upper surface) of the fixed base 1. In this case, it is not necessary to provide a T-groove or the like on the fixed base, so that the mounting structure of the clamp device is simple and reliable.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 9 show a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, a case where a pneumatic booster is applied to a system for fixing a die of a press machine is illustrated.
As shown in the system diagram of FIG. 1, the above system supplies a plurality of clamp devices 3 for fixing a mold 2 placed on the upper surface of a bolster 1 of a press machine, and supplies compressed air to these clamp devices 3. And a supply / discharge device 4 for discharging. Here, only one clamping device 3 is shown.
[0015]
First, the structure of the clamping device 3 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 and FIGS. 4A and 4B. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the clamp device 3 in an unclamped state. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the clamp device 3 in the clamped state. 4A is a cross-sectional view in left side view corresponding to the 4A-4A broken line view in FIG. 4B is a right side view corresponding to the view taken along line 4B-4B in FIG.
[0016]
The clamp device 3 includes a support block 6, and a T leg 7 provided at a lower portion of the support block 6 is engaged with a T groove 8 of the bolster 1. Further, an upper groove 9 is formed in the upper portion of the support block 6, and a clamp arm 10 is inserted into the upper groove 9. The fulcrum portion 10a of the clamp arm 10 is supported by the pivot pin 11 on the side walls 9a and 9b of the upper groove 9 so as to be swingable.
Further, the T leg 7 protrudes leftward in FIG. 2, and the protruding portion 7 a faces the output portion 10 b of the clamp arm 10 in the vertical direction.
[0017]
The cylinder portion 13 of the double-acting pneumatic cylinder 12 is fixed to the right surface of the upper half portion of the support block 6.
More specifically, the cylinder portion 13 includes a cylinder barrel 14, a right end wall 15 that is a first end wall, and an end plate 16 that is a second end wall. The end plate 16 is tightly inserted into the left end portion of the cylinder barrel 14 and is prevented from coming off by a retaining ring 17. 4B, four brackets 14a project from the left end portion of the cylinder barrel 14, and these brackets 14a are detachably attached to the support block 6 by four bolts 18. As shown in FIG.
[0018]
An annular piston 20 is inserted into the cylinder barrel 14 so as to be movable in the axial direction and in a sealed manner. A first chamber 21 for clamping is formed between the piston 20 and the right end wall 15, and a second chamber 22 for unclamping is formed between the piston 20 and the end plate 16.
Further, a lateral portion of the cylinder barrel 14 is provided with a first supply / discharge port 23 communicating with the first chamber 21 and a second supply / discharge port 24 communicating with the second chamber 22.
A compression spring 25 for holding a clamp is mounted in the first chamber 21 described above.
[0019]
An output rod 26 is disposed concentrically with the piston 20 on the inside in the radial direction of the piston 20. The output rod 26 is inserted into the through hole 16a of the end plate 16 through the sealing tool 27 and the scraper 28 in the axial direction so as to move in a tight manner. A radial gap G having a predetermined size is provided between the outer peripheral surface of the output rod 26 and the through hole 16a on the left and right outer sides of the sealing tool 27 and the scraper 28. The output gap 26 can be slightly swung up and down by the radial gap G.
[0020]
A booster mechanism 30 is provided between the right half portion of the output rod 26 and the piston 20. The booster mechanism 30 will be described with reference to FIGS. 5A to 5C and FIG. 6 with reference to FIGS.
FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining the operation of the booster mechanism 30. FIG. 5A shows a release state, FIG. 5B shows a lock start state, and FIG. 5C shows a lock end state. . 6 is a schematic cross-sectional view of the booster mechanism 30 as viewed from the left side. The right half view shows the release state, and the left half view shows the lock end state.
[0021]
A first pressure receiving member 31 and a second pressure receiving member 32 face each other in the axial direction in the annular space between the piston 20 and the output rod 26 in the second chamber 22. An annular engagement space 33 is formed between the first and second pressure receiving members 31 and 32 so as to be recessed inward in the radial direction. A plurality of engagement balls (engagement members) 34 are inserted into the engagement space 33 at predetermined intervals in the circumferential direction.
Although not shown in the drawings, the first cam surface 31a of the first pressure receiving member 31 and the second cam surface 32a of the second pressure receiving member 32 have shallow U-shaped grooves extending radially at predetermined intervals in the circumferential direction. Preferably, the engagement balls 34 are inserted into the U-shaped grooves.
A pressing ring 36 is fitted on the inner periphery of the piston 20, and a pressing surface 37 of the pressing ring 36 is in contact with the plurality of engaging balls 34. As shown in FIGS. 5A to 5C, the pressing surface 37 includes an arc surface 38, a tapered surface 39, and a straight surface 40 that are sequentially formed from the left.
[0022]
The first pressure receiving member 31 is formed in a nut shape and is screwed to the right end (first end) 26a of the output rod 26. The second pressure receiving member 32 is formed integrally with the end plate 16.
Further, a lower groove 43 is formed in the lower part of the clamp arm 10, and the left end (second end) 26 b of the output rod 26 is inserted into the lower groove 43. The left end 26b is connected to the input portion 10c provided on both side walls of the lower groove 43 by a connecting pin 44 so as to be swingable.
[0023]
The clamp device 3 operates as follows.
In the unclamped state of FIG. 2, the compressed air is discharged from the first chamber 21 and the compressed air is supplied to the second chamber 22. For this reason, the piston 20 moves to the right (first end direction) against the urging force of the compression spring 25 by the pressure of the second chamber 22, and at the same time, the second chamber 22 of the same as above. The output rod 26 is moved to the left (second end direction) by the pressure, and the clamp arm 10 is switched to the unclamping position Y. Therefore, a clamping clearance H is formed between the output portion 10 b of the clamp arm 10 and the mold 2.
In order to reliably return the clamp arm 10 to the unclamp position Y, a return spring (not shown) may be mounted between the input portion 10c of the clamp arm 10 and the end plate 16. preferable.
In the unclamped state, as shown in the right half of FIG. 5A and FIG. 6, the booster mechanism 30 is switched to the released state, and the engagement ball 34 has a radius of the engagement space 33. Is moving out of the direction.
[0024]
When switching from the unclamped state in FIG. 2 to the clamped state in FIG. 3, compressed air is supplied to the first chamber 21 and compressed air is discharged from the second chamber 22. As a result, the piston 20 moves to the left by the pressure of the first chamber 21 and the biasing force of the compression spring 25. That is, in the first embodiment, the driving means 47 is constituted by the compressed air supplied to the first chamber 21 and the compression spring 25.
[0025]
With the start of the leftward movement of the piston 20, first, as shown in FIG. 5B, the arc surface 38 of the pressing ring 36 moves the engagement ball 34 inward in the radial direction of the engagement space 33. Since the output rod 26 is rapidly pressed to the right and rapidly moved, the clamp arm 10 is swung rapidly in the counterclockwise direction, and the output portion 10b is moved to the mold 2. To meet.
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the tapered surface 39 of the pressing ring 36 strongly presses the engaging ball 34 in the radial direction inwardly, and the output rod 26 in the same direction is strongly pressed rightward. Move to. Thereby, as shown in FIG. 3, the clamp arm 10 is switched to the clamp position X, and the output portion 10 b of the clamp arm 10 strongly presses the mold 2 against the upper surface of the bolster 1.
[0026]
Incidentally, a fitting gap exists between the T groove 8 and the T leg 7 of the bolster 1. For this reason, in the case of a general T leg not provided with the protrusion 7a, the support block 6 is shown in FIG. 3 by a reaction force that acts on the clamp arm 10 from the mold 2 at the time of clamping. It is required to tilt the clockwise direction and drive the clamp arm 10 so as to swing extra.
However, according to the present invention, since the projecting portion 7a is provided on the T-leg 7, the mold 2 can be sandwiched straight between the projecting portion 7a and the output portion 10b. For this reason, the extra swing of the clamp arm 10 can be omitted, and the stroke of the pneumatic cylinder 12 can be reduced. As a result, the clamp device 3 can be made compact, and the consumption of compressed air is reduced.
[0027]
Further, even when the pressure in the first chamber 21 drops or disappears for some reason in the clamped state shown in FIG. 3, the boosting mechanism 30 can be operated by the urging force of the compression spring 25. A large sliding resistance can be imparted to the constituent members. Therefore, the clamp mechanism 10 can be reliably held at the clamp position X while the booster mechanism 30 is kept in the locked state.
[0028]
When the clamped state of FIG. 3 is released, the compressed air in the first chamber 21 is discharged and the compressed air is supplied to the second chamber 22. Then, as shown in FIG. 2, the piston 20 returns to the right against the urging force of the compression spring 25 by the pressure of the compressed air in the second chamber 22, and at the same time, the same as above. The output rod 26 returns to the left due to the pressure of the compressed air in the second chamber 22. Thereby, as shown in FIG. 2, the clamp arm 10 swings in the clockwise direction, and the output portion 10 b of the clamp arm 10 is separated from the mold 2.
[0029]
A more specific aspect of the booster mechanism 30 will be described with reference to FIGS. 5A to 5C and FIG.
The inclination angle of the tapered surface 39 of the pressing surface 37 is set to about 7.5 degrees with respect to the horizontal plane. For this reason, the taper angle of the taper surface 39 is about 15 degrees. The radius of the arc surface 38 of the pressing surface 37 is set to about 3 mm here. Incidentally, in the first embodiment, the outer diameter of the cylinder barrel 14 is about 60 mm.
The inclination angles of the first cam surface 31a and the second cam surface 32a are set to about 33 degrees and about 25 degrees with respect to the vertical plane, respectively. For this reason, the wedge angle of the engagement space 33 is about 58 degrees.
[0030]
And since the said circular arc surface 38 was provided in the left end part of said pressing surface 37, there exist the following advantages, as shown in FIG. The broken line curve F1 in FIG. 7 shows the relationship between the stroke S of the output rod 26 (or the clamp arm 10) and the pressing ability of the clamp arm 10. A solid curve K1 in FIG. 7 shows the relationship between the stroke S and the clamp holding ability of the clamp arm 10. In addition, the clamp holding | maintenance capability means the capability which can hold | maintain the clamp state, when an external force acts on the said metal mold | die 2 in the clamp state of the said clamp apparatus 3. FIG.
[0031]
At the time of switching from FIG. 5A to FIG. 5B, the engagement ball 34 can be rapidly moved inward in the radial direction of the engagement space 33 by the arc surface 38. For this reason, as shown by a broken line curve F1 and a solid line curve K1 in FIG. 7, the pressing ability and the clamp holding ability can be increased to the full ability with a short stroke of about 1 mm. For this reason, the area | region of the stroke for clamping among the full strokes of said output rod 26 (or said clamp arm 10) becomes large. More specifically, in this first embodiment, the clamping stroke can secure a wide area of 1.5 mm to 4.5 mm, and even if the extra stroke is expected, the clamping stroke is 2 mm to 3.5 mm. It can be secured.
In the region where the stroke S is about 1 mm or more, the pressing ability and the clamp holding ability gradually decrease as the stroke S increases. The reason is that as the stroke S increases, the amount of expansion of the compression spring 25 increases, and the urging force of the compression spring 25 gradually decreases.
[0032]
The inclination angle of the taper surface 39 is set to about 7.5 degrees here, but it is preferably in the range of about 3 degrees to about 15 degrees, and more preferably in the range of about 4 degrees to about 12 degrees. is there. Further, the inclination angle of each of the cam surfaces 31a and 32a is set to about 33 degrees and about 25 degrees here, but is preferably in the range of about 15 degrees to about 45 degrees, and more preferably. The range is from about 20 degrees to about 35 degrees.
By the way, by setting the above inclination angles to appropriate values, the pressing force of the clamp arm 10 becomes about 1.5 to 4 times the driving force of the piston 20, and the clamp holding force of the clamp arm 10 is the same. Becomes a value close to almost infinite from about 5 times the driving force of the piston 20 same as above.
[0033]
Next, the supply / discharge device 4 will be described with reference to FIG. 1 with reference to FIG. 2 and FIG.
As shown in FIG. 1, the supply / discharge device 4 includes a first passage 51 and a second passage 52 connected to the first supply / discharge port 23 and the second supply / discharge port 24, respectively, and the first and second passages. One of the air / air booster pump 53 provided in the middle of the passage 51, the primary passage 51a and the second passage 52 of the first passage 51 is connected to the air pressure source 55, and the other is used as outside air. A switching valve 54 for connection and an opening / closing valve 56 branched from the secondary path 51b of the first passage 51 are provided.
[0034]
Here, the switching valve 54 is a four-port two-position solenoid valve, and is switched between a first position D for clamping and a second position E for unclamping. At the first position D, the compressed air from the air pressure source 55 is supplied to the primary passage 51a and the compressed air from the second passage 52 is discharged to the outside air. At the second position E, the compressed air from the pneumatic pressure source 55 is supplied to the second passage 52 and the compressed air from the primary passage 51a is discharged to the outside air.
[0035]
The booster pump 53 includes a casing 58, a pressure-increasing piston 60 inserted in a close-tight manner into a small-diameter hole 59 of the casing 58, a drive piston 62 inserted in a close-contained manner into a large-diameter hole 61 in the casing 58, and A piston rod 63 for connecting both pistons 60 and 62 is provided. The booster pump 53 operates to supply compressed air having a pressure higher than the pressure of the pneumatic pressure source 55 to the first supply / exhaust port 23.
[0036]
More specifically, in the state of FIG. 1 described above, the compressed air of the pneumatic pressure source 55 passes through the primary passage 51a and the left and right inlet check valves 65 and 66, and the left pressure increasing chamber 67 and the right pressure increasing chamber. While being supplied to the pressure chamber 68, the compressed air of the said primary path 51a is supplied to the left drive chamber 73 through the pressure control valve 70 and the reversing switching valve 71 of the right drive position R. Further, the right drive chamber 74 is communicated with the outside air through the reversing switching valve 71. Therefore, the drive piston 62 and the pressure-increasing piston 60 move to the right, and the compressed air in the right pressure-increasing chamber 68 is increased, and the increased compressed air is supplied to the right outlet check valve 78 and the above-described pressure. The secondary passage 51b and the first supply / exhaust port 23 are sequentially supplied to the first chamber 21.
Note that the pressure of the compressed air that has been increased can be changed by adjusting the set pressure of the pressure adjusting valve 70.
[0037]
When the pressure increasing piston 60 moves to the vicinity of the right stroke end and presses the switching rod 80 to the right, the reversing switching valve 71 is switched to the left driving position L. Then, the compressed air of the pressure regulating valve 70 is supplied to the right drive chamber 74 and the left drive chamber 73 is communicated with the outside air. For this reason, the drive piston 62 and the pressure increasing piston 60 move to the left, the compressed air in the left pressure increasing chamber 67 is increased, and the increased compressed air is supplied to the left outlet check valve 77 and the aforementioned pressure check valve 77. The secondary passage 51b and the first supply / exhaust port 23 are sequentially supplied to the first chamber 21.
When the driving piston 62 moves to the vicinity of the left stroke end and presses the switching rod 80 to the left, the reversing switching valve 71 is driven to the right from the left driving position L. By switching to the position R, the drive piston 62 and the pressure increasing piston 60 move to the right.
[0038]
When the pressure-increasing piston 60 reciprocates as described above, high-pressure compressed air is supplied to the first chamber 21 through the secondary path 51b of the first passage 51, and the piston is driven by the high-pressure compressed air. 20 is driven strongly to the left. Subsequently, as described above, the piston 20 clamps the output rod 26 and the clamp arm 10 more strongly through the booster mechanism 30.
Therefore, even when the compressed air pressure of the pneumatic pressure source 55 is relatively low, the clamping device 3 having a strong clamping force can be provided.
When the pressure in the secondary path 51b rises to the set pressure, the pressure switch 82 detects the pressure, and the detection signal can confirm that the clamping device 3 is in the clamped state. Yes.
[0039]
A pressure relief path 84 is branched from the secondary path 51 b, and the opening / closing valve 56 is provided in the pressure relief path 84. Here, the on-off valve 56 is a pilot-type 2-port 2-position type switching valve that is switched to the closed position M by the biasing force of the spring 85 and is connected to the second passage 52. The opening position N can be switched by the pressure of.
[0040]
When the clamping device 3 is switched from the clamped state to the unclamped state, the switching valve 54 may be switched from the first position D to the second position E. Then, the compressed air of the air pressure source 55 is supplied to the second chamber 22 through the second passage 52 and the second supply / exhaust port 24. At the same time, the on-off valve 56 is switched to the open position N by the pressure of the pilot passage 86, so that the compressed air in the first chamber 21 is discharged to the outside air through the on-off valve 56. As a result, the clamp arm 10 is unclamped as described above.
[0041]
The first embodiment described above can be modified as follows.
An actuator for moving the clamp device 3 in the longitudinal direction of the T groove 8 may be provided.
Instead of providing the T groove 8 in the bolster 1, a guide block having a T groove may be fixed to the upper surface of the bolster 1, and the T leg 7 may be inserted into the T groove of the guide block. Good.
[0042]
FIG. 8 shows a first modification of the booster mechanism 30 and corresponds to FIG. 5A. In the first modification, the left portion of the pressing surface 37 is configured by a steep tapered surface 89 instead of the arc surface 38 in FIG. 5A. Here, the steep taper surface 89 has an inclination angle set to about 30 degrees (about 60 degrees in taper angle).
In the region of the steeply tapered surface 89, as shown in FIG. 7, the pressing ability of the clamp arm 10 changes as shown by a one-dot chain line F2, and the clamp holding ability of the clamp arm 10 changes to a two-dot chain line K2. Changes as shown.
[0043]
FIG. 9 shows a second modification of the booster mechanism 30, and corresponds to FIG. In this case, the engaging member 34 employs a roller instead of the ball shown in FIG.
The roller-shaped engagement member 34 has a high allowable surface pressure, and is excellent in durability. For this reason, there exists an advantage that the clamp apparatus 3 can be used maintenance-free over a long period.
[0044]
FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention and is an elevational view corresponding to FIG. 2 of the first embodiment. The second embodiment of FIG. 10 is described by attaching the same reference numerals to members having the same configuration as that of the first embodiment, and is different from FIG. 2 of the first embodiment in the following points.
[0045]
A lower portion of the support block 6 is detachably attached to the right side surface of the bolster 1 with a plurality of bolts 91. Here, only one bolt 91 is shown. Reference numeral 92 is a positioning pin.
When switching from the unclamped state shown in FIG. 10 to the clamped state, the compressed air is discharged from the second supply / exhaust port 24 and the compressed air is supplied to the first supply / exhaust port 23 as in the first embodiment. Can be supplied. Then, the clamp arm 10 swings counterclockwise about the pivot pin 11, and the output portion 10 b of the clamp arm 10 places the mold 2 on the upper surface of the bolster 1. It is fixed.
The support block 6 may be attached to the upper surface of the bolster 1.
[0046]
FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the first embodiment. The third embodiment of FIG. 11 is also described by attaching the same reference numerals to members having the same configuration as that of the first embodiment, and is different from FIG. 2 of the first embodiment in the following points.
A U-shaped rod insertion groove 95 is formed on the end surface of the mold 2 in a plan view, and the output rod 26 is inserted into the groove 95. A T leg 7 that engages with the T groove 8 of the bolster 1 is provided at the lower end 26 b that is the second end of the output rod 26. An end plate 16 which is a second end wall of the cylinder portion 13 is placed on the mold 2.
[0047]
In the unclamped state of FIG. 11, the compressed air is discharged from the first chamber 21 and the compressed air is supplied to the second chamber 22. For this reason, the output rod 26 is pressed downward by the pressure of the second chamber 22, and the gap between the T leg 7 provided at the lower portion of the output rod 26 and the upper portion of the peripheral wall of the T groove 8. A contact gap is formed in.
[0048]
When switching from the unclamped state to the clamped state, the compressed air is discharged from the second chamber 22 and the compressed air is supplied to the first chamber 21 to strongly lower the piston 20. Then, the engaging ball 34 pulls up the output rod 26 through the first pressure receiving member 31, and at the same time, the engaging ball 34 passes through the second pressure receiving member 32 to The end plate 16 is pressed downward. The end plate 16 presses the mold 2 against the upper surface of the bolster 1.
[0049]
The first to third embodiments described above can be modified as follows.
The engaging member 34 of the booster mechanism 30 may be constituted by a wedge-shaped sliding member in place of the exemplified rolling element such as a ball or a roller.
The first pressure receiving member 31 may be formed integrally with the output rod 26 instead of being formed separately from the output rod 26. The second pressure receiving member 32 may be formed separately from the end plate 16 instead of being formed integrally with the end plate 16.
Further, the engagement space 33 may have a shape that is recessed inward in the radial direction. Therefore, either the first cam surface 31a or the second cam surface 32a may be a flat surface.
[0050]
The driving means 47 may be any means that drives the piston 20 toward the second chamber 22. Therefore, the compression spring 25 for holding the clamp mounted in the first chamber 21 may be omitted. Alternatively, the piston 20 may be driven only by the compression spring 25 without supplying compressed air to the first chamber 21.
[0051]
The booster pump 53 is not limited to the illustrated type, and may be, for example, a single-acting spring return type instead of a double-acting type, or an air hydraulic type instead of an air / pneumatic type. Also good. Furthermore, the booster pump 53 may be omitted from the supply / discharge device 4 and the compressed air of the pneumatic pressure source 55 may be supplied directly to the first chamber 21.
The working fluid of the clamp device 3 may be other types of gas such as nitrogen instead of compressed air, and may be liquid such as pressurized oil.
Further, the clamping device 3 may be configured to fix other types of objects to be fixed such as a workpiece instead of the illustrated mold 2.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention and is a system diagram of a mold fixing system using a clamping device of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the clamping device in an unclamped state.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the clamping device of the above-described clamping state.
4A is a cross-sectional view in the left side view corresponding to the 4A-4A broken line arrow in FIG. 2 described above. FIG. FIG. 4B is a right side view corresponding to the view taken along line 4B-4B in FIG.
FIGS. 5A to 5C are operation explanatory views of the booster mechanism of the clamp device. 5A shows the release state, FIG. 5B shows the lock start state, and FIG. 5C shows the lock end state.
FIGS. 6A and 6B are schematic cross-sectional views of the booster mechanism in the left side view, in which the right half view shows the released state, and the left half view shows the locked end state.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the stroke and capacity of the output rod of the clamp device.
FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 5A, showing a first modification of the booster mechanism.
FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 6, showing a second modification of the booster mechanism of the above.
FIG. 10 is an elevational view corresponding to FIG. 2, showing a second embodiment of the present invention.
11 shows a third embodiment of the present invention and is a cross-sectional view corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed stand, 6 ... Support block, 7 ... T leg, 7a ... Projection part of T leg 7, 8 ... T groove, 10 ... Clamp arm, 10a ... Supporting part of clamp arm 10, 10b ... Output of clamp arm 10 , 10c: Input part of the clamp arm 10, 13 ... Cylinder part, 15 ... First end wall (right end wall, upper end wall) of the cylinder part 13, 16 ... Second end wall (left end wall, lower end wall) of the cylinder part 13 ), 20 ... piston, 21 ... first chamber, 22 ... second chamber, 26 ... output rod, 26a ... first end (right end, upper end) of output rod 26, 26b ... second end (left end, output rod 26) (Lower end), 31 ... first pressure receiving member, 32 ... second pressure receiving member, 33 ... engagement space, 34 ... engagement member (ball, roller), 37 ... pressing surface, 47 ... drive means.

Claims

An annular piston (20) is inserted into the cylinder portion (13) in a tightly-tight manner so as to be movable in the axial direction, and between the first end wall (15) of the cylinder portion (13) and the piston (20). A second chamber (22) that forms a first chamber (21) and into which pressure fluid is supplied and discharged between the second end wall (16) of the cylinder portion (13) and the piston (20). Form the
An output rod (26) is provided substantially concentrically with the piston (20), and the output rod (26) is inserted in the second end wall (16) in the axial direction so as to be movable in a tightly sealed manner.
A first pressure receiving member (31) and a second pressure receiving member (32) are axially centered in an annular space between the piston (20) and the output rod (26) in the second chamber (22). Facing each other and forming an annular engagement space (33) between these first and second pressure receiving members (31) and (32) so as to be squeezed inward in the radial direction. A plurality of engaging members (34) are inserted into the space (33) at predetermined intervals in the circumferential direction,
The first pressure receiving member (31) is connected to the first end (26a) of the output rod (26), and the second pressure receiving member (32) is connected to the second end wall (16). And connecting the second end (26b) of the output rod (26) to the clamp (10, 7),
By driving the piston (20) in the second end direction by the driving means (47) provided in the first chamber (21), the pressing surface (37) provided in the piston (20) is in the above-mentioned manner. The output rod (26) is driven in the first end direction through the joint member (34) and the first pressure receiving member (31) in this order, and pressure fluid is supplied to the second chamber (22). Thus, the pressure fluid drives the piston (20) to return to the first end direction and drives the output rod (26) to return to the second end direction.

The clamping device according to claim 1,
Clamping device characterized in that said engaging member (34) is constituted by a rolling element.

The clamping device according to claim 1 or 2,
The cylinder portion (13) is fixed to a support block (6), and a fulcrum portion (10a) of the clamp arm (10) is swingably supported by the support block (6), and the input of the clamp arm (10) is supported. A clamp device characterized in that the second end (26b) of the output rod (26) is swingably connected to the portion (10c).

The clamping device according to claim 3, wherein
A clamping device, wherein the cylinder portion (13) is detachably attached to the support block (6).

The clamping device according to claim 3 or 4,
A T-leg (7) that engages with the T-groove (8) of the fixing base (1) or the T-groove of the guide block attached to the fixing base (1) is provided at the lower part of the support block (6). A clamp device, wherein the leg (7) is provided with a protruding portion (7a) facing the vertical direction on the output portion (10b) of the clamp arm (10).

The clamping device according to claim 3 or 4,
A clamping device, wherein the support block (6) is detachably attached to a side surface or an upper surface of the fixed base (1).